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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zum Umhüllen
von Gegenständen.
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Die vorliegende Erfindung ist besonders
vorteilhaft für
die Anwendung in kontinuierlich betriebenen Verpackungsmaschinen,
insbesondere in Zellophanierungsmaschinen für Gegenstände, z. B. für Päckchen oder
Packungen von Zigaretten, auf welche sich die folgende Beschreibung
rein beispielhaft bezieht.
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Den Verpackungsmaschinen des vorgenannten
Typs werden eine Anzahl von Gegenständen fortlaufend zugeführt und
mit einer konstanten Geschwindigkeit entlang einer Zuführungsbahn
zu einer Verpackungsstation geleitet, in welcher jeweils ein Blatt
aus synthetischem transparentem Material (normalerweise aus Polypropylen)
um jeden zu verpackenden Gegenstand zu einem U gefaltet wird.
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Der Gegenstand und das Blatt werden
im Falle von schrittweise betriebenen Verpackungsmaschinen, bei
welchen jedes Blatt gewöhnlich
an der Verpackungsstation festgehalten wird, bis es mit dem Gegenstand
ausgerichtet ist, üblicherweise
ohne Schwierigkeiten zueinander ausgerichtet. Andererseits ergeben
sich Probleme, wenn sowohl das Blatt als auch der Gegenstand kontinuierlich
durch die Verpackungsstation zugeführt werden, und es ist in diesem
Fall relativ schwierig, das Blatt während der Bildung der Verpackung
in Bezug zum Gegenstand in der richtigen Position zu halten.
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Dieselben Probleme ergeben sich auch
bei schrittweise betriebenen Verpackungsmaschinen, wenn das Blatt,
um die Ausgangsgeschwindigkeit der Maschine zu erhöhen, in
der Verpackungsstation nicht festgehalten wird.
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Beispiele von Maschinen der vorerwähnten Typen
sind in
EP 0443787 ,
GB 2014938,
EP 0532944 und
GB2213456 beschrieben.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Verpackungsverfahren zu entwickeln, mit welchem die
vorerwähnten
Probleme zufriedenstellend gelöst
werden.
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Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Umhüllen von
Gegenständen
entsprechend Patentanspruch 1 vorgesehen.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform des
vorgenannten Verfahrens bildet das Blatt einen Endbereich eines
endlosen Streifens und wird mittels eines Schneidvorganges gebildet,
welcher bevorzugt durchgeführt
wird, wenn das Blatt und der betreffende Streifen mit der ersten
Bewegung zugeführt
werden.
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Weiterhin umfasst die zweite Bewegung
vorzugsweise das Zuführen
des Blattes mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit, die größer, gleich
oder kleiner als die Durchschnittsgeschwindigkeit der ersten Bewegung
ist, was davon abhängt,
ob die Länge
des Blattes größer, gleich
oder kleiner als der Abstand der Gegenstände in der zweiten Richtung
ist.
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Eine die Erfindung nicht beschränkende Ausführungsform
soll nunmehr beispielhaft unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen
beschrieben werden, in welchen:
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1 eine
Seitenansicht der Verpackungsmaschine zeigt, mit welcher das erfindungsgemäße Verfahren
durchgeführt
wird, wobei Teile im Schnitt dargestellt sind und Teile aus Gründen der
Klarheit weggelassen wurden;
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2 eine
Draufsicht eines Details der Maschine nach 1 zeigt, wobei Teile aus Gründen der
Klarheit weggelassen wurden;
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3 eine
Seitenansicht einer Variante der Maschine nach 1 zeigt, wobei Teile im Schnitt dargestellt
sind und Teile aus Gründen
der Klarheit weggelassen wurden;
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4 ein
Ablaufdiagramm des Betriebes der Maschine nach 1 zeigt.
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In 1 wird
durch das Bezugszeichen 1 eine Verpackungsmaschine zum
Umhüllen
von Gegenständen 2 dargestellt,
welche im dargestellten Beispiel Päckchen oder Packungen von Zigaretten sind,
die von Blättern
aus Verpackungsmaterial, insbesondere von Blättern aus Polypropylen umhüllt werden
sollen.
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Die Maschine 1 umfasst einen
Förderer 3 zum
Zuführen
von Gegenständen 2 mit
konstanter Geschwindigkeit entlang einer Bahn P und durch eine Falt-
oder Verpackungsstation 4; sowie eine Einrichtung 5 zur
Versorgung der Station 4 mit einer Folge von Blättern 6,
von denen jedes zur Umhüllung
eines jeweiligen Erzeugnisses 2 dient.
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In 2 ist
erkennbar, dass der Förderer 3 zwei
parallele, koplanare Förderbänder 7 umfasst, welche
durch eine bekannte Antriebsvorrichtung (nicht dargestellt) in eine
Richtung 8 bewegt werden, und einen Mittelkanal 9 bilden,
der parallel zur Richtung 8 verläuft.
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Jedes Band 7 umfasst eine
Anzahl von gleichmäßig beabstandeten
Durchgangsbohrungen 10, die in die Dicke des Bandes 7 und
rechtwinklig zur Richtung 8 eingeformt sind. Jede Bohrung 10 nimmt
in axial verschieblicher Weise eine Stange 11 auf, und
jedes freie Ende von dieser ist innerhalb des Kanals 9 mit
einem Druckkissen 12 versehen, wobei die Querabmessungen
desselben den Abmessungen von jedem der zwei sich gegenüberliegenden axialen
Endflächen 13 des
Gegenstandes 2 annähernd
gleich jedoch nicht größer als
diese sind. Jede Stange 11 ist koaxial zu einer entsprechenden
Stange 11 am anderen Band 7 angeordnet, und beide
bilden zusammen mit dem jeweiligen Druckkissen 12 eine
Greifeinrichtung 14 einer Greifbaugruppe 15 zum
Festhalten und Zuführen
eines Gegenstandes 2 entlang einer Bahn P in einer Richtung 8.
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Die axiale Position der Stangen 11 und
der Druckkissen 12 in Bezug zum jeweiligen Band 7 wird durch
eine Nockenbetätigungseinrichtung 16 gesteuert,
welche einen Teil der Baugruppe 15 bildet und für die Bewegung
der Druckkissen 12 sorgt, welche einen Teil der Greifeinrichtung 14 zu
und von einer Greifposition bilden, in welchen die Druckkissen 12 mit
einem Zwischenraum voneinander beabstandet sind, welcher der Länge der
Gegenstände 2,
rechtwinklig zu den Oberflächen 13 gemessen,
etwa gleich, jedoch nicht größer ist.
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In 1 ist
erkennbar, dass die Einrichtung 5 sich von der Station 4 in
eine Richtung 17 erstreckt, die rechtwinklig zur Richtung 8 verläuft, und
eine Abwicklungseinrichtung 18 zur Zuführung eines Streifens 19 aus
Verpackungsmaterial zur Station 4 in Richtung 17 sowie
eine Schneideinrichtung 20 umfasst, die zwischen der Einrichtung 18 und
der Station 4 nahe zum Förderer 3 zum Schneiden
des Streifens 19 in eine Folge von Umhüllungsblättern 6 angeordnet
ist.
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Die Position der Schneideinrichtung 20 in Bezug
zum Förderer 3 kann
feststehend oder, wie im Beispiel dargestellt, mittels einer bekannten
Einstelleinrichtung 21 zur Bewegung der Schneideinrichtung 20 in
Richtung 17 und in Bezug zur Station 4 einstellbar
sein.
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Die Abwicklungseinrichtung 18 umfasst
ein Paar Rollen 22, welche die sich gegenüberliegenden Flächen des
Streifens 19 berühren
und zwecks Drehnug um die jeweiligen Achsen 21 rechtwinklig
zur Ebene der 1 und
zu den Richtungen 8 und 17 angeordnet sind; sowie
eine Antriebseinheit 24, welche mechanisch mit den Rollen 22 zwecks
Drehung der Rollen 22 in entgegengesetzten Richtungen mit einer
sofort anpassbaren Winkelgeschwindigkeit mechanisch verbunden sind.
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Die Schneideinrichtung 20 umfasst
ein Paar Rollen 25, die auf jeder Seite des Streifens 19 angeordnet
und zwecks Drehung um die jeweiligen Achsen 26 parallel
zu den Achsen 23 angeordnet sind; sowie eine Antriebseinheit 27,
die mit den Rollen 25 zwecks Drehung der Rollen 25 in
entgegengesetzten Richtungen mit einer einstellbaren, vorzugsweise konstanten
Winkelgeschwindigkeit mechanisch miteinander verbunden sind. Die
periphere Fläche
jeder Rolle 25 umfasst eine Längsschneide 28, und
die Rollen 25 werden so synchronisiert, dass sie die Schneiden 28 gleichzeitig
in Kontakt mit dem Streifen 19 bringen und diesen schneiden.
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An der Station 4 umfasst
die Einheit 5 auch ein Paar Faltrollen 29, welche
zwecks Drehung um ihre jeweiligen Achsen, parallel zu den Achsen 26 befestigt
und auf jeder Seite der Bahn P angeordnet sind, um einen Durchgang 30 zu
bilden, welchen die Gegenstände 2 passieren.
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Die Funktion der Maschine 1 soll
nunmehr unter Bezugnahme auf einen Gegenstand 2 und für den Augenblick
erläutert
werden, in welchem die vordere Kante des Streifens 19 an
der Schneidvorrichtung 20 angeordnet ist.
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Im Weiteren soll der Endbereich des
Streifens 19, welcher dem Blatt 6 des betrachteten
Gegenstandes 2 ebtspricht als "Blatt 6" bezeichnet werden, gleichgültig ob
das Blatt bereits vom Rest des Streifens 19 abgetrennt
wurde oder nicht.
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Der vorstehend bezeichnete Zeitpunkt – im Weiteren
als "Schneidzeitpunkt" bezeichnet – soll das
Blatt 6 des Gegenstandes 2 als im Wesentlichen durch
die Abwicklungseinrichtung 18 in Richtung 17 durch
die Bahn P und in eine Position tangential zu den Rollen 29 zugeführt betrachtet
werden; und der Gegenstand 2 wird durch den Förderer 3 kontinuierlich
zu der Station 4 zugeführt
und zu einem vorgegebenen Zeitpunkt – im Weiteren als "Kreuzungszeitpunkt" bezeichnet – mit seiner
Vorderfläche
so angeordnet, dass sie einen Bereich des Blattes 6 berührt, welcher
sich zum Kreuzungszeitpunkt in einer Position befindet, welche im
Weiteren als "Kreuzungsstelle" bezeichnet wird.
Im Weiteren durchläuft
der Gegenstand 2, welcher das Blatt 6 noch berührt und
sich noch in Richtung 8 bewegt, den Durchgang 30,
um das Blatt 6 zunehmend um die Rollen 29 zu falten und
schließlich
eine U-förmige
Umhüllung 31 zu
bilden. Normalerweise wird, wie in 1 dargestellt, das
Blatt 6 während
der Bildung der Umhüllung 31 vom
Streifen 19 abgetrennt.
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Hinsichtlich des Ablaufes der vorstehenden Funktionen
wird darauf hingewiesen, dass der Gegenstand entlang der Bahn P,
wie im Beispiel dargestellt, mit einer konstanten Bewegung zugeführt wird, was
jedoch in jedem Falle voraussetzt, dass die Zuführung der Gegenstände 2 zur
Station 4 in konstanter Folge geschieht. Weil ein Blatt 6 durch
die Schneideinrichtung 20 für jeden Gegenstand 2,
welcher die Station 4 passiert, zu bilden ist, muss die Einrichtung 20 so
betrieben werden, dass ihre Schneidfrequenz der Frequenz gleicht,
mit welcher die Gegenstände 2 der
Station 4 zugeführt
werden.
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Damit die Umhüllungen 31 ordnungsgemäß ausgebildet
werden, d. h. ohne Schlupf zwischen dem Blatt 6 und dem
Gegenstand 2 in dem Abschnitt zwischen der Kreuzungsstelle
und dem Schneidzeitpunkt, müssen
der Förderer 3,
die Einrichtung 18 und die Schneidvor richtung 20 durch
bekannte elektronische Achsen und Steuereinrichtungen (nicht dargestellt)
vernetzt werden, um ein präzises
Zusammenwirken zwischen den Bewegungen des Gegenstandes 2 und
des Blattes 6 zu gewährleisten.
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Ein solches Zusammenwirken ist beispielhaft in
dem Weg-Zeit-Diagramm nach 4 dargestellt, welches
sich auf eine Maschine 1 bezieht, in welcher:
- a) ein Förderer 3 einen
Gegenstand 2 durch eine Station 4 in einem Zeitabschnitt
h zuführt
und dem Gegenstand 2 eine exakte Bewegung verleiht, welche
in diesem Fall die Zuführung
des Gegenstandes 2 mit einer konstanten Geschwindigkeit betrifft;
- b) eine Antriebseinheit 24 so gesteuert ist, dass sie
ein Blatt 6 mit derselben Bewegung, d. h. mit derselben
konstanten Geschwindigkeit wie den Gegenstand 2 in einem
Zeitraum CK zuführt,
welcher mit dem Zeitraum HK zusammenfällt, und dessen Länge, obwohl
diese tatsächlich
von der Länge
des Blattes 6 abhängt,
in diesem Fall unabhängig
davon ist, weil sie für
ein Blatt 6 errechnet wurde, welches benötigt wird,
um einen größtmöglichen
Gegenstand 2 zu umhüllen,
der durch die Maschine 1 zugeführt werden kann;
- c) drei unterschiedliche Fälle
werden betrachtete: der erste (Kurve I) bezieht sich auf einen Gegenstand 2 von
solcher Größe, welcher
ein Blatt 6 mit einer Länge
L benötigt,
die exakt dem Abstand der Gegenstände 2 entlang der
Bahn P entspricht; der zweite (Kurve II) bezieht sich auf eine Gegenstand 2 von
solcher Größe, welcher
ein Blatt 6 mit einer Länger
L' erfordert, die
kürzer
ist, als der Abstand der Gegenstände 2 entlang
der Bahn P; und der dritte (Kurve III) bezieht sich auf einen Gegenstand 2 von
solcher Größe, welche
ein Blatt 6 mit einer Länge
L'' erfordert, die größer ist,
als der Abstand der Gegenstände 2 entlang
der Bahn P;
- d) die Kurven I, II und III relativ zu einem im wesentlichen
absoluten Referenzsystem dargestellt sind, wobei der Ausgangspunkt
0 für alle
drei Kurven mit dem Zeitpunkt übereinstimmt,
an welchem der Gegenstand 2 das Blatt 6 berührt.
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Wie das Diagramm nach 4 zeigt, umfasst jede der
drei Kurven einen Bereich AB, der innerhalb des Zeitraumes CK liegt,
und welcher der Bewegung des Blattes 6 mit einer konstanten
Geschwindigkeit entspricht, die der Bewegungsgeschwindigkeit des
Förderers 3 konstant
gleich ist; und einen Bereich DA, der im Wesentlichen eine variable Geschwindigkeit
aufweist.
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Genauer gesagt weist im Fall, dass
das Blatt 6 eine Länge
L besitzt, der Bereich DA auch eine konstante Geschwindigkeit auf,
welche der Bewegungsgeschwindigkeit des Förderers 3 gleich ist.
Im Fall, dass das Blatt 6 eine Länge L' aufweist, hat der Bereich D'A' eine Durchschnittsgeschwindigkeit,
die geringer ist, als die Geschwindigkeit des Förderers 3. Im Fall,
dass das Blatt 6 eine Länge
L'' aufweist, hat der
Bereich D'' A'' eine Durchschnittsgeschwindigkeit,
die höher
ist, als die Geschwindigkeit des Förderers 3.
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Die unterschiedlichen Lagen der Start-
und Endpunkte D und B der drei Kurven stimmen mit den vorgegebenen
Abweichungen in der Zeitsteuerung der Schneideinrichtung 20 in
Bezug zum Förderer 3 überein,
wobei die Abweichungen entweder direkt durch Einwirkung auf die
Winkelposition der Rollen 25 oder durch Bewegung der Abschneideinrichtung 20 in
Bezug zur Station 4 mittels einer Einstellvorrichtung 21 erreicht
werden.
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An der Maschine 1 wird deshalb
jeglicher Schlupf zwischen den Blättern 6 und den Gegenständen 2 durch
Steuerung der Bewegung der Blätter 6 verhindert,
so dass diese mit der Bewegung der jeweiligen Gegenstände 2 zwischen
dem Kreuzungspunkt und dem Schneidzeitpunkt gleich ist, und jede Veränderung
des Formates kann im Wesentlichen in Echtzeit durch einfache Veränderung
der Zeitsteuerung oder der Position der Schneideinrichtung 20 und durch
einfache computergesteuerte Wahl der Bewegung der Blätter zumindest
während
eines Teiles des Zeitraumes gesteuert werden, in welchem die Blätter 6 mit
den jeweiligen Gegenständen 2 abgestimmt sind.
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Das Wirken der Schneiden 28 wird
vorzugsweise jedoch nicht notwendigerweise abgestimmt, indem die
Steuerung der Antriebseinrichtung 27 so erfolgt, dass sie
auf die Schneiden 28 zum Schneidzeitpunkt in derselben
Richtung und Bewegungsgeschwindigkeit wie der Streifen 19.
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In der Abwandlung nach 3 ist die Schneideinrichtung 20 in
der Nähe
der Einrichtung 18 angeordnet, und die Einheit 5 umfasst
zwei bekannte Saugbänder 32 und 33,
wobei das erste durch eine Antriebseinheit 34 gesteuert
wird und zwischen der Einrichtung 20 und der Station 4 angeordnet
ist, und das zweite hinter der Station 4 angeordnet ist
und durch eine Antriebseinheit 35 gesteuert wird. Das Band
32 nimmt sukzessive die Blätter 6 auf,
welche durch die Einheit 20 abgeschnitten werden, und führt sie
der Station 4 zu, während
das Band 33 den Bereich von jedem Blatt 6 aufnimmt,
der sich jenseits der Station 4 vor dem Kreuzungszeitpunkt
befindet.
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In der Einheit 5 der in 3 dargestellten Abwandlung
wird das Blatt 6 von dem Streifen 19 abgetrennt,
bevor das Blatt den Kreuzungspunkt erreicht, im Gegensatz zur nachfolgenden
Abtrennung, wie im Falle der Einheit 5 in 1. Die Bewegung, die den Bändern 32 und 33 durch
die jeweiligen Antriebseinrichtungen 34 und 35 vermittelt
wird, ist jedoch im wesentlichen dieselbe, wie die der Einrichtung 18.