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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Schneide- und Siegelvorrichtung
für Blattmaterial. Insbesondere
kann die vorliegenden Erfindung vorteilhaft in der Lebensmittel-Verpackungsindustrie
eingesetzt werden, worauf sich die folgende Beschreibung nur beispielhaft
bezieht.
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In
der Lebensmittel-Verpackungsindustrie werden sogenannte "Form-, Füll- und Siegel-" Verpackungsmaschinen
verwendet, bei denen eine regelmäßige Abfolge
von Produkten, die sich in gleichem Abstand in einer schlauchförmigen Verpackung
befinden, kontinuierlich entlang eines Wegs zugeführt werden,
der sich durch eine Schneide- und Siegelstation erstreckt, die mit
einer Schneide- und Siegeleinheit zum schrägen Schneiden und Versiegeln
der schlauchförmigen
Verpackung ausgerüstet
ist, um eine Abfolge luftdichter Kissenpackungen, die jeweils ein
Produkt enthalten, zu bilden.
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Die
Schneide- und Siegeleinheit weist normalerweise wenigstens zwei
Schneide- und Siegelwerkzeuge auf, die entlang jeweiliger ringförmiger Bahnen
auf jeder Seite des Wegs der schlauchförmigen Verpackung bewegbar
sind, und die zyklisch miteinander kooperieren, um die schlauchförmige Verpackung
zu schneiden und zu versiegeln, sowie für jedes Werkzeug eine jeweilige
Betätigungsvorrichtung,
um das jeweilige Werkzeug entlang der jeweiligen ringförmigen Bahn
unabhängig
von der anderen Betätigungsvorrichtung
zu bewegen.
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Insbesondere
wird jede Betätigungsvorrichtung
normalerweise durch eine Nocken-Mitnehmer-Vorrichtung definiert,
die einen ringförmigen
Nocken aufweist und eine Mitnehmerwalze, die mit dem Nocken positiv
in Eingriff und mit dem jeweiligen Werkzeug verbunden ist, um das
Werkzeug im Takt mit dem anderen Werkzeug entlang der jeweiligen Bahn
und durch die Schneide- und Siegelstation zu bewegen.
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Obwohl
diese bekannte Schneide- und Siegelvorrichtung ziemlich effektiv
ist, weist sie doch mehrere Nachteile auf, die sowohl die Zuverlässigkeit
als auch die Leistung der Vorrichtung beeinträchtigen. So verhindert die
Reibung zwischen den Mitnehmerwalzen und den jeweiligen Nocken das
Erreichen beständiger
hoher Betriebsgeschwindigkeiten. Der durch Reibung verursachte Verschleiß der mechanischen
Bestandteile und das unterschiedliche Ansprechen auf den Verschleiß durch die
beiden Nocken-Mitnehmer-Vorrichtungen führt schließlich zu unterschiedlichem
Betrieb der Werkzeuge sowie zu einer allmählichen Abnahme der Schneide-
und Siegelgenauigkeit und Nqualität. Zuletzt werden auch hohe
Betriebsgeschwindigkeiten durch den hohen Grad an Beschleunigung
und Trägheit
der Vorrichtung selbst verhindert.
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Die
FR 2446172, auf der der Oberbegriff des Anspruchs 1 basiert, offenbart
eine Maschine zum Herstellen versiegelter Packungen, die zwei getrennte
Werkzeugsätze
aufweist, die Hand in Hand arbeiten und auf einen Schlauch einwirken,
der unterhalb einer schlauchbildenden Vorrichtung ausgebildet ist, um
den Schlauch in vorgegebenen Intervallen mit Paaren schräger Verschlussnähte zu versehen
und zwischen den schrägen
Verschlussnähten
in einzelne Packungen zu trennen. Um die Werkzeuge in ovalen Umlaufbahnen
mit einem gemeinsamen geradlinigen Arbeitsweg, der parallel zur
Schlauchachse ausgerichtet ist, zu bewegen, sind Verbindungsstangen-Getriebe
vorgesehen, deren Kurbeln durch asymmetrische Zahnräder angetrieben
werden, so dass die beiden Werkzeugsätze den Schlauch abwechselnd
in halbzyklischen Intervallen in Eingriff nehmen. Es ist eine Betätigungsvorrichtung
vorgesehen, die einen einzigen angetriebenen Eingang und zwei identische
Ausgangsgetriebe aufweist, die miteinander, mit dem Eingang (9),
und mit jeweiligen Schneide- und Siegelvorrichtungen verbunden sind.
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Die
US 3438173 offenbart ein
Verfahren und eine Vorrichtung zum Siegeln einer fortlaufenden zylindrischen
Folie zwischen Produkten, die in Intervallen entlang der Folie beabstandet
sind. Heißsiegeleinrichtungen
werden zwischen den beabstandeten Produkten gegen die Teile der
Folie und mit der Geschwindigkeit der Folie entlang des Wegs der
Folie bewegt, bis der Heißsiegelprozess
abgeschlossen ist. Dann werden sie in entgegengesetzten Richtungen
von der Folie weg und entlang halbkreisförmiger Wege zu dem Punkt, an
dem sie gestartet sind, zurück
bewegt. Es ist eine Betätigungsvorrichtung
vorgesehen, die einen einzigen angetriebenen Eingang und zwei identische
Ausgangsgetriebe aufweist, die miteinander, mit dem Eingang (
9)
und den jeweiligen Schneide- und Siegelvorrichtungen verbunden sind.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine unkomplizierte, kostengünstige Schneide-
und Siegeleinheit für
Blattmaterial zu schaffen, mit der die vorgenannten Nachteile beseitigt
werden.
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Erfindungsgemäß ist eine
Schneide- und Siegelvorrichtung für Blattmaterial gemäß Anspruch 1
vorgesehen.
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Eine
nicht einschränkende
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung wird beispielhaft unter Bezugnahme auf die
begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:
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1 eine Vorderansicht einer
bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Schneide- und
Siegelvorrichtung, wobei aus Gründen
der Klarheit Teile entfernt wurden;
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2 eine schematische perspektivische Ansicht
der Vorrichtung von 1,
wobei aus Gründen
der Klarheit Teile entfernt wurden;
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3 schematisch eine Abfolge
von von der in 1 gezeigten
Vorrichtung durchgeführten
Arbeitsschritten.
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Das
Bezugszeichen 1 bezeichnet in den begleitenden Zeichnungen
eine Schneide- und Siegelvorrichtung zum Verpacken von Produkten 2 in
jeweiligen luftdichten, sogenannten "Kissen-"Packungen 3, die durch schräges Schneiden
eines Blattmaterials 4 in Segmente gebildet werden, die
eine schlauchförmige
Verpackung 4 definieren, die mit einer vorgegebenen kontinuierlichen
Geschwindigkeit V und in vorgegebener Richtung D entlang eines Wegs
P, der sich durch die Vorrichtung 1 an einer Schneide-
und Siegelstation 5 erstreckt, geführt wird.
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Die
Vorrichtung 1 weist folgendes auf: einen Rahmen 6 an
der Seite des Wegs P an der Station 5; zwei Schneide- und
Siegelwerkzeuge 7, die entlang jeweiliger ringförmiger Arbeitsbahnen
T auf jeder Seite des Wegs P bewegbar sind und zyklisch miteinander
zusammenarbeiten, um Packungen 3 herzustellen; und eine
Betätigungsvorrichtung 8,
die an dem Rahmen 6 angebracht ist, und dafür sorgt,
dass sich die Werkzeuge 7 im Takt entlang jeweiliger Bahnen
T bewegen, und die die Bahnen T im wesentlichen in der Form einer
Ellipse um jeweilige feste Achsen A kreuzweise zur Richtung D formt.
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Insbesondere
bewegt die Vorrichtung 8, im tatsächlichen Betrieb, die Werkzeuge 7' und 7 entlang
jeweiliger Bahnen T' und
T derart, dass die Werkzeuge 7 entlang jeweiliger einander
gegenüberliegender
Arbeitsabschnitte T1' und
T1 der Bahnen T' und
T die Verpackung 4 mit jeweiligen Geschwindigkeiten V1
parallel zur Richtung D und gleich zur Geschwindigkeit V kontaktieren,
und mit jeweiligen Geschwindigkeiten V2 kreuzweise zur Richtung
D aufeinander zu und allmählich
auf Null abnehmend zu der Zeit, zu der sich die Werkzeuge 7 berühren, um die
Verpackung 4 zu schneiden und zu versiegeln. Nach dem gegenseitigen
Kontakt werden die Werkzeuge 7 voneinander und von der
Verpackung 4, die sich der Station 5 nähert, mit
jeweiligen Geschwindigkeiten V1, die noch immer gleich der Geschwindigkeit V
sind, und mit allmählich
wachsenden jeweiligen Geschwindigkeiten V2 weggezogen, um die Werkzeuge 7 allmählich voneinander
und, vor allem, von der Verpackung 4 zu lösen. Daher
bewegen sich die Werkzeuge 7 entlang der Abschnitte T1
entlang eines im wesentlichen geraden Abschnitts des Wegs P und
bilden ein Paar, um entlang der Abschnitte T1 in nicht gezeigter,
bekannter Art und Weise zu kooperieren.
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Wie
in 2 gezeigt ist, weist
die Vorrichtung 8 eine Betätigungsvorrichtung 9 auf,
die einen angetriebenen Eingang der Vorrichtung 8 definiert, sowie
zwei baugleiche Getriebevorrichtungen 10 und 11,
die jeweilige Ausgangseinrichtungen der Einheit 8 definieren
und miteinander und mit der Vorrichtung 9 verbunden sind,
um die jeweiligen Schneide- und Siegelvorrichtungen 7 um
die jeweiligen Achsen A zu bewegen. Insbesondere ist die Vorrichtung 10 im
wesentlichen über
dem Weg P positioniert, um das jeweilige Werkzeug 7 (mit 7' bezeichnet)
in vorgegebener Richtung um die jeweilige Achse A (mit A' bezeichnet) und
entlang der jeweiligen Bahn T (mit T' bezeichnet) zu drehen, und wird direkt
durch die Betätigungsvorrichtung 9 angetrieben,
während
die Vorrichtung 11 im wesentlichen unter dem Weg P positioniert
ist, um das jeweilige Werkzeug 7 um die jeweilige Achse
A in entgegengesetzter Richtung zu dem Werkzeug 7' zu drehen,
und durch die Vorrichtung 10 angetrieben wird.
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Die
Vorrichtung 9 weist eine angetriebene Welle 12 auf,
die kontinuierlich um eine jeweilige Achse, die parallel zu den
Achsen A', A ist,
gedreht wird, ein erstes Zahnrad 13, das an dem dem angetriebenen
Ende der Welle 12 gegenüberliegenden Ende
befestigt ist, und ein zweites Zahnrad 14, das an einem
Zwischenabschnitt der Welle 12 befestigt ist und einen
vorgegebenen Teilkreisdurchmesser F1 aufweist, der circa das Dreifache
des Teilkreisdurchmessers F2 des Zahnrads 13 beträgt.
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Die
Vorrichtungen 10 und 11 weisen jeweilige Trommeln 15' und 15 auf,
die so am Rahmen 6 angebracht sind, dass sie sich um jeweilige
Achsen A' und A
drehen, sowie jeweilige Wellen 16' und 16, die sich, koaxial
mit den jeweiligen Achsen B' und
B parallel zu den Achsen A' und
A, durch die jeweiligen Trommeln 15' und 15 erstrecken und
die Bahnen T' und
T definieren. Die Trommeln 15' und 15 weisen jeweils
ein viertes Zahnrad auf, das durch jeweilige Zahnräder 17' und 17 definiert
ist, die winkelig miteinander verbunden sind. Das Zahnrad 17' ist mit dem Zahnrad 13 über die
Zwischenschaltung eines dritten leerlaufenden Zahnrads 18 verbunden,
das einen Teil der Vorrichtung 9 bildet. Die Wellen 16' und 16 tragen jeweilige
Werkzeuge 7 an jeweiligen Enden, die axial aus den jeweiligen
Trommeln 15' und 15 nach
außen hervorstehen,
und sind, an den zu den die Werkzeuge 7 tragenden Enden
entgegengesetzten Enden mit einer gemeinsamen Tragegelenkverbindung 19 verbunden,
die einen Teil der Vorrichtung 8 bildet.
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Insbesondere
ist das Gelenk 19 mit dem Rahmen 6 so verbunden,
dass es parallel zur Richtung D schwingt und beliebige Bewegungen
der Wellen 16' und 16 kreuzweise
zu den jeweiligen Achsen B' und
B erlaubt, während
die Wellen 16' und 16 die ganze
Zeit zueinander parallel gehalten werden. Das Gelenk 19 weist
einen mittigen Zapfen 20 auf, dessen Achse 20a parallel
zur Richtung D ist, und zwei Verbindungsvorrichtungen 21' und 21,
die auf einer Seite winkelig und axial an den Wellen 16' und 16 befestigt
sind und auf gegenüberliegenden
Seiten mittels jeweiliger Paare von Armen 22' und 22 drehend mit dem
Zapfen 20 verbunden sind, um um die Achse 20a zu
schwingen und es den Wellen 16' und 16 zu erlauben, sich
aufeinander zu und voneinander weg zu bewegen.
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Die
Vorrichtungen 10 und 11 weisen auch jeweilige
Rohrwellen 23' und 23 auf,
die drehend mit den jeweiligen Wellen 16' und 16 in Eingriff sind,
und die wiederum in den jeweiligen Trommeln 15' und 15 angebracht
sind, um sich in entgegengesetzter Richtung zu den Trommeln 15' und 15 um
jeweilige Achsen C' und
C zu drehen, die in Bezug auf die Achsen A', A und B', B exzentrisch sind, und die jeweils
winkelig mit einem fünften
Zahnrad verbunden sind, das durch jeweilige Zahnräder 24' und 24 definiert
ist, die winkelig miteinander verbunden sind, und von denen das
Zahnrad 24 mit dem Zahnrad 14 verbunden ist. Insbesondere
werden die Zahnräder 24' und 24 durch
den Rahmen 6 zur Drehung koaxial mit den Achsen A' und A gehalten,
drehen sich in entgegengesetzter Richtung zu den jeweiligen Zahnrädern 17' und 17,
und werden durch jeweilige Ringe definiert, die axial und mit radialem
Spiel an den Wellen 16' und 16 angebracht
sind. Die Wellen 23' und 23 sind über die
Zwischenschaltung von jeweiligen Querverbindungen 25' und 25 winkelig
mit den Zahnrädern 24' und 24 verbunden,
um die jeweiligen Wellen 23' und 23 kontinuierlich
um jeweilige Achsen C' und
C zu drehen und eine Querverschiebung der jeweiligen Achsen B' und B zu erlauben.
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Außer dass
es einen Teil der jeweiligen Vorrichtung 10, 11 bildet,
weist jedes Verbindungsteil 25', 25 eine flache, im wesentlichen
dreieckige Platte 26', 26 kreuzweise
zu der jeweiligen Achse C',
C auf und ist einstückig
mit dem Ende der jeweiligen Welle 23', 23 entgegengesetzt zu
dem Ende, das dem Werkzeug 7', 7 gegenüberliegt,
verbunden. Jedes Verbindungsteil 25', 25 weist auch wenigstens
drei Zapfen 27', 27 auf,
die an dem jeweiligen Zahnrad 24', 24 in gleichem Abstand
um die jeweiligen Achsen A',
A beabstandet angebracht sind und sich parallel zu den Achsen C', C von dem Zahnrad 24', 24 zu der
jeweiligen Platte 26', 26 erstrecken.
Für jeden Zapfen 27', 27 ist
eine jeweilige Verbindungsstange 28', 28, die zwischen den
jeweiligen Zapfen 27', 27 und
einen jeweiligen Scheitelpunkt der Platte 26', 26 geschaltet ist, drehend
mit der jeweiligen Platte 26', 26 und
dem jeweiligen Zapfen 27', 27 verbunden, und
weist eine Länge
L auf, die kleiner ist, als der Radius R des Zahnrads 24', 24.
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Der
Betrieb der Vorrichtung 1 wird zunächst unter Bezug auf die 3 beschrieben, die, entsprechend
der jeweiligen Arbeitsschritte, eine Reihe von Arbeitspositionen
der Schneide- und Siegelwerkzeuge 7' und 7 zeigt, wobei das
Werkzeug 7' eine
Heißsiegeloberfläche 29' mit flachem
Boden aufweist, von der sich ein geformter länglicher Vorsprung 30 parallel
zur Achse A' erstreckt,
und wobei das Werkzeug 7 eine Heißsiegeloberfläche 29 mit
ebener Oberseite aufweist, in der eine längliche Nut 31 ausgebildet
ist, die, zur Aufnahme des Vorsprungs 30, dieselbe Form aufweist
wie dieser, um die Schlauchverpackung 4 schräg zu schneiden.
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Die
Werkzeuge 7' und 7 werden
durch die Vorrichtung 8 in entgegengesetzter Richtung um
die jeweiligen Achsen A' und
A (3a) gegeneinander und
gegen die in bekannter Art und Weise mit der Geschwindigkeit V durch
die Station 5 bewegte Schlauchverpackung 4 gedreht
und kontaktieren die Verpackung 4 (3b) allmählich, bevor sie schließlich in
die einander kontaktierende Stellung (3c) gebracht
werden. Wenn die Werkzeuge 7' und 7 die Verpackung 4 kontaktieren,
wird diese erhitzt, bis sich die Oberflächen 29' und 29 direkt gegenüberliegen,
um die gegenüberliegenden
Oberflächen
der Verpackung 4 zu ebnen und zu verschweißen, bis
der Vorsprung 30 in die Nut 31 eingreift, um eine
Packung 3, die ein jeweiliges Produkt 2 enthält, aus
der Verpackung 4 zu lösen.
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Wenn
die Packung 3 hergestellt und gleichzeitig mittels einer
bekannten (nicht gezeigten) Entnahmevorrichtung entfernt worden
ist, werden die Werkzeuge 7' und 7 voneinander
und vom Weg P weg bewegt und behalten, wenigstens fast bis zum Ende
des Abschnitts T1, eine Geschwindigkeit V1 bei, die zur Geschwindigkeit
V im wesentlichen gleich ist, um zu verhindern, dass die ankommende
Verpackung 4 mit den Werkzeugen 7' und 7 kollidiert.
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Die
Werkzeuge 7' und 7 werden
entlang jeweiliger Bahnen T' und
T bewegt durch Kombinieren einer ersten Drehung der Wellen 16' und 16 um
jeweilige Achsen A' und
A, die durch Drehen der Trommeln 15' und 15 in jeweiligen
vorgegebenen entgegengesetzten Richtungen erzeugt wird, und einer zweiten
Drehung der Wellen 16' und 16 um
jeweilige Achsen C' und
C, die durch Drehen der Wellen 23' und 23 in entgegengesetzten
Richtungen zueinander und zu den jeweiligen Trommeln 15' und 15 erzeugt wird.
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Insbesondere
dreht die angetriebene Welle 12 der Betätigungsvorrichtung 9 die
Trommeln 15' und 15 über die
Zahnräder 13, 18, 17' und 17,
und dreht gleichzeitig die Wellen 23' und 23 über die Zahnräder 14, 24', 24 und
die Querverbindungen 25' und 25.
Das leerlaufende Zahnrad 18 verursacht, dass sich die Zahnräder 17' und 24' und daher auch die
Zahnräder 17 und 24 in
entgegengesetzter Richtung um die Achsen A' und A drehen. Die Verbindungsteile 25' und 25 verursachen
die zweite Drehung der Wellen 23' und 23, während sie
gleichzeitig die Wellen 16' und 16 und
somit die jeweiligen Werkzeuge 7' und 7 parallel zueinander
drehen.
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Dies
bedeutet, dass, wenn sich die Wellen 23' und 23 um jeweilige Achsen
C' und C drehen,
die Wellen 16' und 16,
die mittels des Verbindungsteils 19 mit dem Rahmen 6 verbunden
sind, sich in einer Richtung kreuzweise zu den jeweiligen Achsen
B' und B bewegen
(und nicht um sie herum drehen), um die Achsen B' und B entlang der Bahnen T' und T zu bewegen.
Die Verbindungsstangen 28' und 28,
die die Platten 26' und 26 mit
den Zahnrädern 24' und 24 verbinden,
drehen sich um jeweilige Zapfen 27' und 27 gleichzeitig mit
der Drehung der Zahnräder 24' und 24 um
die Achsen A' und
A, um die Querverschiebung der Wellen 16' und 16 zu erlauben.