EP0255474B1 - Vorrichtung zur Bildung von Schlauchbeutelpackungen - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bildung von Schlauchbeutel-Packungen, mit einer Vorratsrolle, von der durch Antriebsorgane eine flexible Folienbahn kontinuierlich abziehbar ist, eine Umformeinrichtung vorhanden ist, mit der die Folienbahn formbar ist, die zu verpackenden Produkte über das Innere des Füllrohres dem Schlauchinneren zuführbar sind, mit Längsverschlussorganen zur Erzeugung einer Längsnaht am Schlauchmantel während der kontinuierlichen Schlauchbewegung, mit Querverschlussorganen zur Erzeugung von Querverschlüssen am Schlauch während dessen kontinuierlicher Vorschub-Bewegung und mit einer den Folien-Vorschub abtastenden Abtast- und Steuereinrichtung zur Anpassung der Bewegung der Querverschlussorgane bei Schlauchgeschwindigkeits-Aenderungen
• Aus der US-A-3916598 ist eine Vorrichtung zur Herstellung von Schlauchbeuteln nach dem Oberbegriff des Patentanspruches bekannt. Dabei wird die Längsnaht am Schlauch durch eine stationäre Ausgabeeinrichtung für Heisskleber erzeugt. Die Querverschlüsse werden mittels eines Metallbandes erzeugt. Dabei wird die Geschwindigkeit des die Querverschlüsse anbringenden Motors geändert, um eine Aenderung der Schlauchvorschubgeschwindigkeit auszugleichen.
• Die EP-A 0083912 zeigt eine Verpackungsvorrichtung, bei der zwei vorstehende Lappen der Verpackung zwischen Rollenpaaren verschweisst werden. Die Quernähte werden durch zwei synchron rotierende Schweisswerkzeuge erzeugt, zwischen denen der Schlauch hindurchgeführt wird. Es sind zwei Motoren vorhanden, von denen der eine die rotierenden Werkzeuge für die Quernähte in Abhängigkeit von Marken auf der Folie antreibt und den anderen Motor für den Vorschub der Längsnahtrollen steuert. Diese Verpackungsart ist relativ langsam, da für eine gute Schweissverbindung der Querschweissnähte eine Minimalzeit für die Erwärmung bei gleichzeitigem Anpressdruck erforderlich ist, was infolge der ständig rotierenden Werkzeuge nur bei einer langsamen Drehung gewährleistet ist. Zudem sind solche Verpackungen vorwiegend für feste Verpackungsobjekte und nicht für Schüttgüter geeignet. Zudem ist der Folienaufwand mit zwei zueinander parallelen Verbindungslappen grösser als bei einer Ueberlappungsnaht.
• Die US-A 4128985 zeigt eine elektronische Steuereinrichtung für eine intermittierend arbeitende Verpackungsmaschine. Eine solche intermittierende Arbeitsweise hat zur Folge, dass durch den ruckweisen Folientransport auf die Folienbahn unerwünschte Spannungen ausgeübt werden. Ausserdem entstehen Vibrationen und die Produktionsleistung ist begrenzt.
• Mit der Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, bei Hochleistungs-Schlauchbeutelmaschinen mit kontinuierlichem Schlauchvorschub und während des Vorschubes mitlaufenden Längs- und Querschweisswerkzeugen eine Akkumulierung von Vorschub-Ungenauigkeiten des Schlauches zu vermeiden um bei bedruckten Folien Uebereinstimmung der abgepackten Beutel mit den Druckabständen sicherzustellen.
• Diese Aufgabe der Erfindung wird für eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches dadurch gelöst, dass die Längsverschlussorgane eine während des Schweiss-oder Siegelvorganges mit der Schlauchgeschwindigkeit mitlaufende, motorisch angetriebene Schweissbacke ist, die Querverschlussorgane als während des Schweiss- oder Siegelvorganges mit der Schlauchgeschwindigkeit mitlaufende Querschweissbacken ausgebildet sind, die Steuereinrichtung einen Sensor enthält, der die Längeninkremente pro Zeiteinheit zwischen zwei Druckmarken auf der Folie ermittelt, wobei die abgemessenen Längeninkremente pro Zeiteinheit einer Anzahl von erzeugten Impulsen entsprechen, die den Antriebsorganen der Bahn und der Längs-und querschweissbaken zugeführt werden, und eine Korrektureinrichtung mit Vergleichsschaltung vorhanden ist, welche Abweichungen der Längeninkremente von einem Sollwert ermittelt und eine Korrektur der Schlauch-Längsvorschuborgane bewirkt, in Form eine Unterdrükung von Impulsen oder einer Erhöhung der Impulsenzahl.
• Dadurch wird bei einer Schlauchbeutelmaschine eine hohe Produktion bei kontinuierlichem Folienvorschub erreicht. Durch die während der Schlauchbewegung mitlaufenden Schweisswerkzeuge für die Längs- und Querschweissnähte steht - trotz der relativ hohen Schlauchvorschubgeschwindigkeit - eine ausreichend lange Zeit für die Bildung reissfester Schweissnähte zur Verfügung. Die Korrekturvorrichtung sichert dabei die Uebereinstimmung der Foliendrucke mit den abgepackten Beuteln.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1

eine Seitenansicht einer Schlauchbeutelmaschine vertikaler Bauart, in schematischer Darstellung

Fig. 2

eine Frontansicht der Schlauchbeutelmaschine gemäss Fig. 1

Fig. 3

eine gegenüber Fig. 1 vergrösserte Darstellung der Antriebsorgane

Fig. 4

eine Ansicht des Antriebes der Querschweissbacken

Fig. 5

ein vereinfachtes Schaltschema der Maschine

Fig. 6

ein Block-Diagramm

• Die Schlauchbeutelmaschine gemäss den Fig. 1 und 2 dient zur Erzeugung von Schlauchbeutel-Packungen die mit einem beispielsweise pulverförmigen, granulatförmigen oder chipsartigen Produkt gefüllt sind. Das Verpackungsmaterial besteht aus einer flachen, flexiblen Kunststoff-Folienbahn. Diese Folienbahn 2 wird von einer Vorratsrolle 3 abgezogen. Die Vorratsrolle 3 sitzt auswechselbar in einem Maschinengestell 4. Durch eine schwenkbar gelagerte Tänzerwalze 5 an sich bekannter Konstruktion wird eine veränderbare Folien-Schlaufe gebildet. Die Folienbahn 2 gelangt sodann über mehrere Umlenkrollen 6 zwischen ein Antriebsrollenpaar 7 von dem die eine Antriebsrolle über Ketten 8 oder Zahnriemen von einem Servo- oder Schrittmotor 10 angetrieben wird. Dieses im Betrieb ständig angetriebene Antriebsrollenpaar 7 zieht somit die Folienbahn 2 von der Vorratsrolle 3 ab. Die Folienbahn 3 wird hernach über eine Formschulter 12 an sich bekannter Bauart gezogen und umgibt sodann ein vorzugsweise zylinderisches, vertikales Füllrohr 13 auf deren Aussenseite. Dieses Füllrohr 13 steht oben mit einem Einfülltrichter 14 in Durchflussverbindung, sodass von oben in Richtung des Pfeiles B die abzupackenden Produkte mit vorbestimmtem Gewicht pro Charge in das Innere des Füllrohres 13 eingefüllt werden können. Anstelle des Trichters können auch andere Einfüllorgane verwendet werden. Das Füllrohr 13 ist bis nahe an die Oberkante der Formschulter 12 auf seiner Rückseite in Längsrichtung offen, wodurch eine frühzeitige Berührung des Einfüllgutes mit der kontinuierlich bewegten Folie erfolgt und dadurch das Einfüllgut mit der Folie durch Reibung mitgezogen wird.
• Die vertikalen Längsränder des um das Füllrohr 13 herumgelegten, aus der Folienbahn 2 gebildeten Schlauches 20 überlappen sich. Durch eine Längsschweissvorrichtung 15 wird eine vertikale Längsnaht 16 erzeugt. Diese Längsschweissvorrichtung 15 ist als Ganzes in Vertikalrichtung auf- und abbeweglich, da der Schweissvorgang zur Erzeugung einer Längsschweissnaht während des kontinuierlichen Vorschubes des Schlauches 20 erfolgt. Die längliche Schweissbacke 15 führt eine Bewegung aus, wie sie in der EP-A-0 232 220 (Veröffentlicht am 12.08.1987) dargestellt und erläutert ist. Während des Schweissvorganges - bei der eine vertikale linienförmige Naht 16 erzeugt wird - bewegt sich die Schweissbacke 15 kontinuierlich und mit gleicher Geschwindigkeit zusammen mit dem Schlauch 20 und an diesem anliegend in Abwärtsrichtung gemäss Pfeil R. Am Ende des Abwärtshubes der Schweissbacke 15 und nachdem eine Längsschweissnaht 16 am Mantel des Schlauches 20 erzeugt wurde, wird die Schweissbacke 15 vom Schlauch 20 abgehoben und kehrt unter Einhaltung eines radialen Abstandes vom Schlauch 20 mit erhöhter Geschwindigkeit in die Ausgangslage zurück. Die Länge der Schweissbacke 15 und ihr vertikaler Bewegungsweg ist kürzer als die vertikale Nahtlänge welche für eine Schlauchbeutelpackung 54 benötigt wird, wodurch eine kurze Bauhöhe der Maschine möglich wird. Die durch die Schweissbacke 15 erzeugten Vertikal-Schweissnähte überlappen sich am Mantel zu einer durchgehenden vertikalen Längsnaht 16. Die Bewegung der Schweissbacke 15 wird vorzugsweise durch ein mechanisches Mehrgelenkkoppelgetriebe erzeugt, das vom Motor 10 angetrieben wird.
• Da die von der Schweissbacke 15 erzeugte Längsnaht kürzer ist als eine Schlauchbeutellänge, muss sich die Längsschweissbacke 15 in einem raschern Rhytmus bewegen als die Querschweissbacken 40, 43.
• Damit der Schlauch 20 über die Formschulter 12 entlang des Füllrohres 13 straff nach unten abgezogen werden kann, sind auf sich gegenüberliegenden Seiten des Füllrohres 13 zwei angetriebene Abzugsrollen 25 oder Riemen vorhanden, die auf diametral gegenüberliegenden Seiten gegen den Schlauch 20 anliegen. Die Abzugsrollen 25 werden mit einer grössern Antriebsgeschwindigkeit angetrieben als der Vorschubgeschwindigkeit des Schlauches 20 entspricht, sodass bei den Abzugsrollen 25 ein Schlupf entsteht. Dieser Schlupf wird durch eine Rutschkupplung im Innern jeder Abzugsrolle 25 ermöglicht. Da die Abzugsrollen 25 mit grösserer Umfangsgeschwindigkeit angetrieben sind als dem Schlauchvorschub entspricht, entsteht bei der Rutschkupplung ein Schlupf, wobei die Zugkraft eingestellt werden kann.
• Die Abzugsrollen 25 sitzen je auf einem um eine horizzontale Achse schwenkbaren Arm 40 und werden durch Federdruck in Richtung der Pfeile E gegen den um das Füllrohr 13 herum liegenden Schlauch 20 angedrückt. Der Antrieb dieser Abzugsrollen 25 erfolgt über eine Welle 48 und ein Getriebe 46 vom gleichen Servomotor 10, welcher das Antriebsrollenpaar 7 antreibt.
• Unterhalb der Längsschweisseinrichtung befinden sich die Organe zur Erzeugung von horizontalen Quernähten 17, 21 am Schlauch 20. Die beiden Schweissbacken 40, 43 für die Bildung der Quernähte sind so ausgeführt, dass gleichzeitig eine Kopfnaht 17 für den untern, bereits gefüllten Schlauchbeutel 54 und eine Bodennaht 21 für den darüberliegenden, noch zu füllenden, vorerst oben offenen Beutel erzeugt wird. Dazwischen befindet sich - gemäss Fig. 4 - ein Trennmesser 72 zum Abtrennen des fertig verschlossenen untern Schlauchbeutels 54. Da der Vorschub des Schlauches 20 kontinuierlich erfolgt, müssen sich die Schweissbacken 40, 43 und die mit ihnen zusammenwirkenden Organe während des Schweissvorganges ebenfalls kontinuierlich und mit der gleichen Schlauch-Vorschubgeschwindigkeit abwärts bewegen. Zu diesem Zweck ist eine Baugruppe 56 vorhanden, mit welcher die Schweissbacken 40, 43 gemäss dem Doppelpfeil F in Fig. 1, in Vertikalrichtung auf- und abwärts beweglich ist. Ein Antriebsmotor 58 steht über ein Ritzel 58 mit einer Zahnstange 59 im Eingriff. Je nach der Drehrichtung des Antriebsmotors 58 wird somit die ganze Baugruppe 56 entlang der Führungsstange 60 vertikal nach oben oder nach unten bewegt.
• Auf der Baugruppe 56 befindet sich ferner ein Servo-oder Schritt-Motor 62, welcher die horizontale Oeffnungs- und Schliessbewegung der Schweissbacken 40, 43 erzeugt. Dieser Motor 62 treibt über ein Untersetzungsgetriebe 62a eine Kurvenscheibe 76 (Fig.4) oder eine Kurbel an. Die beiden Schweissbacken 40, 43 werden gegengleich durch ein Gelenkpaar bewegt. Die auf einer vom Motor 62 angetriebenen Welle 78 sitzenden Kurbel oder Kurvenscheibe 76 liegt gegen eine Nockenrolle 82 an, welche mit einer Antriebsstange 80 verbunden ist, an deren Ende sich die Schweissbacke 43 befindet. Bei einer Drehung der Kurbel oder Kurvenscheibe 76 bewegt sich somit die Schweissbacke 43 in Richtung des Doppelpfeiles K. Die andere Schweissback 40 führt synchron in entgegengesetzter Richtung eine gleich grosse Bewegung aus. Die Schweissbacke 40 ist in ihrer Mitte mit einem Trennmesser 72 versehen, das hydraulisch oder pneumatisch betätigt wird, wenn eine Trennung des gefüllten oder fertig verschlossenen Beutels 54 erfolgen soll, Der obere Teil der elektrisch auf Schweiss-oder Siegeltemperatur erwärmten beiden Schweissbacken 40, 43 dient zur Erzeugung einer quer zur Schlauchlängsrichtung verlaufenden Bodennaht 21 eines obern Schlauchbeutels. Der mit geringem Zwischemraum darunter befindliche Teil jeder der beiden Schweissbacken 40, 43 dient zur gleichzeitigen bildung der Kopfnaht 17 und zum Schliessen des sich darunter befindlichen Schlauchbeutels.
• Beim Schweissprozess zur Bildung der Quernähte 17, 21 und des kontinuierlichen Vorschubes des Schlauches 20 wird die ganze Baugruppe 56 samt Motor 62 genau mit der Schlauch-Vorschubgeschwindigkeit in Richtung des Pfeiles R nach unten bewegt. Die Schweissbacken 40, 43 werden in ihrer in Fig. 1 dargestellten obern Endlage der Baugruppe 56 geschlossen. Während des Schweissvorganges bewegen sich somit die geschlossenen Schweissbacken 40, 43 mit der Vorschubgeschwindigkeit des Schlauches 20 nach unten. Gleichzeitig werden die zu verpackenden - nicht flüssigen - Produkte durch den Einfülltrichter 14 über das Füllrohr 13 in abgemessener Menge dem Innern des Schlauches 20 zugeführt. Im Bereich der untern Endlage der Baugruppe 56 wird das Trennmesser 72 betätigt, worauf der untere fertig abgepackte Schlauchbeutel 54 in Richtung des Pfeiles R in einen Vorratsbehälter od.dgl. fällt. Die Betätigung des Trennmessers 72 kann zeitabhängig nach dem Schliessen der Schweissbacken 40, 43 oder in Abhängigkeit der vertikalen Position der Baugruppe 56 erfolgen. Hernach öffnen sich die Schweissbacken 40, 43 als Folge einer entsprechenden Drehbewegung der Kurbel oder Kurvenscheibe 76. Die Baugruppe 56 wird sodann durch Umkehr der Drehrichtung des Antriebsmotores 58 mit erhöhter Geschwindigkeit wieder nach oben in die Ausgangslage bewegt. An Stelle einer Betätigung der Schweissbacken 40, 43 durch eine Kurbel oder Kurvenscheibe 76, kann dieser Vorgang auch durch hydraulische oder pneumatische Zylinderkolben-Aggregate erfolgen, die durch elektromagnetische Ventile gesteuert werden oder durch einen Kniehebel. Um leichtes Einfüllgut im Innern des Schlauches 20 zu komprimieren ist ein hin- und herbeweglicher, seitlich gegen den Schlauch 20 klopfender Rüttler 51 vorhanden. Die Länge der Vertikalbewegung, welche die Quernahtbacken 40, 43 ausführen ist kürzer als eine Beutellänge, da die Quernahtbacken 40, 43 während des kontinuierlichen Vorschubes um eine Beutellänge nach dem Schweissvorgang wieder in die Ausgangslage zurück bewegt werden müssen.
• Aus den Fig. 5 und 6 geht die Steuerung und elektrische Funktionsweise dieser Schlauchbeutelmaschine hervor. Die auf der Vorratsrolle 3 aufgewickelte Folienbahn 2 wird durch das Antriebsrollenpaar 7 von der Vorratsrolle 3 kontinuierlich abgezogen. Der zugehörige Antriebsmotor ist ein Servomotor 10 oder Schrittmotor, der von der Steuereinrichtung 84 gesteuert wird und über ein Bewegungssteuerorgan 86 und einen mit einer Stromquelle 87 versehenen Treiber 88 Impulse erhält. Der sich zwischen dem Antriebsrollenpaar 7 und den Formschultern 12 befindliche Sensor 19, der vorzugsweise als Fotozelle ausgebildet ist, spricht auf Helligkeitsunterschiede von Druckmarken auf der Folienbahn 2 an. Somit entspricht die jedem Schlauchbeutel 20 zugeordnete Länge der Folienbahn dem Abstand zwischen zwei Druckmarken. Mit den Abzugsrollen 7 könnte auch ein digitaler Drehgeber verbunden sein, der entsprechend der Drehbewegung bzw. des Folienbahn-Vorschubes Impulse ausgibt. Es wäre indessen auch möglich, dass die Impulse zeitabhängig ausgegeben werden. Bei einem Wechsel der Verpackungslänge kann die Einstellung zur An passung an den geänderten Abstand der Druckmarken digital angepasst werden. Die abgemessenen Längen-Inkremente pro Zeiteinheit entsprechen einer Anzahl von Impulsen, die dem Servomotor 10 oder Schrittmotor zugeführt werden. Diese Impulse bewirken beim Antriebsmotor 10 entsprechende Drehschritte. Diese Impulszahl wird in einer mit einer Niederspannungs-Stromquelle 92 versehenen Korrektureinrichtung mit einer Vergleichsschaltung 90 der Steuereinrichtung 84 mit den im gleichen Zeitabschnitt zwischen zwei Druckmarken ausgegebenen Impulsen verglichen. Bei Abweichungen vom Sollwert erfolgt für die Servo- oder Schrittmotoren entweder eine Unterdrückung von Impulsen oder eine Erhöhung der Impulszahl. Diese korrigierten Werte werden den sonst synchron mit dem Servomotor 10 drehenden Motoren 58 und 62 zugeführt. Unter "synchron" soll verstanden werden, dass sich die Motoren in einer vorbestimmten Drehzahlabhängigkeit zueinander drehen, wobei die Drehzahl pro Minute unterschiedlich sein kann. Bei einer Veränderung der Drehzahl des Motores 10 sollen sich auch die Drehzahlen der Motoren 58 und 62 proportional ändern. Durch diese Regeleinrichtung wird erreicht, dass sowohl die Vertikalbewegung der Schweissbacken 40, 43 genau in Uebereinstimmung mit dem Schlauchvorschub erfolgt, als auch die Oeffnungs- und Schliessbewegungen der Schweissbacken 40, 43 während des Schweissprozesses genau in Uebereinstimmung mit dem Teilungsabstand der Druckmarken erfolgt, sodass sich keine Ungenauigkeiten im Schlauchvorschub addieren können. Den Motoren 58 und 62 sind ebenfalls je Bewegungssteuerungen 86 und Treiber 88 zugeordnet. Den Längs- und Querschweissbacken 40, 43 ist eine separate Stromversorgung 94 und ein Analog-Digital-Umsetzer 96 zugeordnet.
• Die Steuereinrichtung 84 hat vorzugsweise die Form eines Micro-Computers der entsprechend den Anforderungen programmierbar ist. Im Kommando- und Anzeigegerät 65 für die Fernsteuerung können die verschiedenen Angaben und Werte eingegeben und angezeigt werden. Durch Betätigung von Drucktasten lassen sich die gewünschten Werte abrufen und Aenderungen vornehmen.
• Anstelle von Schweissnähten können auch Siegelnähte in Längs- und Querrrichtung erzeugt werden, je nach dem verwendeten Material der Folienbahn. Die Schweissbacken oder Schweissnähte wären in diesem Fall als Siegelbacken oder Siegelnähte zu verstehen.
• Beliebig lange Schlauchbeutel lassen sich dadurch erzeugen, dass die Betätigung des Motors 62 nicht automatisch, sondern durch einen Handschalter erfolgt.
• Unter "Druckmarken" sollen auch in der Folienbahn angebrachte Perforartionen verstanden werden.

Claims (1)

1. Vorrichtung zur Bildung von Schlauchbeutel-Packungen, mit einer Vorratsrolle (3), von der durch Antriebsorgane (7,10,25) eine flexible Folienbahn (2) kontinuierlich abziehbar ist, mit einer Umformeinrichtung (12), mit der die Folienbahn (20) formbar ist, die zu verpackenden Produkte über das Innere des Füllrohres (13) dem Schlauchinneren zuführbar sind, mit Längsverschlussorganen (15) zur Erzeugung einer Längsnaht (16) am Schlauchmantel während der kontinuierlichen Schlauchbewegung, mit Querverschlussorganen zur Erzeugung von Querverschlüssen am Schlauch während dessen kontinuierlicher Vorschub-Bewegung, und mit einer den Folien-Vorschub abtastenden Abtast- und Steuereinrichtung zur Anpassung der Bewegung der Querverschlussorgane bei Schlauchgeschwindigkeits-Aenderungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsverschlussorgane eine während des Schweiss- oder Siegelvorganges mit der Schlauchgeschwindigkeit mitlaufende, motorisch angetriebene Schweissbacke (15) ist, die Querverschlussorgane als während des Schweiss- oder Siegelvorganges mit der Schlauchgeschwindigkeit mitlaufende Querschweissbacken (40,43) ausgebildet sind, die Steuereinrichtung einen Sensor (19) enthält, der die Längeninkremente pro Zeiteinheit zwischen zwei Druckmarken auf der Folie ermittelt, wobei die abgemessenen Längeninkremente pro Zeiteinheit einer Anzahl von erzeugten Impulsen entsprechen, die den Antriebsorganen der Bahn und der Längs-und querschweissbacken zugeführt werden, und eine Korrektureinrichtung mit Vergleichsschaltung vorhanden ist, welche Abweichungen der Längeninkremente von einem Sollwert ermittelt und eine Korrektur der Schlauch-Langsvorschuborgane bewirkt in Form einer Unterdrückung von Impulsen oder einer Erhöhung der Impulszahl.

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