EP2218575A1 - Verpackungsmaschine mit einer Arbeitsstation, die ein elektrisches Hubwerk mit Grob- und Feinhub aufweist - Google Patents

Verpackungsmaschine mit einer Arbeitsstation, die ein elektrisches Hubwerk mit Grob- und Feinhub aufweist Download PDF

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EP2218575A1
EP2218575A1 EP10000988A EP10000988A EP2218575A1 EP 2218575 A1 EP2218575 A1 EP 2218575A1 EP 10000988 A EP10000988 A EP 10000988A EP 10000988 A EP10000988 A EP 10000988A EP 2218575 A1 EP2218575 A1 EP 2218575A1
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EP
European Patent Office
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packaging machine
machine according
electric motor
eccentric shaft
mold half
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EP10000988A
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Xaver Pointner
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Multivac Sepp Haggenmueller GmbH and Co KG
Original Assignee
Multivac Sepp Haggenmueller GmbH and Co KG
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    • B65B31/00—Packaging articles or materials under special atmospheric or gaseous conditions; Adding propellants to aerosol containers
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    • B65B31/021—Filling, closing, or filling and closing, containers or wrappers in chambers maintained under vacuum or superatmospheric pressure or containing a special atmosphere, e.g. of inert gas the containers or wrappers being interconnected
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Definitions

  • the present invention relates to a packaging machine with a workstation having an electric hoist with coarse and fine stroke.
  • a packaging machine with a hoist is out of the DE 42 16 210 A1 known.
  • the hoist has a toggle linkage for the coarse stroke and in addition a pneumatically operated diaphragm device for the fine stroke, which ensures a high closing pressure.
  • the fine stroke is required to ensure different end positions of the tool lower part for different film thicknesses.
  • the pneumatic membrane device has a relatively high air consumption, which requires a corresponding amount of energy.
  • Another packaging machine is out of the DE 103 51 567 A1 known in the u. A. for reasons of hygiene an electrically operated linear drive is used instead of a pneumatic lifting device. From the EP-0 895 933 A1 is a packaging machine is known which has a power lift.
  • thermoforming machine with reference to the figures.
  • thermoforming machine has according to the Fig. 1 u. A. a bottom film feeder 21, a forming station 22 as a first workstation, a filling station 23, a top film feeder 25, a sealing station 28 as a second workstation and a cutting station 27 as a third workstation.
  • thermoforming machine The operation of the thermoforming machine is as follows: First, a lower film 18 is removed from the lower film feeder 21 from a lower film roll 26 and fed to the forming station 22. In the forming station 22, the lower film 18 is heated in a mold and deep-drawn into packing pots P. The packing wells P can be provided in one or more tracks in the lower film 18. Subsequently, the lower film 18 is advanced into the filling station 23, in which the resulting packing pores P are filled by hand or automatically with packaged goods 24. In the next step, the deep-drawn and filled lower film 18 is advanced into the sealing station 28. In the sealing station 28, an upper film 19 is placed over the lower film 18, and preferably the air is sucked or evacuated in the interior of the package therein and optionally fumigated. Thereafter, the package is sealed by welding the top film 19 along a sealing edge of the package to the bottom film 18 by applying heat and pressure.
  • the lower film 18 and the upper film 19 are cut to the package size. This can be done either in the sealing station 28 or, as in the illustrated embodiment, in the transverse and longitudinal cutting stations 27 and 29 arranged behind it.
  • the forming station 22, the sealing station 28 and the cutting station 27 each serve as a workstation of the packaging machine.
  • the Fig. 2 shows a schematic front view of the workstation or the molding station 22 of the packaging machine according to a first embodiment of the present invention.
  • the work station 22 has a stationary mold half 1 and a movable mold half 2.
  • the stationary mold half 1 is secured to upper ends of guide rails 14.
  • the movable mold half 2 is movable via guide bushes 15 along the guide rails 14 and can therefore be moved towards and away from the stationary mold half 1.
  • the movable mold half 2 is moved by an electric hoist 3 to the stationary mold half 1 and away from it.
  • the electric hoist 3 consists of a first lifting device 4, 5 (s. Fig. 7 ) for effecting a stroke with a large stroke (coarse stroke) and a second lifting device 6, 7 (s. Fig. 7 ) for effecting a stroke with a small stroke (fine lift).
  • the second lifting device 6, 7 generates a force that presses the movable mold half 2 against the stationary mold half 1. This force is also called closing force.
  • the first lifting device 4, 5 consists of a first electric motor 4 (s. Fig. 7
  • the toggle linkage 5 consists of a first lever 51 and a second lever 52.
  • a lower end of the first lever 51 is fixed to a pivot shaft 53 which in turn is connected to an output shaft of a first electric motor 4 (see FIG. Fig. 7 ) connected is.
  • the first electric motor 4 is attached to a frame 54 of the workstation 22 or the packaging machine.
  • a rotation of the output shaft of the first electric motor 4 causes a pivoting of the first lever 51.
  • a countershaft transmission (not shown) is provided between the output shaft of the first electric motor 4 and the first lever 51.
  • An upper end of the second lever 52 is hinged to the movable mold half 2.
  • An upper end of the first lever 51 and a lower end of the second lever 52 are rotatably connected together by an eccentric shaft 7, which will be described later in more detail.
  • the eccentric shaft 7 serves as an axis about which the first lever 51 and the second lever 52 rotate relative to each other.
  • the thus constructed first lifting device 4, 5 causes the large stroke of the movable mold half 2, which is reached when a dead center of the toggle linkage 5 is reached.
  • the Fig. 3 shows that the toggle linkage 5 has a stop 9 immediately behind the dead center. The toggle linkage 5 can be kept stable in this position.
  • FIGS. 2 to 6a . 7, 8 show u. A. the structure and function of the second lifting device 6, 7 according to the first embodiment.
  • the second lifting device 6, 7 has a second electric motor 6 (s. Fig. 7 ), which is fixed to the frame 54 of the workstation 22 and the packaging machine, and the eccentric shaft 7, which connects the first lever 51 with the second lever 52 of the toggle linkage 5.
  • the eccentric shaft 7 has a first shaft portion 71 which is rotatably mounted in a bore in the first lever 51 of the toggle linkage 5.
  • the eccentric shaft 7 also has a second shaft portion 72 disposed eccentric to the first shaft portion 71.
  • the second shaft portion 72 is rotatably mounted in a bore in the second lever 52 of the toggle linkage 5.
  • the first shaft section 71 is connected via a first gear 11, 16, 17 (s. FIGS. 7 and 8th ) is connected to an output shaft of the second electric motor 6.
  • the first gear 11, 16, 17 consists of a pinion 11, which is fixedly connected to the output shaft of the second electric motor 6, a large gear 16 which is mounted on the pivot shaft 53 and the pinion 11 meshes, and a small gear 17, that the large gear 16 meshes.
  • the small gear 17 is fixedly connected to the first shaft portion 71 of the eccentric shaft 7.
  • the second electric motor 6 drives the large gear 16 via the pinion 11.
  • the large gear 16 meshes with the small gear 17. Rotation of the small gear 17 causes identical rotation of the first shaft portion 71 of the eccentric shaft 7. This results in eccentric rotation of the second shaft portion 72 of the eccentric shaft 7.
  • the second electric motor 6 can move synchronously with the first electric motor 4, so that no stroke is induced by the eccentric shaft 7 when the first electric motor 4 rotates.
  • the second electric motor 6 can be partially moved simultaneously with the first electric motor 4, preferably at the end of the coarse stroke, to its target position.
  • the closing force of the tool halves 1, 2 is adjustable at the same time.
  • the desired end position of the eccentric shaft 7 may e.g. be stored in a table or a formula of a control program, e.g. includes the film thickness and the closing force as parameters.
  • the packaging machine may additionally comprise a device for detecting and regulating the closing force between the stationary mold half 1 and the movable mold half 2. This device can regulate the closing force to a certain value. As a result, in particular deformations of the hoist 3 and film thickness differences can be readjusted.
  • a second embodiment of the present invention is in Fig. 6b shown.
  • the Fig. 6b shows similar to the Fig. 6a in the level VI-VI of the Fig. 1 a schematic side view of a portion of the hoist 3 of the forming station 22 of the packaging machine, with left the eccentric shaft 7 in the lower Position and right the eccentric shaft 7 in the upper position.
  • the first shaft portion 71 is directly connected to the second shaft portion 72 of the eccentric shaft 7 is in the second embodiment in the Fig. 6b a second gear 10 is provided between the first shaft portion 71 and the second shaft portion 72 of the eccentric shaft 7.
  • the second gear 10 is arranged in this way between the second electric motor 6 and the second shaft portion 72 of the eccentric shaft 7, which forms an output of the eccentric shaft 7 here.
  • the second transmission 10 may be a cycloidal transmission. Cycloidal transmissions belong to the category of eccentric gear units.
  • the first shaft portion 71 of the eccentric shaft 7 drives a gear eccentric (not to be confused with the eccentric shaft 7) of the cycloidal gear 10, which in turn drives an internal gear with n teeth of the cycloidal gear 10, which rolls in a ring gear with n + 1 teeth of the cycloidal gear 10 , Per revolution of the internal gear, the ring gear moves on a tooth portion on, whereby the second shaft portion 72 of the eccentric shaft 7 is rotated. This results in a large reduction, eg 40: 1.
  • the eccentric shaft 7 requires an output with half a revolution, which can be generated at a reduction ratio of 40: 1 by 20 revolutions of the first shaft portion 71 of the eccentric shaft 7.
  • the operation of the hoist 3 is based on the FIGS. 2 to 8 described.
  • the movable mold half 2 is also in the lower position and removed from the stationary mold half 1.
  • the Fig. 5 shows the resulting end position, with both the toggle linkage 5 and the eccentric shaft 7 are in the upper positions.
  • the second stroke movement of the eccentric shaft 7 takes place substantially after the first stroke movement
  • the second stroke movement can take place substantially simultaneously with the first stroke movement, so that the entire stroke movement can be carried out more quickly.
  • first and second embodiments in each case a first electric motor 4 for the first lifting device 4, 5 and a second electric motor 6 for the second lifting device 6, 7 are used.
  • the first and second lift devices may use an identical electric motor (not shown).
  • This electric motor is then preferably arranged on the pivot shaft 53 and is preferably coupled by couplings with the first and second lifting device. It is possible that the first lifting movement is carried out by the toggle linkage 5 substantially simultaneously with the second stroke movement through the eccentric shaft 7.
  • the first lifting device 4, 5 is formed by the first electric motor 4 and the toggle linkage 5.
  • the first lifting device may comprise the first electric motor 4 and a linear drive instead of or in addition to the toggle linkage 5.
  • the linear drive must withstand the closing force; This can be effected by a brake on a spindle of the linear drive.
  • toggle lever systems 5 may also be a plurality of toggle lever systems 5 and / or more than a first lifting device 4, 5 for the large stroke to achieve the desired positioning torques and times for larger moving masses.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verpackungsmaschine mit mindestens einer Arbeitsstation (22), wobei die Arbeitsstation (22) eine ortsfeste Werkzeughälfte (1) und eine bewegbare Werkzeughälfte (2) aufweist, die durch ein elektrisches Hubwerk (3) zu der ortsfesten Werkzeughälfte (1) bewegt wird. Das elektrische Hubwerk (3) hat eine erste Hubvorrichtung (5) zum Bewirken einer ersten Hubbewegung mit großem Hub und eine zweite Hubvorrichtung (7) zum Bewirken einer zweiten Hubbewegung mit kleinem Hub. Die zweite Hubvorrichtung (7) erzeugt eine Kraft, die die bewegbare Werkzeughälfte (2) gegen die ortsfeste Werkzeughälfte (1) drückt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verpackungsmaschine mit einer Arbeitsstation, die ein elektrisches Hubwerk mit Grob- und Feinhub aufweist.
  • Eine Verpackungsmaschine mit einem Hubwerk ist aus der DE 42 16 210 A1 bekannt. Das Hubwerk hat ein Kniehebelgestänge für den Grobhub und zusätzlich eine pneumatisch betätigte Membraneinrichtung für den Feinhub, die für einen hohen Schließdruck sorgt. Der Feinhub ist erforderlich, um unterschiedliche Endlagen des Werkzeugunterteils für unterschiedliche Folienstärken zu gewährleisten. Die pneumatische Membraneinrichtung hat einen relativ hohen Luftverbrauch, wodurch entsprechend viel Energie benötigt wird. Eine weitere Verpackungsmaschine ist aus der DE 103 51 567 A1 bekannt, bei der u. A. aus Hygienegründen ein elektrisch betätigter Linearantrieb anstelle einer pneumatischen Hubvorrichtung verwendet wird. Aus der EP-0 895 933 A1 ist eine Verpackungsmaschine bekannt, die ein Krafthubelement aufweist.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verpackungsmaschine mit mindestens einer Arbeitsstation vorzusehen, die ein Hubwerk aufweist, das unter Beibehaltung eines guten energetischen Wirkungsgrades für eine sehr hohe Schließkraft sorgen kann.
  • Diese Aufgabe wird durch die Verpackungsmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung ersichtlich.
    • Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Ansicht von wesentlichen Teilen einer Verpackungsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung;
    Fig. 2
    eine schematische Vorderansicht einer Arbeitsstation der Verpackungsmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei das Kniehebelgestänge in einer unteren Position ist;
    Fig. 3
    eine schematische Vorderansicht der Arbeitsstation der Verpackungsmaschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei das Kniehebelgestänge in einer Position unmittelbar hinter dem Totpunkt ist;
    Fig. 4
    eine schematische Vorderansicht der Arbeitsstation der Verpackungsmaschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei die Exzenterwelle in einer unteren Position ist;
    Fig. 5
    eine schematische Vorderansicht der Arbeitsstation der Verpackungsmaschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei die Exzenterwelle in einer oberen Position ist;
    Fig. 6a
    in einer Ebene VI-VI der Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Abschnitts des Hubwerks der Arbeits-station der Verpackungsmaschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei links die Exzenterwelle in der unteren Position und rechts die Exzenterwelle in der oberen Position ist;
    Fig. 6b
    in einer Ebene VI-VI der Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Abschnitts des Hubwerks der Arbeits-station der Verpackungsmaschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei links die Exzenterwelle in der unteren Position und rechts die Exzenterwelle in der oberen Position ist;
    Fig. 7
    eine schematische Seitenansicht der Arbeitsstation der Verpackungsmaschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei das Kniehebelgestänge in der oberen Position ist;
    Fig. 8
    eine schematische Vorderansicht einer Arbeitsstation der Verpackungsmaschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei das Kniehebelgestänge in der oberen Position ist.
  • Im Folgenden werden mit Bezug auf die Figuren Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Tiefziehmaschine beschrieben.
  • Die Tiefziehmaschine hat gemäß der Fig. 1 u. A. eine Unterfolienzuführung 21, eine Formstation 22 als erste Arbeitsstation, eine Füllstation 23, eine Oberfolienzuführung 25, eine Siegelstation 28 als zweite Arbeitsstation und eine Schneidstation 27 als dritte Arbeitsstation.
  • Der Betrieb der Tiefziehmaschine ist folgendermaßen: Zunächst wird eine Unterfolie 18 von der Unterfolienzuführung 21 von einer Unterfolienrolle 26 abgezogen und der Formstation 22 zugeführt. In der Formstation 22 wird die Unterfolie 18 in einem Formwerkzeug erwärmt und zu Packungsmulden P tiefgezogen. Die Packungsmulden P können ein- oder mehrspurig in der Unterfolie 18 vorgesehen werden. Anschließend wird die Unterfolie 18 in die Füllstation 23 vorgeschoben, in der die entstandenen Packungsmulden P von Hand oder automatisch mit Verpackungsgut 24 gefüllt werden. Im nächsten Schritt wird die tiefgezogene und gefüllte Unterfolie 18 in die Siegelstation 28 vorgeschoben. In der Siegelstation 28 wird eine Oberfolie 19 über die Unterfolie 18 gelegt, und vorzugsweise wird die Luft im Inneren der darin befindlichen Packung abgesaugt bzw. evakuiert und ggf. begast. Danach wird die Packung versiegelt, indem die Oberfolie 19 entlang eines Siegelrands der Packung mit der Unterfolie 18 durch Aufbringen von Wärme und Druck verschweißt wird.
  • Anschließend werden die Unterfolie 18 und die Oberfolie 19 auf die Packungsgröße zugeschnitten. Dies kann entweder in der Siegelstation 28 oder, wie im dargestellten Ausführungsbeispiel, in den dahinter angeordneten Quer- und Längsschneidstationen 27 und 29 erfolgen.
  • Die Formstation 22, die Siegelstation 28 und die Schneidstation 27 dienen jeweils als Arbeitsstation der Verpackungsmaschine.
  • Die Fig. 2 zeigt eine schematische Vorderansicht der Arbeitsstation bzw. der Formstation 22 der Verpackungsmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Die Arbeitstation 22 hat eine ortsfeste Werkzeughälfte 1 und eine bewegbare Werkzeughälfte 2. Die ortsfeste Werkzeughälfte 1 ist an oberen Enden von Führungsholmen 14 befestigt. Die bewegbare Werkzeughälfte 2 ist über Führungsbuchsen 15 entlang den Führungsholmen 14 bewegbar und kann daher zu der ortsfesten Werkzeughälfte 1 hin und von dieser weg bewegt werden.
  • Die bewegbare Werkzeughälfte 2 wird durch ein elektrisches Hubwerk 3 zu der ortsfesten Werkzeughälfte 1 hin und von dieser weg bewegt. Das elektrische Hubwerk 3 besteht aus einer ersten Hubvorrichtung 4, 5 (s. Fig. 7) zum Bewirken einer Hubbewegung mit großem Hub (Grobhub) und einer zweiten Hubvorrichtung 6, 7 (s.
    Fig. 7) zum Bewirken einer Hubbewegung mit kleinem Hub (Feinhub). Die zweite Hubvorrichtung 6, 7 erzeugt eine Kraft, die die bewegbare Werkzeughälfte 2 gegen die ortsfeste Werkzeughälfte 1 drückt. Diese Kraft wird auch als Schließkraft bezeichnet.
  • Die erste Hubvorrichtung 4, 5 besteht aus einem ersten Elektromotor 4 (s. Fig. 7) und einem Kniehebelgestänge 5. Das Kniehebelgestänge 5 besteht aus einem ersten Hebel 51 und einem zweiten Hebel 52. Ein unteres Ende des ersten Hebels 51 ist an einer Schwenkwelle 53 befestigt, die wiederum mit einer Abtriebswelle eines ersten Elektromotors 4 (s. Fig. 7) verbunden ist. Der erste Elektromotor 4 ist an einem Rahmen 54 der Arbeitsstation 22 bzw. der Verpackungsmaschine befestigt. Eine Drehung der Abtriebswelle des ersten Elektromotors 4 bewirkt ein Schwenken des ersten Hebels 51. Vorzugsweise ist zwischen der Abtriebswelle des ersten Elektromotors 4 und dem ersten Hebel 51 ein Vorgelegegetriebe (nicht gezeigt) vorgesehen.
  • Ein oberes Ende des zweiten Hebels 52 ist an der bewegbaren Werkzeughälfte 2 angelenkt. Ein oberes Ende des ersten Hebels 51 und ein unteres Ende des zweiten Hebels 52 sind durch eine Exzenterwelle 7 drehbar miteinander verbunden, die später in weiteren Einzelheiten beschrieben wird. Die Exzenterwelle 7 dient als eine Achse, um die sich der erste Hebel 51 und der zweite Hebel 52 relativ zueinander drehen.
  • Die so aufgebaute erste Hubvorrichtung 4, 5 bewirkt den großen Hub der bewegbaren Werkzeughälfte 2, der dann erreicht ist, wenn ein Totpunkt des Kniehebelgestänges 5 erreicht ist. Die Fig. 3 zeigt, dass das Kniehebelgestänge 5 einen Anschlag 9 unmittelbar hinter dem Totpunkt aufweist. Das Kniehebelgestänge 5 kann in dieser Position stabil gehalten werden.
  • Die Figuren 2 bis 6a, 7, 8 zeigen u. A. den Aufbau und die Funktion der zweiten Hubvorrichtung 6, 7 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Die zweite Hubvorrichtung 6, 7 hat einen zweiten Elektromotor 6 (s. Fig. 7), der an dem Rahmen 54 der Arbeitsstation 22 bzw. der Verpackungsmaschine befestigt ist, und die Exzenterwelle 7, die den ersten Hebel 51 mit dem zweiten Hebel 52 des Kniehebelgestänges 5 verbindet.
  • Einzelheiten der Exzenterwelle 7 sind in den Figuren 6a und 7 dargestellt. Die Exzenterwelle 7 hat einen ersten Wellenabschnitt 71, der in einer Bohrung im ersten Hebel 51 des Kniehebelgestänges 5 drehbar gelagert ist. Die Exzenterwelle 7 hat außerdem einen zweiten Wellenabschnitt 72, der exzentrisch zu dem ersten Wellenabschnitt 71 angeordnet ist. Der zweite Wellenabschnitt 72 ist in einer Bohrung im zweiten Hebel 52 des Kniehebelgestänges 5 drehbar gelagert.
  • Der erste Wellenabschnitt 71 ist über ein erstes Getriebe 11, 16, 17 (s. Figuren 7 und 8) mit einer Abtriebswelle des zweiten Elektromotors 6 verbunden. Das erste Getriebe 11, 16, 17 besteht aus einem Ritzel 11, das mit der Abtriebswelle des zweiten Elektromotors 6 fest verbunden ist, einem großen Zahnrad 16, das auf der Schwenkwelle 53 gelagert ist und das Ritzel 11 kämmt, und einem kleinen Zahnrad 17, das das große Zahnrad 16 kämmt. Das kleine Zahnrad 17 ist mit dem ersten Wellenabschnitt 71 der Exzenterwelle 7 fest verbunden. Der zweite Elektromotor 6 treibt über das Ritzel 11 das große Zahnrad 16 an. Das große Zahnrad 16 kämmt das kleine Zahnrad 17. Eine Drehung des kleinen Zahnrads 17 bewirkt eine identische Drehung des ersten Wellenabschnitts 71 der Exzenterwelle 7. Daraus resultiert eine exzentrische Drehung des zweiten Wellenabschnitts 72 der Exzenterwelle 7.
  • Falls die Trägheit des zweiten Elektromotors 6 groß ist, würde das große Zahnrad 16 still stehen, auch wenn sich das Kniehebelgestänge 5 bewegt. Dadurch dreht sich das kleine Zahnrad 17, und ein bestimmter Hub der bewegbaren Werkzeughälfte 2 wird durch die Exzenterwelle 7 induziert. Sollte dies nicht erwünscht sein, kann sich der zweite Elektromotor 6 synchron mit dem ersten Elektromotor 4 bewegen, so dass kein Hub durch die Exzenterwelle 7 induziert wird, wenn sich der erste Elektromotor 4 dreht. Alternativ kann der zweite Elektromotor 6 teilweise zeitgleich mit dem ersten Elektromotor 4, vorzugsweise am Ende des Grobhubs, zu seiner Zielposition bewegt werden.
  • Wenn die Abtriebswelle des zweiten Elektromotors 6 gedreht wird, dreht sich der zweite Wellenabschnitt 72 der Exzenterwelle 7 folglich exzentrisch zum ersten Wellenabschnitt 71 mit der Untersetzung des ersten Getriebes 11, 16, 17. Infolge dessen wird der zweite Hebel 52 des Kniehebelgestänges 5 relativ zum ersten Hebel 51 angehoben oder abgesenkt. Der durch die Exzenterwelle 7 bewirkte Hub des zweiten Hebels 52 ist relativ klein, jedoch wird durch diesen Hub eine sehr große Schließkraft erzeugt, die schließlich die bewegbare Werkzeughälfte 2 gegen die ortsfeste Werkzeughälfte 1 drückt. Der maximale Hub der Exzenterwelle 7 wird in einer halben Umdrehung erreicht, d.h. bei einer Drehung um 180°. Der tatsächliche Hub der Exzenterwelle 7 ist einstellbar, indem die Endposition der Exzenterwelle 7 zwischen 0 und 180° eingestellt wird. Mit dem Hub der Exzenterwelle 7 ist gleichzeitig die Schließkraft der Werkzeughälften 1, 2 einstellbar. Die gewünschte Endposition der Exzenterwelle 7 kann z.B. in einer Tabelle oder einer Formel eines Steuerprogramms abgelegt sein, die z.B. die Folienstärke und die Schließkraft als Parameter beinhaltet. Die Verpackungsmaschine kann zusätzlich eine Vorrichtung zum Erfassen und Regeln der Schließkraft zwischen der ortsfesten Werkzeughälfte 1 und der bewegbaren Werkzeughälfte 2 aufweisen. Diese Vorrichtung kann die Schließkraft auf einen bestimmten Wert regeln. Hierdurch lassen sich insbesondere Verformungen des Hubwerks 3 und Foliendickenunterschiede nachregeln.
  • Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in der Fig. 6b gezeigt. Die Fig. 6b zeigt ähnlich wie die Fig. 6a in der Ebene VI-VI der Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Abschnitts des Hubwerks 3 der Formstation 22 der Verpackungsmaschine, wobei links die Exzenterwelle 7 in der unteren Position und rechts die Exzenterwelle 7 in der oberen Position ist. Während beim ersten Ausführungsbeispiel in der Fig. 6a der erste Wellenabschnitt 71 direkt mit dem zweiten Wellenabschnitt 72 der Exzenterwelle 7 verbunden ist, ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel in der Fig. 6b ein zweites Getriebe 10 zwischen dem ersten Wellenabschnitt 71 und dem zweiten Wellenabschnitt 72 der Exzenterwelle 7 vorgesehen. Anders gesagt ist das zweite Getriebe 10 ist auf diese Weise zwischen dem zweiten Elektromotor 6 und dem zweiten Wellenabschnitt 72 der Exzenterwelle 7 angeordnet, der hier einen Abtrieb der Exzenterwelle 7 bildet. Das zweite Getriebe 10 kann ein Zykloidgetriebe sein. Zykloidgetriebe gehören zur Gattung der Exzentergetriebe. Der erste Wellenabschnitt 71 der Exzenterwelle 7 treibt einen Getriebeexzenter (nicht zu verwechseln mit der Exzenterwelle 7) des Zykloidgetriebes 10 an, der wiederum ein Innenrad mit n Zähnen des Zykloidgetriebes 10 antreibt, das sich in einem Hohlrad mit n+1 Zähnen des Zykloidgetriebes 10 abwälzt. Pro Umdrehung des Innenrads bewegt sich das Hohlrad um einen Zahnabschnitt weiter, wodurch der zweite Wellenabschnitt 72 der Exzenterwelle 7 gedreht wird. So entsteht eine große Untersetzung, z.B. von 40:1. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel benötigt die Exzenterwelle 7 einen Abtrieb mit einer halben Umdrehung, welche bei einem Untersetzungsverhältnis von 40:1 durch 20 Umdrehungen des ersten Wellenabschnitts 71 der Exzenterwelle 7 erzeugt werden kann.
  • Der Betrieb des Hubwerks 3 wird anhand der Figuren 2 bis 8 beschrieben.
  • In der Ausgangssituation gemäß der Fig. 2 befindet sich die erste Hubvorrichtung 4, 5, d.h. insbesondere das Kniehebelgestänge 5, in der unteren Position, d.h. das Kniehebelgestänge 5 ist zusammengefahren. Dadurch ist die bewegbare Werkzeughälfte 2 ebenfalls in der unteren Position und von der ortsfesten Werkzeughälfte 1 entfernt. Auch wenn dies nicht in der Fig. 2 ersichtlich ist, ist die zweite Hubvorrichtung 6, 7, d.h. insbesondere die Exzenterwelle 7, in einer Drehposition, bei der sich der zweite Hebel 52 in der unteren Position befindet.
  • Nun wird die Abtriebswelle des ersten Elektromotors 4 in Richtung des Pfeils in der Fig. 2 gedreht, so dass das Kniehebelgestänge 5 auseinander fährt, bis es an dem Anschlag 9 anschlägt, wie dies in der Fig. 3 gezeigt ist. Demnach befindet sich das Kniehebelgestänge 5 in der oberen Position unmittelbar hinter dem Totpunkt. In vorteilhafter Weise tritt an dieser Position keine Belastung rückführend auf den ersten Elektromotor 4 und ggf. auf das Vorgelegegetriebe auf. Am Totpunkt des Kniehebelgestänges 5 wurde die bewegbare Werkzeughälfte 2 mit dem großen Hub zu der ortsfesten Werkzeughälfte 1 angehoben.
  • Nun wird die Abtriebswelle des zweiten Elektromotors 6 in Richtung der Pfeils in den Figuren 4 und 6a bzw. 6b gedreht, so dass sich der zweite Wellenabschnitt 72 der Exzenterwelle 7 von der unteren Position zu der oberen Position dreht. Infolge dessen wird der zweite Hebel 52 relativ zu dem ersten Hebel 51 mit dem kleinen Hub angehoben, und die bewegbare Werkzeughälfte 2 wird mit dem kleinen Hub und der hohen Schließkraft weiter gegen die ortsfeste Werkzeughälfte 1 gedrückt.
  • Die Fig. 5 zeigt die resultierende Endposition, wobei sowohl das Kniehebelgestänge 5 als auch die Exzenterwelle 7 in den oberen Positionen sind.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die zweite Hubbewegung der Exzenterwelle 7 im wesentlichen nach der ersten Hubbewegung des Kniehebelgestänges 5. Alternativ kann die zweite Hubbewegung im Wesentlichen gleichzeitig mit der ersten Hubbewegung erfolgen, so dass die gesamte Hubbewegung schneller durchgeführt werden kann.
  • Der Schutzumfang beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele, sondern er umfasst weitere Änderungen und Abwandlungen, sofern diese innerhalb des durch die beigefügten Ansprüche definierten Umfangs fallen.
  • Bei dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel werden jeweils ein erster Elektromotor 4 für die erste Hubvorrichtung 4, 5 und ein zweiter Elektromotor 6 für die zweite Hubvorrichtung 6, 7 verwendet. Alternativ können die erste und die zweite Hubvorrichtung einen identischen Elektromotor (nicht gezeigt) verwenden. Der Vorteil dieser Konfiguration ist die geringe Anzahl der beweglichen Teile. Dieser Elektromotor ist dann vorzugsweise an der Schwenkwelle 53 angeordnet und wird vorzugsweise durch Kupplungen mit der ersten und zweiten Hubvorrichtung gekoppelt. Dabei ist es möglich, dass die erste Hubbewegung durch das Kniehebelgestänge 5 im Wesentlichen gleichzeitig mit der zweiten Hubbewegung durch die Exzenterwelle 7 erfolgt.
  • In den dargestellten Ausführungsbeispielen ist die erste Hubvorrichtung 4, 5 durch den ersten Elektromotor 4 und das Kniehebelgestänge 5 gebildet. Alternativ kann die erste Hubvorrichtung den ersten Elektromotor 4 und einen Linearantrieb anstelle oder zusätzlich zum Kniehebelgestänge 5 aufweisen. Dabei muss der Linearantrieb der Schließkraft standhalten; dies kann durch eine Bremse an einer Spindel des Linearantriebs bewirkt werden.
  • Es können auch mehrere Kniehebelsysteme 5 vorhanden sein und/oder mehr als eine erste Hubvorrichtung 4, 5 für den großen Hub, um bei größeren bewegten Massen die gewünschten Positioniermomente und -zeiten zu erreichen.

Claims (15)

  1. Verpackungsmaschine mit mindestens einer Arbeitsstation (22, 27, 28), wobei
    die Arbeitsstation (22, 27, 28) eine ortsfeste Werkzeughälfte (1) und eine bewegbare Werkzeughälfte (2) aufweist, die durch ein elektrisches Hubwerk (3) zu der ortsfesten Werkzeughälfte (1) bewegt wird,
    das elektrische Hubwerk (3) eine erste Hubvorrichtung (4, 5) zum Bewirken einer ersten Hubbewegung mit großem Hub und eine zweite Hubvorrichtung (6, 7) zum Bewirken einer zweiten Hubbewegung mit kleinem Hub aufweist, und
    die zweite Hubvorrichtung (6, 7) eine Kraft erzeugt, die die bewegbare Werkzeughälfte (2) gegen die ortsfeste Werkzeughälfte (1) drückt.
  2. Verpackungsmaschine gemäß Anspruch 1,
    wobei die erste Hubvorrichtung (4, 5) einen ersten Elektromotor (4) und ein Kniehebelgestänge (5) aufweist, wobei der große Hub im Wesentlichen an einem Totpunkt des Kniehebelgestänges (5) erreicht ist.
  3. Verpackungsmaschine gemäß Anspruch 2,
    wobei der erste Elektromotor (4) über ein Vorgelegegetriebe mit dem Kniehebelgestänge (5) verbunden ist.
  4. Verpackungsmaschine gemäß Anspruch 2 oder 3,
    wobei das Kniehebelgestänge (5) einen Anschlag (9) unmittelbar hinter oder vor dem Totpunkt aufweist.
  5. Verpackungsmaschine gemäß Anspruch 1,
    wobei die erste Hubvorrichtung einen ersten Elektromotor (4) und einen Linearantrieb aufweist.
  6. Verpackungsmaschine gemäß einem der vorherigen Ansprüche,
    wobei die zweite Hubvorrichtung (6, 7) einen zweiten Elektromotor (6) und eine Exzenterwelle (7) aufweist.
  7. Verpackungsmaschine gemäß Anspruch 6,
    wobei die Exzenterwelle (7) als eine Achse des Kniehebelgestänges (5) dient.
  8. Verpackungsmaschine gemäß Anspruch 6 oder 7,
    wobei zwischen dem zweiten Elektromotor (6) und der Exzenterwelle (7) ein erstes Getriebe (11, 16, 17) angeordnet ist.
  9. Verpackungsmaschine gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8,
    wobei die Exzenterwelle (7) einen ersten Wellenabschnitt (71) und einen zweiten Wellenabschnitt (72) aufweist, der exzentrisch zu dem ersten Wellenabschnitt (72) angeordnet ist, und zwischen dem ersten und zweiten Wellenabschnitt (71, 72) der Exzenterwelle (7) ein zweites Getriebe (10) angeordnet ist.
  10. Verpackungsmaschine gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9,
    wobei der erste Elektromotor und der zweite Elektromotor identisch sind.
  11. Verpackungsmaschine gemäß Anspruch 10,
    wobei der Elektromotor durch mindestens eine Kupplung wahlweise mit dem Kniehebelgestänge (5) und der Exzenterwelle (7) gekuppelt wird.
  12. Verpackungsmaschine gemäß einem der vorherigen Ansprüche,
    wobei die erste Hubbewegung gleichzeitig mit der zweiten Hubbewegung erfolgt.
  13. Verpackungsmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11,
    wobei die zweite Hubbewegung im Wesentlichen nach der ersten Hubbewegung erfolgt.
  14. Verpackungsmaschine gemäß einem der vorherigen Ansprüche,
    des Weiteren mit einer Vorrichtung zum Erfassen einer Schließkraft zwischen der ortsfesten Werkzeughälfte (1) und der bewegbaren Werkzeughälfte (2) und zum Regeln der Schließkraft auf einen bestimmten Wert.
  15. Tiefziehmaschine als Verpackungsmaschine gemäß einem der vorherigen Ansprüche,
    wobei die Arbeitsstation (22, 27, 28) eine Formstation (22), eine Siegelstation (28) oder eine Schneidstation (27) ist.
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