WO2014026737A1

WO2014026737A1 - Verpackungsmaschine

Info

Publication number: WO2014026737A1
Application number: PCT/EP2013/002282
Authority: WO
Inventors: James PARCELL; Carl LANGDON
Original assignee: Khs Gmbh
Priority date: 2012-08-17
Filing date: 2013-08-01
Publication date: 2014-02-20
Also published as: US20140047802A1; EP2885214A1

Abstract

Vorrichtung zum Formen eines zur Aufnahme von Produkt bestimmten Beutels beinhaltet ein Paar Siegelbacken, welches so ausgelegt ist, dass diese Siegelbacken sich entlang einer ersten Bewegung aufeinander zu bewegen und die dazwischen geführte Bahn ergreifen; eine Linearkurve, die so ausgelegt ist, dass sie sich entlang einer zweiten, der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung bewegt, sowie einer Kupplungsverbindung zwischen der Linearkurve und den Siegelbacken zur Umwandlung der Bewegung entlang einer zweiten Richtung in eine Bewegung entlang der ersten Richtung.

Description

VERPACKUNGSMASCHINE

Diese Erfindung bezieht sich auf Verpackungsmaschinen und spezifisch auf Maschinen zur Verpackung von Produkten in Schlauchbeutel, so genannten Pouches.

Methoden zur Verpackung eines Produkts durch das Einfüllen des Produkts in Dosen, Flaschen, Schachteln und Beutel sind vielfach bekannt. Im Falle von Beuteln schließt die Verpackung das Formen eines Beutels vielfach mit ein. Das Formen des Beutels beinhaltet bspw. den Transport einer aus zwei Folienlagen bestehenden Bahn durch ein Siegelbackenpaar. Die Backen werden in regelmäßigen Abständen zueinander geführt, um so die beiden Folienlagen entlang einer Siegellinie zusammenzufügen. Der Abstand zwischen zwei solcher Siegellinien bestimmt die Größe des Beutels.

Verpackungsmaschinen für Beutel haben üblicherweise ein Steuerungssystem, damit die Heißsiegelbacken in den korrekten Abständen zusammengeführt werden. Jedoch fehlt bei den bekannten Steuerungssystemen die Möglichkeit, den Druck rezeptbezogen zu regeln. Somit fehlt den Systemen die Flexibilität, leicht zwischen verschiedenen Beutelgrößen zu wechseln.

In einem Aspekt bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zum Formen eines Beutels zur Aufnahme eines Produkts. Eine solche Vorrichtung umfasst ein Paar Siegelbacken, das so konfiguriert ist, dass die Backen sich zunächst in einer ersten Richtung aufeinander zu bewegen und eine dazwischen befindliche Bahn ergreifen; des Weiteren eine Linearkurve, die so konfiguriert ist, dass sie sich senkrecht in Relation zur ersten Richtung bewegt, sowie eine Kupplung zwischen der Linearkurve und den Siegelbacken, welche zur Umwandlung der Bewegung entlang der zweiten Richtung in eine Bewegung entlang der ersten Richtung dient.

In einigen alternativen Ausführungsformen schließt die Kupplungsverbindung eine Kurvenrolle mit ein. In anderen Ausführungen beinhaltet die Linearkurve eine kurvenförmige Führung entlang der Linearkurve selbst, wobei die Kupplungsverbindung mit einer Kurvenrolle ausgestattet ist, welche in die kurvenförmige Führung eingreift. Unter den letzten Ausführungen befinden sich solche, in welchen die Führung Wände aufweist, die eine Spur zur Aufnahme einer Kurvenrolle bilden, wie auch solche, in welchen die Führung eine Schiene zur Unterstützung der Kurvenrolle besitzt.

Innerhalb dieser Ausführungen gibt es auch solche, in welchen die Linearkurve mit Wänden ausgestattet ist, mit welchen kurvenförmige erste und zweite Führungen geformt werden, welche wiederum die ersten und zweiten Wegfunktionen definieren. Innerhalb dieser Ausführungen befinden sich solche, in welchen die Kupplungsverbindung die erste und die zweite Kurvenrolle beinhaltet, welche in die erste und zweite kurvenförmigen Führung einrasten; wie auch Ausführungen, in welchen jede der Führungen einen inneren Bereich und einen äußeren Bereich beinhaltet, wobei die erste und zweite Wegefunktion im inneren Bereich eine geringere Ableitung als die erste und zweite Wegfunktion des äußeren Bereichs aufweist, sowie jene, die zusätzlich noch mit einem Servomotor ausgestattet sind, welcher die Bewegung der Linearkurve entlang einer Längsrichtung bewirkt.

In jenen Ausführungen, welche mit einem Servomotor ausgerüstet sind, kann der Servomotor eine programmierbare Version sein. Unter diesen Ausführungen befinden sich solche, in welchen der Servomotor so konfiguriert ist, dass er die Linearkurve so bewegt, dass die Kurvenrollen während des Beutelformens innerhalb des ersten Bereichs bleiben, und dass er die Linearkurve so bewegt, dass die Kurvenrollen während der Rücklaufphase innerhalb des zweiten Bereichs bleiben, während welcher die Siegelbacken komplett von der Bahn abgehoben werden bzw. sind.

In einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zum Formen von Beuteln zur Aufnahme von Produkt. Eine solche Vorrichtung beinhaltet Mittel zum Heißsiegeln einer Bahn, eine Linearkurve, sowie Mittel zum Verbinden der Linearkurve mit den Mitteln zum Heißsiegeln einer Bahn.

In einigen Ausführungen beinhaltet die Linearkurve Mittel zur Führung einer Kurvenrolle, welche die Bewegung des Mittels zum Heißsiegeln einer Bahn auslöst. Andere Ausführungen beinhalten auch das Mittel zur Steuerung der Bewegung der Linearkurve, sowie Mittel zur Implementierung einer Betriebsart Betrieb der Linearkurve und einer Betriebsart Rücklauf der Linearkurve. In noch einem weiteren Aspekt weist die Erfindung eine Methode auf, um eine Maschine zum Formen von Beuteln zur Aufnahme von Produkt zu betreiben. Eine solche Methode beinhaltet das Durchführen einer Bahn zwischen zwei Heißsiegelbacken, das Umsetzen einer Linearkurve entlang einer ersten Richtung, wodurch die Heißsiegelbacken die Bahn fassen, sowie das Umsetzen der Linearkurve entlang einer zweiten, der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung, wodurch die Siegelbacken die Bahn wieder freigeben.

In einigen Verfahren beinhaltet die Methode auch das Umsetzen der Linearkurve entlang

der zweiten Richtung, und zwar auf eine Distanz, die ausreicht, um die Heißsiegelbacken komplett zurückzufahren.

In anderen Verfahren enthält Methode auch die Möglichkeit, dass ein Servomotor die Linearkurve entsprechend entlang eines ersten Bewegungsprofils sowie eines zweiten Bewegungprofils umsetzt.

Abb. 1 zeigt eine Verpackungsmaschine; und

Abb. 2 zeigt eine Linearkurve der Verpackungsmaschine von Abb. 1.

Eine Verpackungsmaschine 10, gezeigt in Abb. 1 , beinhaltet die ersten und zweiten elektrisch beheizten Heißsiegelbacken 12A, 12B, angebracht auf den entsprechenden ersten und zweiten Schienen 14A, 14B, welche entlang einer Längsrichtung ausgerichtet sind 16. Diese beheizten Heißsiegelbacken 12A, 12B können entlang einer Querrichtung 18, senkrecht zur Längsrichtung 16, hin und her bewegt werden. Die erste Siegelbacke 12A ist direkt auf die erste Schiene 14A montiert, wohingegen die zweite Siegelbacke 12B, gelagert auf einem Paar Federn 20A, 20B, auf die zweite Schiene 1 B montiert ist. Damit die Siegelbacken 12A, 12B 3 002282

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gegenseitigen Druck aufeinander ausüben, muss somit die zweite Schiene 14B die Federkraft der Federn 20A, 20B überwinden.

Während des Betriebs wird eine Bahn mit gegenüberliegenden ersten und zweiten Paneelen durch einen schmalen Schlitz zwischen den Siegelbacken 12A, 12B hindurchgeführt. Die Bahn ist aus einem Material gefertigt, welches bei Anwendung des von den Siegelbacken 12A, 12B ausgeübten Drucks und Hitze schmilzt. In regelmäßigen Abständen hält die Bahn an, so dass die Siegelbacken 12A, 12B mit einem vordefinierten Druck zusammengeführt werden können, um die Bahnpaneele entlang einer Linie zusammenzuschweißen. Mit diesem Vorgang wird ein Beutel 28 gefertigt.

Die Spalte wird während des Betriebs sehr eng gehalten, in der Größenordnung von 3/8 Zoll, damit die Siegelbacken 12A, 12B keine große Wegstrecke zurücklegen müssen, um die Siegelnaht zu produzieren. Da die Siegelbacken 12A, 12B heiß sind, ist es wichtig, dass die Bahn schnell genug bewegt wird, damit der Schmelzvorgang nur dann stattfindet, wenn die Siegelbacken 12A, 12B zusammengeführt werden und nicht durch das Resultat ungerichtet abgestrahlter Hitze entsteht, während sich die Bahn durch den Schlitz bewegt.

Während des Betriebs kann es auch Zeiten geben, während derer die Bewegung der Bahn zum Halt kommt. Tritt dieser Fall ein, sollten sich die Siegelbacken 12A, 12B idealerweise noch weiter auseinander bewegen, dass die ungerichtet abgestrahlte Hitze die Bahn, die sich gerade zwischen den Siegelbacken 12A, 12B befindet, nicht schmilzt. Üblicherweise beträgt der Abstand 3 Zoll.

Die Querbewegung der Schienen 14A, 14B wird durch einen Servomotor 30 gesteuert, welcher eine Linearkurve 32 entlang einer Längsrichtung 16 bewegt. Die Linearkurve 32 (besser zu erkennen in Abb. 2), ist mit einer ersten und zweiten kurvenförmigen Führung 34A, 34B ausgestattet. An jedem Punkt entlang der ersten Führung 34A legt die Richtung der ersten Führung 34A einen Winkel in Relation zur Längsrichtung 16 an. Der Wert dieses Winkels als eine Funktion der Position entlang der ersten Führung 34A definiert die erste Wegfunktion. Ebenso liegt an jedem Punkt entlang der zweiten Führung 34B die Richtung der zweiten Führung 34B in einem Winkel in Relation zur Längsrichtung 16 an. Der Wert dieses Winkels definiert eine zweite Wegfunktion. Im allgemeinen sind die erste und die zweite Wegfunktion symmetrisch. Für eine gegebene Koordinate entlang der Querrichtung definieren die erste und die zweite Wegfunktion dieselben Winkel mit umgekehrten Vorzeichen.

Jede Führung 34A, 34B hat einen äußeren Teil 35A, in welchem die Absolutwerte der Wegfunktionen innerhalb eines ersten Bereichs liegen, sowie einen inneren Teil 35B, innerhalb dessen die Absolutwerte der Wegfunktionen innerhalb eines zweiten Bereichs liegen. Außer für den Punkt, an welchem sich der innere und der äußere Teil treffen, sind die Werte einer Führungswegfunktion innerhalb deren inneren Teils 35B kleiner als die Werte der Wegfunktion innerhalb deren äußeren Teils 35A. Überdies - außer für den Punkt, an welchem sich der innere und der äußere Teil treffen - ist die Ableitung der Wegfunktion einer Führung innerhalb deren äußeren Teils 35A größer als die Ableitung innerhalb deren inneren Teils 35B.

Die erste Schiene 14A ist mit einer ersten Kurvenrolle 36A verbunden, so dass die Querbewegung der ersten Kurvenrolle 36A die Querbewegung der ersten Schiene 14A erzeugt. Die erste Kurvenrolle 36A sitzt in der ersten Führung 34A der Linearkurve 32 und bewegt sich somit seitwärts gemäß der Wegfunktion der ersten Führung. Dementsprechend bewegt sich die erste Schiene 14A ebenfalls seitwärts, sobald der Servomotor 30 die Längsbewegung 16 der Linearkurve 32 auslöst.

Bewegt man die Linearkurve 32 in Längsrichtung nach innen, wird die erste Kurvenrolle 36A durch die erste Führung 34A in die Querrichtung nach außen geschoben, wodurch sich die erste Schiene 14A nach außen in die Querrichtung 18 bewegt. Umgekehrt dazu gilt, dass wenn die Linearkurve 32 nach außen in Längsrichtung 16 bewegt wird, die erste Kurvenrolle 36A durch die erste Führung 34A entlang der Querrichtung nach innen geschoben wird, wodurch sich die erste Schiene 14A entlang der Querrichtung 18 nach innen bewegt.

Die zweite Schiene 14B ist mit einer zweiten Kurvenrolle 36B verbunden, welche in der zweiten Führung 34B läuft. Demgemäß wird sich die zweite Kurve, wie durch die zweite Wegfunktion festgelegt, entweder nach innen oder nach außen in Querrichtung 18 bewegen. Bewegt sich die Linearkurve 32 nach innen entlang der Längsrichtung 16, bewegt sich somit die zweite Schiene 14B auf die gleiche Weise nach außen in die Querrichtung 18, wie schon beschrieben im Zusammenhang mit der ersten Schiene 14A.

Da die Schienen 14A, 14B mit den entsprechenden Siegelbacken 12A, 12B verbunden sind, hat die Bewegung der Linearkurve 32 in Längsrichtung 16 die Auswirkung, dass sich die Siegelbacken 12A, 12B öffnen und schließen und dass überdies auf die geschlossenen Siegelbacken 14A, 2B Druck ausgeübt wird.

Die Höhe des ausgeübten Drucks wird gesteuert durch das Ausmaß, mit welchem die Linearkurve 32 nach außen jenseits des Punktes bewegt wird, an welchem die Siegelbacken 12A, 12B aufeinander treffen. Die Länge der Zeit, während der Druck ausgeübt wird, wird als Haltezeit des Servomotors 30 in genau jener Position bezeichnet.

Somit ist es einfach, den von den Siegelbacken 12A, 12B ausgeübten Druck zu variieren, indem man einfach den Wert ändert, gemäß welchem der Servomotor 30 die Kurve in die Längsrichtung 16 bewegt. Um einen weiter erhöheren Anpressdruck auszuüben, bewegt der Servomotor 30 einfach die Linearkurve 32 etwas weiter nach außen. Im umgekehrten Fall bewegt der Servomotor 30 die Linearkurve 32 einfach weniger weit nach innen, um einen geringeren Druck auszuüben. Die Möglichkeit, verschiedene Drücke auszuüben, ermöglicht es dem Servomotor 30, den unterschiedlichen Federnkonstanten der Federn 20A, 20B Rechnung zu tragen.

Der Servomotor 30 kann auch programmiert werden, um einen zeitlich variierenden Druck auszuüben. Möchte man beispielsweise den ausgeübten Druck von einem Wert in einen zweiten Wert ändern, muss man nur den Servomotor 30 programmieren, um stufenweise die Linearkurve 32 von einer entsprechenden ersten Position in eine zweite Position nach außen zu bewegen. Bei Betrieb bewegt der Servomotor 30 im allgemeinen die Linearkurve 32, so dass die Kurvenrollen 36A, 36B innerhalb des inneren Teils 35B bleiben. Dies stellt sicher, dass die Siegelbacken 12A, 12B in geöffneter Position in relativ kurzer Distanz zueinander stehen bleiben. Dadurch können die Siegelbacken 12A, 12B schnell zueinander geführt werden.

Andererseits ist es bei einem Stopp der Verpackungsmaschine sinnvoll, die Siegelbacken 12A, 12B noch weiter auseinander zu stellen, damit die von den Siegelbacken ungerichtet abgestrahlte Hitze die Bahn nicht auf unkontrollierte Weise zum Schmelzen bringt. Für diesen Vorgang bewegt der Servomotor 30 die Linearkurve 32 weit genug nach innen, dass die Kurvenrollen 36A, 36B in den äußeren Teil 35A der Linearkurve 32 gelangen. Da die Pfadfunktionen beim äußeren Teil 35A eine größere Ableitung bewirken, werden die Kurvenrollen 36A, 36B schnell noch weiter auseinander gestellt, und somit werden zwangsläufig auch die Schienen schnell weiter auseinander bewegt, und dadurch entsteht ein räumlich größerer Abstand zwischen den Siegelbacken 12A, 12B.

Führungen 34A, 34B können verschiedene Formen aufweisen. In einer Ausführung, wie in Abb. 1 gezeigt, beinhaltet die Führung Wände, die eine Spur formen; in diesem Fall sind die Kurvenrollen 36A, 36B Überstände, welche an den Schienen 14A, 14B hervorragen. Jedoch kann eine Führung 34A auch eine Mono-Schiene sein; in diesem Fall würde dann die Kurvenrolle 36A eine Spur besitzen, in der die Schiene läuft und eventuell auch noch Räder besitzt zum Entlangrollen auf der Mono-Schiene. Oder könnte die Führung 34A als eine Spur mit zwei Schienen ausgelegt sein, und in diesem Fall wäre die Kurvenrolle 36A ein Schlitten mit angeflanschten Rädern, um in die Schienen einzugreifen.

Der Einsatz einer Linearkurve 32 in, wie hierin beschriebenen, einer Verpackungsmaschine 10 bietet zahlreiche Vorteile gegenüber einer Kurvenscheibe in herkömmlichen Maschinen. Erstens kann genau diese Verpackungsmaschine 10 leichter die verschiedenen Leistungsanforderungen erfüllen, wie beispielsweise veränderbare Drücke und verschiedene zeitliche Abstände zwischen den Siegelungsvorgängen. Dies ist darin begründet, dass der die Kurvenscheibe 32 antreibende Servomotor 30 leicht umprogrammiert werden kann, um bei der Linearkurve 32 verschiedene Größenwerte und verschiedene Geschwindigkeiten entlang der verschiedenen Teile der Führung/en 34A, 34B umzusetzen. In standardmäßigen Verpackungsmaschinen muss bei solchen Änderungen die Geometrie der Kurvenscheibe geändert werden. Außerdem ermöglicht der Einsatz einer Linearkurve 32, dass die Siegelbacken 12A, 12B schnell und problemlos zurückgezogen werden können, indem der Servomotor 30 die Kurvenrollen 36A, 36B einfach entlang des äußeren Teils 35A der Linearkurve 32 steuert.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Eine Vorrichtung zum Formen von Beuteln (Pouches) zur Aufnahme von Produkt, umfassend mindestens ein Paar Siegelbacken, welches so ausgelegt ist, dass sich die Siegelbacken entlang einer ersten Richtung aufeinander zu bewegen und die zwischen die Siegelbacken geführte Bahn ergreifen, und dass diese des Weiteren eine Linearkurve aufweist, die so ausgelegt ist, dass sie sich entlang einer zweiten Richtung senkrecht zur ersten Richtung bewegt, und wobei eine Kupplungsverbindung zwischen der Linearkurve und den Siegelbacken zur Umwandlung der Bewegung entlang der besagten zweiten Richtung in die Bewegung der besagten ersten Richtung vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet dadurch, dass die Kupplungsverbindung eine Kurvenrolle beinhaltet.

3. Vorrichtung nach Anspruchs 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, dass die besagte Linearkurve eine kurvenförmige Führung beinhaltet, welche sich entlang der besagten Linearkurve erstreckt, und die besagte Kupplungsverbindung eine Kurvenrolle beinhaltet, welche in die besagte Führung eingreift.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, dass die Linearkurve Wände beinhaltet, welche die kurvenförmige erste und zweite Führung darstellen, welche die erste und zweite Wegfunktion definieren.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, dass die Verbindungskupplung die erste und zweite Kurvenrolle umfasst, welche in die kurvenförmige erste und zweite Führung eingreifen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet dadurch, dass jede der besagten Führungen einen inneren und einen äußeren Teil umfasst, worin besagte erste und zweite Wegfunktion in besagtem inneren Teil eine kleinere Ableitung haben, als die besagte erste und zweite Wegfunktion in besagtem äußeren Teil.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche bis 6, gekennzeichnet dadurch, dass des weiteren ein Servomotor enthalten ist, der die Funktion hat, die besagte Linearkurve entlang einer Längsrichtung zu bewegen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet dadurch, dass der Servomotor ein programmierbarer Servomotor ist bzw. mit einer programmierbaren Steuereinheit verbindbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, gekennzeichnet dadurch, dass der Servomotor so zur Bewegung der Linearkurve konfiguriert ist, dass die Kurvenrollen während der Beutelformung innerhalb des ersten Teils bleiben und die Linearkurve so bewegt, dass die Kurvenrollen während der Rücklaufphase innerhalb des zweiten Teils bleiben, während welcher die Siegelbacken komplett von der Folienbahn zurückgezogen werden bzw. zurückgezogen sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, gekennzeichnet dadurch, dass die Führung Wände umfasst, welche eine Spur zur Aufnahme von mindestens einer Kurvenrolle bilden.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, gekennzeichnet dadurch, dass die Führung eine Schiene zur Unterstützung der Kurvenrolle beinhaltet.

12. Verfahren zur Formung von Beuteln (Pouches) zur Aufnahme von Produkt, wobei einer Folienbahn zwischen Heißsiegelbacken geführt wird,

dadurch gekennzeichnet, dass

- durch die Verschiebung einer Linearkurve entlang einer ersten Richtung, die Siegelbacken die Folienbahn kontaktieren, und

- durch die Verschiebung der Linearkurve entlang einer zweiten, der besagten ersten Richtung entgegengesetzten Richtung, die besagten Siegelbacken die besagte Bahn freigeben.

13. Verfahren nach Anspruch 12, gekennzeichnet dadurch, dass die Umsetzung der Linearkurve entlang der zweiten Richtung in einem Ausmaß, dass hierdurch der komplette Rücklauf der Heißsiegelbacken erfolgt.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet dadurch, dass weiterhin ein Servomotor vorgesehen ist, mittels welchem die Linearkurve gemäß eines ersten Bewegungsprofils und eines zweiten Bewegungsprofils umgesetzt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, gekennzeichnet dadurch, dass eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 verwendet wird.