Verpackungsmaschine
Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einer Verpackungsmaschine zur Herstellung gefüllter Schlauchbeutelpackungen aus einer heissiegelfähigen Packmaterialb ahn mit einer P ackmaterialvorratsrolle, mit einer Formschulter, welche die Packmaterialbahn um ein Form- und Füllrohr herum zu einem Schlauch zusammenlegt, mit einer Schweissbacke, welche gegen das Form- und Füllrohr arbeitend die Längskanten der Packmaterialbahn miteinander verschweisst, mit einer Dosiervorrichtung für das zu verpackende Material, mit in Verpackungsrichtung auf und ab beweglichen Quersiegelbacken zum Abziehen des Packmaterialschlauches vom Formrohr und zur Herstellung einer oberen Quernaht, eines gefüllten Beutels und einer unteren Quernaht für den nachfolgenden Beutel,
sowie mit einem Trennmesser zum Durchtrennen des Packmaterialschlauches zwischen beiden Quernähten.
Verpackungsmaschinen dieser Art sind an sich bekannt. Die Auf- und Abbewegung der Quersiegelbacken, welche zugleich die Förderung des Packmaterialschlauches bewirken, erfolgt bei den bekannten Maschinen auf mechanischem Wege. Will man bei diesen bekannten Maschinen in an sich bekannter Weise die Länge des Weges der Quersiegelbacken und damit die Länge des herzustellenden Schlauchbeutels verändern, so muss dazu die Verpackungsmaschine angehalten werden.
Das ist ein grosser Nachteil, da eine solche Änderung der Länge des Hubweges der Quersiegelbacken nicht nur dann vorgenommen werden muss, wenn Beutel mit anderer Länge hergestellt werden sollen, sondern auch dann, wenn insbesondere bei bedruckten Packmaterialbahnen beispielsweise durch eine Unregelmässigkeit im Aufdruck oder durch eine Dehnung der Packmaterialbahn die Quernähte nicht mehr an der richtigen Stelle im Verhältnis zum Aufdruck liegen. Bei den bekannten Verpackungsmaschinen ist es in diesem Falle erforderlich, dass die Verpackungsmaschine angehalten wird, um die Packmaterialbahn neu zu justieren.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diesen Nachteil zu beseitigen und eine Anordnung anzugeben, bei der es möglich ist, die Weglänge der Quersiegelbacken bei laufender Maschine stufenlos zu verändern.
Bei den beschriebenen, bekannten Verpackungsmaschinen erfolgt die Einführung des zu verpackenden Materials in den Packmaterialschlauch mechanisch gesteuert an einer ganz bestimmten Stelle des Arbeitszyklus der Verpackungsmaschine. Dies hat verschiedene Nachteile, insbesondere aber denjenigen, dass die Arbeitsgeschwindigkeit der Verpakkungsmaschine durch die Fallgeschwindigkeit des zu verpackenden Materials in den Packmaterialschlauch unter Umständen begrenzt ist. Durch entsprechende Einstellung desjenigen Augenblicks, in dem sich die Dosiervorrichtung in den Packmaterialschlauch entleert, und zwar in Abhängigkeit von der Art und Menge des zu verpackenden Gutes und in Abhängigkeit von dem Arbeitszyklus der Verpackungsmaschine und der Dosiervorrichtung wäre es zweifellos möglich, die Arbeitsgeschwindigkeit der Verpakkungsmaschine zu steigern.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Anordnung anzugeben, mit der der Zeitpunkt der Entleerung der Dosiervorrichtung in den Packmaterialschlauch relativ zum Arbeitszyklus der Verpackungsmaschine bei laufender Maschine verstellt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgaben wird bei einer Verpackungsmaschine gemäss der vorliegenden Erfindung eine hydraulisch betätigte Zylinder- und Kolbenanordnung zur Auf- und Abbewegung der Querschweissbacken vorgesehen, deren Hubweglänge bei konstantem oberem Totpunkt der Querschweissbakken durch Änderung der Hubweglänge eines Stellzylinderkolbens auch bei laufender Maschine veränderbar ist.
Vorteilhaft wird die Betätigung der Zufuhr des zu verpackenden Materials in den Packmaterialschlauch bei laufender ebenso wie bei stillstehender Verpakkungsmaschine relativ zum Arbeitsthythmus der Gesamtmaschine verstellbar vorgesehen, so dass die Einfüllung des zu verpackenden Materials zu irgendeinem wählbaren Zeitpunkt während der Herstellung der Schlauchbeutelpackung erfolgen kann.
In der nachfolgenden Beschreibung wird ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäss der Erfindung, erläutert, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung der Verpackungsmaschine, bei der die erfindungsgemässe Anordnung Anwendung findet.
Fig. 2 stellt einen Querschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1 dar.
Fig. 3 zeigt in vergrössertem Masstab einen Vertikalschnitt durch die in Fig. 1 mit dem Pfeil K gekennzeichneten Querschweissbacken.
Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf einen Teil des Trennmessers.
Fig. 5 ist eine Ansicht einer von der Maschine hergestellten fertigen Schlauchbeutelpackung.
Fig. 6 und 7 stellen einen schematischen Vertikalschnitt durch die Anordnung gemäss der Erfindung zur hydraulischen, steuerbaren Bewegung der Schweissbacken dar.
Fig. 8 ist eine Ansicht, teilweise vertikal geschnitten, der Anordnung gemäss der Erfindung zum Verstellen des Dosiervorgangs, und
Fig. 9 ist eine Ansicht der in Fig. 8 dargestellten Anordnung, und zwar mit Blickrichtung in der Ebene der Fig. 8 von rechts.
Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Verpakkungsmaschine, bei der der Anmeldungsgegenstand Anwendung finden kann, ist an sich bekannt. Sie besteht aus einem Maschinengestell 1, das auf seiner Oberseite mit einer Deckplatte 2 versehen ist. Senkrecht zur Deckplatte 2 ist an dieser vor dem Maschl- nengestell 1 ein Form- und Füllrohr 3 befestigt. Das Form- und Füllrohr 3 durchstösst die Deckplatte 2 und erweitert sich oberhalb der Deckplatte 2 trichterförmig. Auf der Deckplatte 2 ist eine (nicht dargestellte) Dosiervorrichtung bekannter Art angeordnet.
Unterhalb der Deckplatte 2 ist am Form- und Füllrohr 3 eine Formschulter 4 angeordnet. Das heissie gelfähige Verpackungsmaterial wird in Form einer auf der Rückseite des Maschinengestells 1 angeordneten Vorratstrommel 5 vorrätig gehalten. Die Packmaterialbahn wird von der Vorratsrolle 5 abgezogen und über eine Führungsrolle 6 zur Formschulter 4 geführt, welche das bandartige Verpackungsmaterial um das Formrohr 3 herumlegt. Dabei überlappen sich die Längskanten des Packmaterialbandes an der Stelle a (Fig. 2) geringfügig. Eine gegen das Formrohr 3 arbeitende Längsschweissbacke 7 verschweisst die Längskanten der Packmaterialbahn durch eine Längsnaht d miteinander, so dass ein Packmaterialschlauch entsteht. Unterhalb des Form- und Füllrohres 3 sind die Querschweissbacken 8 und 9 angeordnet.
Sie sind in Richtung der in Fig. 1 dargestellten zweiseitigen Pfeile horizontal, senkrecht zum Packmaterialschlauch beweglich. Ausserdem sind diese Querschweissbacken 8 und 9 vertikal beweglich, was weiter unten noch im einzelnen beschrieben wird. Im geschlossenen Zustand (Fig. 1 und Fig. 3) pressen die Quersiegelbacken 8 und 9 den Packmaterialschlauch zwischen sich ein und stellen dabei mit ihren oberen Hälften fl und f2 eine obere Quernaht b und mit ihren unteren Hälften el und e2 eine untere Quernaht c am Folienschlauch her. Gleichzeitig mit der Herstellung der Quernähte bewegen sich die Querschweissbacken 8 und 9 abwärts und ziehen dabei den Packmaterialschlauch von der Vorratsrolle 5 über die Führungsrolle 6 und die Formschultern 4 nach unten ab.
Die Grösse der Abwärtsbewegung der Querschweissbacken 8 und 9 entspricht der Länge eines herzustellenden Beutels (Fig. 5). Während der Abwärtsbewegung der Querschweissbacken 8 und 9 wird der Folienschlauch gleichzeitig zwischen den beiden Nähten vom Trennmesser 12 durchtrennt.
Das gezahnte Trennmesser ist in einer Teilaufsicht in Fig. 4 gesondert dargestellt. Nach Erreichen der unteren Totpunktlage öffnen sich die Querschweissbakken 8 und 9, der fertige, abgetrennte Beutel fällt nach unten, und die Querschweissbacken wandern in ge öffneter Stellung zurück in ihre obere Totpunktlage.
Gleichzeitig wird durch das Füllrohr 3 hindurch eine im Dosierbecher 11 dosierte Menge zu verpackenden Materials in den Folienschlauch eingefüllt. Dazu wird der den Dosierbecher 11 unten abschliessende Schieber 10 herausgezogen. Nach Erreichen der oberen Totpunktlage der Querschweissbacken 8 und 9 und nach dem beschriebenen Einfüllen des zu verpackenden Materials schliessen sich die Querschweissbakken wieder und der Vorgang des Abziehens des Folienschlauchs unter gleichzeitiger Herstellung der Querschweissnähte beginnt von neuem.
Nachfolgend wird mit Bezug auf die Fig. 6 und 7 die hydraulisch arbeitende Vorrichtung gemäss der Erfindung beschrieben, mit der die vertikale Bewegung der Querschweissbacken 8 und 9 bewirkt wird.
Mit dieser Vorrichtung ist es, wie sich aus der weiteren Beschreibung noch ergeben wird, möglich, die Grösse der vertikalen Bewegung der Querschweissbacken 8 und 9 bei laufender Maschine durch Veränderung der unteren Totpunktlage der Querschweissbacken 8 und 9 zu ändern, ohne dass sich die obere Totpunktlage der Querschweissbacken 8 und 9 ändert.
Die Querschweissbacken 8 und 9 sind an einem vertikal verschieblichen, oben geschlossenen Zylinder 86 befestigt. Der Zylinder 86 ist in Gleitlagern 13 und 14 geführt, welche im Maschinengestell 1 gelagert sind. Im Zylinder 86 befindet sich ein Kolben 15, der mittels einer Hohlstange 16 am Maschinengestell 1 starr befestigt ist. Der Kolben 15 ist mittig durchbohrt, so dass das Innere des Zylinders 86 durch diese Bohrung mit dem Innenraum der Hohlstange 16 in Verbindung steht. Auf das aussen lie gende, vom Kolben 15 abgelegene Ende der Hohlstange 16 ist ein Schlauch 17 aufgezogen, der das Innere des Zylinders 86 über die Hohlstange 16 mit dem Innenraum eines Zylinders 18 (Fig. 7) verbindet.
Im Zylinder 18 ist ein Kolben 19 angeordnet. Eine (in nicht dargestellter Weise) motorisch angetriebene Welle 21 ist in Lagern 22 und 23 drehbar gelagert.
Die Lager 22 und 23 sind am Maschinengestell 1 befestigt. Eine Kurbel 24 ist am unteren Ende der Welle 21 vorgesehen und mit dieser einstückig. Die Kurbel 24 ist mit dem erwähnten Kolben 19 durch eine Stange 25 verbunden. Den Anschluss zwischen der Stange 25 und der Kurbel 24 stellt -das Kugelgelenk 26 her. Den Anschluss zwischen dem Kolben 19 und der Stange 25 stellt das Kugelgelenk 27 her. Durch die Anordnung der beiden Kugelgelenke 26 und 27 an den Enden der Stange 25 ist eine freie Beweglichkeit des Zylinders 18 mit dem darin befindlichen Kolben 19 gegenüber der Kurbel 24 und der damit einstückigen Welle 21 möglich. Der Zylinder 18 ist an einer Gabel 28 befestigt, welche um die am Maschinengestell 1 befestigte Achse 42 schwenkbar ist.
Die Achse 42 bildet eine Tangente an denjenigen Kreis, den die Kurbel 24 beschreibt, wenn die Welle 21 sich um ihre Längsachse dreht.
Die Welle 21 ist mit einem Exzenternocken 29 versehen, der mit einem Tauchkolben 30 zusammenarbeitet. Der Tauchkolben 30 bewegt sich in einem Zylinder 31, und wird unter der Wirkung einer Druckfeder 32 federnd gegen den Nocken 29 geführt.
Der Zylinder 31 steht über ein Einwegventil 33 mit einem Flüssigkeitsvorratsbehälter 34 in Verbindung.
Ausserdem ist er über ein Einwegventil 35 an eine Leitung 36 angeschlossen, welche in das Innere der Hohlstange 16 führt. Ein mit dem oberen Ende des Zylinders 86 zusammenarbeitender, um die Achse 38 drehbarer zweiarmiger Hebel 37 bedient über einen Stab 39 ein Ventil 40, das in einer Abzweigung an der Leitung 36 angeordnet ist und die Verbindung zu einer Leitung 41 herstellt, welche zurück zum Behälter 34 führt.
Eine Zugfeder 20 ist einerseits am oberen Ende des Zylinders 86 und andererseits am Maschinengestell 1 befestigt und ist bestrebt, den Zylinder 86 nach unten zu ziehen.
Der Innenraum des Zylinders 86, die Hohlstange 16, der Schlauch 17, und der Innenraum des Zylinders 18 ebenso wie der Behälter 34, die Leitung 36 und die Leitung 41 sind mit einer Flüssigkeit gefüllt.
Die Auf und Abbewegung des Zylinders 86 und damit die Auf- und Abbewegung der Schweissbacken 8 und 9 erfolgt dadurch, dass der Kolben 19 im Zylinder 18 auf und abbewegt wird, wodurch die Flüssigkeit bei der Abwärtsbewegung des Kolbens 19 über den Schlauch 17 in den Zylinderraum 86 eingepresst wird, so dass der Zylinder 86 nach oben gleitet, und bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens 19 die Flüssigkeit aus dem Zylinder 86 abströmt, so dass der Zylinder 86 unter der zusätzlichen Wirkung der Feder 20 nach unten- gleitet. Die Zugfeder 20 sorgt dabei dafür, dass bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens 19 kein Unterdruck im Zylinder 86 entsteht, sondern sich der Zylinder 86 sofort nach unten bewegt.
Die Auf- und Abbewegung des Kolbens 19 im Zylinder 18 erfolgt durch die motorisch angetriebene Welle 21 und soll nun im einzelnen beschrieben werden. Bei der Drehung der Welle 21 um ihre Längsachse beschreibt die Kurbel 24 einen Kreis. Dabei bewegt sich die Verbindungsstange 25 zwischen der Kurbel 24 und dem Kolben 15 auf der Mantelfläche eines imaginären Kegels, dessen Bodenkreisiläche von der Kurbel 24 bestrichen wird, und dessen Spitze im Kugelgelenk 27 liegt. Fällt die Längsachse des Zylinders 18 so, wie in Fig. 7 in ausgezogenen Linien dargestellt, mit der Längsachse der Welle 21 zusammen, so ist dieser imaginäre Kegel ein gerader Kegel.
In diesem Grenzfall bewegt sich der Kolben 19 im Zylinder 18 bei Drehung der Welle 21 nicht auf und ab, so dass infolgedessen auch der Zylinder 86 unbe-. wegt bleibt.
Infolge der Aufhängung des Zylinders 18 an der um die Achse 42 schwenkbaren Gabel 28 ist es jedoch möglich, den Zylinder 18 zur Seite zu verschwenken. Es ist zu erkennen, dass der imaginäre Kegel dann ein schiefer Kegel wird. Denkt man sich zum besseren Verständnis die Kurbel 24 aus der in Fig. 7 dargestellten Stellung um 1800 verdreht, (diese Stellung entspricht der unteren Totpunktlage des Kol- bens 19 und damit der oberen Totpunktlage des Zylinders 86) so liegt nun das Kugelgelenk 26 unmittelbar neben der Achse 42, die wie bereits beschrieben eine Tangente an den Drehkreis der Kurbel 24 bildet. Es ist ersichtlich, dass der Zylinder 18 in dieser Stellung der Kurbel 24 seitlich verschwenkt werden kann, ohne dass sich der Kolben 19 im Zylinder 18 bewegt. Die obere Totpunktlage des Zylinders 86 bleibt daher immer konstant.
Befindet sich die Kurbel 24 jedoch in der in Fig. 7 dargestellten Stellung (welche dem oberen Totpunkt des Kolbens 19 und damit dem unteren Totpunkt des Zylinders 86 entspricht), so bewegt sich der Kolben 19 bei einer seitlichen Verschwenkung des Zylinders 18 um einen Weg s im Zylinder 18 nach oben. Der Weg s wächst mit grösser werdendem Ausschlag des Zylinders 18.
Im Betrieb dreht sich die Welle 21 kontinuierlich um ihre Längsachse. Eine vollständige Umdrehung entspricht dabei einer Auf- und Abbewegung des Zylinders 86 und damit der Quersiegelbacken 8 und 9. Der Zylinder 18 ist im Betrieb mehr oder weniger weit um die Achse 42 seitlich verschwenkt. Aus der obigen Beschreibung ergibt sich, dass der Hubweg s des Kolbens 19 und damit der Quersiegelbacken 8 und 9 mit grösser werdendem seitlichem Ausschlag des Zylinders 18 grösser wird. Dabei verändert sich allerdings nur die Lage des oberen Totpunktes des Kolbens l9 und damit des unteren Totpunktes des Zylinders 86. Der untere Totpunkt des Kolbens 19 und damit der obere Totpunkt des Zylinders 86 (und infolgedessen der Quersiegelbacken 8 und 9) bleiben konstant.
Die Veränderung der Hubweglänge durch Verschwenkung des Zylinders 18 kann sowohl bei laufender als auch bei stillstehender Maschine erfolgen.
Die Verschwenkung des Zylinders 18 erfolgt entweder mit (nicht dargestellten) mechanischen Mitteln oder von Hand. Mit einer (nicht dargestellten) Befe stigungsvorrichtung kann der Zylinder 18 in jeder beliebigen Schräglage festgehalten werden.
Zum Ausgleich eines möglichen Flüssigkeitsverlustes aus dem Zylinderraum 86 und dem mit diesem in Verbindung stehenden Innenraum der Hohlstange 16, des Schlauches 17 und des Zylinders 18 wird der Nocken 29 auf der Welle 21 wirksam. Der Nocken 29 schiebt den Tauchkolben 30 bei jeder Umdrehung der Welle 21, welche ja jeweils einer Auf- und Abbewegung der Quersiegelbacken 8 und 9 entspricht, einmal in den Zylinder 31 hinein. Die Rückbewegung des Tauchkolbens 30 aus dem Zylinder 31 heraus wird durch die Druckfeder 32 bewirkt. Bei dieser Rückbewegung wird durch das Ventil 33 aus dem Behälter 34 Druckflüssigkeit angesaugt. Kurz bevor der Zylinder 86 seine höchste Stellung erreicht hat, wird diese angesaugte Flüssigkeit durch den vom Nocken 29 vorgeschobenen Tauchkolben 30 über das Ventil 35 und die Leitung 36 in das Innere der Hohlstange 16 gefördert.
Um zu verhindern, dass der Zylinder 86 durch Zuförderung von zuviel Flüssig- keit über seine obere Totpunktlage hinauswandert, wird der Hebel 37 wirksam. Der Zylinder 86 verschwenkt in seiner oberen Totpunktlage den Hebel 37 derart, dass die Stange 39 das Ventil 40 an der Leitung 36 öffnet, so dass die weiter durch die Leitung 36 zugeführte Flüssigkeitsmenge über die Leitung 41 in den Behälter 34 zurückfliesst. Die obere Totpunktlage des Zylinders 86 kann sich also durch die Zuförderung von Druckflüssigkeit durch die Leitung 36 nicht verändern. Gleichzeitig wird durch die Anordnung des Hebels 37 der Zylinder 86 in seiner oberen Totpunktlage eine kurze Zeit zum Stillstand gebracht, so dass es möglich ist, die Quersiegelbacken 8 und 9 zu schliessen, ohne dass zugleich eine Vertikalbewegung der Quersiegelbacken erfolgt.
In den Fig. 8 und 9 ist eine Vorrichtung dargestellt, mit der der Zeitpunkt der Entleerung der Dosiervorrichtung in das Füllrohr 3 und damit in den Packmaterialschlauch verändert werden kann. Die Welle 50 wird von der Antriebsvorrichtung der Verpackungsmaschine beispielsweise zusammen mit der Welle 21 angetrieben. Auf der Welle 50 ist ein Schneckenrad 51 drehbar angeordnet, welches in einem am Maschinengestell 1 befestigten Lager 52 geführt ist. Unterhalb des Schneckenrades 51 ist um die Welle 50 eine Platte 53 befestigt. Diese Platte 53 ist einstückig mit der Welle 50 und dreht sich also mit dieser. Das Schneckenrad 51 ist also zwischen dem Lager 52 und der Platte 53 drehbar gelagert.
Durch die Befestigung des Lagers 52 am Maschinengestell 1 wird eine axiale Verschiebung der Welle 50 verhindert. Auf der Oberseite der Platte 53 sind im Abstand voneinander zwei Lagerungen 54 und 55 vorgesehen, in denen eine Welle 56 drehbar gelagert ist. Auf diese Welle 56 ist eine Schnecke 57 aufgezogen, welche mit dem Schneckenrad 51 zusammenarbeitet. Jenseits der Lagerung 55 ist ein weiteres Schneckenrad 58 auf der Welle 56 befestigt. Mit diesem Schneckenrad 58 steht eine Schnecke 59 in Eingriff, welche an der Welle eines Elektromotors 60 befestigt ist. Der Elektromotor 60 ist an der Platte 53 aufgehängt. Die Stromzufuhr zum Elektromotor 60 erfolgt über eine Leitung 61 und Schleifringe 62, welche auf der Welle 50 mit einer entsprechenden Isolierung starr befestigt sind, und welche mit Bürsten 63 zusammenarbeiten.
Der Elektromotor 60 ist ein sowohl rechts als auch links drehender Motor, dessen Drehrichtung durch die Betätigung eines entsprechenden nicht dargestellten Schalters bestimmt wird. Die Betätigung der Dosiervorrichtung, beispielsweise das Herausziehen des Schiebers 10 unter dem Dosierbe cher 11, erfolgt durch einen Ansatz 51a am Schnekkenrad 51 in einer bestimmten Drehwinkelstellung dieses Schneckenrades. Der Ansatz 51 a ist in Fig. 8 durch das nach oben über das Lager 52 hinausragende Teil des Schneckenrades 51 angedeutet.
Bei stillstehendem Motor 60 wird das die Materialzufuhr in den Verpackungsschlauch bewirkende Schneckenrad 51 von der Welle 50 deshalb mitgenommen, weil das Schneckenrad 51 über die stillstehende Schnecke 57, das Schneckenrad 58, die Schnecke 59, den Motor 60 und die Platte 53 mit der Welle 50 verbunden ist. Wird dagegen der Elektromotor 60 durch Betätigung des erwähnten nicht dargestellten Schalters nach rechts oder nach links drehend angetrieben, so verändert sich die Winkellage des Schneckenrades 51 gegenüber der Welle 50 in dem einen oder dem anderen Sinne. Diese Veränderung der Winkellage der Welle 50 gegenüber dem Schnekkenrad 51 erfolgt über das beschriebene Schneckenrad 58 im Zusammenwirken mit der Schnecke 59.
Durch Einschaltung des Elektromotors 60 zur Drehung im einen oder anderen Sinne kann also der Augenblick der Materialzufuhr in den Packmaterialschlauch, beispielsweise also das Herausziehen des Schiebers 10, relativ zum Arbeitszyklus der Verpakkungsmaschine bei laufender ebenso wie bei stillstehender Maschine verändert werden. Vorzugsweise wird man die Grobeinstellung der Materialzufuhr bei stillstehender Maschine durch Betätigung des Motors 60 vornehmen und dann bei laufender Maschine wiederum durch Betätigung des Elektromotors 60 die Feineinstellung der Materialzufuhr durchführen.