Verfahren zur fortlaufenden Herstellung eines Rohres mit Längsnaht parallel zur Rohrachse aus flexibler, aber gegen Biegen verhältnis mässig steifer Materialbahn
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur fortlaufenden Herstellung eines Rohres mit Längsnaht parallel zur Rohrachse aus flexibler, aber gegen Biegen verhältnismässig steifer Materialbahn.
Durch das US-Patent Nr. 2832271 wurde beispielsweise ein Gerät für die Herstellung eines solchen Rohres aus einer flachen Bahn eines flexiblen, aber gegen Biegen verhältnismässig steifen Materials bekannt. Bei diesem Gerät wird die Materialbahn aus ihrer flachen Form durch in der Hauptsache äussere Formgebungsmittel allmählich in ein Rohr umgewandelt und die Längskanten der Materialbahn werden in einer Längsnut parallel zur Rohrachse miteinander vereinigt.
Da, wie vorausgesetzt, die Materialbahn gegen Biegen verhältnismässig steif und wenig elastisch ist, ist eine beträchtliche Länge für die Überführung der Materialbahn aus der flachen in die Rohrform erforderlich, wenn das ohne Bruch-, Knick- und Reissstellen erfolgen soll. Um Spannungsunterschiede infolge Unterschieden in der verarbeiteten Länge an verschiedenen Punkten längs der Bandbreite zu vermeiden, müsste theoretisch eine unendliche Formstrecke gegeben sein. Dank der Tatsachse aber, dass Bandmaterial trotz seiner verhältnismässig grossen Steifheit gegen Biegen eine begrenzte Fähigkeit aufweist, Spannungsveränderungen aufzunehmen und auszugleichen, kann die erforderliche Bandlänge auf einen endlichen Wert begrenzt werden.
In manchen Fällen bedeut jedoch die auf einen praktischen endlichen Wert verringerte für die Formgebung erforderliche Bahnlänge eine erhebliche Schwierigkeit, da das Formgebungsgerät einen beträchtlichen Raumaufwand bedingt. Die Schwierigkeiten sind besonders gross für Verpackungsmaschinen, bei denen anschliessend an die Herstellung das Rohr durch das hintere Ende direkt mit einer Füllung versehen und längs Querzonen flachgepresst und in gefüllte und abgeschlossene Packungen unterteilt wird. Mit Rücksicht auf den Füllvorgang muss das Rohr beim Herstellen eine zumindest angenähert senkrechte Stellung einnehmen, wobei das hintere Ende sich oben befinden muss, wie sich das auch dem oben genannten US-Patent ergibt.
Das bewirkt, dass das Totalgewicht der Verpackungsmaschine höher wird, und dass die erforderliche Höhe der Decke der Halle, in der die Maschine aufgestellt werden soll, grösser wird.
Durch das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung ergibt sich ein Mittel, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden. Dieses Mittel besteht darin, dass der Arbeitsablauf für die Bildung des Rohres in drei Phasen unterteil wird, oder in zwei Phasen mit einer Zwischenphase des Bandweitertransportes. In der ersten Formgebungsphase wird die flache Materialbahn doppelt gelegt, wobei die Bahn längs der Mittellinie so gefaltet wird, dass die für die Innenseite bestimmte Seite der Bahn einwärts umgeschlagen wird. In der Phase der Bahnweiterführung wird die doppelt gelegte Materialbahn über eine Umlenktrommel mit so grossem Krümmungsradius geleitet, dass quer zur Längsrichtung der Materialbahn verlaufende Falle der Knickstellen des Materials längs der Faltstelle vermieden werden.
In der Schlussphase des Formungsvorganges wird die doppelt gelegte Materialbahn in Rohrform mit zumindest angenähert kreisförmigem Querschnitt gebracht, und die Kanten werden gleichzeitig parallel zur Längsachse des Rohres zu einem längsverlaufenden Saum vereinigt.
Dank dieser Methode wird es möglich, die Bandführung während des einen Teils der Formgebung zur Herstellung des Rohres räumlich neben der Bandführung während des andern Teils der Formgebung zur Herstellung des Rohres anzuordnen. Dadurch wird die Höhe für die Formgebungsmaschine beim Formen eines vertikalen Rohres, die durch die notwendige Weglänge bei der Bandformung beeinflusst wird gegenüber der nach dem oben genannten Formgebungsverfahren erforderlichen Höhe erheblich verringert.
Nachfolgend wird die Erfindung mit Bezug auf die Zeichnung, die in schematischer Weise das Verfahren nach dieser Erfindung in seiner Anwendung auf die Herstellung gefüllter und verschlossener Packungen in Tetraeder-Form darstellt, im Detail beispielsweise beschrieben.
Von einer Abgaberolle 1 wird eine Materialbahn 2 aus Packungsmaterial abgerollt, wobei die Materialbahn beispielsweise aus einem verhältnismässig dicken Papier bestehen kann, das auf der einen Seite einen Überzug in Form einer bedeutend dünner als die Bahn ausgebildeten Überzugsschicht aus Kunststoff aufweist, der durch Wärmeanwendung dicht schliessend gemacht werden kann, z. B. Polyäthylen, während die andere Seite einen noch dünneren Überzug in Form einer Lage aus Wachs oder Kunststoff aufweist.
Die Materialbahn 2 wird zuerst über eine Klappe 3, die unter Federspannung steht und dazu dient, der Bahn die richtige Spannung zu vermitteln, und um eine Führungsrolle 4, die zur Achse der Abgaberolle 1 parallel liegt und an einem Drehtisch befestigt ist, geführt, um dann unter einer zur Führungsrolle 4 parallel angeordneten, die Materialbahn einstellenden Rolle 5 hindurchgeführt zu werden, gegen die sich die dickere Überzugsschicht der Materialbahn anlegt. Von der Rolle 5 wird die Materialbahn zumindest angenähert senkrecht aufwärts geführt, wobei sie allmählich in die Doppellage übergeht, in dem sie um ihre Längsmittellinie zusammengeführt wird und zwischen zwei zusammenwirkenden Pressrollen 6 und 7 gelangt, die mit ihren zueinander parallelen Achsen sowohl zur Längsrichtung der Materialbahn 2, wie auch zur Rolle 5 zumindest angenähert senkrecht sind.
In dem Raum zwischen den Pressrollen 6 und 7 wird das Doppellegen der Materialbahn 2 vollendet. Die Materialbahn verlässt deswegen diesen Raum in flacher, doppelt liegender Form und wird über eine Umlenktrommel 8 geführt, die in einem Abstand oberhalb der Pressrollen 6 und 7 und mit der Achse parallel zu den Achsen der Pressrollen angeordnet ist. Zwischen der Trommel 8 und dem Raum der Pressrollen wird die doppelt gelegte Materialbahn 2' durch drei an ihrem Unfang mit Laufnuten versehene Scheiben 9, 10 und 11, deren Achsen zumindest angenähert senkrecht zur Seitenebene der Materialbahn angeordnet sind und in deren Umfangsnuten die Seitenlängskanten der doppelt gelegten Materialbahn 2' verlaufen, seitlich geführt.
Die Umlenktrommel 8 hat einen relativ so grossen Radius, dass zur Längsrichtung der Materialbahn querverlaufende Knick- oder Faltlinien der Materialbahn längs der Faltlinien bei der Mittellinie der Materialbahn vermieden werden. Solche Knick- oder Faltlinien sind nicht nur aus ästhetischen Gründen an dem fertigen Rohr unerwünscht, sondern bilden eine Gefahr, dass das Material an dieser Stelle reisst, was im höchsten Masse unerwünscht ist, wenn z. B. das Rohr als Behälter für Flüssigkeit verwendet wird, wie das für Flüssigkeiten in Packungen der Fall ist.
Von der Trommel 8 läuft die doppelt gelegte Materialbahn zu einer ähnlichen Umlenktrommel 12, deren Achse zur Achse der erstgenannten Trommel 8 parallel ist. Durch die zweite Trommel 12 wird die Materialbahn 2' so umgelenkt, dass sie von der Trommel 12 zumindest angenähert senkrecht abwärts gerichtet abläuft.
Unmittelbar unterhalb der Trommel 12 beginnt die allmähliche Umformung der doppelt gelegten Materialbahn 2 in das gewünschte Rohr 13. Indem die Materialbahn 2' ein zumindest angenähert vertikales Füllrohr umgibt, aber nicht gegen dasselbe anliegt, wird die Materialbahn in einen horizontal angeordneten Formring 15 eingeführt, dessen Form der gewünschten Querschnittsform des Rohres 13, das gebildet werden soll, auf einer bestimmten Höhe unterhalb der zweiten Trommel entspricht.
Mit einem bestimmten Abstand von dem Rohrformring 15 nach unten ist ein, das Rohr in Längsrichtung verschliessendes Element 16, mit einer Pressrolle 17 für die Aussennaht vorgesehen. Das Element 16 bereitet die infolge des Durchtrittes der Materialbahn 2' durch den Ring 15 sich überlappenden Ränder der Materialbahn, die Rohrform aufweist, für das Verschliessen miteinander vor, während die Pressrolle 17 durch Zusammenwirken mit einer innen im Rohr durch das Füllrohr 14 getragene Gegendruckrolle (nicht gezeigt) den notwendigen Druck erzeugt und den Saum längs des Rohres 13 bildet.
Im vorliegenden Falle ist das Verschliesselement 16 so ausgebildet, dass es durch Aufheizen der inneren dickeren Kunststoffschicht der Materialbahn 2' in der Zone, die dem beabsichtigten längsverlaufenden Saum entspricht, die Randteile der Materialbahn für das Verbinden miteinander durch Wärmeanwendung verbreitet. Auf einer Höhe zwischen der Trommel 12 und dem Formring 15 ist das Füllrohr 14 an einer Stütze 18 mittels eines Hebels 19 aufgehängt, der zwischen den Rändern der Materialbahn, die auf dieser Höhe noch durch einen Schlitz getrennt ist, vom Füllrohr 14 vorragt. Das zum Füllrohr 14 führende Zuführrohr 20 ist infolgedessen ebenfalls durch den genannten Schlitz geführt.
Für die Führung des fortlaufend erzeugten Rohres 13 in Richtung nach unten und insbesondere für die Unterteilung des Rohres 13 unterhalb der Pressrollen 17 in gefüllte und verschlossene Packungen sind in der Verlängerung der Rohres zwei Joche 21 und 22 längs der Rohrachse vorgesehen und durch Führungsstäbe 23 bzw. 24 ist das eine Joch 21 innerhalb des andern Joches 22 hin und her verschiebbar. Das Joch 21 und das Joch 22 tragen jedes ein Paar zussmmenarbeitende (nicht gezeigte) Klemmbacken. Die Klemmbacken bewirken das Flachpressen des Rohres 13 längs verhältnismässig schmalen quer zur Rohrachse verlaufenden Streifen und das Aufheizen der Kunststoffschicht in dieser Zone, um das Rohr 13 in gefüllte und verschlossene Packungen zu unterteilen.
Im vorliegenden Falle liegen die Klemmbacken in Ebenen die zueinander senkrecht stehen, um das Rohr 13 flach zu drücken und mittels Wärme zu schliessen und so Packungen in Tetraeder-Form zu bilden. Ausserdem wird vorausgesetzt, dass jedes Paar Klemmbacken mit einem Messer oder dergleichen ausgerüstet ist, das so angeordnet ist, dass es für den Schnitt quer zum Rohr in der quer zur Längsachse verlaufenden Verschlusszone liegt, um eine durch Verschluss in Querrichtung gebildeten Packung von der nächstfolgenden Packung abzutrennen.
Bei laufender Maschine werden beide Joche 21 und 22 von einem gemeinsamen (nicht gezeigten) Antrieb angetrieben, der auch die Klemmbackenpaare antreibt. Die Joche 21 und 22 bewegen sich in Abhängigkeit vom Antrieb in solcher Weise, dass das eine Joch zu seinem höchsten Punkt gelangt, während das andere sich mit dem zugehörigen Paar Klemmbacken in Eingriff mit dem Rohr 13 abwärts bewegt und dieses mitführt, d. h. eine entsprechende Länge der Materialbahn 2 von der Lieferrolle 1 abwickelt. Wenn das abwärts bewegte Joch den tiefsten Punkt erreicht hat, hat auch das aufwärts bewegte Joch den höchsten Punkt erreicht und wird durch den Antrieb das zugehörige Paar Klemmbacken gegen das Rohr 13 zum Anliegen gebracht, während das I Klemmbackenpaar des unteren Joches das Rohr freigibt usw.
In zeitlicher Abstimmung auf die Rohrzuführung, d. h. die Herstellung von Packungen, wird das betreffende Füllmaterial dem Innern des hergestellten Rohres 13 über das Zuführrohr 20 und das Füllrohr 14 zugeführt. Die Zufuhr des Füllmaterials kann beispielsweise mittels einer Beschickungspumpe erfolgen, die durch den oben angegebenen Antrieb oder dgl. angetrieben wird.
Um zu bewirken, dass die Bildung des Rohres ohne Spannungen und unabhängig von Spannungs änderungen erfolgt, die durch die gleichzeitige Zuführung von Rohr und die Bildung der Packungen erzeugt werden, ist die Trommel 12 am einen Ende einer Traggabel 25 angeordnet, deren anderes Ende an einem (nicht gezeigten) parallel zur Achse der Trommel 12 angeordneten Stift drehbar angeordnet ist. Durch (nicht gezeigte) Kupplungsmittel ist die Traggabel 25 mit dem Antrieb in solcher Weise verbunden, dass die Trommel in zeitlicher Abstimmung auf den abwärtsgerichteten Rohrvorschub um einen Betrag, der zumindest angenähert dem Rohrvorschub entspricht, abwärts schwingt, um dann wieder aufwärts zu schwingen und dabei ein entsprechendes Stück der Materialbahn 2' von der Abgaberolle 1 abzuwickeln.
Die Erfindung ermöglicht demnach die Aufteilung des Rohrformungsvorganges in zwei Rohrformungsstufen mit einer Zwischenstufe für die Weiterführung oder Umlenkung der Materialbahn. Dadurch muss der Rohrformungsvorgang nicht mer ausschliesslich in Richtung der Rohrachse oder ihrer Verlängerung erfolgen, sondern die erste Stufe der Rohrformung kann räumlich verlegt werden, so kann sie z. B. parallel zur zweiten Stufe aber mit umgekehrter Bewegungsrichtung der Materialbahn durchgeführt werden, wie das in der Zeichnung veranschaulicht und oben beschrieben wurde.