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Vakuumverpackungsmaschine zur Herstellung versiegelter Packungen
aus einer ersten Druckmarken aufweisenden und einer zweiten Packstoffbahn Die Erfindung
betrifft eine Vakuumverpackungsmaschine zur Herstellung versiegelter Packungen aus
einer ersten, Druckmarken aufweisenden, und einer zweiten Packstoffbahn, mit wenigstens
einer in Längsrichtung verschiebbaren Tiefziehstation aus einem Werkzeugoberteil
und einem Werkzeugunterteil, die gegeneinander eine Relativbewegung ausführen können,
wobei die erste Bahn relativ zu den in der Tiefziehstation aus der zweiten Bahn
gefertigten Formen druckmarkengesteuert zugeführt wird.
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Bei den verwendetenPackstoffbahnen handelt es sich in der Regel um
leichte, flexible Materialien. Das Einhalten bestimmter Toleranzgrenzen beim Aufdrucken
der Druckmarken ist nur mit großem technischen Aufwand möglich. Bei den üblichen
im Handel erhältlichen Packstoffbahnen wird eine Abstandstoleranz von + 1% eingehalten.
Die bekannten Vakuumverpakkungsmaschinen der eingangs beschriebenen Art arbeiten
aber nur dann einwandfrei, wenn höchstens eine Toleranz von 6o auftritt. Ist der
Abstand der Druckmarken zu klein, so wird die Packstoffbahn gereckt. Ist der Abstand
der aufeinanderfolgenden Druckmarken dagegen größer als erforderlich, dann fällt
die Druckmarkensteuerung völlig aus, weil die Versiegelung
jeweils
unabhängig von der Erfassung der nächsten Druckmarke bereits erfolgt, sobald die
nächste vorgeformte Form in der Versiegelungsstation eingelegt ist. Die Druckmarke
erscheint im Verlauf aufeinanderfolgender Versiegelungen immer weiter verzögert,
und es findet überhaupt keine Einstellung nach der Druckmarke mehr statt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Vakuumverpackungsmaschine der eingangs
beschriebenen Art so auszubilden, daß bei einer Abweichung des Rapports der Druckmarken
eine Nachführung der einzelnen Arbeitsstationen der Vakuumverpackungsmaschine leicht
möglich ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vakuumverpackungsmaschine der eingangs
beschriebenen Art gelöst, die gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß
bei einer Abweichung des Druckmarkenabstandes von einem Sollwert das TieZziehformwerkzeug
so verstellbar ist, daß sich der Abstand zweier aufeinanderfolgender Formen entsprechend
ändert.
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Gemäß einer besonderen Ausführungsform erfolgt die Abstandsänderung
durch Längsverschiebung des Tiefziehformwerkzeuges.
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Gemäß einer besonderen Ausführungsform ist ein die Druckmarken überwachender
Detektor vorgesehen, über dessen Ausgangssignal die Längsverschiebung geregelt wird.
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Bei einer besonderen Ausbildung der Erfindung ist ein zweiter Detektor
vorgesehen, über den eine Nachführeinrichtung so gesteuert wird, daß die Versiegelungsstation
und die Trennstation einen vorgegebenen Abstand zur Tiefziehstation aufweisen.
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Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus
der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:
Fig.
1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer Vakuumverpackungsmaschine,
wobei die Arbeitsstationen schematisiert sind; Fig. 2 einen Längsschnitt ähnlich
der in Fig. 1 gezeigten Darstellung, wobei die Arbeitsstationen und: die diese bewegende
Einrichtung gezeigt sind; und Fig. 3 einen Querschnitt durch die in Fig. 2 gezeigte
Darstellung entlang der Linie II-II.
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Aus Figur 1- ist der prinzipielle Aufbau einer Vakuumverpakkungsmaschine
zu erkennen. Von einem Rahmen 4 werden drei Arbeitsstationen, nämlich eine Tiefziehformstation
1, eine Vakuum- und Versiegelungsstation 2 und eine Trennstation 3 getragen. Von
einer ersten Rolle 80 wird eine Unterfolienbahn 81 abgezogen und von in Figur 3
erkennbaren Kettengreifern 10, 10' ergriffen und durch die einzelnen Stationen vorwärtsbewegt.
In der Tiefziehstation 1 werden Unterformen gezogen, die zu der Versiegelungsstation
2 weiterbewegt werden.
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Eine Oberfolienbahn 82 wird von einer zweiten Rolle 83 über einen
geeigneten Mechanismus mit Führungsrollen 84, 85, 86, 87 abgezogen und über den
unteren Formen ebenfalls durch die Versiegelungsstation 2 geführt. Ein solcher Abzugs-
und Zuführungsmechanismus ist beispielsweise in der älteren deutschen Patentanmeldung
P 22 62 815.5 vorgeschlagen worden.
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Die in der Versiegelungsstation 2 versiegelten Packungen werden dann
in der Trennstation 3 durch geeignete Messer oder Stanzwerkzeuge voneinander getrennt
und in der gezeigten Ausführungsform nach links ausgeworfen.
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Im weiteren wird zunächst eine besondere Ausführungsform der Arbeitsstationen
und des zugehörigen Bewegungsmechanismus sowie der damit verbundenen Vorschubeinrichtung
für die untere Packstoffbahn anhand der Figuren 2 und 3 beschrieben.
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Die in Figur 2 gezeigte Ausführungsform einer Vakuumverpakkungsmaschine
weist einen Maschinenrahmen 4, 25 auf, von dem die dem Betrachter zugewandte Seite
25 zur Verdeutlichung weggelassen ist. Über Gleitlager 26, 27, 28 sind Stangen 5,
18 mit dem Maschinenrahmen 4,25 und gegen diesen hin- und herschiebbar verbunden.
Die Stangen 5, 18 werden von einer Vorschubzylindereinrichtung 11 aus einem Zylinder
12, einem Kolben 13, einer Kolbenstange 14 und einem mit den Stangen festverbundenen
Verbindungsglied 15 relativ zum Rahmen hin- und herbewegt.
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Die Stangen tragen Arbeitsstationen 1, 2, 3. Die Arbeitsstationen
sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in der am besten aus Figur 2 zu ersehenden
Weise über Klemmverbindungen 29, 30, 31, 32 mit den Stangen verbunden.
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Bei den drei in dem Ausführungsbeispiel in Figur 2 gezeigten Arbeitsstationen
handelt es sich um die Tiefziehstation 1, die Vakuumstation 2, die Trennstation
3. Der Aufbau einer erfindungsgemäßen Ausuhrung einer Arbeitsstation ist am besten
in Figur 3 zu erkennen, in der die Vakuumstation 2 schematisch im Schnitt dargestellt
ist. Die Arbeitsstation weist ein Werkzeugoberteil 21 und ein Werkzeugunterteil
22 auf. Das Werkzeugoberteil 21 bildet mit zwei Seitenwänden 19, 20 und einem Joch
23 einen festen Rahmen. An den Seitenwänden 19, 20 sind in Höhe der Stangen 5, 18
auf der Innenseite des Rahmens Klemmen 29, 32 fest mit den Seitenwänden verbunden.
Die Klemmen wiederum sind über eine Klemmverbindung fest mit den Stangen 5, 18 verbunden,
wodurch der Rahmen von den Stangen getragen und bei einer Hin- und Herbewegung der
Stangen relativ zum Maschinenrahmen 4, 25 hin-und herbewegt wird.
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Unterhalb des Werkzeugoberteiles 21 ist das Werkzeugunterteil 22 vorgesehen.
Das Werkzeugunterteil 22 wird von einer
Kolben-Zylindereinrichtung
24 aus Zylinder 33, Kolben 34, Kolbenstange 35 und einer Hubplatte 36 relativ zum
Werkzeugoberteil hin- und herbewegt. Das Werkzeugoberteil 21 und das Werkzeugunterteil
22 bilden die Vakuumkammer. Die Kammer ist in üblicher Weise über nichtdargestellte
Verbindungsleitungen mit einer Vakuumpumpe verbunden. Die Kolben-Zylindereinrichtung
24 ist mit einer nichtgezeigten Druckmittelzuführung verbunden.
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Durch Betätigen der Kolben-Zylindereinrichtung 24 wird die Vakuumstation
geöffnet bzw. geschlossen. Die Hub- und Schließkraft wirkt dabei nur auf den Rahmen
aus densSeitenteilen 19, 20, dem Werkzeugoberteil 21 und dem Joch 23, nicht aber
auf den Maschinenrahmen. Dadurch wird die Stabilität der Maschine wesentlich erhöht.
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Im folgenden wird die Verbindung zwischen Stangen 5, 18 und der Zuführungseinrichtung
10 anhand der Figur 3 beschrieben. Die Zuführungseinrichtung besteht in dem AùsEuhrungsbeispiel
aus einem Kettenpaar 10, 10' (Figur 3). Die in Figur 3 gezeigte Kette 10 wird über
freilaufende Führungskettenräder 39, 40 und über Kettenräder 7, 9 auf einer geschlossenen
Bahn geführt. Die Kettenräder sind jeweils auf in den Maschinenrahmen gelagerten
Wellen 41, 42, 43, 44 gelagert.
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Die Stange 5 weist an ihrem den Kettenrädern 7 und 9 zugewandten Ende
eine obere und eine untere Zahnstange 16, 17 auf. In dem Ausführungsbeispiel sind
die beiden Zahnstangen als eine eine Einheit bildende Doppelzahnstange ausgebildet.
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Die Zahnstangen befinden sich mit teilweise hinter den teils gebrochen
dargestellten Kettenrädern 7, 9 zu erkennenden ersten und zweiten Zahnrädern 6,
8 in Eingriff. Das erste untenliegende Zahnrad 8 ist über einen Freilauf so mit
dem Kettenrad 9 verbunden, daß bei einer Bewegung der Stange 5
nach
links das Kettenrad 9 in der durch den Pfeil 45 gezeigten Richtung angetrieben,
bei einer Bewegung der Stange 5 in entgegengesetzter Richtung aber nicht angetrieben
wird.
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Das obenliegende zweite Zahnrad 6 ist über einen Freilapf mit dem
Kettenrad 7 so verbunden, daß das Kettenrad bei einer Bewegung der Stange 5 und
damit der mit dieser festverbundenen Zahnstange 16 nach rechts das Kettenrad 7 in
der durch den Pfeil 46 angezeigten Richtung antreibt, nicht aber bei einer Bewegung
der Stange 5 nach links. Auf diese Weise wird bei der durch die Kolben-Zylindereinrichtung
11 erzeugten linearen Hin- und Herbewegung der Stange 5 die Kette 10 kontinuierlich
angetrieben.
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Die Kettenräder 7, 9 haben eine Teilung, die der Teilung der verwendeten
Ketten entspricht.
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Der gleiche in Figur 2 für die Stange 5 und die Kette 10 beschriebene
Mechanismus ist auch für die Stange 18 und die Kette 10' vorgesehen. Es soll auch
noch darauf hingewiesen werden, daß der Vorschubzylinder 11 über entsprechende nichtdargestellte
Leitungen mit einer Druckluftquelle verbunden ist. Ferner sei ausdrücklich darauf
hingewiesen, daß die Arbeitsstationen 1 und 3 vom Prinzip her den gleichen Aufbau
wie die in Figur 3 gezeigte Arbeitsstation aufweisen. Sie bestehen ebenfalls aus
einem Werkzeugoberteil, welches mit Seitenwänden und einem Joch einen Rahmen bildet,
und einem Werkzeugunterteil, welches über eine Kolben-Zylindereinrichtung, die im
Joch befestigt ist, relativ zum Werkzeugoberteil hin- und herbewegt wird. Die Kolben-Zylindereinheit
ist jeweils mit einer Druckmittelzufuhr verbunden.
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Die Maschine arbeitet in der Weise, daß die Packstoffbahn in der in
Figur 2 gezeigten Darstellung von rechts kommend von den Führungsketten 10, 10'
auf beiden Seiten ergriffen und in kontinuierlicher Bewegung bei Hin- und Herbewegung
der Stangen 5, 18 nach links geführt wird. Im ersten Arbeitstakt
werden
die Stangen 5, 18 nach rechts zurückgeführt. Dabei sind die Werkzeugunterteile in
die geöffnete Stellung nach unten abgesenkt. In der rechten Endstellung der Stangen
5, 18 werden die Werkzeugunterteile durch die Kolben-Zylindereinrichtungen nach
oben bewegt und die Werkzeuge geschlossen. Gleichzeitig bewegen sich dann die Werkzeuge
1, 2, 3 in geschlossener Stellung mit der durch die Ketten 10, 10' geführten Materialbahn
von rechts nach links.
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Während dieser Bewegungsphase werden in Station 1 die Behälter tiefgezogen.
In Station 2 findet die eigentliche Vakuumverpackung (Erzeugen des Vakuums, Verschweißen
der Ränder der Verpackung aus Ober- und Unterbahn) und in Station 3 das Trennen
der nebeneinander angeordneten Packungen statt. An dem in der Figur 2 auf der linken
Seite liegenden Ende des Bewegungsweges der Stangen 5, 18 werden die Werkzeuge durch
Absenken der Unterteile geöffnet. Dadurch können die Arbeitsstationen relativ zur
Materialbahn frei bewegt werden.
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Durch die anschließende Rückwärtsbewegung der Stangen 5, 18 nach rechts
werden die Arbeitsstationen in die Ausgangsstellung zurückbewegt, und der Arbeitsgang
kann von neuem beginnen. Die Länge des Bewegungsweges der Stangen 5, 18 wird dabei
so gewählt, daß von der Freigabe der Materialbahn durch die Arbeitsstationen am
linken Totpunkt des Bewegungsweges der Stange bis zum rechten Totpunkt des Bewegungsweges
der Stangen die Materialbahn gerade um so viel weiterbewegt ist, daß die Arbeitsstationen
das jeweils noch nicht verarbeitete Material erfassen. Dabei kann die Länge des
Hin- und Herbewegungsweges der Stangen durch Steuerung der Druckmittelzufuhr zu
der Vorschubeinrichtung 11 eingestellt werden. Die Vorschublänge der Materialbahn
ist jeweils gleich der Länge der zwei Hübe eines Arbetszyklus.
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In einer zweckmäßigen Ausführungsform ist die Vorschubeinrichtung
11 in der Mitte zwischen den beiden Stangen 5, 18 so angebracht, daß sie über das
Verbindungselement 15 mit beiden Stangen 5, 18 in Verbindung steht und so die Stangen
gleichzeitig bewegt.
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Der Abstand der Arbeitsstationen 1, 2, 3 zueinander kann verändert
werden, indem die Klemmverbindungen 29 , 32 gelockert und die Rahmen aus Werkzeugoberteil,
Seitenwänden und Joch relativ zu den Stangen verschoben werden. Auch bei Verschiebung
der Arbeitsstationen auf diese Weise bleiben die Werkzeuge mittig zu den aus den
Seitenwänden 19, 20 und dem Joch 23 gebildeten Werkzeugträger angeordnet. Dadurch
wird die Stabilität der Arbeitsstationen erhöht.
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Durch die Verschiebung der Arbeitsstationen gegeneinander wird es
möglich, den Abstand der Werkzeugstationen jeweils einem bestimmten Rapport anzupassen.
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Wie aus Figur 1 zu erkennen ist, weist die obere Packstoffbahn 82
Druckmarken 88 auf. Die Druckmarken werden von einem ersten Detektor 89, bei dem
es sich beispielsweise um eine Photozelle handeln kann, erfaßt. Der Detektor gibt
ein Ausgangssignal an eine nichtgezeigte Steuerschaltung, durch die die Länge der
linearen Rückbewegung der Stange 5 durch die Vorschub-Zylindereinrichtung 11 in
der gezeigten Ausführungsform nach rechts bestimmt wird. Durch die Veränderung der
rechten Endstellung der Stange 5 und damit der Tiefziehformstation 1 wird die Breite
des Steges 90 zwischen zwei aufeinanderfolgenden tiefgezogenen Formen 91 und 92
verändert.
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Die Länge jeder einzelnen unteren Form 91, 92 ist gleich der Länge
des eigentlichen becherförmigen Schnittes 1 plus zwei halben Stegbreiten. Der Detektor
89 ist so angeordnet,
daß er stets gerade die Druckmarke 93 erfaßt,
die dem Deckfolienabschnitt entspricht, der zu der gerade in diesem Maschinenzyklus
geformten unteren Form gehört.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel bedeutet das, daß der Detektor
89 die siebente Druckmarke nach der Versiegelungsstation 2 erfaßt, während in der
Tiefziehformstation 1 gerade die siebente Unterform der Versiegelungsstation 2 geformt
wird.
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Sobald der Detektor 89 feststellt, daß der Abstand der aufeinanderfolgenden
Druckmarken kleiner als der Sollwert ist, wird über die Steuerung ein Signal erzeugt,
durch welches die Vorschubeinrichtung 11 die Stange 5 und damit das Werkzeug 1 weniger
als bei Normalabstand der Druckmarken nach rechts in die Ausgangsstellung zurückführt.
Auf diese Weise wird die Breite des nachfolgenden Steges verkleinert.
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Stellt der Detektor 89 fest, daß der Abstand aufeinanderfolgender
Druckmarken größer als der Sollwert ist, dann wird durch die Steuerung bewirkt,
daß der Vorschubzylinder 11 die Stange 5 und das damit festverbundene Werkzeug 1
über die Normalstellung hinaus nach rechts zurückführt, sodaß der Steg zwischen
der zuletzt geformten Unterform und der als nächstes zu formenden Unterform größer
als normal wird. Auf diese Weise wird die laufende Abweichung im Abstand aufeinanderfolgender
Druckmarken ausgeglichen.
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Der Ausgleich kann sowohl in dem Fall erfolgen, in den der Rapport
auf der ganzen auf einer Rolle 83 aufgerollten Packstoffbahn eine vom Sollwert abweichende
Größe besitzt, als auch in dem Fall, in dem sich der Abstand aufeinanderfolgender
Druckmarken einer Packstoffbahn für verschiedene aufeinanderfolgende Druckmarken
in verschiedener Weise oder mit einer gleichmäßigen Tendenz ändert.
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In einer einfachen Ausführungsform kann die Steuerung so ausgebildet
sein, daß die Rückwärtsbewegung der Stangen 5, 18 in die am weitesten gelegene rechte
Endstellung jeweils dann stoppt, wenn der Detektor 89 die nächste Druckmarke 93
erfaßt. Anschließend beginnt ein neuer Arbeitszyklus.
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Bei der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform der Arbeitsstation mit
dem zugehörigen Antriebsmechanismus sind anders als bei dem in den Figuren 2 und
3 gezeigten Ausführungsbeispiel die Versiegelungsstation 2 und die Trennstation
3 relativ zur Tiefziehformstation 1 mit den Stangen 5, 18 anstelle der Klemmverbindungen
über Gleitlager relativ zu den Stangen verschiebbar mit diesen verbunden. Auf diese
Weise ist es möglich, die beiden Stationen 2, 3 bei einer vom Sollwert abweichenden
rechten Endausgangsstellung der Tiefziehformstation 1 und einem sich daraus ergebenden
geänderten Abstand (Stegbreite) aufeinanderfolgender Formen die Stationen 2 und
3 so zu verschieben, daß die durch die Versiegelungsstation 2 erzeugten Siegelnähte
auch bei veränderter Breite der Stege 90 an der gewünschten Stelle gebildet werden
und daß die Querschneidung durch die Trenneinrichtung 3 zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Packungen an der richtigen Stelle des Steges stattfinden.
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Figur 1 zeigt eine Nachführeinrichtung 96 ntt einem Stellgetriebemotor
und Gewindespindeln 97, 98 für die Nachführung der Arbeitsstationen 2 und 3. Der
Stellmotor ist über eine Klemm- oder Schraubverbindung 101 fest mit den Stangen
5, 18 und gleichzeitig über die Gewindespindeln 97, 98 und mit diesen in Eingriff
stehenden Elementen 99, 100 mit den Arbeitsstationen 2, 3 verbunden. Die Elemente
99, 100 sind mit dem jeweiligen Joch 23 fest verbunden. Auf diese Weise werden die
Arbeitsstationen trotz der Gleitlager bei Hin-und Herbewegungen der Stangen 5, 18
in Längsrichtung mitgeführt.
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In der gezeigten Ausführungsform ist ein zweiter Detektor 94, der
ebenfalls durch eine Fotozelle realisiert werden kann, vorgesehen, welcher über
einen Verbindungsbügel 95 mit der Versiegelungsstation 2 fest verbunden ist und
vqn dieser einen konstanten Abstand besitzt. Der Detektor ist so eingerichtet, daß
er erkennen kann, ob die von der Versiegelungsstation 2 an den Rändern jeder Packung
erzeugten querverlaufenden Siegelnähte relativ zur Unterform an der richtigen Stelle
beugen oder ob die Versiegeluqpstation 2 und damit auch die Trennstation 3 infolge
einer veränderten rechten Ausgangsstellung der Tiefziehformstation 1 zu weit rechts
oder zu weit links steht. Das Ausgangssignal des Detektors 94 wird einer nichtgezeigten
Steuerschaltung zugeführt, die den Betrieb des Stellmotors steuert. Ergibt das Ausgangssignal
des Detektors 94, daß eine Verschiebung der Stationen 2 und 3 erforderlich ist,
dann bewegt der Stellmotor über die Spindeln 97, 98 die Stationen 2, 3 während aufeinanderfolgender
Arbeitszyklen jeweils so lange um einen vorbestimmten Schritt nach rechts bzw. nach
links, bis der Detektor 94 anzeigt, daß die Siegelnaht an der gewünschten Stelle
erzeugt wird. Die Korrekturbewegung durch den Stellmotor erfolgt jeweils während
der Rückbewegung der Stangen 5, 18 und Arbeitsstationen 1, 2, 3 in die Ausgangsstellung.
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Der Detektor 94 besitzt einen Abstand von einer halben Packungslänge
von der Versiegelungsstation 2. Ist der Abstand der Trennstation 3 von dem Detektor
94 größer als eine halbe Packungslänge, dann wird die Steigungeder Spindel 98 größer
gewählt als die Steigung d der Spindel 97, um so sich trendartig ändernde Abweichungen
aufeinanderfolgender Druckmarkenabstände auszugleichen. Dabei wird das Steigungsverhältnis
bestimmt gemäß der Gleichung e = d(1+a/b),
wobei a die Zahl der
Packungen zwischen Versiegelungsstation 2 und Trennstation 3 und b die Zahl der
Packungen zwischen Tiefziehformstation 1 und Versiegelungsstation 2 angibt.
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Anstelle der Spindeln können auch Kolben-Zylindereinrichtungen zum
Verstellen des Abstandes der Arbeitsstationen 2 und 3 relativ zur Tiefziehstation
1 verwendet wrden. Die unterschiedliche Nachführung der Versiegelungsstation 2 und
der Trennstation 3 in der oben beschriebenen Weise erfolgt dann über eine geeignete
Steuerung der Druckmittelzufuhr zu den jeweiligen Zylindern.