-
Vorrichtung zum maschinellen Evakuieren und Verschließen von gefüllten
Kunststoffbeuteln Die Erfindung behandelt eine Vorrichtung zum maschinellen Evakuieren
und Verschließen von luft-und feuchtigkeitsdichten, schweißbaren Kunststoffbeuteln,
z.B. aus Polyäthylen, die mit beliebigem Füllgut, vorzugsweise frischen Lebensmitteln,
gefüllt sind. Es gibt heute verschiedene Kunststoffolien, die bereits bei Dicken
von wenigen Zehntelmillimetern porenfrei sind.
-
Die Vakuumverpackung von feuchtigkeitsempfind lichen Waren spielt
heute im Inland und besonders beim Warenversand in Länder mit großen Temperaturunterschieden
gegenüber dem Inland, z.B. in die Tropen und Subtropen, eine steigende Rolle. Stahlwaren
und andere empfindliche Metallwaren laufen z. B. in feuchtwarmen Zonen schnell an,
korrodieren und werden dann unansehnlich. Lebensmittel schimmeln in feuchtwarmer
Luft rasch und sind dann nicht mehr genießbar. Diese Nachteile lassen sich durch
Verpackung in evakuierten Beuteln oder Hüllen vermeiden.
-
Zum Evakuieren und Verschließen von mit Waren gefüllten Kunststoffbeuteln
sind bereits verschiedene Vorrichtungen bekannt. Eine bekannte Vorrichtung arbeitet
mit einem Saugschnabel, der in den offenen Beutelmund des stehend unter der Vorrichtung
durchgeführten Beutels taucht und mit Hilfe von Klemm backen auf den Beutelmund
festgeklemmt wird und den Beutel evakuiert. Unterhalb der Klemmbacken gegen den
Beutelmund herangeführte Schweißbacken verschließen den Beutel. Die bekannte Vorrichtung
ist jedoch nur für stehende Beutel geeignet, die dazu entsprechend steif und starkwandig
sein müssen.
-
Für dünnwandige und damit flexible Beutel ist eine Vorrichtung bekannt,
bei der der Beutelmund von Hand auf einen von der Bedienungsperson her gesehen hinter
der Ebene der Schweißzange liegenden konischen Saugkopf aufgeschoben wird, um den
Beutelmund während des Evakuierens abzudichten.
-
Die Bedienungsperson muß dabei zum Aufziehen des Beutels auf den Saugkopf
durch die Schweißzange greifen. Dazu muß die Schweißzange entsprechend weit öffnen,
so daß die Maschine eine große Bauhöhe erhält. Auf konischen Saugköpfen lassen sich
außerdem erfahrungsgemäß Beutel in der Regel nicht sicher festspannen. Macht man
den Konus für einen sicheren Sitz flach, dann muß man den Beutelmund zum Festspannen
sehr weit auf den Konus aufschieben. Dabei bleibt dann hinter der Schweißnaht ein
breiter und für die Verpackung wertloser Rand stehen.
-
Die Erfindung vermeidet diese Nachteile dadurch, daß der Saugkopf
mit einem auf den Beutelmund abgestimmten spreizbaren Spannstück versehen ist und
die Betätigungsvorrichtungen zum Spannen, Saugen
und Schweißen in gegenseitiger Abstimmung
so angetrieben sind, daß das Spannstück den Beutelmund auf dem Saugkopf, der sich
zunächst vor der Schließebene der Schweißzange befindet, festspreizt, dann der Saugkopf
sich hinter die Schließebene der Schweiß zange zurückzieht und dabei den Beutel
mitnimmt und evakuiert, worauf sich die Schweißzange schließt, den Schweißvorgang
ausführt und sich wieder öffnet, worauf sich der Saugkopf wieder nach vorn in die
Ausgangslage bewegt.
-
Bei der Erfindung liegt der Saugkopf mit dem Spannstück zu Beginn
des Arbeitsvorganges deshalb vor der Schließebene der Schweißzange. Die Bedienungsperson
braucht zum Aufziehen des Beutel mundes auf den Saugkopf nicht durch die Schweißzange
zu greifen. Die Schweißzange muß nur so weit öffnen, daß der Saugkopf durchgeführt
werden kann.
-
Dadurch ergeben sich eine niedrige Bauhöhe der Maschine und ein verhältnismäßig
einfacher Antrieb mit kurzen Hubwegen. Außerdem sind Verletzungen der Bedienungsperson
durch die Schweißzange bei Fehlbedienung der Maschine ausgeschlossen.
-
Das spreizbare Spannstück sorgt dazu für ein sicheres Festlegen des
Beutelmundes auf dem Saugkopf, unabhängig von etwaigen Toleranzen der Beutelweiten.
Dadurch wird jeder Beutel gleichmäßig evakuiert. Außerdem muß man den Beutelmund
nur gerade so weit auf das Spannstück aufschieben, daß der Beutelrand sicher gefaßt
wird. Der Saugkopf zieht dann nur so weit hinter die Schließebene der Schweißzange
zurück, daß er mit seinem Vorderende gerade hinter der Schließebene liegt. Dadurch
wird die Schweißnaht kurz hinter den Beutelrand gelegt und Verpackungsmaterial gespart.
-
Saugeinrichtung und Schweißvorrichtung sind taktmäßig in zwangläufiger
Abhängigkeit voneinander, z.B. durch einen elektrischen Programmschalter gesteuert.
Der Saugkopf ist in bekannter Art an eine Vakuumpumpe angeschlosesn. Die Schweißzange
hat zwei Klemmbacken, von denen mindestens eine durch Stromimpulse beheizt ist.
Dabei genügt je nach der Stärke der Hülle und Bemessung der Heizung ein kurzer Stromstoß
von etwa 114 bis l/2 Sekunde zum Verschmelzen der aufeinanderliegenden Beutelränder.
-
Während des Zurückziehens des Saugkopfes hinter die Schließebene
der Schweißzange wird der Beutel auf eine schräg nach unten leitende Rutsche übergeführt.
Auf dieser Rutsche kann der Beutel nach dem Verschließen und nach der Freigabe durch
das Spannstück durch sein Eigengewicht nach unten vom Saugkopf abrutschen. Das Abrutschen
wird durch die Vorwärtsbewegung des Saugkopfes unterstützt. Auch eine Abstreifvorrichtung
läßt sich zum Abziehen verwenden.
-
Die Zeichnung bringt ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung. Dabei
zeigt Fig. 1 eine schematische Gesamtdarstellung der Vorrichtung, zum Teil im Schnitt,
der einfachen Evakuier- und Verschluß maschine, Fig. 2 einen Schnitt durch den Saugkopf
der Vorrichtung nach Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt durch die Schweißbacken der Vorrichtung
nach Fig. 1, Fig. 4 die elektrische Programmsteuerung für die Vorrichtung nach Fig.
1, Fig. 5 eine schematische Übersicht über die Programmfolge und Programmzeiten
bei einem Arbeitszyklus der Vorrichtung nach Fig. 1.
-
Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer von den Winkelhebeln
10, 11 gebildeten Schweißzange mit der über den Anschluß 12 elektroimpulsbeheizten
Schweißbacke 13 und dem Andrückpolster 14. Die Winkelhebel 10, 11 der Schweißzange
sind in den Drehpunkten 15, 16 gelagert. Ein als Ganzes mit 17 bezeichneter Elektromagnet
bewegt über das in den Gelenkpunkten 18, 19 angeschlossene Spreizgestänge 20, 21
die Winkelhebel 10, 11 mit der Schweißbacke 13 und dem Gegeudruckpolster 14 aufeinander
zu.
-
Die Rückführung der Winkelhebel 10,11 in in die Offenstellung erfolgt
unter Federzug oder -drucli, z. B. mit einer am Gelenk 18 angreifenden Zugfeder
22. Mit dieser Vorrichtung, im folgenden kurz »Schweißzange« genannt, wird der Beutel
nach dem Evakuieren luftdicht zugeschweißt. Die Schweißbacke 13 kann von bekannter
Ausführung sein; sie wird deshalb nicht im einzelnen beschrieben.
-
Die Evakuiervorrichtung besteht im wesentlichen aus dem in Fig. 2
einzeln dargestellten und als Ganzes mit 33 bezeichneten Saugkopf, der laut Fig.
1 an einer in den Lagern 23 geführten Gleitstange 24 getragen ist. Die Gleitstange
24 wird von einem als Ganzes mit 25 bezeichneten Elektromagneten über das Winkelgestänge
26, 27, das einerseits im Punkt 28 an der Gleitstange 24, andererseits im Punkt
29 am Maschinengestell und gemeinsam im Punkt 30 am Anker 31 des elektrischen Magneten
25 angelenkt ist, zurückgezogen. Der Vorschub erfolgt wiederum durch zeine im Gelenk
30 des Ankers 31 angreifende Zugfeder 32.
-
Laut Fig. 2 besteht der Saugkopf 33 im einzelnen aus einem Mundstück
33 und einem spreizbaren Spannstück 331', z.B. einem Gummiring. Das Mundstrick 33
a ist schmaler, als der Verpackungsbeutel
breit ist, und hat drei Saugkanäle34, die
in ein gemeinsames Saugrohr 35 münden. Das Spannstück 33 b wird durch den Spreizmagneten,
als Ganzes mit 36 bezeichnet, so gespreizt, daß es satt an der Innenwand des Beutels
V anliegt und ihn festspannt und dichtet.
-
Das Spreizen erfolgt über die beiden Anker 37, 38 des Spreizmagneten
36, die mit den Stiften 39 mit den in den Punkten 40 drehbar gelagerten Spreizhebeln
41 gelenkig verbunden sind.
-
Der Spreizmagnet 36 ist mit den Laschen 42 mit der Grundplatte 43
für das Mund- und Spannstück 33 a, 33 b verbunden und über die Muffen 44 mit den
Gleitstangen 24 befestigt. Die Rückstellung des Spannstüchs 33 b auf die ursprüngliche
Spamlbreite erfolgt durch die Eigenspannung des Spannstückstoffes, z. B. des Gummis,
sobald der Spreizmagnet 36 abgeschaltet ist.
-
Die Schweißbacke 13 ist im einzelnen in Fig. 3 dargestellt. Über
den Schweißhalter 45 ist ein elektrisch erwärmbares Widerstandsschweißband 46 gespannt.
-
Das Schweißband 46 erhält seine Spannung durch die Zugfeder 47, Der
Heizstrom wird über die Klemmen 48, 49 zugeführt. Im übrigen ist die Schweißbacke
von bekannter Ausführung und nicht Gegenstand der Erfindung. Die Schweißbacke 13
arbeitet mit einer mit einer weichen Auflage 50 versehenen U-Schiene 51, die gemeinsam
das Gegendruckpolster 14 bilden, zusammen. Das Gegendruckpolster soll aus hochhitzebeständigem
Material bestehen, z. 13. Silikongummi od. dgl.
-
Das Saugrohr 35 ist laut Fig. 1 durch den Saugschlauch 52 mit dem
Saugbalg 53 verbunden. Der Saugbalg 53 wird durch einen Saugmagneten, der als Ganzes
mit 54 bezeichnet ist, auseinandergezogen.
-
Eine Druckfeder 55 führt den Anker des Magneten nach Abschaltung wieder
in die Ruhelage zurück und gibt dabei über den Saugschlauch 52, das Saugrohr 35
Druck in die Saugkanäle 34 am Mundstück 33.
-
Dieses Gerät arbeitet folgendermaßen: Der einseitig offene, bereits
mit dem Gut gefüllte Kunststoffbeutel wird auf dem Packtisch 56 bereitgelegt und
hierauf mit seinem offenen Rand von Hand über den bei Beginn des Arbeitszyklus ganz
nach vorn herausgeschobenen Saugkopf 33 geschoben. In diesem Zeitpunkt nimmt der
Beutel V die in Fig. 1 gestrichelte Lage ein. Hierauf schaltet ein Fußschalter die
Programmsteuerung laut den Fig. 4 und 5 ein. Dabei läuft der Steuermotor57 an und
dreht mit gleichmäßiger Winkelgeschwindigkeit die Steuerwelle 58 mit den einzelnen
Steuernocken 59. Diese Steuernocken 59 steuern die elektrischen Kontakte a, b, c,
d, e. Der Kontakt a steuert dabei den Spreizmagneten 36, der Kontakt b den Sauginagneten
54, der Kontakt c den Rückholmagneten 25, der Kontakt d den Schweißzangenmagneten
17 und der Kontakt e die Beheizung der Schweißbacke 13. Die Schaltzeit des Kontaktes
e kann direkt oder indirekt über einen Impulsregler noch gesondert einstellbar sein.
-
Nach dem Einschalten des Steuermotors 57 laufen die Arbeitsgänge
folgendermaßen automatisch ab: Zunächst zieht der Spreizmagnet 36 an und spannt
über das Spannstück 33 b den Kunststoffbeutel V auf dem Saugkopf 33 fest. Das Spannstück
33b bleibt damit über 1800 der gesamten Programmfolge gespreizt. Kurz nach dem Spreizen
schaltet der Kontakt b, während der Kontakt r noch eingeschaltet bleibt, den Saugmagneten
54ein, der den Saugbalg 53 auseinanderzieht und damit über die Kanäle 34 im Mundstück
33 a die Luft aus dem Beutel V saugt und damit den Beutel evakuiert. Während des
Evakuierens
schaltet der Kontakt c den Rückholmagneten 25 ein,
der mit seinem Anker 31 und den Winkelhebeln 26, 27 die Gleitstangen 24 mit dem
gesamten Sangkopf 33 und dem Beutel bis hinter die Schweißbacke 13 zieht. Sobald
der Unterdruck im Beutel V die richtige Größe erreicht hat (dies läßt sich durch
entsprechende Nockeneinstellung regeln), schaltet der Kontakt d den Schweißzangenmagneten
17 ein. Dieser zieht an und schweißt dabei über das Spreizgestänge 20, 21 und die
Winkelhebel 10, 11 die Schweißbacke 13 und das Gegendruckpolster 14. Die Schweißbacke
13 und das Gegendruclrpolster 14 werden dabei über die Winkelhebel 10, 11 kräftig
aufeinandergepreßt und halten so den Beutel mit dem Gut, die in diesem Augenblick
den Tisch 56 bereits verlassen haben und auf die Fallbahn 60 aufgelaufen sind, unverrückbar
fest. Das Spannstück 33 b soll dabei eine solche Stellung einnehmen, daß der Schwerpunkt
des Beutels mit dem Gut gerade noch ein Kippmoment auf das Spannstück 33 b ausübt.
Inzwischen hat der Kontakt e die Impulsgabe auf das Schweißband 46 und damit den
Schweißvorgang eingeleitet. Der Schweißvorgang kann innerhalb von Sekundenbruchteilen
abgeschlossen sein. Die Schweißzange hält den Beutel nur noch kurze Zeit zwecks
Abkühlung der Schweißnaht, die unter Umständen durch Druckgabe über den Saugmagneten
54 und das Anblasen von kalter Luft gegen die Schweißnaht unterstützt werden kann,
fest. Anschließend öffnet der Kontakt d und damit die Schweißzange. Nunmehr öffnet
auch der Kontakt c, die Gleitstangen 24 federn nach vorn und kippen den Beutel über
das Fallblech 60. Durch den Kippschwung löst sich nunmehr der Beutel vom zusammengefederten
Spannstück 33b und Saugkopf 33, worauf das verpackte Gut über das Fallblech 60 endgültig
auf einen Stapelplatz oder ein Förderband od. dgl. abrutschen kann. Damit ist der
Arbeitszyklus abgeschlossen. Man kann nunmehr einen neuen Beutel auf dem Packtisch
56 bereitlegen und in die Maschine einführen.
-
PATENTANSPRÜCEIh 1. Vorrichtung zum maschinellen Evakuieren und Verschließen
von insbesondere mit frischen Lebensmitteln gefüllten Kunststoffbeuteln aus luft-
und feuchtigkeitsdichtem, schweißbarem Kunststoff, z. B. Polyäthylen, mit einer
Schweißzange und einem mit ihr taktmäßig gekuppelten und an eine Vakuumpumpe angeschlossenen
Saugkopf, auf den der Beutelmund aufgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der
Saugkopf (33) mit einem auf den Beutelmund abgestimmten spreizbaren Spannstück (33b)
versehen ist und die Betätigungsvorrichtungen (37, 38, 54, 25, 17) zum Spannen,
Saugen und Schweißen in gegen-
seitiger Abstimmung so angetrieben sind, daß das Spannstück
den Beutelmund auf dem Saugkopf, der sich zunächst vor der Schließebene der Schweiß
zange (10, 11) befindet, festspreizt, dann der Saugkopf sich hinter die Schließebene
der Schweißzange zurückzieht und dabei den Beutel (Z) mitnimmt und evakuiert, worauf
sich die Schweißzange schließt, den Schweißvorgang ausführt und sich wieder öffnet,
worauf sich der Saugkopf wieder nach vorn in die Ausgangslage bewegt.