DE1143010B

DE1143010B - Maschine zur Bearbeitung von streifenfoermigen Werkstoffen

Info

Publication number: DE1143010B
Application number: DEW23652A
Authority: DE
Inventors: Gilbert Henry Hannor
Original assignee: HG Weber and Co Inc
Current assignee: HG Weber and Co Inc
Priority date: 1957-07-11
Filing date: 1958-07-07
Publication date: 1963-01-31

Description

Maschine zur Bearbeitung von streifenförrnigen Werkstoffen Die Erfindung betrifft eine Maschine zur innerhalb fester Arbeitstakte erfolgenden Bearbeitung von kontinuierlich durchlaufenden, streifenförmigen Werkstoffen, insbesondere zum Verschweißen von Verpackungsmaterial aus thermoplastischem Kunststoff, mit zwei durch zwei endlose Kettenpaare auf etwa elliptischen Bahnen umlaufenden Bearbeitungsköpfen, die sich beim Durchgang durch den der Materialbahn zunächst liegenden Teil ihrer Bewegungsbahn schließen, das Material geschwindigkeitsgleich begleiten und dabei auf das Material einen Bearbeitungsvorgang, insbesondere Verschweißung, ausüben.
Bei bekannten Maschinen dieser Art sind die Bearbeitungsköpfe mit den zugehörigen Kettenpaaren fest verbunden, so daß sich der untere Bearbeitungskopf am Ende des Bearbeitungsvorgangs nach unten unter dem Materialstreifen wegdreht und mit seiner Arbeitsfläche nach unten weisend im unteren Strang der Ketten zur zweiten Kettenumkehr entgegen der Bewegungsrichtung der Materialbahn zurückläuft, wo er sich unter Drehung nach oben wieder an die Unterseite der Materialbahn anlegt. Eine entsprechende Bewegung führt auch der oberhalb der Materialbahn an dem zweiten Kettenpaar befestigte Bearbeitungskopf aus. Der Nachteil derartiger Maschinen besteht darin, daß die Stromzuleitung zu einem in einem derartigen Bearbeitungskopf angeordneten Heizelement nur über Schleifkontakte erfolgen kann.
Derartige Schleifkontakte sind jedoch infolge des verhältnismäßig großen Aufwandes und der erforderlichen Herstellungsgenauigkeiten zur Vermeidung von Verlusten auf Grund von Übergangswiderständen sehr kostspielig. Die Kontaktschienen, an denen die Kontaktfinger des Bearbeitungskopfes entlanggleiten, müssen zudem aus Sicherheitsgründen abgedeckt sein, wobei dennoch die Gefahr besteht, daß die Schleifkontakte durch öl oder Staub während des Betriebs der Maschine verschmutzen, was wiederum bei schnellaufenden Maschinen einen erheblichen Verschleiß hervorruft.
Andere bekannte Maschinen zur Herstellung von Verschweißungen an thermoplastischem Streifenmaterial bestehen im wesentlichen aus einer Trommel, um die der Werkstoff herumgeführt wird und die als Unterlage für ein Heizelement dient, welches um die gleiche Achse wie die Trommel schwenkbar ist.
Durch eine nockengesteuerte Anordnung wird das Heizelement so fest gegen die Trommel mit dem darauf befindlichen Bearbeitungsmaterial gedrückt, daß es auf Grund von Reibungsschluß mitgenommen wird. Wenn das Heizelement eine gewisse Strecke mit der sich aufwärts bewegenden Trommeloberseite zurückgelegt hat, wird der Andruck aufgehoben, und das Heizelement geht in seine Ausgangsstellung zurück. Bei dieser bekannten Maschine ist jedoch keine Einrichtung dafür vorgesehen, die das Heizelement bei seiner Rückkehrbewegung ausreichend weit von der Oberfläche des Streifenmaterials abhebt. Das heiße Element gleitet daher auf dem Verpackungsmaterial entgegen dessen Bewegungsrichtung entlang.
Schwierig ist es auch, das zurückfallende Heizelement an einem Anschlag aufzufangen, ohne daß es dabei zurückfedert. Im letzteren Fall bildet sich nämlich die Schweißung nicht genau an der hier vorgesehenen Stelle. Hinsichtlich der möglichen Arbeitsgeschwindigkeit ist die bekannte Maschine dadurch begrenzt, daß die Rückgangszeit des Heizelements nicht wesentlich verkürzt werden kann, weil sie unter Schwerkraft- oder Federwirkung erfolgt. Auch eine Erhöhung der Materialgeschwindigkeit verbessert die Arbeitsgeschwindigkeit nicht, weil bei zu großer Beschleunigung des auf das Material gedrückten Heizelements dieses nach Aufhebung des Reibungsschlusses noch weiter in Vorschubrichtung des Bandmaterials durch Trägheitswirkung mitgerissen wird.
Es ist schließlich noch eine Maschine für die Bearbeitung von Streifenmaterial innerhalb fester Arbeitstakte bekanntgeworden, bei der zwei gleichsinnig hin- und hergehende Schlitten auf beiden Seiten des zu bearbeitenden Materials angeordnet sind. Die Hin-und Herbewegung der Schlitten wird mit Hilfe eines Schubkurbelantriebs erzeugt, der zur Anpassung an die Geschwindigkeit des kontinuierlich durchlaufenden Bandmaterials sehr kompliziert ausgebildet ist.
Beide Schlitten laufen auf getrennten Führungsbahnen, sind jedoch senkrecht zur Oberfläche der durchlaufenden Materialbahn gegeneinander beweglich, so daß sich die Schlitten beim Rückgang der Vorrichtung öffnen können. Der Nachteil dieser bekannten Vorrichtung besteht darin, daß der besondere Antriebsmechanismus intermittierend hin- und hergehende Bewegungen ausführt und daher die Massen abwechselnd beschleunigt und abgebremst werden müssen. Diese bekannte Maschine ist daher ebenfalls nicht für besonders große Arbeitsgeschwindigkeiten geeignet.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, eine Maschine der eingangs genannten Art zur Vermeidung der Nachteile der bekannten Vorrichtungen so auszubilden, daß sich die Bearbeitungsköpfe nicht bei jedem Umlauf einmal um ihre Querachse drehen, sondern auch beim Rückgang in ihre Ausgangsstellung nach dem Bearbeitungsvorgang ihre hierbei eingenommene Lage, in der die Arbeitsfläche zur Materialbahn weist, beibehalten, hierbei aber selbstverständlich von der Materialbahn abgehoben sind. Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Bearbeitungsköpfe in einem parallel zur Materialbahn beweglich geführten Schlitten senkrecht zur Oberfläche der Materialbahn verschiebbar. jedoch undrehbar angeordnet sind und jeder Bearbeitungskopf seitlich mit den beiden ein zusammengehörendes Paar bildenden Ketten verbunden ist.
Hierdurch wird der Vorteil erzielt, daß an Stelle der nachteiligen Gleitkontakte einfache Drahtverbindungen, die dem Bewegungsweg der Bearbeitungsköpfe entsprechend lang bemessen sind, verwendet werden können.
Obwohl normalerweise die Bearbeitungsköpfe nur um einen verhältnismäßig kleinen Abstand von der Materialbahn abgehoben zu werden brauchen, ist es aber meistens nicht ratsam, die die Antriebsketten führenden Kettenräder mit einem so kleinen Radius zu wählen, daß die bei der Bewegungsumkehr erfolgende Hubbewegung der Bearbeitungsköpfe nur dem erforderlichen Maß entspricht. Daher können nach einem weiteren vorteilhaften Vorschlag der Erfindung die Bearbeitungsköpfe seitlich jeweils über Kurbelarme mit den Antriebsketten verbunden sein. Die Kettenräder können auf diese Weise so groß gewählt werden, wie es mit Rücksicht auf die Gelenkigkeit der jeweiligen Kette erforderlich ist, ohne daß die Bearbeitungsköpfe unnötig lange Hubbewegungen an den Enden ihrer Bewegungsbahn ausführen.
Dadurch, daß bei der Bewegungsumkehr der Arbeitsköpfe lediglich deren Masse abzubremsen und wieder zu beschleunigen ist und daß die quer zur Bewegungsrichtung der Köpfe erfolgenden Hubbewegungen verhältnismäßig klein bemessen sein können. ergibt sich nach dem erfindungsgemäßen Vorschlag eine einfache Vorrichtung, die hinsichtlich ihrer Arbeitsgeschwindigkeit, Laufruhe, Zuverlässigkeit und Verschleißarmut den bisherigen Maschinen ähnlicher Art überlegen ist.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Es zeigt Fig. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung in Seitenansicht, Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1 in der Draufsicht, Fig. 3 einen senkrechten Schnitt durch Fig. 1.
Fig. 4 eine Stirnansicht der Fig. 1 mit am Material anliegenden Bearbeitungsköpfen.
Fig. 5 eine der Fig. 4 entsprechende Darstellung bei geöffneten Bearbeitungsköpfen.
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines zerlegten Bearbeitungskopfes, Fig. 7 ein Heizelement in perspektivischer Ansicht und Fig. 8 eine Vorrichtung zur Regelung des Andruckes in perspektivischer Darstellung.
Die Fig. l bis 5 zeigen eine allgemein mit 10 bezeichnete Vorrichtung zur Ausübung von taktmäßigen Arbeitsvorgängen auf durchlaufendes, streifenförmiges Material 11. Hierbei handelt es sich um die Herstellung z. B. von Verpackungsbeuteln aus Plastikmaterial, welche aus zwei übereinanderliegenden Streifen zu der gewünschten Form zusammengeschweißt werden, ohne daß hierbei jedoch das Material zerschnitten wird.
Die Vorrichtung 10 ruhl auf einem Grundrahmen 12, über den die Materialstreifen 11 geführt sind. Die Materialstreifen 11 laufen durch zwei Paar Walzen 13 und 14. die sowohl das Material glätten als es auch im Bereich der Vorrichtung straff halten.
Die Vorrichtung 10 besteht im wesentlichen aus zwei Bearbeitungsköpfen 15 und 16, die senkrecht zur Oberfläche des Materials 11 beweglich sind.
Während eines Teils des Bearbeitungsvorgangs legen sich die Bearbeitungsköpfe von beiden Seiten gegen das Material. wobei sie sich gleichzeitig hierbei mit gleicher Geschwindigkeit wie das Material 11 vorwärtsbewegen.
Jeder Arbeitskopf 15 und 16 ist zwischen zwei endlosen Ketten 17 und 17' angeordnet, die beiderseits der Materialstreifen 11 umlaufen. Jede Kette ist über je zwei Kettenräder 18, 18' geführt, die auf Wellen 19, 19' aufgekeilt sind. Die Wellen sind in Lagern 20.
20' in den fest mit dem Grundrahmen 12 verbundenen Rahmenteilen 21 drehbar. Die Wellen 19' der unteren Ketten (Fig. 1) werden von einer Antriebswelle 22 über zwei endlose Ketten oder Riemen 23.
23', welche über auf der Welle 22 aufgekeilte Kettenräder 24, 24' sowie die auf der Welle 19' fest angeordneten Kettenräder25. 25' geführt sind. angetrieben. Die Antriebswelle 22 wird ihrerscits über einen endlosen Riemen oder eine endlose Kette von einer geeigneten Antriebsvorrichtung, z. B. einem Elektromotor 28, aus angetrieben.
Um die beiden Bearbeitungsköpfe 15 und 16 über die Ketten 17. 17' mit gleicher Geschwindigkeit anzutreiben, sind in Eingriff miteinander stehende Zahnräder 27, 27' vorgesehen. von denen jeweils ein Paar auf den Enden der unteren Welle 19' und ein Paar auf den Enden der oberen Welle 19 aufgekeilt sind (Fig. 1).
Die Bearbeitullgsköpie 15 und 16 sind als regelbare Heizelcr.e.Itc dargeztelt. Sie bestehen. wie in Fig. 6 und 7 gezeigt ist, jeweils aus einem U-förmigen Unterteil 30. an dessen Schenkeln je ein Lager 31 quer zur Längsachse des Teils 30 angeordnet ist.
Zwischen den Schenkeln liegt eine Isolierplatte 32.
Das Heizelement besteht aus einem stabförmigen Widerstand 33, der in Form eines U gebogen ist, und wird von einer entsprechend ausgenommenen Oberfläche 37 des Bearbeitungskopfes aufgenommen. Der mit dem Heizelement ausgestattete Kopf arbeitet mit einem Gegenstück 34 am anderen Bearbcitungskopf zusammen. wobei durch entsprechende Ausbildung dessen Oberfläche 35 für die Herstellung einer Schweißnaht von bestimmter Ausdehnung gesorgt ist.
Alle Teile des Bearbeitungskopfes sind durch Schraubenbolzen zusammengehalten. die durch Bohrungen 36 in den Teilen 30. 32 und 34 gehen.
Zur Ausrichtung der Bearbeitungsköpfe 15 und 16 untereinander sowie zur gleichsinnigen Bewegung entlang der durch die Ketten 17, 17' vorgeschriebenen Bahn dienen zwei Verbindungsstangen 38. Die Stangen 38. wie insbesondere aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich ist, gehen durch die Lager 31 an den Unterteilen 30 der Bearbeitungsköpfe 15 und 16 und halten diese hierdurch in einer im wesentlichen senkrechten gemeinsamen Ebene. Diese Stellung behalten die Bearbeitungsköpfe bei, während sie die durch die Ketten 17 und 17' bestimmte Bahn durchlaufen.
Zwei Paar waagerecht angeordnete Führungsstangen 47 und 47' führen die Bearbeitungsköpfe 15 und 16 in waagerechter Richtung und erhöhen gleichzeitig die Steifigkeit des Rahmens 21. Die Verbindungsstangen 38 sind mittels Gleitstücken 48 in beiden Richtungen auf den Führungsstangen 47. 47' verschiebbar. so daß die Köpfe 15 und 16 sowohl in senkrechter Richtung - auf den Stangen 38 - wie auch in waagerechter Richtung mit der schlittenartigen Baugruppe beweglich sind.
Die Bearbeitungsköpfe 15 und 16 sind beiderseits durch Befestigungsstücke 40 mit jeweils einem Glied der Kette 17 bzw. 17' verbunden. Die Befestigungsstücke 40 sind nach Art von Kurbelarmen ausgebildet und mit den betreffenden Kettengliedern fest verbunden, während sie an den Unterteilen 30 an seitlich vorstehenden Zapfen 41 drehbar angreifen. Diese drehbare Verbindung gestattet den Bearbeitungsköpfen 15 und 16 während des ganzen Bewegungsvorganges ihre Lage in der Weise beizubehalten, daß sie lediglich eine hin- und hergehende Bewegung, jedoch keine Drehbewegung ausführen. Es ist somit möglich, die erforderliche elektrische Energie über direkte Drahtleitungen den Bearbeitungsköpfen zuzuführen und dadurch die bisher üblichen Schleifkontakte zu vermeiden.
Wenn die Ketten 17. 17' umlaufen. werden die Arbeitsköpfe 15 und 16 innerhalb einer Strecke hin-und herbewegt, deren Länge etwa der größeren Achse der von der umlaufenden Kette beschriebenen Ellipse entspricht. Gleichzeitig führen die Köpfe senkrecht zu dieser Bewegungsrichtung auf- und abwärts gerichtete Bewegungen auf den Verbindungsstangen 38 aus.
Bei ihrer Horizontalbewegung sind die Arbeitsköpfe 15 und 16 zunächst durch einen kleinen Abstand voneinander getrennt. schließen sich jedoch an einem bestimmten.Punkt ihrer Bahn, um nunmehr den eigentlichen Arbeitsvorgang. z. B. eine Verschweißung neuer Plastikwerkstoffe, auszuführen.
Die Schließbewegung der Arbeitsköpfe 15 und 16 wird durch Rollenpaare 43 und 43' hervorgerufen. welche über zwei am Rahmen 21 befestigte Druckplatten 44 und 44' laufen. Jede der Rollen 43 und 43' ist drehbar an einem Winkelstück 45 gelagert. Jeweils ein Paar der Winkel 45 mit den entsprechenden Rollen 43 und 43' ist an einem der beiden Arbeitsköpfe 15 oder 16 angeordnet, wie aus den Fig.4 und 5 hervorgeht.
Bei Durchlaufen einer bestimmten horizontalen Strecke werden die Rollen 43 und 43' des Arbeitskopfes 15 unter den Druckplatten 44 und 44' hindurchgeführt, während die entsprechenden Rollen 43 und 43' des Arbeitskopfes 16 über die Druckplatten 44 und 44' laufen. An jeder der Stangen 38 angeordnete Federn 46 heben die Arbeitsköpfe 15 und 16 vom Werkstück ab, wenn die Rollen 43 und 43' von den Druckplatten 44 und 44' freigegeben werden.
Wie aus Fig. 5 ersichtlich, laufen die Rollen 43 und 43' des Arbeitskopfes 15 beim Leergang der Vorrichtung auf der Oberseite der Druckplatten 44 und 44' in die Ausgangsstellung zurück, während die entsprechenden Rollen des Arbeitskopfes 16 auf der Unterseite der Platten 44 und 44' geführt werden.
Der auf das Werkstück ausgeübte Druck wird mit Hilfe einer verstellbaren, am Rahmen 21 angeordneten Vorrichtung 50, an welcher die Druckplatten 44 und 44' befestigt sind, geregelt. Mittels mehrerer Schraubenbolzen können die Druckplatten 44 und 44' gehoben bzw. gesenkt und damit der auf das Arbeitsmaterial ausgeübte Druck eingestellt werden.
Die Heizelemente 33 und 33' der Arbeitsköpfe 15 und 16 sind, wie aus Fig. 5 hervorgeht, über Leitungen 52 elektrisch miteinander verbunden, wobei ein bei 53 angedeuteter Thermostat die auf das Werkstück einwirkende Temperatur regelt.

Claims

PATENTANSPRUCHE: 1. Maschine zur innerhalb fester Arbeitstakte erfolgenden Bearbeitung von kontinuierlich durchlaufenden, streifenförmigen Werkstoffen, insbesondere zum Verschweißen von Verpackungsmaterial aus thermoplastischem Kunststoff, mit zwei durch zwei endlose Kettenpaare auf etwa elliptischen Bahnen umlaufenden Bearbeitungsköpfen, die sich beim Durchgang durch den der Materialbahn zunächst liegenden Teil ihrer Bewegungsbahn schließen, das Material geschwindigkeitsgleich begleiten und dabei auf das Material einen Bearbeitungsvorgang, insbesondere Verschweißung, ausüben, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsköpfe (15, 16) in einem parallel zur Materialbahn beweglich geführten Schlitten (38, 48) senkrecht zur Oberfläche der Materialbahn (11) verschiebbar, jedoch undrehbar angeordnet sind und jeder Bearbeitungskopf (15, 16) seitlich mit den beiden ein zusammengehörendes Paar bildenden Ketten (17, 18 bzw. 17', 18') verbunden ist.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsköpfe (15, 16) seitlich jeweils über Kurbelarme (40) mit den Antriebsketten verbunden sind.
3. Maschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelarme (40) jeweils fest mit einem Kettenglied der Antriebsketten (17, 17'), jedoch drehbar mit den Bearbeitungsköpfen (15, 16) verbunden sind.
4. Maschine nach den Ansprüchen 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsköpfe (15, 16) an der der Materialbahn abgekehrten Seite mit Laufrollen (43, 43') versehen sind. welche beim auf das Material durch die geschlossenen Bearbeitungsköpfe ausgeübten Bearbeitungsvorgang auf der der Materialbahn zugekehrten und beim Rückgang der geöffneten Bearbeitungsköpfe in die Ausgangsstellung auf der der Materialbahn abgekehrten Seite einer Druckplatte (44, 44') laufen.
5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Druckplatte (44, 44') zur Materialbahn veränderbar ist.
6. Maschine nach den Ansprüchen 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Bearbeitungsköpfen (15, 16) Federn (46) angeordnet sind, welche die Öffnungsbewegung der Köpfe am Ende des Bearberitungsvorgangs unterstützen.

In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 732 887, 2698 046