DE1176049B

DE1176049B - Automatische Verpackungsmaschine zum Herstellen schlauchfoermiger Packungen

Info

Publication number: DE1176049B
Application number: DEH38634A
Authority: DE
Inventors: Alfred P Gausman
Original assignee: Hayssen Manufacturing Co
Current assignee: Hayssen Manufacturing Co
Priority date: 1960-02-11
Filing date: 1960-02-11
Publication date: 1964-08-13

Description

Automatische Verpackungsmaschine zum Herstellen schlauchförmiger Packungen Automatische Verpackungsmaschinen für Waren und Gebrauchsgegenstände sind bekannt. Bei solchen Verpackungsmaschinen werden die zu verpackenden Waren oder Gegenstände bestimmter Form automatisch in eine Reihe von geformten Verpackungen gefüllt. Die Maschinen bilden die Verpackungen aus einem Streifen eines geeigneten biegsamen Materials, vorzugsweise einem thermoplastischen Film, wobei der Boden jedes Beutels oder jeder Verpackung verschlossen wird, während diese noch mit dem Streifen verbunden sind, um ein Auslaufen des eingefüllten Erzeugnisses zu verhindern. Der Beutel oder die Verpackung, die in der Maschine einen Längsverschluß erhält, wird dann an ihrem oberen Ende verschlossen, vom Verpackungsmaterialstreifen abgetrennt und aus der Maschine ausgetragen. Die Verpackung wird schließlich vollständig versiegelt.
Die verschiedenen Arten solcher Maschinen haben gewisse Nachteile. Viele der bekannten Maschinen arbeiten mit quer verschließenden Schweißbacken, die absatzweise an dem Verpackungsfilm ziehen und ihn so vorwärts bringen, wodurcch die Leistung der Maschine begrenzt ist.
Es ist auch bereits eine Vorrichtung bekannt, bei der ein Verpackungsschlauch gebildet und kontinuierlich weiterbewegt wird, wobei in einer Führung angeordnete Schweiß- und Schneideinrichtungen vorgesehen sind, die hin und her bewegt werden und während des Schweißens mitlaufen. Hierbei erfolgt die Hin- und Herbewegung der Schweiß- und Schneideinrichtungen durch einen Nockenantrieb. Es sind zwei miteinander gekuppelte Wellen vorgesehen, auf denen Nocken sitzen, und einer der Nocken dient zur Bewegung eines zweiarmigen Hebels, der für die waagerechte Verschiebung eines Schlittens sorgt, an dem ein Teil der Schweißeinrichtung befestigt ist.
Dieser Schlitten führt außerdem eine Vertikalbewegung durch, um das obere Schweißorgan abheben und zurückbefördem zu können, wenn es während seiner Horizontalverschiebung in eine Endstellung gelangt ist. Zur Vertikalverschiebung wird dabei der andere Nocken verwendet, der über einen schwenkbaren Hebel auf den erwähnten Schlitten einwirkt.
Diese bekannte Vorrichtung weist einen verhältnismäßig komplizierten Aufbau auf, und es wird auch eine verhältnismäßig verwickelte Bewegung der Teile angewendet, so daß nicht nur ein großer Aufwand getrieben werden muß, um eine solche Maschine herzustellen, sondern auch die Gefahr einer häufigen Betriebsstörung nicht vernachlässigt werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erwähnten Nachteile der bekannten Verpackungs- maschinen zu vermeiden und vor allem eine Maschine zu schaffen, die wesentlich weniger aufwendig gebaut ist und eine erheblich größere Betriebssicherheit verspricht. Als Ausgangspunkt dient dabei eine automatische Verpackungsmaschine zum Herstellen versiegelter Packungen aus einem kontinuierlich zugeführten Film aus thermoplastischem Material, das von einer Vorratsrolle einem Formrohr zugeführt, zu einem Schlauch geformt und kontinuierlich am Formrohr entlanggeschoben wird, wobei federnd abgestützte Schweißbacken unterhalb des Formrohres den Schlauch während seiner Abwärtsbewegung quer zu seiner Längsachse zusammenpressen und verschweißen.
Nach der Erfindung kennzeichnet sich die Verpackungsmaschine durch die Kombination folgender, teilweise an sich bekannter Merkmale: a) auf zwei gegensinnig bewegten Kurbeln von gleichem Radius, die gleichzeitig ihre obersten und untersten Stellungen durchlaufen, ist je eine Schweißbacke federnd gelagert, die demnach eine Kreisbewegung vollführt und mittels eines auf dem anderen Kurbelzapfen gleitenden, geschlitzten Führungsgliedes bei der Kreisbewegung stets waagerecht gehalten wird, wobei der Kurbelradius so groß gewählt ist, daß die abwärts gerichtete Vertikalbewegung der Schweißbacken vom Augenblick der Berührung des Schlauchs bis zum Abheben praktisch vollkommen mit der Schlauchbewegung übereinstimmt; b) ein in einem waagerechten Schlitz der einen Schweißbacke angeordnetes Messer, das zum Abtrennen der verschweißten Einzelpackungen dient, ragt in einem waagerechten Schlitz der anderen Schweißbacke hinein, wenn die Kurbeln einander in ihrer innersten Stellung genau gegenüberstehen; c) dem Antrieb der Kurbeln ist eine Photozelle zugeordnet, die auf dem Verpackungsfilm befindliche Markierungen abtastet.
Hierzu sei bemerkt, daß es bereits bekannt ist, die Schweißbacken bei einer solchen Verpackungsmaschine durch gegenläufige Kurbeln in der Schließ-und Öffnungsrichtung anzutreiben. Dabei greifen die Kurbeln in senkrechte Schlitze der Schweißbackenträger ein, und letztere werden in einer feststehenden Führung hin und her bewegt. Das bedingt, daß der geformte Schlauch im Augenblick der Schweißung stillsteht. Bei der Erfindung dagegen wird der Schlauch kontinuierlich fortbewegt, und die Schweißbacken führen ihre Tätigkeit während der Schlauchbewegung aus. Die Mitbewegung der Schweißbacken wird dadurch erreicht, daß die Führungen für die Schweißbacken von den Kurbelzapfen der Kurbeln getragen werden und demzufolge eine Auf- und Abwärtsbewegung durchführen, während die Schweißbacken in den auf- und abwärts bewegten Führungen ihre Öffnungs- bzw. Schließbewegung ausführen.
Bei der Erfindung wird nun von der Erkenntnis Gebrauch gemacht, daß eine für die Praxis vollkommen ausreichende Übereinstimmung zwischen der an sich sinusförmig veränderlichen Kurbelzapfenbewegung und der linearen Schlauchbewegung vorliegt, wenn man den Kurbelradius im Verhältnis zum Abstand zwischen Kurbeldrehachse und Schlauchmittellinie geeignet wählt. Dann kommen die Schweißbacken mit derSchlauchoberfläche nur während eines Weges in Berührung, auf dem die Kurbelzapfengeschwindigkeit nahezu konstant ist.
Es ist auch an sich bereits bekannt, zum Abtrennen der verschweißten Packungen ein in der einen Schweißbacke angeordnetes und in ihr verschiebbares Messer zu verwenden.
Eine Verpackungsmaschine mit den obenerwähnten Merkmalen ist nicht nur besonders leistungsfähig, kann also mit hoher Geschwindigkeit betrieben werden, sondern läßt sich auch durch die Anwendung der photoelektrischen Steuerung bequem auf verschiedene Erzeugnisse umstellen. Vorteilhaft ist bei ihr ferner, daß übliche Zuführvorrichtungen, die nach Volumen oder Nettogewicht oder zählend zuteilen, verwendet werden können. Sie ist verhältnismäßig klein und stabil, eignet sich für Erzeugnisse verschiedener Art und liefert in schneller Folge genau gefüllte und verschlossene Beutel oder Verpackungen mit einem bestimmten Wareninhalt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt, und zwar zeigt F 1 g. 1 eine Vorderansicht der Maschine, F i g. 2 eine Rückansicht der Maschine, F i g. 3 eine Seitenansicht der Maschine, F i g. 4 eine Ansicht der Schweißbackenträger, Fig. 5 eine räumliche Darstellung der Schweißbackenträger, F i g. 6 einen Schnitt nach Linie 6-6 in F i g. 4, F i g. 7 eine Darstellung der Schweißbackenträger in zwei Stellungen, F i g. 8 einen Schnitt durch die Formröhre, F 1 g. 9 einen Schnitt durch die Formröhre mit einer anderen Längsnahtschweißung.
Fig. 10 eine schematische Darstellung der Antriebseinrichtungen.
F 1 g. 11 ein Schaltschema der lichtelektrischen Steuerung der elektrischen Schaltkupplung für den Schweißbackenantrieb.
In F i g. 1, 2 und 3 ist eine Ausführungsform einer schnellaufenden automatischen Verpackungsmaschine dargestellt. Oben ist ein Trichter 15 (s. F i g. 2 und 3) angebracht, an den sich eine Formröhre 16 anschließt, von der die Beutel oder Verpackungen gebildet werden. Die Zuführvorrichtung für die zu verpackenden Gegenstände ist nicht dargestellt; es wird jedoch bemerkt, daß oben an der Maschine eine Nettogewichtswaage, eine Flüssigkeitszuführung oder andere Vorrichtungen zum Abmessen und Fördern einer bestimmten Menge eines zu verpackenden Erzeugnisses vorgesehen sein können. Die Maschine ist zum Verpacken jeder Art Ware, sei sie puderförmig, flockenförmig, flüssig oder kugelförmig, geeignet. Das zu verpackende Material wird aus der jeweiligen Zuführvorrichtung, mit der die Maschine ausgerüstet ist, in bestimmter Menge der Formröhre 16 über einen Trichter 23 oder einen Schlauch im Falle von Flüssigkeiten zugeführt. Die Beutel oder Verpackungen werden unter dem Maschinenkopf gebildet, und die Ware fließt in abgemessener Menge durch den Trichter 15 und die Formröhre 16 in die an ihrem unteren Ende gebildete Verpackung.
Die Maschine nach der Erfindung ist für jede Art biegsamen Verpackungsmaterials geeignet, das thermoplastische Eigenschaften hat und zum Heißverschließen geeignet ist, z. B. Cellophan, Glassein und beschichtetes Papier.
Das Gestell 17 der Maschine hat an seinem oberen Teil ein Paar aufwärts gerichteter abgewinkelter Arme 18. An den oberen Enden dieser Arme 18 sind Lager für eine Welle 19 vorgesehen, die eine Vorratsrolle 20 mit Verpackungsmaterial trägt. Das Material rollt nach unten in Gestalt des Verpackungsfilms 20' ab, der über mehrere Führungsrollen 21 und 22 und über einen Faltsteg an eine Formröhre 16 geführt und von dieser gefaltet und schlauchförmig geformt wird, wie es bei automatischen Verpackungsmaschinen für Schläuche aus biegsamem Material üblich ist.
Nach den Fig. 1, 2, 3 der Zeichnung wird die ganze Vorrichtung von einem Elektromotor 24 angetrieben, auf dessen Abtriebswelle 25 ein Kettenrad 26 für eine endlose Kette 27 sitzt. In dem unteren Maschinengestell 17 ist waagerecht eine Schweißbackenantriebswelle 28 vorgesehen, die an ihrem äußeren Ende eine elektrische Schaltkupplung29 trägt. Auf einem Wellenteil 30, der mit der Schaltkupplung 29 verbunden ist, sind im Abstand Kettenräder 31 und 32 befestigt. Das Kettenrad 32 wird von der endlosen Kette 27 angetrieben, das Rad 31 auf der Welle 30 treibt über die endlose Kette 33 ein Ketten rad 34, das fest auf einer Welle 35 angebracht ist. Eine Welle 36 einer Filmvorschubrolle 44 ist mit einem Kettenrad 37 versehen, das von einem Kettenrad 39 der Welle 35 über eine Kette 38 angetrieben wird (F i g. 1 und 3).
Auf der Welle 35 ist ein Zahnrad 40 befestigt, das mit einem Zahnrad 41 auf einer Schweißradwelle 42 kämmt, auf der ein Längsnahtschweißrad 43 (F i g. 3) angebracht ist, das in einem geheizten Gehäuse untergebracht ist.
Durch den beschriebenen Antrieb wird von dem Motor 24 die Welle 36 mit der Filmvorschubrolle 44 vorzugsweise aus Gummi oder einem anderen elastischen Material bestehend, angetrieben. Wenn die Maschine in Betrieb ist, ist die ununterbrochen angetriebene Vorschubrolle 44 mit dem Verpackungsfilm 20' im Eingriff und schiebt ihn entlang dem Formrohr 16 zu den Verschließbacken nach unten.
Die Schließvorrichtung ist in Einzelheiten in der perspektivischen Ansicht der Fig.5 und in 4 gezeigt.
An Druckkörpern 45 sind Schweißbacken 46 durch Stiftschrauben 47 federnd abgestützt. Eine der Schweißbacken trägt ein Messer 48, das in Schlitze 49 der beiden Schweißbacken ragt, so daß es quer zum Filmmaterial vorgeschoben werden kann, um aneinandergrenzende Verpackungen zu trennen. Die Druckkörper sind zwischen waagerechten parallelen Führungsgliedern 50 mit Führungsschlitzen 51 angeordnet und je an einem Schlitten befestigt. In jedem Druckkörper 45 ist ein Kurbelzapfen 52 gelagert, der an einem Ende durch den Führungsschlitz 51 des einen Führungsgliedes oder Schlittens hindurchragt, während er am anderen Ende in dem anderen Schlitten gelagert ist.
Eine Kurbelkröpfung 52 ist mit der Welle 28 verbunden. Fest auf der Welle 28 ist ein Zahnrad befestigt, das über Zahnräder 54 und 55 ein Zahnrad 56 auf einer Welle 57 antreibt, die mit der anderen Kurbelkröpfung 52 (s. F i g. 5) verbunden ist. Die beiden Kurbeln 52 erhalten also ihre Bewegung von der Welle 28 und bewegen die Schweißvorrichtung nach F i g. 5 auf- und abwärts und verschieben gleichzeitig die Druckkörper 45 mit den Schweißbacken horizontal aufeinander zu und voneinander weg, geführt durch die Schlitze 51 in den Führungsgliedern 50. Die den Druckkörpern erteilte Bewegung ist derart, daß während eines Umlaufs der Welle 28 die Schweißbacken in der in F i g. 7 gestrichelten Stellung zusammentreffen, in der sie das dazwischenliegende Verpackungsmaterial zusammendrücken, das den Boden des einen Beutels und den oberen Teil des darunterliegenden Beutels bildet. Dann bewegen sich die Schweißbacken senkrecht abwärts in die in vollen Linien gezeigte Stellung und noch darunter. Während dieser Zeit werden die federbelasteten Backen zurückgedrückt und das Messer 48 durch das Verpakkungsmaterial gestoßen, um einen fertigen Beutel abzutrennen. Die Schweißbacken 46 werden wie üblich elektrisch und von einem Thermostaten gesteuert beheizt. Die Stromzuführung geschieht durch ein Kabel 58.
Wenn der Motor in Betrieb ist, wird durch den vorher beschriebenen Antriebsmechanismus die Filmvorschubrolle 44 beständig mit einer gleichbleibenden Geschwindigkeit angetrieben und schiebt das Verpackungsmaterial 20' abwärts entlang der Formröhre 16 zur Schweißvorrichtung.
Die Vorrichtung wird vorzugsweise mit einer photoelektrischen Zelle 59 ausgerüstet, deren Strahl durch eine Markierung auf dem Verpackungsfilm 20' unterbrochen wird (s. Fig. 11). Die Betätigung der photoelektrischen Zelle 59 durch die Markierung 60 auf dem Verpackungsfilm 20' setzt ein Relais 61 unter Strom, das die Kupplung 29 betätigt und damit durch den vorher beschriebenen Mechanismus den Kreislauf der Schweißvorrichtung nach F 1 g. 5 auslöst.
Die Länge der Beutel wird durch die Wirkung der photoelektrischen Zelle und der Markierungen auf dem Verpackungsfilm bestimmt. Die senkrechte Geschwindigkeit der aneinanderliegenden Schweißbak- ken 46 stimmt mit der Umfangsgeschwindigkeit der Filmzuführrollen 44 überein.
In F i g. 4 ist ein gefüllter fertiger Beutel 63 von dem darüberliegenden Beutel 62 getrennt. Der um die Formröhre 16 gelegte Verpackungsfilm muß zusätzlich zu der vorher beschriebenen Verschweißung längsverschweißt werden. Eine Einrichtung zum Längsverschweißen ist in Fig. 8 dargestellt, wobei die Ränder des um die Formröhre 16 dirigierten Verpackungsfilms sich überlappen, mit dem beheizten Antriebsrad 43 in Eingriff kommen und so längsverschweißt werden. In Fig. 9 ist eine geänderte Ausführungsform zur Bildung der Längsschweißung dargestellt, wobei die Ränder des um die Formröhre 16 gelagerten Verpackungsfilms in Form eines Grates zusammenstoßen und der Grat durch ein Paar beheizter Treibrollen 43' läuft.
Bei den üblichen automatischen Verpackungsmaschinen bewirken die den Verpackungsflansch zusammendrückenden Schweißbacken den Vorschub desselben über eine bestimmte Länge. Der Vorschub bestimmt die Länge der Verpackung. Wenn die Länge geändert werden soll, muß die Maschine neu eingerichtet werden, um einen anderen Vorschub durch die Schweißbacken zu erhalten.
Im Gegensatz zu diesen üblichen automatischen Verpackungsmaschinen wird die Länge der Verpakkung bei der Maschine der Erfindung, in welcher der Verpackungsfilm kontinuierlich weitergeführt wird, einzig durch die Zeitfolge des Einschaltens des Arbeitstaktes der Verschweißeinrichtung zum Herstellen des Verschlusses und zum Abtrennen der Verpackungen bestimmt, wobei dieses Einschalten in bekannter Weise durch eine photoelektrische Zelle von in Abständen auf dem Verpackungsfilm angebrachten Markierungen her gesteuert wird. Infolgedessen ist es bei der Vorrichtung nach der Erfindung, wenn die Länge der Beutel oder Verpackungen geändert werden soll, nur nötig, die Filmrolle auf der Welle 19 gegen eine Rolle mit anderen Markierungsabständen auszuwechseln, die über die photoelektrische Zelle einen anderen Takt des Einschaltens des Schweißbackenantriebes und damit eine andere Länge der Verpackungen verursachen, ohne daß der Umbau irgendeines Teiles der Verpackungsmaschine nötig wird.
Dank des kontinuierlichen Vorschubes durch die Vorschubrollen 44, die den Verpackungsfilm vorschieben, liegt die Geschwindigkeit der Maschine nach der Erfindung weit über der Geschwindigkeit der üblichen automatischen Verpackungsmaschinen, die den Verpackungsfilm absatzweise durch den von den Schweißbacken ausgeübten Zug vorschieben und demzufolge auch eine große Bauhöhe erfordern, die durch den Vorschubweg der Schweißbacken erforderlich wird.

Claims

Patentanspruch: Automatische Verpackungsmaschine zum Herstellen versiegelter Packungen aus einem kontinuierlich zugeführten Film aus thermoplastischem Material, das von einer Vorratsrolle einem Form rohr zugeführt, zu einem Schlauch geformt und kontinuierlich am Formrohr entlanggeschoben wird, wobei federnd abgestützte Schweißbacken unterhalb des Formrohres den Schlauch während seiner Abwärtsbewegung quer zu seiner Längsachse zusammenpressen und verschweißen, gekennzeichnet durch die Kombination folgender, teilweise an sich bekannter Merkmale: a) auf zwei gegensinnig bewegten Kurbeln (52, 52') von gleichem Radius, die gleichzeitig ihre obersten und untersten Stellungen durchlaufen, ist je eine Schweißbacke (46) federnd gelagert, die demnach eine Kreisbewegung vollführt und mittels eines auf dem anderen Kurbelzapfen (52') gleitenden, geschlitzten Führungsgliedes (50) bei der Kreisbewegung stets waagerecht gehalten wird, wobei der Kurbelradius so groß gewählt ist, daß die abwärts gerichtete Vertikalbewegung der Schweißbacken vom Augenblick der Berührung des Schlauchs (62) bis zum Abheben praktisch vollkommen mit der Schlauchbewegung übereinstimmt; b) ein in einem waagerechten Schlitz (49) der einen Schweißbacke (46) angeordnetes Mes- ser (48), das zum Abtrennen der verschweißten Einzelpackungen (63) dient, ragt in einen waagerechten Schlitz der anderen Schweißbacke hinein, wenn die Kurbeln (52, 52') einander in ihrer innersten Stellung genau gegenüberstehen; c) dem Antrieb (24) der Kurbeln (52, 52') ist eine Photozelle (59) zugeordnet, die auf dem Verpackungsfilm (20') befindliche Markierungen (60) abtastet.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 968 930, 1 046 526; britische Patentschriften Nr. 591 442, 827 792; USA.-Patentschriften Nr. 2 134 862, 2 142 505, 2 162 230, 2 194 451, 2 302 846, 2 641 304, 2 657 510.

In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1 104 422.