DE19714102A1

DE19714102A1 - Vorrichtung zum linearen Verschieben eines Werkzeuges

Info

Publication number: DE19714102A1
Application number: DE1997114102
Authority: DE
Inventors: Peter Josef Martin
Original assignee: TETRA LAVAL HOLDINGS and FINANCE PULLY CH SA; Tetra Laval Holdings and Finance SA
Current assignee: TETRA LAVAL HOLDINGS and FINANCE PULLY CH SA; Tetra Laval Holdings and Finance SA
Priority date: 1997-04-05
Filing date: 1997-04-05
Publication date: 1998-10-08

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum linearen Verschieben eines an einem stationären Rahmen gehalterten Werkzeuges in Abhängigkeit von der durch Toleranzen beeinflußten Bewegung eines Förderstranges, von dem Signale abgenommen und einer Antriebseinrichtung für das Werkzeug zugeführt werden.

Wenn ein Förderstrang ein Werkstück an ein Werkzeug heranbewegen soll und vorzugsweise während der Bearbeitung dort anhält, um nach der Bearbeitung das Werkstück abzufördern, ist in aller Regel mit einer Alterung oder einem Verschleiß des Materials des Förderstranges in derjenigen Weise zu rechnen, daß eine Längung des Förderstranges unvermeidlich ist mit der Folge, daß die durch die Längung entstandenen Toleranzen die Bewegung des Förderstranges beeinträchtigen, insbesondere so, daß ein Werkstück nicht mehr exakt vor ein im wesentlichen fest gehaltertes Werkzeug positioniert werden kann. Solche Probleme treten auf vielen Gebieten der Technik auf. Deshalb hat man schon Positioniereinrichtungen geschaffen, bei denen man durch Messen der Bewegung des Förderstranges Meßdaten erzeugt und daraus Signale ableitet, die nach einer bestimmten Verarbeitung auf einen Servoantrieb gegeben werden. Dieser wird entsprechend gesteuert und korrigiert letzlich die Position des am Förderstrang angebrachten Werkstückes mit ausreichender Präzision gegenüber dem Werkzeug. Positioniereinrichtungen dieser Art sind aufwendig und je nach der Leistung der Maschine und der Bearbeitung durch das Werkzeug störanfällig. Will man für die Korrektur der Position des Werkstückes bzw. des Förderstranges relativ zum Werkzeug letzteres linear verschieben, weil dabei nicht erneut Toleranzen zu befürchten sind, dann werden mitunter nicht unerhebliche Kräfte benötigt. Servoantriebe können aber solche Kräfte nicht ohne weiteres erzeugen, und deshalb gibt es solche Positioniereinrichtungen nicht auf allen Gebieten der Technik.

Zum Beispiel kann man eine solche Positioniereinrichtung nicht ohne Zusatzmaßnahmen in einer Maschine zum Herstellen und Füllen von Papierverpackungen verwenden, wenn es um die Positionierung einer von zwei Siegelbacken geht. Für gute Siegelnähte müssen erhebliche Siegelkräfte von den Backen übertragen werden, weshalb jede Backe entsprechend festgehaltert sein muß.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, die preiswerter arbeitet und dennoch größere Kräfte zur Verschiebung des Werkzeuges für den Ausgleich von Toleranzen übertragen kann.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß dadurch, daß ein Kettenrad oder ein ähnliches abgetriebenes Rad mit dem Förderstrang in Eingriff bringbar ist und dessen Bewegung auf eine angekoppelte Kurvenscheibe überträgt, durch welche über einen Schlepphebel ein neben dem Kettenrad angeordneter Steuerhebel drehbar angetrieben ist, mit welchem das Werkzeug in in Bewegungsrichtung des Förderstranges wirkendem Verschiebeeingriff steht.

Obgleich das erfindungsgemäße Prinzip anhand der Siegelstation einer Verpackungsmaschine am anschaulichsten darzustellen ist, versteht es sich doch, daß die allgemeine Lehre der Erfindung nicht auf dieses Anwendungsgebiet und die dabei verwendeten Maschinenteile beschränkt ist. So kann der Förderstrang jede bandartige Fördereinrichtung sein, in deren Zusammenhang die Begriffe "Kette" oder "Zahnriemen" nur Beispiele darstellen. Es ist vorstellbar, daß Werkstücke, zum Beispiel zu versiegelnde Packungen, in Stützkästen am Förderstrang gehalten und mit dem Förderstrang bewegt werden.

Unter Vermeidung der vorstehend beschriebenen Positioniereinrichtungen mit elektrischen Komponenten erfolgt die Umsetzung der Strangbewegung mechanisch auf einen Steuerhebel. Dabei befindet sich das sogenannte Kettenrad im Bereich des Förderstranges, und neben dem Kettenrad befindet sich ferner der Steuerhebel, der mit dem Werkzeug in Verschiebeeingriff steht. Je nach der Bewegung des Steuerhebels wird also das Werkzeug in Bewegungsrichtung des Förderstranges und selbstverständlich auch in entgegengesetzter Richtung verschoben. Dabei ist vorausgesetzt, daß das Werkzeug zwar an einem stationären Rahmen gehaltert ist, daß aber für den Ausgleich von Toleranzen geringe Verschiebemöglichkeiten des Werkzeuges in Bewegungs richtung des Förderstranges möglich sind.

Die Anordnung eines Kettenrades neben dem Förderstrang, die Ankopplung einer Kurvenscheibe und die Verwendung eines Schlepphebels für den Antrieb eines Steuerhebels sind mechanisch einwandfrei und mit preiswerten, herkömmlichen Maschinenbauteilen einzurichten, so daß eine derart arbeitende Verschiebevorrichtung preiswerter hergestellt werden kann und günstiger arbeitet und dennoch größere Kräfte auf eine Klemmhalterung des Werkzeuges übertragen kann, damit das Werkzeug für den Ausgleich von Toleranzen im Förderstrang vor- und/oder zurückgeschoben werden kann. Dieses lineare Verschieben des Werkzeuges in Bewegungs richtung des Förderstranges nach vorn oder zurück stellt eine Justierbewegung dar, die je nach der Halterung des Werkzeuges am Rahmen gegebenenfalls gegen erhebliche Reibkräfte erreicht werden muß und erfindungsgemäß erreicht werden kann.

Man läßt den Förderstrang mit seinen Verschleißeigenschaften arbeiten, ohne bewußte oder gesteuerte Korrekturen zur Überwindung von Verschleiß oder Längung des Förderstranges vorzusehen. Statt dessen nimmt man die Position zum Beispiel eines Kettenfaches an einer Kette (Förderstrang) als den vorgegebenen Istwert und justiert im Rahmen der veränderten Position des Werkstückes gegenüber dem Werkzeug die Position des Werkzeuges.

Bei den erfindungsgemäßen Überlegungen ist man in erster Linie von einer indexierten Bewegung des Förderstranges ausgegangen. Es wird angenommen, daß ein Kettenfach nach dem anderen (oder wie ein Träger an einem anderen Förderer bezeichnet werden mag) intermittierend um einen gewünschten Betrag vor das Werkzeug vorgeschoben und dort zur Bearbeitung (zum Beispiel Versiegeln) angehalten wird. Man versteht, daß die Positionierung des Werkstückes relativ zum Werkzeug nur begrenzte Toleranzen erlaubt, weshalb die Vorrichtung gemäß der Erfindung für den Ausgleich dieser Toleranzen eingesetzt wird. Dabei versteht sich auch, daß im Laufe von Monaten oder Jahren ein strangförmiger Förderer, zum Beispiel eine noch so gut ausgearbeitete Kette, schließlich um einen Betrag gelängt ist, der von der nachjustierenden Vorrichtung gemäß der Erfindung nicht mehr ausgeglichen werden kann. Dann muß der Förderstrang ausgewechselt werden. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung kann man aber den Förderstrang mit großer Präzision so lange betreiben, bis die nicht mehr auszugleichende Längung, zum Beispiel 10 mm oder mehr bei einer Packungsmaschine, erreicht oder überschritten wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt die präzise Einstellung des Werkzeuges für jedes Kettenfach. Bei indexierter Bewegung des Förderstranges erlaubt die erfindungsgemäße Vorrichtung das exakte Nachjustieren des Werkzeuges für jedes Werkstück, d. h. für jedes am Förderstrang angebrachte Kettenfach, Träger oder dergleichen, obwohl die Längung des Förderstranges von einem Kettenfach zum nächsten willkürlich und unterschiedlich sein kann.

Je nach der Anwendung kann auch eine mehrteilige Bearbeitungsstation bezüglich des Förderstranges oder des der Längung unterworfenen bandartigen Antriebes verstellt, nachjustiert bzw. positioniert werden, und dies unter Übertragung größerer Kräfte, wenn dies verlangt wird, und mit Mitteln, die aus preiswerten und herkömmlichen Teilen und Materialien aufgebaut sind.

Bei vorteilhafter weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Kurve in der Kurvenscheibe unter Veränderung ihres radialen Abstandes vom Scheibenmittelpunkt so geformt, daß innerhalb des Vorschubes des sich intermittierend bewegenden Förderstranges der Steuerhebel um einen ersten Winkel vor-, um einen größeren zweiten Winkel zurück- und um einen dritten Winkel wieder vorbewegt wird. Als Kurve wird in der Kurvenscheibe eine von einer Seite mit überall gleicher Tiefe eingearbeitete Nut verwendet, in welcher der Zapfen des Schlepphebels läuft und den Schlepphebel mitsamt der Hauptwelle und dem an dieser angebrachten Steuerhebel dreht. Stellt man sich einen Blick auf die Kurvenscheibe mit der Kurve vor, dann verläuft diese Kurve auf einer vorberechneten Bahn um den Mittelpunkt der Kurvenscheibe, zum Beispiel um 360°. Auf diesem Bogenweg von 360° hat die Kurve vom Mittelpunkt der Kurvenscheibe jeweils unterschiedlich radiale Abstände. Da die Drehachse des Schlepphebels in fester Lage zur Drehachse der Kurvenscheibe liegt, drehen sich der Schlepphebel und die Hauptwelle mitsamt dem Steuerhebel dann nicht, wenn sich dieser radiale Abstand der Kurve auf dem betrachteten Bahnpunkt längs eines Bogenstückes nicht ändert. Auf diese Weise kann man durch eine entsprechende Formung der Kurve dem Steuerhebel die vorstehend beschriebenen Drehwege geben; dabei wird vorzugsweise der Anfangspunkt der ersten Vorwärtsbewegung gleich dem Endpunkt der dritten Vorwärtsbewegung sein. Durch den Wirkeingriff des Steuerhebels mit dem Werkzeug wird durch die Winkeldrehung des Steuerhebels das Werkzeug entsprechend vor-, zurück- und dann wieder vorbewegt.

Die Überlegung gemäß der Erfindung besteht nun darin, daß der Steuerhebel nach jedem Stillstand des Förderstranges das Werkzeug in richtige Position zum Kettenfach bringt. Unter der Voraussetzung eines bereits älteren Förderstranges, der sich bereits gelängt hat, ist ohne die nachjustierende Vorrichtung gemäß der Erfindung zu erwarten, daß nach dem Vorschieben und Anhalten des Förderstranges ein betrachtetes Werkstück im Kettenfach nicht weit genug nach vorn (in Förderrichtung) zum Werkzeug hin bewegt worden ist. Dieser fehlende Justierweg wird mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nun dadurch wieder eliminiert, daß der Steuerhebel, der seinen Antrieb direkt von dem Förderstrang erhält, ebenfalls nicht weit genug nach vorn bewegt wird mit der Folge, daß das Werkzeug um den gewünschten Justierbetrag zurück-positioniert wird. Mit anderen Worten erfolgt eine lineare Verschiebung des Werkzeuges entgegen der Bewegungs richtung des Förderstranges, so daß letztendlich das Werkzeug bzw. ein gedachter mittlerer Bezugspunkt dann nachjustiert wieder exakt richtig in Relation zu dem Werkstück gebracht ist.

Vorteilhaft ist es dabei, wenn erfindungsgemäß die mechanische Antriebseinrichtung eine in einer Hohlwelle gelagerte, mit dem Steuerhebel verbundene, vorzugsweise torsionsfreie Hauptwelle aufweist, an deren dem Steuerhebel gegenüberliegenden Ende der Schlepphebel angebracht ist, und wenn die Kurvenscheibe um einen an einer Tischplatte befestigten Zapfen mittels Zahnrädern drehbar angetrieben ist, von denen ein Antriebszahnrad mit der Hohlwelle verbunden ist, an deren anderem Ende das Kettenrad aufgekeilt ist. Aus diesen Merkmalen erkennt man den robusten und preiswerten, mechanischen Aufbau der Antriebseinrichtung, wobei massive oder hohle Wellen, Klemmverbindungen, Keilverbindungen und dergleichen preiswerte und zuverlässige Maßnahmen und Aufbauten darstellen. Diese schaffen für die Erfindung den Vorteil, daß durch die Wellen ein Abstand zwischen dem Steuerhebel und dem Kettenrad einerseits sowie der Kurvenscheibe und dem Schlepphebel andererseits aufgebaut und gehalten werden kann, so daß schmiermittelfreie Wirkeingriffe im Bereich des Kettenrades und des Steuerhebels einerseits und - von Rahmentei len, Tischplatten und dergleichen - getrennte Wirkeingriffe von Zahnrädern, Nockenfolgern und der dergleichen, die Schmierung bedürfen, andererseits vollkommen getrennt angeordnet werden können.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn erfindungsgemäß der Steuerhebel über eine Friktionskupplung mit der Hauptwelle verbunden ist. Anstelle einer Friktionskupplung kann man auch eine Sollbruchstelle vorsehen. Diese oder die Friktionskupplung erlauben das Entkoppeln des Steuerhebels und damit des Werkzeuges einerseits gegenüber der Hauptwelle und den mit dieser verbundenen Zahnrädern andererseits. Es kann nämlich im laufenden Betrieb passieren, daß ein Zahnrad oder die Hauptwelle blockiert wird, und dann werden schädliche Bewegungen nicht auf das Werkzeug übertragen. Auf diese Weise ist der Steuerhebel auch vom Kettenrad abgekoppelt.

Diese Friktionskupplung oder auch Sollbruchstelle hat einen weiteren Vorteil, erlaubt nämlich ein Einjustieren. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Steuerhebel über eine konische Befestigungsschraube in der Hauptwelle befestigt. Zieht man diese Befestigungsschraube sehr scharf an, dann ist die Klemmung und Friktion zwischen der Hauptwelle und einer auf diese aufgesetzte Hülse sehr stark. Löst man diese Befestigungsschraube, dann kann man die Hülse, an der vorzugsweise der Steuerhebel befestigt ist (anstelle durch die Befestigungsschraube), gegenüber der Hauptwelle in die richtige Winkelposition gedreht werden. Dadurch kann man dem Steuerhebel eine gewünschte Voreinstellung geben, eine Vorjustage. Hat man beispielsweise auf der dem Steuerhebel und dem Kettenrad gegenüberliegenden (häufig unteren) Seite, an welcher Zahnräder ein Getriebe bilden, keine Einstellmöglichkeiten, dann ist diese Friktionskupplung oben im Bereich des Steuerhebels sehr wichtig, um nämlich über die Hauptwelle dem Steuerhebel die richtige Stellung gegenüber der Kurvenscheibe zu geben.

Zweckmäßig ist es gemäß der Erfindung ferner, wenn die Antriebseinrichtung innerhalb der Schleife des um zwei Umlenkräder gelegten Förderstranges neben dessen einem Trum und an dem Werkzeug angeordnet ist und wenn vorzugsweise auf der Rückseite des Werkzeuges eine Ausnehmung für die Aufnahme des Steuerhebels vorgesehen ist. Die Ausnehmung auf der Rückseite des Werkzeuges ist so groß ausgestaltet, daß der Steuerhebel bei seiner Bewegung streng genommen auf einer Kreisbahn ohne besondere Kupplungen oder Getriebe den Wirkeingriff in dem Werkzeug so besorgt, daß dieses linear verschoben wird. Der gesamte Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist sehr kompakt und nicht von langen Hebeln abhängig, weil der Steuerhebel durch die Nähe des Werkzeuges kurz sein kann, bedingt durch die günstige Position des Werkzeuges zum Förderstrang und zu der Antriebseinrichtung. Diese drei Teile der Vorrichtung können eng beieinander liegend angeordnet werden und funktionieren.

Vorteilhaft ist es gemäß der Erfindung weiter, wenn das Werkzeug an einer Halteplatte mit gegenüberliegenden und im Querschnitt V-förmigen Führungsschienen befestigt ist, wenn die Halteplatte von zwei Paaren von Rollen mit entsprechender V-Form am Umfang gehalten ist und wenn das eine Paar von Rollen zentrisch drehbar und das gegenüberliegende andere Paar von Rollen exzentrisch drehbar am Rahmen angeordnet sind. Während die Achsen der Rollenpaare am Rahmen angebracht sind, kann die Halteplatte über ihre Führungsschienen mit Hilfe der drehenden Rollen linear vor- und zurückgeschoben werden. Dabei kann es zweckmäßig sein, wenn die V-förmigen Führungsschienen oberflächenbehandelt und an den Kanten der Halteplatte angeschraubt sind. Es ist aber auch denkbar, daß man die Führungsschienen anderweitig an der Halteplatte befestigt, gegebenenfalls diese sogar mit der Halteplatte einstückig ausführt. Die - im Querschnitt gesehen - nach außen ragende spitze (bzw. von außen gesehen: Kante) der jeweiligen V-förmigen Führungsschiene ragt bei der hier beschriebenen Anordnung der Rollenpaare in den sich verjüngenden Grund des V der jeweiligen Rolle, wodurch sich eine Linienauflage ergibt. Bei jeder linearen Schiebebewegung der Halteplatte in Bewegungsrichtung des Förderstranges vor oder zurück kann etwa sich auf den Führungsschienen ansammelnder Schmutz nach vorn und hinten verschoben werden. Diese Linienauflage zwischen Rolle und Führungsschiene sorgt dafür, daß der unerwünschte Schmutz vor der jeweiligen Rolle bis zur Endposition hergeschoben wird. Beim Rücklauf der Rolle relativ zur Führungsschiene bleibt der Schmutz in der vorgeschobenen Position haften und kann sehr leicht abgewischt werden. Hier zeigen sich gute Reinigungsmöglichkeiten der gesamten Aufhängung des Werkzeuges, wodurch dieses auch in einem Reinraum verwendet werden könnte.

Die zentrisch drehbare Anordnung des einen Rollenpaares gegenüber der exzentrisch drehbaren Anordnung des anderen Rollenpaares auf der gegenüberliegenden Seite der Halteplatte ermöglicht mit weiterem Vorteil ein Feststellen bzw. eine Erhöhung der Friktion zwischen den Rollenpaaren und den Führungsschienen beim Festdrehen und Lockern beim Losdrehen. Durch eine einfache Drehung der exzentrisch gelagerten Rolle wird die Halteplatte stärker gegen die Rollen gedrückt mit der Folge einer erhöhten Friktion. Durch die Drehung der jeweiligen exzentrischen Rolle erreicht man auf einfachste Weise eine gewünschte Vorspannung.

Erfindungsgemäß kann auch wenigstens eine der V-förmigen Führungsschienen etwa im mittleren Bereich ihrer Längserstreckung von einer Ausnehmung unterbrochen sein. Im Bereich dieser in Schienenrichtung sich erstreckenden Ausnehmung fehlt sozusagen das V-förmig erhabene Profil der Schiene. Die Länge der Ausnehmung wird in zweckmäßiger Weise etwas größer als der Durchmesser der jeweilig verwendeten Rolle gewählt. Zweck dieser Maßnahme ist das leichte Entnehmen des linear verschiebbaren Werkzeuges, ohne etwa die Rollen vollständig abnehmen zu müssen. Man wird nämlich die beiden Rollen eines Paares in einem Abstand voneinander anordnen, der etwa so groß wir die Längserstreckung der Halteplatte (in Bewegungsrichtung des Förderstranges) ist. Der Abstand der Achse der einen Rolle zur Mitte der erwähnten Ausnehmung wird dann so groß gewählt wie diejenige Wegstrecke längs der Führungsschiene, welche die jeweils andere Rolle vom Ende der Führungsschiene entfernt ist mit der Folge, daß beim Hereinbewegen der Rolle (Relativbewegung, denn es wird immer die Halteplatte gegenüber der fest gelagerten Rolle bewegt) in die Ausnehmung dann gleichzeitig die andere Rolle über das Ende der Führungsschiene hinausläuft, so daß schließlich beide Rolle von dem V-förmigen Querschnitt der Führungsschiene außer Eingriff sind und die Halteplatte mit der ganzen daran angeordneten (beweglichen) Werkzeugeinheit von den Rollen abgenommen werden kann. Die Rollen sind dabei in zweckmäßiger Weise am Rahmen drehbar befestigt. Wiederum wird die Wartungsfreundlichkeit und gute Reinigungsmöglichkeit der einzelnen Einheiten der Vorrichtung gemäß der Erfindung erkennbar, so daß diese in einem Reinraum angewendet werden kann.

Besonders günstig ist es dabei, wenn erfindungsgemäß das Werkzeug eine gekühlte Siegelbacke ist, deren in Bewegungsrichtung des Förderstranges gemessene Länge kleiner als die entsprechende Länge der gegenüberliegenden Backe ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die gegenüberliegende Backe zum Beispiel eine Siegelbacke mit Heizdraht oder eine Ultraschall-Sonotrode sein, so daß die gegenüberliegende Backe gekühlt und in Richtung der Siegelbewegung oder des Siegeldruckes im wesentlichen stationär ist. Im Falle einer Ultraschall- Sonotrode handelt es sich bei dem hier betrachteten Werkzeug, das linear verschiebbar ist, um einen Amboß. Verwendet man keimfreies Wasser als Hydraulikflüssigkeit, dann kann auch die Versiegelung mittels Ultraschall im Reinraum erfolgen. Es ist ein leichtes, die Ultraschall- Sonotrode etwas länger auszugestalten als den Amboß (immer in Bewegungsrichtung des Förderstranges gesehen); zum Beispiel 5-30 mm, vorzugsweise 10-20 mm länger. Dadurch genügt es, wenn in der Bewegungsrichtung des Förderstranges nur die eine Backe, das hier sogenannte "Werkzeug", kürzer ausgestaltet ist und linear so weit vor- und zurückgeschoben wird, daß im Falle von Siegelbacken immer der gesamte Längenbereich der Gegenbacke bzw. des Ambosses im Betrieb beim Siegeln Druckauflage hat.

Bei dieser Ausgestaltung ist als bevorzugtes Ausführungsbeispiel das Versiegeln der oberen Naht einer Papierverpackung betrachtet. Es ist bekannt, Giebelverpackungen in ihrem oberen Bereich in der Mitte mit einer wenigstens doppelt gelegten Kartonlasche zu versehen und diese längs ganz durchzuschweißen. Dadurch wird die Giebelpackung flüssigkeitsdicht. Den betrachteten Nahtbereich kann man nun in Querlage oder in Längslage durch eine Siegelstation fördern. Im Falle der hier betrachteten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt die Siegelnaht in Bewegungsrichtung des Förderstranges, wird also längs bewegt, so daß die Schweißbewegung von Siegelbacke und Gegenbacke senkrecht auf der Bewegungsrichtung des Förderstranges steht. Bei einer solchen Ausführungsform kann man die Maschinen leicht mit größerer Leistung ausbauen, und der bei bisherigen Maschinen vorhandene Nachteil, daß man die Schweißwerkzeu ge sehr sorgfältig bezüglich der Siegelnaht einzurichten hatte, wird durch die Vorrichtung gemäß der Erfindung eliminiert. Durch die vorstehenden Maßnahmen ist es möglich, die in dem Förder strang stehende Packung präzise reproduzierbar immer an dieselbe Stelle relativ zum Werkzeug bzw. Gegenbacke zu positionieren.

Diese Vorteile bleiben auch dann bestehen, wenn bei einer weiteren günstigen Ausgestaltung der Erfindung der Förderstrang eine Kette ist, an der Werkstücke tragende Kettenfächer in gleichmäßigem Abstand zueinander angebracht sind. Ketten und daran angebrachte Kettenfächer sind an sich bekannt. Werkstücke, zum Beispiel Flüssigkeitspackungen werden bei anderen Arten von Packungsmaschinen in diese Kettenfächer gestellt und mit dem als Kette ausgebildeten Förderstrang gefördert. Die Nachteile einer solchen bekannten Förderkette ergeben sich im Augenblick des Abriebes, der bei einer Kette nicht vermeidbar ist. Durch diesen Abrieb längt sich die Kette, wie oben beschrieben, und wenn die Antriebseinrichtung erfindungsgemäß arbeitet, ist die reproduzierbare präzise Positionierung des jeweiligen Kettenfaches bzw. des darin befindlichen Werkstückes (Packung) gegenüber dem Werkzeug (Siegelbacke) möglich. Auch wenn jedes der Vielzahl von Kettenglieder der gesamten Kette eine jeweils andere Längung hat und sich dadurch eine für jedes Kettenfach mögliche individuelle Einstellung ergibt, ist doch das Nachführen des Schweißwerkzeuges in Bewegungsrichtung der Kette vorwärts und zurück durch den erfindungs gemäßen Antrieb präzise möglich. Durch den Eingriff des Kettenrades in die Kette kommt es jedesmal vor Eingriff des Schweißwerkzeuges mit der Packung zu der richtigen Einstellung des Kettenfaches zur Siegelbacke. Im Falle des Versiegelns von Längsnähten von Flüssigkeits packungen müssen nicht unerhebliche Drücke von dem betrachteten Werkzeug ausgeübt bzw. Gegendrücke erzeugt werden mit der Folge einer entsprechend kräftigen Gegenhalterung und hohen Friktion der Halteplatte des Werkzeuges. Die sich dadurch ergebenden hohen Steuerkräfte für das lineare Verschieben des Werkzeuges kann der Steuerhebel bei dem erfindungsgemäßen Antrieb aber erbringen, wenn insbesondere die Hauptwelle im wesentlichen torsionsfrei ist. Während die anderen Teile der Antriebseinrichtung nicht sehr aufwendig hergestellt sein müssen, werden dennoch nicht unerhebliche Kräfte für das Einjustieren übertragbar.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn erfindungsgemäß die Antriebseinrichtung in einer stationären Hohlsäule mit Dichtungen gekapselt ist für die Verwendung der Vorrichtung in einem aseptischen Reinraum. Trotz der Beibehaltung der Maßnahmen zum Erreichen der vorgenannten Vorteile kann die gesamte Antriebseinrichtung gekapselt werden, und die eine Schmierung benötigenden Teile, wie zum Beispiel Zahnräder, Steuerkurven, Schlepphebel usw. können unterhalb einer Tischplatte angeordnet sein, weil die Antriebseinrichtung Säulenform hat und ein Abstand zwischen dem Kettenrad bzw. dem Steuerhebel einerseits und der Kurvenscheibe mit dem Schlepphebel andererseits erlaubt.

Die Tiefe der Nut in der Kurvenscheibe ist vorzugsweise auf ihrer gesamten Bahn über 360° gleich groß (konstant). Eine bevorzugte Ausführungsform ist ferner so ausgestaltet, daß der Steuerhebel - radial gesehen - die gleiche Länge hat wie die Länge des Radius des Kettenrades ist. Dadurch erhält man eine 1 : 1-Übertragung. Auch die unten angeordneten Antriebs- und Abtriebszahnräder kann man bei dieser bevorzugten Ausführungsform so einstellen, daß die Bewegung des Steuerhebels 1 : 1 exakt die des Kettenrades ist. Die Kurvenscheibe dreht sich dann ebenfalls, wie auch der Schlepphebel - wiederum infolge der radial gleichen Bemessung - im Verhältnis 1 : 1. Außerdem ist die bevorzugte Ausführungsform so ausgestaltet betätigbar, daß der Steuerhebel eine Gesamtamplitude von 14 mm hat, zum Beispiel 7 mm in Bewegungsrichtung nach vorn plus 7 mm entgegen der Bewegungsrichtung des Förderstranges zurück. Es kann zusätzlich zweckmäßig sein, den Steuerhebel um 3 mm vorgeschoben einzujustieren. Dann hat er die Möglichkeit, eine Toleranz, d. h. Längung von 10 mm auszugleichen. Mit anderen Worten kann er sich im Verlaufe der zunehmenden Toleranz um 10 mm zurückdrehen, und damit er nach den vorstehend beschriebenen drei Winkelschritten wieder in die Ausgangsposition zurückkommt, kann er sich zusätzlich 4 mm nach vorn drehen. In diesem Falle ist man dann, wenn die Kette ihre maximale Längung von 10 mm erreicht hat, auch am Endpunkt der Ausgleichsmöglichkeit für den Steuerhebel angekommen. Das hat in der Praxis für diese bevorzugte Ausführungsform bestens ausgereicht.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen. Bei diesen zeigen:

Fig. 1 abgebrochen und schematisiert den Ausschnitt aus der Siegelstation einer Packungsmaschine, wenn man in Bewegungsrichtung des Förderstranges blickt, wobei der Förderstrang hier weggelassen ist,

Fig. 2 perspektivisch und abgebrochen eine vergrößerte Ansicht des als Amboß (Gegenbacke) ausgestalteten Werkzeuges mit seiner Halterung an der Halteplatte und den zwei Rollenpaaren, wobei die Bewegungsrichtung des Förderstranges von links hinten nach rechts vorn zu denken ist,

Fig. 3 die Rückseite des Ambosses, wenn er von der Halteplatte abmontiert ist,

Fig. 4 die perspektivische Ansicht auf den Amboß und seine Halterung im Blick von unten auf die Unterseite des Ambosses, und zwar mit einer Justierplatte für den Fall, daß die lineare Verschiebbarkeit vorübergehend ausgeschaltet werden soll,

Fig. 5 in ähnlichem Maßstab wie Fig. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung, wenn man in Fig. 1 von links nach rechts blickt,

Fig. 6 schematisch und abgebrochen die Anordnung zweier als Ketten ausgebildeter Förderstränge mit den dazwischen geförderten Packungen als Werkstücke,

Fig. 7 perspektivisch und herausgenommen die Antriebseinrichtung mit Steuerhebel oben und Kurvenscheibe unten,

Fig. 8 eine Draufsicht auf die Kurvenscheibe von oben,

Fig. 9 eine Querschnittsansicht durch die Antriebseinrichtung und die Kurvenscheibe,

Fig. 10 schematisch den Kraftschluß in der Antriebseinrichtung gemäß Fig. 9 und

Fig. 11 den Bewegungsablauf des Steuerhebels bei seinen Schwenkbewegungen um die zentrale Achse der Hauptwelle.

An einem stationären Rahmen 1 ist bei der Darstellung der bevorzugten Ausführungsform der Fig. 1 und 5 eine Tischplatte 2 befestigt, und im oberen Bereich sind an einer Stütze 3 eine Ultraschall-Sonotrode 4 mit Konverter 5 und Antriebseinheiten 6 angebracht, wobei der Vorderfläche der Ultraschall-Sonotrode 4 gegenüberliegend ein hier als Amboß ausgestaltetes Werkzeug 7 am Rahmen 1 gehaltert ist. Man erkennt aus den Fig. 1 und 5, wie die gefüllten und zu verschließenden Fließmittelpackungen (als Giebelpackung ausgestaltetes Werkstück) 8 in Bewegungsrichtung 9 (Pfeil 9) des als Kette 10 ausgebildeten Förderstranges durch die allgemein mit 11 bezeichnete Siegelstation und an dem als Amboß ausgestalteten Werkzeug 7 vorbeibewegt wird (Fig. 1 in Richtung dieser Bewegung 9 gesehen). Die Bewegung der in Fig. 5 durch die gestrichelte Doppellinie gezeigten Kette bzw. des Förderstranges 10 ist intermittierend derart, daß jeweils ein Kettenfach 12 nach dem anderen aus dem Stillstand um eine Position vorbewegt und dort angehalten wird, zum Beispiel aus der in Fig. 6 gezeigten Position I um einen Schritt nach links in die Position II, so daß die dort gezeigte Siegelnaht 13 der Packung 8 vor das Werkzeug 7 zu liegen kommt. In den in den Fig. 1 und 5 nicht gezeigten Kettenfä chern 12 werden die Packungen 8 über einen vertikal verstellbaren Boden 14 gezogen, der gemäß Doppelpfeil 15 (Fig. 5) je nach der Größe der Packung 8 weiter nach oben oder unten verstellbar ist.

Das Werkzeug (Amboß) 7 ist mittels zweier Schrauben und zweier Stifte an einer Halteplatte 16 befestigt, die einstückig oben und unten mit im Querschnitt V-förmigen Führungsschienen 17 versehen ist. Die Führungsschienen 17 erstrecken sich wie auch die Hauptebene dieser ebenen Halteplatte 16 parallel zur Bewegungsrichtung 9 der Packungen 8 und laufen zwischen einem oberen Rollenpaar 18 und einem unteren Rollenpaar 19. Man erkennt die entsprechend eingezogenen, ebenfalls im Querschnitt V-förmigen Nuten in den Rollenpaaren 18,19, in welchen die Führungsschienen 17 der Halteplatte 16 laufen können. Dadurch ist es möglich, das Werkzeug 7 in Bewegungsrichtung 9 der Packungen 8 nach vorn (in den Fig. 5 und 6 nach links) und zurück (entsprechend entgegengesetzt nach rechts) zu bewegen, obwohl der Rahmen 1 stationär ist. Ordnet man beispielsweise das obere Rollenpaar 18 exzentrisch an, dann kann man durch Verändern des Abstandes der Drehachsen des Rollenpaares 18 einerseits und des unteren Rollenpaares 19 andererseits die Friktion auf die Halteplatte 16 in gewünschter Weise derart erhöhen, daß das Werkzeug 7 nur noch mit mehr oder weniger Kraft verschiebbar ist.

Dieses Verschieben des Werkzeuges 7 erfolgt durch einen in Fig. 7 gezeigten Steuerhebel 20, welcher in die Ausnehmung 21 auf der Rückseite des Werkzeuges 7 eingreift. Der Steuerhebel 20 schwenkt um die hier vertikal angeordnete Schwenkachse 22 der sogenannten Hauptwelle 23, um welche auch der Schlepphebel 24 dreht, von seinem Zapfen 25 geführt.

Je nach der Schwenkposition III, IV der V (Fig. 11) wird dann das Werkzeug 7 in Bewegungs richtung 9 vor- oder zurückbewegt.

Eine Ausnahme stellt die Ausführungsform in Fig. 4 dar, wo eine Justierplatte 26 unter Ausschaltung der Funktion der Rollenpaare 18,19 das Werkzeug 7 am Rahmen 1 festlegt. Hier ist eine Längsverschiebung des Werkzeuges 7 relativ zum Rahmen 1 über das Langloch 27 in der Justierplatte 26 und über die Schraube 28 möglich. Über Rohranschlüsse 29 kann das Werkzeug 7 zum Beispiel mit Wasser gekühlt oder geheizt werden.

Durch das in Fig. 3 gezeigte Langloch 30 im Werkzeug 7, welches sich durch seine gesamte Höhe bis nach unten erstreckt, ist im Falle der Ausgestaltung als Amboß für das Ultraschall- Siegeln eine Entkopplung der Schwingungen vorgesehen, so daß das Werkzeug 7 rückseitig an die Halteplatte 16 angeschraubt werden kann und auf der Vorderseite dennoch einwandfrei als Gegenbacke für die Sonotrode 4 wirken kann. Die Profilierung der Vorderseite des Werkzeuges 7 macht verständlich, daß die exakte Positionierung des Werkzeuges 7, zum Beispiel in der Position II der Fig. 6, bezüglich der Siegelnaht 13 der Packung 8 präzise eingestellt sein muß. Hierzu sorgt die insgesamt mit 31 bezeichnete Antriebseinrichtung, die säulenförmig auf der Tischplatte 2 über eine Basisplatte 32 aufgeschraubt ist. In Fig. 6 blickt man auf den Steuerhebel 20 und ein Kettenrad 33, welche beide Teile der Antriebseinrichtung 31 sind.

Diese Antriebseinrichtung 31 wird nun anhand der Fig. 7 bis 10 beschrieben. Konzentrisch um die Hauptwelle 23 mit ihrer Drehachse 22, welche vertikal verlaufen, ist über ein Kugellager 34 eine Hohlwelle 35 drehbar gelagert, auf welcher das Kettenrad 33 Im oberen Bereich, wo auch der Förderstrang direkten Wirkeingriff mit dem Kettenrad 33 hat, aufgekeilt ist. Dadurch kann bei der intermittierenden Bewegung des als Kette ausgestalteten Förderstranges 10 in Bewegungs richtung 9 das Kettenrad 33 und über dieses die Hohlwelle 35 angetrieben werden. Von dem Förderstrang 10 wird also gemäß Pfeil 36 in Fig. 10 die Kraft zunächst auf das Kettenrad 33 und von dort gemäß dem vertikalen langen Pfeil 37 mit Hilfe der Hohlwelle 35 vertikal nach unten unter die Tischplatte 2 auf das Antriebszahnrad 38 übertragen. Dieses dreht in der gleichen Richtung wie das Kettenrad 33 und steht mit dem Abtriebszahnrad 39 in Kämmeingriff. Letzteres dreht sich über Kugellager 40 gegenüber dem an der Basisplatte 32 befestigten (zum Beispiel einstückig geformten) Führungszapfen 41, der stationär ist. Am unteren Ende des hülsenförmig ausgestalteten Antriebszahnrades 39 ist die Kurvenscheibe 42 mit der nutenförmigen Kurve 43 angeschraubt. Auf diese Weise wird gemäß Pfeil 44 in Fig. 10 unten die Kraft von dem Abtriebszahnrad 38 auf das Antriebszahnrad 39 und von dort gemäß Pfeil 45 in Fig. 10 auf die Kurvenscheibe 42 übertragen. Diese dreht sich um die Achse 46 und treibt gemäß Pfeil 47 in Fig. 10 den in Fig. 7 dargestellten Zapfen 25 des Schlepphebels 24 und damit letzteren an, so daß die Drehkraft gemäß Fig. 10 über den vertikalen Pfeil 48 durch die Hauptwelle 23 nach oben zum Steuerhebel 20 übertragen wird.

Am oberen Ende der Hauptwelle 23, welche konzentrisch von einer stationären Hohlsäule 49, die an der Tischplatte 2 angeschraubt ist, umgeben ist, befinden sich also das Kettenrad 33 und auch der Steuerhebel 20.

Eine Besonderheit ist eine Friktionskupplung 50 zwischen der Hauptwelle 23 und dem Steuerhebel 20. Diese besteht darin, daß axial oberhalb des Kettenrades 33 eine Hülse 51 durch Friktion aufgespannt ist. Eine konische Befestigungsschraube 52 erlaubt das Festspannen der Hülse 51 mit mehr oder weniger Spannkraft/Friktion über die Ringfläche 50, so daß der Steuerhebel 20 mehr oder weniger fest auf der Hauptwelle 23 angebracht werden kann. Durch Lösen der Befestigungsschraube 52 kann man den Steuerhebel gegenüber der Hauptwelle 23 zum Justieren einstellen. Sollte die Hauptwelle 23 für die andere Sicherheitsfunktion blockieren, dann kann der Steuerhebel über diese Friktionskupplung 50 abgekoppelt werden.

Blickt man auf die Kurvenscheibe 42 gemäß Fig. 8, dann erkennt man, daß je nach dem Abstand der Kurve 43 von der Drehachse 46 der Steuerscheibe 42 der Schlepphebel 24 um die vertikale Achse 22 mehr oder weniger geschwenkt wird.

Geht man gemäß Fig. 11 beispielsweise von der Position Ill aus, bei welcher die Kurvenscheibe 22 sich bei der indexierten Bewegung in Richtung Bewegungsrichtung 9 des Förderstranges 10 bewegt, so dreht sich der Schlepphebel und damit auch der Steuerhebel 20 zunächst um den ersten Winkel α in die Position IV, um dort umzukehren und um den Winkel β zurück in die Position V zu gelangen. Dort wiederum kehrt der Steuerhebel 20 um und dreht um den Winkel γ zurück in die Position III. Durch die Ausgestaltung der in Fig. 8 in Draufsicht erkennbaren Kurve 43 in der Kurvenscheibe 42 ist also ein justierendes Führen des Steuerhebels 20 und damit auch des von diesem angetriebenen Werkzeuges 7 bezüglich der Position des Förderstranges 10 und damit auch des betreffenden Kettenfaches 12 in der eingangs beschriebenen Weise präzise möglich.

Bezugszeichenliste

1

Rahmen

2

Tischplatte

3

Stütze

4

Ultraschall-Sonotrode

5

Konverter

6

Antriebseinheiten

7

Werkzeug (Amboß)

8

Fließmittelpackung

9

Bewegungsrichtung

10

Förderstrang

11

Siegelstation

12

Kettenfach

13

Siegelnaht

14

Boden

15

Bewegungsrichtung

16

Halteplatte

17

Führungsschienen

18

oberes Rollenpaar

19

unteres Rollenpaar

20

Steuerhebel

21

Ausnehmung

22

Schwenkachse der Hauptwelle

23

Hauptwelle

24

Schlepphebel

25

Zapfen

26

Justierplatte

27

Langloch

28

Schraube

29

Rohranschlüsse

30

Langloch im Werkzeug

31

Antriebseinrichtung

32

Basisplatte

33

Kettenrad

34

Kugellager

35

Hohlwelle

36

Bewegungsrichtung

37

vertikale Bewegungsrichtung

38

Antriebszahnrad

39

Antriebszahnrad

40

Kugellager

41

Führungszapfen

42

Kurvenscheibe

43

Kurve

44

Bewegungsrichtung

45

Bewegungsrichtung

46

Achse

47

Bewegungsrichtung

48

vertikale Bewegungsrichtung

49

Hohlsäule

50

Friktionskupplung

51

Hülse

52

Befestigungsschraube

Claims

1. Vorrichtung zum linearen Verschieben eines an einem stationären Rahmen (1) gehalterten Werkzeuges (7) in Abhängigkeit von der durch Toleranzen beeinflußten Bewegung eines Förderstranges (10), von dem Signale abgenommen und einer Antriebseinrichtung (31) für das Werkzeug (7) zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kettenrad (33) mit dem Förderstrang (10) in Eingriff bringbar ist und dessen Bewegung auf eine angekoppelte Kurvenscheibe (42) überträgt, durch welche über einen Schlepphebel (24) ein neben dem Kettenrad (33) angeordneter Steuerhebel (20) drehbar angetrieben ist, mit welchem das Werkzeug (7) in in Bewegungsrichtung (9) des Förderstranges (10) wirkenden Verschiebeein griff steht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurve (43) in der Kurvenscheibe (42) unter Veränderung ihres radialen Abstandes vom Scheibenmittelpunkt (46) so geformt ist, daß innerhalb eines Vorschubes des sich intermittierend bewegenden Förderstranges (10) der Steuerhebel (20) um einen ersten Winkel (α) vor-, um einen größeren zweiten Winkel (β) zurück- und um einen dritten Winkel (γ) wieder vorbewegt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Antriebseinrichtung (31) eine in einer Hohlwelle (35) gelagerte, mit dem Steuerhebel (20) verbundene, vorzugsweise torsionsfreie Hauptwelle (23) aufweist, an deren dem Steuerhebel (20) gegenüberliegenden Ende der Schlepphebel (24) angebracht ist, und daß die Kurvenscheibe (42) um einen an einer Tischplatte (2) befestigten Führungszapfen (41) mittels Zahnrädern (38, 39) drehbar angetrieben ist, von denen ein Abtriebszahnrad (39) mit der Hohlwelle (35) verbunden ist, an deren anderem Ende das Kettenrad (33) aufgekeilt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerhebel (20) über eine Friktionskupplung (50) mit der Hauptwelle (23) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (31) innerhalb der Schleife des um zwei Umlenkräder (53, 54) gelegten Förderstranges (10) neben dessen einem Trum (55) und an dem Werkzeug (7) angeordnet ist und daß vorzugsweise auf der Rückseite des Werkzeuges (7) eine Ausnehmung (21) für die Aufnahme des Steuerhebels (20) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (7) an einer Halteplatte (16) mit gegenüberliegenden und im Querschnitt V-förmigen Führungsschienen (17) befestigt ist, daß die Halteplatte (16) von zwei Paaren von Rollen (18, 19) mit entsprechender V-Form am Umfang gehalten ist und daß das eine Paar von Rollen (19) zentrisch drehbar und das gegenüberliegende andere Paar von Rollen (18) exzentrisch drehbar am Rahmen (1) angeordnet sind.

7, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine V-förmige Führungsschiene (17) etwa im mittleren Bereich ihrer Längserstreckung von einer Ausnehmung unterbrochen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (7) eine gekühlte Siegelbacke ist, deren in Bewegungsrichtung (9) des Förderstranges (10) gemessene Länge (l) kleiner ist als die entsprechende Länge der gegenüberliegenden Backe.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderstrang (10) eine Kette ist, an der Werkstücke (8) tragende Kettenfächer (12) in gleich mäßigem Abstand zueinander angebracht sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsein richtung (31) in einer stationären Hohlsäule (49) mit Dichtungen (56) gekapselt ist für die Verwendung der Vorrichtung in einem aseptischen Reinraum.