DE3629497C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung einer zwei aufeinanderliegende Folienbahnen miteinander verbindenden Längsschweißnaht mit den Merkmalen im Ober­ begriff des Patentanspruches 1.

Bei Verpackungsmaschinen, bei denen Gegenstände in Folien eingeschweißt werden, werden die Folienverpackungen häufig aus zwei aufeinanderliegenden Folienbahnen hergestellt, die mittels einer Längsschweißnaht miteinander verbunden werden. Die Längsschweißnaht verläuft dabei parallel zur Vorschubrichtung der längs einer Vorschubbahn vorgeschobe­ nen, von den Folienbahnen umhüllten, zu verpackenden Gegen­ stände.

Die Breite der hergestellten Längsschweißnaht hängt bei bekannten Vorrichtungen, bei denen das Schweißelement pa­ rallel zur Vorschubrichtung angeordnet ist, von der Breite der beheizten Heizelementfläche ab. Es ist dabei nicht möglich, eine bestimmte, relativ geringe Breite zu über­ schreiten, da bei sehr breit ausgebildeten Heizleitern un­ gleichmäßige Aufheizung der zwischen dem Heizleiter und der Gegendruckfläche eingespannten Folienbahnen erfolgt; bei Verwendung breiter Heizelemente werden die am Heizleiter anliegenden Folienflächen in den Randbereichen wegen der größeren Wärmeabstrahlung weniger aufgeheizt als im Mittel­ bereich, so daß auf diese Weise breite, homogene Schweißnähte nicht herstellbar sind. (DE-PS 27 51 118; US-PS 31 42 608).

Aus der US-PS 27 11 779 ist eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Trennschweißnaht bekannt, welche ein U-förmiges Trenn­ schweißmesser verwendet, das gegenüber der Vorschubrichtung der Folienbahnen schräggestellt werden kann, um die Festig­ keit der erzeugten Verschlußnaht zu variieren. Bei dieser bekannten Vorrichtung erfolgt das Verschweißen und Trennen der aufeinanderliegenden Folienbahnen im wesentlichen mit­ tels der vorderen Kante des beheizten Trennschweißmessers, der Rest des Trennschweißmessers dient nur noch zur Ver­ festigung der Trennschweißkante nach dem eigentlichen Trenn­ vorgang. Mit dieser Vorrichtung sind unterschiedlich breite Schweißnähte, bei denen keine Trennung erfolgt, nicht her­ stellbar.

Eine weitere Schwierigkeit, die sich bei bekannten Heizele­ menten ergibt, ist daß auch in Längsrichtung eine homogene Temperaturverteilung nicht erreichbar ist, da das Heizele­ ment im Zufuhrbereich mit kalter Folie in Berührung kommt, die sich jedoch beim Vorschieben zunehmend aufheizt, so daß bei gleicher Heizleistung des Heizelementes pro Längenein­ heit in einem weiter vorgeschobenen Bereich eine wesentlich höhere Temperatur der Folien auftritt als im Einlaufbe­ reich an den Heizleitern. Es kann dabei zum Durchschmelzen der Folien kommen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Vorrich­ tung derart weiterzubilden, daß mit ihr beliebig breite Schweißnähte herstellbar sind, wobei gleichzeitig im gesam­ ten Schweißbereich homogene und kontrollierbare Temperatur­ bedingungen eingehalten werden können.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs be­ schriebenen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Durch diesen schrägen Verlauf, bei dem vorzugsweise der Winkel zwischen der Vorschubrichtung und dem Schweißelement zwischen 1° und 15° liegt, kommen beim Vorschub der Folien­ bahnen nacheinander immer neue Bereiche der Folienbahnen mit dem Heizelement in Berührung, während andererseits beim Vorschub der Folienbahnen bereits verschweißte Bereiche sich wieder vom Heizelement lösen. Die Verschweißung der Folie schreitet also beim Vorschieben der Folie längs der Vorschubbahn quer zu dieser kontinuierlich fort, so daß ein bestimmter Schweißnahtbereich immer nur über eine ganz be­ stimmte, unter Umständen relativ kurze Vorschubstrecke mit dem Heizelement in Verbindung steht. Wichtig ist dabei, daß in jeder Längeneinheit des Heizelementes dieses in gleicher Weise immer mit nicht vorgeheizter Folie in Berührung kommt, so daß auch längs des Heizelementes über dessen gesamte Länge gleiche Temperaturverhältnisse herrschen. Die aneinander­ liegenden und gegeneinander gedrückten Transportriemen, die sich über die gesamte Breite der Schweißnaht und dar­ über hinaus erstrecken, drücken die miteinander zu ver­ schweißenden Folien fest gegeneinander und sorgen insbe­ sondere dafür, daß diese Folien nach der Schweißung dauer­ haft und spannungsfrei gegeneinander gedrückt werden, so daß die Schweißnaht stabilisiert wird. Da das bandförmige Schweißelement schräg zur Vorschubrichtung verläuft, be­ deutet dies, daß die Folie nach dem Schweißen unter dem bandförmigen Schweißelement sofort in einen Bereich gelangt, in dem die zusammengeschweißten Folien zwischen den anein­ anderliegenden Transportriemen gegeneinandergedrückt wer­ den. Die Transportriemen kühlen dabei den zuvor unter dem Schweißband aufgeheizten Bereich und unterstützen damit die Verfestigung des verschweißten Bereiches, das heißt die Schweißnaht wird dadurch verbessert.

Es ist daher bei dieser Vorrrichtung möglich, daß gemäß ei­ ner bevorzugten Ausführungsform eine Temperaturregelung für das Schweißelement vorgesehen ist, die den Strom im Schweißelement in Funktion des elektrischen Gesamtwider­ standes des Schweißelementes regelt. Eine solche Regelung kann nur eingesetzt werden, wenn die Temperaturverhältnisse längs des gesamten Heizelementes gleich sind. Bei herkömm­ lichen Heizelementen, die im Einlaßbereich stärker abgekühlt werden als in einem längs der Vorschubbahn vorgeschobenen Bereich, kann eine solche Gesamtwiderstandsregelung nicht verwendet werden, da sich bei einer solchen Regelung längs des Heizelementes unterschiedliche Temperaturen einstellen würden; insbesondere müßte in einem in Vorschubrichtung fortgeschrittenen Bereich des Heizelementes mit einer ganz erheblichen Zunahme der Temperatur gerechnet werden, die zur Beschädigung der Folienbahnen führen könnte. Bei der über die gesamte Länge gleichmäßigen Wärmeabgabe des schräg zur Vorschubrichtung angeordneten Heizelementes hingegen kann eine solche Gesamtwiderstandsregelung verwendet werden, da alle Teile des Heizelementes in gleicher Weise mit nicht vorgeheizter Folie beschickt werden.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß das Schweißelement an seinem Anfang und an seinem Ende Bereiche mit niedrigerem elektrischem Widerstand als im Mit­ telbereich aufweist, vorzugsweise ist das Schweißelement in den Bereichen mit niedrigerem elektrischem Widerstand mit einem Material guter elektrischer Leitfähigkeit beschichtet. Dadurch erfolgt eine Aufheizung des Heizelementes im wesent­ lichen nur im mittleren Bereich des Heizelementes, so daß durch die kühleren Bereiche eine klare seitliche Begren­ zung der Schweißnaht erfolgt.

Durch die schräge Führung des Schweißelementes wird es insbesondere möglich, daß das Schweißelement in einem Be­ reich der Vorschubbahn, in dem die Transportriemen aneinan­ derlie­ gen, seitlich zwischen den aneinanderliegenden Transportrie­ men herausgeführt ist. Dadurch werden die zusammengeschweiß­ ten Folien auch nach dem Verlassen des Schweißelementes zwi­ schen den beiden kontinuierlich weiterlaufenden Transportrie­ men fest gegeneinander gepreßt, so daß in diesem Bereich ei­ ne Abkühlung der Schweißnaht erfolgen kann, ohne daß eine Un­ terbrechung des Anpreßdruckes auftritt.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht der Schweißstation einer Verpackungsmaschine (Schnittansicht längs Linie 1-1 in Fig. 3);

Fig. 2 eine Ansicht ähnlich Fig. 1 mit auseinander­ geschwenkten Transportriementrägern;

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Schweißstation der Fig. 1 in Richtung des Pfeiles A in Fig. 1;

Fig. 4 eine Schnittansicht längs Linie 4-4 in Fig. 1;

Fig. 5 eine Seitenansicht eines Schweißelementhal­ ters;

Fig. 6 eine Ansicht des Halters der Fig. 5 von unten;

Fig. 7 eine Schnittansicht durch eine schmale Längs­ schweißnaht und

Fig. 8 eine Schnittansicht durch eine breite Längs­ schweißnaht.

Die in Fig. 1 bis 4 dargestellte Schweißstation ist Teil einer in der Zeichnung nicht wiedergegebenen Verpackungsma­ schine, in der längs einer Vorschubbahn vorgeschobene Gegen­ stände auf beiden Seiten mit Folienbahnen umhüllt werden, die anschließend in der Schweißstation längs der seitlich überstehenden Randbereiche miteinander verschweißt werden.

Die Schweißstation umfaßt einen unteren, mit der Verpackungs­ maschine verbundenen Träger 1, der eine Antriebsrolle 2 so­ wie Umlenkrollen 3 und 4 für einen endlos umlaufenden Trans­ portriemen 5 aufnimmt. Das obere Trum 6 dieses Transportrie­ mens verläuft unmittelbar neben einer für die zu verpacken­ den Gegenstände vorgesehenen Vorschubbahn 7 (Fig. 3), die beispielsweise durch ein Förderband gebildet wird. Das obere Trum 6 wird dabei durch eine in der Ebene der Vorschubbahn 7 angeordnete Stützfläche 8 unterstützt, die durch geeignete Federn 9 federnd nach oben gedrückt wird (Fig. 4).

Oberhalb des Trägers 1 ist ein zweiter Träger 10 angeordnet, der ebenfalls eine Antriebsrolle 11 sowie eine Umlenkrolle für einen zweiten Transportriemen 14 aufnimmt. Der obere Transportriemen verläuft mit seinem unteren Trum 15 unmittel­ bar oberhalb des oberen Trums 6 des unteren Transportriemens 5. Dabei liegt die Oberseite des unteren Trums 15 an einer Stützfläche 16 an, so daß insgesamt das untere Trum 15 des oberen Transportriemens 14 und das obere Trum 6 des unteren Transportriemens 5 in der Höhe der Vorschubbahn 7 seitlich neben dieser flächig aneinander gedrückt werden. Die Trans­ portriemen 5 und 14 laufen dabei gegensinnig um.

Der Träger 10 des oberen Transportriemens 14 ist um die Achse seiner Antriebsrolle 11 verschwenkbar an dem Maschinengestell gelagert, so daß die beide Träger 10 und 1 in der in Fig. 2 dargestellten Weise auseinandergeschwenkt werden können. Da­ durch wird der obere Transportriemen 14 vom unteren Transport­ riemen 5 abgehoben, so daß der Zwischenraum zwischen den bei­ den Transportriemen frei zugänglich wird. In der in Fig. 1 dargestellten Betriebsposition, in der die beiden Transport­ riemen flächig aneinanderliegen, wird der obere Träger 10 durch eine in das Gestell eingeschraubte Feststellschraube 17 unter Zwischenlage einer Feder 18 gegen den unteren Träger gedrückt (Fig. 4). Zum Auseinanderschwenken der beiden Trä­ ger muß diese Feststellschraube 17 herausgeschraubt werden.

Am oberen Träger 10 ist ein Halter 19 mit einem horizontalen Steg 20 und an dessen Enden angeordneten, senkrecht nach un­ ten abstehenden Armen 21 und 22 gehalten. Die Arme 21 und 22 tragen an ihren freien Enden jeweils eine Spanneinrich­ tung 23 beziehungsweise 24 für ein Metallband 25, das in die­ sen Spanneinrichtungen 23 und 24 so eingespannt werden kann, daß es die freien Enden der Arme 21 und 22 parallel zum Steg 20 laufend miteinander verbindet (Fig. 5).

Die Spanneinrichtungen 23 und 24 sind dabei in Längsrichtung des Steges 20 seitlich versetzt, so daß das Metallband 25 mit der Längsachse des Steges 20 einen spitzen Winkel ein­ schließt, der in der Größenordnung zwischen 1 und 15°, vor­ zugsweise bei beispielsweise 5 bis 8° liegt (Fig. 6).

Das Metallband 25 ist in seinen beiden Endbereichen 26 und 27 mit einem Material guter Leitfähigkeit beschichtet, bei­ spielsweise mit Kupfer, während der Mittelbereich 28 keine derartige Beschichtung trägt. Dadurch weist der Mittelbe­ reich 28 einen wesentlich höheren elektrischen Widerstand auf als die Endbereiche 26 und 27.

Der Halter 19 mit dem Metallband 25 ist mittels einer am Steg 20 befestigten Halteplatte 29 lösbar am oberen Träger 10 befestigt. Dazu weist die Halteplatte ein seitlich offe­ nes Langloch 30 auf, durch welches ein am Träger 10 gehalte­ ner Gewindebolzen 31 hindurchragt, auf den eine mit Betäti­ gungsgriff 32 versehene Haltemutter 33 aufschraubbar ist (Fig. 1 und 4). Wenn der Halter 19 am oberen Träger 10 in der vorgesehenen Weise befestigt ist, verläuft das Metall­ band 25 zwischen dem unteren Trum 15 des oberen Transport­ riemens 14 und dem oberen Trum 6 des unteren Transportrie­ mens 5, wobei der eine Endbereich 26 vor der Zusammenfüh­ rung der beiden Transportriemen beginnt, während der andere Endbereich 27 im Anlagebereich der beiden Transportriemen seitlich zwischen den beiden Transportriemen austritt (Fig. 3). Der Steg 20 wird dabei mit seiner Längsachse parallel zu der durch die Transportriemen 5 und 14 definierten Vor­ schubrichtung angeordnet, so daß das Metallband 25 seiner­ seits schräg zur Vorschubrichtung angeordnet ist, wie dies aus Fig. 3 erkennbar ist.

Die beiden Endbereiche 26 und 27 sind in aus der Zeichnung nicht erkennbarer Weise mit den Polen einer in der Zeich­ nung nicht dargestellten Spannungsquelle verbunden, so daß das Metallband 25 bei Anlegen einer Spannung aufgeheizt wird. Die Aufheizung erfolgt dabei im Mittelbereich 28 we­ sentlich stärker als in den Endbereichen 26 und 27, da der Widerstand in den Endbereichen geringer ist als im Mittel­ bereich.

Zur Regelung der Temperatur des Metallbandes kann eine in der Zeichnung ebenfalls nicht dargestellte Regelung vorge­ sehen sein, die eine Meßeinrichtung beinhaltet, mit der der Gesamtwiderstand des Metallbandes 25 festgestellt wird. Die­ ser nimmt bei Erwärmung des Metallbandes zu. In Abhängigkeit von dem jeweils ermittelten Gesamtwiderstand wird die Hei­ zung auf die gewünschte Temperatur eingeregelt, wobei die Regelung bei Abnahme des Widerstandes die Stromzufuhr erhöht und umgekehrt.

Im Betrieb werden die seitlich über die Vorschubbahn 7 vor­ stehenden Ränder der die auf der Vorschubbahn 7 vorgeschobe­ nen Gegenstände umgebenden Folienbahnen zwischen die beiden Transportriemen 5 und 14 eingeführt, so daß sie durch die Transportriemen flächig aneinander gepreßt werden. Die Ein­ führung der Folienbahnen erfolgt dabei unterhalb des Metall­ bandes 25, das somit flächig an der oberen der beiden Folien anliegt. Durch die Aufheizung des Metallbandes werden die beiden aneinanderliegenden Folien erweicht und beim Vorschie­ ben in Vorschubrichtung miteinander verschweißt. Durch den schrägen Verlauf des Metallbandes 25 läßt sich eine breite Schweißnaht herstellen, wobei die Breite der Schweißnaht einmal durch den Winkel des Metallbandes gegenüber der Vor­ schubrichtung bestimmt wird und zum anderen durch die Längs­ ausdehnung des Mittelbereiches 28. Die beiden flächig anein­ anderliegenden Transportriemen pressen die Folien über die gesamte Breite der Schweißnaht gegeneinander, wobei der An­ preßbereich vorzugsweise noch etwas breiter ist als der Schweißnahtbereich. Dadurch werden die miteinander verschweiß­ ten Teile der aufeinanderliegenden Folien nach dem Verlassen des Metallbandes flächig und verspannungsfrei gegeneinander gepreßt, so daß einerseits die noch heißen, verschweißten Bereiche durch die Transportbänder abgekühlt werden, während andererseits die miteinander verschweißten Folien in diesem Bereich stabilisiert werden, so daß sie spannungs- und fal­ tenfrei abkühlen können. Es ist dabei besonders vorteilhaft, daß sich die aneinanderliegenden Transportbänder kontinuier­ lich über die gesamte Breite der Schweißnaht und auch noch über die zu beiden Seiten angrenzenden Bereiche erstrecken, so daß der gesamte Schweißnahtbereich zuverlässig geführt und gegen Faltenbildung, Verspannung und auch gegen lokale Überhitzung geschützt ist, da die Transportriemen eine gleich­ mäßige Verteilung der Wärme und eine Abkühlung der verschweiß­ ten Folien ermöglichen.

Während Fig. 7 eine Schweißnaht zeigt, wie sie mit herkömm­ lichen, parallel zur Vorschubrichtung verlaufenden Schweiß­ elementen erzeugbar ist, zeigt die Darstellung der Fig. 8 eine breite Schweißnaht, wie sie durch den schrägen Verlauf des Schweißelementes (Metallband 25) herstellbar ist.

Transportriemenpaare mit einem Schweißelement sind in spie­ gelbildlicher Ausbildung auf beiden Seiten der Vorschubbahn 7 angeordnet (Fig. 3), so daß die den Gegenstand umhüllen­ den Folienbahnen zu beiden Seiten der Folienbahn in gleicher Weise in Längsrichtung miteinander verschweißt werden.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Herstellung einer zwei aufeinanderlie­ gende Folienbahnen miteinander verbindenden Längs­ schweißnaht mit zwei die beiden Folienbahnen gegen­ einanderdrückenden und die beiden aufeinanderliegenden Folienbahnen längs einer Vorschubbahn vorschiebenden Transportriemen und einem linien- oder bandförmigen, sich längs der Vorschubbahn erstreckenden, an die Folien angedrückten, beheizten Schweißelement, dadurch gekennzeichnet, daß das Schweißelement (25) ein flaches Metallband ist, das schräg zur Vorschubrichtung der Folienbahn verläuft und daß das Schweißelement (25) zwischen den Transport­ riemen (5, 14) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen der Vorschubrichtung und dem Schweißelement (25) zwischen 1° und 15° liegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Temperaturregelung für das Schweißele­ ment (25) vorgesehen ist, die den Strom im Schweißele­ ment (25) in Funktion des Gesamtwiderstandes des Schweiß­ elementes (25) regelt.

4. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schweißelement (25) an seinem Anfang und an seinem Ende Bereiche (26 bezie­ hungsweise 27) mit niedrigerem elektrischem Widerstand als im Mittelbereich (28) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schweißelement (25) in den Bereichen mit niedri­ gerem elektrischem Widerstand (26, 27) mit einem Mate­ rial guter elektrischer Leitfähigkeit beschichtet ist.

6. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schweißelement (25) in einem Bereich der Vorschubbahn, in dem die Transport­ riemen (5 beziehungsweise 14) aneinanderliegen, seit­ lich zwischen den aneinanderliegenden Transportriemen (5 beziehungsweise 14) herausgeführt ist.