DE4034092A1 - Vorrichtung zum kontinuierlichen trennschweissen wenigstens zweier aufeinanderliegender kunststoff-folien - Google Patents

Vorrichtung zum kontinuierlichen trennschweissen wenigstens zweier aufeinanderliegender kunststoff-folien

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DE4034092A1
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separating
welding knife
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cutting
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Hans Beck
Helmut Pfeiffer
Klaus Fischer
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Beck Packautomaten GmbH and Co KG
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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Trennschweißen wenigstens zweier aufeinanderliegender Kunst­ stoff-Folien mit einem beheizten, die Folien durch eine Schweißnaht miteinander verbindenden und durchtrennden Trenn­ schweißmesser, wobei zusätzlich zu einer in Richtung der Schweißnaht verlaufenden ersten Relativbewegung zwischen dem Trennschweißmesser und den Folien eine zweite Relativbewegung zwischen Trennschweißmesser und Folien vorgesehen ist, die eine zur Schweißnaht senkrecht gerichtete Komponente hat.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-PS 12 09 722 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist das wiegend, drehend oder stoßend ausgebildete Trennschweißmesser als elektrisch beheizte Scheibe mit sehr geringer Dicke ausgebildet, so daß der Schei­ benrand nach Art einer Schneide die Folien unter Aufschmelzung durchdringt und voneinander trennt, während durch die Auf­ schmelzung die entstehenden Folienkanten zu beiden Seiten des Trennschweißmessers durch eine Schweißnaht miteinander verbun­ den werden. Die so entstehende Schweißnaht ist sehr schmal und genügt daher nicht den neuerdings an derartige Schweißnähte ge­ stellten Festigkeitsanforderungen.
Es ist daher weiterhin aus der DE-PS 36 29 497 bekannt, unter erheblichem apparativem Aufwand bei Verwendung schräg verlau­ fender, beheizter Metallbänder relativ breite und damit wesent­ lich festere Schweißnähte herzustellen, wobei es jedoch erfor­ derlich ist, die miteinander verbundenen Folien im Anschluß an die Herstellung der breiten Schweißnaht durch eine besondere Trennvorrichtung mit Messern oder dergleichen zu trennen, was einen zusätzlichen apparativen Aufwand erforderlich macht.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine einfache Vorrichtung anzuge­ ben, mit deren Hilfe in einem einzigen Arbeitsvorgang eine Trennschweißnaht von erheblicher Breite und damit Festigkeit hergestellt werden kann.
Die Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung dadurch gelöst, daß das Trennschweißmesser einen ersten, die Oberfläche der einen Folie berührenden, relativ breiten Abschnitt zum Er­ zeugen einer Breitschweißnaht und einen zweiten, vom ersten stufenförmig abgesetzten, die beiden Folien durchdringenden, relativ schmalen Abschnitt zum Erzeugen einer Trennschweißnaht aufweist.
Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen von Trennschweißvorrichtungen dient im Zusammenhang mit beiliegen­ der Zeichnung der weiteren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen
Fig. 1 schematisch in Seitenansicht eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Trennschweißen wenig­ stens zweier aufeinanderliegender Kunststoff- Folien mit einem wiegenden Trennschweißmesser;
Fig. 2 eine Vorderansicht in Richtung des Pfeiles A in Fig. 1;
Fig. 3 eine vergrößerte Schnittansicht eines Trenn­ schweißmessers der Vorrichtung aus Fig. 1 und 2;
Fig. 4 schematisch in Vorderansicht ein rotierendes Trennschweißmesser;
Fig. 5 in Vorderansicht schematisch ein Stichmesser;
Fig. 6 schematisch ein Trennschweißmesser mit Spann­ schiene und
Fig. 7 eine schematische Schnittansicht entlang der Linie 7-7 in Fig. 6.
Die Fig. 1 zeigt einen auf einem stationären Maschinengestell 1 mit Hilfe von Schrauben 2, 3 fest angeordneten Lagerblock 4, an dem ein Elektromotor 5 mit Umkehrgetriebe 6 fest angeordnet ist. Einer Ausgangswelle 7 des Umkehrgetriebes 6 wird durch die Wirkung dieses Getriebes eine oszillierende Bewegung über einen Winkelbereich von beispielsweise zwischen 10° und 60° verlie­ hen. Am freien Ende der Ausgangswelle 7 ist, wie auf der Zeich­ nung nur schematisch angedeutet, ein Trennschweißmesser 8 an sich bekannter Art befestigt, welches eine zur Achse der Aus­ gangswelle 7 konzentrisch kreisförmig gebogene Schneide 9 auf­ weist, die oszillierend oder "wiegend" in Richtung des Pfeiles B (Fig. 2) angetrieben ist. Das aus elektrisch leitendem Me­ tall bestehende Trennschweißmesser 8 umfaßt, wie aus Fig. 2 ersichtlich, zwei Schenkel 11, 12, die durch einen Zwischenraum 13 voneinander getrennt sind. Diese Schenkel 11, 12 stehen über an sich bekannte Schleifglieder 14, 15 und elektrische Zulei­ tungen 16, 17 mit einer elektrischen Stromquelle in Verbindung, so daß das wiegende Trennschneidmesser 8 elektrisch auf eine gewünschte Temperatur aufgeheizt werden kann.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind auf dem Maschinengestell 1 zwei parallel zur Schneide 9 des Trennschweißmessers 8 verlau­ fende, gekühlte Leisten 18, 19 fest angeordnet, die zwischen sich einen solchen Abstand ausbilden, daß die Schneide 9 des Trennmessers 8 von oben nach unten zwischen sie eindringen kann. Die Leisten 18, 19 bilden eine Unterlage für zwei Kunst­ stoff-Folien 21, 22, beispielsweise aus Polyäthylen, die durch eine Trennschweißnaht miteinander verbunden werden sollen. Die beiden Folien 21, 22 umhüllen in der Regel auf der in Fig. 1 rechts gelegenen Seite des Trennschweißmessers 8 ein Verpak­ kungsgut. Auf der links vom Trennschweißmesser 8 gelegenen Sei­ te wird von den Folien 21 ein relativ schmaler Abfallstreifen von den Folien 21, 22 abgetrennt.
Die Folien 21, 22 werden senkrecht zur Zeichnungsebene der Fig. 1 und in Richtung des Pfeiles C in Fig. 2 relativ zum Trennschweißmesser 8 vorgeschoben. Während des Schweißvorganges führt das oszillierende Trennschweißmesser 8 relativ zu den Kunststoff-Folien 21, 22 eine zweite Bewegung aus, die eine zur gebildeten Schweißnaht senkrecht gerichtete Komponente hat.
Bei der dargestellten Ausführungsform werden zwei Folien 21, 22 miteinander verschweißt. Es ist möglich, auch mehr als zwei Fo­ lien mit Hilfe der beschriebenen Vorrichtung durch eine Trenn­ schweißnaht miteinander zu verbinden.
Die der Auflage der Folien 21, 22 dienenden Leisten 18, 19 kön­ nen auch durch andere Unterlagen ersetzt werden, beispielsweise durch in Richtung des Pfeiles C vorlaufende, die Folien 21, 22 mitnehmende, an der unteren Folie 22 angreifende Transportrie­ men. Parallel hierzu gerichtete Transportriemen können auch an der oberen Folie 21 angreifen. Derartige Transportmittel sind an sich bekannt.
Das Querschnittsprofil des Trennschneidmessers 8 ist am besten aus Fig. 3 ersichtlich. Dementsprechend umfaßt das Trenn­ schweißmesser 8 einen ersten, die Oberfläche der oberen Folie 21 berührenden, relativ breiten Abschnitt 23 zum Erzeugen einer Breitschweißnaht an den Folien 21, 22, deren Breite etwa der Breite des Abschnittes 23 des Trennmessers 8 entspricht. Ferner weist das Trennschweißmesser 8 einen zweiten, vom ersten Ab­ schnitt 23 stufenförmig abgesetzten, die beiden Folien 21, 22 durchdringenden und trennenden, relativ schmalen Abschnitt 25 auf, an dem die Schneide 9 durch entsprechende Abschrägungen ausgebildet ist.
Der breite Abschnitt 23 des Trennschweißmessers 8 liegt mit Druck zwischen beispielsweise 1 und 20 mbar auf den Folien 21, 22 auf.
Wie in Fig. 3 dargestellt, entsteht an der linken Seite des Trennschweißmessers 8 aus den Folien 21, 22 der bereits erwähn­ te Abfallstreifen, der an seiner seitlich an der Flanke des Trennschweißmessers 8 anliegenden Randkante in herkömmlicher Weise mit einer schmalen, die Federn 21, 22 verbindenden Trenn­ schweißnaht versehen ist. Eine solche Trennschweißnaht entsteht bei den bekannten Trennschweißmessern, die lediglich aus dem die Folien 21, 22 durchdringenden, schmalen, mit der Schneide 9 versehenen Abschnitt 25 bestehen, auch an der rechten Seite des Trennschweißmessers. Bei der hier beschriebenen Vorrichtung werden jedoch die beiden Folien 21, 22 im Bereich des breiten Abschnittes 23 des Trennschweißmessers 8 zusätzlich durch die Breitschweißnaht 24 miteinander verbunden, deren Festigkeit wesentlich größer als diejenige einer üblichen, schmalen Trenn­ schweißnaht ist.
Die Breitschweißnaht 24 liegt, wie aus Fig. 3 ersichtlich, mit ihrer Randkante an der seitlichen Flanke des vom Abschnitt 23 stufenförmig abgesetzten Abschnitts 25 an, so daß hierdurch an dieser Randkante durch Aufschmelzung und Wiedererstarrung des die Folien 21, 22 bildenden Kunststoffes ein sauberer Randver­ schluß der Breitschweißnaht 24 entsteht.
In Fig. 4 ist schematisch eine abgewandelte Vorrichtung zum kontinuierlichen Trennschweißen wenigstens zweier aufeinander­ liegender Kunststoff-Folien dargestellt, die sich von der Aus­ führungsform gemäß Fig. 1 und 2 lediglich dadurch unterschei­ det, daß statt eines oszillierend- oder wiegend angetriebenen Trennschweißmessers ein kontinuierlich umlaufendes und eben­ falls elektrisch beheiztes Rundmesser 28 vorgesehen ist. Das Rundmesser 28 rotiert in Richtung des Pfeiles D und wird durch einen entsprechenden, zusätzlichen Antrieb in Richtung des Pfeiles E oszillierend auf- und abbewegt. Das Profil des Rund­ messers 28 entspricht dem in Fig. 3 dargestellten Profil des "Wiegemessers" 8. Im übrigen ist die Wirkungsweise der Vorrich­ tung gemäß Fig. 4 die gleiche wie diejenige aus Fig. 1 bis 3.
Die Fig. 5 zeigt eine weitere abgewandelte Ausführungsform einer Trennschweißvorrichtung. Diese Vorrichtung unterscheidet sich von den beschriebenen Vorrichtungen dadurch, daß das Trennschweißmesser als stoßendes, d. h. in Richtung des Pfeiles F kontinuierlich auf- und abbewegtes Stichmesser 38 ausgebildet ist, welches durch in Fig. 5 schematisch angedeutete Stromzu­ leitungen 39, 40 elektrisch aufgeheizt wird. Im übrigen hat die Vorrichtung nach Fig. 5 die gleiche Wirkungsweise wie diejeni­ gen nach Fig. 1 bis 3 bzw. 4.
Die Trennschweißmesser 8, 28 und 38 können mit ihren Abschnit­ ten 23, 25 aus einem Stück gefertigt werden. Alternativ ist es auch möglich, die beiden stufenförmig voneinander abgesetzten Abschnitte 23, 25 der Trennschneidmesser 8, 28, 38 aus zwei separaten, miteinander verbundenen Teilen zu fertigen. Die Höhe der Stufe zwischen dem ersten Abschnitt 23 und dem zweiten Ab­ schnitt 25 kann zwischen 1 und 10 mm liegen; sie hat vorzugs­ weise einen Wert zwischen 1 und 5 mm.
Bei der weiteren, in Fig. 6 und 7 dargestellten Ausführungs­ form ist schematisch wiederum das oszillierend oder wiegend angetriebene Trennschweißmesser 8 gemäß Fig. 1 bis 3 darge­ stellt. Die miteinander zu verbindenden Kunststoff-Folien 21, 22 werden in Richtung des Pfeiles C zugeführt. Wie aus Fig. 7 ersichtlich, werden die Folien 21, 22 wiederum von ortsfesten Leisten 18, 19 abgestützt, wobei jedoch beidseits des Trenn­ schweißmessers 8 mitlaufende Transportriemen 41, 42 an der obe­ ren Folie 21 angreifen.
Wie dargestellt, ist zwischen dem relativ schmalen Abschnitt 25 des Trennschweißmessers 8 und der die abzutrennenden Folientei­ le aufnehmenden Leiste 18 eine Spannschiene 43 angeordnet, die in Vorlaufrichtung (Pfeil C) der Folien 21, 22 vor dem Trenn­ schweißmesser 8 beginnend sich bis hinter dieses Messer er­ streckt und deren obere Randkante 44 gegenüber der die Unterla­ ge bildenden Leisten 18, 19 derart schräg von unten nach oben verläuft, daß der Abstand dieser Kante von den Oberflächen der Leisten 18, 19 in Vorlaufrichtung C von einer unterhalb der Leistenoberfläche bis zu einer oberhalb der Leistenoberfläche gelegenen Position zunimmt. Hierdurch werden die den Abfall­ streifen bildenden Folienteile auf der in Fig. 7 linken Seite des Trennschweißmessers 8 zwangsläufig angehoben und gespannt, so daß hierdurch die Trennwirkung der Schneide 9 des Trenn­ schweißmessers 8 unterstützt wird, indem der Abfallstreifen aufgrund seiner zwangsläufigen Anhebung durch die Spannschiene 43 von der auf der gegenüberliegenden Seite des Trennschweiß­ messers 8 gebildeten Breitschweißnaht 44 weggezogen wird.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Trennschweißen wenigstens zweier aufeinanderliegender Kunststoff-Folien mit einem beheizten, die Folien durch eine Schweißnaht miteinander verbindenden und durchtrennenden Trennschweißmesser, wobei zusätzlich zu einer in Richtung der Schweißnaht verlaufen­ den ersten Relativbewegung zwischen dem Trennschweißmesser und den Folien eine zweite Relativbewegung zwischen Trenn­ schweißmesser und Folien vorgesehen ist, die eine zur Schweißnaht senkrecht gerichtete Komponente hat, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennschweißmesser (8, 28, 38) einen ersten, die Oberfläche der einen Folie (21) berührenden, relativ brei­ ten Abschnitt (23) zum Erzeugen einer Breitschweißnaht (24) und einen zweiten, vom ersten stufenförmig abgesetz­ ten, die beiden Folien durchdringenden, relativ schmalen Abschnitt (25) zum Erzeugen einer Trennschweißnaht auf­ weist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennschweißmesser (8) als oszillierendes Wiegemesser ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennschweißmesser als rotierendes Rundmesser (28) ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennschweißmesser als stoßendes Stichmesser (38) aus­ gebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem relativ schmalen Abschnitt (25) des Trenn­ schweißmessers (8, 28, 38) und einer die abzutrennenden Folienteile aufnehmenden Unterlage (Leiste 18) eine Spann­ schiene (43) angeordnet ist, die in Vorlaufrichtung (C) der Folien (21, 22) vor dem Trennschweißmesser beginnend sich hinter das Trennschweißmesser erstreckt und deren Randkante (44) gegenüber der Unterlage derart schräg ver­ läuft, daß der Abstand der Randkante von der Unterlage in Vorlaufrichtung von einer unterhalb der Unterlage bis zu einer oberhalb der Unterlage gelegenen Position zunimmt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abschnitte (23, 25) des Trennschweißmessers (8, 28, 38) aus einem Stück gefertigt sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abschnitte (23, 25) des Trennschweißmessers (8, 28, 38) zwei separate, miteinander verbundene Teile bilden.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite, breitere Abschnitt (23) des Trennschweißmes­ sers (8, 28, 38) zu einer Schneide (9) angeschärft ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Stufe zwischen dem ersten und zweiten Ab­ schnitt (23, 25) des Trennschweißmessers (8, 28, 38) zwi­ schen 1 und 10 mm, vorzugsweise zwischen 1 und 5 mm liegt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste, relativ breite Abschnitt (23) des Trennschweiß­ messers (8, 28, 38) die Oberfläche der Folie (21) mit ei­ nem Druck zwischen 1 und 20 mbar berührt.
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