DE4241974C1 - Vorrichtung zur Steuerung von Schweißwerkzeugen an Folienschweißmaschinen, insbesondere bei der Herstellung von Beuteln, Säcken oder dgl. aus thermoplastischen Kunststoffolienbahnen - Google Patents

Vorrichtung zur Steuerung von Schweißwerkzeugen an Folienschweißmaschinen, insbesondere bei der Herstellung von Beuteln, Säcken oder dgl. aus thermoplastischen Kunststoffolienbahnen

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DE4241974C1 DE19924241974 DE4241974A DE4241974C1 DE 4241974 C1 DE4241974 C1 DE 4241974C1 DE 19924241974 DE19924241974 DE 19924241974 DE 4241974 A DE4241974 A DE 4241974A DE 4241974 C1 DE4241974 C1 DE 4241974C1
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Steuerung von Schweißwerkzeugen an Folienschweißmaschinen, insbesondere bei der Herstellung von Beuteln, Säcken oder dgl. aus thermoplastischen Kunststoffolienbahnen, mit wenigstens einem von einem Servomotor und einem damit verbundenen Antriebsübertragungsorgan hin und her gehend angetriebenen Schweißbalken und einem damit zusammenwirkenden Gegenschweißbalken sowie einer Steuereinrichtung für den Antrieb.
Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der DE-A1 39 31 967 bekannt. Dort ist zum Antrieb des verstellbaren Schweißbalkens ein um 360° umlaufender Kurbeltrieb vorgesehen, dessen Servomotor so geschaltet werden kann, daß der Schweißbalken gegebenenfalls mit gewünschter Beschleunigung oder Verzögerung angetrieben wird. Die Verstellbewegung des Schweißbalkens entspricht einem entsprechenden ersten Anteil des Drehwinkels des Kurbeltriebs, während der restliche Drehwinkel bis zur Erlangung der vollen Umdrehung entsprechend der aktuellen Drehzahl durchlaufen wird. Dieser kontinuierliche bzw. asymmetrische Schweißbalkenantrieb jeweils über eine volle Umdrehung in Verbindung mit der vergleichsweise hohen trägen Masse des Antriebsübertragungsorgans stellt keine optimale Ausnutzung der Maschinenleistung dar. Außerdem ist eine Anpassung an unterschiedliche Materialien für die Kunststoffbahn und eine variable Einstellung des Schweißbalkens lediglich auf mechanischem Wege möglich. Es ist somit bei einer ansonsten weitgehend automatischen Folienschweißmaschine eine äußerst umständliche und zeitaufwendige Anpassung erforderlich.
Wesentlich günstigere Bedingungen weist eine Vorrichtung nach einem älteren Vorschlag der Anmelderin (deutsche Patentanmeldung P 42 22 552) auf, da dort der Kurbeltrieb als Reversierantrieb ausgebildet ist. Dadurch kommt man aufgrund der geringeren zurückzulegenden Wege des Antriebsübertragungsorgans zu einer bedeutenden Leistungssteigerung der Schweißmaschine. Außerdem läßt sich der Schweißdruck einfacher und exakter einstellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels der mit besonders einfachen Maßnahmen eine noch weitergehende Reduzierung der trägen Massen des oder der Antriebsübertragungsorgane und damit bei vergleichsweise hoher Maschinenleistung eine äußerst feinfühlige Einstellung des Schweißdrucks gewährleistet wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Antriebsübertragungsorgan von einem Schraubgetriebe gebildet ist. Dieses ist in zweckmäßiger Ausgestaltung von wenigstens einer dem zu verstellenden Schweißbalken zugeordneten Gewindespindel gebildet.
Diese Gewindespindel erstreckt sich im wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung des verstellbaren Schweißbalkens und ist mit letzterem über einen in einem festen Führungselement gleitbeweglich gelagerten Tragkörper verbunden.
Der Tragkörper kann beispielsweise von einer auf der Gewindespindel sitzenden Tragplatte und einer damit fest verbundenen, den Schweißbalken tragenden Führungsstange gebildet sein.
Grundsätzlich ist es auch denkbar und unter Umständen vorteilhaft, daß außer dem Schweißbalken auch der damit zusammenwirkende Gegenschweißbalken durch ein Schraubgetriebe angetrieben wird.
In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn der Schweißbalken und der Gegenschweißbalken von einer gemeinsamen Gewindespindel mit gegenläufige Steigungen aufweisenden Gewindeabschnitten angetrieben werden.
Als besonders zweckmäßig hat es sich gezeigt, daß die Gewindeabschnitte in den Endbereichen der Gewindespindel angeordnet sind und der eine Gewindeabschnitt unmittelbar dem zugehörigen Servomotor verbunden ist. Hierdurch lassen sich die zu bewegenden Massen weiter reduzieren. Bei entsprechender Ausbildung des Motors ist es im Rahmen der Erfindung möglich, daß der zwischen dem Schweißbalken und dem Gegenschweißbalken erzeugte Schweißdruck unmittelbar durch die Stromaufnahme des Motors einstellbar ist.
Zweckmäßigerweise ist zum Antrieb des Schweißbalkens und/oder des Gegenschweißbalkens ein über die Steuereinrichtung einstellbarer und mit dem Motor synchronisierbarer weiterer Motor vorgesehen. Hierdurch läßt sich der Bewegungsablauf der Schweißbalken/Gegenschweißbalken noch feinfühliger steuern.
Vorzugsweise erfolgt die Synchronisierung der Motoren der Schweißbalken bezüglich deren Taktzahl und/oder hinsichtlich des Schweißdrucks durch eine elektronische Steuerung. Mit den Mitteln nach der Erfindung wird die gestellte Aufgabe nach einer Schweißvorrichtung mit hoher Produktionsleistung sowie einfachem und exakt einstellbarem Schweißdruck in optimaler Weise gelöst.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 eine Folien-Schweißeinrichtung mit Schweißbalkenantrieb und mit in einer Parkposition befindlichen verstellbarem Schweißbalken und Gegenschweißbalken,
Fig. 2 den Schweißbalken und den Gegenschweißbalken in einer einen Transport der Kunststoffolienbahn zulassenden Arbeitsposition,
Fig. 3 den Schweißbalken und den Gegenschweißbalken in der Schweißposition,
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Antriebs- und Steuerungseinrichtung für die Schweißwerkzeuge und
Fig. 5 Weg-Zeit- bzw. Weg-Geschwindigkeit-Schaubilder für den Schweißbalken und den Kunststoffolientransport.
In den Fig. 1 bis 3 ist schematisch ein Teil einer im einzelnen nicht dargestellten Folienschweißmaschine gezeigt, wie sie beispielsweise zur Herstellung von Schlauch- oder Halbschlauchbahnen aus thermoplastischem Kunststoff abgeschweißten Beuteln, Säcken oder dgl. verwendet wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird eine Kunststoffolienbahn 1 in der angegebenen Pfeilrichtung von einem durch einen nicht dargestellten Servomotor angetriebenen Vorzugswalzenpaar 2 schrittweise transportiert. Hinter dem Vorzugswalzenpaar 2 ist eine Schweißeinrichtung 3 mit einem oberen, hin und her gehend angetriebenen Schweißbalken 4 und einen unteren, gleichfalls hin und her angetriebenen Gegenschweißbalken 5 angeordnet. Eine Antriebseinrichtung 6 für die Schweißeinrichtung 3 weist einen Motor 7 sowie ein Antriebsübertragungsorgan in Gestalt eines Schraubgetriebes 8 auf. Zum Schraubgetriebe 8 gehört eine Gewindespindel 9, die sich im wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung des Schweißbalkens 4 und des Gegenschweißbalkens 5 erstreckt. In den Endbereichen der Gewindespindel 9 sind Gewindeabschnitte 11, 12 mit gegenläufiger Steigung angeordnet. Auf den Gewindeabschnitten 11, 12 sitzen Tragkörper in Gestalt von sich im wesentlichen horizontal erstreckenden Tragplatten 13, 14 und jeweils einer damit fest verbundenen Führungsstange 15, 16. Die Führungsstangen sind unter Zwischenschaltung von Lagerelementen 17 in fest angeordneten Führungselementen 18 gleitbeweglich geführt. Jede Führungsstange 15, 16 ist als Träger entweder des Schweißbalkens 4 oder aber des Gegenschweißbalkens 5 ausgebildet.
Die Antriebseinrichtung 8 ist auf der einen Seite der Kunststoffolienbahn 1 angeordnet. Auf der gegenüberliegenden Seite der Kunststoffolienbahn 1 ist eine identisch ausgebildete, im einzelnen nicht dargestellte Antriebseinrichtung angeordnet, die einen eigenen Motor 7′ aufweist. Die beiden Motoren 7, 7′, die z. B. als Servomotor oder aber auch als Schrittmotor ausgebildet sein können, sind durch eine elektronische Steuerung 19 (Fig. 1) miteinander synchronisiert. Mit 21 ist angedeutet, daß entsprechend der jeweiligen Stromaufnahme der Motoren 7, 7′ der Schweißdruck an der Kunststoffolienbahn 1 einstellbar ist.
In Fig. 4 ist eine mit Multicontrol Steuerungssystem-Positionierelektronik bezeichnete Steuerungseinrichtung 22 mit einer als elektronisches Getriebe bezeichneten Steuersignalverarbeitungsanlage 23 (Rechner) schematisch dargestellt. Die Steuersignalverarbeitungsanlage steht über Servoverstärker 24, 24′ mit den jeweils zugehörigen, in Abhängigkeit von Impulsgebern 25, 25′ sowie Rotorlagegeber 26, 26′ gesteuerten Motoren 7, 7′ zum Antrieb des Schweißbalkens 4 und des Gegenschweißbalkens 5 in Verbindung. Über einen Sollwertgeber 27 können die jeweils gewünschten Sollwerte für die Taktzahl und den Schweißdruck der Schweißeinrichtung 3, mit denen das Schweißbackenpaar 4, 5 arbeiten soll, eingegeben werden.
Die Zusammenhänge zwischen der Schweißbalkenposition, der Schweißbalkengeschwindigkeit sowie der Transportbewegung der Kunststoffolienbahn (Folientransport) ergeben sich im einzelnen aus den in Fig. 5 dargestellten Schaubildern. Im oberen Schaubild sind die Parkposition, die Arbeitsposition, in der eine Vorschubbewegung der Kunststoffolienbahn 1 möglich ist sowie die Schweißposition dargestellt.
Im übrigen gilt für Fig. 5 die folgende Legende:
T1 Schweißbalken von Parkposition in Arbeitsposition Folientransport verfahren (V-)
T2 Verweilzeit für optimalen Folientransport
T3 Schweißbalken von Arbeitsposition Folientransport in Schweißposition verfahren (Vmax.-)
T4 Schweißzeit
T5 Schweißbalken von Schweißposition in Arbeitsposition Folientransport verfahren (Vmax.+)
T6 Zeit aus (T5+T2+T3+T4) für einen kompletten Arbeitsablauf
T7 Folientransport
Unter Berücksichtigung obiger Erläuterungen ergibt sich für die erfindungsgemäße Schweißvorrichtung folgende Funktion:
Ausgehend von der in Fig. 1 dargestellten Parkposition werden die Gewindespindeln 9, 9′ über die Motoren 7, 7′ drehsinnrichtig umlaufend angetrieben, so daß die Schweißeinrichtung 3 die in Fig. 2 dargestellte Arbeitsposition einnimmt. In dieser Stellung ist eine Transportbewegung der Kunststoffolienbahn 1 möglich. Erst nach weiterem Verdrehen der Gewindespindeln bis in die in Fig. 3 dargestellte Stellung, wird die Schweißposition erreicht. In dieser werden die Motoren 7, 7′ entsprechend der gewünschten Schweißzeit und des Schweißdrucks angehalten. Die Verweilzeit und der Schweißdruck in dieser Position sind variabel, so daß die Schweißzeit und/oder Schweißdruck in gewünschtem Sinne verlängert oder verkürzt werden können. Nach Ablauf der vorgegebenen Schweißzeit öffnen der Schweißbalken 4 und der Gegenschweißbalken 5, was dadurch erreicht wird, daß die Gewindespindeln 9, 9′ in entgegengesetztem Uhrzeigersinn verdreht werden und somit die Schweißeinrichtung in die in Fig. 2 gezeigte Arbeitsposition zurückbewegen. Ab einem bestimmten Öffnungsweg der Schweißbalken kann der Folientransport erfolgen. In Abhängigkeit von der Vorschublänge und der gewünschten Produktionsgeschwindigkeit wird schließlich durch die Steuereinrichtung ein Schließbefehl ausgelöst und die Schweißbalken fahren wieder in die Schweißposition zurück, so wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Bei Maschinenstopp läßt sich die Schweißeinrichtung 3 in die in Fig. 1 gezeigte Parkposition verfahren.
Insgesamt gesehen ergibt sich eine Folienschweißeinrichtung, die sich durch einen einfachen Aufbau, eine hohe Dynamik, infolge reduzierter Massenkräfte, einen elektrisch einstellbaren Schweißdruck sowie eine hohe Produktionsleistung auszeichnet.
Die Vorrichtung kann grundsätzlich auch bei mehreren mit Abstand hintereinander angeordneten Schweißeinrichtungen angewendet werden. Schließlich können als Motore auch Schrittmotore vorgesehen sein, die über eine elektronische Antriebssteuerung steuerbar sind, die ihrerseits über die Schrittimpulse die Laufzeiten der Schrittmotore steuert. Die Schrittmotore können dabei mit Positionskontrolleinrichtungen versehen sein, die die jeweiligen Positionen an einen Zentralrechner zurückmelden. Schrittmotore sind nur ein weiteres Beispiel für in Frage kommende Motore. Grundsätzlich können als Antriebsmotore alle Motore verwendet werden, die steuerbar sind.

Claims (12)

1. Vorrichtung zur Steuerung von Schweißwerkzeugen an Folienschweißmaschinen, insbesondere bei der Herstellung von Beuteln, Säcken oder dgl. aus thermoplastischen Kunststoffolienbahnen, mit wenigstens einem von einem Motor und einem damit verbundenen Antriebsübertragungsorgan hin und her gehend angetriebenen Schweißbalken und einem damit zusammenwirkenden Gegenschweißbalken sowie einer Steuereinrichtung für den Antrieb, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsübertragungsorgan von einem Schraubgetriebe (8) gebildet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schraubgetriebe (8) von wenigstens einer dem zu verstellenden Schweißbalken (4) zugeordneten Gewindespindel (9) gebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindel (9) im wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung des verstellbaren Schweißbalkens (4) angeordnet und mit letzterem über einen in einem festen Führungselement (18) gleitbeweglich gelagerten Tragkörper (13, 15) verbunden ist.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper von einer auf der Gewindespindel (9) sitzenden Tragplatte (13) und einer damit fest verbundenen, den Schweißbalken (4) tragenden Führungsstange (15) gebildet ist.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem Schweißbalken (4) auch der damit zusammenwirkende Gegenschweißbalken (5) durch ein Schraubgetriebe angetrieben ist.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißbalken (4) und der Gegenschweißbalken (5) von einer gemeinsamen Gewindespindel (9) mit gegenläufige Steigungen aufweisenden Gewindeabschnitten (11, 12) angetrieben sind.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindeabschnitte (11, 12) in den Endbereichen der Gewindespindel (9) angeordnet sind und daß der eine Gewindeabschnitt (11) unmittelbar mit dem zugehörigen Motor (7) verbunden ist.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen dem Schweißbalken (4) und dem Gegenschweißbalken (5) erzeugte Schweißdruck unmittelbar durch die Stromaufnahme des Motors (7) einstellbar ist.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb der Schweißeinrichtung (3) ein durch die Steuereinrichtung (22) einstellbarer und mit dem Motor (7) synchronisierbarer weiterer Motor (7′) mit zugeordnetem Schraubgetriebe (Gewindespindel 9′) vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisierung der Motoren (7, 7′) der Schweißeinrichtung (3) bezüglich der Taktzahl und/oder des Schweißdruckes durch eine elektronische Steuerung erfolgt.
11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Motore Servomotore vorgesehen sind.
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Motore Schrittmotors vorgesehen sind.
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