DE69510204T2

DE69510204T2 - Formschulter für eine Vorrichtung zum Herstellen von Beuteln und Verfahren zu deren Herstellung.

Info

Publication number: DE69510204T2
Application number: DE1995610204
Authority: DE
Inventors: Masao Fukuda; Keiichi Nishimura
Original assignee: Ishida Scales Manufacturing Co Ltd; Ishida Co Ltd
Current assignee: Ishida Scales Manufacturing Co Ltd; Ishida Co Ltd
Priority date: 1995-11-23
Filing date: 1995-11-23
Publication date: 1999-11-11
Anticipated expiration: 2015-11-24
Also published as: EP0775634B1; DE69510204D1; EP0775634A1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Formschulter für einen Beutelerzeuger und auf ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Formschulter. Diese Erfindung bezieht sich zudem auf Verpackungsmaschinen, die eine solche Formschulter aufweisen.
Eine Beutelerzeugungs-Verpackungsmaschine, wie eine Form- Füll-Versiegelungs-Verpackungsmaschine des vertikalen Kissentyps, die beispielsweise in dem U. S. Patent 5, 237, 798, herausgegeben am 24. August 1993 beschrieben ist, verwendet eine Komponente, die üblicherweise als eine Formschulter bezeichnet wird, um ein längliches flexibles Beutelerzeugungsmaterial in eine zylindrische Form zu biegen, und allgemein aus einem sich vertikal erstreckenden rohrförmigen Teil und einem sogenannten Schulterteil (manchmal auch als ein rockförmiges Teil bezeichnet) besteht, das einen geneigten ebenen Führungsabschnitt hat. Das Beutelerzeugungsmaterial, beispielsweise in Form einer Bahn, wird in Längsrichtung horizontal in einer flachen Form zu der Formschulter geführt, bewegt sich über und entlang dieses geneigten ebenen Führungsabschnitts des Schulterteils, ändert scharf seine Bewegungsrichtung, wenn es die Verbindungslinie überquert, an der das rohrförmige Teil und das Schulterteil miteinander verbunden sind, um sich in das rohrförmige Teil zu bewegen und wird axial längs der Innenoberfläche des rohrförmigen Teils abwärts gezogen. Mit anderen Worten, das Beutelerzeugungsmaterial wird zunächst über den geneigten ebenen Führungsabschnitt des Schulterteils nach oben gedrückt, wechselt scharf seine Bewegungsrichtung an der Verbindungslinie, wenn es in eine rohrförmige Form gefaltet wird, und wird dann nicht nur durch die Kraft der Artikel, die zugeführt werden, um in dem erzeugten Beutel verpackt zu werden, sondern zudem von einem Abzugsband oder dgl. (nicht gezeigt) zum Bewirken der Bewegung des Beutelerzeugungsmaterials abwärts gezogen. Somit ist es entscheidend, daß die Verbindungslinie, an der das Beutelerzeugungsmaterial gezwungen wird, seine Bewegungsrichtung scharf zu ändern, eine kontinuierliche sanfte Kurve ist, die korrekt geformt ist, weil, wenn sie nicht korrekt geformt ist oder sogar nur eine kleine Unebenheit hat, das Material leicht verknittert wird oder kleine Längslinien auf der Oberfläche entwickelt.
Farmschultern dieses Typs werden üblicherweise durch Gießen hergestellt, wobei eine Bezugsform danach verwendet wird, um einen genauen Kopiervorgang zur korrekten Formgebung der Verbindungslinie auszuführen. Dies benötigt jedoch eine lange Zeit schwerer Arbeit durch einen geübten Arbeiter zusätzlich zu den Herstellungskosten und führt zu Abweichungen und Ungleichmäßigkeiten in der Form der Formschultern, was sie unaustauschbar macht. Ferner sind üblicherweise viele Formschultern erforderlich, um Beutel verschiedener Größe herzustellen. Sogar wenn Beutel der gleichen Größe hergestellt werden, sind üblicherweise verschiedene Formschultern erforderlich, in Abhängigkeit davon, wo und wie die Seitenkanten des länglichen Beutelerzeugungsmaterials überlappen sollen, um in Längsrichtung versiegelt oder verbunden zu werden. Der Winkel des geneigten ebenen Führungsabschnitts des Schulterteils muß ferner in Abhängigkeit von den physikalischen Eigenschaften des Beutelerzeugungsmaterials, wie seine Dicke, verändert werden. Kurz gesagt, die Kosten der Ausrüstung eines Beutelerzeugers mit einer ausreichenden Anzahl von Formschultern verschiedener Typen sind beachtlich, wenn herkömmliche Technologie verwendet wird.
Die US-A-3 636 826 beschreibt eine Formschulter gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 und hat einen Faltschuh, der, wenn er abgewickelt ist, eine Halskurve mit einem Segment hat, das durch die Gleichung
beschrieben ist, wobei W und F Konstanten sind und X und Y Ortskoordinaten sind.
Die GB-A-913114 und DE-A-40 38 888 beschreiben alternative Formschultern. GB-A-913 114 beschreibt ferner eine Verpackungsmaschine gemäß Oberbegriff von Anspruch 16.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung hat eine Formschulter zum Formen eines länglichen ebenen Beutelerzeugungsmaterials in eine Rohrform ein hohlzylindrisches rohrförmiges Teil mit einer inneren Oberfläche, das eine Axialrichtung definiert, und ein Schulterteil, welches einen ebenen Führungsabschnitt hat und mit dem rohrförmigen Teil längs einer Verbindungslinie verbunden ist, die das rohrförmige Teil umgibt, so daß das Material über den ebenen Führungsabschnitt des Schulterteils geführt wird, die Bewegungsrichtung an der Verbindungslinie scharf in die Axialrichtung ändert und in eine rohrförmige Form längs der inneren Oberfläche des rohrförmigen Teils umgeformt wird, wobei sich der Winkel zwischen der Tangente an der Verbindungslinie und einer Ebene senkrecht zu der Axialrichtung mit einem konstanten Verhältnis ändert.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung hat ein Verfahren zur Herstellung einer Formschulter, die ausgelegt ist, ein längliches ebenes Beutelerzeugungsmaterial in eine rohrförmige Form zu formen und ein hohlzylindrisches rohrförmiges Teil, das eine Axialrichtung definiert, sowie ein Schulterteil mit einem ebenen Führungsabschnitt, der mit dem rohrförmigen Teil längs einer Verbindungslinie verbunden ist, hat, so daß das Material über den ebenen Führungsabschnitt des Schulterteils gefördert wird, die Bewegungsrichtung scharf an der Verbindungslinie in die Axialrichtung wechselt und in eine rohrförmige Form entlang der inneren Oberfläche des rohrförmigen Teils umgeformt wird, die Schritte: Schneiden eines rohrbildenden Teils und eines schulterbildenden Teils aus einem flachen Rohling, wobei jedes der Teile eine bestimmte geometrische Form mit einem bestimmten Abstand zwischen Seitenkanten und einem gekrümmten Kantenabschnitt hat, Biegen des rohrbildenden Teils in die rohrförmige Form, um das rohrförmige Teil zu formen, indem die Seitenkanten zusammengebracht werden, Biegen des schulterbildenden Teils, um das Schulterteil durch Formen des ebenen Führungsabschnitts zu formen und um den gekrümmten Kantenabschnitt des schulterbildenden Teils mit dem gekrümmten Kantenabschnitt des rohrbildenden Teils anzupassen, und Verbinden der gebogenen Teile miteinander längs den gekrümmten Kantenabschnitten, um die Verbindungslinie zu bilden, wobei die Verbindungslinie so geformt ist, daß sich der Winkel zwischen der Tangente an der Verbindungslinie und einer Ebene senkrecht zu der Axialrichtung mit einem konstanten Verhältnis ändert.
Diese Erfindung schafft ein Verfahren zur genauen und automatischen Herstellung von Formschultern verschiedener Typen.
Diese Erfindung schafft ferner durch ein solches Verfahren hergestellte Formschultern, deren rohrförmige Teile und Schulterteile durch Biegen von Teilen erzeugt sind, die aus einem Rohling mittels einer numerisch gesteuerten Schneidemaschine geschnitten sind.
In einem Beispiel kann eine Formschulter gemäß der vorliegenden Erfindung nicht nur dadurch gekennzeichnet sein, daß sie aus einem hohlzylindrischen rohrförmigen Teil, das eine Axialrichtung definiert, und einem Schulterteil besteht, daß einen ebenen Führungsabschnitt hat und an dem rohrförmigen Teil längs einer geschlossenen dreidimensionalen Linie oder Kurve (als die Verbindungslinie bezeichnet) befestigt ist, so daß ein längliches Beutelerzeugungsmaterial, das über den geneigten ebenen Führungsabschnitt des Schulterteils gefördert wird, in eine rohrförmige Form gebracht werden kann, wenn es die Verbindungslinie überquert, um sich in das rohrförmige Teil zu bewegen, sondern daß die vorgenannte Verbindungslinie zwischen dem rohrförmigen Teil und dem Schulterteil so geformt ist, daß der Winkel zwischen ihrer Tangente und einer Ebene senkrecht zu der Axialrichtung des rohrförmigen Teils sich mit einem konstanten Verhältnis bezüglich der Veränderung der Position des Berührpunkts der Tangente mit der Verbindungslinie ändert, beispielsweise in der Richtung senkrecht zur Axialrichtung des rohrförmigen Teils oder längs der Verbindungslinie selbst.
Um eine solche Formschulter gemäß der vorliegenden Erfindung zu erzeugen, werden zu dem rohrförmigen Teil und dem Schulterteil zu machende Teile aus einem Rohling oder Rohblech mit bestimmten geometrischen Formen ausgeschnitten, angemessen in vorbestimmte Formen des rohrförmigen Teils und des Schulterteils gebogen und gefaltet und beispielsweise durch Schweißen längs der vorgenannten Verbindungslinie verbunden. Die geometrischen Formen, in die der Rohling geschnitten wird, sind derart bestimmt, daß wenn diese Teile gebogen, gefaltet und wie zuvor beschrieben, miteinander verbunden werden, die Verbindungslinie dazwischen die durch diese Erfindung vorgegebenen, oben beschriebenen Bedingungen hinsichtlich des Änderungsverhältnisses ihrer Steigung erfüllen wird.
In Abhängigkeit davon, welche Arten der Versiegelung gewünscht sind, können Seitenstreifen verschiedener Breite längs den Seitenkanten der aus dem Rohling auszuschneidenden Teile vorgesehen werden.
Die beigefügten Zeichnungen, die in dieser Beschreibung aufgenommen sind und ein Bestandteil davon bilden, zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung und dienen, zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Prinzipien der Erfindung. In den Zeichnungen ist:
Fig. 1 eine Ansicht einer Formschulter gemäß der vorliegenden Erfindung als ein Teil einer Vertikalkissentyp-Beutelerzeugungs- Verpackungsmaschine;
Fig. 2A und 2B Draufsichten auf Abschnitte eines Rohlingsmaterials, die jeweils geschnitten sind, um ein Schulterteil und ein rohrförmiges Teil einer Formschulter gemäß dieser Erfindung zu bilden;
Fig. 3A und 3B Perspektivansichten zweiter rohrbildender Teile, kurz bevor sie zu einem rohrförmigen Teil einer Formschulter gemacht werden;
Fig. 4 eine Kurve, die die gekrümmten Kantenabschnitte von Fig. 2A und 2B wiedergibt;
Fig. 5 eine Projektion der Formschulter gemäß dieser Erfindung auf die ξ -Ebene;
Fig. 6A, 6B, 6C und 6D Skizzen von verschiedenen Wegen der Herstellung einer Längsversiegelung zur Erzeugung von Beuteln; und
Fig. 7 eine schematische Ansicht eines Abschnitts einer Verpackungsmaschine eines Form-Füll-Versiegelungstyps, die die Formschulter von Fig. 1 enthält.
Fig. 1 zeigt bei 10 ein Beispiel von Formschultern gemäß der vorliegenden Erfindung, die im wesentlichen gleich einer herkömmlichen Formschulter, aus einem Trichter 15, einem rohrförmigen Teil 20 und einem Schulterteil 30 besteht, die miteinander verbunden sind. Die dreidimensionale gekrümmte geschlossene Linie entlang der das rohrförmige Teil 20 und das Schulterteil 30 verbunden sind, wird als eine Verbindungslinie 40 (und ebenfalls durch den Buchstaben Q bezeichnet) bezeichnet.
Um das rohrförmige Teil 20 und das Schulterteil 30 zu bilden, wird ein plattenförmiges Rohrmaterial in spezielle geometrische Formen geschnitten, wie in Fig. 2A und 2B gezeigt ist, die gebogen und miteinander verbunden werden. Zum Zweck der Beschreibung werden die so aus einem Rohling ausgeschnittenen Teile hier als das rohrbildende Teil 52 bzw. als das schulterbildende Teil 53 bezeichnet.
Fig. 3A zeigt wie das rohrbildende Teil gemäß Fig. 2B in eine rohrförmige Form gebogen werden kann, um das rohrförmige Teil 20 zu bilden. Es ist anzumerken, daß sowohl das rohrbildende als auch das schulterbildende Teil 52 bzw. 53 einen gekrümmten Kantenabschnitt 54 haben. Wenn das rohrbildende und das schulterbildende Teil 52 bzw. 53 gebogen werden, um das rohrförmige Teil und das Schulterteil 20 und 30 zu bilden, werden ihre gekrümmten Kantenabschnitte 54 zu der Verbindungslinie 40, entlang der das rohrförmige Teil und das Schulterteil 20 und 30 miteinander verbunden sind. Die gewünschte Form der Verbindungslinie 40 und das Problem, wie die Form des gekrümmten Kantenabschnitts 54 zu bestimmen ist, wenn das rohrbildende Teil und das schulterbildende Teil 52 und 53 ausgeschnitten werden, wird als nächstes diskutiert.
Grob beschrieben hat das rohrförmige Teil 20 die Form eines Zylinders, der entlang einer geneigten Ebene geschnitten ist, wie sowohl in Fig. 1 als auch 3A gezeigt ist. Für die Beschreibung wird angenommen, daß das rohrförmige Teil 20 vertikal aufrecht steht oder daß es eine vertikale Axialrichtung hat, wie in Fig. 3A gezeigt ist, wobei der höchste und der niedrigste Punkt der Verbindungslinie Q jeweils durch die Buchstaben O und A bezeichnet sind. Bequemlichkeitshalber wird ein dreidimensionales rechtwinkliges Koordinatensystem mit zueinander senkrechten ξ, η und -Achsen definiert, wie in Fig. 3A gezeigt ist, wobei der Ursprung bei 0 liegt, sich die -Achse vertikal abwärts erstreckt, und der niedrigste Punkt A der Verbindungslinie Q auf der ξ -Ebene liegt. Die ξη-Ebene wird zudem als die Horizontalebene bezeichnet und die Projektion der zylindrischen Form des rohrförmigen Teils 20 auf die horizontale Ebene wird als die Querschnittskurve bezeichnet. Querschnittskurven, die bezüglich der ξ-Achse symmetrisch sind, wie beispielsweise ein Kreis, und Verbindungslinien, die symmetrisch bezüglich der ξ -Ebene sind, werden hier durchgehend in Betracht gezogen, obwohl dies den Bereich der Erfindung nicht beschränken soll.
Fig. 4 zeigt die Form des gekrümmten Kantenabschnitts 54, d. h. der Abschnitt des rohrbildenden Teils 52, der, wenn gebogen, die Verbindungslinie Q bilden wird. Mit anderen Worten, Fig. 4 zeigt die Kurve, die in Übereinstimmung mit der Verbindungslinie Q erhalten wird, wenn das in Fig. 3A gezeigte rohrförmige Teil 20 aufgebogen und abgewickelt wird. Diese zweidimensionale Kurve, die die vorgenannten gekrümmten Kantenabschnitte 54 wiedergibt, wird nachfolgend als die Kantenkurve bezeichnet und ein zweidimensionales rechtwinkliges Koordinatensystem mit zueinander senkrechten x- und z-Achsen wird der Bequemlichkeit halber, wie in Fig. 4 gezeigt, definiert, wobei die z-Achse mit der -Achse übereinstimmt und der Ursprung O an dem gleichen Ort ist, wie in Fig. 3A gezeigt ist.
Grob gesprochen, ist es das Ziel dieser Erfindung, die Kantenkurve angemessen auszulegen, so daß ein Beutelerzeugungsmaterial (durch den Buchstaben f in Fig. 1 bezeichnet) sanft seine Bewegungsrichtung ändern wird, wenn es über die Verbindungslinie Q gezogen wird. Es ist somit klar, daß die Kantenkurve in Fig. 4 eine sanft gebogene Kurve sein sollte. Diese Bedingung allein ist jedoch nicht ausreichend, um die Form der Kurve zu bestimmen. Gemäß dieser Erfindung muß die Verbindungslinie Q ihre Steigung gleichmäßig ändern. Genauer gesagt, der Winkel zwischen der Tangente an der Verbindungslinie Q und der horizontalen Ebene soll sich mit einem konstanten Verhältnis ändern.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung bezieht sich das vorgenannte konstante Verhältnis auf die x-Koordinate des Berührpunkts, in welchem die Verbindungslinie Q und ihre Tangente einander berühren. Mit anderen Worten, die Steigung der Tangente der Verbindungslinie Q muß sich mit einem konstanten Verhältnis bezüglich der senkrechten Komponente der Veränderung des Orts des Kontaktpunkts zwischen der Verbindungslinie Q und ihrer Tangente bezüglich der Axialrichtung des rohrförmigen Teils 20 ändern. Wenn ein willkürlicher Punkt auf der Verbindungslinie Q mit P bezeichnet wird, ist die oben bestimmte Steigung im Punkt P die Tangente mit dem Winkel γ, der in Fig. 4 gezeigt ist. Weil somit der tan = dz/dx, wenn z = z(x) die Gleichung der in Fig. 4 gezeigten Kantenkurve ist, kann die gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung aufgestellte Bedingung folgendermaßen geschrieben werden:
d(dz/dx)/dx = a(konstant). (1)
Weil die Verbindungslinie Q glatt bzw. stetig und symmetrisch bezüglich der ξ -Ebene sein muß, ist tan = 0, wenn x = 0 und man erhält folglich durch einfache Integration von (1):
dz/dx = ax. (2)
Wenn die Höhendifferenz zwischen den Punkten O und A oder der Abstand dazwischen längs der -Achse durch H bezeichnet wird und die Breite des durch die Formschulter zu formenden Beutels mit B bezeichnet wird, wie in Fig. 2A und 2B gezeigt ist, erhält man durch Integration von (2):
z = (H/B²)x², (3)
d. h. die in Fig. 4 gezeigte Kantenkurve sollte eine Parabel sein.
Wenn die Querschnittskurve ein Kreis mit einem Radius r (= B/π) als ein besonderes Beispiel ist, stehen die ξ-Koordinate und die x-Koordinate des willkürlichen Punkts P auf der Verbindungslinie Q durch
ξ = r(1 - cos(x/r)) (4)
in Beziehung und folglich
d /dξ = (dz/dx)(dx/dξ) = - (2Hx/B²) /sin (x/r). (5)
Folglich ist der Winkel zwischen der ξ-Achse und der Projektion der Verbindungslinie Q an dem höchsten Punkt O der Verbindungslinie Q durch
tan&supmin;¹(2Hr/B²) = tan&supmin;¹(2H/π²r) (6)
bestimmt.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel dieser Erfindung liegt das vorgenannte konstante Verhältnis längs der Verbindungslinie Q selbst vor. Wenn der Abstand des willkürlichen Punkts P vom Ursprung O längs der Verbindungslinie Q (oder der Kantenkurve) durch s bezeichnet ist, wie in Fig. 4 gezeigt ist, kann diese Bedingung wie folgt ausgedrückt werden:
d(tan γ)/ds = d(dz/dx)/ds = a(konstant). (7)
Weil ds = {1 + (dz/dx)²}1/2dx ist, kann (7) wie folgt geschrieben werden, wenn man y = dz/dx setzt:
dy/ds = (dy/dx)(dx/ds) = (dy/dx)/(1 + y²)1/2 = a. (8)
Wenn (8) mit der Bedingung, daß y = 0 wenn x = 0 integriert wird, ist
log {y + (1 + y²)1/2} = ax. (9)
Dies hat die folgende Lösung:
y = dz/dx = sinh(ax). (10)
Wenn (10) mit der Bedingung integriert wird, daß z = 0 wenn x = 0 ist, erhält man das folgende als die Gleichung der Kantenkurve:
z = (cosh(ax) - 1) /a. (11)
Dieses Ergebnis ist ebenfalls unabhängig von der Form der Querschnittskurve.
Der mit der Verbindungslinie Q übereinstimmende Abschnitt des Schulterteils 30 ist identisch geformt. Dies muß so sein, weil jedes Teil des Beutelerzeugungsmaterials f den gleichen Weg zurücklegen muß, bevor und nachdem es in eine rohrförmige Form überführt wurde.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, hat das Schulterteil 30 einen geneigten ebenen Führungsabschnitt 33, über den das Beutelerzeugungsmaterial f aufwärts gleiten muß, bevor die Richtung seiner Bewegung plötzlich nach unten geändert wird, wenn es die Verbindungslinie 40 erreicht. Der Winkel dieses ebenen Führungsabschnitts 33 mit der horizontalen Richtung wird in Fig. 5 mit ρ bezeichnet. Fig. 5 zeigt ferner die Projektion der Verbindungslinie Q auf die ξ -Ebene.
Wenn die Querschnittskurve ein Kreis ist, ist der Winkel δ zwischen diesen geneigten ebenen Führungsabschnitt 33 des Schulterteils 30 und der Projektion der Verbindungslinie Q auf die ξ -Ebene aus (6) durch
δ = π - ρ - tan&supmin;¹(2H/π²r) (12)
gegeben.
Es wurde experimentell gefunden, daß gute Resultate erhalten werden, wenn δ etwa 110º oder 11π/18 beträgt. Wenn dies in (12) eingesetzt wird, erhält man:
H = (π²r/2)tan{(7π/18) - ρ}. (13)
Wenn der Winkel ρ des geneigten ebenen Führungsabschnitts 33 als ein typisches Beispiel gleich t/4 gesetzt wird, wird H = 0,233π²r. Somit wird es möglich, standardisierte Formschultern zu entwerfen.
Nachdem das in Längsrichtung längliche Beutelerzeugungsmaterial f durch die Formschulter in eine rohrförmige Form gebogen ist, werden seine Seitenkanten überlappt und aneinandergefügt, geklebt oder geschweißt. Wie in Fig. 6A, 6B, 6C und 6D gezeigt ist, gibt es jedoch viele verschiedene Wege, um diesen Versiegelungsvorgang in Längsrichtung auszuführen. Fig. 6A zeigt eine Standardstegversiegelung, wobei die inneren Oberflächen beider Seitenkanten des Materials zusammengefügt werden und die beiden Seitenkanten dann in einer Richtung gefaltet werden. Fig. 6B zeigt eine Überlappungsversiegelung, die auch manchmal als eine Umschlagsversiegelung bezeichnet wird, wobei die innere Oberfläche einer Seitenkante an die äußere Oberfläche der anderen Kante gefügt wird. In Abhängigkeit von der gewünschten Art der Versiegelung müssen sowohl die Positionen und die Breiten der zusammengefügten Bereiche unterschiedlich bestimmt werden. Fig. 6C zeigt eine Art der Versatzversiegelung, wobei die überlappten Kanten in eine Richtung gefaltet werden, so daß entweder die Falzlinie oder die Außenkanten in der Mitte in Breitenrichtung des Beutels sind. Auch in diesem Fall verändern sich sowohl die Positionen als auch die Breiten der Bereiche zur Herstellung der Verbindung, in Abhängigkeit von der Art der Versiegelung. Fig. 6D zeigt noch eine andere Versiegelung, wobei die Kanten in umgekehrter Richtung gefaltet werden, nachdem eine Stegversiegelung gemacht wurde. Wenn das rohrbildende Teil gebogen wird, um das rohrförmige Teil zu bilden, werden seine Seitenkantenteile entweder überlappt, wie in Fig. 3A gezeigt ist, oder zur Ausbildung eines flachen Teils 34, wie in Fig. 3B gezeigt ist, gemacht, so daß ein Paar von einander gegenüberliegenden vertikalen Versieglern (nicht gezeigt) verwendet werden kann, um eine Stegversiegelung zu bilden. Zusammengefaßt, die Breite W des schmalen Streifen zur Herstellung einer Überlappung sollte, wenn ein Rohling wie in Fig. 2A und 2B gezeigt ist, geschnitten wird, bestimmt werden in Abhängigkeit davon, welche Art der Versiegelung gewünscht wird, wenn Beutel in einer späteren Stufe erzeugt werden, nachdem das Beutelerzeugungsmaterial f durch die Formschulter in eine rohrförmige Form gebogen wurde.
Nachdem die Breite W der Überlappung somit bestimmt ist und die Konstanten in (3) oder (11) für den Verbindungsabschnitt, beispielsweise auf der Basis der Größe der zu erzeugenden Beutel bestimmt sind, ist die in Fig. 2A und 2B gezeigte Form, mit der der Rohling geschnitten werden soll, bestimmt. Entsprechend kann ein CAD/CAM-System verwendet werden, um ein numerisches Steuerprogramm automatisch auf der Basis solcher Bestimmungen sowie von physikalischen Eigenschaften der Rohlingsplatte, wie ihre Dicke, zu erzeugen. Ein numerisch gesteuerter Laserschneider wird durch ein solches Programm betrieben, um eine Rohlingsplatte wie in Fig. 2A und 2B gezeigt in einzelnen Linien zu schneiden und zu biegende Teile zu erhalten, um das rohrförmige Teile und das Schulterteil zu machen. Diese Teile werden entlang ihrer Verbindungslinien aneinander positioniert und zusammengeschweißt, um eine in Fig. 1 gezeigte Formschulter zu bilden.
Die Erfindung wurde zuvor unter Bezugnahme auf lediglich zwei Beispiele beschrieben, wobei das konstante Änderungsverhältnis der Steigung der Verbindungslinie Q entweder im Bezug zur x- Achse oder entlang der Verbindungslinie Q selbst (oder unter Bezugnahme auf die Variable s) stand, jedoch sollen diese Beispiele den Bereich der Erfindung nicht begrenzen. Im Fall der erläuterten Beispiele kann jedoch die Form des Kantenabschnitts des rohrbildenden und schulterbildenden Teils in einer geschlossenen Form mit einer bekannten Funktion beschrieben werden, und dies macht es einfacher, das numerische Steuerprogramm für die Einrichtungen, wie einen Laserschneider, zum Schneiden einer Rohlingsplatte genau zu erzeugen, um das rohrbildende und das schulterbildende Teil zu erhalten.
Hinsichtlich der Querschnittsform des rohrförmigen Teils muß diese nicht kreisförmig sein. Beispielsweise kann zur Herstellung relativ großer Beutel eine etwas längliche Kreisform, wie eine Form, die aus zwei Halbkreisen besteht, die miteinander durch zwei gerade Seitenlinien verbunden sind, oder eine elliptische Querschnittsform vorteilhaft sein. Weil die gemäß dieser Erfindung für die Form der Verbindungslinie aufgestellte Bedingung nicht von der Querschnittsform des rohrförmigen Teils abhängt, ist die vorliegende Erfindung, wie zuvor beschrieben, auf rohrförmige Teile mit verschiedenen Querschnittsformen anwendbar.
Fig. 7 zeigt eine Form-Füll-Versiegelungs-Verpackungsmaschine des vertikalen Kissentyps 90, als ein Beispiel einer Verpackungsmaschine, die eine erfindungsgemäße Formschulter enthalten kann. Das flexible thermoplastische Beutelerzeugungsmaterial f (oder ein Film) hat ursprünglich die Form einer Bahnrolle 92, die um eine Welle 95 (als Bahnhalteeinrichtung dienend) gehalten ist. Der von der Bahnrolle 92 abgezogene Film f wird von einer Vielzahl von Führungsrollen (einschließlich Spannrollen) 105 zu der oben unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebenen Formschulter 10 geführt. Nachdem der Film f dadurch in eine rohrförmige Form geformt ist, indem er auf dem Schulterteil 30 gleitet und die Richtung seiner Bewegung an ihrer Verbindungslinie 40 mit dem rohrförmigen Teil 30 ändert, wird er mittels einer Filmabzugseinheit 100 nach unten abgezogen, die ein Paar von Abzugsgurten 101, die zueinander parallel verlaufen, und einen Längsversiegler in Form eines Heizgurts 102 zum Versiegeln oder Verschweißen miteinander der gegenseitig überlappenden Kantenabschnitte des Films f hat. Der Film f, der nun eine zylindrische Form hat, wird horizontal versiegelt (d. h. quer zu seiner abwärtigen Bewegungsrichtung) durch einen Querversiegler 110, wenn zu verpackende Artikel aus dem Trichter 15 herabgeworfen werden. Der Querversiegler 110 kann eine Auslegung haben, die eine feste Versiegelungsbacke 112 und eine bewegbare Versiegelungsbacke 114, beide mit einem bekannten Aufbau, vorsieht und kann unterhalb der Filmabzugseinheit 100 angeordnet sein. In Fig. 7 bezeichnet Bezugszeichen 113 eine Klinge zum Schneiden des Films f in Querrichtung zwischen den Beuteln, zu denen der Film f geformt wurde.
Es ist anzumerken, daß Formschultern gemäß dieser Erfindung in vielen anderen Typen von Verpackungsmaschinen und Beutelerzeugern eingebaut werden können, wo es erforderlich ist, ein in Längsrichtung laufendes flexibles Beutelerzeugungsmaterial in eine rohrförmige Form zu biegen.

Claims

1. Eine Formschulter zum Formen eines länglichen ebenen Beutelerzeugungsmaterials (f) in eine rohrförmige Form, wobei die Formschulter umfaßt:

ein hohlzylindrisches rohrförmiges Teil (20) mit einer inneren Oberfläche, das eine Axialrichtung definiert; und

ein Schulterteil (30), welches einen ebenen Führungsabschnitt (33) hat und mit dem rohrförmigen Teil entlang einer Verbindungslinie (40) verbunden ist, die das rohrförmige Teil so umgibt, so daß das Material über den ebenen Führungsabschnitt des Schulterteils gefördert wird, die Bewegungsrichtung scharf an der Verbindungslinie in die Axialrichtung ändert und in eine rohrförmige Form entlang der inneren Oberfläche des rohrförmigen Teils überführt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß

der Winkel zwischen der Tangente an der Verbindungslinie und einer Ebene senkrecht zu der Axialrichtung (sich) mit einem konstanten Verhältnis ändert.

2. Die Formschulter nach Anspruch 1, wobei das konstante Verhältnis bezüglich der senkrechten Änderungskomponente der Position des Kontaktpunkts zwischen der Verbindungslinie (40) und der Tangente bezogen auf die Axialrichtung besteht.

3. Die Formschulter nach Anspruch 1, wobei das konstante Verhältnis bezüglich der Positionsänderung des Kontaktpunkts zwischen der Verbindungslinie und der Tangente entlang der Verbindungslinie (40) besteht.

4. Die Formschulter nach Anspruch 1, wobei die Verbindungslinie eine Parabel wird, wenn das rohrförmige Teil (20) längs einer Linie parallel zu der Axialrichtung geschnitten und abgewickelt wird.

5. Die Formschulter nach Anspruch 1, wobei die Verbindungslinie die Kurve einer Hyperbelfunktion wird, wenn das rohrförmige Teil (20) längs einer Linie parallel zu der Axialrichtung geschnitten und abgewickelt wird.

6. Die Formschulter nach Anspruch 4, wobei die Form der Parabel teilweise durch eine spezifische Höhendifferenz zwischen dem höchsten (O) und dem niedrigsten (A) Punkt auf der Verbindungslinie (40), gemessen in der Axialrichtung, bestimmt ist.

7. Die Formschulter nach Anspruch 5, wobei die Form der Kurve der Hyperbelfunktion teilweise durch eine spezifische Höhendifferenz zwischen dem höchsten (O) und niedrigsten (A) Punkt auf der Verbindungslinie, gemessen entlang der Axialrichtung, bestimmt ist.

8. Ein Verfahren zur Herstellung einer Formschulter, die ausgelegt ist, ein längliches ebenes Beutelerzeugungsmaterial (f) in eine rohrförmige Form zu formen, und ein hohlzylindrisches rohrförmiges Teil (20), das eine Axialrichtung definiert, und ein Schulterteil (30) mit einem ebenen Führungsabschnitt (33) hat, das mit dem rohrförmigen Teil (20) längs einer Verbindungslinie verbunden ist, so daß das Material über den ebenen Führungsabschnitt des Schulterteils geführt wird, die Bewegungsrichtung scharf an der Verbindungslinie in die Axialrichtung ändert und entlang der inneren Oberfläche des rohrförmigen Teils in eine rohrförmige Form überführt wird, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

Schneiden eines rohrbildenden Teils (52) und eines schulterbildenden Teils (53) aus einer flachen Rohlingsplatte, wobei jedes der Teile eine spezifische geometrische Form mit einer spezifischen Breite zwischen Seitenkanten und einen gekrümmten Kantenabschnitt (54) hat;

Biegen des rohrbildenden Teils (52) in die rohrförmige Form, um das rohrförmige Teil durch Zusammenbringen der Seitenkanten zu formen;

Biegen des schulterbildenden Teils (53) um das Schulterteil zu bilden, indem der ebene Führungsabschnitt geformt wird und der gekrümmte Kantenabschnitt des schulterbildenden Teils mit dem gekrümmten Kantenabschnitt des rohrbildenden Teils gepaßt wird; und

Befestigen der gebogenen Teile aneinander längs der gekrümmten Kantenabschnitte, um die Verbindungslinie (40) zu bilden, wobei die Verbindungslinie so geformt ist, daß sich der Winkel zwischen der Tangente an der Verbindungslinie und einer Ebene senkrecht zu der Axialrichtung mit einem konstanten Verhältnis ändert.

9. Das Verfahren nach Anspruch 8, wobei das konstante Verhältnis bezüglich der senkrechten Änderungskomponente der Position des Kontaktpunkts zwischen der Verbindungslinie und der Tangente bezogen auf die Axialrichtung besteht.

10. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das konstante Verhältnis bezüglich der Positionsänderung des Kontaktpunkts zwischen der Verbindungslinie und der Tangente entlang der Verbindungslinie besteht.

11. Das Verfahren nach Anspruch 8, wobei die gekrümmten Kantenabschnitte eine Parabel sind.

12. Das Verfahren nach Anspruch 8, wobei die gekrümmten Kantenabschnitte die Kurve einer Hyperbelfunktion sind.

13. Das Verfahren nach Anspruch 11, ferner mit dem Schritt der teilweisen Bestimmung der Form der Parabel durch Spezifizieren einer Höhendifferenz zwischen dem höchsten und niedrigsten Punkt auf der Verbindungslinie, gemessen in der Axialrichtung.

14. Das Verfahren nach Anspruch 12, ferner mit dem Schritt der teilweisen Bestimmung der Form der Kurve der Hyperbelfunktion durch Spezifizieren einer Höhendifferenz zwischen dem höchsten und niedrigsten Punkt auf der Verbindungslinie, gemessen in der Axialrichtung.

15. Das Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schneideschritt das Erhalten eines numerischen Steuerprogramms auf der Basis der Form des gekrümmten Kantenabschnitts und die Betätigung eines Laserschneiders durch das numerische Steuerprogramm enthält.

16. Eine Verpackungsmaschine, mit:

einer Bahnhalteeinrichtung (95), die eine Bahnrolle (92) hält, die eine um eine Kernwelle gewundene Bahn eines Beutelerzeugungsmaterials aufweist;

einer Formschulter zum Formen der Bahn in eine rohrförmige Form;

einer Bahnführungseinrichtung (105) zum Führen der Bahn von der Bahnrolle zu der Formschulter und der rohrförmig geformten Bahn in einer Längsrichtung;

einem Längsversiegler (102) zum miteinander Versiegeln von Seitenkanten der rohrförmig geformten Bahn in Längsrichtung;

einem Quersiegler (110) mit einem Paar von Versiegelungsmitteln zum dazwischen Zusammenpressen und Versiegeln von Abschnitten der rohrförmig geformten Bahn miteinander quer zu der Längsrichtung, um dadurch einen Beutel zu bilden,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Formschulter in Übereinstimmung mit einem der Ansprüche 1 bis 7 ist oder in Übereinstimmung mit einem der Ansprüche 8 bis 15 hergestellt ist.