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Schlauchbeutel-Verpackungsmaschine
DieErfindung befasst sich mit einerSchlauchbeutel-Verpackungsmaschine, in welcher ein Packmaterialschlauch portionsweise mit dem zu verpackenden Gut gefüllt und mittels auf einer motorisch auf-und abbewegten Hubsäulenanordnung befestigten Quersiegelbacken mit Quernähten versehen, zertrennt und in Förderrichtung abgezogen wird, wobei die Quersiegelbacken auf der Hubsäulenanordnung mittels einer Kniehebelanordnung aufeinander zu und voneinander weg bewegbar befestigt sind und wobei mindestens eine Quersiegelbacke zum Aufeinanderpressen der Quersiegelbacken an einer druckmittelbeaufschlagten Kolbenzylinderanordnung befestigt ist.
Es ist bekannt, bei einer Schlauchbeutel-Verpackungsmaschine die Quersiegelbacken mechanisch zu
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auf einer motorisch auf-und abbewegten Hubsäule als bekannt vorauszusetzen. Mittels der Kniehebelanordnung erfolgt hier die mechanische Bewegung der Quersiegelbacken aufeinander zu und voneinander weg. Es ist desgleichen bekannt, die Schliessung der Quersiegelbacken bei Maschinen der genannten Art mittels einer druckmittelbeaufschlagten Kolbenzylinderanordnung zu bewirken, wobei die Quersiegelbacken an den Kolben dieser Anordnung befestigt sind.
Bei den bekannten Verpackungsmaschinen, bei denen die Schliessung der Quersiegelbacken auf rein mechanischem Weg erfolgt, werden die die Quersiegelwerkzeuge tragenden und bewegenden mechani- schen Teile ausserordentlich stark belastet, insbesondere weil zwischen den Quersiegelbacken-die gleichzeitig denAbzug desPackmaterialschlauches bewirken-ein relativ hoherPressdruck erzeugt werden muss.
Ausserdem weisen diese bekannten Maschinen eine relativ grosse bewegte Masse auf, die bei jedem Arbeitszyklus der Maschine beschleunigt und wieder abgebremst werden muss. Dadurch ist die Arbeitsgeschwindigkeit der Maschinen und damit deren Leistung beschränkt und der Verschleiss der bewegten Teile und somit auch die Störanfälligkeit gross. Bei den bekannten, druckmittelbetätigten Maschinen dieser Art ist die relativ träge Arbeitsweise dieser Antriebe bekannt, die ihre Verwendung in schnellaufenden Maschinen unmöglich macht.
Demgegenüber soll die Erfindung eine Schlauchbeutel-Verpackungsmaschine angeben, bei der diese Nachteile vermieden werden und bei der die Schliesswerkzeuge und deren Antriebe und Lager wesentlich geringeren Belastungen unterworfen sind, so dass auch nur ein geringer Verschleiss auftritt. Die Arbeitsgeschwindigkeit der Verpackungsmaschine gemäss der Erfindung soll gegenüber den bekannten Maschinen höher sein. Darüber hinaus soll die Verpackungsmaschine gemäss der Erfindung wesentlich besser zu steuern sein und eine gleichzeitige Steuerung durch mehrere Steuervorrichtungen in kombinierterWirkung ermöglichen. Bei allem soll die Vèrpackungsmaschine gemäss der Erfindung sich durch einfache und übersichtliche Bauweise auszeichnen.
Dazu wird gemäss der Erfindung vorgeschlagen, dass die Quersiegelbacke oder die Quersiegelbacken mit dem Zylinder ihrer Kolbenzylinderanordnung auf dem Kniehebelgestänge befestigt sind, und dass zum Schliessen derQuersiegelbacken die Kniehebelanordnung die Quersiegelbacken mit ihrer Kolbenzylinderan- ordnung in einer ersten Stufe von der Öffnungsstellung bis in eine Stellung bewegt, in der die Quersiegelbacken um etwas mehr als die doppelte Schlauchwandstärke voneinander entfernt sind, und die Kolbenzylinderanordnung die Quersiegelbacken in einer zweiten Stufe gegeneinander bewegt und aneinander presst.
Der Erfindung liegt demnach der Gedanke zugrunde, eine Schlauchbeutel-Verpackungsmaschine zu
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schaffen. bei der die Quersiegelbacken auf den grösseren Teil ihresSchliess- (undÖffnungs-) weges mechanisch und auf dem Restweg sowie beim Aufeinanderpressen durchDruckmittelbeaufsch1agung betätigt werden. Dadurch kann man erreichen, dass die Bewegung der Quersiegelbacken grösstenteils mechanisch und sehr schnell erfolgt, wogegen der Pressdruck durch Druckmittelbeaufschlagung erzielt. wird, wobei die Reaktionskräfte dieses Pressdruckes unmittelbar vom Kniehebelgestänge aufgenommen werden und keine weiteren Maschinenteile, insbesondere nicht den Antrieb belasten.
Wenn bei den bekannten Schlauchbeutel-Verpackungsmaschinen die Zufuhr des zu verpackenden Materials aus irgendeinem Grunde ausfällt, so stellen diese Maschinen ungefüllte Beutel her. Dabei entsteht nicht nur Packmaterial-und Zeitverlust. Diese Maschinen sind nämlich zumeist mit einem Zählwerk ausgerüstet, das die fertigen Packungen zählt und eventuell in bestimmter Anzahl in die Versandkartons einfüllt. Da diese Zählwerke auch ungefüllte Beutel registrieren, gerät die gesamte Ausgangskontrolle durcheinander, wenn durch ein Versagen der Materialzufuhr die Beutel ohne Füllung bleiben.
Es ist allgemein bekannt, eine Kolbenzylinderanordnung durch ein elektrisch gesteuertes Ventil zu beaufschlagen. Ausserdem ist bereits eine Verpackungsmaschine bekannt, bei der der ungestörte Arbeitsablauf durch einen Fühler überwacht wird, der z. B. beim Ausbleiben des Verpackungsgutes die Maschine stillsetzt.
Um zu vermeiden, dass die Verpackungsmaschine gemäss der Erfindung ungefüllte Beutel verschliesst und abzieht, wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, dass der Fühler den Packmaterialschlauch im Bereich seiner Füllung mit dem zu verpackenden Gut abtastet und dass der Fühler einen in den Stromkreis des elektrisch gesteuerten Ventils geschalteten elektrischen Unterbrecher öffnet, wenn der Packmaterialschlauch ohne Füllung geblieben ist.
Es ist ebenso bekannt, eine Verpackungsmaschine mit einer auf eine Markierung auf dem Packmaterialschlauch ansprechenden Photozelle zu versehen, die auf elektromechanischem Weg die Schliessung der Quersiegelbacken bewirkt. In zweckmässiger Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der von der Photozelle betätigte Unterbrecher in den Stromkreis des elektrisch gesteuerten Ventils zur Beaufschlagung der Kolbenzylinderanordnung eingeschaltet ist.
Durch dieseAusgestaltung derErfindung wird die Steuerung der Verpackungsmaschine wesentlich verbessert, weil einmal ein Fühler dafür sorgt, dass nur ordnungsgemäss gefüllte Beutel verschlossen und abgezogen werden und weil die Photozelle bewirkt, dass ein eventuell vorhandener Aufdruck beim fertigen Beutel immer an der gewünschten Stelle liegt. Durch die weitere Anordnung einer an sich bekannten Nockensteuerung, die die Quersiegelbacken bei Erreichen des unteren Totpunktes öffnet, wird ausserdem nicht nur die grösste Beutellänge bestimmt und ausgenutzt, sondern durch die Hintereinanderschaltung aller dieser Steuerungen im Schaltkreis des elektrischen Ventils wird ausserdem erreicht, dass im Falle des Versagens einer Steuerung die Nockensteuerung jedenfalls die Öffnung der Quersiegelbacken bewirkt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles, wobei auf die Zeichnungen Bezug genommen wird. Fig. l zeigt schematisch im Querschnitt die für die Erfindung wesentlichen Teile einer Schlauchbeutel-Verpackungsmaschine mit voll ge- öffnetenQuersiegelbacken. Fig. 2 stellt einen Querschnitt gemäss Fig. l, jedoch mit durch die Kniehebelanordnung zusammengeführten Quersiegelbacken vor der Beaufschlagung der Zylinderanordnung mit dem Druckmittel, dar. Fig. 3 ist ein Querschnitt gemäss Fig. 2. in welchem die Abtastvorrichtung und die elektrische Schaltung für die Betätigung des Druckmittelsteuerventils der Zylinderanordnung dargestellt ist.
Fig. 4 stellt einen der Fig. 3 ähnlichen Querschnitt dar, jedoch sind hier die Quersiegelbacken ganz ge- schlossen und der Fühler durch eine Beutelfüllung in ausgerückte Stellung gebracht. Fig. 5 zeigt einen Horizontalschnitt durch eine Quersiegelbacke nach der Linie A - A in Fig. l.
Die in den Zeichnungen schematisch dargestellte Vorrichtung stellt den für die Erfindung wesentlichen Teil einer Verpackungsmaschine der oben beschriebenen Art dar. Oberhalb der in den Fig. l - 4 dargestellten Vorrichtungen befindet sich in derGesamtmaschine das Formrohr, um welches herum das Packmaterial zu einemSchlauch geformt wird sowie die Dosiervorrichtung, welche das zu verpackende Material in dosierten Mengen durch das Formrohr hindurch in den Schlauch füllt. Der Rahmen der Verpackungsmaschine ist um der besseren Übersichtlichkeit willen weggelassen. Ebenso sind die unterhalb der in den Fig. 1-4 dargestellten Vorrichtung angeordneten Antriebsmittel für die auf- und abgehende Hubsäule weggelassen.
Auf der motorisch auf-und abbewegten Hubsäule 1 sind zwei Lagerköpfe 2 befestigt. Die beiden Lagerköpfe befinden sich in der Bildebene hintereinander, so dass nur einer der Lagerköpfe 2 dargestellt ist. Eine Zugstange 3 ist an den Lagerköpfen 2 relativ zu diesen auf-und abbeweglich geführt. Die Zugstange 3 ist an ihrem oberen Ende mit einem Kopf 4 versehen, an dem die Knie-
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hebelstäbe 5 und 5'drehbar befestigt sind. Die Kniehebelstäbe 5 und 5'sindmit ihrem ändern Ende gelenkig an den Hebeln 6, 7 bzw. 6', 7'befestigt. Die einstückigen Hebel 6,7 bzw. 6', 7' sind um die Schwenkachsen 24 bzw. 24' drehbar an den Lagerköpfen 2 angebracht.
Die Kniehebelstäbe 5 und 5'sowie die jeweils einstückigen Stäbe 6 und 7 bzw. 6" und 7'bilden in ihrer Gesamtheit eine Kniehebelanordnung. Die Stäbe 7 bzw. 7'sind mit ihren freien Enden jeweils an den Siegelbackengehäusen 8 und 9 gelenkig befestigt. An den Lagerköpfen 2 sind ausserdem Lenkstäbe 10 bzw. 10" schwenkbar angebracht, die mit ihren andern Enden im Abstand von den Befestigungsstellen der Stäbe
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8 und 9 in waagrechter Stellung bleiben. Im Siegelbackengehäuse 9 ist die Siegelbacke 11 starr befestigt. DasSchneidmesser 12 ist horizontal verschiebbar in der Siegelbacke 11 gelagert und wird pneumatisch oder hydraulisch durch den Kolben des Zylinders 13 betätigt. Im linken Siegelbackengehäuse 8 ist die Siegelbacke 14 horizontal verschiebbar gelagert.
Die Kolbenstange eines im Zylin- der 15 angeordneten Kolbens 16, der mittels einer Rollmembran 18 gegen den Zylinderraum abgedichtet ist, drückt mit ihrem freien Ende auf die Rückseite der Siegelbacke 14. Wird der Kolben 16 durch das elektrisch betätigte Ventil 17 mit einem Druckmedium beaufschlagt, so bewegt sich der Kolben 16 in Bildebene gesehen nach rechts und schiebt dabei die Siegelbacke 14 aus dem Siegelbackengehäuse 8 heraus. Wird der Kolben 16 vom Druckmedium entlastet, so ziehen die Rückhol- federn 19 (Fig. 5) die Siegelbacke 14 zurück in das Siegelbackengehäuse 8.
Die Arbeitsweise der Vorrichtung gemäss der Erfindung bei Verarbeitung von unbedrucktem Packmaterial und ohne Leerbeutelsperre ist wie folgt :
Es wird von derjenigen Stellung der Vorrichtung ausgegangen, die in Fig. 1 dargestellt ist, wobei sich die Abzugs-und Quersiegelbacken in ihrer oberen Totpunktlage in vollgeöffneter Stellung befinden. Der mit einer Quemaht versehenePackmaterialschlauch enthält in diesem Zustand eine Füllung, die sich etwa in Höhe der Lagerköpfe 2 befindet (vgl. Fig. 4). Die Zugstange 3 wird nun nach unten gezogen, bis die Längsachsen der Kniehebelstäbe 5 und 5'auf einer Geraden liegen.
Bei dieser Bewegung werden die Siegelbacken 11 und 14 mit ihren Gehäusen - 8 und 9 so weit aufeinander zubewegt, dass zwischen den Siegelbacken nur noch ein Spalt von 2 bis 5 mm verbleibt. Die Betätigung der Zugstange 3 zur Durchführung der beschriebenen Bewegung erfolgt automatisch mit der Auf- und Abbewegung der Hubsäule 1, so dass die Öffnungs- und Schliessbewegungen der Siegelbacken bei jeder Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine automatisch in Einklang mit dem Auf und Ab der Hubsäule 1 sind.
Unmittelbar nachdem die Siegelbacken den oberen Totpunkt erreicht haben, wird das Magnetventil 17 durch einen elektrischen Impuls. betätigt. Infolgedessen strömt das Druckmedium in den Zylinder 15 ein und treibt den Kolben 16 in der Bildebene gesehen nach rechts. Dabei wird die Siegelbacke 14 aus dem Siegelbackengehäuse 8 heraus und gegen die Siegelbacke 11 gedrückt. Der Hubweg des Kolbens 16 und der Siegelbacke 14 beträgt, wie oben beschrieben wurde, nur 2 - 5 mm, so dass die für die hydraulische oder pneumatische Schliessung der Siegelbacken erforderliche Zeit selbst bei höchsten Arbeitsgeschwindigkeiten der Verpackungsmaschine vernachlässigbar kurz ist. Die Grösse des Pressdruckes der Siegelbacken gegeneinander kann durch Einstellung der Druckhöhe des Druckmediums im Zylinder 15 reguliert werden.
Die Reaktionskraft aus dem Pressdruck der Siegelbacken wird von den Kniehebelstäben 5 und 5' aufgenommen. Der die Betätigung der Zugstange 3 bewirkende Antriebsmechanismus ebenso wie der die Auf- und Abbewegung der Hubsäule l bewirkende Antriebsmechanismus wird also durch den Pressdruck der Siegelbacke nicht belastet.
Nach der beschriebenen vollständigen Schliessung der Siegelbacken beginnt die Hubsäule 1 ihre Abwärtsbewegung, wobei die Siegelbacken mit nach unten wandern und den zwischen ihnen eingepressten Packmaterialschlauch nach unten abziehen. Zugleich stellen die Siegelbacken eine obere Quernaht für den gefüllten fertigen Beutel und eine untere Quernaht für den nachfolgenden Beutel her. Das vom Zylinder 13 betätigte Messer 12 schiebt sich nach links und durchschneidet die Schlauchfolie zwischen beiden Nähten.
Bei der Verarbeitung unbedruckter Beutel wird das Ventil 17 bei Erreichen der unteren Totpunktlage durch eine weiter unten beschriebene, mit einem Unterbrecher NS zusammenarbeitende Nockenscheibe 22 wieder betätigt, so dass das Druckmedium aus dem Zylinder 15 entweichen kann. Die Rückholfedern 19 ziehen sodann die Siegelbacke 14 in das Siegelbackengehäuse 8 zurück. Die Zugstange 3 wird nach oben gestossen, so dass sich die Siegelbacken 11 und 14 mit ihren Ge- häusen 8 und 9 voneinander entfernen. Mit geöffneten Siegelbacken bewegt sich die Hubsäule 1 sodann in ihre obere Totpunktlage, die in Fig. 1 dargestellt ist, zurück.
Es ist vorteilhaft, unterhalb der Siegelbacken eine Beutelabtastvorrichtung anzuordnen, mit der ver-
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mieden wird, dass Beutel, welche keine Füllung erhalten haben, versiegelt und abgezogen werden. Die Beu- telabtastvorrichtungbestehtimwesentlichenauseinemfühler 20 (Fig. 3), der auf einem Führungsstab 21 im Maschinengestell horizontal verschieblich gelagert ist. Dieser Fühler 20 mit dem an ihm befestigten Anschlag 26 wird dauernd mit leichtem Druck gegen den am Siegelbaekengehäuse 8 befestigten Anschlag 25 geführt. Die Anordnung der Anschläge 25 und 26 ist derart, dass der Fühler 20 nur dann wirksam ist, wenn sich die Siegelbacken 11 und 14 in Arbeitsstellung befinden.
Befindet sich, wie in Fig. 3 dargestellt, bei in Arbeitsstellung gebrachten Siegelbacken keine Füllung im Packmaterialschlauch, so bewegt sich der Fühler 20 so weit nach rechts, dass ein mit dem äusseren Ende des Führungsstabes 21 zusammenarbeitender elektrischer Unterbrecher 23 die Stromzufuhr zum Ventil 17 unterbricht. Dadurch wird eine Beaufschlagung des Zylinders 15 unmöglich, die vollständige Schlie- ssung der Siegelbacken 11 und 14 unterbleibt also, so dass bei der darauffolgenden Abwärtsbewegung der Siegelbacken kein Schlauchmaterial abgezogen und querversiegelt wird. In Fig. 4 ist dargestellt, dass der Fühler 20 bei vorhandener Beutelfüllung von dieser nach links geschoben wird, so dass der Unterbrecher 23 geschlossen bleibt und das Ventil 17 in der eingangs beschriebenen Weise betätigt werden kann.
Bei der Verarbeitung von Packmaterialschläuchen mit Aufdrucken, kann die Steuerung der Siegelbacken 11 und 14 durch Aufdruckmarkierungen auf dem Packmaterialschlauch vorgenommen werden. Dabei wird eine Photozelle derart angeordnet, dass sie bei Ansprechen auf eine solche Markierung einen Unterbrecher FZ im Stromkreis des Ventils 17 betätigt. Wanden eine Markierung an der Selenzelle vorbei, so öffnet diese den Unterbrecher FZ, das Druckmittel wird dann aus dem Zylinder 15 entlassen und die Siegelbacke 14 gleitet in das Siegelbackengehäuse 8 zurück, womit sich die Siegelbacken öffnen. Man beachte, dass diese Öffnung unabhängig von der Stellung der Hubsäule 1 auf ihrem Abwärtsweg erfolgen kann.
Schliesslich ist im Stromkreis des Ventils 17 neben dem Unterbrecher 23 und dem Unterbrecher FZ noch ein weiterer, oben bereits erwähnter Unterbrecher NS angeordnet, welcher von einer Nokkenscheibe 22 betätigt wird. Die Nockenscheibe 22 dreht sich im Arbeitsrhythmus der Verpackungs-
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und öffnet jeweils beiErreichendesunierenTotpunktesderHubsaule l den UnterbrecherPATENTANSPRÜCHE :
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Schlauchbeutel-Verpackungsmaschine, in welcher ein Packmaterialschlauch portionsweise mit dem zu verpackenden Gut gefüllt und mittels auf einer motorisch auf-und abbewegten Hubsäulenanord- nung befestigten Quersiegelbacken mit Quernähten versehen, zertrennt und in Förderrichtung abgezogen wird, wobei die Quersiegelbacken auf der Hubsäulenanordnung mittels einer Kniehebelanordnung aufeinander zu und voneinander weg bewegbar befestigt sind und wobei mindestens eine Quersiegelbacke zum Aufeinanderpressen der Quersiegelbacken an einer druckmittelbeaufschlagten Kolbenzylinderanordnung befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Quersiegelbacke (14) oder die Quersiegelbacken (11,14) mit dem Zylinder (15) ihrer Kolbenzylinderanordnung (15, 16) auf dem Kniehebelgestänge (4, 5, 5', 6, 6', 7, 7') befestigt sind,
und dass zum Schliessen der Quersiegelbacken die Kniehebelanord- nung die Quersiegelbacken mit ihrer Kolbenzylinderanordnung in einer ersten Stufe von der Öffnungsstellung bis in eine Stellung bewegt, in der die Quersiegelbacken um etwas mehr als die doppelte Schlauchwandstärke voneinander entfernt sind, und die Kolbenzylinderanordnung die Quersiegelbacken in einer zweiten Stufe gegeneinander bewegt und aneinander presst.
2. Schlauchbeutel-VerpackungsmaschinenachAnspruch l, beiderdieKolbenzylinderanordnung durch ein elektrisch gesteuertes Ventil beaufschlagt wird und die mit einem den Schlauch abtastenden Fühler zur Überwachung des ungestörten Arbeitsablaufes der Maschine ausgerüstet ist, da durch g ek enn z eich- n et, dass der Fühler (20) den Packmaterialschlauch im Bereich seiner Füllung mit dem zu verpackenden Gut abtastet und dass der Fühler (20) einen in den Stromkreis des elektrisch gesteuerten Ventils (17) geschalteten elektrischen Unterbrecher (23) öffnet, wenn der Packmaterialschlauch ohne Füllung geblieben ist.