DE69011470T2

DE69011470T2 - Vorrichtung zum Formen eines aus einer Verpackungsmaterialbahn gebildeten Tubus.

Info

Publication number: DE69011470T2
Application number: DE69011470T
Authority: DE
Inventors: Helge Andersson
Original assignee: Tetra Laval Holdings and Finance SA
Current assignee: Tetra Laval Holdings and Finance SA
Priority date: 1989-11-07
Filing date: 1990-10-19
Publication date: 1994-12-08
Anticipated expiration: 2010-10-20
Also published as: UA12320A; LT3781B; CN1025176C; LTIP1810A; AU634596B2; CZ279395B6; AU6577090A; JPH03187807A; ATE109737T1; LV5609A3; HU209097B; RU1806067C; US5067311A; CA2029116A1; EP0427027A1; CA2029116C; ES2057321T3; DK0427027T3; YU210390A; YU48000B

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umformen von bahnförmigem, flexiblem Material in eine Schlauchform mittels drehbarer Formwalzen, die eine Materialöffnung bilden.

STAND DER TECHNIK

Bei modernen Verpackungsmaschinen, beispielsweise zur Herstellung von quaderförmigen Packungen oder Kartons für flüssige Inhaltsstoffe wie Saft oder Milch, wird ein bahnförmiges, flexibles Verpackungsmaterial fortschreitend in eine Schlauchform umgeformt, wobei seine beiden Längskanten vereinigt und zusammen versiegelt werden. Nach der Zufuhr der gewünschten Inhaltsstoffe in den Schlauch aus Verpackungsmaterial wird dieser in einem gleichmäßigen Abstand quer versiegelt und zur Bildung von einzelnen Packungen oder Kartons abgetrennt, denen möglicherweise durch eine zusätzliche Formbehandlung eine quaderförmige Gestalt verliehen werden kann. Das Umformen des ursprünglich planaren Verpackungsmaterials in eine Schlauchform wird mit Hilfe von Formvorrichtungen durchgeführt, die unter anderem Formwalzen umfassen, die um eine im wesentlichen kreisförmige Öffnung für das Verpackungsmaterial ringförmig angeordnet sind. Die Formwalzen sind frei drehbar und zwingen das Verpackungsmaterial zusammen, einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt anzunehmen, so daß seine Längskanten miteinander versiegelt werden können.
Die ringförmig angeordneten Formwalzen hatten bis jetzt normalerweise kegelförmige Endflächen, die leicht voneinander beabstandet angeordnet sind oder im wesentlichen längs einer Linie aneinandergrenzen, die von dem Zentrum der Walzen zu dem Zentrum des Verpackungsmaterialschlauchs gerichtet sind (vgl. z.B. die SU-889 538). Insbesondere bei der Verwendung von dünnem und hochflexiblem Verpackungsmaterial wie bei der Herstellung von kleinen Kartongrößen kann es dabei vorkommen, daß das Verpackungsmaterial in dem Walzenspalt zwischen den Endwänden zweier angrenzender Formwalzen gefangen wird, so daß eine Längsfalzlinie an dem Verpackungsmaterialschlauch gebildet wird, die gelegentlich zum Reißen der gesamten Materialbahn führt oder jedenfalls dem Schlauch später eine unkorrekte Ausgestaltung verleiht. Um diese Nachteile zu umgehen, wurden auf diesem Gebiet Versuche unternommen, den gegenseitigen Abstand der Formwalzen so einzustellen, daß zwischen den Enden der Formwalzen ein minimaler oder sogar kein Spielraum entsteht, aber diese Versuche waren nur begrenzt erfolgreich, und das Problem harrt immer noch einer Lösung bei der Verwendung von extrem dünnen Verpackungsmaterialtypen.
Demnach besteht ein auf diesem Gebiet bei dem Typ einer Verpackungsmaschine, die Packungen oder Kartons aus einem bahnförmigen, flexiblen Material herstellt, ein Bedarf nach der Entwicklung einer Vorrichtung zum Formen des Schlauchs, die nicht die oben betrachteten Vorteile aufweist.

AUFGABEN DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt demnach darin, eine Vorrichtung zum Umformen eines bahnförmigen, flexiblen Materials in eine Schlauchform mittels Formwalzen zu entwickeln, die eine Materialöffnung bilden, wobei die Vorrichtung so ausgelegt ist, daß das Verpackungsmaterial frei und und ungehindert zu einem Schlauch geformt werden kann, ohne daß Längsfalten auftreten und ohne daß sich die Verpackungsmaterialbahn während des Umformvorgangs verfängt oder auf andere Weise beschädigt wird.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Vorrichtung des obengenannten Typs zu entwickeln, die auf herkömmliche Weise mit frei drehbaren Formwalzen arbeitet und folglich leicht in vorhandene Verpackungsmaschinen integriert werden kann.
Darüberhinaus liegt eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Vorrichtung des obengenannten Typs zu realisieren, bei der die darin aufgenommenen Formwalzen einfach und ökonomisch herzustellen sind.

LÖSUNG

Die obengenannten und weitere Aufgaben werden nach der folgenden Erfindung dadurch erreicht, daß eine Vorrichtung des einführend beschriebenen Typs dadurch gekennzeichnet ist, daß die Formwalzen teilweise einander zugewandte Endflächen aufweisen, die aneinander in dem Abschnitt der Walzen angrenzen, der der Materialöffnung zugewandt ist, wobei jedes Paar aus einander zugewandten Walzenkanten eine abgeschrägte und eine gerade Walzenkante umfaßt.
Bevorzugte Auführungsformen der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung erhielten ferner die kennzeichnenden Merkmale, die in den beigefügten Unteransprüchen dargelegt sind.
Dadurch, daß erfindungsgemäß die Formwalzen mit zusammenwirkenden Formwalzen mit Paaren aus abgeschrägten und geraden Walzenkanten ausgelegt sind, erstreckt sich die Richtung des zwischen den Walzen auftretenden Raums oder Walzenspalts teilweise tangential zu dem Verpackungsmaterialschlauch und nicht, wie früher, radial, wodurch sich ergibt, daß die Walzen das Schlauchmaterial nicht mehr "erfasssen", sondern es statt dessen ohne Faltenbildung oder andere Beschädigungen nach unten durch die Schlauchbildungsvorrichtung führen. Dieser Effekt läßt sich auf zwei verschiedene Arten erreichen, nämlich entweder dadurch, daß jede Walze eine abgeschrägte und eine gerade Endkante aufweist, oder dadurch, daß jede zweite Walze abgeschrägte Kanten und jeweils die andere Walze gerade Kanten aufweist. Die Wahl der entsprechenden Lösung läßt sich beispielsweise durch die Größe der Vorrichtung insgesamt oder durch spezielle Anforderungen bestimmen, wobei das wichtige Merkmal einfach darin liegt, daß der oben erwähnte Winkel beibehalten wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER BEIGEFÜGTEN ZEICHNUNGEN

Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung wird nun im einzelnen unter spezieller Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen beschrieben, die nur die Einzelheiten veranschaulichen, die zum Verständnis der Erfindung unbedingt erforderlich sind.
In den beigefügen Zeichnungen zeigen
Fig. 1 die Grundlagen des Umformens einer Verpackungsmaterialbahn in einzelnde Packungen oder Kartons in einer Verpackungsmaschine eines an sich bekannten Typs; und
Fig. 2 im Teilquerschnitt eine bevorzugte Ausführungsform der Schlauchformvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung läßt sich bei allen Typen von Verpackungsmaschinen anwenden, die Packungen oder Kartons herstellen, indem ein bahnförmiges, flexibles Verpackungsmaterial in die Form eines Schlauchs oder Zylinders umgeformt wird. Die fortschreitende Umformung und Verarbeitung einer Verpackungsmaterialbahn während der Herstellung von quaderförmigen Verpackungen oder Kartons des bekannten Typs sind in Fig.1 dargestellt, in der die Außenumfänge einer Verpackungsmaschien nach dem Stand der Technik angedeutet sind. Diese Maschine wird mit einem flexiblen, bahnförmigen Material in Form einer Spule 1 versorgt, von der die Verpackungsmaterialbahn abgewickelt wird und mit Hilfe von Führungsrollen 3 eines bekannten Typs im wesentlichen nach oben durch die Verpackungsmaschine zugeführt wird. Im obersten Bereich der Maschine läuft die Verpackungsmaterialbahn 2 über eine Biegewalze 4 und wird danach mit Hilfe verschiedener Typen von Formeinrichtungen 5, unter anderem einer Schlauchformvorrichtung, im wesentlichen vertikal nach unten durch die Verpackungsmaschine geführt. Mittels der Schlauchformvorrichtung 6 wird die Verpackungsmaterialbahn so gefaltet, daß sich ihre beiden Längskanten überlappen und mit Hilfe einer Längssiegeleinrichtung 7 versiegelt werden können, die im einfachsten Fall, also wenn die Verpackungsmaterialbahn mit einem Thermoplastmaterial beschichtet ist, aus einer Heißluftdüse bestehen kann. Ein Füllrohr 8 erstreckt sich konzentrisch in dem Schlauch nach unten, wobei sich das Rohr durch das obere offene Ende in den Schlauch erstreckt und in den Schlauch unmittelbar über dem Punkt abgibt, an dem der Schlauch zu einzelnen Packungen oder Kartons umgeformt wird. Dies wird mittels Form- und Siegelbacken 9 durchgeführt, die paarweise zusammenwirken, um den Verpackungsmaterialschlauch zusammenzudrücken und quer zu versiegeln. Die Form- und Siegelbacken 9 sorgen auch für eine sicher Umformung des Verpackungsmaterialschlauchs, der danach in den Siegelzonen quer abgetrennt wird, so daß einzelne Packungen oder Kartons 10 geschaffen werden, die möglicherweise durch zusätzliches Umformen die veranschaulichte, z.B. im wesentlichen quaderförmige Ausgestaltung erhalten können.
Die in der oben beschriebenen Verpackungsmaschine oder einer ähnlichen Verpackungsmaschine nach dem Stand der Technik angeordnete Schlauchformvorrichtung 6 nach der vorliegenden Erfindung ist im einzelnen in Fig. 2 veranschaulicht, wo die Vorrichtung gerade von oben betrachtet ist, d.h. im wesentlichen aus der Position der Biegewalze 4 (Fig. 1). Eine Materialöffnung 11 ist zentral in der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung angeordnet, wobei die Öffnung im wesentlichen kreisförmig ist und das Verpackungsmaterial während des Umformungsvorgangs durch sie hindurch im wesentlichen kontinuierlich nach unten durch die Vepackungsmaschine verschoben wird. Die kreisförmige Materialöffnung 11 ist durch eine Anzahl von Formwalzen 12 gebildet, die zu ihren Endflächen hin einen fortschreitend anwachsenden Durchmesser aufweisen, um der Materialöffnung 11 ihre gewünschte kreisförmige Ausgestaltung zu verleihen. Die Formwalzen 12 sind frei drehbar um Wellen 13 aufgehängt, die bei der veranschaulichten Anzahl von insgesamt sechs Formwalzen einen gegenseitigen Winkel von 120º aufweisen. Die Wellen 13 sind in einer Klammer 14 ringförmig angeordnet, die mittels einer Verankerung 15 starr mit dem Rahmen der eigentlichen Verpackungsmaschine verbunden ist. Jede Formwalze 12 umfaßt zwei im wesentlichen planare Endflächen 16 sowie eine Arbeitsfäche 17, die zwischen den Endflächen angeordnet ist und an dem Verpackungsmaterial angreifen. Zwischen jeder Endfäche 16 und der Arbeitsfläche 17 zeigt jede Formwalze 12 eine abgeschrägte Kante 18 und eine gerade Kante 19, die aufgrund des gegenseitigen Abstandes von zwei aneinandergrenzenden Formwalzen im wesentlichen linear aneinanderstoßen und einen Walzenspalt 20 entlang einem Rollradius bilden, der sich zu dem Verpackungsmaterialschlauch hin erstreckt. Während ein direktes Anstoßen zwar erwünscht ist, aber normalerweise aus praktischen Gründen (Toleranzen, Abnutzung usw.) nicht möglich ist, ist der Walzenspalt statt dessen mit dem kleinsten möglichen Spielraum, z.B. zwischen 0,1 und 0,5 mm eingestellt.
Bei der veranschaulichten Ausführungsform weist jede Formwalze 12 eine abgeschrägte Kante und eine gerade Kante auf, und die Walzen 12 werden so gedreht, daß jede gerade Kante 19 mit einer angrenzenden abgeschrägten Kante 18 an der benachbarten Walze zusammenwirkt. Allerdings ist es ebenso möglich, die Formvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung mit zwei verschiedenen Typen von Formwalzen zu versehen, nämlich einem Walzentyp mit abgeschrägten Kanten an beiden Enden und einem Walzentyp mit geraden Kanten an beiden Enden, die dann abwechselnd eingesetzt werden, so daß also hier eine abgeschrägte Kante auf eine benachbarte gerade Kante trifft und mit dieser zusammenwirkt. Diese letztgenannte Version der vorliegenden Erfindung (die nicht gezeigt ist) kann bei Verpackungsmaterialschläuchen mit sehr kleinem Durchmesser vorteilhaft sein, sie kann aber auch aus anderen Gründen bevorzugt sein.
Jede abgeschrägte Walzenkante 18 sollte sich dort, wo sie an den Verpackungsmaterialschlauch grenzt, so tangential wie möglich zu der Oberfläche des Verpackungsmaterialschlauchs erstrecken, um die Gefahr zu vermeiden, daß der Verpackungsmaterialschlauch zwischen den Walzen gefangen wird, und jede abgeschrägte Walzenkante liegt bevorzugt in einem Winkel zu der zentralen Achse der Walze, der gleich dem in Fig. 2 angegebenen Winkel v zwischen der Endfläche einer angrenzenden Walze und der oben erwähnten zentralen Achse 13 ist (60º bei der veranschaulichten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung). Als Ergebnis einer solchen Ausgestaltung erstreckt sich der Walzenspalt 20 zwischen einer abgeschrägten Kante 18 und der Endfläche 16 einer angrenzenden Formwalze 12 teilweise tangential zu dem Verpackungsmaterialschlauch, wobei sich in der Praxis herausgestellt hat, daß dadurch die Gefahr stark verringert wird, daß das Verpackungsmaterial durch den Walzenspalt gefangen wird und bei Längsfaltenbildung während der Verschiebung des Verpackungsmaterials nach unten durch die Schlauchformvorrichtung verklemmt wird.
Beim Betrieb der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung wird die Verpackungsmaterialbahn 2 fortschreitend durch die eigentliche Verpackungsmaschine von der Spule 1 über die Führungswalzen 3 und die Biegewalze 4 und danach während des Umformens in eine Schlauchform im wesentlichen vertikal nach unten durch die Verpackungsmaschine zu den Form- und Siegelbacken 9 verschoben. Nähert sich das Verpackungsmaterial der Schlauchformvorrichtung nach der Erfindung, dann läuft es zunächst durch die Formeinrichtungen 5, die als vorbereitende Maßnahme zur Schlauchbildung beide Längskanten der Verpackungsmaterialbahn leicht zueinanderfalten. Wenn die Verpackungsmaterialbahn 2 die Schlauchformvorrichtung 6 nach der Erfindung erreicht, dann läuft sie durch die im wesentlichen kreisförmige Materialöffnung 11 zwischen den Arbeitsflächen 17 der Formwalzen 12 und erhält hierdurch eine Ausgestaltung mit im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt mit teilweise überlappenden Längskanten, die mittels der Siegeleinrichtung 7 miteinander versiegelt werden. Da sich der Walzenspalt 20 zwischen den aneinandergrenzenden Formwalzen 12 nicht radial zu dem Zentrum der Materialöffnung 11 erstreckt, sondern im wesentlichen tangential zu der Oberfläche des Verpackungsmaterials 2, wird das Verpackungsmaterial nach unten durch die Materialöffnung 11 geführt, ohne zwischen den Walzen 12 eingezwickt noch beschädigt oder auf andere Weise bei ihrem Durchgang gestört zu werden. In der Praxis hat sich herausgestellt, daß dies selbst bei dem extrem dünnen Verpackungsmaterial des Typs, das für sehr kleine Packungen oder Kartons verwendet wird, höchst zufriedenstellend funktioniert.

Claims

1. Vorrichtung zum Umformen eines bahnförmigen, flexiblen Materials in eine Schlauchform mittels drehbarer Formwalzen (12), die eine Materialöffnung (11) bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Formwalzen (12) teilweise einander zugewandte Endflächen (16) aufweisen, die im wesentlichen aneinander in dem Abschnitt der Walzen (12) angrenzen, der der Materialöffnung (11) zugewandt ist, wobei jedes Paar aus einander zugewandten Walzenkanten (18, 19) aus einer abgeschrägten und einer geraden Walzenkante besteht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine abgeschrägte Walzenkante (18) in einem Winkel zu der zentralen Achse (13) der Walze liegt, der gleich dem Winkel zwischen der Endfläche (16) einer angrenzenden Walze und der zentralen Achse ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Walze (12) eine abgeschrägte und eine gerade Endkante (18 bzw. 19) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede zweite Walze (12) abgeschrägte Endkanten (18) und jede andere Walze (12) gerade Endkanten (19) aufweist.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Formwalzen (12) in einer Klammer (14) im wesentlichen ringförmig angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Formwalzen (12) frei drehbar sind.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Formwalzen (12) zu den Endflächen (16) hin einen anwachsenden Durchmesser aufweisen.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialöffnung (11) im wesentlichen kreisförmig ist.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Endflächen (16) der Formwalzen (12) planar sind.