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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1 und eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5.
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Die
gattungsgemäße Abfüllung von
Säcken erfolgt
mit den verschiedensten Vorrichtungen. Oft wird der zu befüllende Sack
während
des Abfüllprozesses
von einer Mehrzahl von Greiferzangenpaaren erfasst.
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Eine
Untergruppe innerhalb der Abfüllmaschinen
bilden die sogenannten FFS-Maschinen. Hierbei
steht das Kürzel
FFS für
Form Fill and Seal, so dass ein besonderes Kennzeichen der Arbeitsweise
dieser Maschinen in der Verschweißung der Säcke nach dem Befüllprozess
liegt.
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Eine
solche Vorrichtung ist unter anderem aus der
DE 93 01 355 U1 und der
DE 92 07 679 U1 bekannt.
Dort wird ein mit einer Bodenschweißnaht versehener Schlauchabschnitt
aus thermoplastischem Kunststoff in einer Füllstation mit Füllgut befällt. Dazu
werden zunächst
die Zangen eines Greiferzangenpaares aufeinander zu bewegt und unter
Verwendung von Saugern der Schlauchabschnitt zum Zwecke des Absenkens
eines Fülltrichters
geöffnet.
Nach dem Befüllen
ergreift ein weiteres Greiferzangenpaar den Sack, um diesen zu einer
weiteren Schweißstation
zu befördern,
wo der Sack mit einer Kopfschweißnaht versehen wird.
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Die
DE 86 15 230 U1 offenbart
eine Füllstation,
bei der anstelle der Greiferzangenpaare Saugkästen und Klemmen verwendet
werden, um den Sack während
des Befüllens
zu halten. Unterhalb der Saugkästen
sind weitere Saugkästen
angebracht, die verhindern, dass der befüllte und auf die Unterlage
fallen gelassene Sack zu einer Seite kippt oder einknickt.
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Den
in den genannten Dokumenten dargestellten Vorrichtungen ist gemeinsam,
dass zum Abtransport zur Kopfschweißstation ein weiteres Greiferzangenpaar
an den Sack angreifen muss. Das Ergreifen des befüllten Sackes
kann jedoch zu Faltenbildungen führen.
Daher offenbart die
DE
199 36 660 A1 eine gattungsgemäße Vorrichtung, bei der noch
vor dem Beginn des Befüllvorganges
das zweite Greiferzangenpaar an den Sack angreift.
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Wenn
jedoch beim Befüllen
von Säcken
die verschiedenen Greiferzangenpaare den Sack berühren, kann
das Sackmaterial zwischen den Greiferzangenpaaren vor allem während des
Befüllvorgangs
anderen mechanischen Belastungen ausgesetzt sein als das restliche
Sackmaterial. Die sich in dem Sackmaterial bildenden mechanischen
Spannungsgradienten bringen eine Reihe von Nachteilen mit sich.
So kann das Sackmaterial in unterschiedlicher Weise gedehnt werden,
was insbesondere zu einer Beeinträchtigung des optischen Erscheinungsbildes
des Sackes führt.
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Auch
die Weiterverarbeitung der Säcke,
die in FFS-Maschinen in erster Linie in dem Verschließen der
Säcke durch
Verschweißen
besteht, kann erheblich beeinträchtigt
werden. Lässt
beispielsweise eines der Greiferzangenpaare den Sack nach dem Befüllprozess
los, entspannt sich das Material wieder, so dass sich der obere
Sackrand verzieht. Wenn dieser verzogene Sackrand verschweißt wird,
entsteht eine ungerade Schweißnaht,
die in jedem Fall optisch unschön
ist und sogar Undichtigkeiten aufweisen kann.
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Daher
besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein gattungsgemäßes Verfahren
vorzuschlagen, welches die Bildung von mechanischen Spannungsgradienten
in dem Sackmaterial während der
Befüllung
verhindert.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch
5. Demnach ist vorgesehen, dass die in der Maschine vorhandene Steuervorrichtung
eines der zumindest zwei Greiferzangenpaare, welche während des
Befüllprozesses
den zu befüllenden
Sack berühren,
so steuert, dass zu Beginn des Befüllprozesses das eine Greiferzangenpaar
mit großer
Kraft geschlossen wird, so dass das Sackmaterial fest gehalten wird,
dass anschließend
die Kraft reduziert wird, so dass innerhalb zumindest einer Zeitspanne während des
Befüllprozesses
das Sackmaterial durch die Zangen des Greiferzangenpaares hindurch gleiten
kann, dass am Ende des Befüllprozesses
das Greiferzangenpaar wieder mit großer Kraft geschlossen wird,
so dass der Sack fest gehalten wird und dass das Greiferzangenpaar
nach dem Befüllprozess den
Weitertransport des Sackes vornimmt.
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Dadurch
wird gewährleistet,
dass bei dem Befüllprozess
keine Spannungsgradienten mehr aufgrund der mechanischen Belastung
entstehen können.
Vielmehr wird das Sackmaterial während
des Befüllprozesses
gleichmäßig belastet.
Dabei wird das Greiferzangenpaar, durch dessen Zangen das Sackmaterial
hindurch gleiten soll, zunächst
mit großer
Kraft und damit großer
Geschwindigkeit geschlossen. Zu oder unmittelbar nach Beginn des
Füllprozesses
wird die die Zangen schließende
Kraft herabgesetzt oder gar weggenommen, so dass sie das Hindurchgleiten
des Sackmaterials erlauben. Nach Beendigung des Füllprozesses
werden die Zangen des vorgenannten Greiferzangenpaares wieder mit großer Kraft
verschlossen. Dann kann dieses Greiferzangenpaar unmittelbar den
Abtransport des Sackes übernehmen.
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In
diesem Zusammenhang ist es von großem Vorteil die Steuerung der
Schließkraft
der Zangen abhängig
von dem Füllstand
des Sackes zu regeln. Die dazu notwendige Messung desselben kann
vorteilhafterweise durch Wiegevorrichtungen und/oder optische Sensoren
vorgenommen werden. Insbesondere bei bekanntem und gleichmäßigem Verlauf
des Füllprozesses
ist auch eine Errechnung des Füllstandes
als Funktion der Zeit denkbar.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen
und Ausführungsbeispiele
der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, den
Zeichnungen und der gegenständlichen
Beschreibung.
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Die
einzelnen Figuren zeigen:
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1 eine
schematische Seitenansicht der Vorrichtung
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2 eine
der 1 entsprechenden vergrößerte Ansicht eines Teiles
der Füllstation
und der zweiten Schweißstation
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3 eine
Detailansicht der Füllstation
in einer um 90° gedrehten
Ansicht bezogen auf die Ansicht in 2 und
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4 einer
der 1 entsprechende vergrößerte Ansicht der die Sackabschnitte
taktweise transportierenden Greiferzangenpaare
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1 zeigt
eine Vorrichtung mit verhältnismäßig kurzer
Baulänge
zum Herstellen, Befüllen, Verschließen und
Abfördern
von Säcken
aus thermoplastischem Kunststoff, bei der sämtliche Bearbeitungsstationen
in einem einzigen Maschinengestell angeordnet sind. An ein Ende
des Maschinengestells ist an den Seitenteilen eine Abrolleinrichtung 16 für eine zu
einer Vorratsrolle aufgewickelten Schlauchfolienbahn aus thermoplastischem Kunststoff,
vorzugsweise mit Seitenfalten, angeordnet, in die eine Schlauchfolienrolle 18 eingehängt ist.
Die von der Schlauchfolienrolle 18 abgezogene Schlauchfolienbahn 20 wird
durch ein Vorzugswalzenpaar 22 über Umlenkrollen taktweise
vorgezogen. Zwischen Umlenk- oder Leitwalzen 24, 26 wird
die von der Vorratsrolle 18 abgezogene Schlauchfolienbahn
von einer Pendelwalze 28 zu einer Bahnschlaufe ausgezogen, die
einen Bahnspeicher bildet, aus dem die taktweise vorgezogene Schlauchfolienbahn
abgezogen wird und der sich während
der Stillstandphasen der Schlauchfolienbahn 20 dadurch
wieder füllt,
dass die Pendelwalze 28 einen so großen Abschnitt von der Vorratsrolle 18 abzieht,
dass die Schlaufe wieder ihre die Abschnittlänge speichernde Länge erhält. Die Pendelwalze 28 ist
zwischen zwei im Maschinengestell gelagerten Hebeln 30 gelagert,
die taktweise von einem Pneumatikzylinder 31 aus ihrer
eingeschwenkten in ihre dargestellte ausgeschwenkte Stellung verschwenkt
wird.
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Das
Vorzugswalzenpaar 22 zieht die über die Umlenkrolle 32 ablaufende
Schlauchfolienbahn 20 in vertikaler Richtung vor und schiebt
diese zwischen einer Querschweiß-
und Quertrenneinrichtung 34 hindurch. Diese Querschweiß- und Quertrenneinrichtung
weist in an sich bekannter Weise zwei zusammenwirkende Schweißbacken
und ein Schneidmesser auf.
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Anhand
der 4 kann das Transportsystem für die zu befüllenden
und befüllten
Säcke erläutert werden.
An gestellfest gelagerten Lenkern 36, 38 ist unter
Ausbildung eines Vier-Gelenk-Systems ein eine Koppel bildender Träger 40 gelagert,
der mit einem schräg
auskragenden Kragstück 42 verbunden ist,
an dem seitlich unterhalb der Öffnungsränder der Schlauchabschnitte
ein erstes Greifzangenpaar 44 angeordnet ist, das durch
die dargestellten Greifbacken angedeutet ist. An dem Lenker 38 ist
eine Kurbelstange 46 angelenkt, die von einer von einem
Getriebemotor 48 angetriebenen Kurbel 50 hin-
und herbewegt wird. Dabei ist die Schwenkbewegung des Trägers 40 so
groß,
dass das den Sackabschnitt 58 unterhalb der Querschweiß- und Quertrenneinrichtung 34 erfassende
Greifzangenpaar 44 den Sackabschnitt um eine Taktlänge entlang
des Kreisbogens 52 in eine Übergabestation 54 fördert, in
der die Greifzangen 44 den Sackabschnitt an ein ortsfestes Greiferzangenpaar 57 übergibt.
Dieses öffnet
sich nach Erfassen des Sackabschnitts durch ein von oben her die Öffnungsränder erfassendes
Greiferzangenpaar 56, das den Sackabschnitt 58 zur
Füllstation 60 hin
weiterfördert.
In 4 ist das Greiferzangenpaar 57 in geöffneter
Stellung gezeigt, nachdem der Sackabschnitt gerade an das Greiferzangenpaar 56 übergeben
worden ist. Das Greiferzangenpaar 56 wird von Hebeln 62, 64 getragen,
die beide an einer Schubstange 66 angelenkt sind und mit ihren
Anlenkpunkten an der Schubstange und den Greifern ein Vier-Gelenk-System
bilden. Der Hebel 64 ist ein zweiarmiger Hebel, dessen
oberer Hebelarm 68 in der dargestellten Weise gestellfest
gelagert ist. Die Schubstange 66 ist an einem zweiarmigen gestellfest
gelagerten Hebel 70 angelenkt, dessen oberer Hebelarm in
der dargestellten Weise von einer Zugfeder 72 belastet
ist. Die Kurbel 50 ist in der dargestellten Weise als Kurvenscheibe
ausgebildet, wobei auf dieser Kurvenscheibe eine auf dem unteren Hebelarm
des zweiarmigen Hebels 70 gelagerte Nockenrolle 74 abläuft. Die
Schubstange 66 ist durch ihren Kurvenscheiben-Hebel-Nockenrollen-Antrieb derart
angetrieben, dass das Greiferzangenpaar 56 den Sackabschnitt
voreilend an ein Greiferzangenpaar 76 übergibt.
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Das
Greiferzangenpaar 76 greift seitlich an den Öffnungsbereichen
der Sackabschnitte unterhalb des Fülltrichters 78 an.
Zum Öffnen
des Sackabschnittes 58 bewegen sich beide Zangen des Greiferzangenpaares 76 aufeinander
zu. Gleichzeitig schwenkt das Saugerpaar 118 über eine
Pneumatikkolbenzylinderanordnung 116 auf. Dadurch wird
der Beutel in der Füllstation
seitlich ausgezogen, um den Fülltrichter 78 nach
Absenkung aufnehmen zu können.
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An
dem Träger 40 ist
ein weiteres Greiferzangenpaar 80 angeordnet, das vor dem
Befüllvorgang
mit großer
Kraft an den Sackabschnitt angreift, wobei die Zangen bereits entlang
der Richtung a nach innen bewegt wurden. Zu Beginn des Befüllvorganges
wird die die Zangen des Greiferzangenpaares 80 beaufschlagende
Kraft zurückgenommen,
so dass während
des Befüllvorganges
der Sackabschnitt 58 durch die Zangen gleiten kann. Nach
dem Befüllvorgang
greifen die Zangen des Greiferzangenpaares 80 wieder mit
hoher Kraft an den nun durch das Füllgut in vertikaler Richtung
gestrafften Sackabschnitt 58. Nach dem Herausfahren des
Fülltrichters 78 werden
die Öffnungsränder des
befüllten
Sackes in Richtung a gestrafft und in eine Schweißstation 82 überführt, in
der ein in der 4 nicht dargestelltes Schweißbackenpaar
die straff gezogenen Öffnungsränder des
Sackes mit einer Querschweißnaht
verschließt.
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Unterhalb
der Füllstation 60 ist
ein mit Stollen 84 versehenes Abförderband 86 angeordnet,
das über
endseitige Antriebs- und Umlenkrollen 88, 90 läuft und
die befüllten
Säcke 92 im
Takt ihrer Befüllung
aus den Füll-
und Schweißstationen 60, 82 abfördert. Die
Antriebs- und Umlenkrollen 88, 90 des Förderbandes 86 sind
an den Enden eines horizontalen Trägers 94 gelagert,
der in gestellfesten Führungen 96 durch
einen Spindeltrieb 98 heb- und senkbar ist, wobei der Spindeltrieb 98 Ober
einen Getriebemotor 100 antreibbar ist.
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In 3 ist
die Füllstation 60 dargestellt. Zwischen
den Seitenteilen 12 und 14 ist das Förderband 86 mit
seiner Umlenkwalze 88 angeordnet. Auf dem Förderband 86 sind,
wie bereits beschrieben, Stollen 84 angeordnet. Zwischen
dem Fülltrichter 78 und
dem Förderband 86 ist
ein noch vor seiner Befüllung
stehender Sack 58 angeordnet. Dieser wird im hier dargestellten
Zeitpunkt gerade gleichzeitig von den Greiferzangenpaaren 80 und
den stationär
in der Füllstation
angeordneten Greiferzangenpaaren 76 gehalten. Zum Ergreifen
der Seitenfaltenbereiche 59 des Sackes 58 bzw.
zum Lösen
der Greiferzangenpaare 80 von dem Seitenfaltenbereich 59 werden
die Greiferzangenpaare 80 Ober die Doppellenker 106 in Pfeilrichtung
a verschoben.
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Die
stationären
Greiferzangenpaare 76 müssen
nicht um 180° geöffnet werden,
um das obere Sackende des Sackes 58 zu greifen. Die notwendige Öffnungsbewegung
der jeweiligen Zangenpaare 102 und 104 der stationären Greiferzangenpaare 76 kann anhand
der 2 erläutert
werden. Das Greiferzangenpaar 102 ist starr senkrecht nach
unten angeordnet, wie sich das aus der Darstellung gemäß 2 ergibt.
Das mit diesem klemmend in Eingriff bringbare Greiferzangenpaar 104 ist über eine
Pneumatikkolbenzylinderanordnung 108 aufschwenkbar, wobei der
Aufschwenkwinkel lediglich einen spitzen Winkel umschließt. Hierdurch
ergibt sich eine vergleichsweise kleine Aufnahmeöffnung der Greiferpaare. Um das
obere Sackende eines Sackes 58 sicher in diesen vergleichsweise
engen Aufnahmespalt einzufädeln, überstreicht
das Greiferzangenpaar 56 einen in der 2 strichpunktiert
dargestellten Transportweg 110, bei dem die Abgabeposition
zur Abgabe des Sackes 58 an das ortsfest an der Füllstation
angeordnete Greiferzangenpaar 76 in einer Ebene liegt,
die um einen Abstand x höher
angeordnet ist als seine Übernahmeposition 54 für den Sack 58.
Diese Höhendifferenz
x ist in 4 dargestellt.
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Nach
Befüllen
des Sackes 58 wird dieser von dem Greiferzangenpaar 80,
wie in 4 dargestellt, unterhalb des Greiferzangenpaares 76 (3)
ergriffen. Auch dieses Greiferzangenpaar ist wieder, ähnlich wie
das Greiferzangenpaar 76, in Pfeilrichtung a gemäß 3 seitlich
anstellbar. Bei der Entnahme des befüllten und in seinem oberen
Endbereich über die
Greifer wieder straff gezogenen Sackes muss der obere Randbereich,
also der Bereich des Sackes oberhalb der Transportgreiferpaare 80,
den feststehenden Backen 102 der Greiferzangenpaare 76,
wie dies in 2 durch die gestrichelte Zeichnung
dargestellt, ausweichen. Aufgrund der Elastizität des Kunststoffes und der
dadurch bewirkten Rückstellkraft
stellt sich aber dieser obere Randbereich wieder auf, wie dies ebenfalls
in der Zeichnung dargestellt ist. Über das Transportgreiferpaar 80 wird
dann der Sack, der gleichzeitig auf dem Förderband 86 aufliegt und über dieses
weiter bewegt wird, entlang der strichpunktierten Linie 112 verschwenkt,
wobei diese Linie die ungehinderte Bewegungsbahn für den obersten
Randbereich des Sackes 58 wiedergibt. Der Sack 58 nimmt
in der Schweißstation 82 eine
Position ein, die um eine Höhendifferenz
x unterhalb der Position in der Füllstation 60 liegt
(vgl. 4). Dadurch wird mittels des Greiferpaares 80 der
obere Rand des Sackes nach unten gedrückt, so dass Restluft aus dem
oberen Teil des befüllten
Sackes herausgedrückt
wird. Im Bereich der Schweißstation 82 muss
das obere Sackende wiederum den Schweißbacken 114 ausweichen,
wie dies ebenfalls zeichnerisch in der 2 dargestellt
ist. Auch hier wird sich das obere Ende aufgrund der Eigenelastizität des Kunststoffs
wieder aufstellen, so dass der straff gezogene obere Randbereich
des befüllten
Sackes 58 in der Schweißstation 82 verschweißt werden
kann.
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In
allen Zeichnungen wurde auf die Darstellung einer Steuer- und einer
Wagevorrichtung beziehungsweise optischer Sensoren verzichtet.