DE2401252A1 - Antriebsmechanismus - Google Patents

Description

B 14 P 10

Anmelder: BAKER PERKINS HOLDINGS LIMITED
Westfield Road, Peterborough,
Northamptonshire, England

Antriebsmechanismus

Bei Verpackungsmaschinen, in denen eine flexible Verpackungsmaterialbahn kontinuierlich von einer Rolle abgezogen und verarbeitet wird, ist es oft erforderlich
Siegelvorrichtungen oder Druckvorrichtungen vorzusehen, welche auf die wandernde Verpackungsmaterialbahn einwirken, während diese, ununterbrochen durch die Maschine läuft, und normalerweise muß während des Einwirkens die Vorrichtung relativ zur Verpackungsmaterialbahn stationär gehalten werden. Man erteilt diesen Vorrichtungen vorzugsweise eine kontinuierliche Drehbewegung derart, daß sie sich während der Einwirkungszeit im wesentlichen
mit der gleichen Geschwindigkeit bewegen wie das Ver- ■ packungsmaterial".

Schwierigkeiten ergeben sich wenn solch eine Vorrichtung pro Arbeitstakt der Maschine einmal arbeiten soll, und zwar zu einem bestimmten Zeitpunkt des Arbeitstakts, und wenn ihr Rotationsradius festliegt. Dies "erfordert, daß pro Arbeitstakt eine festliegende Umfangsstrecke durchlaufen wird, wodurch man, wenn ein Antrieb mit konstanter

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Winkelgeschwindigkeit benutzt wird, die Geschwindigkeit aber nur einer festliegenden Bahnstücklänge anpassen kann. Normalerweise inuß aber die Verpackungsmaschine unterschiedliche Bahnstücklängen liefern können.

Man kann diese Schwierigkeiten dadurch überwinden, daß man die Vorrichtung nur für einen Teil des Arbeitstakts mit der richtigen Lineargeschwindigkeit antreibt, dann aber für den Rest des Arbeitstakts die Vorrichtung entweder anhält oder mit einer anderen Geschwindigkeit laufen läßt, sodaß immer noch auf jeden Arbeitstakt eine vollständige Umdrehung der Vorrichtung fällt.

Das Anhalten und Wiederanlaufenlassen der Vorrichtung bei jedem Maschinentakt hat aber Nachteile insofern, als wegen der auftretenden Stoß- und Trägheitseffekte Geschwindigkeit sbegrenzungen in Kauf genommen werden müssen, und weil möglicherweise durch Verschleiß oder Rutscherscheinungen während des Betriebs Ungenauigkeiten auftreten. Außerdem kann man das vorerwähnte System dann nicht benutzen, wenn eine Verpackungsmateriallänge kleiner ist als die von der Vorrichtung während eines Arbeitstaktes zurückgelegte Umfangsstrecke, wodurch die Einsatzmöglichkeiten der Maschine in unannehmbarer Weise begrenzt wird.

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Außerdem kann man mit den bekannten Antriebsmechanismen, welche mit veränderlicher Rotationsgeschwindigkeit der Siegelvorrichtung oder der Druckvorrichtung arbeiten, eine Übereinstimmung in der Geschwindigkeit der Vorrichtung und der Verpackungsmaterialbahn nur zeitweise oder nur über kurze Zeitperioden erreichen; wenn diese bekannten Antriebsmechanismen diese Übereinstimmung über eine längere Zeitspanne gewährleisten sind sie sehr teuer und kompliziert,

Die Erfindung schlägt einen Antriebsmechanismus zum veränderlichen Antrieb einer Ausgangswelle von einer sich mit konstanter Geschwindigkeit drehenden Eingangswelle her vor, der gekennzeichnet ist durch eine Zwischenwelle, welche sowohl zu der Eingangswelle als auch zu der Ausgangswelle parallel verläuft und die eine Position einnimmt bzw. ineine Position bringbar ist, in der ihre Achse gegenüber den Achsen der Eingangswelle und der Ausgangswelle seitlich versetzt ist, wobei zwischen der Eingangswelle und der Zwischenwelle ein Kurbeltrieb für die Erteilung einer Drehbewegung an die Zwischenwelle und zwischen der Zwischenwelle und der Ausgangswelle ein Kurbeltrieb für die Erteilung einer Drehbewegung an die Ausgangswelle vorgesehen ist,

Die Zwischenwelle kann eine einstückige durchgehende Welle sein, in welchem Falle die Eingangswelle und die Ausgangs-

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welle in Achsrichtung miteinander fluchten. Die Zwischenwelle kann aber auch aus parallelen, treibenden und angetriebenen Abschnitten bestehen, die (beispielsweise durch Ketten oder Zahnräder) in Drehwirkverbindung miteinander stehen, in welchem Falle die Eingangswelle und die Ausgangswelle parallel zueinander verlaufen und nicht miteinander fluchten.

Einige Ausfuhrungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen beispielhaft dargestellt; in den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine typische Verpackungsmaschine, auf welche der Antriebsmechanismus gemäß der Erfindung anwendbar ist;

Fig. 2A und 2B die Erfindung erläuternde Diagramme; Fig. 3A und 3B weitere erläuternde Diagramme;

Fig. 4 die Grundelemente eines Antriebsmechanismus' gemäß der Erfindung;

Fig. 5 eine Seitenansicht einer praktischen Ausführungsform eines AntriebsmechanismusJ der gemäß Fig. 4 arbeitet;

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Pig. 6 eine Seitenansicht von rechts.gemäß Fig. 5; Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie 7-7 aus Fig. 6;

Fig. 8 schematisch eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform eines Antriebsmechanismus·;

Fig. 9 eine entsprechende Draufsicht im Schnitt; Fig. 10 schematisch eine perspektivische Ansicht einer

weiteren Ausführungsform eines Antriebsmechanismus¹;

Fig. 11 einen Querschnitt des in Fig. 10. dargestellten Mechanismus'; und

Fig. 12 einen entsprechenden Achsialschnitt.

Gleiche Bezugszeichen bedeuten in allen Figuren gleiche Teile.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Verpackungsmaschine bekannter

Art, in der eine Reihe von im Abstand voneinander liegenden Artikeln 13 zeitlich hintereinander mittels der Nasen eines Förderbands mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit in eine Schlaucheinheit 15 eingeführt werden, in der eine kontinuierlich bewegte Verpackungsmaterialbahn

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l6 so um die Artikel herumgezogen wird, daß ein durchgehender Schlauch 17 entsteht, dessen Kanten zusammengefaltet werden und einen Grad bilden, der in bekannter Weise mittels einer Siegelvorrichtung 18 kontinuierlich versiegelt wird. An dem Schlauch 17 werden zwischen den Artikeln mit Hilfe zweier rotierender Formen 19 Quersiegelungen angebracht, wobei die rotierenden Formen 19 pro Arbeitstakt der Maschine eine Umdrehung machen, und wobei die rotierenden Formen 19 auch eine Schneidvorrichtung aufweisen können, mit deren Hilfe der Schlauch in Einzelpackungen zerlegt wird. Die Verpackungsmaterialbahn 16 wird' mit Hilfe von Förderwalzen 21 so von einer Rolle 20 abgezogen, daß bei jedem Arbeitstakt der Maschine die richtige Verpackungsmateriallänge zum Einschließen des zu verpackenden Artikels zugeführt wird. Der Antrieb für die Zuführungswalzen 21 ist veränderlich, sodaß Artikel unterschiedlicher Länge verarbeitet, werden können.

Die Maschine weist eine Bahnbedruckvorrxchtung 22 auf, die von einem Zylinder 23 gebildet wird, der eine Form 24 aufweist, welche die Drucktype aufnimmt. Der Durchmesser des Zylinders 23 ist durch feste Maschinendimensionen bestimmt und kann nicht ohne weiteres verändert werden. Die Länge der Umfangsstrecke der Form 24 ist daher unveränderlich. Für eine korrekte Arbeitsweise ist es notwendig,

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daß die Umfangsgeschwindigkeit der Form 24 der Lineargeschwindigkeit der Verpackuhgsmaterialbahn 16 während des Druckvorgangs gleich ist, und die Vorrichtung 22 kann nur dann einen Aufdruck auf jeder Packung vorsehen, wenn die Form 24 eine Umdrehung pro Arbeitstakt der Maschine macht.

Die verschiedenen weiter unten· beschriebenen Ausführungsformen eines Antriebsmechanismus' sind entweder auf die Druckvorrichtung 22 oder auf die Zuführwalzen 21 für die Verpackungsmaterialbahn anwendbar; sie sind von einfacher Konstruktion, im Betrieb verstellbar und sie decken einen weiten Bereich von Geschwindigkeitsverhältnissen ab. Dabei ergibt sich eine Zeitspanne von im wesentlich konstanter Winkelgeschwindigkeit für den Fall, daß die Umfangsstrecke der Druckform 24 einen beträchtlichen Teil sowohl der pro Arbeitstakt zugeführten Verpackungsmateriallänge als auch des Gesamtumfangs des Zylinders 23 ausmacht, der größer sein kann als die zugeführte Verpackungsmateriallänge .

Die Siegelformen 19 benötigen ebenfalls einen veränderlichen Antrieb mit anderen Charakteristiken als denen für die Druckvorrichtung 22, da man während der Verformung des Schlauchs IJ und während des Siegelvorgangs eine kürzere Zeitspanne konstanter Geschwindigkeit benötigt,

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andererseits aber die Pormgeschwindigkeit mit der Verpackungsmaterialbahngeschwindigkeit in Übereinstimmung bringen muß.

Fig. 4 zeigt die Grundelemente einer Ausfuhrungsform eines Antriebsmechanismus nach der Erfindung. Diese weisen eine 'Eingangswelle 25 auf, die mit konstanter Geschwindigkeit rotiert j und eine mit dieser fluchtende Ausgangswelle 26 sowie eine Zwischenwelle 27» welche parallel zu den Wellen 25, 26 verläuft und verstellbar ist, sodaß sie entweder koachsial mit der Eingangswelle verläuft, oder seitlich gegenüber dieser versetzt, wobei sie jedoch immer parallel zur Eingangswelle verläuft. Die Zwischenwelle 27 weist an ihren Enden Kurbelarme 28 und 29 auf. Der Kurbelarm 28 ist durch ein Kurbelglied 30 mit einem Kurbelarm 31 an der Eingangswelle 25 verbunden, und der Kurbelarm 29 ist durch ein Kurbelglied 32 mit einem Kurbelarm 33 an der Ausgangswelle 26 verbunden. Alle vier Kurbelarme sind ähnlich, und die beiden Kurbelglieder können ähnlich sein, aber die Länge dieser Glieder und die Ausladung der Kurbelarme kann zwecks Erzielung unterschiedlicher Antriebsverhältnisse verändert werden. Da jede Hälfte dieser Ausführungsform des Mechanismus aufgelöst werden kann in eine Vierstangenkette, wobei man den seitlichen Versetzungsabstand zwischen der Eingangswelle und der Zwischenwelle als

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eine Stange sieht, muß bei Auswahl der Proportionen das Grashofsche Kriterium angewendet werden, d.h. die Summe der Längen der längsten und der kürzesten Stange muß kleiner sein als die Summe der Längen der beiden anderen Stangen.

Diese Forderung ist erfüllt, wenn d + L31 kleiner ist als L28 + LJO, wobei d der Abstand ist, um welchen die Achse der Zwischenwelle 27 gegenüber der Achse der Eingangswelle 25 versetzt ist, und wobei L28, L30 und L31 jeweils die Längen der Bauteile 28, 30 und 31 ist. .

Wenn die Zwischenwelle 27 so einjustiert ist, daß sie koachsial mit der Eingangswelle und der Ausgangswelle verläuft ergibt sich für die Ausgangswelle eine gleich- ' bleibende Winkelgeschwindigkeit, wenn die Eingangswelle eine gleichbleibende Winkelgeschwindigkeit hat. Wenn die Zwischenwelle aus ihrer koachsialen Lage verstellt wird, ergibt sich bei gleichbleibender Winkelgeschwindigkeit der Eingangswelle an der Ausgangswelle eine Winkelgeschwindigkeit, die während eines Arbeitstaktes nicht gleich bleibt, wobei aber eine Umdrehung der Eingangswelle immer noch eine Umdrehung der Ausgahgswelle erzeugt. .

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Die Veränderungsverhältnisse sind auch von der gegenseitigen Winkelstellung der beiden Kurbelarme an der Zwischenwelle abhängig, und dieser Phasenwinkel sowie die Kurbelarm/Kurbelglied-Längenverhältnisse bilden die Hauptkonstruktions-Parameter für jedes vorgegebene Veränderungsverhältnis.

Der vorstehend beschriebene Antriebsmechanismus ist äußerst einfach und billig, man benötigt zu seiner Herstellung keine Spezialkenntnisse, und er verfügt zwecks Anpassung an eine vorgegebene Verwendungsform über einen weiten Variationsbereich hinsichtlich seiner Ausgangscharakteristiken. Der beschriebene Antriebsmechanismus hat gegenüber bekannten, viel komplizierteren Mechanismen den wesentlichen Vorteil, daß die Veränderungsamplitude verändert werden kann, während die Vorrichtung läuft, wobei die Einstellung sehr genau erfolgen kann.

Bei der in den Fig. 2A und 2B gezeigten Ausführungsform ist die Zwischenwelle 27 von einer Stange J>k gehalten, die winkelmäßig um einen Zapfen 35 verstellt werden kann. Aufeinanderfolgende Positionen des äußeren Endes des Antriebskurbelarms 31 sind mit A-H bezeichnet, und aufeinanderfolgende Positionen des äußeren Endes des angetriebenen Kurbelarms 28 sind mit a - b bezeichnet. Daraus ergibt

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sich, daß bei Vergrößerung des Abstands der Achsen der Wellen 27, 28 (Pig. 2B) eine größere Veränderung in der Winkelgeschwindigkeit der Zwischenwelle 27 erzielt wird, als es der Fall ist, wenn die Achsen näher zusammen liegen, wie in Fig. 2A gezeigt. ·

Die Fig. 3A und 3B zeigen Endansichten des Mechanismus nach Fig. h in verschiedenen Positionen. In der Position nach Fig. 3A ist der Winkel oC zwischen den Kurbelarmen 31 und 33 größer als l8O°, während in Fig. 3B dieser Winkel kleiner ist als l80°.

In der in den Fig. 5-7 dargestellten praktischen Ausführungsform des Mechanismus nach Fig. 4 sind die Eingangswelle 25 und die Ausgangswelle 26 jeweils in Lagern 36 und 37 am Maschinenrahmen gelagert. Die ^ingangswelle 25 wird mit konstanter Winkelgeschwindigkeit durch eine Kette 38 gedreht, die von einer Welle 39 angetrieben wird und um ein Kettenrad 40 auf der Eingangswelle verläuft . Die Druckvorrichtung, oder der betreffende andere Mechanismus, wird .von der Ausgangswelle 26 her mittels einer Kette 4l angetrieben, welche um ein Spannrad 42 verläuft, das am Maschinenrahmen angebracht ist. Die Zwischenwelle 27 ist in Lagern 43 angeordnet, welche von

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einer Stange 34 gehalten werden, die ihrerseits, oberhalb des Zapfens 35, ein gegabeltes Ende 44 aufweist, das eine Mutter 45 trägt, die mit einer Gewindewelle 46 in Eingriff steht. Bei Drehung der Welle 46 verändert sich daher der Abstand zwischen der Achse der Zwischenwelle 27 und der gemeinsamen Achse der Wellen 25, 26.

Die Kurbelarme 31, 28, 29 und 33, sowie die Kurbelglieder . 30 und 32 in den Fig. 5-7 entsprechen den in Fig. 4 gezeigten, jedoch erstrecken sich diese aus Gründen des dynamischen Gleichgewichts in beide Richtungen von ihren entsprechenden Wellen aus. Wie in Fig. 4 gezeigt kann das Veranderungsverhältnis durch Winkeljustierung der Kurbelarme 28, 29 mit Bezug auf die Zwischenwelle 27 verändert werden.

Bei der in den Fig. 8 und 9 gezeigten Ausführungsform ist die Zwischenwelle in zwei parallele Abschnitte 27A, 27B unterteilt, die in der Stange 34 gelagert sind und mittels Zahnrädern 28A, 29A zusammengekoppelt sind, welche die Kurbelarme 28 und 29 ersetzen. Daraus ergibt sich, daß die Eingangswelle 25 und. die Ausgangswelle 26 nicht mehr koachsial zueinander verlaufen, sondern daß sie um einen Betrag gegeneinander versetzt sind, der von der speziellen Beziehung der beiden Hälften 27A, 27B der Zwischenwelle ab-

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hängt. Die Stange 24 kann, wie im voraufgehenden Fall, um einen Zapfen 35 am Maschinenrahmen verstellt werden, um so das Veränderungsverhältnis zu variieren. Zu diesem Zweck weist die Stange 34 an ihrem Ende einen geschlitzten Quadranten 47 auf, der in seinem Justierposition mit Hilfe einer Schraube 48 festgestellt werden kann, die in ein Loch im Maschinenrahmen eingeschraubt wird. Wenn der Zapfen 35 gegenüber der Mittelposition zwischen den Wellenhälften 27A, 27B versetzt ist, werden der treibende Teil und der angetriebene Teil des Mechanismus^f nicht durch gleiche Größen justiert., und daraus ergibt sich ein weiterer Konstruktionsparameter. Alternativ kann aber auch die Versetzung der beiden Zwischenwellenhälften in der gleichen Richtung gleichzeitig dadurch einjustiert werden, daß man den Tragrahmen so anordnet, daß er in einer mit Peststellmitteln versehenen Führung gleitet.

Bei der in den Fig. 10-12 gezeigten Ausführungsform ist die Eingangswelle 25 in die Ausgangswelle 26 eingesetzt, und die Zwischenwelle 27 ist in der Stange 34 drehbar gelagert und weist eine Scheibe 50 auf, welche die Kurbelarme 28 und 29 ersetzt. Wie im Falle der Fig. 5~7 weist die Stange 34 eine Mutter 45 auf, die über eine Gewindewelle 46 greift, die drehbar ist um die Stange 34 um den Zapfen 25 justieren zu können.

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Claims (7)

1. Patentansprüche

   ι Iy Antriebsmechanismus zum veränderlichen Antrieb einer Ausgangswelle von einer sich mit konstanter Geschwindigkeit drehenden Eingangswelle her, gekennzeichnet durch eine Zwischenwelle (27), welche sowohl zu der Eingangswelle (25) als auch zu der Ausgangswelle (26) parallel verläuft und die eine Position einnimmt bzw. in eine Position bringbar ist, in der ihre Achse gegenüber den Achsen der Eingangswelle und der Ausgangswelle seitlich versetzt ist, wobei zwischen der Eingangswelle (25) und der Zwischenwelle (27) ein Kurbeltrieb (28,.30, 3D für die Erteilung einer Drehbewegung an die Zwischenwelle (27) und zwischen der Zwischenwelle (27) und der Ausgangswelle (26) ein Kurbeltrieb (29, 32, 33) für die Erteilung einer Drehbewegung an die Ausgangswelle (26) vorgesehen ist.
2. 2. Antriebsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwelle eine einstückige, durchgehende Welle ist, und daß Eingangswelle und Ausgangswelle in Achsrichtung miteinander fluchten.

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3. 3. Antriebsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwelle aus parallelen, in Drehwirkverbindung miteinander stehenden, treibenden und angetriebenen Abschnitten besteht, während Eingangswelle und Ausgangswelle· parallel zueinander angeordnet sind.
4. 4. Antriebsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwelle drehbar in einer Stange (34) gelagert ist, die ihrerseits um eine zur Zwischenwelle parallele Achse (35) schwenkbar und einstellbar angeordnet ist.
5. 5. Antriebsmechanismus nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch mit Abstand voneinander angeordnete Kurbelarme an der Zwischenwelle, die durch Kurbelglieder mit zugehörigen Kurbelarmen an der Eingangswelle bzw. an der Ausgangswelle verbunden sind.
6. 6. Antriebsmechanismus nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die. Zwischenwelle aus zwei parallelen, durch Zahnräder untereinander verbundenen Halbwellen besteht, wobei die Zahnräder durch Kurbelglieder mit zugehörigen Kurbelarmen an der Eingangswelle bzw. an der Ausgangswelle verbunden sind.

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7. 7. Antriebsmechanismus nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Scheibe an der Zwischenwelle, die durch Kurbelglieder mit zugehörigen Kurbelarmen an der Eingangswelle bzw. an der Ausgangswelle verbunden sind.

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