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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Umhüllen von
Produktgruppen mit einer Kunststofffolie, insbesondere mit Schrumpffolie.
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Die
Vorrichtung ist an Maschinen zum Konfektionieren von Produkten angebracht,
insbesondere zum Verarbeiten von Produkten, welche eine zylindrische – prismatische
Form haben, wie Flaschen, Dosen und ähnliche Gegenstände.
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Heute
haben die automatischen Maschinen vom oben erwähnten Typ eine Verarbeitungs-
und Zuführanlage
für Flaschen
(zur Vereinfachung dieser Beschreibung wird der spezifische Ausdruck
,Flaschen' verwendet,
ohne jedoch Produkte von anderen Formen auszuschliessen) mit aufeinanderfolgenden
Zwischenstationen zum Positionieren und Gruppieren der Produkte,
sowie mit Stationen zum Umhüllen
oder Verpacken der Gruppen von Produkten in Kunststoffumhüllungen.
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Die
Zwischenstationen zum Positionieren und Gruppieren sind dazu bestimmt,
Gruppen zu formen, die aus einer vorgegebenen Zahl von Produkten
bestehen, welche je nach den Abmessungen und der herzustellenden
Verpackung variieren können (im
Falle von Flaschen kann zum Beispiel jede Gruppe aus zwei Reihen
von je drei hintereinander angeord neten Flaschen bestehen), und
die Produkte zu den Umhüllungsstationen
zu transportieren, wonach die fertigen Produktgruppen die Station
verlassen und auf einem Förderer
zu einer letzten Station laufen, welche die Produkte normalerweise
unter Verwendung von Schrumpffolie verpackt.
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Diese
Umhüllungs-
und Verpackungsstation hat ein Zuführsystem für eine Spule aus Kunststoff-Schrumpffolie
(verwendet zur Herstellung der Umhüllung), welche kontinuierlich
von einer Station zugeführt
wird, die unterhalb der Förderebene
des Produkte angeordnet ist.
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Die
Spule speist eine Einheit zum Festlegen von Abschnitten der Folie
und Schneiden derselben in die erforderliche Länge, um die Produktgruppe in Richtung
des Vorlaufs der Produkte zu umhüllen,
bis zu dem Förderer
der Produkte.
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Auf
der Förderfläche befindet
sich eine spezielle „Brücke" zum Umhüllen, welche
die Folie über die
Gruppe leitet (mit Hilfe von Querstücken, welche die angehobene
Folie tragen, bewegt durch Ketten, parallel zu und auf beiden Seiten
der Querstücke selbst
angeordnet), wobei sie durch einen Schlitz geht und das Umhüllen während des
Vorlaufens erlaubt.
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Praktisch
wird die Produktgruppe mit der Folie umhüllt, welche in Richtung des
Produktvorlaufs abgewickelt wird. Die Enden der Folie sind am Ende der
Umhüllungsbewegung
teilweise überlappt
und die vertikalen Seitenflächen
der Produkte in der Gruppe unbedeckt gelassen. Das Kompaktieren der Folie
an dem Produkt wird durch das für
diese Folie typische Schrumpfen erhalten, das auf diesem Gebiet
bekannt ist. Gestützt
auf diese Maschinenstruktur, wurden kürzlich Versuche unternommen,
die Produktivität
zu verbessern und die Totzeiten zu reduzieren, zum Beispiel beim
Formatwechsel der zu verpackenden Produkte, welcher verschiedene
Arbeiten an den Antriebseinheiten (wie jene der Zuführ- und Schneideinheit
der Folie, um die Länge
der Folienabschnitte zu ändern)
und mechanische Totzeiten erfordert, zum Beispiel aufgrund der Verstellungen
mit manuellen Mitteln in der Höhe
der Struktur, welche das Anheben und Führen der Querstücke für die Folie
bewirkt.
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Aus
diesem Grunde hat die Anmelderin eine Zuführ- und Schneideinheit entwickelt
und realisiert (s. Patent EP-A-0 839.723, auf welches sich der Oberbegriff
des Anspruches 1 stützt),
die unmittelbar unterhalb des Schlitzes zum Zuführen der Folie an die Umwickelfläche angeordnet
ist und aus einem Paar von sich gegeneinander drehenden Rollen besteht,
zwischen welche die zuzuführende
Folie an einem tangentialen Kontaktpunkt eingeführt ist. Die erste Rolle hat
ein radial hervorstehendes Messer, während die zweite Rolle eine
radial verlaufende Rille zur Aufnahme des Messers während einer
Schneidumdrehung aufweist sowie eine Abflachung an ihrer Oberfläche, welche
einen Kanal für
den freien Durchlauf der Folie bildet.
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Diese
Struktur verbessert deutlich das Zuführen und Schneiden der Folie,
was fast kontinuierlich geschieht, und zwar mit einem schnellen
Formatwechsel in Bezug auf die Länge
und das Bilden des an der Produktgruppe zu verwendenden Folienabschnittes.
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Jedoch
bleiben erhebliche Nachteile in Bezug auf den Formatwechsel der
Umhüllungseinheit bestehen,
welcher Eingriffe sei es an der Brückenstruktur (unter Verwendung
von Handrädern)
und in beiden Bereichen an den Seiten der Struktur erfordert, wobei
entweder die Zahl oder die Position der Querstücke zum Anheben und Führen der
Folie eingestellt werden muss.
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Zweck
der vorliegenden Erfindung ist daher, die oben erwähnten Nachteile
zu überwinden,
indem eine Vorrichtung zum Umhüllen
von Produktgruppen mit Kunststofffolie vorgesehen wird, welche die
Folienzuführ-
und -schneidarbeiten beschleunigen und synchronisieren und die Arbeiten
des Formatwechsels an der Einheit, welche die Produktgruppe umhüllt, rationalisieren
kann, und zwar mit einer einfachen, präzisen und kompakten Struktur.
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Demgemäss sieht
die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Umhüllen von
Produktgruppen mit einer Folie wie nach Anspruch 1 vor.
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Die
technischen Eigenschaften der vorliegenden Erfindung, in Übereinstimmung
mit den oben erwähnten
Zwecken, sind in den beiliegenden Ansprüchen festgelegt, und die Vorteile gehen
deutlicher aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung hervor,
und zwar unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, welche
eine vorgezogene Ausführung
der Erfindung zeigen, ohne den Zweckbereich des erfinderischen Konzeptes
einzugrenzen, und von denen
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1 eine
Frontansicht von einer Maschine zum Umhüllen von Produktgruppen mit
einer Kunststofffolie ist, versehen mit einer Vorrichtung nach der vorliegenden
Erfindung, mit einigen Teilen entfernt, um andere besser darzustellen,
und in einer ersten Arbeitsposition;
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2 zeigt
eine Frontansicht allein der Vorrichtung aus 1, mit einigen
Teilen entfernt, um andere besser darzustellen;
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3 ist
eine Planansicht von oben der in 2 dargestellten
Vorrichtung, mit einigen Teilen entfernt, um andere besser zu verdeutlichen;
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4 ist
eine schematische Frontansicht der in den vorstehenden Abbildungen
gezeigten Vorrichtung in einer ersten Folge von den Arbeitsbewegungen
einer Leiste zum Umhüllen
einer ersten Produktgruppe, mit einigen Teilen entfernt, um andere besser
darzustellen;
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5 ist
eine schematische Frontansicht der in den vorstehenden Abbildungen
gezeigten Vorrichtung in einer zweiten Folge von den Arbeitsbewegungen
einer Leiste zum Umhüllen
einer zweiten Produktgruppe, mit einigen Teilen entfernt, um andere
besser darzustellen;
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6 und 7 sind
jeweils eine Frontansicht und eine Planansicht von oben von einer
alternativen Vorrichtung eines Details der Vorrichtung nach der
vorliegenden Erfindung.
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Unter
Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, und insbesondere auf
die 1, 2 und 3, wird
die offengelegte Vorrichtung zum Umhüllen von Produktgruppen 1 mit
Folie 2 verwendet, insbesondere, jedoch ohne den Anwendungsbereich
der Erfindung zu begrenzen, mit Kunststoff-Schrumpffolie.
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Die
Vorrichtung, die insgesamt mit 3 bezeichnet ist, enthält bezüglich der
Teile, die in dieser Beschreibung von besonderem Interesse sind,
wie folgt: eine erste Förderfläche 4 mit
einer durch den Pfeil A angegebenen Zuführrichtung für die Produkte 5,
die zum Beispiel beliebig von Flaschen (Format mit der grössten Höhenabmessung)
bis zu Dosen oder Lebensmittelbehältern aus Tetrapak (für Formate
mit der geringsten Höhenabmessung,
die umhüllt
werden kann) reichen können.
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Diese
Produkte 5 werden an eine zweite Fläche 6 transferiert,
welche Gruppen 1 bildet, wobei sie die bekannten und hier
nicht gezeigten Mittel benutzt, und die Gruppen 1 unter
Verwendung von entsprechenden Mitteln 7 je nach den vorgegebenen
Formaten mit einem Abschnitt von Kunststofffolie 2 umhüllt. Wenn
die Umhüllung
vervollständigt
ist, werden die Enden des Folienabschnittes an der Produktgruppe 1 befestigt
und die vertikalen Seiten der Produktgruppe 1 sind unbedeckt,
und zwar nach der den Fachleuten auf diesem Gebiet bekannten Technik,
wonach dann die Produktgruppe an eine Station mit einem Ofen geleitet
wird, so dass durch die eigenen Schrumpfeigenschaften der Folie
das endgültige
Anhaften der Folie an den Produkten erhalten und die fertige Verpackung
hergestellt werden kann.
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Wie
in 1 gezeigt, enthält die Vorrichtung kombiniert
eine Zuführeinheit 8 für die Folie 2, welche
auch den Folienabschnitt festlegt, dessen Länge von den Abmessungen der
zu umhüllenden Produktgruppe 1 abhängt, und
Mittel 7 zum Umhüllen der
Produktgruppe 1, bestehend aus wenigstens einem Querstück 10,
welches den Folienabschnitt 2 trägt und führt, der aus einem die Förderflächen trennenden
Schlitz 9 austritt. Das Querstück 10 ist auf solche
Weise gehalten, dass es an einem Ende überstehend von einer einzigen
angetriebenen Stange 11 getragen wird.
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Ausgehend
von der oben erwähnten
Einheit 8, befindet sich diese unterhalb und dicht an dem Schlitz 9,
der die ersten und zweiten Förderflächen 4 und 6 trennt,
und erlaubt es der Folie 2, durch letzteren auszutreten
und zunächst
durch die Produktgruppe 1 abgefangen zu werden.
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Die
Einheit 8 besteht aus zwei Paaren von sich gegenüberliegenden
Rollen 8a und 8b, welche die Folie greifen und
mitziehen. Zwischen den Rollen befindet sich ein rotierendes Messer 8c gegenüber einer
die zugeführte
Folie 2 tragenden Fläche 8d, welches
dazu bestimmt ist, den Folienabschnitt zu schneiden. Die Einheit 8 wird
durch eine hier nicht gezeigte Einheit angetrieben, welche wiederum durch
eine Steuereinheit 26 gesteuert wird, die auf solche Weise
programmiert werden kann, dass sie die Zuführgeschwindigkeit der Folie 2 auf
der zweiten Förderfläche 6 reguliert
und die Folie zu einer Länge schneidet,
die für
das Format der zu umhüllenden Produkte
geeignet ist (Verfahren, das nachstehend mehr im Detail beschrieben
wird).
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Wieder
wie in den Abbildungen von 1 bis 3 gezeigt
wird, ist die oben erwähnte
Stange 11 dicht an einer Seite der zweiten Förderfläche 6 angeordnet
und wird durch Einstellmittel 12 betätigt, die dazu bestimmt sind,
eine Umdrehung des Querstückes 10 zu
erlauben, und zwar zwischen: einer ersten aktiven Bahn, bezeichnet
mit T1, die sich über
die zweite Fläche 6 erstreckt,
und einer zweiten Rücklaufbahn
T2, die sich unterhalb der zweiten Fläche 6 erstreckt. Beide
Bahnen T1 und T2 haben einen gebogenen Verlauf, dessen Abstand von
der zweiten Fläche 6 sich
verändert
und je nach der Grösse
der zu umhüllenden
Produktgruppe 1 reguliert werden kann.
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Bei
der gezeigten Ausführung
trägt die
einzige Stange 11 vorzugsweise ein Paar von Querstücken 10,
die an die Enden der Stange 11 angeschlossen sind.
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Die
beiden Querstücke 10 haben
im Querschnitt jedes eine verlängerte
Kreisform und sind überstehend
an der Stange 11 befestigt.
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Wie
in den Abbildungen von 1 bis 3 gezeigt,
ist ein Teil der Einstellmittel 12 der einzigen Stange 11 zugeordnet
und reguliert die Stange 11 an einer vertikalen Achse Z,
welche die Drehmitte C der Stange 11 schneidet.
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Ein
anderer Teil der Einstellmittel 12 ist an die Antriebseinheit 13 der
einzigen Stange 11 angeschlossen und wirkt auf die Stange 11,
um das Durchlaufen des Querstückes 10 an
dem Schlitz 9 zu erlauben, verändert je nach der Länge der
an dem Schlitz 9 zugeführten
Folie 2. Mit anderen Worten kann die Position des einzelnen
Querstückes 10 im Verhältnis zu
der Länge
der bereits ausgetretenen Folie 2 vorgezogen oder zurückgesetzt
sein, je nachdem, wie es für
die Grösse
der Produktgruppe 1 erforderlich ist.
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Strukturmässig gesehen
ist die einzige Stange 11 gleitbar in einer Führung 14 befestigt,
die fest mit einem Zahnrad 15 verbunden ist, welches die Drehmitte
C der Stange 11 bildet. Das Zahnrad 15 wird durch
eine Antriebseinheit 13 mit Hilfe einer Kette 16 angetrieben
und erlaubt es der Stange 11, sich um die zweite Fläche 6 zu
drehen.
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Was
die Regulierung entlang der Achse Z betrifft, enthält dieser
Teil der Einstellmittel 12 eine Zugstange 17,
die mit einem Ende an einen Abschnitt der einzigen Stange 11 angelenkt
ist, und zwar an einem von der Drehmitte C der Stange 11 versetzten Punkt.
Das andere Ende der Zugstange 17 ist durch eine Mutterschraube 17a an
einer Endlosschraube 18 befestigt, die sich vertikal erstreckt
und an einem feststehenden Rahmen 19 der Vorrichtung befestigt ist.
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Diese
Endlosschraube 18 wird wiederum durch Antriebsmittel 20 betätigt, dazu
bestimmt, eine Veränderung
in beiden Richtungen entlang der vertikalen Achse Z in der Position
des Endes der Zugstange 17 im Verhältnis zu der zweiten Fläche 6 zu erlauben,
um die Umhüllungs-
und Rücklaufbahnen T1
und T2 der Querstücke 10 festzulegen,
und zwar nach einer vorgegebenen Weite, welche von der Grösse der
Produktgruppe 1 abhängt
(nachstehend im Detail beschrieben).
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Die
Zugstange 17 ist an einen Halteblock 21 angelenkt,
befestigt an der Stange 11 und versehen mit Mitteln 22,
welche den Block 21 festziehen oder von der einzigen Stange 11 freigeben,
wobei es der Zugstange 17 erlaubt ist, durch das Gleiten
des Blockes 21 an der Stange 11 positioniert zu
werden, und zwar im Verhältnis
zu der Stange 11 und mit der oben erwähnten vertikalen Einstellung
des anderen Endes der Zugstange 17. Um die Höhenregulierung
der Zugstange 17 zu ermöglichen,
muss letztere praktisch von der Stange 11 freigegeben werden,
so dass die Zugstange nicht auch die Stange im Verhältnis zu der
zweiten Fläche 6 verschiebt.
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Wie
in den 6 und 7 gezeigt, enthalten die Blockier-
und Freigabemittel 22 der Zugstange 17 einen Griff 27,
welcher den Block 21 durch Reibung an der Stange 11 befestigt
und von dieser freigibt.
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An
dem Block 21 ist ebenfalls eine zweite, mit Gewinde versehene
Zugstange 28 in einem speziellen Sitz 21a befestigt,
angebracht am Ende der Stange 11 und es der Zugstange 17 erlaubend,
durch Zug in ihrer endgültigen
Einstellung gehalten zu werden, und zwar nach der oben erwähnten Höheneinstellung
des anderen Endes der Zugstange 17.
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Wieder
wie in den Abbildungen von 1 bis 3 gezeigt,
enthält
der andere Teil der Einstellmittel 12 das Zahnrad 15,
bestehend aus einem hohlen Ring 23, in welchen ein leerlaufendes
kreisförmiges
Element 24 greift, an welches die oben erwähnte Führung 14 angeschlossen
ist, und der von dem feststehenden Rahmen 19 getragen ist.
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Mit 25 sind
Blockier- und Freigabemittel bezeichnet, die zwischen dem Zahnrad 15 und
dem kreisförmigen
Element 24 auf solche Weise wirken, dass die Regulierung
der in der Führung 14 liegenden
Stange 11 nach einem Ausgangswinkel des Querstückes 10 erlaubt
ist, der im Verhältnis
zu der durch die zweite Fläche 6 beschriebenen
horizontalen Linie vorgegeben werden kann.
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Die
oben erwähnte
Antriebseinheit 13 der Stange 11 ist teilweise
nach der Grösse
programmiert, um eine konstante Drehgeschwindigkeit der Stange 11 zu
erlauben, während
die Geschwindigkeit der Einheit 8, das heisst die Abwickelgeschwindigkeit der
Folie 2, von der Drehgeschwindigkeit der Stange 11 und
auch von der aktiven Bahn T1 der Stange 11 abhängt.
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Die
auf diese Weise ausgelegte Vorrichtung arbeitet praktisch wie folgt,
wobei mit einem Zyklus einer neuen Produktgruppe begonnen wird.
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Der
Bedienende benutzt die Mittel 12 zum Einstellen der Vorrichtung
je nach den Abmessungen der zu umhüllenden Produktgruppe. Das
heisst, wenn hohe Gruppen von Flaschen umhüllt werden sollen (wie in den
Abbildungen von 1 bis 4 gezeigt),
stellt der Bedienende die Position des Endes der an die Endlosschraube 18 angelenkten
Zugstange 17 ein, so dass die Zugstange sich oberhalb der
Fläche 6 befindet
(s. Pfeil F1), mit der folglichen Regulierung des an der Stange 11 befestigten
Endes der Zugstange 17.
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Zusätzlich können die
Einstellmittel 25 für
die Ausgangsposition des Querstückes 10 im
Verhältnis zu
dem Schlitz 9 benutzt werden, und die Einstellmittel 26 der
Einheit 8 können
programmiert werden, um automatisch die Abwickelgeschwindigkeit
der Folie 2 zu verändern,
und zwar mit Hilfe von geeigneten Programmen mit algorithmischen
Kalkulationen je nach der Drehgeschwindigkeit der Stange 11 und
nach den Bahnen und Positionen der Stange 11 während ihrer
Umdrehung, was von den Abmessungen der Produktgruppen abhängt. In
diesem Falle muss die Abwicklung der Folie von beachtlicher Menge
und schnell sein, da die zu umhüllenden
Produkte gross sind.
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Die
Umdrehung der Stange 11 und somit der Querstücke 10 wird
durch die Zugstange 17 geführt, das heisst für jeden Winkelsektor,
der durch die Stange über
der zweiten Fläche 6 abgedeckt
ist, wird die sich ergebende Bahn T1 durch die Linie beschrieben, welche
die beiden von der Stange 11 und der Zugstange 17 gebildeten
Seiten verbindet, wobei letztere dazu neigt (während der Bahn T1), die Stange 11 aufgrund
ihres feststehenden Drehpunktes oberhalb der zweiten Fläche 6 und
im Verhältnis
zu der Drehmitte C der Stange 11 selbst anzuheben. Dieses
Anheben der Position der Querstücke 10 ist
erlaubt dank der Tatsache, dass die Stange 11 in der Führung 14 gleitet,
so dass die Wickelbahn T1 der Folie 2 höher ist und die Bahn T2 niedriger
ist als der zweite Fläche 6.
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Die
Position der beiden Querstücke 10 geht wieder
in den gleichen Abstand von der Drehmitte C, wenn die Querstücke 10 einzeln
durch den Schlitz 9 oder den Freiraum laufen müssen, welcher
die zweite Fläche 6 von
den anderen Stationen trennt.
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5 zeigt
einen Zustand, der das Gegenteil von dem in 4 gezeigten
ist, das heisst in welchem die zu umhüllenden Produkte niedrig sind.
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In
diesem Falle muss der Anlenkpunkt der Zugstange 17 gesenkt
werden, so dass er unterhalb der zweiten Fläche 6 und der Drehmitte
C der Stange 11 liegt (s. Pfeil F2). Auf diese Weise erweist
sich die aktive Bahn T1 der Umhüllung
der Folie 2, die sich aus dieser geometrischen Konfiguration
ergibt, als dichter an der zweiten Fläche 6 liegend, während die Rücklaufbahn
T2 des Querstückes 10 von
der zweiten Fläche 6 entfernt
ist, wieder durch die Wirkung der Zugstange 17. Diese Konfiguration
erlaubt daher der zum Umhüllen
der entlang der zweiten Förderfläche 6 zugeführten Produktgruppen
verwendeten Folie 2, viel dichter an diese herangeführt zu werden.
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In
gleicher Weise programmiert die Einheit 26 die Einheit 8 mit
einer Abwickel- und Schneidgeschwindigkeit, die für den Typ
des zu umhüllenden Produktes
geeignet ist, das heisst eine niedrigere Geschwindigkeit der Stange 11 und
weniger abgewickelte Folie als vorher beschrieben.
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Eine
weitere Verbesserung der Vorrichtung könnte sein, die Stange 11 mit
einer Antriebseinheit mit veränderbaren
Steuerzeiten zu versehen (wie ein bürstenloser Motor), dargestellt
als Block 50 mit einer unterbrochenen Linie in 1,
um eine Veränderung
der Drehgeschwindigkeit der Stange 11 in bestimmten Betriebssituationen
zu erlauben, die durch die Einheit 26 mit der Möglichkeit
gesteuert wird, die gesamte Produktivität der Vorrichtung und die Zahl Produkttypen,
die umhüllt
werden können,
zu erhöhen.
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Die
beschriebene Vorrichtung erfüllt
somit voll die gewünschten
Zwecke dank einer Kombination von Elementen, welche eine ausgesprochen
einfache Struktur bilden, die gerade mit ein paar einfachen Eingriffen
schnell und sicher für
den Formatwechsel eingestellt werden kann.
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Die
Positionierung der Umhüllungseinheit
an nur einer Seite der Maschine und die Position der Abwickel- und
Schneid einheit erlauben das einzelne Einstellen der Betriebselemente
für die
zu umhüllende
Grösse,
wobei die geforderte Qualität
und die Präzision
während
der Umhüllungsphase
beibehalten werden.
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Daher
sind die Zeiten für
den Formatwechsel drastisch reduziert und erlauben es der mit der
Vorrichtung versehenen Maschine, eine hohe flexible Produktivität mit vielen
Typen von Produkten in einer Vielzahl von Formaten zu haben.
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Die
beschriebene Erfindung kann Änderungen
und Varianten unterliegen, ohne dabei von dem Zweckbereich des erfinderischen
Konzeptes abzuweichen. Ausserdem können alle Details der Erfindung
gegen technisch gleichwertige Elemente ausgetauscht werden.