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DE102010039000A1 - Vorrichtung zum Schweißen von Kopfnähten bei Beuteln mittels Ultraschall - Google Patents

Vorrichtung zum Schweißen von Kopfnähten bei Beuteln mittels Ultraschall Download PDF

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DE102010039000A1
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DE102010039000A
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Inventor
Hartmut Möglich
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Telsonic Holding AG
Original Assignee
Telsonic Holding AG
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Publication date
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schweißen von Kopfnähten bei Beuteln mittels Ultraschall, mit einer Ultraschallsonotrode und einem Amboss, wobei zwischen der Ultraschallsonotrode und dem Amboss ein den Beutel aufnehmender Spalt herrscht, mit einer den Amboss tragenden Führung und einem an dieser Führung verschieblich gelagerten und die Ultraschallsonotrode tragenden Schlitten, wobei der Schlitten gegenüber der Führung mittels eines Antriebs derart verschiebbar ist, dass die Ultraschallsonotrode in Richtung des Ambosses oder weg von diesem verlagerbar ist, indem der Antrieb sowohl an der Führung als auch am Schlitten angreift.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schweißen von Kopfnähten bei Beuteln, insbesondere bei Steh- und Siegelrandbeuteln, mittels Ultraschall.
  • Bisher wurden auf horizontalen Füllmaschinen für Steh- und Siegelrandbeutel bereits Ultraschall-Schweißvorrichtungen eingesetzt. Diese Vorrichtungen waren als Einzelkomponenten in die Maschinen integriert. Das heißt, es bestanden diverse mechanische und elektrische Schnittstellen zwischen den Ultraschall-, Mechanik- und elektrischen Funktionen.
  • Die Ultraschall-Schweißvorrichtungen mussten also als Sondervorrichtungen an jede Maschine angepasst werden. Um den Beutel zwischen die Sonotrode und den Amboss einführen zu können, wird die Schweißvorrichtung üblicherweise weit geöffnet oder angehoben, so dass es beim Heranfahren des Beutels zu keiner Kollision mit den Schweißwerkzeugen kommt. Für diese Hubbewegung ist ein Antrieb erforderlich. Außerdem müssen der Amboss und die Sonotrode bewegt werden, wofür nochmals Antriebe erforderlich sind. Diese Antriebe sind mit einer Steuerung verbunden und werden über diese synchron zum Fördertakt der Maschine angesteuert. Der Aufwand an Bauteilen und Programmierung der Steuerung ist relativ hoch. Außerdem beeinträchtig das weite Öffnen der Schweißwerkzeuge zum Einführen der Beutel den Schweißzyklus negativ.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bereit zu stellen, die auf einfach Weise in horizontale Füllmaschinen integrierbar ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit der eingangs genannten Vorrichtung zum Schweißen von Kopfnähten bei Beuteln mittels Ultraschall gelöst, indem die Vorrichtung ausgerüstet ist mit einer Ultraschallsonotrode und einem Amboss, wobei zwischen der Ultraschallsonotrode und dem Amboss ein den Beutel aufnehmender Spalt herrscht, mit einer den Amboss tragenden Führung und einem an dieser Führung verschieblich gelagerten und die Ultraschallsonotrode tragenden Schlitten, wobei der Schlitten gegenüber der Führung mittels eines Antriebs derart verschiebbar ist, dass die Ultraschallsonotrode in Richtung des Ambosses oder weg von diesem verlagerbar ist, indem der Antrieb sowohl an der Führung als auch am Schlitten angreift.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung bildet eine in sich geschlossene Funktionseinheit. Die Vorrichtung kann als Modul gebaut und getestet werden und anschließend mittels definierten Schnittstellen in die Verpackungsmaschine integriert werden. Dabei bilden die Schnittstellen von Ultraschall, Mechanik und Steuerung ein geschlossenes System. Dadurch verbessert sich die Prozessbeherrschung und die Integrierbarkeit des Ultraschallprozesses (z. B. Ausrichtung der Schweißkomponenten). Horizontale Füllmaschinen kommen heute als Längsläufer oder Rundläufer mit Rundschalttisch zum Einsatz. Je nach Maschinenkonzept muss die Schweißvorrichtung aus der Bewegungskontur der Stehbeutel gefahren, d. h. angehoben werden, um Kollisionen zu vermeiden. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt dies im Gegensatz zu anderen bekannten Systemen mit nur einem Antrieb, welcher die Bewegungen über ein Schwenksystem erzeugt. Dies erlaubt schnellere und präzisere Schließbewegungen des Ultraschall-Schweißsystems.
  • Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
  • Die Zeichnung zeigt:
  • 1 eine perspektivische Ansicht einer horizontale Füllmaschine mit Befüllungs- und Schweißstation;
  • 2 eine perspektivische Ansicht einer Schweißvorrichtung;
  • 3 eine perspektivische Ansicht der Schweißvorrichtung gemäß 2 in angehobener und geöffneter Stellung, teilweise aufgeschnitten;
  • 4 eine Seitenansicht in Richtung des Pfeil IV gemäß 3;
  • 5 eine perspektivische Ansicht der Schweißvorrichtung gemäß 2 in abgesenkter und geöffneter Stellung, teilweise aufgeschnitten;
  • 6 eine Seitenansicht in Richtung des Pfeil VI gemäß 5;
  • 7 eine perspektivische Ansicht der Schweißvorrichtung gemäß 2 in abgesenkter und geschlossener Stellung, teilweise aufgeschnitten;
  • 8 eine Seitenansicht in Richtung des Pfeil VIII gemäß 7;
  • 9 einen Längsschnitt IX-IX gemäß 2 bei angehobener und geöffneter Schweißvorrichtung; und
  • 10 die Ansicht gemäß 9 bei abgesenkter Schweißvorrichtung.
  • Die 1 zeigt eine horizontale Füllmaschine 10 mit einer ersten Transportvorrichtung 12 für den Transport von Beuteln 14, welche einem Beutelmagazin 16 entnommen werden. Die Beutel 14 durchlaufen optional eine Druckstation 18, bevor sie einer Beutelübergabe 20 übergeben werden. In einem Rundschalttisch 22 durchlaufen sie nacheinander einen Beutelformer 24, eine erste Füllstation 26 und eine zweite Füllstation 28. Im Anschluss daran befindet sich eine Station 30 mit Schweißvorrichtungen 34 für die Kopfsiegelung der Beutel 14. Der Abtransport erfolgt über ein Transportband 32.
  • Die 2 zeigt eine der in der Station 30 sich befindenden Schweißvorrichtungen 34 in perspektivischer Darstellung, wobei der Beutel 14 nicht dargestellt ist. Die Schweißvorrichtung 34 weist eine Führung 36 auf, an welchem ein Amboss 38 befestigt ist. An der Führung 36 ist ein Schlitten 40 verschieblich gelagert, der eine Ultraschallschweißvorrichtung 42 mit einer Sonotrode 44 trägt. Die Spitze der Sonotrode 44 und der Amboss stehen einander gegenüber und bilden einen Spalt 46, in welchen die Oberseite des Beutels 14 eingeführt wird.
  • Die Führung 36 weist Führungsstangen auf, die in Gleitbuchsen gelagert sind und von einer Haltevorrichtung 47 getragen werden. Die Haltevorrichtung 47 weist eine Basis 48 auf, die über ein Schwenklager 50 an einem Gestell 52 schwenkbar gelagert ist. Von der Basis 48 ragt ein Tragarm 54 ab, an welchem ein Querträger 56 befestigt ist, in dem die Führungsstangen der Führung 36 ebenfalls gelagert sind. Die jeweils zwei Führungen 36 enden in einem Lagerkopf 58, an dem der Amboss 38 befestigt ist. Die anderen Enden der Führungsstangen sind an einem Block 60 befestigt.
  • In 2 ist außerdem erkennbar, dass auf den Führungsstangen der Führung 36 die Schlitten 40 gleiten, die ihrerseits an einem Träger 62 fixiert sind, der die Basis 48 und den Block 60 durchgreift.
  • Die 3 zeigt ebenfalls eine perspektivische Ansicht, wobei die Rückseite der Schweißvorrichtung 34 sichtbar ist. Der Träger 62 endet in einer Rolle 64, die an einer Kurvenscheibe 66 anliegt, was aus 4 erkennbar ist. Am Block 60 ist eine Zugstange 68 befestigt, die an ihrem Ende abgebogen ist und in einer Rolle 70 endet, die ebenfalls an der Kurvenscheibe 66 anliegt. Dabei liegen die beiden Rollen 64 und 70 an einander gegenüberliegenden Seiten der Kurvenscheibe 66 an. Schließlich ist in den 3 und 4 noch erkennbar, dass an den Enden des Trägers 62 und der Zugstange 68 ein Spannelement 72 angreift, welches das Ende des Trägers 62 in Richtung des Endes der Zugstange 68 zieht und sich am Ende der Zugstange 68 abstützt. Dadurch ist gewährleistet, dass die Rollen 64 und 70 permanent an der Kurvenscheibe 66 anliegen und dieser folgen. Mit der Kurvenscheibe 66 werden also der Träger 62 und die Zugstange 68 gegensinnig bewegt, so dass der Amboss 38 und die Sonotrode 44 aufeinander zu oder voneinander weg bewegt werden.
  • Die 9 zeigt den Schnitt IX-IX und es ist der über das Schwenklager 50 der Basis 48 verschwenkbare und angehobene Tragarm 54 erkennbar. Am Ende des Tragarms 54 ist ebenfalls eine Rolle 74 befestigt, die sich an einer Kurvenscheibe 76 abstützt. Mittels der Kurvenscheibe 76 wird also der Tragarm 54 angehoben und abgesenkt. Das Ende des Tragarms 54 weist noch einen Fortsatz 78 auf, an welchem eine Zugstange 80 einer Spanneinrichtung 82 angreift (siehe 3). Die Spanneinrichtung 82 stützt sich an einem Querträger 84 des Gestells 52 ab und bewirkt, dass die Rolle 74 permanent an der Kurvenscheibe 76 anliegt.
  • Die 5 und 6 zeigen die Schweißvorrichtung 34 in abgesenkter aber noch geöffneter Position. Mittels eines Servomotors wurde die Antriebswelle 86, welche die Kurvenscheiben 66 und 76 antreibt, um einen ersten Winkelbetrag gedreht.
  • Die 7 und 8 zeigen die Schweißvorrichtung 34 in abgesenkter und geschlossener Position. Erkennbar ist in der 8, dass die Rolle 64 nicht direkt am Ende des Trägers 62 gelagert ist, sondern über einen Lenker 88, der seinerseits schwenkbar am Ende des Trägers 62 befestigt ist. Der Lenker 88 stützt sich an einem Pneumatikzylinder 90 ab, über welchen der Schweißdruck der Sonotrode 44 einstellbar und regelbar ist. Die 10 zeigt ebenfalls die abgesenkte Position des Tragarms 54.
  • Die 6 und 8 zeigen deutlich, dass an der Führung 36, nämlich am Lagerkopf 58 eine den Beutel haltende Klemmvorrichtung 92 vorgesehen ist. Die Klemmvorrichtung 92 ist über ein Schwenklager 94 schwenkbar am Querträger 56 gelagert und weist eine Greifbacke 96 auf, die sich unmittelbar oberhalb der Sonotrode 44 befindet. Wird die Führung 36 zum Schließen der Schweißvorrichtung 24 in der 8 nach rechts verlagert, dann wird der Amboss 38 der Sonotrode 44 angenähert. Dabei wird der Lagerkopf 58 dem Querträger 56 angenähert, so dass über ein Gestänge 98 die Klemmvorrichtung 92 im Uhrzeigersinn um das Schwenklager 94 verschwenkt wird. Bei geschlossener Klemmvorrichtung 92 greift die Greifbacke 96 am Amboss 38 an und fixiert den Beutel.

Claims (15)

  1. Vorrichtung (10) zum Schweißen von Kopfnähten bei Beuteln (14) mittels Ultraschall, mit einer Ultraschallsonotrode (44) und einem Amboss (38), wobei zwischen der Ultraschallsonotrode (44) und dem Amboss (38) ein den Beutel (14) aufnehmender Spalt (46) herrscht, mit einer den Amboss (38) tragenden Führung (36) und einem an dieser Führung (36) gelagerten und die Ultraschallsonotrode (44) tragenden Schlitten (40), wobei der Schlitten (40) und/oder die Führung (36) mittels eines Antriebs derart verschiebbar ist, dass die Ultraschallsonotrode (44) in Richtung des Ambosses (38) oder weg von diesem verlagerbar ist, indem der Antrieb an der Führung (36) und/oder am Schlitten (40) angreift.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb eine Hebelmechanik (48) ist und/oder wenigstens eine Kurvenscheibe (66) aufweist.
  3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung (36) in einer Haltevorrichtung (47) gelagert ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (47) schwenkbar gelagert ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (47) mittels eines Antriebs, insbesondere einer Kurvenscheibe (76), zum Heben und/oder Senken verschwenkbar ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebe oszillieren.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebe pro Schweißvorgang um 360° umlaufen.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Führung (36) eine den Beutel haltende Klemmvorrichtung (92) vorgesehen ist.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung (36) und/oder der Schlitten (40) und/oder die Haltevorrichtung (47) mit am Antrieb abrollenden Rollen (64, 70, 74) oder Gleitern versehen sind.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Antriebe auf einer Antriebswelle (86) sitzen.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine die Rollen (64, 70, 74) am Antrieb haltende Spannvorrichtungen (72, 82) vorgesehen ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannkraft der wenigstens einen Spannvorrichtung (72, 82) einstellbar ist.
  13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine in sich abgeschlossene Einheit bildet.
  14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie in eine Verpackungsmaschine (10) integrierbar ist.
  15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung zur Überwachung der Anwesenheit eines Beutels (14) durch die Überwachung des Metall-Metall-Kontaktes zwischen den Ultraschall-Komponenten vorgesehen ist.
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