DE19516869C2 - Schlauchbeutelmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schlauchbeutelmaschine mit einer Vorratsrolle zur Abgabe einer Folienbahn, Umlenkrollen und einer Umformeinrichtung für die Folienbahn, einem die umgeformte Folienbahn aufnehmenden Füllrohr, einer Längsschweißeinrichtung, einer Querschweißeinrichtung mit einer Schneideinrichtung, und einer Folien­ transporteinrichtung, die gegen die umgeformte Folienbahn und gegen das Füllrohr wirkt, und die aus zwei umlaufenden Folienabzügen besteht, wobei die Folienabzüge mechanisch starr mit einer Einrichtung zur Aufbringung eines gleichen Druckes auf jeden Folienabzug verbunden sind.

Es ist bekannt, dass die umlaufenden Folienabzüge einer Schlauchbeutelmaschine separat mit jeweils einem Druckerzeuger auf gegenüberliegenden Seiten gegen die zu einem Folienschlauch umgeformte Folienbahn und gegen das Füllrohr gedrückt werden, um die auf dem Füllrohr gleitende Folienbahn weiterzutransportieren. Dabei werden an den Folienabzügen jeweils gleichartige Pneumatikzylinder eingesetzt, um einen möglichst gleichen Anpreßdruck der Folienabzüge gegen die Folienbahn und das von der Folienbahn umhüllte Füllrohr zu erzeugen.

Die bekannten Druckerzeuger haben den Nachteil, daß sie einen gleichen Anpreß­ druck unter Praxisbedingungen nicht aufrecht erhalten können. Da ihre beiden Einrichtungen zur Aufbringung eines Drucks separat voneinander wirken, erzeugen bereits geringe Unterschiede bei den Einrichtungen eine Druckdifferenz, die zu einem geringfügigen Verschwenken des Füllrohres und zu einem veränderten Folienlauf führen. Der veränderte Folienlauf muß korrigiert werden.

Ein Verschwenken des Füllrohres ist ebenfalls nachteilig für einen korrekten Folienlauf, da es eine ungleiche Krafteinwirkung auf die Folienbahn seitens der Folienabzüge begünstigt.

Aus der DE 21 27 223 ist eine Schlauchbeutelmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Sie weist Folienabzüge mit symmetrischer Druckaufbringung auf. Dies wird durch einen pneumatischen Antrieb bewerkstelligt, wobei der Druck mittels zweier Hebel auf die Folienabzüge übertragen wird.

Aus der DE 40 05 077 C2 ist bekannt, dass ein Scherenmechanismus an einer Schlauchbeutelmaschine eingesetzt werden kann, um eine Strippeinrichtung gegen einen Folienschlauch zu drücken.

Die US 4,999,974 offenbart einen Zahnriemenmechanismus zur Betätigung eines Werkzeuges im Bereich einer Quersiegelstation einer Schlauchbeutelmaschine.

Des weiteren ist aus der EP 0 517 928 A1 bekannt, die Lage einer Folienbahnkante mittels Lichtsensoren so zu steuern, dass die Folienbahn einen optimierten Lauf hat. Dabei läuft die Folienbahn über eine schwenkbare Umlenkrolle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Gegenstand des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dahingehend weiterzuentwickeln, dass der Folienlauf noch genauer wird. Gelöst ist die Aufgabe mit einer Schlauchbeutelmaschine gemäß Anspruch 1.

Ein Vorteil der Erfindung ist, dass eine einzige Einrichtung für den Anpressdruck der Folienabzüge sorgt, und dass daher ungleiche Drücke vermieden werden. Durch die mechanisch starre Verbindung zwischen der Einrichtung und den Folienabzügen werden zudem weitere Einflußgrößen vermieden, die zu einer ungleichen Druckaufbringung führen könnten.

Da die Folienabzüge separat durch Antriebe angetrieben werden, kann ein unkorrekter Folienlauf durch einen kurzzeitigen Betrieb der einzelnen Folienabzüge korrigiert werden. Infolge eines unterschiedlichen Betriebs werden unterschiedliche Abzugskräfte auf die Folienbahn aufgebracht, welche der Folienbahn eine geringfügige, korrigierende Richtungsänderung bringen. Der unterschiedliche Betrieb der Folienabzüge kann mittels einer Ansteuerung der Antriebe der Folienabzüge durch die Messwerte einer Folienkantenerfassung erfolgen.

Die Wirkung der unterschiedlich angetriebenen Folienabzüge wird von einer als Schwenkrolle ausgestalteten Umlenkrolle unterstützt. Die Schwenkrolle beeinflusst selbst den Folienlauf durch unterschiedliche Kraftaufbringung auf die beiden parallel zueinander verlaufenden Folienränder. Die Schwenkrolle ist mittels einer Einrichtung zum Verschwenken um einen axialen Drehpunkt in einer Ebene parallel zur tangential von der Schwenkrolle ablaufenden Folienbahn schwenkbar. Die Folie driftet stets zu der Stirnfläche der Umlenkrolle, an der die größere Normalkraft auf die Folienbahn ausgeübt wird.

Eine Verbindung der Bauelemente der Schlauchbeutelmaschine, die den Lauf der Folienbahn beeinflussen oder messen, über Regeleinrichtungen, hat den Vorteil, dass diese Bauelemente bzgl. Ihrer Funktion aufeinander abgestimmt werden. Da die Antriebe der Folienabzüge und die Einrichtung zur Aufbringung eines gleichen Druckes über eine Regeleinrichtung mit der Antriebsrolle und der Regeleinrichtung zwischen der Einrichtung zum Verschwenken und dem Sensor der Folienkantenerfassung verbunden sind, wird eine Abstimmung der relativ komplizierten Funktionszusammenhänge erreicht. Diese Funktionszusammenhänge können aufgrund von Erfahrungswerten eines optimalen Folienlaufs geregelt werden, wenn mindestens zwei Regeleinrichtungen oder, besser noch, alle Regeleinrichtung (Anspruch 10) über einen Fuzzy-Regler miteinander verbunden sind.

Als Einrichtung zur Aufbringung eines gleichen Druckes ist nach Anspruch 2 ein Scherenmechanismus geeignet, dessen Scherenspitzen mit jeweils einer Achse eines Folienabzugs verbunden sind. Bei dem Scherenmechanismus können zudem Hebel­ kräfte bei der Kraftaufbringung genutzt werden.

Beide Scherenbecks des Scherenmechanismus können mittels eines Motors geöffnet oder geschlossen werden, Dadurch, und auch durch die symmetrische Ausgestaltung des Scherenmechanismus werden auf gegenüberliegende Bereiche des Füllrohres gleiche, aber entgegengesetzt wirkende Kräfte, und, infolge des Einsatzes von Folien­ abzügen mit gleichem Flächenkontakt bzgl. der Folienbahn, auch gleiche Drücke ausgeübt.

Eine weitere Einrichtung zur Aufbringung eines gleichen Druckes ist gemäß Anspruch 3 ein um zwei Zahnräder umlaufender Zahnriemen, wobei mindestens ein Zahnrad von einem Motor angetrieben wird, und wobei jeweils eine Achse eines Folienabzugs mechanisch mit einem der beiden Parallelabschnitte des Zahnriemens verbunden ist, derart, dass die Folienabzüge mit unterschiedlichen Parallelabschnitten verbunden sind. Der Druck wird hierbei ebenso unverzüglich und mit gleichem Betrag erzeugt wie bei einem Scherenmechanismus.

Der umlaufende Zahnriemen kann mittels eines einzigen Motors angetrieben werden. Der zuverlässige Eingriff der Zähne des Zahnriemens in das motorisch angetriebene Zahnrad verhindert zudem einen Schlupf in dieser Einrichtung.

Die Folienkantenerfassung mißt den Verlauf der Folienkanten mit mindestens einem Sensor, der für diesen Zweck bzgl. der Genauigkeit und Zuverlässigkeit ein Ultraschallsensor (Anspruch 4) sein könnte.

Werden die Antriebe der Folienabzüge hinsichtlich der Drehzahl der Folienabzüge angesteuert (Anspruch 6), so ziehen die Folienabzüge die Folie mit gleicher oder ungleicher Geschwindigkeit ab. Bei gleicher Geschwindigkeit üben die Folienabzüge kein Moment auf die Folienbahn aus, um die Richtung der transportierten Folienbahn zu ändern. Wird von einem Sensor der Folienkantenerfassung ein unkorrekter Folienlauf gemessen, so werden die Folienabzüge solange mit unterschiedlichen Drehzahlen betrieben, bis der Folienlauf zumindest teilweise wieder korrigiert ist.

Bei einem getakteten Maschinenbetrieb können die Antriebe auch hinsichtlich der Lauf­ zeit der Folienabzüge angesteuert werden (Anspruch 5). Dann wird die Folienbahn von dem länger laufenden Folienabzug mit einer größeren Wirkung abgezogen und dadurch in einem kleinen Winkel auf die Seite des länger laufenden Folienabzugs verschwenkt.

Bei einer bereits anderweitig realisierten Korrekturmöglichkeit für den Folienverlauf ist es günstig, dass die Folienabzüge mit exakt gleicher Umlaufgeschwindigkeit betrieben werden können. Dieses wird gemäß Anspruch 7 dadurch erreicht, dass separat angetriebene Folienabzüge vorgesehen sind, deren Antriebe synchron angesteuert werden.

Sind die Antriebe der Folienabzüge Schrittmotoren (Anspruch 8), so können insbesondere kleine Drehmomente genau erzeugt und über die Folienabzüge auf die Folienbahn übertragen werden.

Ist die Umlenkrolle eine von einem Motor rotierend angetriebene Antriebsrolle (Anspruch 9), so wird die von den Folienabzügen aufzubringende Kraft verringert und somit der Schlupf an den Folienabzügen und die Spannungsunterschiede in einer Folienbahn verkleinert. Ein korrekter Folienlauf wird begünstigt.

Eine besonders gute Griffigkeit zwischen der Folienbahn und der Antriebsrolle ist gegeben, wenn der Umfassungswinkel der Folienbahn um die Antriebsrolle 180 Grad beträgt, und wenn die Mantelfläche der Antriebsrolle eine Gummischicht aufweist.

Als Folienabzug kann ein Abzugsrad (Anspruch 11) oder ein Abzugsriemen (Anspruch 12) eingesetzt werden. Die Aufbringung einer Abzugskraft auf die Folienbahn wird dabei verbessert, wenn der Folienabzug als Vakuumabzug (Anspruch 13) ausgeführt ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeipiele darstellenden Figuren näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 in einer Seitenansicht mit teilweise perspektivischer Darstellung das Prinzip der Folienführung an einer Schlauchbeutelmaschine mit einer Vorratsrolle, die mittels einer elektronisch regelbaren Bremse abbremsbar ist, Umlenkrollen, von denen eine Umlenkrolle als Einrichtung zur Bahnspannungsmessung, eine Rolle als Antriebsrolle und eine Umlenkrolle als Schwenkrolle mit einem Drehimpulsgeber verbunden ist, einer Umformeinrichtung zur Umformung der Einrichtung zur Aufbringung eines gleichen Druckes und mit einer Verbindung der Antriebe der Folienabzüge mit einem Sensor einer Folienkantenerfassung über eine Regeleinrichtung, sowie mit einer Längsschweißeinrichtung und einer Querschweißeinrichtung;

Fig. 2 in einer Seitenansicht eine auf ein Füllrohr wirkende Einrichtung zur Aufbrin­ gung eines gleichen Druckes, die als motorisch angetriebener Scherenmechanismus ausgestaltet ist, und wobei jede Scherenspitze mit einer Achse eines Folienabzugs verbunden ist;

Fig. 3 in einer Seitenansicht in vergrößerter Darstellung die separat angetriebenen Folienabzüge und die Einrichtung zur Aufbringung eines gleichen Druckes der Fig. 1;

Fig. 4 in einem Horizontalschnitt durch das Füllrohr die separat angetriebenen Folienabzüge der Fig. 3, jedoch mit Antrieben, sowie

Fig. 5 in einer Draufsicht die als Schwenkrolle ausgestaltete Umlenkrolle der Fig. 1 mit ihrem Antrieb.

An einer Schlauchbeutelmaschine wird eine Folienbahn 1 in Form einer Vorratsrolle 2 bevorratet und dann über Umlenkrollen 3, 4, 5, 6, 7, 8 zu einer als Formschulter 9 aus­ gestalteten Umformeinrichtung 10 bewegt (Fig. 1). Dort wird die Folienbahn 1 zu einem Folienschlauch 11 umgeformt, anschließend wird der Folienschlauch 11 mittels einer Längsschweißeinrichtung 12 längs verschweißt und einer Querschweiß­ einrichtung 13 mit Schneideinrichtung 14 zugeführt. Mit der Querschweißeinrichtung 13 werden die Kopfnaht und die Bodennaht 15 der erzeugten, durch das Füllrohr 16 befüllten Beutel verschweißt. Die Beutel werden durch die Schneideinrichtung 14 vom Folienschlauch 11 abgetrennt. Der Weitertransport der Folienbahn 1 und des Folien­ schlauches 11 geschieht mittels einer Folientransporteinrichtung 17. Die Folientrans­ porteinrichtung 17 wirkt gegen die als Folienschlauch 11 umgeformte Folienbahn 1 und gegen das Füllrohr 16. Die Folientransporteinrichtung 17 besteht aus zwei umlau­ fenden Folienabzügen 18, 19. Jeder Folienabzug 18, 19 ist separat durch einen Antrieb 20, 21 angetrieben. Die Antriebe 20, 21 werden durch die Meßwerte eines Sensors 22 einer Folienkantenerfassung 23 angesteuert. Der Sensor 22 registriert den Verlauf einer Kante der Folienbahn 1 und damit den Folienlauf.

Während bei einem korrekten Folienverlauf die Antriebe 20, 21 die Folienabzüge 18, 19 synchron antreiben, wird bei einem Verlauf der Folienbahn 1 außerhalb eines Tole­ ranzbereiches einer der Antriebs 20, 21 derart angetrieben, daß er mit einer höheren Zugkraft ein Verschwenken der Folienbahn 1 erreicht. Driftet die Folienkante wieder zurück in Richtung des Toleranzbereiches, so werden die Antriebe 20, 21 wieder synchron angetrieben.

Die unterschiedlichen Zugkräfte können auf unterschiedliche Art und Weise realisiert werden. Zum einen können die Abtriebe 18, 19 zeitweise mit unterschiedlicher Dreh­ zahl betrieben werden, zum anderen, dies ist aber nur für einen jeweils zeitweisen, getakteten Betrieb der Antriebe 18, 19 möglich, kann die Laufzeit der Folienabzüge 18, 19 während eines Weitertransportschrittes der Folienbahn unterschiedlich lang sein.

Die Antriebe 20, 21 können hierbei gleichförmig antreiben. Die separaten Antriebe für die Druckeinrichtung werden durch die Meßwerte der Folienkantenerfassung 23 angesteuert. Als Sensor 22 der Folienkantensteuerung 23 dient ein Ultraschallsensor 26. Die Antriebe 20, 21 der Folienabzüge 18, 19 sind Schrittmotore 27, 28. Statt der Abzugsräder 24, 25 können auch Riemenabzüge verwendet werden.

An der Vorratsrolle 2 ist eine Bremse 29 vorgesehen, die über eine Regeleinrichtung 30 mit einer Einrichtung 31 zur Bahnspannungsmessung verbunden ist. Die Bremse 29 wirkt auf die Achse 32 der Vorratsrolle 2 und ist eine elektronisch gesteuerte Bremse 22. Die Regeleinrichtung 30 regelt die Bremskraft der Bremse 29 derart, daß die Bahn­ spannung der Folienbahn 1 stets konstant bleibt. Die Einrichtung 31 zur Bahnspan­ nungsmessung ist eine geringfügig achsparallel verschwenkbare Umlenkrolle 3, die starr über ein Gestänge 35, welches an einer Achse 36 drehbar gelagert ist, mit einem Drehimpulsgeber 37 verbunden ist.

Die Folienabzüge 18, 19 sind erfindungsgemäß mechanisch starr mit einer Einrichtung 38 zur Aufbringung eines gleichen Druckes auf die Folienabzüge 18, 19 und gegen den Folienschlauch 11 verbunden (Fig. 1, Fig. 3, Fig. 4).

Die Einrichtung 38 zur Aufbringung eines gleichen Druckes enthält einen um zwei Zahnräder 38, 39 umlaufenden Zahnriemen 41 (Fig. 3). Ein Zahnrad 39 ist von einem Motor 42 angetrieben. Jeweils eine Achse 43, 44 eines Folienabzugs 18, 19 ist über eine Stange 45, 46 mit einem der beiden Parallelabschnitte 47, 48 des Zahnriemens 41 verbunden. Der Zahnriemen 41 drückt daher beide Folienabzüge 18, 19 mit der gleichen Kraft gegen das mittig angeordnete Füllrohr 16.

Als Einrichtung 38 zur Aufbringung eines gleichen Druckes auf die Folienabzüge 18, 19 kann auch ein Scherenmechanismus 49 dienen, dessen Scherenspitzen 50, 51 mit jeweils einer Achse 43, 44 eines Folienabzugs 18, 19 verbunden sind (Fig. 2). Die Scherenbetätigung erfolgt dabei mittels eines Motors 52. Die Schere schert um das Scherengelenk 53 und besteht im wesentlichen aus den Becks 54, 55.

Eine Umlenkrolle 6 (Fig. 1) ist eine von einem Motor 56 rotierend angetriebene Antriebsrolle 57. Der Umfassungswinkel der Folienbahn 1 um die Antriebsrolle 57 beträgt 180 Grad. Eine Ummantelung der Antriebsrolle 57 durch eine Gummischicht 58 dient der Griffigkeit der Antriebsrolle 57.

Eine weitere Umlenkrolle 7 ist als Schwenkrolle 59 (Fig. 1, Fig. 5) mittels einer Einrichtung 60 zum Verschwenken um einen axialen Drehpunkt 61 in einer Ebene parallel zur tangential von der Schwenkrolle 59 ablaufenden Folienbahn 1 verschwenk­ bar. Als Einrichtung 60 zum Verschwenken ist ein Schrittmotor 62 vorgesehen. Der Schrittmotor 62 treibt axial eine Spindel 63 an. Die Spindel 63 verschwenkt mittels gewellter Kontaktflächen 64 die Achse 65 der Schwenkrolle 59.

Eine weitere Umlenkrolle 8 ist mittels eines Handrades 66 entlang einer Führung 67 verschiebbar. Statt der Umlenkrolle 8 könnte auch die als Antriebsrolle 57 ausge­ staltete Umlenkrolle 6 parallel zu ihrer Achse mittels eines Handrades 66 verschoben werden (Fig. 6).

Zur Abstimmung der einzelnen Bauteile der Vorrichtung für den Folienlauf sind mehrere weitere Regeleinrichtungen 69, 70, 71 vorgesehen. So ist einerseits die Ein­ richtung 60 zum Verschwenken über eine Regeleinrichtung 69 mit dem Sensor 22 der Folienkantensteuerung 23 verbunden (Fig. 1). Zum anderen sind die Antriebe 20, 21 der Folienabzüge 18, 19 und die Einrichtung 38 zur Aufbringung eines gleichen Drucks über eine Regeleinrichtung 70 mit der Antriebsrolle 57 und der Regeleinrichtung 69 zwischen der Folienkantenerfassung 23 verbunden. Zudem sind alle Regelein­ richtungen 30, 69, 70, 71 über einen Fuzzy-Regler 72, der mit empirisch ermittelten Parametern regelt, verbunden.

Claims (13)

1. Schlauchbeutelmaschine mit einer Vorratsrolle (2) zur Abgabe einer Folienbahn (1), Umlenkrollen (3, 4, 5, 6, 7, 8) und einer Umformeinrichtung (10) für die Folienbahn (1), einem die umgeformte Folienbahn (1) aufnehmenden Füllrohr (16), einer Längsschweißeinrichtung (12), einer Querschweißeinrichtung (13) mit einer Schneideinrichtung (14), einer Folientransporteinrichtung (17), die gegen die umgeformte Folienbahn (1) und gegen das Füllrohr (16) wirkt, und die aus zwei umlaufenden Folienabzügen (18, 19) besteht, wobei die Folienabzüge (18, 19) mechanisch starr mit einer Einrichtung (38) zur Aufbringung eines gleichen Druckes auf jeden Folienabzug (18, 19) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Folienabzüge (18, 19) separat durch Antriebe (20, 21) angetrieben sind, dass an der Folienbahn (1) eine Folienkantensteuerung (23) mit mindestens einem Sensor (22) vorgesehen ist, dass die Antriebe (20, 21) durch die Messwerte der Folienkantenerfassung (23) angesteuert werden, dass eine Umlenkrolle (7) als Schwenkrolle (59) mittels einer Einrichtung (60) zum Verschwenken um einen axialen Drehpunkt (61) in einer Ebene parallel zur tangential von der Schwenkrolle (59) ablaufenden Folienbahn (1) schwenkbar ist, und dass die Antriebe (20, 21) der Folienabzüge (18, 19) und die Einrichtung (38) zur Aufbringung eines gleichen Drucks über eine Regeleinrichtung (69) zwischen der Einrichtung (60) zum Verschwenken und dem Sensor (22) der Folienkantenerfassung (23) verbunden sind.

2. Schlauchbeutelmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (38) zur Aufbringung eines gleichen Druckes einen Scheren­ mechanismus (49) enthält, wobei jede Scherenspitze (50, 51) mit einer Achse (43, 44) eines Folienabzugs (18, 19) verbunden ist.

3. Schlauchbeutelmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (38) zur Aufbringung eines gleichen Druckes ein um zwei Zahnräder (39, 40) umlaufender Zahnriemen (41) ist, wobei mindestens ein Zahnrad (39) von einem Motor (42) angetrieben wird, und wobei jeweils eine Achse (43, 44) eines Folienabzugs (18, 19) mechanisch mit einem der beiden Parallelabschnitte (47, 48) des Zahnriemens (41) verbunden ist, derart, dass die Folienabzüge (18, 19) mit unterschiedlichen Parallelabschnitten (47, 48) verbunden sind.

4. Schlauchbeutelmaschine nach Anspruch 1, Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (22) der Folienkantenerfassung (23) ein Ultraschallsensor (26) ist.

5. Schlauchbeutelmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebe (20, 21) hinsichtlich der Laufzeit der Folienabzüge (18, 19) angesteuert werden.

6. Schlauchbeutelmaschine nach Anspruch 1 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebe (20, 21) hinsichtlich der Drehzahl der Folienabzüge (18, 19) angesteuert werden.

7. Schlauchbeutelmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebe (20, 21) synchron angesteuert werden.

8. Schlauchbeutelmaschine nach Anspruch 1 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Antrieb (20, 21) der Folienabzüge (18, 19) Schrittmotoren (27, 28) vorgesehen sind.

9. Schlauchbeutelmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umlenkrolle (6) eine von einem Motor (56) rotierend angetriebene Antriebsrolle (57) ist.

10. Schlauchbeutelmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Regeleinrichtungen (30, 69, 70, 71) über einen Fuzzy-Regler (72) miteinander verbunden sind.

11. Schlauchbeutelmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Folienabzug (18, 19) je ein Abzugsrad (24, 25) vorgesehen ist.

12. Schlauchbeutelmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Folienabzug je ein Abzugsriemen vorgesehen ist.

13. Schlauchbeutelmaschine nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Folienabzug ein Vakuumfolienabzug ist.