DE69300459T2

DE69300459T2 - Vorrichtung zur Bildung eines Rohres.

Info

Publication number: DE69300459T2
Application number: DE69300459T
Authority: DE
Inventors: James Goodwin; Geoffrey William Vernon
Original assignee: Unilever NV
Current assignee: Unilever NV
Priority date: 1992-01-20
Filing date: 1993-01-18
Publication date: 1996-02-29
Anticipated expiration: 2013-01-19
Also published as: GR3017710T3; EP0552907B1; DK0552907T3; ATE127752T1; IN176386B; AU666155B2; US5287681A; CA2087403A1; DE69300459D1; NZ245669A; CA2087403C; EP0552907A1; JPH05278719A; ES2078799T3; ID1023B; AU3181093A; ZA93389B; TR28593A; MY130146A; GB9201096D0

Description

Diese Erfindung betrifft die Bildung schlauchförmiger Materialbahnen, insbesondere aus heißsiegelbarem Material.
Es ist bekannt, Produkte zu verpacken, indem man diskrete Produktmengen in Abständen entlang der Längserstreckung einer im allgemeinen flachen Materialbahn placiert, die Seitenränder der Bahn umfaltet und zusammensiegelt und danach die Bahn quer zwischen den aufeinanderfolgenden Produktmengen teilt und versiegelt, um sie in separaten Päckchen einzuschließen. Es ist auch bekannt, eine Bahn aus heißsiegelbarem Material zu verwenden, so daß die Siegelungen durch Verschweißen erzeugt werden. So werden bei der flachen Bahn, die Dosen des Produkts trägt die Seitenränder umgefaltet und die Kanten zusammengeklemmt und durch Paare von Walzen an im wesentlichen vertikalen Achsen erhitzt, um eine Schweißung mit erhabenem Saum zu erzeugen.
In den meisten Fällen ist es notwendig, den erhabenen Schweißsaum flach zu pressen, insbesondere, wenn eine Anzahl von Päckchen in einer ordentlichen Anordnung zusammen verpackt werden müssen, was bei Aufgußpäckchen, wie Teebeuteln, oft der Fall ist, und so ist ein zusätzlicher Vorgang notwendig, um die Bildung des Schlauches zu vervollständigen. Ein weiteres und manchmal bedeutenderes Merkmal des bekannten Verfahrens ist, daß die Breite des bei der Saumschweißung verwendeten Materials zum Fassungsvermögen des Päckchens nicht beiträgt.
Es ist beispielsweise aus US 2125758 und CH 391559 bekannt, eine heißsiegelbare Bahn zu einem flachen Schlauch zu formen, indem die gegenüberliegenden Kanten der Bahn zu einer Überlappungsschweißung umgebogen werden, doch müssen bei dieser bekannten Technik die Seitenränder über ein Formelement gefaltet werden, das die Innenform des flachen Schlauches hat, so daß die Vorrichtung nicht zur Bildung eines Schlauches aus einer Bahn, die bereits mit dem Produkt, das sie einhüllen soll, verschlossen worden ist, verwendet werden kann.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Formen einer nachgiebigen, heißsiegelbaren Bahn zu einer Gestalt mit schlauchförmigem Querschnitt, mit Mitteln zum Vorwärtsbewegen der Bahn entlang eines innerhalb der Bahnbreite angeordneten Formelements, Mitteln zum Falten von Seitenrändern der Bahn über das Formelement und zum Placieren gegenüberliegender Seitenkanten in Überlappung gegen das Formelement, einem auf diesem Element angebrachten verschiebbaren Element, das für die überlappten Seitenkanten eine Stützfläche vorsieht und im Gleichschritt mit der Bahn bewegbar ist, und Mitteln zum Erhitzen und Zusammendrücken der Kanten zur Überlappungsschweißung der Kanten, während die Bahn sich entlang des Formelements bewegt, vgl. US-A-2 125 758. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Formelement ein hohles unteres Profil hat, welches einen Raum für den Durchgang von Material schafft, welches auf dem Mittelteil der Bahn zwischen den umgefalteten Seitenrändern placiert ist.
Vorzugsweise werden die überlappten Kanten durch ein weiteres Element, das im Gleichschritt mit der Bahn bewegbar ist, gegen das verschiebbare Element zusammengedrückt und ist eines der Elemente mit Heizmitteln zum Verschweißen der Bahnkanten versehen. Zweckmäßig haben beide Elemente die Form von Rollen.
Das weitere verschiebbare Element, das sich an der Außenseite der Überlappungsschweißung befindet, kann für eine Bewegung zum ersten Element und weg von diesem verstellbar angebracht sein, und es können Preßmittel angeordnet sein, die steuerbar so auf das weitere Element wirken, daß eine Einstellung des Druckes zwischen den beiden Elementen möglich ist.
Die Mittel zum Anlegen der Seitenränder der Bahn gegen das Formelement und zum Überlappen der Seitenkanten können Rollen und/oder federbelastete Finger aufweisen.
Nach der Fertigstellung der Überlappungsschweißung kann es nötig sein, die Schlauchform der Bahn fortschreitend flachzulegen und zu verbreitern, und Antriebsrollen, die die Bahn das Formelement entlang ziehen, können die flache Gestalt durch Falten der Seitenkanten des flachen Schlauches stabilisieren.
Es kann zur störungsfreien Bildung der schlauchförmigen Gestalt hilfreich sein, wenn ein Teil des Formelements, gegen das der Mittelteil der Bahn zwischen den umgefalteten Seitenränden aufgebracht ist, in der Bewegungsrichtung der Bahn konvex gekrümmt ist.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben, worin:
Fig. 1 eine Perspektivische Ansicht eines Teils einer Vorrichtung zur Herstellung von Teebeuteln ist, die erfindungsgemäße Schlauchbildungsmittel enthält (jedoch ohne den Schweißrollenarm),
Fig. 2 und 3 in einer Seitenansicht zbw. Draufsicht das Schlauchformungselement der Vorrichtung in Fig. 1 zeigen,
Fig. 4 ein Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3 ist, Fig. 5 und 6 eine Draufsicht bzw. eine Schnittansicht sind, die den Fig. 3 und 4 ähnlich sind, jedoch das Verhältnis der Bahn zum Formelement beim Betrieb der Vorrichtung zeigen, und
Fig. 7 eine teilweise geschnittene Darstellung der Überlappungsschweißstation ist, die Details des Schweißrollenarms zeigt.
Das in den Zeichnungen dargestellte Beispiel ist das einer Maschine zur Erzeugung von Teebeuteln. Die Maschine kann im allgemeinen so sein, wie in unserer veröffentlichten Europäischen Patentanmeldung EP-A-448325 beschrieben. Bei dieser früheren Anmeldung werden Dososmengen von Tee auf zwei separaten und im allgemeinen flachen Bahnen placiert, wonach die Seitenränder jeder Bahn zusammengebracht und verschweißt werden, um der Bahn eine schlauchförmige Gestalt zu geben, und danach werden die schlauchförmigen Bahnen abgeteilt und in Paare unterteilt, um einzelne Teebeutel herzustellen. Die in den beiliegenden Zeichnungen dargestellte Anordnung ist damit befaßt, eine im allgemeinen flache Bahn W nach dem (nicht dargestellten) Dosierrad, das den Tee T in einzelnen Dosen auf den Mittenteil der flachen Bahn abgegeben hat, zu einer Schlauchform zu verformen.
Die dargestellte Vorrichtung umfaßt ein Formelement, das aus einem Schuh 2 besteht, der an einem darüberliegenden Träger 4 fixiert ist, welcher eine bogenförmige Schirmfläche 6 in der Nähe des Umfangsteils des Dosierrades, das die Tee-Dosismengen bemißt und an die Bahn abgibt, aufweist. Die vordere Fläche 12 des Schuhs 2 hat in ähnlicher Weise eine bogenförmige Fläche, die in der Nähe des Umfangs des Dosierrades liegt und zu diesem komplementär ist.
Der Schuh 2 hat einen im allgemeinen gekrümmten Querschnitt, der zwischen seinen unteren Seitenkanten 14 einen Raum 16 für den freien Durchgang der Tee-Dosismengen auf der Bahn festlegt. An seinem stromaufwärts befindlichen Ende hat der Schuh im allgemeinen vertikale Seitenwände 18, doch verändert sich das Querschnittsprofil bei der Annäherung zu einer ersten, im Schuh angebrachten Druckrolle 20 fortschreitend zu einer asymmetrisch spitzen Form. Nach der Rolle 20 verändert sich die Querschnittsform des Schuhs weiter, um die schlauchförmige Gestalt, zu welcher die Bahn geformt worden ist, fortschreitend zu verbreitern und abzuflachen. Die Rolle 20 ist dem Profil des Elements angepaßt, das heißt, der Rollenrand und die obere Fläche sind jeweils tangential und koplanar zu angrenzenden Seitenflächen 22, 24 des Schuhs in der Nähe der Rolle.
Wenn die Bahn den Schuh erreicht, liegen die Tee-Dosismengen in der Mitte auf dieser und innerhalb der Breite des stromaufwärts befindlichen Endes des Schuhs. Die Seitenränder der Bahn erstrecken sich seitlich über die Breite des Elements hinaus und werden fortlaufend über den Schuh gewickelt, während sich die Bahn den Schuh entlang bewegt, um einen Schlauch zu bilden. Im Zuge dessen werden die äußersten Seitenkanten der Bahn in einer Breite von vorzugsweise nicht viel mehr als 4 mm und gegebenenfalls weniger in Überlappung gebracht. Zur Bildung des Schlauches sind in der Bewegungsrichtung der Bahn der Reihe nach nachgiebige Rollen 34 und federnde Glättfinger 36, 38, die auf beide Seiten der Bahn wirken, vorgesehen. Die Rollen 34 führen die Hauptfaltwirkung auf die Seitenränder der Bahn aus, um sie über den Schuh zu bringen, während die Finger 36, 38 die Seiten der Bahn nahe an die Bahn halten und gewährleisten, daß ihre Kanten einander überlappen, wenn die Bahn die Rolle 20 erreicht. Um zu überprüfen, ob die Bahn richtig angeordnet ist, während das Übereinanderfalten der Seitenränder beginnt, sind optische Sensoren 32 unmittelbar vor den Rollen 34 vorgesehen.
Über der Rolle 20 ist ein Schweißrollenarm 44 schwenkbar an einer unbeweglichen Tragkonsole 42 (Fig. 7) angebracht. Der Schwenkzapfen des Armes ist koaxial zu einem Kegelradgetriebe 46, das auf der Tragkonsole 42 unabhängig drehbar ist. Das Getrieberad 46 kämmt mit einem auf einer feststehenden Achse angebrachten Antriebsgetrieberad 48 und mit einem weiteren Getrieberad 50, das auf einer im Gehäuse 54 des Arms gelagerten Rollenwelle 52 befestigt ist. Der Antrieb dreht somit eine zweite Rolle 56, die am unteren Ende der Welle 52 befestigt ist. Der Rand der zweiten Rolle 56 kann gegen die erste Rolle 20 am Schuh in Position gebracht werden, um dazwischen die überlappenden Seitenränder der Bahn zu erfassen und miteinander zu verschweißen.
Zwei Paar Kontaktringe 58 sind an der Welle 52 befestigt und befinden sich in Kontakt mit entsprechenden (nicht dargestellten) Leitungen, die am Gehäuse 54 des Arms 44 angebracht sind. Ein erstes Paar Schleifringe 58 versorgt eine Reihe von vier Heizpatronen 60, die in gleichen Abständen in die Rolle 56 eingesetzt sind, um die Rolle zu erhitzen und dadurch die überlappenden Kanten der Bahn zusammenzuschweißen. Das andere Paar Schleifringe ist mit einem (nicht dargestellten) Thermoelement verbunden, das in der Schweißrolle 56 zwischen einem Paar Heizpatronen 60 zur Überwachung der Schweißtemperatur angebracht ist, um (nicht dargestellte) Steuermittel zu betätigen, die die Stromzufuhr zu den Heizmitteln regulieren.
Die Bahnkanten werden zwischen den Rollen durch die Wirkung eines am Maschinenrahmen befestigten Stempel 62 gepreßt, wobei eine Kolbenstange 64 des Stempels einen Querverbindungsbolzen 66 trägt, der in einer Buchse 68 eingreift, die in einem Ansatz 70 des Armgehäuses 54 sitzt. Die Buchse 68 kann mit einem Handhebel 72 koaxial zum Bolzen 66 gedreht werden. Dies ermöglicht, daß ein radialer Schlitz 74 in der Buchse im Winkel so mit dem Bolzen 66 fluchtet, daß der Arm frei gelassen wird, um um seine Schwenklagerung an der Tragkonsole 42 vom Stempel 62 weg nach oben geschwenkt zu werden. Am Gehäuse ist ein Handgriff 76 vorgesehen, um den Arm aufwärts und abwärts zu schwenken, und eine zwischen einem Schwenkzapfen 80 am Arm 44 und einem unbeweglichen Schwenkzapfen 82 zwischengeschaltete Gasstrebe 78 hält den Arm, wenn er gehoben worden ist, um die Schweißstation leicht zugänglich zu machen.
Um den Arm 44 vom Bolzen 66 zu lösen und wieder in Eingriff zu bringen, wird der Stempel 62 in seine voll ausgezogene Position gebracht, in welcher er die Rollen 20, 56 in knappem Abstand voneinander hält. Zwischen dem Bolzen 66 und der Buchse 68 wirkt daher kein Klemmdruck. Der Hub des Stempels 62 ist etwas größer als der Rollenabstand in dieser ausgezogenen Position, und der Fluiddruck kann einstellbar gemacht werden, um den Schweißdruck zwischen den Rollen zu variieren. Es kann z. B. erwünscht sein, den Schweißdruck mit zunehmender Bahngeschwindigkeit zu erhöhen.
Bei in Betrieb befindlichen Heizmitteln 60 und Klemmdruck zwischen den Rollen 20, 56 werden die überlappenden Kanten der Bahn in einer Überlappungsschweißung L heiß zusammengesiegelt, während sie zwischen den Rollen hindurchlaufen. Das Schuhprofil stromabwärts von den Rollen flacht dann die schlauchförmige Bahn zunehmend ab und verbreitert sie, bis am Austrittsende des Schuhs ein Paar Druckrollen 84, die die Bahn den Schuh entlangziehen, die gegenüberliegenden Kanten des Schlauches falten, um den Schlauch in seiner flachen Gestalt zu halten.
Beim Übergang des Profil des Schuhs zur Schweißstation hin ist das Profil an seiner linken Seite, in der Bewegungsrichtung der Bahn gesehen, aus einem unteren vertikalen Teil 86 und einem oberen geneigten Teil zusammengesetzt. Vor der Rolle bleibt das Winkelverhältnis dieser Teile konstant, jedoch verringert sich die Höhe des vertikalen Teiles bei Annäherung an die Schweißstation fortlaufend.
Die gegenüberliegende Seite des Profils hat eine Spiegelform an der Schweißstation, bestehend aus einem Zwischenteil 90, der in einem relativ flachen Winkel im Vergleich zum unteren und oberen geneigten Teil 92, 94 geneigt ist. Die überlappenden Kanten der Bahn liegen am oberen geneigten Teil 94, tangential zum Rand der Rolle 20, an. In einigem Abstand vor der Rolle hat das Profil auf dieser Seite des Formelements nur den unteren Teil 92 und den Zwischenteil 90, wobei diese dort breiter sind als an der Rolle, und auch stärker geneigt sind. Während die Neigung dieser Teile abnimmt, erscheint der obere geneigte Teil 94.
Nach der Rolle gehen die Profile auf beiden Seiten in einen einheitlichen Querschnitt von flach gekrümmtem Profil über, und von dort nimmt die Höhe des Profils weiter ab und die Breite zu, um der schlauchförmigen Bahn im wesentlichen gleiche obere und untere Flächen zu verleihen. Der Schuh endet mit einer gekrümmten Endfläche 96 komplementär zur oberen Druckrolle 84.
Bei Verwendung drücken, während die Druckrollen 84 die Bahn am Dosierrad vorbei und den Schuh entlangziehen, die federnden Rollen 34 gegen den oberen geneigten Teil 88 auf der einen Seite und den unteren geneigten Abschnitt 92 auf der anderen Seite, um die Seitenränder der Bahn gegen diese Flächen des Schuhs zu pressen. Die freien Ränder vor den federnden Rollen 34 nehmen unter dem Einfluß der Rollen einen konvergierenden Weg, bevor sie mit den Flächen des Schuhs in Kontakt gebracht werden.
Der Seitenrand der Bahn an der linken Seite (Seite der Rolle 20) des Schuhs, zur Schweißstation hin, ist breiter als die entsprechende Abmessung über die Seitenflächen 86, 88 des Schuhprofils, und daher steht die Seitenkante der Bahn vom Schuh etwas ab. Der erste federnde Finger 36 wirkt auf den gegenüberliegenden Seitenrand der Bahn, um ihn nach unten in das Spiegelprofil 90, 92, 94 auf der rechten Seite des Schuhs zu glätten, und der zweite Finger 38 ist unmittelbar danach angeordnet, um auf ähnliche Weise den gegenüberliegenden Seitenrand der Bahn gegen die Flächen 86, 88 der linken Seite des Schuhs zu halten, und um die abstehende Kante über die Seitenfläche 94 zu falten, so daß die gegenüberliegenden Kanten der Bahn einander um etwa 4 mm überlappen. Unmittelbar bevor die Bahn die Rollen 20, 56 erreicht, wo die Kanten zusammengeschweißt werden, ist die Überlappung vollständig.
Wenn die Überlappungsversiegelung nicht erfolgt, beispielsweise weil die Bahn vom Weg abgekommen ist oder gerissen ist, entdeckt ein reflektierender optischer Sensor 98, der sich in der Nähe des Schuhs hinter der Schweißstation befindet, den Fehler. Es kann veranlaßt werden, daß dies ein kurzes Anheben der Schweißrolle 56 bewirkt, um zu ermöglichen, daß sich die Überlappung der Bahn wiederherstellt, ohne die Bahnzuführung zu stoppen.
Ein Merkmal des Schuhs, das am besten aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist die konvexe Krümmung seiner unteren Kanten 14. Durch Aufbringen dieses gekrümmten Längsprofils auf die Bahn ist es möglich, die gebogene Form zu erzeugen, die notwendig ist, um die Dosen von Tee T ungestört zu belassen, ohne daß die Bahn durch die Unsymmetrie dieses gebogenen Querschnitts faltig wird.

Claims

1. Vorrichtung zur Formung einer nachgiebigen, heißsiegelbaren Bahn (W) zu einer Gestalt mit schlauchförmigem Querschnitt, mit Mitteln (84) zum Vorwärtsbewegen der Bahn entlang eines für die Anordnung innerhalb der Bahnbreite eingerichteten Formelements (2), Mitteln (32, 34, 36, 38) zum Falten der Seitenränder der Bahn über das Formelement und zum Placieren der gegenüberliegenden Seitenkanten in Überlappung gegen das Formelement, einem auf diesem Element angebrachten verschiebbaren Element (20), das für die überlappten Seitenkanten eine Stützfläche vorsieht und im Gleichschritt mit der Bahn bewegbar ist, und Mittel (56) zum Erhitzen und Zusammendrücken der Kanten zur Überlappungsschweißung dieser Kanten, während die Bahn sich entlang des Formelements bewegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Formelement (2) ein hohles unteres Profil hat, welches einen Raum (16) für den Durchgang von Material schafft, welches auf dem Mittelteil der Bahn zwischen den umgefalteten Seitenrändern placiert ist.

2. Vorrichtung nach Anspurch 1, mit einem weiteren Element (56), das im Gleichschritt mit der Bahn bewegbar ist, um die überlappenden Kanten gegen das verschiebbare Element (20) zusammenzudrücken, wobei eines der Elemente mit Heizmitteln (60) für das Verschweißen der Bahnkanten versehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Elemente (20, 56) Rollen sind.

4 Vorrichtung nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei das weitere Element (56) einstellbar angebracht ist für eine Bewegung zum ersten Element (20) hin bzw. von diesem weg.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, welche weiter Druckmittel (62) aufweist, die angeordnet sind, daß sie steuerbar auf das weitere Element (56) in einer Weise wirken, die ein Einstellen des Drucks zwischen den beiden Elementen (20, 56) ermöglicht.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit Rollen (34) und/oder federnd angebrachten Fingern (36, 38) zum Anlegen der Seitenränder der Bahn gegen das Formelement und Überlappen der Seitenkanten.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jener Teil des Formelements (2), gegen den der Mittelteil der Bahn zwischen den umgefalteten Seitenrändern angelegt wird, in der Bewegungsrichtung der Bahn konvex gekrümmt ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit Antriebsrollen (84) nach dem verschiebbaren Element, um die Bahn das Formelement entlangzuziehen, wobei die Antriebsrollen die schlauchförmige Gestalt der Bahn abflachen und in die flache Gestalt Seitenkantenfalten drücken.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Formelement (2) ein bogenförmiges vorderes Ende (12) zur Anbringung unmittelbar an einem Dosierrad zum Placieren des Materials auf den Mittelteil der Bahn aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Formelement (2) so geformt ist, daß es die schlauchförmige Gestalt der Bahn nach dem Bereich des Elements, in welchem die Überlappungsschweißung gebildet wird, fortschreitend abflacht und verbreitert.