| JP2001232699 | PACHKAGING MACHINE FOR MANUFACTURING CLOSED PACKAGE OF LIQUID FOOD |
| WO/2005/080204 | ARTICLE FEEDING MECHANISM, AND BAG-MAKING AND PACKAGING MACHINE |
| WO/1997/015498 | BAG FORMING AND FILLING MACHINE |
| Formschulter zur Umformung einer Packstoffbahn (4) zu einem Schlauchbeutel mit einer seitlich versetzten Längsnaht (42), umfassend ein Schulterteil (1) und ein Prismateil (2), die entlang einer Umformkante (3) miteinander verbunden sind, wobei die der einlaufenden Packstoffbahn (4) zugewandte Hälfte der Umformkante (3) im ersten und zweiten Quadranten des Querschnitts des Prismateils (2) liegt und die Nahtbildung im vierten Quadranten erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass von der Umformkante (3) ausgehende wölbungsfreie Flächengeraden (11) im zweiten und vierten Quadranten sich mit wachsender Entfernung vom Prismateil (2) einander annähern, und dass der zwischen den Oberflächen des Schulterteils (1) und der Innenseite des Prismateils (2) gemessene Umformkantenwinkel vom zweiten zum dritten Quadranten abnimmt und vom dritten zum vierten Quadranten wieder zunimmt. Formschulter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der im ersten Quadranten liegende Abschnitt der Umformkante (3) geradlinig quer zur Einlaufrichtung der Packstoffbahn (4) verläuft und dadurch nicht in den vierten Quadranten hineinreicht. Formschulter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der vom dritten in den vierten Quadranten verlaufende Abschnitt der Umformkante (3) steiler verläuft als der vom ersten in den vierten Quadranten verlaufende Abschnitt der Umformkante (3) . 4. Formschulter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der im ersten Quadranten liegende bzw. vom ersten in den vierten Quadranten verlaufende Abschnitt der Umformkante (3) vor dem Ort der Nahtbildung endet. 5. Formschulter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Schulterfläche (1) im vierten Quadranten ein erstes Führungselement (8) zur Unterstützung der Bildung einer Längsnaht (42) angeordnet ist. 6. Formschulter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die dem geformten Schlauchquerschnitt zugewandte Fläche des ersten Führungselements (8) den Schlauchquerschnitt teilweise abbildet. 7. Formschulter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende des Prismateils (2) ein die Außenkontur des geformten Schlauchquerschnitts zumindest bereichsweise abbildendes zweites Führungselement (9) zur Unterstützung der Bildung einer Längsnaht (42) angeordnet ist. 8. Formschulter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Führungselement (9) zwischen einer Arbeitsposition, in der das zweite Führungselement den geformten Schlauchquerschnitt zumindest bereichsweise umgreift, und einer Einrichtposition, in der das zweite Führungselement vom geformten Schlauchquerschnitt entfernt angeordnet ist, bewegbar ist. 9. Formschulter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schulterteil (1) das Prismateil (2) in zumindest einem Bereich unterhalb der Umformkante (3) berührt. 0. Vorrichtung zum Herstellen eines Schlauchbeutels, umfassend eine Formschulter zur Umformung einer Packstoff ahn (4) zu einem Schlauchbeutel mit einer seitlich versetzten Längsnaht (42) , umfassend ein Schulterteil (1) und ein Prismateil (2), die entlang einer Umformkante (3) miteinander verbunden sind, bei der die Packstoffbahn (4) in einer Einlaufrichtung in das Schulterteil (1) der Formschulter einläuft und in einer Auslaufrichtung aus einem schlauchbildenden Element (2, 5) der Formschulter ausläuft und die Längsnaht (42) bezogen auf den Querschnitt des Schlauchbeutels außermittig erzeugt wird, sowie ein Längsschweißorgan (61) mit einer Kontaktfläche (63), wobei das Längsschweißorgan (61) parallel zu der von Einlaufrichtung und Auslaufrichtung aufgespannten Ebene beweglich gelagert ist. 1. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Längsschweißorgan (61) einen Gegenhalter (62) mit einer Kontaktfläche (63) zur Abstützung der von dem Längsschweißorgan (61) erzeugten Andruckkraft umfasst und der Gegenhalter (62) parallel zu der von Einlaufrichtung und Auslaufrichtung aufgespannten Ebene beweglich gelagert ist. 2. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenhalter (62) an der dem Ort der Längsnahtbildung gegenüberliegenden Seite des schlauchbildenden Elements (2, 5) der Formschulter gelagert ist. 3. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenhalter (62) auf der gleichen Seite des schlauchbildenden Elements (2, 5) der Formschulter gelagert ist wie das Längsschweißorgan (61) . 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Längsschweißorgan (61) und der Gegenhalter (62) relativ zueinander beweglich miteinander verbunden sind. 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenhalter (62) sich an dem schlauchbildenden Element (2, 5) vorbei bis zum Ort der Längsnahtbildung erstreckt. 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenhalter (62) das schlauchbildende Element (2, 5) zumindest teilweise umgreift . 17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (63) des Längsschweißorgans (61) zumindest am Ort der Längsnahtbildung tangential zum schlauchbildenden Element (2, 5) verläuft. 18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (63) des Gegenhalters (62) zumindest am Ort der Längsnahtbildung tangential zum schlauchbildenden Element (2, 5) verläuft . 19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (63) des Längsschweißorgans (61) und die Kontaktfläche (63) des Gegenhalters an einander radial gegenüberliegenden Positionen mit dem schlauchbildenden Element (2, 5) in Kontakt bringbar sind. |
Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Herstellen eines Schlauchbeutels, beispielsweise eines sogenannten Stickpackbeutels mit seitlich versetzter
Längsnaht .
Der Begriff „seitlich versetzte Längsnaht" bedeutet dabei, dass der Nahtbereich bei einem durch Quernähte begrenzten Schlauchbeutel außerhalb der Mitte liegt, d.h. die
Längsmittelebene des Beutels schneidet nicht den
Überlappungsbereich der Bahnränder, die die Längsnaht, beispielsweise eine sogenannte Flossennaht oder eine
Überlappnaht, bilden. In Fig. 1 sind die Querschnitte herkömmlicher, symmetrischer Beutelquerschnitte, bei denen die Naht in oder nahe der Mitte einer Seite des Beutels liegt, den hier behandelten asymmetrischen
Beutelquerschnitten, bei denen die Längsnaht seitlich angeordnet ist, jeweils in der Ausführung mit einer
Überlappnaht und einer Flossennaht, gegenübergestellt. Die Herstellung eines Schlauchbeutels mit seitlich
versetzter Längsnaht kann durch Formung des
Schlauchquerschnittes aus einer ebenen Packstoffbahn, beispielsweise eine Folien- oder Papierbahn, mittels einer Formschulter oder anderer geeigneter Mittel, und
Versiegelung der Längsnaht durch ein Längsschweißorgan zum Verschweißen der Bahnkanten, sowie das nachfolgende
Verschließen der einzelnen aus dem so erzeugten Schlauch entstehenden Beutel mittels einer Querschweißeinrichtung erfolgen .
BESTÄTIGUNGSKOPIE Aktuell werden Stickpack-Schlauchbeutel, also
Schlauchbeutelportionsverpackungen der Beutelbreite 8 bis 50 mm, mit einer in oder nahe der Mitte einer Seite des flach gedrückten Beutels befindlichen Längsnaht gefertigt. Die Nahtbreite bei Stickpacks ist im Verhältnis zur Beutelbreite relativ groß. Die Nahtseite des Beutels kann deshalb nur eingeschränkt für Werbe- und Informationszwecke genutzt werden. Bei Schlauchbeuteln der Normalformate (50 bis 250 mm) ist es sehr verbreitet, die Längsnaht aus diesen Gründen auf die Seite zu legen.
Dass sich dieses Merkmal bislang noch nicht im
Stickpackbereich durchgesetzt hat, liegt daran, dass die Weiterverarbeitung der asymmetrischen Schläuche in
herkömmlichen Schlauchbeutelmaschinen nur mit großem Aufwand zu realisieren ist, d.h. es wäre eine Sondermaschine für diese Formate zu entwickeln.
Anders als bei Schlauchbeutelmaschinen für Normalformate arbeiten Stickpackmaschinen stets mehrreihig, d.h. in der Stickpackmaschine werden nebeneinander mehrere Stickpacks geformt und befüllt. Bei Schlauchbeuteln, deren Längsnaht in der Mitte einer Seite des Schlauchquerschnitts angeordnet ist, können die Längsschweißorgane und gegebenenfalls
Gegenhalter so angeordnet werden, dass sie quer zu der reihenförmigen Anordnung wirken, wie es in Fig. 2
dargestellt ist.
Soll die Längsnaht jedoch seitlich versetzt angeordnet werden, so bleibt zwischen den Formschultern zu wenig Platz zum seitlichen Positionieren der Längsschweißeinrichtung . Abweichend von der Lösung in der Standardmaschine für die Verschweißung eines symmetrischen Schlauches, müsste die
Zustellung des Schweißwerkzeugs schräg erfolgen, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Dies wäre jedoch sehr aufwendig, weshalb es bisher keine maschinentechnische Realisierung dieser Anordnung
Es sind die beschriebenen technischen Schwierigkeiten zu überwinden, die bislang verhindert haben, dass
Stickpackbeutel mit an der Seite liegender Längsnaht am Markt angeboten werden können.
Das verfahrenstechnische Problem bei der Entwicklung einer Formschulter für Stickpackbeutel mit seitlich liegender Längsnaht besteht darin, dass die Bahn (aus Folie oder
Papier) aufgrund der summarisch größeren Umformungs- und Reibungskräfte auf der langen Seite, seitlich weggleitet. Die abgewickelte Linienlänge der auf der Formschulter umgelenkten Bahn ist ausgehend von der Mittellinie
unterschiedlich lang. Der Arbeitswiderstand beim Umformen - der Bahn auf der Formschulter wird im Wesentlichen durch
Reibungs- und durch Verformungskräfte bestimmt. Dies soll durch Gestaltung der Formschultergeometrie so kompensiert werden, dass diese Kräfte ausgeglichen werden und das einseitige Weggleiten der Bahn verhindert wird.
Die einmal durch die Formschulter in Längsrichtung geformte Bahn hat nach dem Loslassen das Bestreben, sich wieder zu strecken. Bezüglich des Längsschweißens bestehen
technologische Risiken in der Positionierung und Fixierung des Schlauches kurz vor dem Verschweißen. Dies soll durch optimale Gestaltung von Formschulter und
Längsschweißeinrichtung, d.h. Längsschweißorgan und
gegebenenfalls Gegenhalter sowie gegebenenfalls weiteren Fixierungsorganen, gesichert werden. Zur Lösung des Problems der asymmetrischen, d.h. seitlich versetzten Längsschweißung werden Verfahren und Vorrichtungen mit einem völlig neuen Ansatz zur Gestaltung der Formschulter und der
Längsschweißeinrichtung vorgeschlagen.
Die Vorrichtung kann dabei ein Längsschweißorgan sowie einen Gegenhalter für das Längsschweißorgan umfassen, wobei der Gegenhalter sich an einem schlauchbildenden Element der Formschulter, beispielsweise dem Prismateil der Formschulter oder/und dem in eine derartige Formschulter hineinragenden Füllrohr, vorbei erstreckt oder dieses teilweise umgreift und so die Längsnaht gegen die Wirkung des
Längsschweißorgans abstützt. Eine solche Ausführungsform der vorgeschlagenen Vorrichtung ist in Fig. 5 dargestellt.
Alternativ können Längsschweißorgan und Gegenhalter auf derselben Seite des schlauchbildenden Elements angeordnet sein. Sie können dabei beweglich miteinander verbunden sein. Außerdem kann bei beiden Ausführungen auch der Gegenhalter als Längsschweißorgan ausgebildet sein.
Weiterhin kann die Vorrichtung eine Querschweißeinrichtung zum Zusammendrücken des Schlauches und der Bildung einer Querschweißnaht umfassen.
Das Verfahren zur Herstellung des Schlauchbeutels mit seitlich versetzter Längsnaht kann folgende Schritte
umfassen :
1. Formung eines Schlauchs mit einer Längsnaht, die
senkrecht zur Beutelmittelebene ausgerichtet ist, aus einem flächigen Material, beispielsweise einer Folienbahn,
2. Fixierung, d.h. Versiegeln der Längsnaht durch
Längsschweißen mit einem Schweißorgan, das wie oben
beschrieben ausgebildet ist und gegen einen Gegenhalter wirkt,
3. Zusammendrücken des Schlauches und gegebenenfalls Bildung einer Querschweißnaht mittels Querschweißeinrichtung.
Die Auswirkung des dritten Verfahrensschritts der oben beschriebenen Ausgestaltung ist in Fig. 4 dargestellt. Die vorgeschlagene Vorrichtung zur Herstellung von
Schlauchbeuteln mit an der Seite liegender Längsnaht kann an herkömmliche Schlauchbeutelmaschinen ohne zusätzlichen
Aufwand angebaut werden, d.h. bereits vorhandene Maschinen können einfach nachgerüstet werden.
Mittels einer Formschulter wird ein asymmetrischer
Folienschlauchquerschnitt hergestellt und durch
Zusammendrücken bei Beibehaltung der Wirkungsrichtung der Längsschweißwerkzeuge in Standardmaschinen erzeugt.
Die herkömmlichen Probleme beim Verdrehen der
Längsschweißorgane und, sofern vorhanden, der Gegenhalter werden dabei umgangen. Die Lösung kann auf Standardmaschinen realisiert werden. Es sind lediglich die Längsschweißorgane seitlich zu versetzen und gegebenenfalls ein angepasster Gegenhalter einzubauen.
Zur Überwindung der oben beschriebenen Probleme bei der Herstellung von Stickpacks mit seitlich versetzter
Längsnaht, insbesondere bei der Anordnung mehrerer Formungs- Schweiß- und Befülleinrichtungen, werden nachfolgend eine Vorrichtung zum Herstellen eines Schlauchbeutels sowie eine Formschulter, die Bestandteil der beschriebenen Vorrichtung sein kann, vorgeschlagen.
Bei einer Vorrichtung zum Herstellen eines Schlauchbeutels, die eine Formschulter zur Umformung einer Packstoffbahn zu einem Schlauchbeutel mit einer seitlich versetzten Längsnaht umfasst, bei der die Packstoffbahn in einer Einlaufrichtung in das Schulterteil der Formschulter einläuft und in einer Auslaufrichtung aus dem schlauchbildenden Element der
Formschulter ausläuft und die Längsnaht bezogen auf den Querschnitt des Schlauchbeutels außermittig erzeugt wird, und die weiterhin ein Längsschweißorgan mit einer
Kontaktfläche umfasst, wird vorgeschlagen, dass das
Längsschweißorgan parallel zu der von Einlaufrichtung und Auslaufrichtung aufgespannten Ebene beweglich gelagert ist. Wenn das Längsschweißorgan eine Kraft auf ein
schlauchbildendes Element (Prismateil oder Füllrohr) der Formschulter ausübt und das schlauchbildende Element
ausreichend steif dimensioniert ist, kann auf einen
Gegenhalter verzichtet werden. Ein Gegenhalter wird hingegen in den Fällen benötigt, in denen das Längsschweißorgan nicht auf das schlauchbildende Element einwirkt oder in denen das Längsschweißorgan auf das schlauchbildende Element einwirkt und dieses sich unter der Kraftwirkung verformen würde. In einer Ausgestaltung kann daher weiterhin ein Gegenhalter mit einer Kontaktfläche zur Abstützung der von dem
Längsschweißorgan erzeugten Andruckkraft vorgesehen sein, der ebenfalls parallel zu der von Einlaufrichtung und
Auslaufrichtung aufgespannten Ebene beweglich gelagert ist.
Durch diese Festlegung der Bewegungsrichtung von
Längsschweißorgan oder/und Gegenhalter werden die
beschriebenen Nachteile bekannter Vorrichtungen überwunden. Das Längsschweißorgan oder/und der Gegenhalter können beheizbar sein, um die nötige Temperatur zum Herstellen einer Längsnaht in der Packstoffbahn zu erzeugen. Andere Ausgestaltungen sind jedoch vom Erfindungsgedanken
ausdrücklich mit umfasst, beispielsweise solche, bei denen das Längsschweißorgan oder/und der Gegenhalter, sofern vorhanden, Ultraschallgeber sind, um die Längsnaht in der Packstoffbahn mittels Ultraschallschweißen herzustellen.
Weiter kann vorgesehen sein, dass der Gegenhalter an der dem Ort der Längsnahtbildung gegenüberliegenden Seite des schlauchbildenden Elements (Prismateil oder Füllrohr) der Formschulter gelagert ist. Alternativ kann der Gegenhalter auf der gleichen Seite des schlauchbildenden Elements der
Formschulter gelagert sein wie das Längsschweißorgan. Gemäß einer Ausgestaltung sind das Längsschweißorgan und der Gegenhalter relativ zueinander beweglich miteinander verbunden .
Weitere Ausgestaltungen der Vorrichtung sehen vor, dass der Gegenhalter sich an dem schlauchbildenden Element
(Prismateil oder Füllrohr) vorbei bis zum Ort der
Längsnahtbildung erstreckt oder/und dass der Gegenhalter das schlauchbildende Element zumindest teilweise umgreift.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kontaktfläche des Längsschweißorgans zumindest am Ort der Längsnahtbildung tangential zum schlauchbildenden
Element (Prismateil oder Füllrohr) verläuft. Wenn ein
Gegenhalter vorgesehen ist, so kann dieser vorteilhaft so gestaltet sein, dass seine Kontaktfläche ebenfalls parallel zur Kontaktfläche des Längsschweißorgans verläuft.
Dabei kann weiter vorgesehen sein, dass die Kontaktfläche des Längsschweißorgans und die Kontaktfläche des
Gegenhalters an einander radial gegenüberliegenden
Positionen mit dem schlauchbildenden Element in Kontakt bringbar sind.
In der Vorrichtung kann eine nachfolgend beschriebene
Formschulter angeordnet sein, mit der die Herstellung von Schlauchbeuteln mit seitlich versetzter Längsnaht in hoher Qualität möglich ist.
Zur anschaulichen Beschreibung der Erfindung werden
nachfolgend verschiedene Begriffe verwendet, deren Bedeutung zunächst erklärt wird.
„Quadranten des Querschnitts des Prismateils" sind Sektoren dieses Querschnitts in der Draufsicht auf das Prismateil. Dabei denkt man sich den Ursprung eines globalen
Koordinatensystems in die Mitte des Querschnitts des
Prismateils und damit in die Mitte des entstehenden
Schlauchquerschnitts. Die y-Achse des Koordinatensystems liegt parallel zur Einlaufrichtung der Packstoffbahn in die Formschulter, demzufolge verläuft die x-Achse des
Koordinatensystems quer dazu und die z-Achse verläuft parallel zur Auslaufrichtung der Packstoffbahn. Bei
symmetrischen Formschultern findet demnach die Nahtbildung auf der y-Achse zwischen dem dritten und vierten Quadranten statt .
Bei der hier betrachteten Herstellung von Schlauchbeuteln mit seitlich versetzter Längsnaht findet diese hingegen im dritten Quadranten (bei einer links der Mitte angeordneten Längsnaht) oder im vierten Quadranten (bei einer rechts der Mitte angeordneten Längsnaht) , unter Umständen innerhalb dieser Quadranten auch sehr nahe an der x-Achse, d.h. nahe dem angrenzenden ersten oder zweiten Quadranten, statt. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird - abweichend von der sonst üblichen Festlegung der Quadrantenzählung gegen den Uhrzeigersinn - nachfolgend stets der Quadrant, in dem die Naht gebildet wird, als vierter Quadrant bezeichnet, so dass die Quadranten bei einer links der Mitte angeordneten
Längsnaht entgegen dem Uhrzeigersinn gezählt werden.
Weitere Kenngrößen, die zur Charakterisierung der
Formschultern nachfolgend verwendet werden, sind
„Faltwinkel", „Umformkantenwinkel", „Bahnlinien" und
„Schulterlinien" . Eine Schulterlinie, die auch als wölbungsfreie Flächengerade bezeichnet wird, ist eine Gerade im Raum, die auf der
Schulterfläche liegt. Das bedeutet, dass sie nicht nur in der Draufsicht auf die Schulterfläche, sondern auch in der Schnittansicht durch das Schulterteil oder aus einer beliebigen anderen Blickrichtung gerade ist. Bei den
Formschultern der hier beschriebenen Art verlaufen
Schulterlinien von jedem Punkt der Umformkante nach außen. Die Richtungen der Schultergeraden können zur Charakterisierung der beschriebenen Formschulter dienen, wie weiter unten noch näher ausgeführt wird.
Eine Bahnlinie hingegen ist eine in der Längsrichtung der unverformten Packstoffbahn verlaufend gedachte Gerade, die parallel zur Bahnkante verläuft. Damit sind die beiden
Bahnkanten selbst die äußersten Bahnlinien. Auch der Verlauf der Bahnlinien auf der Schulterfläche kann zur
Charakterisierung der beschriebenen Formschulter dienen, wie weiter unten noch näher ausgeführt wird. Der Faltwinkel ist der Winkel, der zwischen dem noch auf der Schulterfläche befindlichen Abschnitt einer Bahnlinie und dem bereits im Prismateil befindlichen Abschnitt derselben Bahnlinie an dem Punkt der Umformkante gemessen wird, an dem der eine Abschnitt in den anderen übergeht. Der Umformkantenwinkel ist hingegen der Winkel, der an einem Punkt der Umformkante zwischen der Schulterfläche und dem Prismateil in einer senkrechten Schnittebene, d.h. in einer Ebene, die von der z-Achse des oben beschriebenen globalen Koordinatensystems und einer in dem betrachteten Punkt rechtwinklig zur Umformkante verlaufenden Geraden
aufgespannt wird, gemessen wird.
Der Faltwinkel ist demnach gleich dem Umformkantenwinkel, wenn in dem betrachteten Punkt der auf der Schulterlinie liegende Abschnitt einer Bahnlinie senkrecht, d.h. im rechten Winkel auf die Umformkante trifft. Ist dies nicht der Fall, so ist der Faltwinkel größer als der
Umformkantenwinkel .
Bei einer Formschulter zur Umformung einer Packstoffbahn zu einem Schlauchbeutel mit einer seitlich versetzten
Längsnaht, die ein Schulterteil und ein Prismateil umfasst, die entlang einer Umformkante miteinander verbunden sind, wobei die der einlaufenden Packstoffbahn zugewandte Hälfte der Umformkante im ersten und zweiten Quadranten des
Querschnitts des Prismateils liegt und die Nahtbildung im vierten Quadranten erfolgt, wird vorgeschlagen, dass die Krümmung der Schulterfläche entlang der Bahnlinien der über die Schulterfläche laufenden Packstoffbahn betrachtet im zweiten und vierten Quadranten umso stärker wird, je näher die Bahnlinie am Rand der Packstoffbahn liegt.
Die Formschulter lässt sich alternativ auch folgendermaßen beschreiben: Der zwischen den Oberflächen des Schulterteils und des Prismateils gemessene Umformkantenwinkel nimmt vom zweiten zum dritten Quadranten ab und vom dritten zum vierten Quadranten wieder zu. Mit anderen Worten verlaufen die noch nicht in den Prismateil eingelaufenen Bereiche der Packstoffbahn auf der Oberfläche des Schulterteils im zweiten und vierten Quadranten relativ steil zum Prismateil, im dritten Quadranten hingegen relativ flach.
Anders ausgedrückt wird die Packstoffbahn im dritten
Quadranten möglichst eng um das Prismateil geführt und im vierten Quadranten vom Prismateil abgespreizt, um dann im Bereich der Nahtbildung wieder steil auf das Prismateil zu geführt zu werden.
Die Formschulter kann jedoch auch durch die nachfolgende Formulierung beschrieben werden: Von der Umformkante
ausgehende wölbungsfreie Flächengeraden im zweiten und vierten Quadranten nähern sich mit wachsender Entfernung vom Prismateil einander an. Daraus folgt unmittelbar, dass von der Umformkante ausgehende wölbungsfreie Flächengeraden im dritten Quadranten sich mit wachsender Entfernung vom
Prismateil voneinander entfernen. In einer ersten Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der im ersten Quadranten liegende Abschnitt der Umformkante geradlinig quer zur Einlaufrichtung der Packstoffbahn verläuft und dadurch nicht in den vierten Quadranten hineinreicht. In einer alternativen zweiten Ausgestaltung kann hingegen vorgesehen sein, dass der vom dritten in den vierten Quadranten verlaufende Abschnitt der Umformkante steiler verläuft als der vom ersten in den vierten
Quadranten verlaufende Abschnitt der Umformkante.
In den beschriebenen Fällen läuft eine Hälfte der
Packstoffbahn entweder über eine quer zur Bahnlaufrichtung verlaufende Umformkante und die Umformung dieser Hälfte der Packstoffbahn in den zu erzeugenden Bahnquerschnitt erfolgt selbsttätig durch die Spannung in der Bahn, oder über einen Umformkantenabschnitt, der vom ersten in den vierten
Quadranten reicht und dabei ein geringeres Gefälle aufweist als der gegenüberliegende Umformkantenabschnitt, der die andere Hälfte der Packstoffbahn vom zweiten über den dritten und bis in den vierten Quadranten der Umformkante zum Ort der Nahtbildung führt.
Weiter kann vorgesehen sein, dass der im ersten Quadranten liegende bzw. vom ersten in den vierten Quadranten
verlaufende Abschnitt der Umformkante vor dem Ort der
Nahtbildung endet. Die Packstoffbahn verläuft in dem Bereich zwischen dem Ende der Umformkante und dem Ort der
Nahtbildung ohne physische Unterstützung durch Bestandteile der Formschulter. Um dies zu ermöglichen, muss die
Formschulter so gestaltet sein, dass alle Bahnlinien im Umformbereich gleich lang sind.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass
unterhalb der Schulterfläche im vierten Quadranten ein erstes Führungselement zur Unterstützung der Bildung einer Längsnaht angeordnet ist. Das erste Umformelement kann dabei in der Längsrichtung des Prismateils betrachtet
beispielsweise die Form eines Keils aufweisen oder
plattenförmig sein. Die beiden Ränder der Packstoffbahn ragen an der Kante des ersten Führungselements aus dem geformten Querschnitt heraus und liegen aufeinander, so dass sie zu einer Längsnaht verschweißt werden können. Dabei kann das erste Führungselement auch als Gegenfläche für ein
Schweißorgan dienen, oder das Schweißorgan ist unterhalb der Formschulter angeordnet.
Das erste Führungselement kann fester Bestandteil der
Formschulter sein oder lösbar daran befestigt sein.
Weiter kann vorgesehen sein, dass die dem geformten
Schlauchquerschnitt zugewandte Fläche des ersten
Führungselements den Schlauchquerschnitt teilweise abbildet. Darunter soll verstanden werden, dass die Innenkontur des ersten Führungselements der Kontur des zu erzeugenden
Schlauchquerschnitts in dem vom ersten Führungselement überdeckten Bereich des Prismateils entspricht. Mit anderen Worten bildet das erste Führungselement bei dieser
Ausgestaltung einen Teil des schlauchbildenden Elements der Formschulter.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass am Ende des Prismateils ein die Außenkontur des geformten
Schlauchquerschnitts zumindest bereichsweise abbildendes zweites Führungselement zur Unterstützung der Bildung einer Längsnaht angeordnet ist. Hierbei handelt es sich um ein unterhalb des Bahnauslaufes aus der Formschulter
angebrachtes Element, das dazu dient, die Packstoffbahn insbesondere bei der Einrichtung der Maschine so zu
positionieren, dass ein bestimmungsgemäßer Durchlauf durch die Formschulter erzielt wird und die Bahnkanten so
übereinanderliegen, dass sie zu einer Längsnaht versiegelt werden können. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das zweite Führungselement zwischen einer Arbeitsposition, in der das zweite Führungselement den geformten Schlauchquerschnitt zumindest bereichsweise umgreift, und einer Einrichtposition, in der das zweite Führungselement vom geformten Schlauchquerschnitt entfernt angeordnet ist, bewegbar ist. Zum Einrichten der Maschine wird der Anfang der Packstoffbahn zunächst per Hand in die Formschulter eingeführt und so weit aus dem Bahnauslaufende des
Prismateils gezogen, dass die Formung des
Schlauchquerschn-itts beginnen kann. Dabei befindet sich das zweite Führungselement in der Einrichtposition. Wenn der Anfang der Packstoffbahn am Bahnauslaufende der Formschulter so positioniert ist, dass es durch ein Schweißorgan oder/und eine Abzieheinrichtung ergriffen werden kann, wird das zweite Führungselement in die Arbeitsposition bewegt.
Dadurch wird die exakte Führung der Packstoffbahn zwischen dem Bahnauslaufende des Prismateils und nachfolgenden
Einrichtungen, beispielsweise einer Abzieheinrichtung, erleichtert, so dass auch die Bildung einer Längsnaht unterstützt wird.
Schließlich kann vorgesehen sein, dass das Schulterteil das Prismateil in zumindest einem Bereich unterhalb der
Umformkante berührt. Abweichend von dem bei bekannten
Formschultern bekannten Grundsatz, dass Schulterteil und Prismateil durchgängig entlang einer gemeinsamen Umformkante miteinander verbunden sind oder/und ineinander übergehen, gibt es bei dieser Ausgestaltung mindestens einen Abschnitt, in dem die eigentliche Umformkante durch das Prismateil allein gebildet wird. Das Schulterteil trifft in diesem Abschnitt unterhalb der Umformkante auf das Prismateil. Dies betrifft bei der oben beschriebenen Formschulter
insbesondere den Übergangsbereich vom zweiten zum dritten Quadranten und, sofern in diesem Bereich überhaupt eine physische Umformkante vorgesehen ist, den Übergangsbereich vom ersten zum vierten Quadranten. Mit anderen Worten ist diese Ausgestaltung insbesondere in den Bereichen
vorteilhaft anwendbar, in denen die Packstoffbahn eng, d.h. mit einem kleinen Umformkantenwinkel, um das Prismateil herumgeführt wird. Hierdurch werden zwei Dinge gleichzeitig erreicht: Erstens wird die Packstoffbahn im ümformbereich so geführt, dass alle Bahnlinien gleich lang sind, was eine Voraussetzung für eine knitterfreie Umformung ist. Zweitens wird die Spannung in der Packstoffbahn so stark erhöht, dass sich diese exakt in der vorgesehenen Art und Weise zu dem gewünschten Schlauchquerschnitt umformt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von
Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungsfiguren näher erläutert. Dabei zeigen
Fig. 1 die Querschnitte herkömmlicher, symmetrischer Beutelquerschnitte und asymmetrischer Beutelquerschnitte in einer Gegenüberstellung,
Fig. 2 eine mehrreihig arbeitende Schlauchbeutelmaschine für die Verschweißung eines symmetrischen Schlauches mit gerader Zustellung des Schweißwerkzeugs,
Fig. 3 eine mehrreihig arbeitende Schlauchbeutelmaschine für die Verschweißung eines symmetrischen Schlauches mit schräger Zustellung des Schweißwerkzeugs, Fig. 4 die Bildung eines asymmetrischen
Schlauchquerschnitts und die Auswirkung des anschließenden Zusammendrückens durch eine Querschweißeinrichtung,
Fig. 5 eine Schweißeinrichtung mit einem
Längsschweißorgan und einem Gegenhalter, der sich an einem schlauchbildenden Element der Formschulter vorbei erstreckt,
Fig. 6 eine Formschulter zur Umformung einer
Packstoffbahn zu einem Schlauchbeutel mit einer seitlich versetzten Längsnaht in mehreren Ansichten,
Fig. 7 die Formschulter gemäß Fig. 6 mit einer
darüberlaufenden Packstoffbahn in mehreren Ansichten, Fig. 8 eine Schweißeinrichtung mit tangential zum
schlauchbildenden Element verlaufenden Kontaktflächen,
Fig. 9 die Formschulter gemäß Fig. 6 und 7 mit einer Schweißeinrichtung gemäß Fig. 8 in perspektivischer Ansicht, und
Fig. 10 eine Formschulter zur Umformung einer
Packstoffbahn zu einem Schlauchbeutel mit einer seitlich versetzten Längsnaht mit einem ersten und zweiten
Führungselement . Die in Fig. 6 dargestellte Formschulter umfasst einen
Schulterteil 1 und einen Prismateil 2. In der Draufsicht auf die Formschulter ist ein globales Koordinatensystem
dargestellt. Die y-Achse liegt in der Einlaufrichtung der Packstoffbahn, während die x-Achse quer dazu ausgerichtet ist. Gemäß der oben getroffenen Vereinbarung erfolgt bei dieser Formschulter die Quadrantenzählung im Uhrzeigersinn.
Die Nahtbildung des gebildeten Schlauchs erfolgt im 4.
Quadranten des Schlauchquerschnitts, d.h. des Querschnitts des Prismateils 2. Der im ersten Quadranten liegende Abschnitt der Umformkante 3 verläuft geradlinig quer zur Einlaufrichtung der
Packstoffbahn 4 und reicht dadurch nicht in den vierten Quadranten hinein. Der im ersten Quadranten liegende
Abschnitt der Umformkante 3 endet damit vor dem Ort der Nahtbildung. Die Packstoffbahn 4 verläuft in dem Bereich zwischen dem Ende der Umformkante 3 und dem Ort der
Nahtbildung ohne physische Unterstützung durch Bestandteile der Formschulter allein durch die in der Packstoffbahn 4 durch die Gestaltung der Formschulter erzeugte Spannung. Auf der Oberfläche des Schulterteils 1 sind Schulterlinien
11 eingezeichnet. Diese Schulterlinien 11 sind wölbungsfreie Flächengeraden, d.h. Geraden im Raum. Wie in der Darstellung erkennbar ist, laufen diese im Ausführungsbeispiel im zweiten und vierten Quadranten von der Umformkante 3
ausgehend aufeinander zu, je weiter sie sich von der
Umformkante 3 entfernen. Demgegenüber entfernen sich
Schulterlinien 11, die von Punkten der Umformkante 3 im dritten Quadranten ausgehen, mit zunehmender Entfernung von der Umformkante 3 voneinander. Durch die Verengung der
Schulterlinien 11 mit wachsendem Abstand von der Umformkante 3 im zweiten und vierten Quadranten wird dort die Krümmung der Schulterfläche 1 mit wachsendem Abstand von der
Umformkante 3 stärker.
Im vierten Quadranten ist unterhalb der Schulterfläche 1 ein erstes Führungselement 8, das in der Draufsicht keilförmig ausgestaltet ist, zur Unterstützung der Bildung einer
Längsnaht 42 angeordnet. Das erste Führungselement empfängt die nach der Umformkante 3 frei geformte Packstoffbahn 4 im Bereich des ersten und vierten Quadranten und unterstützt deren Umformung zu dem gewünschten Schlauchquerschnitt.
Gleichzeitig unterstützt das erste Führungselement 8 die Bildung der Längsnaht 42, indem die beiden Ränder der
Packstoffbahn 4 an der Kante des ersten Führungselements 8 aus dem geformten Querschnitt heraus ragen und auf der
Außenseite des ersten Führungselements 8 so aufeinander liegen, dass sie zu einer Längsnaht 42 verschweißt werden können .
In Fig. 7 ist eine Packstoffbahn 4 dargestellt, die über die Formschulter geführt wird. Die auf der Packstoffbahn 4 parallel zum Rand der Packstoffbahn 4 verlaufend gedachten Bahnlinien 41 überlagern die Schulterlinien 11. Insbesondere in der Draufsicht auf die Formschulter ist erkennbar, dass die Bahnlinien 41 im dritten Quadranten sehr eng um das Prismateil 2 herumgeführt werden. Anschließend werden die Bahnlinien 41, die im vierten Quadranten noch nicht in das Prismateil 2 umgelenkt wurden, auf der Oberfläche des
Schulterteils 1 nochmals vom Prismateil 2 weg geführt, d.h. abgespreizt. Die Krümmung der Schulterfläche 1 und damit der Packstoffbahn 4 ist, entlang der Bahnlinien 41 der über die Schulterfläche 1 laufenden Packstoffbahn 4 betrachtet, im zweiten und vierten Quadranten umso stärker, je näher die Bahnlinie 41 am Rand der Packstoffbahn 4 liegt.
Fig. 8 zeigt einen Querschnitt durch das gebildete
Schlauchprofil am Ende des Prismateils 2 sowie das darin angeordnete Füllrohr 5. Die Längsschweißeinrichtung 6 zur Herstellung der Längsnaht 42 umfasst ein Längsschweißorgan 61 sowie einen Gegenhalter 62. Längsschweißorgan 61 und Gegenhalter 62 haben im Bereich der Nahtbildung 42 eine tangential verlaufende Kontaktfläche 63. Hierzu ist der Winkel k, mit dem die Kontaktflächen 63 gegenüber der y-
Achse des globalen Koordinatensystems verdreht sind, gleich dem Winkel k, um den der Ort der Nahtbildung 42 gegenüber der x-Achse verdreht ist.
Die Darstellung der Fig. 9 zeigt die Formschulter gemeinsam mit der Längsschweißeinrichtung 6 und einer
Querschweißeinrichtung 7, durch die der Schlauch quer gesiegelt und gegebenenfalls perforiert oder abgetrennt wird. Weiter ist ersichtlich, dass das Längsschweißorgan 61 und der Gegenhalter 62 gegen das untere Ende des Füllrohrs 5 wirken. Dabei dient der Gegenhalter 62 der Abstützung der vom Längsschweißorgan 61 auf das Füllrohr 5 ausgeübten
Kraft.
Fig. 10 zeigt eine weitere Formschulter. Bei dieser
Formschulter reicht die Umformkante 3 vom ersten in den vierten Quadranten hinein, wobei der vom dritten in den vierten Quadranten verlaufende Abschnitt der Umformkante 3 steiler verläuft als der vom ersten in den vierten
Quadranten verlaufende Abschnitt der Umformkante 3. Gleichzeitig endet der vom ersten in den vierten Quadranten verlaufende Abschnitt der Umformkante 3 vor dem Ort der Nahtbildung. Die Packstoffbahn 4 verläuft in dem Bereich zwischen dem Ende der Umformkante 3 und dem Ort der
Nahtbildung ohne physische Unterstützung durch Bestandteile der Formschulter allein durch die in der Packstoffbahn 4 durch die Gestaltung der Formschulter erzeugte Spannung.
Im vierten Quadranten ist unterhalb der Schulterfläche 1 ein erstes Führungselement 8, das plattenförmig ausgestaltet und mit der Formschulter durch Schrauben 10 lösbar verbunden ist, zur Unterstützung der Bildung einer Längsnaht 42 angeordnet. Das erste Führungselement empfängt die nach der Umformkante 3 frei geformte Packstoffbahn 4 im Bereich des ersten und vierten Quadranten und unterstützt deren
Umformung zu dem gewünschten Schlauchquerschnitt.
Gleichzeitig unterstützt das erste Führungselement 8 die Bildung der Längsnaht 42, indem die beiden Ränder der
Packstoffbahn 4 an der Kante des ersten Führungselements 8 aus dem geformten Querschnitt heraus ragen und auf der Außenseite des ersten Führungselements 8 so aufeinander liegen, dass sie zu einer Längsnaht 42 verschweißt werden können .
Am Ende des Prismateils 2 ist ein die Außenkontur des geformten Schlauchquerschnitts bereichsweise abbildendes zweites Führungselement 9 zur Unterstützung der Bildung einer Längsnaht angeordnet. Hierbei handelt es sich um ein unterhalb des Bahnauslaufes aus der Formschulter
angebrachtes Element, das dazu dient, die Packstoffbahn 4 insbesondere bei der Einrichtung der Maschine so zu
positionieren, dass ein bestimmungsgemäßer Durchlauf durch die Formschulter erzielt wird und die Bahnkanten so
übereinanderliegen, dass sie zu einer Längsnaht 42
versiegelt werden können. Das zweite Führungselement 9 ist zwischen einer Arbeitsposition (linke Darstellung) , in der das zweite
Führungselement 9 den geformten Schlauchquerschnitt
zumindest bereichsweise umgreift, und einer Einrichtposition (rechte Darstellung) , in der das zweite Führungselement 9 vom geformten Schlauchquerschnitt entfernt angeordnet ist, bewegbar ist. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein plattenförmiges Element mit einer dem Schlauchquerschnitt angepassten, in der Arbeitsposition am Schlauchquerschnitt anliegenden, im Ausführungsbeispiel daher bogenförmigen
Kontur, welches mittels einer Schraube 10 schwenkbar an der Unterseite der Formschulter angebracht ist.
Bezugzeichenliste
1 Schulterteil
11 Schulterlinie
2 schlauchbildendes Element Prismateil
3 Umformkante
4 Packstoffbahn
41 Bahnlinie
42 Längsnaht
5 schlauchbildendes Element Füllrohr
6 LängsSchweißeinrichtung
61 Längsschweißorgan
62 Gegenhalter
63 Kontaktfläche
7 QuerSchweißeinrichtung
8 erstes Führungselement
9 zweites Führungselement
10 Schraube
Next Patent: NOVEL, IMPACT-DAMPED WHEELS OR ROLLERS AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF