Verpackungsmaschine

Die Erfindung betrifft eine Verpackungsmaschine mit einer Formstation zum Formen eines Behälters aus einer Materialbahn mittels eines Formstempels mit wenigstens einer Seitenwand, einem Bodenbereich und einem Randbereich dazwischen, mit dreh¬ bar gelagerten Wälz- bzw. Rollkörpern im Randbereich und einer den Wälz- bzw. Rollkörper gegen Herausfallen sichernden Hal- terung mit einer Fassung, wobei der Wälz- bzw. Rollkörper der¬ art versenkt angeordnet ist, daß ein Teil seiner Oberfläche einen Teil des Randbereiches bildet.

Eine derartige Verpackungsmaschine ist in der US-PS 29 88 208 beschrieben. Der Formstempel dieser Verpackungsmaschine weist in den unteren Ecken drehbar gelagerte Kugeln und entlang der unteren Kanten drehbar gelagerte Rollen auf.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Verpackungsmaschine so zu verbessern, daß die Wälz- bzw. Rollkörper auf bessere Weise gelagert werden können. Gleichzeitig soll nach einer Ausfüh¬ rungsform der Erfindung zusätzlich eine gezielte Erwärmung bzw. Kühlung der Wälz- bzw. Rollkörper möglich sein.

Diese Aufgabe wird durch eine Verpackungsmaschine der eingangs beschriebenen Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Halterung ein Gleitlager mit einer der Form des Wälz- bzw. Rollkörpers angepaßten Lagerschale aufweist und daß in

der Halterung ein Kanal vorgesehen ist, dessen eines Ende in die Lagerschale mündet und dessen anderes Ende mit einer Lei¬ tung zur Zufuhr von gasförmigem Medium verbindbar ist. Bei dieser Lösung wird die Lagerung verbessert. Die Zufuhr eines geeigneten gasförmigen Mediums verbessert einerseits die La¬ gereigenschaft und ermöglicht andererseits die gezielte Er¬ wärmung bzw. Abkühlung der beaufschlagten Wälz- bzw. Rollkör¬ per.

Nach einer anderen Lösung ist die Verpackungsmaschine dadurch gekennzeichnet, daß im Randbereich eine Aussparung zur Aufnah¬ me des Wälz- bzw. Rollkörpers und ein Magnet zum Halten des Wälz- bzw. Rollkörpers in der Aussparung vorgesehen ist. Da¬ durch wird eine besonders einfache Halterungsmöglichkeit für die Wälz- bzw. Rollkörper geschaffen.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich ferner aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung im Zusammenhang mit den Figuren. Von den Fi _¬ guren zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Verpackungs ^¬ maschine zur Anwendung der Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Schnittes durch die Formstation der erfindungsgemäßen Verpackungs¬ maschine;

^" Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Formstempels;

Fig. 4 einen Schnitt' durch eine Ecke des erfindungsgemäßen Formstempels in einer Ebene in Bewegungsrichtung des Formstempels;

Fig. 5 einen Schnitt durch eine Ecke einer anderen Aus¬ führungsform des Formstempels in einer Ebene in Be¬ wegungsrichtung des Formstempels; Fig. 6 einen Schnitt durch eine Ecke des erfindungsgemäßen Formstempels entlang der Linie VI-VI in Fig. 5;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausfüh¬ rungsform eines erfindungsgemäßen Formstempels;

Fig. 8 einen Schnitt durch eine Kante des Formstempels nach * Fig. 7 in Richtung der Bewegung des Formstempels;

Fig. 9 einen Schnitt durch einen Eckbereich des Formstempels nach Fig. 7 entlang der Linie IX-IX in Fig. 8; und

Fig.10 einen Schnitt durch einen unteren Eckbereich des Formstempels nach Fig. 7 entlang der Linie X-X in

Fig. 8.

In Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vakuum-Verpackungsmaschine mit einer Formstation 2, einer Füllstation 3 und einer Evakuier- und Versiegelstation 4 schematisch dargestellt. Eine Materialbahn 5 wird von einer

Vorratsrolle 6 abgezogen und nacheinander durch die Form¬ station 2, die Füllstation 3 und die Evakuier- und Versiegel¬ station 4 bewegt.

Wie in Fig. 1 schematisch dargestellt und insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist, weist die Formstation 2 einen Heizbe¬ reich 7 und einen in Laufrichtung der Materialbahn 5 daran anschließenden Formbereich 8 auf. Im Heizbereich 7 ist eine Heizplatte 9 vorgesehen, die zum Erwärmen der Materialbahn 5 mit dieser in Kontakt bringbar ist. Im Formbereich 8 ist ein Formstempel 10 vorgesehen, der, wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich ist, einen im wesentlichen kastenförmigen Stempel¬ kopf 11 mit Seitenwänden 12, 13, einem Bodenbereich 14, einem Randbereich 15, 16 zwischen den Seitenwänden 12, 13 und dem Bod bereich 14 und einer Deckwand 17 sowie einen mit der Deckwand 17 verbundenen Stempelschaft 18 aufweist. Der Stempelschaft

18 ist mit einem (nichtgezeigten) Antrieb zum Bewegen des Form¬ stempels 10 in Richtung des Pfeiles 19 senkrecht zur Ebene der Materialbahn 5 verbunden. In den Seitenwänden 12, 13 und im Bodenbereich 14 sind Heizelemente 20, 21 zum Beheizen des Stempelkopfes 11 vorgesehen.

Wie insbesondere aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, sind in einem Teil des Randbereiches 15, 16 des Formstempels 10, nämlich in den unteren Ecken, Wälz- bzw. Rollkörper in Form von Kugeln 22 derart versenkt angeordnet, daß diese gering- fügig über die von den Seitenwänden 12, 13, dem Bodenbereich 14 und den Randbereichen 15, 16 gebildete Kontur des Stempel¬ kopfes 11 nach außen hervorstehen. Selbstverständlich können die Kugeln 12 auch mit dieser Kontur bündig abschließen. Dies wird dadurch erreicht, daß der Radius der Kugeln 22 im wesent- liehen dem Krümmungsradius der Randbereiche 15, 16 entspre-

chend gewählt ist und die Kugeln 22 derart angeordnet sind, daß der Mittelpunkt 23 etwa mit.dem Krümmungsmittelpunkt der Randbereiche 15, 16 zusammenfällt oder etwas außerhalb von diesem liegt. Dadurch bildet die Oberfläche der Kugeln 22 einen Teil der Oberfläche des Formstempels 10 in dessen unteren Ecken.

In dieser Lage sind die Kugeln 22 frei drehbar gelagert. Zu diesem Zweck dient eine in Fig. 4 dargestellte Halterung 24. Diese weist eine zylindrische Hülse 25 auf, die in eine Boh- rung 26 im Formstempel 10 eingesetzt ist. Die Bohrung 26 ist dabei derart angeordnet, daß ihre Achse durch die zugehörige Ecke des Formstempels geht und mit den an die Ecke anschlies- senden Seitenwänden 12, 13 und dem Bodenbereich 14 im wesent¬ lichen gleiche Winkel einschließt.

Die Hülse 25 weist eine sich von einer ersten Stirnfläche 27 zu einer zweiten Stirnfläche 28 längs durch die Hülse erstreckende Innenbohrung 29 zur Aufnahme der Kugel 22, eine Fassung 30 zum Halten der Kugel 22 gegen Herausfallen und ein Lagerelement 31 zur drehbaren Lagerung der Kugel 22 auf. Die Fassung 30 ist dadurch gebildet, daß die Innenboh¬ rung 29 in einem an die erste Stirnfläche 27 angrenzenden ersten Abschnitt 33 einen Durchmesser aufweist, der etwas kleiner als der Durchmesser der Kugel 22 ist, und daß die erste Stirnfläche 27 in der in die Bohrung 26 eingesetzten Lage der Hülse 25 etwa mit den Seitenwänden 12, 13 und dem Bodenbereich 14 bündig abschließt. Dadurch werden an der ersten Stirnfläche 27 drei Fassungsteile in Form von um 120° gegeneinander versetzten, vorspringenden Nasen 32 ge¬ bildet, die die Kugel 22 an drei Stellen teilweise umgrei- fen und dadurch am Herausfallen hindern.

- Das Lagerelement 31 besteht aus einem zylindrischen Körper 34, der aus einem Material gefertigt ist, das gegenüber der vorzugsweise aus Stahl gefertigten Kugel 22 einen geringen Reibungskoeffizienten hat, wie beispielsweise Teflon oder Nylon. Der Körper 34 ist in einen an den ersten Abschnitt 33 angrenzenden zweiten Abschnitt 35 der Innenbohrung 29 einge¬ setzt, dessen Durchmesser größer als der des ersten Abschnit¬ tes 33 ist. Zwischen dem ersten Abschnitt 33 und dem zwei¬ ten Abschnitt 35 ist damit ein Absatz 36 gebildet, gegen den der Körper mit seiner einen Stirnfläche anliegend von einer Schraube 37 gedrückt wird, die in die Hülse 25 an deren zweiter Stirnfläche eingeschraubt ist. Der Körper 34 weist auf seiner dem Absatz 36 zugewandten Stirnseite eine Lager¬ schale 38 in Form einer halbkugelförmigen Aushöhlung auf, deren Radius im wesentlichen dem Radius der Kugel 22 ent¬ spricht. Die Lagerschale 38 bildet damit eine Gleitlager¬ fläche, auf der die Kugel 22 nach allen Richtungen frei drehbar gleiten kann.

Ferner ist ein Kanal 39 vorgesehen, der sich durch den Körper 34 und die Schraube 37 hindurcherstreckt und die Aushöhlung bzw. Lagerschale 38 mit einer an der Schraube 37 befestigten Leitung 40 verbindet, die mit einer Zufuhr von gasförmigem Medium verbunden ist.

Im Betrieb wird ein zu verformender Abschnitt der Material- bahn 5 zunächst im Heizbereich 7 mittels der Heizplatte 9 auf eine geeignete Verformungstemperatur erwärmt und an¬ schließend in den Formbereich 8 transportiert. Dabei befin¬ det sich der Formstempel 10 zunächst in einer angehobenen Position oberhalb der Materialbahn 5. Zum Formen eines Be- hälters wird der Formstempel 10 anschließend über die Ebene

der Materialbahn 5 hinaus in Richtung des Pfeiles 19 nach unten bewegt. Dabei kommt zunächst der Bodenbereich 14 mit der Materialbahn 5 in Eingriff. Bei weiterer Abwärtsbewegung des For-mstempels 10 wandert mit zunehmender Verformung der Materialbahn 5 zu einem Behälter ein Teil des Materials, das zunächst mit dem Bodenbereich 14 in Eingriff war, in die neu gebildeten Seitenwände des gebildeten Behälters. Dieses Material gleitet also an den Randbereichen 15, 16 des Formstempels 10 und in den Ecken an der Oberfläche der Kugeln 22 entlang. Dadurch wälzen sich die Kugeln 22 auf der verformten Materialbahn ab und gleiten gleichzeitig auf der Lagerschale 38, was zu einer wesentlichen Verringerung der an den Ecken auftretenden, an der Materialbahn angrei¬ fenden Reibkräfte führt und damit die Gefahr einer Beschädi- gung der Materialbahn 5 an den beim Verformen besonders bean¬ spruchten Ecken verringert. Die Reibung der Kugeln 22 in den Lagerschalen 38 kann noch dadurch weiter verringert werden, daß durch die Leitung 40 und den Kanal 39 gasförmiges Medium zwischen die Kugeln 22 und die Lagerschalen 38 gepreßt wird. Durch geeignete Wahl der Temperatur dieses gasförmigen Me¬ diums ist es möglich, damit gleichzeitig eine gezielte Er¬ wärmung oder Kühlung der Materialbahn 5 an den Ecken des Formstempels 10 durchzuführen. Nach dem Verformen durch den Formstempel kann der Behälter dann durch Beaufschlagung mit einem Differenzdruck an die Innenwand des Formbereiches 8 gedrückt und dadurch in ihre endgültige Form gebracht werden.

In den Fig. 5 und 6 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Anstelle der Kugel 22 ist bei dieser Ausführungsform in einer Eckenaussparung 46 des Formstempels 10 eine Rolle 41 mit einer balligen Umfangsflache 42 ange¬ ordnet. Vorzugsweise besitzt die Rolle 41 die Form eines

symmetrischen Kugelabschnittes. Die Rolle ist um eine Achse 43 drehbar gelagert, die in einer Ebene liegt, welche senk¬ recht zur Bewegungsrichtung 19 des Formstempels 10 angeord¬ net ist, und die in dieser Ebene im wesentlichen senkrecht zur Winkelhalbierenden der Schnittlinien 44, 45 der beiden Seitenwände 12, 13 mit dieser Ebene angeordnet ist. Durch Drehung der Rolle 41 um die Achse 43 kann sich die Rolle 41 beim Verformen der Materialbahn 5 auf dieser abwälzen, wodurch ebenfalls die Reibung der Materialbahn an den Ecken des. Formstempels 10 verringert wird.

In den Fig. 7 bis 10 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der entlang des gesamten Rand¬ bereiches 15, 16 des Formstempels 10 Wälz- bzw. Rollkörper angeordnet sind. Zu diesem Zweck ist im Stempel 10 eine Aus- sparung 47 vorgesehen, die sich über den gesamten Randbe¬ reich 15, 16 entlang der unteren Kanten des Stempelkopfes 11 erstreckt und gegenüber dem Formstempel durch zwei im wesentlichen rechtwinklig zueinander angeordnete Flächen 48, 49 begrenzt wird. In der Aussparung 47 sind Wälz- bzw. Rollkörper in Form von entlang der Kanten des Formstempels 10 angeordneten Walzen 50, 51 und in den vier Ecken des Formstempels 10 angeordneten Kugeln 22 angeordnet. Der Durchmesser der Walzen 50, 51 bzw. Kugeln 22 ist so gewählt, daß in der insbesondere aus den Fig. 8 und 9 ersichtlichen Weise die Oberfläche der Walzen 50, 51 bzw. Kugeln 22 nicht oder nur geringfügig über die Seitenwände 12, 13 bzw. den Bodenbereich 14 hervorsteht.

Die Walzen 50, 51 bzw. Kugeln 22 sind aus Magnetstahl gefer¬ tigt und werden durch Magnete 52 in der Aussparung 47 gehal- ten. Wie insbesondere aus den Fig. 7 und 8 ersichtlich ist,

^■ sind die Magnete 52 entlang der Verbindungslinie der Flächen 48, 49 in Richtung einer den Winkel zwischen den Flächen 48, 49 halbierenden Ebene derart angeordnet, daß ein Pol der Magnete 52 schräg aufwärts zur Seitenfläche 12 und der ande- re schräg nach unten zum Bodenbereich 14 weist. Dadurch durchziehen die in Fig. 8 punktiert eingezeichneten Feld¬ linien der Magnete 52 die Walzen 50, 51 bzw. Kugeln 22 und halten diese damit in der Aussparung 47.

In den Flächen 48, 49 sind Gleitlager 53, 54, 55 zur Ab- Stützung der Walzen 50, 51 und zur Verringerung der Reibung bei einer Rollbewegung der Walzen 50, 51 in der Aussparung 47 sowie Gleitlager 56 zur Abstützung der Kugeln 22 vorge¬ sehen. Zusätzlich sind Gleitlager 57, 58 zwischen den Walzen 50, 51 und den Kugeln 22 vorgesehen, um eine Relativbewe- gung der Kugeln 22 gegenüber den Walzen 50, 51 zu erleich- tern. Alle Gleitlager 53 bis 58 sind jeweils dem abzustützen¬ den Wälz- bzw. Rollkörper 50, 51, 22 entsprechend schalen- förmig ausgebildet, um eine saubere Führung bei einer Wälz¬ bzw. Rollbewegung des Wälz- bzw. Rollkörpers zu ermöglichen.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 7 bis 10 verursacht die mit zunehmender Verformung der Materialbahn 5 um die Kante des Formstempels bzw. um die Walzen 50, 51 herum wan¬ dernde Materialbahn eine Drehbewegung der Walzen 50, 51 in der Aussparung 47. Die Walzen 50, 51 rollen dabei auf der Materialbahn 5 ab, so daß die bei herkömmlichen Formstempeln zu Beschädigungen der Materialbahn 5 führende Reibung an den Kanten des Formstempels 10 und damit die Gefahr einer Be¬ schädigung der Materialbahn 5 wesentlich verringert wird. Dadurch ist es bei dieser Ausführung auch möglich, den Krüm- mungsradius der geformten Behälter an den Ecken und Kanten

wesentlich, beispielsweise bei einem Anwendungsfall von bisher 30 mm auf weniger als 10 mm bei flexiblen Folien, zu verringern, was insbesondere bei eckigen Verpackungs¬ gegenständen besonders vorteilhaft ist.