Die vorliegende Erfindung betrifft eine Siegeleinrichtung für eine Verpackungsmaschine zur Verpackung kleinstückiger Artikel auf parallelen Artikelbahnen.

Eine derartige Verpackungsmaschine ist aus der EP 2 906 473 A1 bekannt. Die Siegelung der Produkte erfolgt im kontinuierlichen Verpackungsprozess auf einer Siegelstation mit be weglicher und feststehender Siegelbacke.

Des Weiteren sind von den Herstellern Corazza und Sapal konventionelle Linear- Siegelsysteme bekannt, die durch Heizpatronen mit Energie versorgt werden.

Die WO 06/108781 A1 offenbart eine Verpackungsmaschine für Lollipops, wobei die rotie renden Greifer zum Versiegeln der Folie um die Stiele der Lollis mittels Induktion beheizt werden. Diese Maschine arbeitet jedoch nur einseitig zum Produkt und einbahnig, hat also nicht die Problemstellung der gleichzeitigen Erwärmung von Arbeitsorganen auf mehreren Bahnen zu lösen.

Generell ist das Beheizen von Arbeitsorganen in anderen Bereichen der Verpackungsindust rie bekannt (z.B. zum Siegeln von Tuben oder beim Siegeln des Verschlusses auf Getränke kartons). Auch aus diesen Bereichen sind keine mehrbahnigen Lösungen mit vergleichbaren Anforderungen bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Siegeleinrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, um die Artikel während des Transports auf parallelen Arti kelbahnen gleichzeitig im kontinuierlichen Arbeitsbetrieb mit höherer Arbeitsgeschwindigkeit und höherer Zuverlässigkeit siegeln zu können.

Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung die Siegeleinrichtung nach Anspruch 1 bereit.

Die hierin offenbarte Siegeleinrichtung ist konfiguriert für eine Verpackungsmaschine zur Verpackung kleinstückiger Artikel auf parallelen Artikelbahnen und umfasst wenigstens einen Induktor und für jede Artikelbahn wenigstens eine Siegeleinheit, die durch den Induktor in duktiv beheizbar ist, um einen Packstoff, der einem der auf der Artikelbahn geförderten Arti kel zugeordnet ist, zu siegeln, wobei der Induktor für jede Artikelbahn mindestens eine eige ne Leiterschleife aufweist.

Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass jede Artikelbahn mindestens einen eigenen Induktor (mit mindestens einer eigenen Leiterschleife) aufweist. Wenn die verschiedenen Artikelbahnen zugeordneten Induktoren jeweils durch einen eigenen Generator angesteuert werden, können die Induktoren unabhängig voneinander geregelt werden.

Die Bezeichnung kleinstückige Artikel umfasst insbesondere kleinstückige Lebensmittel wie Schokoladenstücke, Bonbons, Kaugummis, Kaubonbons, Zückerstücke oder Brühwürfel, oder kleinstückige Arzneimittel, wie Tabletten.

Die erfindungsgemäße Siegeleinrichtung ist insbesondere konzipiert für eine mehrbahnige (speziell 2-bahnige) Brühwürfelverpackungsmaschine, um einen Packstoff zur Verpackung der Brühwürfel im kontinuierlichen Verpackungsprozess zu siegeln.

Das Induktionsheizsystem, bestehend aus Induktor und Siegeleinheit, erwärmt die Sie geleinheit berührungslos, sodass die Artikel während des Transportes gesiegelt werden kön nen. Zudem erreicht das Induktionsheizsystem einen hohen Wirkungsgrad, um unnötige Energieverluste beim Beheizen der Siegeleinheiten zu minimieren.

Die grundlegenden Prozesse der Induktionserwärmung lassen sich physikalisch wie folgt beschreiben:

Der Induktor, i.d.R. ein elektrischer Kupferleiter, wird durch einen Generator mit einem hoch frequenten Wechselstrom beaufschlagt. Dieser Wechselstrom erzeugt ein zeitlich veränderli ches Magnetfeld, das sich jeweils näherungsweise ringförmig um die einzelnen Leiter ausbil det und mit steigendem Abstand zum Leiter stark (B ist proportional 1/r) abnimmt. Die Inten sität (Amplitude) des magnetischen Feldes ist dabei im Wesentlichen von der Stromstärke abhängig, die den elektrischen Leiter durchfließt.

Die Erwärmung in der Siegeleinheit resultiert dann aus Wirbelströmen, die durch das zeitlich veränderliche Magnetfeld (Frequenzabhängigkeit) in der Oberfläche der Siegeleinheit indu ziert und aufgrund des elektrischen Widerstandes des Materials der Siegeleinheit in Wärme umgewandelt werden. Anschließend wird diese Verlustwärme dann durch Wärmeleitung ausgehend von der Oberfläche auf die gesamte Siegeleinheit verteilt.

Die Erfindung entstand aus der Weiterentwicklung eines hausintern bekannten Siegeikopf- Induktors. Dieser umfasste einen mittig zwischen den Bahnen liegenden Hin- bzw. Rückleiter und zwei parallel verschaltete, mittig auf den einzelnen Bahnen liegende Leiter zur Erwär mung von als Greiferbackenpaaren ausgebildeten Siegeleinheiten während der Bewegung entlang zweier paralleler kreisförmiger Bewegungsbahnen um eine Krümmungsachse des Induktors bzw. um die Drehachse des Siegelkopfs. Dabei entstand das Problem, dass die beiden inneren Greifer deutlich wärmer wurden als die äußeren. Des Weiteren wurde der Wirkungsgrad als unzureichend eingestuft und es kam zu unzulässigen Temperaturschwankungen der hintereinander in einer Reihe liegenden Grei ferbackenpaare auf Grund von Einstelltoleranzen.

Die stärkere Erwärmung der inneren Greifer war auf den Einfluss des mittleren elektrischen Leiters des Induktors zurückzuführen, da dieser viel näher an den inneren als an den äuße ren Backen lag.

Dieser hausintern bekannte Induktor wurde dadurch weiterentwickelt, dass er für jede Arti kelbahn eine eigene Leiterschleife aufweist.

Durch die für jede Artikelbahn eigene Leiterschleife können die Siegeleinheiten auf mehreren Artikelbahnen gleichzeitig und symmetrisch erwärmt werden. Zudem können Temperaturab weichungen bedingt durch Lagefehler der Siegeleinheiten, z.B. als Folge von Fehleinstellung oder Verschleiß, auch im Dauerbetrieb innerhalb eines engen Toleranzbereichs von +/- 5K gehalten werden. Durch entsprechende Verschaltung der Leiterschleifen können die Sie geleinheiten auf den jeweiligen Artikelbahnen jeweils den erforderlichen Energieeintrag (die erforderliche Temperierung) erhalten.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstände der abhängigen Ansprüche.

Es kann von Vorteil sein, wenn die Leiterschleifen parallel oder in Serie verschaltet sind. Durch unterschiedliche Verschaltungen der Leiterschleifen lassen sich durch Variation von Stromstärke und -Spannung unterschiedliche Effekte in der Erwärmung der Siegeleinheiten erzielen. Vorzugsweise ist jede Leiterschleife in sich geschlossen. Ein Leiter der Leiterschlei fen kann einen Rechteckquerschnitt aufweisen. Idealerweise weist die Seite des Recht eckquerschnitts mit größerer Ausdehnung zur Siegeleinheit. Dadurch kann die Siegeleinheit auf ihrer Bewegungsbahn in engem Abstand am Leiter der Leiterschleife entlanggeführt wer den, sodass eine in der Fläche gleichmäßige Erwärmung erzielt werden kann.

Es kann nützlich sein, wenn jede Siegeleinheit zur induktiven Beheizung entlang einer Be wegungsbahn bewegbar ist und jede Leiterschleife wenigstens zwei Längsleiterabschnitte aufweist, die sich parallel zu der Bewegungsbahn der Siegeleinheit erstrecken, vorzugsweise auf unterschiedlichen Seiten davon, und bevorzugt in entgegengesetzten Richtungen strom durchflossen sind, und wenigstens einen Querleiterabschnitt, der sich quer bzw. senkrecht zur Bewegungsbahn der Siegeleinheit erstreckt, um die zwei Längsleiterabschnitte zu ver- binden. Mit dieser Ausführung kann die Siegeleinheit während einer Bewegung entlang ihrer Bewegungsbahn besonders gleichmäßig erwärmt werden. Die Bewegungsbahn der Sie geleinheit ist vorzugsweise in sich geschlossen und verläuft z.B. kreis- oder schleifenförmig. Bevorzugt fällt die die Bewegungsbahn der Siegeleinheit teilweise mit der Artikelbahn zu sammen, umfasst aber zusätzlich die Induktionsstrecke, die abseits der Artikelbahn verläuft, wobei die Siegeleinheit auf der Induktionsstrecke induktiv beheizt wird. Die Artikel werden demnach nicht durch die Induktionsstrecke geführt.

Es kann sich als praktisch erweisen, wenn jede Leiterschleife symmetrisch zu der Bewe gungsbahn der jeweiligen Siegeleinheit ausgerichtet ist und/oder die unterschiedlichen Arti kelbahnen zugeordneten Leiterschleifen symmetrisch zueinander angeordnet und ggf. sym metrisch zueinander stromdurchflossen sind. Dadurch ist eine besonders homogene Erwär mung der Siegeleinheit erzielbar.

Es kann sinnvoll sein, wenn die Siegeleinrichtung für jede Artikelbahn eine Vielzahl von Sie geleinheiten aufweist. Dadurch kann die Anzahl der pro Zeit und Artikelbahn bearbeiteten Artikel erheblich erhöht werden. Falls es mehrere Siegeleinrichtungen pro Bahn gibt, können sich eine oder mehrere Siegeleinrichtungen gleichzeitig im Wirkungsbereich des Induktors d.h. im „eingekoppelten Zustand“ befinden. Die Anzahl der im Wirkungsbereich des Induktors befindlichen Siegeleinrichtungen ist vorzugsweise immer gleich.

Es kann von Vorteil sein, wenn ein die Leiterschleife bildender Leiter als Rohr ausgebildet ist und vorzugsweise mit Kühlmittel durchströmt wird. Da sich die elektrischen und magneti schen Eigenschaften des Leiters bei Temperaturwechsel ändern bzw. verschlechtern kön nen, kann diesem durch innenseitige Kühlung der Leiterschleifen entgegengewirkt werden, um auch im Dauerbetrieb einen gleichmäßig hohen Wirkungsgrad der Siegeleinrichtung zu erzielen.

Es kann von Nutzen sein, wenn die Siegeleinheit aus ferromagnetischem Edelstahl ausge bildet ist. Diese Ausführungsform erweist sich insbesondere bei einer Brühwürfelverpa ckungsmaschine von Vorteil, da pulverförmige Brühwürfelrückstände stark salzhaltig sind und bei Ablagerung insbesondere an schwer zugänglichen Maschinenoberflächen Korrosi onsschäden verursachen können. Durch die Herstellung der Siegeleinheit aus ferromagneti schem Edelstahl können Korrosionsschäden an der Siegeleinheit verringert werden. Zudem erweist sich ferromagnetischer Edelstahl auch als vorteilhaft, da er aus Sicht der Feldbünde lung sehr gute magnetische Eigenschaften aufweist. Es kann vorteilhaft sein, wenn die Siegeleinrichtung eine Flussleiteinrichtung aufweist, um die von den Leiterschleifen ausgehenden magnetischen Feldlinien auf die Bewegungsbahn der jeweiligen Siegeleinheit zu konzentrieren und/oder symmetrisch zu dieser auszurichten, wobei vorzugsweise die Flussleiteinrichtung wenigstens einen Kanal bildet, der zumindest einen Längsleiterabschnitt einer der Leiterschleifen umgibt und durch welchen die Siegelein heit auf ihrer Bewegungsbahn geführt wird. Vorzugsweise weist jede Leiterschleife eine ei gene Flussleiteinrichtung auf. Bevorzugt besteht jede Flussleiteinrichtung aus einer Vielzahl einzelner Flussleitelemente. Die Flussleiteinrichtung weist vorzugsweise eine sehr schlechte elektrische Leitfähigkeit auf, damit möglichst keine Wirbelströme induziert werden und somit möglichst wenig Verlustwärme in den Flussleitelementen umgesetzt wird. Bevorzugt wird Fluxtrol A für die Flussleiteinrichtung verwendet, d.h. ein Sinterwerkstoff aus Eisenpartikeln und Kunststoff, bei dem der Eisenstaub vom Kunststoff ummantelt ist.

Es kann zweckdienlich sein, wenn jede Siegeleinheit mindestens ein induktiv beheizbares Greiferbackenpaar aufweist, um einen zumindest teilweise mit Packstoff umwickelten Artikel an einer Aufnahmestation (zwischen den Greiferbacken klemmend) aufzunehmen, kontinu ierlich entlang der jeweiligen Artikelbahn zu fördern, und nach Siegelung des dem Artikel zugeordneten Packstoffs an einer Abgabestation abzugeben, wobei die induktive Beheizung des Greiferbackenpaars vorzugsweise zwischen der Abgabestation und der Aufnahmestati on in einem Zustand erfolgt, in welchem das Greiferbackenpaar keinen Artikel fördert. Insbe sondere sind die Greiferbacken in einem Zustand, in welchem kein Artikel klemmend gehal ten wird, zur induktiven Wärmeübertragung besser zugänglich und können zur Energieüber tragung sehr dicht an die Leiterschleife gebracht werden. Zudem kann sich die auf die Grei ferbacken induktiv übertragene Wärme noch vor der Aufnahme des Artikels gleichmäßig über die Greiferbacken verteilen, sodass qualitätsmindernde Wärmespitzen nicht unmittelbar auf den zu verpackenden Artikel einwirken. Die einzelne Siegeleinheit kann auch aus mehr als einem Greiferbackenpaar bestehen, z.B. zwei Greiferpaare, die gleichzeitig ein Produkt greifen oder ein Greiferpaar und ein zusätzlicher Siegelstempel, der das Produkt dann von der dritten Seite noch siegeln kann. Es ist allerdings auch möglich, den Induktor in einen Bereich zu legen, in welchem die Greifer Produkte siegeln. Dazu müsste der Induktor dann außerhalb der Siegeleinheiten und nicht zwischen den Siegelbacken positioniert werden. Der Induktor wäre damit komplizierter und hätte vermutlich einen schlechteren Wirkungsgrad. Im Gegenzug könnte der Induktor aber über einen wesentlich längeren Zeitraum zum Erwärmen der Siegelelemente genutzt werden, da er dann deutlich länger sein könnte. Es kann sich als nützlich erweisen, wenn die Flussleiteinrichtung für jede Greiferbacke zu mindest eines Greiferbackenpaars pro Artikelbahn einen eigenen Kanal bildet. Vorzugsweise stehen sich die zu beheizende Seite jeder Greiferbacke und ein Längsleiterabschnitt im Ka nal parallel gegenüber, während die Greiferbacke auf ihrer Bewegungsbahn durch den Kanal geführt wird. So ist eine großflächige und gleichmäßige Erwärmung der zu beheizenden Sei te der Greiferbacke erreichbar.

Es kann hilfreich sein, wenn die Siegeleinrichtung als ein um eine Drehachse rotierender Siegelkopf ausgebildet ist. Mit dieser Bauform lassen sich bis zu 3000 (1500 pro Bahn) Arti kel pro Minute im kontinuierlichen Verpackungsprozess siegeln.

Es kann sich als praktisch erweisen, wenn jede Leiterschleife, vorzugsweise jeder Längslei terabschnitt, um die Drehachse gekrümmt ist. Dadurch kann die zu beheizende Siegeleinheit über eine lange Strecke auf ihrer Bewegungsbahn eng an der Leiterschleife bzw. den Längs leiterabschnitten geführt werden.

Kurze Beschreibung der Figuren

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Siegeleinrichtung nach dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei die Siegeleinrichtung als Siegelkopf ausgebildet ist und parallel verschaltete Leiterschleifen mit jeweils radial zur Drehachse des Siegelkopfs versetzten Längsleiterabschnitten aufweist.

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht durch ein Greiferpaar der Siegeleinrichtung gemäß Fig. 1 im Bereich der Leiterschleifen.

Fig. 3 eine vereinfachte schematische Schnittansicht basierend auf Fig. 2 zur Erläuterung der Magnetfeldintensität (hell = starkes Magnetfeld, dunkel = schwaches Magnetfeld) wäh rend der Wärmeübertragung durch Induktion.

Fig. 4 eine schematische perspektivische Ansicht einer Siegeleinrichtung nach dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei die Siegeleinrichtung als Siegelkopf ausgebildet ist und parallel verschaltete Leiterschleifen mit jeweils parallel zur Drehachse des Siegelkopfs versetzten Längsleiterabschnitten aufweist.

Fig. 5 eine schematische Schnittansicht der Siegeleinrichtung gemäß Fig. 4. Fig. 6 eine schematische perspektivische Ansicht einer Siegeleinrichtung nach dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei die Siegeleinrichtung als Siegelkopf ausgebildet ist und seriell verschaltete Leiterschleifen mit jeweils parallel zur Drehachse des Siegelkopfs versetzten Längsleiterabschnitten aufweist.

Fig. 7 eine schematische Schnittansicht der Siegeleinrichtung gemäß Fig. 6.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Die erfindungsgemäße Siegeleinrichtung 1, die speziell für eine Verpackungsmaschine zur Verpackung kleinstückiger Artikel wie Brühwürfel auf parallelen Artikelbahnen B1, B2 konfi guriert ist, umfasst einen Induktor 2 und für jede Artikelbahn B1, B2 wenigstens eine Sie geleinheit 3, die durch den Induktor 2 induktiv beheizbar ist, um einen Packstoff, der einem der auf der Artikelbahn B1, B2 geförderten Artikel A zugeordnet ist, zu siegeln. Erfindungs gemäß weist der Induktor 2 für jede Artikelbahn B1, B2 eine eigene Leiterschleife 21, 22 auf.

Der Aufbau einer mehrbahnigen Verpackungsmaschine ist beispielsweise aus der EP 2 906 473 A1 bekannt. Die Inhalte der EP 2 906 473 A1 und der bislang unveröffentlichten Patent anmeldung DE 102019210354.5 sind hierin durch Bezugnahme aufgenommen.

Zunächst werden einige generische Merkmale der Siegeleinrichtung 1 erläutert, bevor an hand der Figuren auf die individuellen Merkmale der Ausführungsbeispiele eingegangen wird.

In den nachstehenden Ausführungsbeispielen ist die Siegeleinrichtung 1 als ein um eine Drehachse D rotierender Siegelkopf für eine zweibahnige Verpackungsmaschine ausgebil det. Die Siegeleinrichtung 1 weist für jede der beiden Artikelbahnen B1, B2 eine Vielzahl von Siegeleinheiten 3 auf, die regelmäßig um den Umfang des Siegelkopfes angeordnet sind. Der Induktor 2 erstreckt sich abschnittsweise umfangsseitig entlang der kreisförmigen Bewe gungsbahnen B1, B2 der Siegeleinheiten 3 über eine Bogenlänge von ca. 90°. Jede der bei den Leiterschleifen 21, 22 ist um die Drehachse D gekrümmt. Ein die Leiterschleife 21, 22 bildender Leiter ist als Rohr ausgebildet und wird mit Kühlmittel durchströmt.

Über eine Gabel 23 und eine Anschlussplatte 24 sind die Leiterschleifen 21, 22 an einen Generator (nicht dargestellt) angeschlossen, der den Induktor 2 mit einem hochfrequenten Wechselstrom bei einer Frequenz von 150 und 300 kHz beaufschlagt. Aufgrund der hohen Frequenz gibt es im Induktor 2 und in der Siegeleinheit 3 sogenannte Stromverdrängungsef fekte. Das heißt, dass der Strom in den Bauteilen größtenteils auf der Oberfläche fließt. Die Erwärmung durch Wirbelströme findet daher nur in der Oberfläche der Siegeleinheit 3 statt (Skin-effekt).

Die Ausführung des Induktors 2 als Rohr ermöglicht, den Induktor 2 im Inneren mit Kühlwas ser zu durchspülen. Da es auch innerhalb des Induktors zur Wirbelstrombildung kommt, die ser sich aber nicht wesentlich erwärmen darf, um konstantes elektrisches und magnetisches Verhalten aufzuweisen, ist eine Kühlung des Induktors 2 sinnvoll. Dies sichert die gleichmä ßige Temperierung des Induktors 2 während des Betriebes.

Um für jede Artikelbahn B1, B2 eine eigene Leiterschleife 21, 22 zu bilden, weist jede Leiter schleife 21, 22 zwei Längsleiterabschnitte 211, 221 auf, die sich auf unterschiedlichen Seiten der Bewegungsbahn B1, B2 der Siegeleinheit 3 sowie parallel dazu erstrecken, sowie jeweils einen Querleiterabschnitt 21q, 22q, der sich quer bzw. senkrecht zur Bewegungsbahn B1, B2 der Siegeleinheit 3 erstreckt, um die zwei Längsleiterabschnitte 211, 221 zu verbinden. Je nach Verschaltung sind die beiden Längsleiterabschnitte 211, 221 jeder Leiterschleife 21, 22 in entgegengesetzten Richtungen stromdurchflossen. Jeder Längsleiterabschnitt 211, 221 weist einen Rechteckquerschnitt auf, dessen Seite mit größerer Ausdehnung zur Bewe gungsbahn B1 , B2 der Siegeleinheit 3 weist.

Jede Siegeleinheit 3 umfasst ein induktiv beheizbares Greiferbackenpaar 31, 32, um einen z.B. schlauchförmig mit Packstoff umwickelten Artikel A an einer Aufnahmestation zwischen den Greiferbacken klemmend aufzunehmen, kontinuierlich entlang der jeweiligen Artikelbahn B1, B2 zu fördern, und nach Siegelung des dem Artikel A zugeordneten Packstoffs an einer Abgabestation abzugeben. Die induktive Beheizung des Greiferbackenpaars 31, 32 erfolgt dabei auf der Bewegungsbahn B1, B2 der Siegeleinheit 3 zwischen der Abgabestation und der Aufnahmestation, d.h. in einem Zustand, in welchem das Greiferbackenpaar 31, 32 kei nen Artikel fördert.

Die Artikelbahn B1, B2 und die Bewegungsbahn B1, B2 der jeweiligen Siegeleinheit 3 sind von der Aufnahmestation bis zur Abgabestation der Artikel überlappend, und von der Abga bestation bis zur Aufnahmestation voneinander getrennt. Die Induktionsstrecke, auf welche die Siegeleinheit 3 induktiv beheizt wird, erstreckt sich vorzugsweise abseits der Artikelbahn entlang der Bewegungsbahn B1, B2 der jeweiligen Siegeleinheit 3 zwischen der Abgabesta tion und der Aufnahmestation.

Die induktiv übertragene Wärme wird demnach zunächst in dem Greiferbackenpaar 31, 32 gespeichert und erst nach Aufnahme eines Artikels an der Aufnahmestation an den dem Artikel zugeordneten Packstoff abgegeben. Die Greiferbackenpaare 31, 32 sind dabei konfi guriert, um den Artikel über eine parallel zur Drehachse D ausgerichtete Artikelachse klem mend zu halten.

Generell kann jeder Stahl, Edelstahl, Aluminium und andere elektrisch leitfähige Materialien wie Carbon durch Induktion erwärmt werden. Der dabei erreichbare Wirkungsgrad (Verhält nis aus eingebrachter Energie und resultierender Erwärmung) ist aber stark von den magne tischen Eigenschaften des Materials abhängig. Im Wesentlichen gilt: umso besser die mag netische Leitfähigkeit des zu erwärmenden Materials, desto höhere Wrkungsgrade können erreicht werden.

Die Greiferbacken 31, 32 bestehen hier aus einem ferromagnetischen Edelstahl, der aus Sicht der Feldbündelung sehr gute magnetische Eigenschaften hat und neben den Wir belstromverlusten noch Ummagnetisierungsverluste aufweist, die ebenfalls zur Erwärmung der Greiferbacken 31 , 32 beitragen.

Um eine gleichmäßige Erwärmung der Siegeleinheit 3 sicherzustellen, ist jede Leiterschleife 21, 22 symmetrisch zu der Bewegungsbahn B1 , B2 der jeweiligen Siegeleinheit 3 ausgerich tet. Zudem sind die unterschiedlichen Artikelbahnen B1 , B2 zugeordneten Leiterschleifen 21 , 22 symmetrisch zueinander angeordnet und auch symmetrisch zueinander stromdurchflos sen.

Die Siegeleinrichtung 1 weist für jede Leiterschleife 21 , 22 eine eigene Flussleiteinrichtung 4 mit einer Mehrzahl von Flussleitelementen 41, 42, 43 auf, um die von den Leiterschleifen 21 , 22 ausgehenden magnetischen Feldlinien M auf die jeweilige Siegeleinheit 3 bzw. deren Bewegungsbahn B1, B2 zu konzentrieren und symmetrisch zu dieser auszurichten. Dabei bilden die Flussleitelemente 41, 42, 43 der Flussleiteinrichtung 4 für jede Greiferbacke eines Greiferbackenpaars 31, 32 pro Artikelbahn 31, 32 einen eigenen Kanal, in welchem sich ei ner der Längsleiterabschnitte 211, 221 erstreckt und durch welchen die Siegeleinheit 3 auf ihrer kreisförmigen Bewegungsbahn B1, B2 geführt wird. Die induktiv zu beheizende Fläche jeder Greiferbacke steht dem jeweiligen Längsleiterabschnitt 211, 221 in engem Abstand mög lichst parallel gegenüber, sodass die Energie gleichmäßig übertragen werden kann.

Der Induktor 2 soll die Greifer 31, 32 zum Siegeln von Produkten/Artikeln erwärmen. Die Besonderheit ist, dass gleichzeitig mehrere Greifer 31, 32 auf mehreren Bahnen B1, B2 gleichmäßig erwärmt werden. Bei der Ausführung der Siegeleinrichtung 1 als Siegelkopf bewegen sich die Greifer 31, 32 der Siegeleinheiten 3 auf in sich geschlossenen, z.B. kreis- oder schleifenförmigen Bewe gungsbahnen. Es liegt aber ebenfalls im Rahmen der Erfindung, dass die Siegeleinheiten 3 auf linearen Bewegungsbahnen an den Leiterschleifen 21, 22 vorbeigeführt werden, um die Siegeleinheiten 3 induktiv zu beheizen.

Für den Betrieb der Siegeleinrichtung 1 ist es im Allgemeinen unerheblich, ob die den unter schiedlichen Artikelbahnen B1, B2 zugeordneten Leiterschleifen 21, 22 parallel oder in Serie verschaltet sind.

Besondere Merkmale verschiedener Bauformen werden in den nachstehenden Ausfüh rungsbeispielen erläutert.

Erstes Ausführungsbeispiel (Fig. 1 bis 3)

Im ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, dass nachstehend mit Bezug auf Fig. 1 bis 3 erläutert wird, ist der Induktor 2 ist aus zwei parallel verschalteten Leiterschleifen 21, 22 auf gebaut. Diese sind so angeordnet, dass die zu erwärmenden Greifer 31, 32 jeder Siegelein heit 3 möglichst günstig zum Magnetfeld ausgerichtet sind und damit viel Energie in den Greifern 31, 32 umgesetzt wird. Der Aufbau des Systems ist in Fig. 1 veranschaulicht:

Der in Fig. 1 dargestellte Induktor 2 besteht aus einer Anschlussplatte 24 zum Anbinden an den Generator, einer Gabel 23 zwischen der Anschlussplatte 24 und den beiden Leiterschlei fen 21, 22 zum Verteilen des Stromes sowie den beiden Leiterschleifen 21, 22 selbst.

Die Greifer 31, 32 rotieren um die Krümmungsachse des Induktors 2, die gleichzeitig die Drehachse D eines die Siegeleinrichtung 1 bildenden Siegelkopfs darstellt.

Flussleitelemente 41, 42, 43 der Flussleiteinrichtung 4 sind Elemente zur Bündelung des magnetischen Feldes mit einer sehr schlechten elektrischen Leitfähigkeit, damit möglichst keine Wirbelströme induziert werden und somit möglichst wenig Energie in den Flussleitele menten 41, 42, 43 umgesetzt wird. Im konkreten Fall wird ein Sinterwerkstoff aus Eisenparti keln und Kunststoff, bei dem der Eisenstaub vom Kunststoff ummantelt ist, verwendet.

Die Fig. 2 und 3 zeigen Schnittdarstellungen des Induktors 2: Fig. 2 verdeutlicht den Quer schnitt des Induktors 2, und die Richtung des elektrischen Stroms in den Leitern der beiden Leiterschleifen 21, 22. Der Strom ist jeweils in den oberen und in den unteren Längsleiterab- schnitten 211, 221 gleichgerichtet. Die Orientierung ist nur beispielhaft eingezeichnet, da es sich um einen Wechselstrom handelt.

Die zwei Leiterschleifen 21 , 22 (eine je Artikelbahn B1, B2) entsprechen damit im Wesentli chen jeweils einer Spule mit einer Windung. Mit dem Wissen, dass das Magnetfeld M im in neren einer Spule homogen und am stärksten ausgeprägt ist, ist klar, warum die Greiferba cken 31, 32 ein gutes Erwärmungsverhalten zeigen.

Fig. 3 zeigt die Intensität des veränderlichen Magnetfeldes M, das durch den Induktor 2 ge neriert wird. Dabei wird deutlich sichtbar, dass es keine signifikante Beeinflussung der Arti kelbahnen B1, B2 untereinander gibt. Die Greiferbacken 31, 32 der linken Bahn B1 werden durch die Leiter der rechten Bahn B2 nicht wesentlich beeinflusst, da die Felder M, die durch die Leiter der rechten Bahn B2 erzeugt werden, sich auf der linken Seite weitestgehend ge genseitig aufheben.

An der Oberfläche der Greifer 31, 32 kommt es zur Wirbelstromausbildung und damit zum Wärmeumsatz aufgrund von ohmschen Verlusten. Die Wärme wird im Wesentlichen auf der Greiferoberfläche und in Teilen des Induktors 2 umgesetzt.

Versuche haben gezeigt, dass bei einer Siegeleinrichtung 1 gemäß dem ersten Ausfüh rungsbeispiel ca. 70 bis 80% der aufgebrachten Energie in Form von Wärme in den Greifern 31, 32 ankommen. Das ist aus Sicht der Induktionserwärmung bereits ein sehr guter Wir kungsgrad.

Folgende Varianten und Abwandlungen sind explizit als vom Erfindungsgedanken umfasst anzusehen:

Der Aufbau des Induktors 2 ist immer vom Abstand der Greifer 31, 32 abhängig. Im ersten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Induktor 2, der für ein kleines Würfelformat geeignet ist. Im Fall von quaderförmigen Produkten gibt es auch weitere Induktorkonfigurati onen, die ein symmetrisches Erwärmungsverhalten der Greifer 31, 32 erwarten lassen. Auch die Verwendung jeweils eines eigenständig angesteuerten Induktors 2 für jede Artikelbahn B1, B2 liegt im Rahmen der Erfindung.

Zweites Ausführungsbeispiel (Fig. 4 und 5) Das zweite Ausführungsbeispiel basiert auf dem ersten Ausführungsbeispiel und umfasst im Wesentlichen dieselben Merkmale, die mit identischen Bezugszeichen versehen sind, mit Ausnahme der folgenden Unterschiede:

Abweichend vom ersten Ausführungsbeispiel sind die Leiterschleifen 21, 22 des Induktors 2 im zweiten Ausführungsbeispiel in anderer Anordnung parallel verschaltet. Dabei sind die Längsleiterabschnitte 211, 221 derselben Leiterschleife 21, 22 in axialer Richtung d.h. parallel zur Drehachse D versetzt und nicht radial zur Drehachse D. Ferner befindet sich die Gabel 23, durch welche beide Leiterschleifen 21, 22 mit Strom versorgt werden, im zweiten Ausfüh rungsbeispiel nicht mittig, sondern jeweils an demselben Ende der Längsleiterabschnitte 211, 221, sodass der Strom durch den einen Längsleiterabschnitt 211, 221, hin, d.h. weg von der Gabel 23, und durch den anderen wieder zurück, d.h. hin zur Gabel 23, fließt. Die Richtun gen der Stromflüsse durch die Leiterschleifen 21, 22 sind durch Pfeile und entsprechende Symbole angezeigt. Wie in Fig. 5 zu erkennen ist, sind nicht nur die Längsleiterabschnitte 211, 221 symmetrisch zu den Bewegungsbahnen B1, B2 der Siegeleinheiten bzw. Greiferba cken 31, 32 angeordnet, sondern die beiden Leiterschleifen 21, 22 sind insgesamt symmet risch zu einer senkrecht zur Drehachse D durch die Gabel 23 verlaufende Symmetrieebene angeordnet und stromdurchflossen. Die oberen und unteren, jeweils T-förmigen Flusslei telemente 41, 42 jeder Flussleiteinrichtung 4 sind zu einem näherungsweise (Doppel-T bzw.) H-förmigen Profil zusammengesetzt, um an beiden axialen Seiten jeweils einen offenen Ka nal zu bilden, an dessen Boden einer der Längsleiterabschnitte 211, 221 verläuft und in wel chem jeweils eine der Greiferbacken 31, 32 eines Greiferbackenpaars 31, 32 auf ihrer Be wegungsbahn B1, B2 bewegt wird. Dadurch ergibt sich eine besonders gleichmäßige Er wärmung der Greiferbacken 31, 32.

Drittes Ausführungsbeispiel (Fig. 6 und 7)

Das dritte Ausführungsbeispiel basiert auf dem zweiten Ausführungsbeispiel und umfasst im Wesentlichen dieselben Merkmale, die mit identischen Bezugszeichen versehen sind, mit Ausnahme der folgenden Unterschiede:

Abweichend vom zweiten Ausführungsbeispiel sind die Leiterschleifen 21, 22 des Induktors 2 im dritten Ausführungsbeispiel nicht parallel, sondern in Serie verschaltet. Wie im zweiten Ausführungsbeispiel befindet sich die Gabel 23 jeweils an demselben Ende der Längsleiter abschnitte 211, 221. Die Richtungen der Stromflüsse durch die Leiterschleifen 21, 22 sind durch Pfeile und entsprechende Symbole angezeigt. Zunächst fließt der Strom aus einem ersten Ast 23a der Gabel 23 in die erste Leiterschleife

21 und nach dem Durchlaufen derselben über die Gabelbrücke 23b in die zweite Leiter schleife 22, um anschließend über einen zweiten Ast 23c der Gabel 23 zurück zum Genera tor zu fließen.

In jeder Leiterschleife 21, 22 fließt der Strom zunächst durch den linken Längsleiterabschnitt 211, 221, hin, d.h. weg von der Gabel 23, und - nach Durchlaufen eines Querleiterabschnitts (21 q, 22q - hier nicht dargestellt) - durch den rechten Längsleiterabschnitt 211, 221 wieder zurück, d.h. hin zur Gabel 23.

Die Stromflüsse durch die Leiterschleife 21, 22 sind im dritten Ausführungsbeispiel nicht symmetrisch, obwohl die Leiterschleifen 21, 22 selbst symmetrisch zueinander ausgerichtet sind.

Vorteile der Erfindung:

Zusammengefasst bietet die erfindungsgemäße Siegeleinrichtung 1 die folgenden Vorteile:

Der Kerngedanken besteht in der gleichzeitigen, gleichmäßigen, symmetrischen, berüh rungslosen, mehrbahnigen Erwärmung von Greifern 31, 32.

Im Vergleich zu anderen Induktoren 2 ist mit der erfindungsgemäßen Lösung ein hoher Wir kungsgrad erzielbar. Durch die berührungslose Erwärmung der Greifer 31, 32 wird eine hohe Energieeffizienz erreicht, weil die Erwärmung der Greifer 31, 32 direkt in der Oberfläche ge neriert wird. Die Flussleitelemente 41, 42, 43 bewirken eine gute Feldabschirmung sowie eine geringe Bedienerbelastung durch Magnetfelder. Die Anordnung der Leiterschleifen 21,

22 führt zur gleichmäßigen Erwärmung und Regelbarkeit aller Siegeleinrichtungen. Das für zweibahnige Verpackungsmaschinen beschriebene Konzept ist problemlos auch auf mehr- bahnige Verpackungsmaschinen übertragbar.

Bezugszeichenliste

1 Siegeleinrichtung

2 Induktor

21, 22 Leiterschleife

211, 221 Längsabschnitt

21q, 22q Querabschnitt

23 Gabel

23a Erster Ast der Gabel

23b Gabelbrücke

23c Zweiter Ast der Gabel

24 Anschlussplatte

3 Siegeleinheit

31, 32 Greifer(backen)

4 Flussleiteinrichtung

41, 42, 43 Flussleitelement(e)

A Artikel

B1, B2 Artikelbahn(en)

M Magnetfeld