Die Erfindung liegt auf dem Gebiete der Verpackungstechnik und betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung nach den Oberbegriffen der entsprechenden, unabhängigen Patentansprüche. Verfahren und Vorrichtung dienen zum Verpacken von seriell zugeförderten, im wesentlichen quaderförmigen Stapeln bestehend aus einer Mehrzahl von aufeinanderliegenden, flächigen Gegenständen, wie beispielsweise Zeitungen oder Zeitschriften. Selbstverständlich können mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens und der effindungsgemässen Vorrichtung auch andere, im wesentlichen quaderförmige Gegenstände verpackt werden.
Zeitungen und Zeitschriften werden für den Versand meist zu Stapeln geordnet, welche Stapel beispielsweise mit einem Band mindestens einmal umreift und gegebenenfalls vor der Umreifung mit einer Folie umhüllt werden. Derart verpackte Stapel sind dank der Umreifung stabil und bequem handhabbarund dank der Folienumhüllung sind mindestens die äussersten Produkte gegen externe Einflüsse wie Feuchtigkeit oder Schmutz oder auch gegen mechanische Beschädigung geschützt. Die Umreifung ist je nach Eigenstabilität des Stapels und nach Grösse der gestapelten Gegenstände eine einfache Umreifung, eine Mehrfach-Umreifung bestehend aus mindestens zwei parallel angeordneten Bändern oder eine Kreuz-Umreifung bestehend aus mindestens zwei senkrecht zueinander angeordneten Bändern.
Für die Umhüllung und die Umreifung von seriell zugeförderten Stapeln wie auch von anderen, im wesentlichen quaderförmigen Gegenständen sind in der Verpackungstechnik verschiedenste Verfahren und Vorrichtungen bekannt und beispielsweise in den Schweizer Patentanmeldungen 01631/97 (F462), 01674/97 (F465) und 00504/98 (F485) beschrieben. Mit Hilfe der meisten dieser Verfahren und Vorrichtungen können mit kurzen Zykluszeiten befriedigend stabile Stapelverpackungen erstellt werden, solange die Höhe aller zugeführten Stapel innerhalb eines vorgegebenen Bereiches liegt und insbesondere eine vorgegebene Minimalhöhe nicht unterschritten wird.
Die Begrenzung der Stapelhöhe gegen unten kann verschiedene Gründe haben. Die gestapelten Produkte können beispielsweise derart biegbar sein, dass sie in einem kleinen Stapel durch das gespannte Band gebogen werden, wodurch das Band sich lockert und das Paket unstabil wird. Wenn das Band auf einer senkrechten Seitenfläche des Stapels verschweisst wird, kann die Verschweissstelle bei einem kleinen Stapel höher sein als der Stapel, sodass überhaupt keine straffe Umreifung erstellt werden kann.
Zeitungen und Zeitschriften werden üblicherweise für den Versand bereit gemacht durch Stapeln und Verpacken, wobei eine Sendung aus einer Anzahl von Standardpaketen (Stapel mit Standardhöhe) und beispielsweise einem Spitzenpaket (kleiner als Standardpaket) besteht Derartige Spitzenpakete können aus einer sehr kleinen Zahl von Zeitschriften oder Zeitungen oder gar aus nur einer Zeitung oder Zeitschrift bestehen. Wegen der oben genannten Beschränkung der Stapelhöhe in den bekannten Umreifungsmaschinen müssen die Spitzenpakete für die Verpackung gegebenenfalls einer separaten Vor-richtung zugeführt werden, wozu nicht nur zusätzliche Umhüllungs/Umreifungs-Vorrichtungen sondern auch zusätzliche Förderstrecken und Weichen benötigt werden. Da es in den meisten Fällen auch wichtig ist, dass die Standard- und Spitzenpakete in derselben Relhenfolge aus der Verpackung entlassen werden, wie sie zur Verpackung zugefördert worden sind, ist die Aufteilung des Stapelstromes zu verschiedenen Verpackungsmaschinen und die Zusammenführung des Paketstromes nach der Verpakkung auch steuerungstechnisch aufwendig oder mit einer von Hand durchzuführenden Neuordnung verbunden.
Die DE-A-31 40 291 offenbart ein Verfahren zum Umhüllen und Umreifen von Paketen einer gleichbleibenden Grösse. Aus der US-A-36 43 396 ist das Verschweissen von einen Stapel überragenden Folienbereichen bekannt. Ferner ist es bekannt, einen seriellen Strom von Stapeln mit verschiedenen Höhen durch eine erste Vorrichtung zum Umhüllen und Umreifen zu fördern und dann durch eine zweite Vorrichtung zum Verschweissen von die Stapel überragenden Folienbereichen, wobei die Stapel abhängig von ihrer Höhe entweder umhüllt und umreift oder umhüllt und eingeschweisst werden.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren aufzuzeigen, mit dem seriell zugeführte Stapel von flächigen Gegenständen wie Zeitungen oder Zeitschriften zu stabilen Paketen verarbeitbar sind, wobei die zugeführten Stapel beliebige Höhen zwischen einer Standardhöhe und einer sehr kleinen Höhe aufweisen können. Das heisst also, dass auch Stapel, die beispielsweise aus nur einer Zeitung oder Zeitschrift bestehen, mit dem erfindungsgemässen Verfahren problemlos verpackt werden können. Das erfindungsgemässe Verfahren soll anwendbar sein, ohne Änderung der Stapelsequenz in einem Stapelstrom und mit Zykluszeiten, die nicht grösser sind als Zykluszeiten, wie sie von bekannten Stapelverpackungs-Verfahren erwartet werden. Es ist ferner die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren und die Vorrichtung, wie sie in den unabhängigen Patentansprüchen difiniert sind.
Gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren wird um die seriell zugeführten Stapel in einem ersten Schritt nach an sich bekannten Verfahren eine Folie gelegt und zu einer Umhüllung geschlossen. Dann werden in einem zweiten Schritt von den umhüllten Stapeln diejenigen mit grösserer Stapelhöhe gepresst und umreift und diejenigen mit kleinerer Stapelhöhe, die durch eine Umreifung nicht zu einem stabilen Paket verpackt werden könnten, werden durch Seitenverschweissung der Folienumhüllung anstelle der oder zusätzlich zur Umreifung fertiggestellt
Damit die Folie an Stapeln mit kleinerer Stapelhöhe seitlich verschweisst werden kann, wird für die Umhüllung eine Folie verwendet, die breiter ist als die entsprechende Abmessung des Stapels, und wird die Folie derart um den Stapel gelegt und verschlossen, dass sie die Unterseite, die Oberseite und zwei senkrechte Seiten des Stapels deckt und beidseitig überragt. Die die Ober- und Unterseite des Stapels überragenden Folienbereiche werden an kleinen Stapeln durch eine Seitenverschweissung miteinander verbunden.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren entstehen also in einer Stapelhöhen-abhängigen Sequenz sowohl grössere Pakete (insbesondere Standardpakete aber gegebenenfalls auch grössere Spitzenpakete), die mit einer Folie umhüllt und mit einem straffen Band, vorteilhafterweise quer zur Folienumhüllung (gegebenenfalls mehrfach) umreift sind, als auch kleine Pakete (Spitzenpakete), die mit einer Folie derart umhüllt sind, dass die Folie Ober- und Unterseite sowie zwei senkrechte Stapelseiten deckt und durch mindestens punktuelle Schweissstellen über den anderen zwei senkrechten Stapelseiten geschlossen ist. Die gestapelten Gegenstände sind also in den grösseren und in den kleineren Paketen nicht nur geschützt sondern werden auch im Stapel gehalten und zwar in der einen Richtung durch die Folie und in der anderen Richtung entweder durch eine Umreifung oder durch eine Seitenverschweissung der Folie.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist derart ausgerüstet, dass sie in derselben Stapelposition (Umreifungs/Verschweiss-Position) ohne spezielle Einstellung die Erstellung einer Seitenverschweissung der Folie und/oder eine Umreifung ermöglicht. Die erfindungsgemässe Vorrichtung weist Mittel auf zur Umhüllung von seriell zugeförderten Stapeln mit einer Folie, Mittel zum Pressen von umhüllten Stapeln und Mittel zum Umreifen von umhüllten Stapeln, wobei die Mittel zum Pressen auch als Schweissmittel für die Seitenschweissung ausgerüstet sind und wobei mindestens die Mittel zum Umreifen und die Schweissmittel gemäss Stapelhöhe jedes zugeförderten Stapels steuerbar sind.
Zur Steuerung des Stapelhöhen-abhängigen Verpackungsschrittes ist es ferner notwendig, die Vorrichtung mit sensorischen Mitteln zur Erfassung der Stapelhöhe eines zu verpackenden Stapels auszurüsten, oder ihr von einer zentralen Recheneinheit Daten, die diese Stapelhöhe repräsentieren, zu übermitteln.
Das erfindungsgemässe Verfahren und die erfindungsgemässe Vorrichtung werden im Zusammenhang mit den folgenden Figuren im Detail beschrieben. Dabei zeigen:
Figur 1 zeigt die Stadien von Zeitungen oder Zeitschriften oder von anderen, flächigen Gegenständen, die beispielsweise als Schuppenstrom 1 zugefördert werden, dann zu Stapeln 2 mit verschiedenen Stapelhöhen d.1 und d.2 gestapelt und gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren verpackt werden. In der Figur 1 sind die Stadien (2.1, 2.3 und 2.5), die von grossen Stapeln durchlaufen werden, oben und die Stadien (2.2, 2.4 und 2.6), die von kleinen Stapeln durchlaufen werden, unten dargestellt, was den Eindruck erwecken könnte, dass Stapel verschiedener Höhen auf verschiedenen Wegen gefördert und in verschiedenen Vorrichtungen verpackt werden. Dies ist gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren aber nicht der Fall sondern alle Stapel werden auf dem gleichen Förderweg in einer immer gleich bleibenden Sequenz gefördert und verpackt und die Durchführung des einen höhenabhängigen Verpackungsschrittes (Umreifen und/oder Seitenverschweissen) wird sowohl für grosse als auch für kleine Stapel in demselben Vorrichtungsteil, das heisst in einer einzigen Umreifungs/Verschweiss-Position, und mit im wesentlichen derselben Zykluszeit durchgeführt. Dadurch bleibt die Geschwindigkeit des Stapel- bzw. Paketstromes unabhängig davon, wieviele der Stapel der einen oder anderen Stapelhöhen-abhängigen Behandlung unterzogen werden müssen. In dieser ununterbrochenen Stapel- bzw. Paketfolge liegt auch ein wichtiger Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens.
Figur 1 zeigt links einen Strom von flächigen Gegenständen, beispielsweise ein Schuppenstrom 1 von Zeitungen oder Zeitschriften. Aus diesem Strom 1 werden beispielsweise für den Versand oder für eine Lagerung Stapel 2.1 und 2.2 erstellt, welche Stapel verschiedenste Stapelhöhen d.1 und d.2, insbesondere eine Standardhöhe und sehr kleine Höhen aufweisen können. Die Stapel 2 werden in einem ersten Verpakkungsschritt mit einerverschweissbaren Folie 3 umhüllt, derart, dass die Folie die Stapeloberseite, die Stapelunterseite und zwei senkrechte Stapelseiten deckt und diese Stapelseiten beidseitig überragt In diesem ersten Verfahrensschritt entstehen mit verschweissbarer Folie 3 umhüllte Stapel 2.3 und 2.4.
In einem weiteren Verpackungsschritt werden folienumhüllte Stapel 2.3 mit einer Stapelhöhe, die grösser ist als eine vorgegebene Grenzstapelhöhe, beispielsweise mit einem Band 4 umreift, und an folienumhüllten Stapeln 2.4 mit einer Höhe, die gleich ist wie oder kleiner als die Grenzstapelhöhe, werden die die Stapeloberseite und die Stapelunterseite überragenden Folienbereiche 3.1 miteinander verschweisst. In diesem zweiten Verpackungsschritt entstehen umreifte, folienumhüllte Pakete 2.5 oder seitlich verschweisste, folienumhüllte Pakete 2.6.
Die Verschweissung derüberragenden Folienbereiche 3.1 kann sich über die ganze Stapelseite erstrecken oder kann, wie in der Figur 1 dargestellt, aus einer Mehrzahl von punktuellen Schweissstellen 5 bestehen.
Vorteilhafterweise werden für die Verschweissung Schweissköpfe verwendet, die gegen eine Auflagefläche der Stapel absenkbar sind. Für diesen Fall sind die überragenden Folienbereiche 3.1 derart zu dimensionieren, dass sie mindestens um die gewünschte Nahtbreite breiter sind als die Grenzstapelhöhe.
Die dem Umreifungs/Verschweiss-Schritt vorangehende Folienumhüllung kann beispielsweise beim Zufördern in die Umreifungs/Verschweiss-Position erstellt werden, dadurch, dass jeder Stapel beim Einlaufen in die Umreifungs/Verschweiss-Position gegen einen aus der Umhüllungsfolie bestehenden Vorhang gefördert wird, und derart, dass der Folienvorhang vom Stapel mitgenommen wird und auf der Hinterseite des Stapels geschlossen werden kann, wenn der Stapel in der Umreifungs/Verschweiss-Position positioniert ist. In einem derartigen Fall ist die Folienumhüllung parallel zur Förderrichtung ausgerichtet und ist die Umreifung vorteilhafterweise eine Querumreifung. Es ist auch denkbar, dass die Stapel schon vor der Umhüllung beispielsweise quer zu dieser umreift worden sind und in der Umreifungs/Verschweiss-Position dann längs, das heisst parallel zur Umhüllung umreift werden.
Es ist aber auch durchaus möglich, dass die Folienumhüllung in einer Umhüllungsposition erstellt wird, welche Umhüllungsposition von der Umreifungs/Verschweiss-Position beabstandet ist. Die umhüllten Stapel werden dann von der Umhüllungsposition in die Umreifungs/Verschweiss-Position gefordert, wobei sie zwischen den beiden Positionen auch um 90° (relativ zur Förderrichtung) gedreht werden können. Es ist auch hier denkbar, dass die auch als Schweissposition ausgerüstete Umreifungsposition eine von zwei Umreifungspositionen ist, wobei in jeder der Umreifungspositionen ein Teil einer Kreuzumreifung erstellt wird.
Figuren 2 und 3 zeigen eine erste, beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung als Draufsicht (Figur 2) und im Schnitt (Figur 3, gemäss Schnittlinie III-III in Figur 2). Die Vorrichtung dient zur Umreifung eines folienumhüllten Stapels und/oder zur Seitenverschweissung auf den parallel zur Förderrichtung F ausgerichteten Stapelseiten. Die beiden Figuren zeigen einen folienumhüllten Stapel 2 (Folienumhüllung parallel zur Förderrichtung F) in einer Umreifungs/Verschweiss-Position, wobei in der Figur 3 ein ausgezogener Stapel 2.4 mit kleiner Stapelhöhe und ein strichpunktiert dargestellter Stapel 2.3 mit einer grösseren Stapelhöhe dargestellt sind.
Die Vorrichtung weist nicht dargestellte Fördermittel zur Zuförderung von Stapeln 2 bzw. zur Wegförderung von Paketen in Förderrichtung F und Umhüllungsmittel zum Umhüllen der Stapel 2 mit einer Folie 3 auf. Die Stapel werden in einem vorgeschalteten Vorrichtungsteil parallel zur Förderrichtung mit Folie umhüllt oder in dem dargestellten Vorrichtungsteil (UmreifungsNerschweiss-Position) beispielsweise dadurch, dass sie einen Folienvorhang durchlaufen und ihn mitnehmen und dass der Folienvorhang auf der hinteren Seite der Stapel verschlossen wird. Alle die Folienumhüllung betreffenden Vorrichtungsteile sind an sich bekannt und sind aus diesem Grunde in den Figuren 2 und 3 nicht dargestellt.
Die Vorrichtung weist ferner als Umreifungsmittel 10 für eine Querumreifung (Umreifung quer zur Förderrichtung F) beispielsweise einen Bandkanal auf, in dem eine Schlaufe eines Umreifungsbandes 4 positioniert ist, und Pressmittel 11, beispielsweise in Form von zwei seitlich der Bandposition angeordneten, aufund ab-bewegbaren Pressbalken 11.1 und 11.2. Diese Pressbalken sind in der Figur 3 in einer auf den grossen Stapel 2.3 abgesenkten (ausgezogenen) und einer angehobenen (strichpunktierten) Position dargestellt. An den Enden der Pressbalken 11.1 und 11.2, die einen zu verpackenden Stapel 2 seitlich überragen, ist je ein Schweisskopf 12 angeordnet, derart, dass die Schweissköpfe 12 beim Absenken der Pressbalken 11.1 und 11.2 beidseitig des Stapels abgesenkt werden und beim Absenken auf einen Stapel mit einer Stapelhöhe, die kleiner ist als die Grenzstapelhöhe, die Grundfläche des Stapels erreichen.
Vorzugsweise sind die Schweissköpfe 12 mittels Federn 13 derart federnd an den Pressbalken 11.1 und 11.2 angeordnet, dass sie in genügend abgesenktem Zustand gegen die Förderunterlage 14 des Stapels 2 oder gegen ein entsprechendes stationäres Gegenelement gepresst werden.
Die Vorrichtung kann zusätzlich auch Mittel aufweisen, die dazu dienen, einem zu verpackenden Stapel 2, insbesondere einem zu umreifenden Stapel 2 ein Deckblatt 16 beizugeben. Diese Mittel zur Deckblattbeigabe bestehen beispielsweise aus einem zweiteiligen, Kanal-förmigen Deckblatthalter 15, in den in der Richtung des Pfeiles A ein Deckblatt 16 zuführbar und aus dem das Deckblatt 16 durch die sich senkenden Pressbalken 11.1 und 11.2 mitgenommen und auf den Stapel 2.3 positioniert und gepresst wird. Das Deckblatt ist in der Figur 3 ausgezogen und mit 16 bezeichnet gegen den grossen Stapel 2.3 gepresst und strichpunktiert und mit 16' bezeichnet im Deckblatthalter 15 dargestellt.
Der Deckblatthalter 15 könnte auch am Pressmittel 11 angeordnet sein und mit diesem gegen den Stapel abgesenkt werden. Ein im Deckblatthalter bereitliegendes Deckblatt wird dann durch das Umreifungsband gegen den Stapel gepresst und beim Anheben von Pressmittel und Deckblatthalter nach der Umreifung vom Deckblatthalter freigegeben.
Figuren 4 und 5 zeigen eine weitere, beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung, wiederum als Draufsicht (Figur 4) und im Schnitt (Figur 5, gemäss Schnittlinie V-V in Figur 4). Die Vorrichtung dient zur Umreifung von folienumhüllten Stapeln 2 quer zur Förderrichtung F oder zur Seitenverschweissung auf den vor- und nachlaufenden Stapelseiten (Folienumhüllung quer zur Förderrichtung F). Die Vorrichtung gemäss Figuren 4 und 5 unterscheidet sich von der Vorrichtung gemäss Figuren 2 und 3 insbesondere dadurch, dass die Schweissmittel 12 im Bereiche der vorlaufenden und nachlaufenden Seiten des Stapels 2 angeordnet sind. Fernerweist die Vorrichtung keine Mittel zum Aufbringen eines Deckblattes auf zu verpackende Stapel auf. Gleiche Teile sind in allen vier Figuren mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
Aus der Figur ist klar ersichtlich, wie die die Stapelunterseite und die Stapeloberseite überragenden Folienbereiche 3.1 mit den Schweissköpfen gegen die Förderunterlage 14 gepresst und dabei miteinander verschweisst werden.