[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Aufwickler zum Aufwickeln von Folienresten für
Verpackungsmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
[0002] Eine Wickeleinrichtung einer Tiefziehverpackungsmaschine zum Aufwickeln von Abfallstreifen
wie Randstreifen und Mittelstreifen geht aus der
DE 1922848 hervor. Die Wickeleinrichtung weist eine von einer Schneideinrichtung angetriebenen
Welle auf, auf der ein oder mehrere rohrförmige Wickelkörper mit ihrem Innendurchmesser
aufliegen. Während des Aufwickelns entsteht zwischen den Wickelkörpern und der angetriebenen
Welle ein Schlupf, der beispielsweise auf Grund unterschiedlich aufgewickelter Abfallstreifen
für die Wickelkörper unterschiedlich sein kann. Nachteilig ist der undefinierte, sich
beim Aufwickeln wesentlich verändernden Schlupf, und dass die Wickelkörper zusammen
mit den aufgewickelten Abfallstreifen entsorgt werden müssen.
[0003] Auch sind Tiefziehverpackungsmaschinen bekannt, die in einem Bereich, in dem ein
Folienvorschub eine zu transportierende Folienbahn frei gibt, beidseitig je einen
Randstreifenwickler aufweisen. Dabei wird jeder Randstreifenwickler mit einem eigenen
Motor angetrieben und für einen gewissen Zeitraum zum Aufwickeln eingeschaltet. Ebenso
sind Schalenverschließmaschinen bekannt, die ein Restfoliengitter der Deckelfolie
mittels eines Aufwicklers wickeln.
[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Aufwickler für eine Verpackungsmaschine
hinsichtlich seines Einsatzes zum Wickeln von Abfallstreifen und/oder Restfoliengittern
zu verbessern.
[0005] Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Aufwickler für Verpackungsmaschinen mit den
Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen angegeben.
[0006] Der erfindungsgemäße Aufwickler zum Aufwickeln von Folienresten für Verpackungsmaschinen,
vorzugsweise für Tiefziehverpackungsmaschinen, umfasst einen Antrieb, einen Wickeldorn
und wenigstens zwei Wickelwalzen und weist eine Einstellvorrichtung zum Einstellen
einer Drehmomentschwelle auf, oberhalb derer ein Schlupf zwischen den einzelnen Wickelwalzen
und dem Wickeldorn und/oder zwischen den Wickelwalzen zueinander auftritt. Die Einstellvorrichtung
umfasst Kupplungselemente, über die der Wickeldorn ein Drehmoment auf die Wickelwalzen
überträgt, und bietet einem Maschinenbediener erfindungsgemäß die Möglichkeit, die
Drehmomentschwelle herauf- oder herabzusetzen.
[0007] Der Vorteil hierbei liegt zum Einen daran, dass für mehrere Wickelwalzen ein gemeinsamer
Antrieb vorgesehen ist, der sein Drehmoment auf den Wickeldorn überträgt und der Wickeldorn
das Drehmoment auf die Wickelwalzen über Kupplungselemente überträgt. Oberhalb der
eingestellten Drehmomentsgrenze kann an den Wickelwalzen unabhängig voneinander ein
Schlupf entstehen. Die Drehmomentgrenze begrenzt die maximale Zugkraft, die auf einen
Abfallstreifen oder ein Restfoliengitter wirkt. Bei laufendem Antrieb und stehendem
Vorschub der Verpackungsmaschine können die Abfallstreifen oder das Restfoliengitter
nicht weiter aufgewickelt werden und die Wickelwalzen können anhalten, auch zu unterschiedlichen
Zeitpunkten, da die Drehmomentschwelle überschritten wird und der gewünschte Schlupf
entsteht, ohne den Antrieb in diesem Moment abschalten zu müssen. Die Wickelwalzen
können sich auch während des Aufwickelns unterschiedlich drehen. Die Einstellung der
Drehmomentschwelle und damit der Zugkraft auf die Abfallstreifen oder das Restfoliengitter
lässt eine Anpassung an die Materialeigenschaften der Abfallstreifen oder des Restfoliengitters
zu und führt zu einer verbesserten Prozesssicherheit beim Aufwickeln.
[0008] Vorzugsweise weist die Einstellvorrichtung mehrere Kupplungsringe auf, die seitlich
und/oder zwischen den Wickelwalzen angeordnet sind. Dies ermöglicht eine einfache
und kostengünstige Konstruktion.
[0009] Die Kupplungsringe sind bevorzugt aus dem im Lebensmittelbereich zugelassenen Werkstoff
POM (Polyoxymethylen).
[0010] Bevorzugt ist ein Einstellrad zum axialen Zusammendrücken der Kupplungsringe und
der Wickelwalzen auf dem Wickeldorn vorgesehen, um den Schlupf stufenlos und auf eine
einfache Weise durch den Bediener der Verpackungsmaschine einstellen zu können.
[0011] Besonders günstig ist es, wenn das Einstellrad an einem dem Antrieb gegenüberliegenden
Ende des Wickeldorns angebracht ist, da es sich dann an der Bedienseite der Verpackungsmaschine
befindet und somit sehr gut zugänglich ist.
[0012] Vorzugsweise ist ein Federelement auf dem Wickeldorn zwischen dem Antrieb und den
Wickelwalzen vorgesehen, wobei das Einstellrad gegen das Federelement bewegbar ist,
um die Drehmomentschwelle heraufzusetzen. Dies ermöglicht eine sehr genaue Einstellung
der gemeinsamen Drehmomentschwelle der Wickelwalzen, die trotzdem zu einem jeweils
unterschiedlichen Zeitpunkt zu einem Schlupf an den Wickelwalzen führen kann.
[0013] Vorteilhaft ist ebenso eine Einstellvorrichtung, die wenigstens zwei zusammenwirkende
Dauermagneten aufweist. Eine solche magnetische Kupplung arbeitet auch bei einem im
Dauerbetrieb laufendem Antrieb verschleißfrei. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass
Dauermagnete nicht mit Energie versorgt werden müssen.
[0014] Vorzugsweise sind die Dauermagnete in axialer Richtung des Wickeldorns relativ zueinander
verstellbar, um die Drehmomentschwelle der Wickelwalzen zum Wickeldorn einzustellen.
[0015] Vorteilhaft ist auch eine am Außendurchmesser der Wickelwalze angebrachte Schräge
zum bedienungsfreundlichen Entfernen eines aufgewickelten Folienrestes.
[0016] Die Wickelwalzen weisen vorzugsweise mehrere Walzenelemente auf, die durch seitlich
angebrachte und axialverschiebbare Spannelemente radial zum Wickeldorn spreizbar sind.
So können vor dem Wickeln die Walzenelemente auf einen maximalen Außendurchmesser
der Wickelwalze verstellt werden und nach dem Wickeln zum leichten Herunterziehen
von Folienresten die Walzenelemente auf einen kleineren Außendurchmesser reduziert
werden.
[0017] Besonders geeignet ist es, wenn das am Weitesten vom Antrieb entfernte Spannelement
von dem Wickeldorn abnehmbar ist, um einen aufgerollten Folienrest von der Einrichtung
axial entfernen zu können.
[0018] Bevorzugt ist der Antrieb mittels einer Steuerung der Verpackungsmaschine zeitweise
ausschaltbar, um Energie zu sparen und bei Verwendung von Kupplungsringen einen Verschleiß
zu minimieren.
[0019] Im Folgenden wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer
Zeichnung näher erläutert.
[0020] Im Einzelnen zeigen:
- Figur 1
- eine schematische Seitenansicht einer Tiefziehverpackungsmaschine mit einem erfindungsgemäßen
Aufwickler,
- Figur 2
- eine schematische Ansicht eines Aufwicklers,
- Figur 3
- eine Schnittansicht eines Aufwicklers,
- Figur 4
- eine Variante eines Aufwicklers.
[0021] Gleiche Komponenten sind in den Figuren durchgängig mit gleichen Bezugszeichen versehen.
[0022] Figur 1 zeigt in schematischer Ansicht eine Verpackungsmaschine 1 in Form einer Tiefziehverpackungsmaschine.
Diese Tiefziehverpackungsmaschine 1 weist eine Formstation 2, eine Siegelstation 3,
eine Querschneideinrichtung 4 und eine Längsschneideinrichtung 5 auf, die in dieser
Reihenfolge in eine Arbeitsrichtung R an einem Maschinengestell 6 angeordnet sind.
[0023] Eingangsseitig befindet sich an dem Maschinengestell 6 eine Zufuhrrolle 7, von der
ein erstes bahnförmiges Material 8 abgezogen wird. Im Bereich der Siegelstation 3
ist ein Materialspeicher 9 vorgesehen, von dem ein zweites bahnförmiges Material 10
als Deckelfolie abgezogen wird. Ausgangsseitig ist an der Verpackungsmaschine eine
Abfuhreinrichtung 13 in Form eines Transportbandes vorgesehen, mit der fertige, vereinzelte
Verpackungen abtransportiert werden. Ferner weist die Verpackungsmaschine 1 eine nicht
dargestellte Vorschubeinrichtung auf, die das erste bahnförmige Material 8 ergreift
und in einem Hauptarbeitstakt taktweise in der Arbeitsrichtung R weitertransportiert.
Die Vorschubeinrichtung kann zum Beispiel durch seitlich angeordnete Transportketten
realisiert sein.
[0024] In der dargestellten Ausführungsform ist die Formstation 2 als eine Tiefziehstation
ausgebildet, in der in dem ersten bahnförmigen Material 8 durch Tiefziehen Behälter
14 geformt werden. Dabei kann die Formstation 2 derart ausgebildet sein, dass in der
Richtung senkrecht zur Arbeitsrichtung R mehrere Behälter nebeneinander gebildet werden.
In Arbeitsrichtung R hinter der Formstation 2 ist eine Einlegestrecke 15 vorgesehen,
in der die in dem ersten bahnförmigen Material 8 geformten Behälter 14 mit Produkt
16 befüllt werden.
[0025] Die Siegelstation 3 verfügt über eine verschließbare Kammer 17, in der die Atmosphäre
in den Behälter 14 vor dem Versiegeln zum Beispiel durch Gasspülen mit einem Austauschgas
oder mit einem Austausch-Gasgemisch ersetzt werden kann.
[0026] Die Querschneideinrichtung 4 ist als Stanze ausgebildet, die das erste bahnförmige
Material 8 und das zweite bahnförmige Material 10 in einer Richtung quer zur Arbeitsrichtung
R zwischen benachbarten Behältern 14 durchtrennt. Dabei arbeitet die Querschneideinrichtung
4 derart, dass das erste bahnförmige Material 8 nicht über die gesamte Breite aufgeteilt
wird, sondern zumindest in einem Randbereich nicht durchtrennt wird. Dies ermöglicht
einen kontrollierten Weitertransport durch die Vorschubeinrichtung.
[0027] Die Längsschneideinrichtung 5 ist in der dargestellten Ausführungsform als eine Messeranordnung
ausgebildet, mit der das erste bahnförmige Material 8 und das zweite bahnförmige Material
10 zwischen benachbarten Behältern 14 und am seitlichen Rand des ersten bahnförmigen
Materials 8 durchtrennt werden, so dass hinter der Längsschneideinrichtung 5 vereinzelte
Verpackungen 21 vorliegen. Dabei werden die von der Vorschubeinrichtung beidseitige
freigegebenen Folienreste als Randstreifen 23 von einem erfindungsgemäßen Aufwickler
22 aufgewickelt.
[0028] Die Verpackungsmaschine 1 verfügt ferner über eine Steuerung 18. Sie hat die Aufgabe,
die in der Verpackungsmaschine 1 ablaufenden Prozesse zu steuern und zu überwachen.
Eine Anzeigevorrichtung 19 mit Bedienelementen 20 dient zum Visualisieren bzw. Beeinflussen
der Prozessabläufe in der Verpackungsmaschine 1 für bzw. durch einen Bediener.
[0029] Figur 2 zeigt den Aufwickler 22 mit seinem Antrieb 24 und zwei Wickelwalzen 25a,
25b. Dabei sind Begrenzungsscheiben 26 an Spannelementen 27 angebracht und ein Einstellrad
28 zum Einstellen der Drehmomentschwelle vorgesehen.
[0030] In Figur 3 ist der Aufwickler 22 mit seinem Wickeldorn 29 dargestellt. Eine Einstellvorrichtung
50 weist ein Einstellrad 28, einen Kupplungsring 30 zwischen zwei Spannelementen 27
der zwei Wickelwalzen 25a und 25b auf, und zwei weitere Kupplungsringe 30 sind zwischen
den äußeren Spannelementen 27 und Mitnehmerbuchsen 31, die drehfest mittels Passfedern
mit dem Wickeldorn 29 verbunden sind, angeordnet. Der Antrieb 24, beispielsweise ein
Servomotor, überträgt sein Drehmoment auf den Wickeldorn 29 bzw. die drehfest auf
dem Wickeldorn 29 angebrachten Spannelemente 27. Über eine axiale Vorspannung der
Spannelemente 27, der Kupplungsringe 30 und Walzenelemente 32a, 32b wird das Drehmoment
weiter auf die Wickelwalzen 25a, 25b übertragen.
[0031] Im Folgenden wird die Funktionsweise im Detail beschrieben. Das Einstellrad 28 ist
auf dem Wickeldorn 29 aufschraubbar und drückt die äußere Mitnehmerbuchse 31 über
den äußeren Kupplungsring 30 auf das äußere Spannelement 27 und in Folge auf die Walzenelemente
32a der äußeren Wickelwalze 25a und das weitere Spannelement 27. Dabei werden die
Walzenelemente 32a radial nach außen verstellt, bis sie durch einen Anschlag 34 begrenzt
werden. Analog passiert dies auch mit den Walzenelementen 32b der inneren Wickelwalze
25b. Nachdem die Walzenelemente 32a und 32b von Anschlägen 34 begrenzt wurden, wirkt
das Einstellrad 28 über den äußeren Kupplungsring 30 und über die Wickelwalze 25a
auf den mittleren Kupplungsring 30 und über die Wickelwalze 25b auf den inneren Kupplungsring
30 und über eine innere Mitnehmerbuchse 31 auf eine Feder 33, die dabei zusammengedrückt
wird. Durch ein weiteres Verstellen des Einstellrades 28 in Richtung des Antriebs
24 wird die Feder 33 weiter gespannt und die Kraft, die auch auf die Kupplungsringe
30 gleichermaßen wirkt, erhöht und somit die Drehmomentschwelle heraufgesetzt und
die maximale Zugkraft auf den Folienrest 23 erhöht.
[0032] Sollten sich Randstreifen 23 jeweils auf den Wickelwalzen 25a, 25b unterschiedlich
aufwickeln, sorgt der vorhandene Schlupf dafür, dass sich die Wickelwalzen 25a, 25b
bezogen auf den Wickeldorn 29 bzw. den Antrieb 24 unterschiedlich drehen können.
[0033] Die Kupplungsringe 30 können aus dem im Lebensmittelbereich zugelassenen Material
POM oder einem Material bestehen, das die Eignung aufweist, durch die Veränderung
der axialen Anpresskraft die Reibkraft weitestgehend proportional zu verändern.
[0034] Die Ausführung des Aufwicklers 22 ist nicht auf zwei Wickelwalzen 25a, 25b beschränkt.
Bei beispielsweise 3-spurigen Tiefziehverpackungsmaschinen 1 mit zusätzlichen Mittelstreifenschnitten
zwischen den Spuren fallen zwei Randstreifen 23 und zwei Mittelstreifen zum Aufwickeln
an und somit weist vorzugsweise der Aufwickler 22 vier Wickelwalzen 25a, 25b auf.
Dabei können die einzelnen Wickelwalzen 25a, 25b unterschiedlich breit sein.
[0035] Unabhängig von der Anzahl der Wickelwalzen 25a, 25b kann statt mehrerer Randstreifen
23 auch ein Restfoliengitter aufgewickelt werden, ohne dass ein Umrüsten des Aufwicklers
22 erforderlich ist.
[0036] Figur 4 zeigt eine Variante eines Aufwicklers 35 mit zwei fliegend gelagerten Wickelwalzen
25a, 25b und einem mittig angeordneten Antrieb 24. Die Wickelwalzen 25a, 25b sind
jeweils über eine Lagerung 36a, 36b auf dem Wickeldorn 29 gelagert. Auf dem Wickeldorn
29 ist beidseitig des Antriebs 24 angeordnet je ein rohrförmiger Dauermagnet 37a,
37b drehfest angebracht. Ein Gegenmagnet 38a, 38b ist jeweils in einer Buchse 39a,
39b angebracht, die über die Lagerung 36a, 36b gelagert ist. Die Überschneidung S
des inneren Magneten 37a, 37b und des Gegenmagneten 38a, 38b bestimmt die Drehmomentschwelle
der Wickelwalze 25a, 25b gegenüber dem Wickeldorn 29, oberhalb derer ein Schlupf auftritt.
Die Überschneidung S ist über eine axiale Verstellung des Gegenmagneten 38a, 38b in
der Buchse 39a, 39b einstellbar. Je größer die Überschneidung S zwischen den inneren
Magneten 37a, 37b und den jeweils zugeordneten Gegenmagneten 38a, 38b ist, desto höher
ist die Drehmomentschwelle, oberhalb derer ein Schlupf auftritt, bzw. desto höher
sind die erreichbaren Aufwickelkräfte - und umgekehrt.
[0037] Zur axialen Verstellung des Gegenmagneten 38a, 38b kann jeweils eine Feststellschraube
51 vorgesehen sein, die ein Langloch 52 in der jeweiligen Buchse 39a, 39b durchsetzt
und mit einem Gewinde in den jeweiligen Gegenmagneten 38a, 38b eingeschraubt ist.
Nach dem Lösen der Feststellschraube 51 kann diese entlang des Langlochs 52 verschoben
werden, wobei sie den Gegenmagneten 38a, 38b mitnimmt und in axialer Richtung verschiebt.
Dadurch ändert sich die Überschneidung S zwischen Magnet 37a, 37b und Gegenmagnet
38a, 38b. Denkbar ist es, dass in den sich in axialer Richtung ergebenden Raum zwischen
Magnet 37a, 37b und Gegenmagnet 38a, 38b Zwischenscheiben 53 variabler Anzahl eingefügt
werden, um die maximal erreichbare Überschneidung S festzulegen. Alternativ dazu könnten
die Zwischenscheiben 53 entfallen. In einer weiteren Alternative könnte ein motorisierter
Mechanismus zum axialen Verstellen der Gegenmagneten 38a, 38b vorgesehen sein.
[0038] Zum Entfernen eines aufgewickelten Folienrestes 23 vom Aufwickler 35 kann die Wickelwalze
25a mit einer Begrenzungsscheibe 41 und einem Griff 40 axial vom Wickeldorn 29 entfernt
werden, nachdem ein Rastbolzen 43 gelöst wurde. Analog gilt dies für die Wickelwalze
25b. Über eine Schräge 44 am Außendurchmesser der Wickelwalze 25a, 25b, kann der Folienrest
23 leicht heruntergezogen werden.
[0039] Die Dauermagnet 37a, 37b, 38a, 38b können auch alternativ wenigstens teilweise als
Elektromagnete ausgeführt sein.
[0040] Die Erfindung bezieht sich nicht nur auf die in den Figuren gezeigten Varianten,
sondern beispielsweise auch auf die Kombination von Magneten 37a, 37b, 38a, 38b in
einem Aufwickler 22 mit zwei Wickelwalzen 25a, 25b wie in Figur 3 oder auf die Kombination
Kupplungsringe 30 in einem Aufwickler 35 mit Wickelwalzen 25a, 25b an einem mittigen
Antrieb 24 angeordnet wie in Figur 4. Wie erläutert, können zudem mehr als zwei Wickelwalzen
25a, 25b vorgesehen sein.
1. Aufwickler (22, 35) zum Aufwickeln von Folienresten (23) für Verpackungsmaschinen
(1), umfassend einen Antrieb (24), einen Wickeldorn (29) und wenigstens zwei Wickelwalzen
(25a, 25b), dadurch gekennzeichnet, dass der Aufwickler (22, 35) eine Einstellvorrichtung (50) zum Einstellen einer Drehmomentschwelle
aufweist, oberhalb derer ein Schlupf zwischen den einzelnen Wickelwalzen (25a, 25b)
und dem Wickeldorn (29) und/oder zwischen den Wickelwalzen (25a, 25b) zueinander auftritt.
2. Aufwickler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellvorrichtung (50) mehrere Kupplungsringe (30) aufweist, die seitlich und/oder
zwischen den Wickelwalzen (25a, 25b) angeordnet sind.
3. Aufwickler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsringe (30) aus POM sind.
4. Aufwickler nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einstellrad (28) zum axialen Zusammendrücken der Kupplungsringe (30) und der
Wickelwalzen (25a, 25b) auf dem Wickeldorn (29) vorgesehen ist.
5. Aufwickler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellrad (28) an einem dem Antrieb (24) gegenüberliegenden Ende des Wickeldorns
(29) angebracht ist.
6. Aufwickler nach einem der vorangehenden Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Federelement (33) auf dem Wickeldorn (29) zwischen dem Antrieb (24) und den Wickelwalzen
(25a, 25b) vorgesehen ist, wobei das Einstellrad (28) gegen das Federelement (33)
bewegbar ist, um die Drehmomentschwelle heraufzusetzen.
7. Aufwickler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellvorrichtung (50) wenigstens zwei zusammenwirkende Dauermagnete (37a,
37b bzw. 38a, 38b) aufweist.
8. Aufwickler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauermagnete (37a, 37b bzw. 38a, 38b) in axialer Richtung des Wickeldorns (29)
relativ zueinander verstellbar sind.
9. Aufwickler nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelwalzen (25a, 25b) eine Schräge (44) zum Entfernen von einem aufgewickelten
Folienrest (23) aufweisen.
10. Aufwickler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelwalzen (25a, 25b) mehrere Walzenelemente (32a, 32b) aufweisen, die durch
seitlich angebrachte und axial verschiebbare Spannelemente (27) radial zum Wickeldorn
(29) spreizbar sind.
11. Aufwickler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens das am weitesten vom Antrieb (24) entfernte Spannelement (27) von dem
Wickeldorn (29) abnehmbar ist, um einen aufgerollten Folienrest (23) von dem Aufwickler
(22, 35) axial entfernen zu können.
12. Aufwickler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (24) mittels einer Steuerung (18) der Verpackungsmaschine (1) zeitweise
ausschaltbar ist.