DE3614775A1 - Maschine zum sprialfoermigen umwickeln von verpackungsgut mit einer kunststoff-streckfolienbahn - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschine zum spiralförmi­ gen Umwickeln von Verpackungsgut mit einer Kunststoff-Streck­ folienbahn durch Relativdrehung von Verpackungsgut und Folien­ -Vorratsrolle, wobei die Folien-Vorratsrolle und eine Vorreck­ vorrichtung auf einem entlang eines maschinenfesten Ständers auf- und abwärtsbewegbaren Schlitten gehaltert sind und die Vorreckvorrichtung wenigstens eine mit einem Reibrad eines Reibradgetriebes drehfest verbundene Streckwalze, die mit zugehörigem Reibrad zum Ein- und Auskuppeln des Reibradgetrie­ bes an wenigstens einem Schwenkarm um eine Vertikalachse schwenkbar gelagert ist, und eine mechanische Schaltvorrich­ tung aufweist, die in der Anfangsphase des Wickelvorgangs das Reibradgetriebe entkuppelt hält und danach eine Kupplung des Reibradgetriebes bis zum Ende des Wickelvorgangs zuläßt.

Bei den meisten Wickelmaschinen werden die Abzugs-, Streck­ und Bahntransportkräfte aus der Relativdrehung zwischen Ver­ packungsgut und Folienvorratsrolle abgeleitet und über die Folienbahn übertragen. Zu Beginn des Wickelvorgangs bis wenig­ stens zum Ablauf eines Teils der ersten Umdrehung sollte die Folienbahn von Zugkräften soweit als möglich entlastet werden. Zu diesem Zweck wird der vordere Teil der Foliebahn locker und ohne Vordehnung um das Verpackungsgut gewickelt (DE-PS 24 13 807). Die Entlastung der Streckfolie von den Streckkräften in der Anfangsphase des Wickelvorgangs ist bei vorstreckenden Wickelmaschinen besonders wichtig, bei denen das Folienmateri­ al zwischen zwei beabstandeten und über ein Getriebe auf ein festes Umfangsgeschwindigkeitsverhältnis eingestellten Streck­ walzen geschwindigkeitsunabhängig um ca. 80% kalt verstreckt wird (DE-PS 30 43 807).

Bekannt sind Maschinen der eingangs genannten Art, bei denen die mechanische Schaltvorrichtung eine nach unten federbela­ stete vertikale Schubstange mit einem bundartigen Schalt­ nocken, eine über ein eigenes Schwenklager mit dem Schwenkarm der schwenkbaren Streckwalze verbundene Schaltrolle und eine maschinenfeste Fußplatte aufweist. Die Schubstange ist oben und unten axial verschiebbar in der Streckwalzenaufnahme gela­ gert und läuft in der Endphase des Spiralwickelvorgangs mit ihrem unteren Ende auf die maschinenfeste Fußplatte auf, wobei sie zusammen mit dem bundartigen Schaltnocken entgegen der Federvorspannung um ein vorgegebenes Maß nach oben geschoben wird. Dabei läuft die Schaltrolle auf eine rampenförmig ge­ neigte obere Nockenfläche auf und wird an ihrem Lagerarm um eine Horizontalachse entgegen einer Federbelastung verschwenkt. Nach Entlastung der Streckwalzen vom Folienzug durch Abschnei­ den der Folie kann sich die der Schaltrolle zugeordnete Feder entspannen und drängt die schwenkbare Streckwalze mit zugehö­ rigem Reibrad in eine entkuppelte Stellung des Reibradgetrie­ bes, wobei die Schaltrolle selbst einer seitlichen Nockenflä­ che des Schaltnockens gegenüberliegt. Diese Nockenfläche hält die schwenkbare Streckwalze mit zugehörigem Reibrad solange in der entkuppelten Stellung, bis der Schlitten in der Anfangs­ phase eines neuen Wickelvorgangs einen bestimmten Hub ausge­ führt hat und die Schubstange von der Fußplatte freigekommen ist. Danach sorgt die Zugspannung der Folienbahn für ein Schwenken der Streckwalze mit zugehörigem Reibrad in die ge­ kuppelte Stellung des Reibradgetriebes, und die Vordehnung zwischen den beiden getrieblich gekuppelten Streckwalzen be­ ginnt. Diese mechanische Schaltvorrichtung hat sich als funk­ tionell und zuverlässig im Betrieb bewährt. Die Anordnung beider zusammenwirkender Teile der Schaltvorrichtung am Hub­ schlitten bedingt aber den Einsatz einer Fußplatte unterhalb der Streckrollenaufnahme des Hubschlittens. Die Fußplatte begrenzt den Schlittenhub nach unten und damit die untere Wickelposition, so daß unter Umständen keine ausreichende Folienverbindung zwischen Palette und dem dieser aufgesetzten Verpackungsgut hergestellt werden kann. Bei einem mobilen Palettenwickler, wie er beispielsweise unter dem Warenzeichen "Robopac" von der Anmelderin angeboten wird, wird die Boden­ freiheit der die Palette umfahrenden Palettenwickelmaschine durch die Fußplatte beeinträchtigt. Dies wirkt sich vor allem auf unebenem Untergrund, d.h. bei vielen Anwendungsfällen dieser Maschinen störend aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Wickelmaschine mit einer baulich besonders einfachen mechanischen Schaltvor­ richtung derart auszustatten, daß weder die Bodenfreiheit noch der Schlittenhub beeinträchtigt sind.

Ausgehend von einer Maschine der eingangs genannten Art, ist zur Lösung dieser Aufgabe vorgesehen, daß die mechanische Schaltvorrichtung einen an einem maschinenfesten Bauteil abge­ stützten, in Vertikalrichtung begrenzt verschiebbar geführten und in eine obere Endstellung federnd vorgespannten Schalt­ nocken mit einer oben gelegenen Auflauffläche und einer seit­ lichen Nockenfläche und ein in der Anfangsphase des Wickelvor­ ganges an der Nockenfläche und in der Endphase des Wickelvor­ gangs an der Auflaufläche des Schaltnockens angreifendes Schaltglied aufweist, das mit festem Abstand von der schwenk­ baren Streckwalze an deren Schwenkarm gehaltert ist, den Schaltnocken bei Auflaufen auf dessen Auflauffläche entgegen der Vorspannung nach unten drückt und bei Anlage an der Nockenfläche des Schaltnockens die schwenkbare Streckwalze über deren Schwenkarm entkuppelt hält.

Die Erfindung macht eine die Bodenfreiheit und den Schlitten­ hub einschränkende Fußplatte überflüssig. Der Schaltnocken ist selbst vertikal federbelastet und kann an einer den Einbau begünstigenden, leicht zugänglichen Stelle vorzugsweise des maschinenfesten Ständers oder Masts in weitgehend beliebiger Höhe angeordnet werden. Der Schlitten trägt nur das Schalt­ glied, dessen bestimmungsgemäße Funktion nämlich die Ausschal­ tung der Streckwirkung der schwenkbaren Walze in der Anfangs­ phase des Wickelvorgangs mit optimaler Zuverlässigkeit erfüllt wird, da es mit dem Schwenkarm der schwenkbaren Walze direkt bewegungsgekoppelt ist. Durch geeignete Gestaltung des mit dem Schwenkarm der Walze starr verbundenen Trägerarms des Schalt­ gliedes kann letzteres der Lage und dem Federhub des maschi­ nenfest abgestützten Schaltnockens angepaßt werden. Die erfin­ dungsnotwendigen Teile der mechanischen Schaltvorrichtung sind minimiert und können von einfacher und leicht herstellbarer und montierbaer Bauform sein.

Vorzugsweise wird die Erfindung bei einer Wickelmaschine der in der DE-PS 30 43 807 beschriebenen Bauart angewendet, bei der das Vorstrecken zwischen in gegenseitigem Abstand gehal­ tenen Streckwalzen erfolgt, die über das Reibradgetriebe in einem vorgegebenen Umfangsgeschwindigkeitsverhältnis gehalten werden. Die Erfindung läßt sich aber auch bei herkömmlichen Bremssystemen verwenden, wobei die schwenkbar gelagerte Streckwalze unter dem Zug der Folienbahn über das Reibradge­ triebe gebremst werden kann.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Schwenkarm als zwei­ armiger Hebel ausgebildet ist, an dessen einem Arm die schwenkbare Streckwalze koaxial zu einem Reibrad und an dessen Gegenarm das Schaltglied gelagert ist. Ein solcher zweiarmiger Hebel ist einerseits besonders leicht an die baulichen und kinematischen Verhältnisse der Verpackungsmaschine anpaßbar und ermöglicht außerdem eine direkte Kraftübertragung zwischen Schaltglied und dem zu schaltenden Reibrad.

Das Schaltglied ist vorzugsweise eine auf einer horizontalen Drehachse frei drehbar gelagerte Rolle. Die Erfindung ist dadurch weitergebildet, daß bei gekuppelten Reibrädern die Auflauffläche des Schaltnockens in der Bewegungsbahn nur eines Umfangssegments der Rolle angeordnet ist und die Rollendreh­ achse außerhalb der Auflauffläche des Schaltnockens liegt, so daß die Rolle nach Entlastung vom Folienzug durch den nach oben federnd vorgespannten Schaltnocken seitlich ausgerückt wird und die Federkraft des Schaltnockens zum Entkuppeln der Reibräder über die Schaltrolle ausgenutzt wird. In alternati­ ver Ausführung oder als zusätzliches Merkmal kann aber auch eine am Schwenkarm angreifende Feder zum Vorspannen des Schwenkarms in die entkuppelte Stellung vorgesehen sein.

Bei der Erfindung ist die Form vor allem der Auflauffläche des Schaltnockens unkritisch. Die Auflauffläche kann daher ge­ neigt, gekrümmt, eben, mit linienförmigem oder flächigem An­ griff an dem Schaltglied ausgebildet sein. Wesentlich ist nur, daß die Auflaufläche derart in der Bewegungsbahn des Schalt­ glieds angeordnet ist, daß das Schaltglied in der Endphase des Wickelvorgangs eine vertikale Kraftkomponente zum Nieder­ drücken des Schaltnockens auf die Auflauffläche wirksam macht. Bei einer besonders einfachen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Auflauffläche in einer Horizontalebene und die Nockenfläche in einer Vertikalebene verläuft. Der Schaltnocken selbst ist an einer Vertikalführung derart gela­ gert, daß er nur vertikale Bewegungen ausführen, auf die seit­ liche Nockenfläche 25 wirksame Querkräfte jedoch ohne horizon­ tale Ausweichbewegung aufnehmen kann.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläu­ tert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1A und 1B in Seitenansicht und Draufsicht die Wickelmaschine bei Beginn des Wickelvorgangs, wobei das Reibradgetriebe durch die an der seitlichen Nockenfläche des Schaltnockens abge­ stützte Schaltrolle entkuppelt gehalten ist;

Fig. 2A und 2B Ansichten entsprechend Fig. 1 in einer von der Anfangsposition angehobenen Schlitten­ stellung, bei der die Schaltrolle vom Schalt­ nocken abgehoben ist;

Fig. 3 eine Seitenansichten entsprechend den Fig. 1A und 2A in der Endphase des Wickelvorgangs, wobei die Schaltrolle in gekuppeltem Zustand des Reibradgetriebes den Schaltnocken entgegen dessen Federbelastung unter Anlage an dessen Auflauffläche niederdrückt; und

Fig. 4 eine Seitenansicht rechtwinklig zu den Ansich­ ten gemäß Fig. 1A und 2A auf die beiden Streckwalzen mit koaxialen Reibrädern in ent­ kuppeltem Zustand.

Die in der Zeichnung dargestellte Spiralwickelmaschine hat einen Schlitten 1, der an einer maschinenfesten Säule 2 über vertikal verlaufende Führungsschienen 3 und Laufräder 4 verti­ kal hin- und herfahren kann.

Der Schlitten 1 trägt alle wesentlichen Maschinenkomponenten zum Umwickeln des palettierten Verpackungsguts L (Fig. 4) mit einer Kunststoff-Streckfolienbahn 5. Hierzu gehören eine Fo­ lien-Vorratsrolle 6, von der die Folienbahn 5 beim Umwickeln des Verpackungsguts L durch Relativbewegung des Schlittens 1 und des Verpackungsguts L abgezogen wird, und eine Vorstreck­ vorrichtung 7 aus zwei in gegenseitigem Abstand angeordneten parallelen Streckwalzen 8 und 9 und einem Reibradgetriebe 10 mit Reibrädern 12 und 13. Die Streckwalzen 8 und 9 haben glei­ che Durchmesser und sind jeweils über eine vertikal verlaufen­ de Welle drehfest mit einem Reibrad 12 bzw. 13 verbunden. Der Durchmesser des ablaufseitigen Reibrades 13 ist wesentlich kleiner als derjenige des zulaufseitigen Reibrades 12, so daß im gekuppelten Zustand des Reibradgetriebes 7 (Fig. 2B) die Umfangsgeschwindigkeit der ablaufseitigen Streckwalze 9 um ein durch das Umfangsverhältnis der beiden Reibräder bestimmtes Maß höher ist als die Umfangsgeschwindigkeit der zulaufseiti­ gen Streckwalze 8. Unterschiedliche Walzen-Umfangsgeschwindig­ keiten können auch durch unterschiedliche Durchmesser der beiden Streckwalzen 8 und 9 erreicht werden.

Die Welle der Streckwalze 8 ist über Arme 14 starr am Schlit­ ten 1 gelagert. Zur Lagerung der ablaufseitigen Streckwalze 9 und des ihr zugeordneten Reibrades 13 dient ein Schwenkhebel­ paar 15 das auf einer vertikalen Schwenkachse 16 gelagert ist.

Der untere Schwenkhebel des Schwenkhebelpaars 15 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Doppelhebel ausgebildet und trägt am Gegenarm 17 eine um eine vertikale Achse drehbar gelagerte Schaltrolle 18. Die Folienbahn 5 läuft über eine einseitig an einer Bodenplatte 19 des Schlittens 1 gelagerte Umlenkrolle 20 vom Schlitten ab.

Mit der Schaltrolle 18 wirkt ein Schaltnocken 21 zusammen, der an einer säulenfesten Konsole vertikal verschiebbar gelagert und durch Federmittel, hier dargestellt als Schraubenfeder 23, vertikal nach oben vorgespannt ist. Der Schaltnocken 21 hat in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine ebene Auflauffläche 24 und eine seitliche Nockenfläche 25. Die Auflauffläche 24 liegt in der vertikalen Bewegungsbahn der mit dem Schlitten 1 mitgeführten Schaltrolle 18. Das Zusammenwirken der die Schaltvorrichtung bildenden Komponenten 21, 18 und 17 wird nachfolgend anhand der verschiedene Schlittenstellungen beim Umwickeln des palettierten Verpackungsguts L darstellenden Fig. 1 bis 3 erläutert.

Der Wickelvorgang beginnt in der in Fig. 1A und B darge­ stellten unteren Schlitten-Endstellung. In dieser Stellung ist das schwenkbare Reibrad 13 von dem am Schlitten fest gelager­ ten Reibrad 12 beabstandet, d.h. das Reibradgetriebe entkup­ pelt. Diese entkuppelte Stellung des Reibrades 13 wird mit Hilfe der an der seitlichen Nockenflächen 25 des Schaltnockens 21 angreifenden Schaltrolle 18 auch dann aufrechterhalten, wenn die in Richtung des Pfeils Z wirkenden Zugkräfte der Folienbahn 5 bei Beginn des Wickelvorgangs die ablaufseitige Streckwalze 9 und das zugehörige Reibrad 13 in die gekuppelte Stellung zu drängen suchen. Die vertikale Nockenfläche 25 sperrt die zum Kuppeln der beiden Reibräder 12 und 13 notwen­ dige Schwenkbewegung des Schwenkhebels 15 über den Hebelarm 17 solange, bis die Schaltrolle 18 am Ende eines bestimmten Schlittenhubs die Nockenfläche 25 nach oben verläßt und unge­ hindert einschwenken kann. Während dieser Anfangsphase des Wickelvorgangs ist die Folienbefestigung am Verpackungsgut L und die Folienbahn selbst nur mit den vergleichsweise geringen Transportkräften und den Abzugskräften der Folienbahn von der Vorratsrolle 6 belastet, da die Walzen 8 und 9 als reine Um­ lenkrollen ähnlich der Rolle 20 wirken.

Sobald die Schaltrolle 18 von der Nockenfläche 25 freigekommen ist, werden die Schwenkarme 15 über die Folienbahn 5 soweit verschwenkt, bis sich die beiden Reibräder 12 und 13 im Reib­ schluß befinden. Dadurch werden die beiden Streckwalzen 8 und 9 mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten gedreht, so daß zwischen den beiden Streckwalzen eine definierte Vor­ streckung der Folienbahn (entsprechend dem Umfangsverhältnis der beiden Reibräder 12 und 13) stattfindet. Der Reibschluß zwischen den Reibwalzen 12 und 13 bleibt unter dem dauernden Zug der Folienbahn 5 sowohl während des restlichen Aufwärts­ hubs des Schlittens 1 als auch während des gesamten Rücklaufs des Schlittens von der oberen Endstellung bis zur unteren Endstellung aufrechterhalten. Fig. 2A und 2B zeigen eine Relativlage der Schaltrolle 18 und des Schaltnockens 21 in einer Zwischenstellung des Schlittens bei gekuppeltem Reibrad­ getriebe.

In der Endphase des Wickelvorgangs, d.h. kurz vor Absenken des Schlittens 1 in dessen untere Endposition, läuft die Schalt­ rolle 18 auf die im dargestellten Ausführungsbeispiel als Horizontalebene ausgebildete Auflauffläche 24 des Schalt­ nockens 21 auf. Beim weiteren Absenken des Schlittens 1 nimmt die Schaltrolle 18 den nach oben federnd vorgespannten Schalt­ nocken 21 unter Niederdrücken der Auflauffläche 24 nach unten mit, da der Schaltnocken 21 seitlich nicht ausweichen kann. Sobald nach Erreichen der unteren Endposition (Fig. 3) die Folienbahn am Verpackungsgut abgeschnitten wird und die Zug­ kraft Z, welche das Reibradgetriebe gekuppelt hält, fortfällt, kann der Schwenkarm 15 in die in Fig. 1 dargestellte entkup­ pelte Stellung ausschwenken. Die hierfür erforderliche Schwenkkraft kann beispielsweise durch eine in Fig. 1 ge­ strichelt dargestellte Zugfeder 29 aufgebracht werden. Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform der Wickelma­ schine ist die Ausbildung und Anordnung der in der Endstellung zusammenwirkenden Komponenten der Schaltvorrichtung so getrof­ fen, daß die Federbelastung (Feder 23) des Schaltnockens 21 auch zum Ausschwenken des Schwenkarms 15 ausgenutzt werden kann. Wie in Fig. 3 zu sehen ist, stützt sich die Schaltrolle 18 nur mit einem äußeren Segment auf den Rand des Schalt­ nockens 21 oberhalb der Nockenfläche 25 ab. Die Rollendreh­ achse 28 liegt außerhalb der Bewegungsbahn des von der Feder 23 belasteten Schaltnockens 21. Dadurch wird beim Zurückstel­ len des Schaltnockens 21 nach oben eine horizontale Kraftkom­ ponente auf die Rolle 18 wirksam, die zu einem Ausschwenken des Schwenkhebels mit dem Reibrad 13 und der Streckwalze 9, verbunden mit einem Entkuppeln des Reibradgetriebes führt. Die Vertikalführung des Schaltnockens 21, die in der Zeichnung nur schematisch dargestellt ist, ist so gewählt, daß der Schalt­ nocken 21 nicht seitlich (in der Zeichnung nach rechts) aus­ weichen kann.

Die den Schaltnocken 21 und dessen Feder 23 abstützende Konso­ le 22 kann in beliebiger Höhe an der Säule 2 angeordnet wer­ den, so daß in jedem Falle ausreichend Bodenfreiheit auch in dem in Fig. 3 dargestellten niedergedrückten Zustand des Schaltnockens 21 zur Verfügung steht. Der gekröpfte Hebelarm 17, der der Halterung der Schaltrolle 18 dient, wird in Anpas­ sung an die Lage des Schaltnockens 21 angeordnet und bemessen. Der Hebelarm 17 mit der Schaltrolle 18 kann auch dem oberen Schwenkarm 15 zugeordnet werden. Die Funktion der Schaltvor­ richtung ändert sich dabei nicht, da beide Schwenkarme 15 zu einer bewegungsfesten Einheit verbunden sind.

Claims (6)

1. Maschine zum spiralförmigen Umwickeln von Verpackungsgut mit einer Kunststoff-Streckfolienbahn durch Relativdrehung von Verpackungsgut und Folien-Vorratsrolle, wobei die Folien-Vor­ ratsrolle und eine Vorreckvorrichtung auf einem entlang eines maschinenfesten Ständers auf- und abwärtsbewegbaren Schlitten gehaltert sind und die Vorreckvorrichtung mindestens eine mit einem Reibrad eines Reibradgetriebes drehfest verbundene Streckwalze, die mit zugehörigem Reibrad zum Ein- und Auskup­ peln des Reibradgetriebes an wenigstens einem Schwenkarm um eine Vertikalachse schwenkbar gelagert ist, und eine mechani­ sche Schaltvorrichtung aufweist, die in der Anfangsphase des Wickelvorgangs das Reibradgetriebe entkuppelt hält und danach eine Kupplung des Reibradgetriebes bis zum Ende des Wickelvor­ gangs zuläßt, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Schaltvorrichtung einen an einem maschi­ nenfesten Bauteil (22, 2) abgestützten, in Vertikalrichtung begrenzt verschiebbar geführten und in eine obere Endstellung federnd vorgespannten Schaltnocken (21) mit einer oben gele­ genen Auflauffläche (24) und einer seitlichen Nockenfläche (25) und ein in der Anfangsphase des Wickelvorganges (Fig. 1A und 1B) an der Nockenfläche (25) und in der Endphase des Wickelvorgangs (Fig. 3) an der Auflaufläche (24) des Schalt­ nockens (21) angreifendes Schaltglied (18) aufweist, das mit festem Abstand von der schwenkbaren Streckwalze (9) über deren Schwenkarm (15) gehaltert ist, den Schaltnocken (21) bei Auf­ laufen auf dessen Auflauffläche (24) entgegen der Vorspannung nach unten drückt (Fig. 3) und bei Anlage an der Nockenfläche (25) des Schaltnockens (21) die schwenkbare Streckwalze (9) über deren Schwenkarm (15) entkuppelt hält.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Schwenkarm als zweiarmiger Hebel (15) ausge­ bildet ist, an dessen einem Arm die schwenkbare Streckwalze (9) koaxial zu einem Reibrad (13) und an dessen Gegenarm (17) das Schaltglied (18) gelagert sind.

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied eine auf einer horizontalen Drehachse (28) frei drehbar gelagerte Rolle (18) ist.

4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei gekuppelten Reibrädern (12, 13) die Auflauffläche (24) des Schaltnockens (21) in der vertikalen Bewegungsbahn nur eines Umfangssegments der Rolle (18) angeordnet ist und die Rollen- Drehachse (28) außerhalb der Auflauffläche (24) liegt, so daß die Rolle (18) nach Entlastung vom Folienzug (Z) durch den nach oben vorgespannten Schaltnocken (21) seitlich ausgerückt wird und die Reibräder (12, 13) entkuppelt.

5. Maschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflauffläche (24) in einer Horizontalebene und die Nockenfläche (25) in einer Vertikalebene verläuft.

6. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein die schwenkbare Streckwalze (9) tragen­ der Arm (15) in eine entkuppelte Schwenkstellung federnd (29) vorgespannt ist.