專利名稱：橢圓形的齒型皮帶傳動機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對充有充填物、尤其是香腸肉的管狀或袋狀包封套進(jìn)行封口的裝置，其包括捆扎束緊包封套并形成無充填物的辮結(jié)段的機(jī)構(gòu)、用于將至少一個(gè)封口夾環(huán)繞安置在該辮結(jié)段上并封口的機(jī)構(gòu)以及一個(gè)用于所述束緊機(jī)構(gòu)和封口機(jī)構(gòu)的驅(qū)動機(jī)構(gòu)。
如果例如想將香腸肉、粘合材料或密封材料裝入到(一端封住的)薄膜管或袋中，則這可按公知的方式這樣來實(shí)現(xiàn)由灌裝機(jī)向管狀或袋狀包封套灌裝充填物。該灌裝機(jī)在灌裝過程結(jié)束或快結(jié)束時(shí)發(fā)出一個(gè)用來激發(fā)本說明書開始部分所提到的裝置進(jìn)行封口過程的同步脈沖。該封口過程在第一道工序或工作行程中通過接通捆扎束緊包封套的機(jī)構(gòu)、例如兩對排擠剪將已充填的包封套沿徑向相對于該包封套的中心軸線束緊(排擠)成一個(gè)短的束口或辨結(jié)。然后在第二道工序中將兩對排擠剪沿軸向、即沿包封套的縱向彼此作相對運(yùn)動而分開(張開)，這樣一來排擠在那里的充填物，從而在兩對排擠剪之間形成所希望長度的無充填物的束口段或辨結(jié)段。接著，在第三道工序中將一個(gè)送入到?jīng)_頭(封口機(jī)構(gòu)的部件)路徑中的封口夾(夾片)安置在該包封套的束口段區(qū)域內(nèi)，并在該沖頭和一下模(同樣是封口機(jī)構(gòu)的部件)之間使其作如下變形環(huán)繞該束口段并將其封口。在一種雙沖頭和下模的結(jié)構(gòu)中，該束口段由兩個(gè)沿軸向分開、且緊鄰布置的封口夾來封口，且必要時(shí)在同一工序中在這兩封口夾之間將該束口段切斷。在該封口過程后所述束緊機(jī)構(gòu)和封口機(jī)構(gòu)在第四道工序中返回到其初始位置，新的工作循環(huán)可以再從灌裝過程開始。
所述束緊機(jī)構(gòu)和封口機(jī)構(gòu)被一個(gè)例如由一電動機(jī)和一后接的傳動機(jī)構(gòu)構(gòu)成的驅(qū)動機(jī)構(gòu)這樣驅(qū)動，即，通過該傳動機(jī)構(gòu)的輸出軸與相配的凸輪使它們的運(yùn)動彼此耦接。該凸輪的控制曲線使所述束緊機(jī)構(gòu)和封口機(jī)構(gòu)的運(yùn)動以所希望的時(shí)滯來完成。于是，該凸輪轉(zhuǎn)動一周產(chǎn)生一個(gè)工作循環(huán)。
在德國專利申請公開說明書DE 196 01 720 A1中寫明存在這樣的困難尤其對于較大直徑的香腸，排擠剪打開的時(shí)間不能保持到足以使足夠的充填物量灌裝到包封套中。于是建議，例如通過一個(gè)作為該驅(qū)動機(jī)構(gòu)部件的、可自由控制的三相伺服驅(qū)動器來提供非恒定的驅(qū)動速度，以實(shí)現(xiàn)一種有利的排擠剪打開性能。因此，通過將此非恒定的驅(qū)動速度曲線和該凸輪的控制曲線相疊加來實(shí)現(xiàn)所需要的時(shí)間進(jìn)程。按照此文獻(xiàn)，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速這樣控制，使得該排擠剪在較慢驅(qū)動速度下保持長時(shí)間的打開，這使得充填物的灌裝變得容易了；而在其余的運(yùn)動階段則加速進(jìn)行，以便對排擠剪打開時(shí)間長作出補(bǔ)償，這樣在較大直徑的香腸情況下也不需要延長工作循環(huán)的持續(xù)時(shí)間。
此外，由歐洲專利說明書EP 0 935 421 B1公知，排擠剪對和夾片桿的運(yùn)動之間的剛性耦接是通過對封口過程中的各個(gè)工作循環(huán)(即排擠、張開、封口夾的安置定位和封口)至少局部彼此獨(dú)立地進(jìn)行控制來取消的。這樣一來，運(yùn)動過程可以與各種具體的產(chǎn)品相適配。尤其存在著這樣的可能性在粘膏狀充填物的情況下張開過程較慢地進(jìn)行，而封口夾的安置和封口較快完成，這樣提高了制造這種香腸的生產(chǎn)效率。按照此技術(shù)方案，該電動機(jī)由一個(gè)作為驅(qū)動機(jī)構(gòu)部件的可編程控制單元這樣進(jìn)行控制其轉(zhuǎn)速按照一個(gè)循環(huán)內(nèi)各工序所希望的工作速度來變化。
但是，帶有這樣一種驅(qū)動機(jī)構(gòu)的裝置需要相當(dāng)大的能量，尤其是該裝置的周期性起動和制動會造成相當(dāng)大的能量耗費(fèi)。
最后，德國專利文件DE 42 41 231公開了一種帶有周期性變化變速比的皮帶傳動機(jī)構(gòu)、尤其是一種在輸入軸和輸出軸的角速度比或轉(zhuǎn)矩比應(yīng)當(dāng)具有易變化值的情況下所采用的齒型皮帶傳動機(jī)構(gòu)。如果被驅(qū)動的機(jī)器僅僅在該轉(zhuǎn)動周期的一部分時(shí)段具有高轉(zhuǎn)矩需求時(shí)，借助這樣一種傳動機(jī)構(gòu)例如允許對該驅(qū)動機(jī)構(gòu)有一個(gè)均勻的功率需求。另一種應(yīng)用情況是使運(yùn)動在該轉(zhuǎn)動周期的一部分時(shí)段變慢，從而可以精確地完成一道工序。
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用于封口的裝置，其驅(qū)動機(jī)構(gòu)可與所希望的工藝過程較好地相適配，同時(shí)只需要較少的能量。
在本說明書開始部分所提到的那一類裝置中，上述技術(shù)問題是這樣加以解決的該驅(qū)動機(jī)構(gòu)具有一個(gè)將均勻輸入運(yùn)動轉(zhuǎn)換成周期性非均勻輸出運(yùn)動的非均勻變速傳動機(jī)構(gòu)，其中，該傳動機(jī)構(gòu)的變速比被設(shè)計(jì)成，使得其在安置封口夾時(shí)的輸出速度相對于束緊和排擠時(shí)的輸出速度變小。
本發(fā)明基于這樣的認(rèn)識在一個(gè)工作循環(huán)之中對轉(zhuǎn)矩的需求是很不同的。在要求較小工作速度、即較小的傳動機(jī)構(gòu)輸出軸轉(zhuǎn)動速度(輸出速度)的工序中，多半對該輸出軸的轉(zhuǎn)矩需求也增加了。例如，對于粘膏狀的充填物來說，排擠和張開運(yùn)動緩慢完成，然而這同時(shí)要求最大的(線性)力、即最大的輸出轉(zhuǎn)矩。相應(yīng)地在夾片的安置定位和封口較緩慢進(jìn)行的情況，例如在低粘性充填物時(shí)，所述安置夾片和封口的過程要求最大的力，從而要求最大的輸出轉(zhuǎn)矩。此外，本發(fā)明還基于這樣的認(rèn)識對轉(zhuǎn)矩的需求以及與此成反比的所要求工作速度的變化在每個(gè)工作循環(huán)中、即在凸輪每轉(zhuǎn)動一周后周期性地重復(fù)。通過利用一種非均勻的變速，在一個(gè)循環(huán)之中的驅(qū)動速度周期性地變化，且與驅(qū)動轉(zhuǎn)矩成反比。于是，帶有周期性非均勻變速傳動機(jī)構(gòu)的驅(qū)動機(jī)構(gòu)的供給周期以理想的方式與收取周期(即所希望的、就非均勻工作速度或非均勻轉(zhuǎn)矩需求而言具有周期重復(fù)工序的工藝流程)相適配。
因?yàn)樵诖_定驅(qū)動電動機(jī)的尺寸時(shí)必須按照轉(zhuǎn)矩最大需求值來設(shè)計(jì)，因而本發(fā)明裝置的優(yōu)點(diǎn)在于不同于現(xiàn)有技術(shù)，峰值區(qū)(在緩慢運(yùn)動階段)的轉(zhuǎn)矩需求在輸入側(cè)就降低了。于是，待確定的電機(jī)功率相對于公知的、帶有電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的驅(qū)動機(jī)構(gòu)可以降低，這樣一來可節(jié)省成本和能量。本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)在于通過傳動側(cè)工作速度的變化可以避免或至少減少在一個(gè)循環(huán)期間內(nèi)對驅(qū)動電機(jī)所要求的制動過程和加速過程，因而可以避免或至少減少對電機(jī)動力學(xué)或其功率的要求，于是出于此原因也可以降低能耗。
本發(fā)明裝置的優(yōu)選結(jié)構(gòu)反映在從屬權(quán)利要求中。
下面借助附圖結(jié)合實(shí)施方式對本發(fā)明作詳細(xì)說明

圖1示出了本發(fā)明裝置一種實(shí)施方式的封口過程各工序的輸出速度；圖2示意地示出了第一種周期性非均勻變速的傳動機(jī)構(gòu)的實(shí)例；圖3示意地示出了第二種周期性非均勻變速的傳動機(jī)構(gòu)的實(shí)例。
圖1中最上面的曲線10表示一種示例性的輸出速度或輸出轉(zhuǎn)速與該傳動機(jī)構(gòu)輸出軸轉(zhuǎn)角關(guān)系的變化曲線。所示出的速度變化曲線覆蓋了該輸出軸的整個(gè)轉(zhuǎn)動周期，且在此后周期性重復(fù)這一變化。在此實(shí)施方式中，一方面此速度變化曲線是由本發(fā)明采用非均勻變速的傳動機(jī)構(gòu)而引起的，另一方面該傳動機(jī)構(gòu)的變速與一個(gè)按預(yù)先選擇的控制程序進(jìn)行調(diào)節(jié)的驅(qū)動速度相疊加。
如果例如采用一個(gè)帶有橢圓形傳動齒輪的齒型皮帶傳動機(jī)構(gòu)作為非均勻變速的傳動機(jī)構(gòu)，則該輸出轉(zhuǎn)速變化曲線以近似正弦形狀起伏變化。這種起伏變化可以如所示曲線10的變化那樣在部分相位被拉伸膨脹，在部分相位被壓縮，從而在整個(gè)轉(zhuǎn)動周期上驅(qū)動速度出現(xiàn)非對稱變化。各相位的壓縮或拉伸膨脹例如可以與充填過程的持續(xù)時(shí)間或其他要求相匹配。此外，輸出轉(zhuǎn)速的變化幅度可以在某些位置通過增加和/或降低電動機(jī)轉(zhuǎn)速來補(bǔ)償，且在其他位置再增強(qiáng)。由此可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)的供給周期與收取周期更精確地相適配，此時(shí)(至少按相位)還利用了本發(fā)明裝置的優(yōu)點(diǎn)。盡管有時(shí)可以要求對驅(qū)動速度作補(bǔ)充調(diào)節(jié)，然而采用非均勻的傳動機(jī)構(gòu)起到了下述作用使調(diào)節(jié)干預(yù)不必太強(qiáng)，且在較慢工作速度的工序中可利用增大的轉(zhuǎn)矩。
該輸出速度此外還與曲線10所反映的凸輪的控制曲線疊加形成所述用于捆扎束緊包封套并形成無充填物的辮結(jié)段的機(jī)構(gòu)以及所述封口機(jī)構(gòu)的所希望的運(yùn)動。曲線12示出了用作捆扎束緊包封套機(jī)構(gòu)的兩對排擠剪對位移的變化曲線。兩對排擠剪沿徑向相對于一個(gè)待封口香腸的軸線運(yùn)動以排擠充填物。在輸出軸轉(zhuǎn)動了45°時(shí)排擠過程開始，在繼續(xù)轉(zhuǎn)動80°后結(jié)束。在此之后才開始張開過程，曲線14。在這種情況下，在輸出軸進(jìn)一步轉(zhuǎn)動45°的行程中，保持兩對排擠剪位于束緊位置，同時(shí)使兩對排擠剪相對于香腸沿軸向移動而彼此分開，則香腸肉從該包封套的待封口區(qū)域擠出。大體在與兩對排擠剪張開的同時(shí)，上、下夾片桿開始作徑向運(yùn)動，曲線16、18。在所述實(shí)施方式中，在這一工序中，該下夾片桿與一下模擺動到無充填物的束口段下方，而在此同時(shí)該上夾片桿與一沖頭(夾片桿、下模和沖頭是封口機(jī)構(gòu)的部件)沿著相反的方向從上方運(yùn)動到下模之上。直到張開過程已結(jié)束、兩對排擠剪之間的無充填物的束口段已形成之后，該下夾片桿連同下模才到達(dá)最靠近香腸包封套中心軸的位置。在此位置開始封口過程或封夾過程，標(biāo)記20。在下夾片桿還保留在最靠近的位置時(shí)，該上夾片桿連同該沖頭繼續(xù)向中心靠近。在這種情況下，使封口夾變形，直到該封口夾環(huán)繞包封套的束口段形成一牢固的定位封口。在這一工序中，齒型皮帶傳動機(jī)構(gòu)的變速比選擇得較小，如曲線10中所示出的局部最小值。這樣一來，在封夾過程的開始，形成最小的輸出速度，同時(shí)在變形過程或封夾過程期間提高了輸出軸的轉(zhuǎn)矩。
在封夾過程結(jié)束后，上、下夾片桿分開，且與安置的封口夾脫開。幾乎在此同時(shí)，排擠剪對沿徑向分開。此時(shí)，輸出軸上僅僅需要小轉(zhuǎn)矩。因此，對此工序選擇大的傳動機(jī)構(gòu)變速比。最后將排擠剪對沿軸向送回到起始位置，整個(gè)工作循環(huán)結(jié)束。變速比例如可以通過該齒輪偏心率的相應(yīng)匹配和/或橢圓主軸之間的長度比來改變。曲線10的轉(zhuǎn)矩最大值或速度最小值還可以通過相(位)移來覆蓋各個(gè)所期望的工序，這使得有可能將本發(fā)明的裝置用于對充有不同充填物的包封套進(jìn)行封口。
圖2中的周期性非均勻變速的傳動機(jī)構(gòu)是一種帶有一個(gè)第一橢圓齒輪202和一個(gè)第二橢圓齒輪204的齒型皮帶傳動機(jī)構(gòu)。兩齒輪202、204通過一個(gè)齒型皮帶208相耦接。第一齒輪202具有一個(gè)比第二齒輪更明顯的橢圓形狀，用于提供非均勻變速。第二齒輪204的橢圓形狀主要僅用作長度補(bǔ)償。
圖3示出了另一種周期性非均勻變速傳動機(jī)構(gòu)的實(shí)例。其涉及一種帶有三個(gè)通過一齒型皮帶308相耦接、且偏心安置的齒輪302、304、306的齒型皮帶傳動機(jī)構(gòu)300。三個(gè)齒輪中的兩個(gè)302和304是圓形的，用于驅(qū)動輸入和驅(qū)動輸出，第三個(gè)齒輪306是一個(gè)作為長度補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償輪。
所示出的傳動機(jī)構(gòu)分別將一種均勻的驅(qū)動運(yùn)動、即一種恒定的驅(qū)動轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成一種周期性的非均勻輸出運(yùn)動。在所示的傳動機(jī)構(gòu)中，輸入側(cè)和輸出側(cè)是不固定的。在如圖2所示的對稱布置情況，周期性可以被加倍。
還可以分別采用一種帶有相同結(jié)構(gòu)的鏈傳動機(jī)構(gòu)來代替齒型皮帶傳動機(jī)構(gòu)200、300。還可想到其他的結(jié)構(gòu)例如還通過將一個(gè)橢圓形、且同時(shí)偏心安置的齒輪與多個(gè)相(位)移布置的齒輪結(jié)合起來實(shí)現(xiàn)另一種變速關(guān)系。還可以采用一種非均勻變速的齒輪傳動機(jī)構(gòu)來代替齒型皮帶傳動機(jī)構(gòu)或鏈傳動機(jī)構(gòu)。
最后，還可以將多個(gè)所提到的傳動機(jī)構(gòu)形式通過前后串接進(jìn)行組合。
權(quán)利要求
1.一種用于對充有充填物、尤其是香腸肉的管狀或袋狀包封套進(jìn)行封口的裝置，其包括捆扎束緊包封套并形成無充填物的辮結(jié)段的機(jī)構(gòu)、用于將至少一個(gè)封口夾環(huán)繞安置在該辮結(jié)段上并封口的封口機(jī)構(gòu)以及一個(gè)用于所述束緊機(jī)構(gòu)和封口機(jī)構(gòu)的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于該驅(qū)動機(jī)構(gòu)具有一個(gè)將均勻輸入運(yùn)動轉(zhuǎn)換成周期性非均勻輸出運(yùn)動的非均勻變速傳動機(jī)構(gòu)，其中，該傳動機(jī)構(gòu)的變速比被設(shè)計(jì)成，使得其在安置封口夾時(shí)的輸出速度相對于束緊和排擠時(shí)的輸出速度變小。
2.一種用于對充有充填物、尤其是香腸肉的管狀或袋狀包封套進(jìn)行封口的裝置，其包括捆扎束緊包封套并形成無充填物的辮結(jié)段的機(jī)構(gòu)、用于將至少一個(gè)封口夾環(huán)繞安置在該辮結(jié)段上并封口的封口機(jī)構(gòu)以及一個(gè)用于所述束緊機(jī)構(gòu)和封口機(jī)構(gòu)的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于該驅(qū)動機(jī)構(gòu)具有一個(gè)將均勻輸入運(yùn)動轉(zhuǎn)換成周期性非均勻輸出運(yùn)動的非均勻變速傳動機(jī)構(gòu)，其中，該傳動機(jī)構(gòu)的變速比被設(shè)計(jì)成，使得其在束緊和排擠時(shí)的輸出速度相對于安置封口夾時(shí)的輸出速度變小。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于所述傳動機(jī)構(gòu)是帶有至少一個(gè)橢圓形齒輪的齒型皮帶傳動機(jī)構(gòu)或鏈傳動機(jī)構(gòu)。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于所述傳動機(jī)構(gòu)是帶有至少一個(gè)偏心安置的齒輪的齒型皮帶傳動機(jī)構(gòu)或鏈傳動機(jī)構(gòu)。
5.按照權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于所述驅(qū)動速度是可調(diào)節(jié)的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于對充有充填物、尤其是香腸肉的管狀或袋狀包封套進(jìn)行封口的裝置，其包括捆扎束緊包封套并形成無充填物的辮結(jié)段的機(jī)構(gòu)、用于將至少一個(gè)封口夾環(huán)繞安置在該辮結(jié)段上并封口的機(jī)構(gòu)以及一個(gè)用于所述束緊機(jī)構(gòu)和封口機(jī)構(gòu)的驅(qū)動機(jī)構(gòu)。該驅(qū)動機(jī)構(gòu)具有一個(gè)將均勻輸入運(yùn)動轉(zhuǎn)換成周期性非均勻輸出運(yùn)動的非均勻變速傳動機(jī)構(gòu)(200，300)，其中，該傳動機(jī)構(gòu)的變速比被設(shè)計(jì)成，使得其在安置封口夾時(shí)的輸出速度相對于束緊和排擠時(shí)的輸出速度變小。
文檔編號B65B51/04GK1758852SQ200480006208
公開日2006年4月12日 申請日期2004年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月23日
發(fā)明者德特利夫·埃伯特, 托馬斯·普雷奇爾 申請人:波利-克利普系統(tǒng)兩合公司