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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung dichter, beutelartiger
Verpackungsbehälter
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung dichter, beutelartiger Verpackungsbehälter aus Abschnitten eines Bandes, welches einfach oder geschichtet ist und mindestens an seinen nach der Fertigstellung zum Behälter miteinander verbundenen Rändern eine, vorzugsweise thermoplastische Auflage besitzt, unter Verwendung einer rohrförmigen Matrize, welche mit zwei konform ausgebildete Köpfe aufweisenden Patrizen zusammenwirkt, deren eine bei ihrer Einführung in die Matrize vom'Behältermaterial umgeben ist.
Es ist bekannt, Verpackungsbehälter vom laufenden Band weg nach einem Tiefziehverfahren herzustellen. Dies bedingt eine hohe Beanspruchung des Werkstoffes und einen erheblichen Verschnitt. Es ist ferner bekannt, ein Papierband durch Drehung einer Patrize um diese herumzuwickeln, dann den Boden des Behälters zu formen und diesen sodann in einer Matrize fertigzustellen, wozu eine weitere, konform zur ersteren ausgebildete und gleich wie diese längsverschiebliche Patrize vorgesehen ist. Dieses Verfahren ist aber sehr umständlich.
Das wesentliche Merkmal des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass der abgelängte Bandstreifen, mit der die Auflage aufweisenden Seite abgekehrt, auf die Öffnung einer längsgeteilten Matrize aufgelegt wird, wobei eine seiner Symmetrieachsen auf den Spalten der Matrize liegt, anschliessend der Zuschnitt von den Köpfen der zwei in der Matrizenachse längsverschiebbaren Patrizen erfasst und mit Hilfe dieser Patrizen durch die Matrize geschoben und dabei geformt wird, worauf die Versiegelung, beispielsweise durch Wärmeeinwirkung auf die durch die Spalten der Matrize geformten, abstehenden und mit einer thermoplastischen Auflage versehenen Ränder des Behälters erfolgt, während der Behälter von den Patrizen durch die Versiegelungseinrichtung geführt wird.
Wesentlich für die Vorrichtung nach der Erfindung ist, dass auf einem Gestell Einrichtungen zum Abrollen und Zuführen von Ausgangsmaterial, zum Ablängen von Zuschnitten angeordnet sind, wobei die Matrize längsgeteilt ist und dass koaxial mitder Matrize und den Patrizen hinter der Matrize eine Versiegelungseinrichtung vorgesehen ist.
Weitere Einzelheiten der Erfindung worden an Hand der Zeichnung erläutert, welche einige Ausführungsformen schematisch veranschaulicht. Es zeigen : Fig. l-S Ausführungsbeispiele von erfind ungsge- mäss hergestellten Verpackungsbehältern, Fig. 4-9 eine erste erfindungsgemässe Art der Herstellung der Verpackung, Fig. 10-13 in zugeordneten Normalrissen eine Patrize und die dieser zugeordnete Gegenpatrize zur Herstellung vc Verpackungen der in Fig. l gezeigten Art, Fig. 14 - 17 in zugeordneten Nor- malrissen eine Patrize und eine dieser zugeordnete Gegenpatrize zur Herstellung von Verpackungen der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Formen, Fig.
18 im Schema eine zweite Art der erfindungsgemässen Herstellung von Verpackungen, Fig. 19 einen Schnitt längs der Linie XIX - XIX der Fig. 18, u. zw. einer einstellbare Matrize der Vorrichtung, Fig. 20 einen Schnitt längs der Linie XX-XX der Fig. 18, u. zw. eine Kantenprägeeinrichtung, Fig. 21 ein Detail einer Versiegelungseinrichtung für die Versiegelung einer Verpackung nach Fig. 3 unter Wärmeeinwirkung in Draufsicht und schliesslich die Fig. 22 im vergrösserten Massstab ein Detail der Einrichtung nach Fig. 21 in Seitenansicht.
Es wird betont, dass in den Figuren nur wesentliche Teile der Vorrichtung, und diese auch nur schematisch, dargestellt sind.
Das Ausgangsmaterial kann aus üblichen, verhältnismässig steifem Papier bestehen, das mit einem thermoplastischen Kunststoff überzogen oder bedeckt ist. Als Ausgangsmaterial kann aber auch geschich -
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tetes Papier, Metallfolien, Leinwand, sonstige Gewebe, kurz alles Material verwendet werden, das in der Verpackungstechnik gebräuchlich ist, soferne es eine zweckentsprechende thermoplastische Schicht, z. B. Kunststoffschicht, aufweist. Statt der Kunststoffschicht kann aber auch sonstiger Klebstoff Verwendung finden.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 4 - 9 wird der vom Ballen 1 ablaufende Bandstreifen mit Hilfe zweier Führungsrollen 2, 2' einer Schneideeinrichtung 3, 3' zugeleitet. An Stelle der in der Zeichnung dargestellten, einer Guillotine ähnlich wirkenden Einrichtung, könnten beispielsweise auch Kreismesser oder andere Schneidewerkzeuge benützt werden, die einen Zuschnitt 4 von der Bahn abtrennen.
Der Zuschnitt 4 wird über die Öffnung einer Matrize 5 gebracht. Die Matrize 5 weist eine obere erweiterte Öffnung mit abgerundeten Kanten 6 auf, um das Einbringen des Zuschnittes 4 zu erleichtern.
Eine von oben her gegen die Öffnung der Matrize 5 in lotrechter Richtung auf und ab bewegbare Patrize 7, deren äussere Formgebung jener des Verpackungshohlraumes entspricht, kann mit Hilfe einer Schubstange 8 in die Matrize 5 eingeführt werden. Der Antrieb dieser Schubstange wurde in der Zeichnung nicht dargestellt, zumal dieser einer der gebräuchlichen Lenker, Exzenter-, Zahnstangen- od. dgl. Triebe sein kann.
Führungen 9, 9* gewährleisten das achsgleiche Einführen der Patrize 7 in die Matrize 5. Der Kopf der Patrize 7, von dem die Fig. 10, 11 bzw. 14, 15 zwei verschiedene Ausführungsformen zeigen, erfasst beim Niedergehen der Schubstange 8 den Zuschnitt 4 und führt diesen in die Matrize 5 gemäss den Fig. 4 bis 6 ein. Dabei erfolgt eine Faltung des Zuschnittes 4, wobei aber die Verpackung in der Längsrichtung offen bleibt.
Eine Gegenpatrize 10, die ebenfalls über eine Schubstange 11, welche Führungen 12, 12' besitzt und synchron zur Patrize 7 bewegt wird, tritt von unten her in die Matrize 5 ein. Der Antrieb dieser Gegenpatrize 10 kann gleicher Bauart wie jener der Patrize 7 sein. Die Fig. 4 - 9 zeigen verschiedene Stadien der Bewegung der beiden Patrizen7 und 10. Wie aus der Fig. 6 zu entnehmen ist, erfasst die Gegenpatrize 10 den Boden der Verpackung, nachdem deren Zuschnitt 4 von der Patrize 7 in die Matrize 5 eingeführt ist und formt dabei gleichzeitig den Boden. Nach dem Erfassen und Formen des Bodens der Verpackung bewegen sich beide Patrizen 7 und 10 in gleicher Richtung und mit gleicher Geschwindigkeit, im Ausführungsbeispiel also abwärts.
Der Kopf der Gegenpatrize 10 ist konform mit jenem der Patrize 7, und zeigen die Fig. 12, 13 bzw. 16, 17 Beispiele solcher Köpfe in zugeordneten Normalrissen.
Während der Abwärtsbewegung biegen die Patrizen 7 und 10 sowie die Matrize 5 den Zuschnitt 4 zurecht und führen diesen in zwei Rollenpaare 13, 13' ein, welche zu beiden Seiten der geformten Verpakkung vorgesehen sind. Diese Rollenpaare versiegeln die offenen Flanken der Verpackung. Die Rollenpaare sind bei Verwendung von Zuschnitten mit Kunststoffauflage beheizt und wirken wie Schweissrollen. Wenn die Verpackung von den Rollenpaaren 13, 13' erfasst ist, so werden die beiden Patrizen 7 und 10 gegenläufig geschaltet, so dass sie sich von dem Verpackungsbehälter weg bewegen (Fig. 7 - 9). Zum Zeitpunkt, da die Flanken des Behälters versiegelt sind, haben die Patrizen 7 und 10 ihre äussersten Totlagen in bezug auf die Matrize 5 erreicht.
Nach dem Verlassen der Rollenpaare 13, 13' fällt der Verpackungsbehälter frei herab und kann allenfalls, wie in der Fig. 9 gezeigt, mit Hilfe eines Gebläses 16 auf eine Schüttrinne 17 befördert und abgeleitet werden. Ist die Patrize 7 aus der Matrize 5 getreten, so kann bereits ein neuer Zuschnitt aufgelegt werden und das Arbeitsspiel von neuem beginnen.
Zur Herstellung von Verpackungen, wie sie Fig. l veranschaulicht, werden Patrizen 7 bzw. l0 der Formen nach den Fig. 10-13, bei solchen gemäss den Fig. 2 oder 3 Formen nach den Fig. 14 - 17 verwendet.
In der Fig. 18 ist eine zweite Ausführungsform einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung schematisch dargestellt, welche die Überwachung der einzelnen Verfahrensschritte zufolge der horizontalen Anordnung wesentlich erleichtert.
Auf einem Gestell ruht ein Rahmen 18 aus U-Profilen, der Führungsrollen 19 trägt. Diese Rollen 19 können sich frei in einer Parallelebene zur Rahmenebene drehen. Die Rollen 19 sind paarweise vorgesehen und weisen einen solchen Achsabstand voneinander auf, dass durch sie geführte Patrizen 20,21 die erforderliche Bewegungsfreiheit besitzen. Diese Patrizen 20,21 sind parallel zur Längsachse des Rahmens
18 angeordnet. Der Antrieb der Patrizen erfolgt synchron durch übliche Getriebe. Das Gestell der Vorrichtung trägt weiters die Vorratsrolle 22, von der ein Bandstreifen 23 abläuft, aus dem die Verpackungsbehälter hergestellt werden sollen. Dieser Bandstreifen durchläuft Abroll- und Spanneinrichtungen 24 bzw.
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Der Bandstreifen gelangt in eine lotrecht zur Patrizenachse angeordnete Führung 26. Die Achse dieser Führung 26 schneidet diejenige der Patrizen 20, 21 und ein Anschlag 27 sorgt dafür, dass die Zuschnitte die forderliche Länge bzw. Lage bezüglich der Patrizenachse haben. Mit Hilfe einer Schneideeinrichtung 28 wird der Zuschnitt 29 vom Blatt 23 abgetrennt.
Die Patrize 20 ist in ihrer äusseren Form gleich jener des Hohlraumes der Verpackung. Der Kopf dieser Patrize ist im gezeigten Ausführungsbeispiel gleich dem in den Fig. 14 und 15 dargestellten Kopf.
Während sich die Patrize 20 dem Zuschnitt 29 nähert, nähert sich auch in entgegengesetzter Richtung die Patrize 21. Der Kopf dieser Patrize ist in den Fig. 16 und 17 dargestellt und konform zum Kopf der Patrize 20 ausgebildet.
Die beiden Patrizen 20 und 21 halten nach ihrer Annäherung den Zuschnitt 29 zwischen ihren Köpfen. eingeklemmt und werden nunmehr gemeinsam in der gleichen Richtung, im Ausführungsbeispiel (Fig. 18) von links nach rechts, bewegt und dabei von den Führungsrollen 19 gerade geführt. Auf diesem Wege wird zuerst der Zuschnitt 29 aus der Blattführung 26 gezogen und anschliessend in eine Matrize 30 einbe- geDracht, die gleichachsig mit den Patrizen liegt und beidseitig offen ist. Auf jener Seite, von welcher der Zuschnitt 29 kommt, besitzt die Matrize einen entsprechenden Einführungstrichter. Überdies besitzt die Matrize 30 Seitenschlitze 31 in der Horizontalebene.
Der in der Matrize 30 mit Hilfe der Patrizen 20 und 21 geformte Zuschnitt 29 wird nunmehr in eine im Anschluss an die Matrize bzw. hinter dieser vorgesehene Versiegelungseinrichtung 32 eingebracht.
Diese Versiegelungseinrichtung 32 dient zum Verschliessen der offenen Flanken der Verpackung, welche durch die Seitenschlitze 31 geformt wurden. Um beispielsweise Verpackungen gemäss Fig. 3 zu erhalten, verwendet man eine Einrichtung, die in ihrer Form gleiche Schweissbacken 33 und 34 besitzt, wobei ein Backenpaar oberhalb und eines unterhalb der Verpackung vorgesehen ist. Eines dieser Backenpaare zeigt die Fig. 21 in Draufsicht. Die Backen sind auf Grundplatten befestigt und derart gekrümmt, dass sie mit der Naht der Verpackung übereinstimmen. Im Ausftihrungsbeispiel (Fig. 3 bzw. 21) ist diese Form jener eines an der Spitze abgeschnittenen Spitzbogens gleich. Die Backen 33 und 34 können einander genähert werden und auf die Verpackungsränder einen Druck ausüben.
Der um die Patrize 20 geformte Zuschnitt 29 wird zwischen die Backen 33,34 und anschliessend die Patrize 20 wieder in ihre linke Totlage jenseits der Blattführung 26 gebracht. Wenn die Patrize 20 aus dem Bereich der Versiegelungseinrichtung 33, 34 gebracht ist, wird diese geschlossen und es werden die Flanken des Verpackungsbehälters gedichtet, z. B. bei mit thermoplastischen Auflagen versehenen Verpackungen verschweisst.
Ist die Versiegelung abgeschlossen, öffnen sich Backen 33,34 und die Verpackung kann in einer nicht dargestellten Zuschneideeinrichtung, beispielsweise einer Stanze, auf die endgültige Form zurechtgeschnitten werden, wobei hiefür vorwiegend die Versiegelungsränder in Frage kommen.
Nach dem Versiegeln der Verpackung und nachdem diese aus der Versiegelungseinrichtung gebracht ist, kann das Arbeitsspiel von vorne beginnen.
Wie dem in Fig. 19 dargestellten Schnitt längs der Linie XIX - XIX der Fig. 18 zu entnehmen ist, be-
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muss den Durchtritt der Patrizen 20, 21 und des um die Patrize 20 gelegten Zuschnittes 29 gestatten.
Um Verpackungen gleichen Fassungsvermögens herzustellen, verwendet man gleiche Patrizen 20,21.
Es ist aber bei ungeteilter Matrize 30 unmöglich, Verpackungen verschiedener Wandstärke zu erzeugen, beispielsweise solche aus geschichtetem Material. Dies wird nunmehr dadurch ermöglicht, dass mit Hilfe von Mikrometerschrauben 36, 40 ; 37, 41 ; 38,42 und 39,43 die Teile der Matrize in ihrer gegenseitigen
Lage verstellt werden können und somit auch ein zu grosser Reibungsdruck beim Formen der Verpakkung hintangehalten werden kann.
Durch Betätigung der Schrauben 36, 40 und 37, 41 nähern sich die Matrizenteile in horizontaler Richtung bzw. können diese Teile auch voneinander entfernt werden. Im lotrechten Sinn können die Matrizenteile mit Hilfe der Schrauben 38, 42 und 39, 43 verstellt und eingestellt werden. Diese Anordnung gewährleistet auch eine genaue zentrische Einstellung der Lage der Matrize 30 bzw. der Lage von deren Bohrung 35 bezüglich der Patrizenachsen.
Beim Formen der Verpackung in der Matrize gleiten jene Ränder, die später versiegelt werden müssen, durch die Schlitze 31 der Matrize bevor sie zwischen die Backen 33,34 gelangen.
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bzw. auf den über diese Patrize gefalteten Zuschnitt 29 einwirkende Rollen 44 vorgesehen. Die Rollfläche dieser Rollen 44 besteht aus Gummi oder einem ähnlich elastischen Werkstoff. Eine in die Matrize 30 eingebaute Achse 45 gewährleistet den freien Umlauf der Rolle 44.
Die Achse 45 ist verstellbar und wird mit Hilfe der auf sie einwirkenden Federn 46, deren Spannung überdies nachstellbar ist, der Rollendruck eingeregelt. Da jeder der Kanten der Patrize 20 eine Rolle 44 zugeordnet ist, ist es möglich, exakt geformte Verpackungen zu erzeugen.
Einzelheiten einer beispielsweise Ausführungsform einer Versiegelungseinrichtung 32 zeigt die Fig. 21, u. zw. in Draufsicht. Die gezeigte Backe 34 trägt Heizkörper 47 und 47'. Die Form dieser Körper hängt von der Verpackungsform ab und entspricht im Ausführungsbeispiel jener der Verpackung nach Fig. 3, also einem Spitzbogen, von dem die Spitze abgeschnitten ist.
Die Fig. 22 zeigt nun im vergrösserten Massstab ein Detail der Backe 34 in Seitenansicht, u. zw. das der Patrize 21 zugekehrte Ende des Heizkörpers 47, also jenen Teil, der bestimmt ist, den dem Boden benachbarten Rand der Verpackung zu versiegeln. Dazu dient die Zone 48, denn dort weist die Verpakkung eine vierfache Blattstärke auf, wogegen die Verpackung im Bereich 50 nur die doppelte Blattstärke besitzt.
Deshalb wurde auch die dargestellte Formgebung des Höhenprofils der Heizkörper gewählt (Fig. 22), die gewährleistet, dass trotz verschiedener Materialstärken eine exakte Versiegelung erzielbar ist. Da es aber nicht immer möglich ist, genau vorauszubestimmen, wo die vierfache Blattstärke und wo die doppelte ansetzt, ist zur Verbindung der Zonen 48 und 50 eine Schräge 49 vorgesehen, die ausreicht, um die erwähnten Unterschiede auszugleichen. Es ist auf jeden Fall vorteilhaft, wenn der Druck auf die Räder der Verpackung im Bereich der Zone 48 grösser ist als im Bereich der Zone 50, um eine einwandfrei dichte Verpackung zu erhalten.
Die beschriebene Einrichtung zur Herstellung von Verpackungen ist erfindungsgemäss nicht auf die dargestellten Ausführungsformen bzw. deren konstruktive Ausbildung beschränkt, vielmehr liegen Änderungen der Form der Verpackung und alle damit verbundenen konstruktiven Änderungen, sei es an den Formungsteilen, Matrize und Patrizen und an der Einrichtung nach Fig. 20, aber auch an der Versiege- lungseinrichtung im Rahmen der Erfindung.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Herstellung dichter, beutelartiger Verpackungsbehälter aus Abschnitten eines Bandes, welches einfach oder geschichtet ist und mindestens an seinen nach der Fertigstellung zum Behälter miteinander verbundenen Rändern eine, vorzugsweise thermoplastische Auflage besitzt, unter Verwendung einer rohrförmigen Matrize, welche mit zwei konform ausgebildete Köpfe aufweisenden Patrizen zusammenwirkt, deren eine bei ihrer Einführung in die Matrize vom Behältermaterial umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass der abgelängte Bandstreifen, mit der die Auflage aufweisenden Seite abgekehrt, auf die Öffnung einer längsgeteilten Matrize aufgelegt wird, wobei eine seiner Symmetrieachsen auf den Spalten der Matrize liegt,
anschliessend der Zuschnitt von den Köpfen der zwei in der Matrizenachse längsverschiebbaren Patrizen erfasst und mit Hilfe dieser Patrizen durch die Matrize geschoben und dabei geformt wird, worauf die Versiegelung, beispielsweise durch Wärmeeinwirkung auf die durch die Spalten der Matrize geformten, abstehenden und mit einer thermoplastischen Auflage versehenen Ränder des Behälters erfolgt, während der Behälter von den Patrizen durch die Versiegelungseinrichtung geführt wird.