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Die
Erfindung betrifft eine Verschlussklammer (nachfolgend auch Clip
genannt) zum Verschließen
von schlauch- oder beutelartigem, gerafftem Verpackungsmaterial
mit zwei eine Klammerebene aufspannenden, durch einen Verbindungsabschnitt
verbundenen Schenkeln.
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Solche
im Wesentlichen meist U-förmig
ausgebildeten Verschlussklammern sind zahlreich bekannt. Sie sind
zum Zweck der Magazinierung typischerweise mit parallelen Klammerebenen
in großer Zahl
hintereinander zu einer Art Stange aufgereiht und auf der dem Verpackungsmaterial
abgewandten Außenseite
des Verbindungsabschnittes mittels eines Kleb- oder Siegelstreifens
miteinander fixiert, so dass die Clipstange stabilisiert ist. Zum
Verschließen des
Verpackungsmaterials wird eine solche Clipstange senkrecht zur Führungsbahn
eines verschieblichen Stempels einer Veschließeinrichtung trans portiert
und mit ihrem vorderen Ende in die Führungsbahn eingeführt. Der
angetriebene Stempel trennt den vordersten Clip von den nachfolgenden
Clips der Clipstange ab und transportiert ihn entlang seiner Führungsbahn
bis die Schenkel des Clips das Verpackungsmaterial in dem zu einem
Zopf gerafften Bereich umgreifen. Auf dem letzten Stück der Stempelbewegung
werden die Schenkel des Clips unter Druck gegen eine Matrize mit
einer Führungsbahn dergestalt
umgebogen, dass der Clip ringförmig
geschlossen das Verpackungsmaterial umgreift, wobei die Schenkel
im verschlossenen Zustand ein wenig aus der Klammerebene herausgedreht,
parallel nebeneinander zu liegen kommen.
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Die
zur Herstellung solcher Verschlussklammern verwendeten Materialstränge oder
Drähte – es handelt
sich vorzugsweise um Metalldrähte
und besonders bevorzugt um Aluminiumdrähte – weisen bekanntermaßen verschiedene
Querschnittesprofile auf.
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Aus
der
DE 1 536 183 B ist
beispielsweise eine Verschlussklammer bekannt, deren Querschnittsprofil – ausgehend
von einem runden Profil – zur Verbesserung
des Gewicht-zu-Biegewiderstand-Verhältnisses oval geformt ist,
wobei die Höhe
des Querschnittsprofils, also die Profilausdehnung in der Klammerebene,
durch große
Achse des Ovals bestimmt und somit größer ist als dessen Breite,
also die Profilausdehnung senkrecht zur Klammerebene. Eine solche
Klammer benötigt
gegenüber
einer Verschlussklammer mit rundem Querschnitt bei gleicher Stabilität weniger
Material oder weist, anders gesagt, bei gleichem Materialbedarf
ein höheres
Widerstandsmoment auf.
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Auch
aus der
US 3,584,347
A sind Klammern bekannt, deren Querschnittsprofile eine
in der Klammerebene liegende Haupterstreckungsrichtung aufweisen.
Anders als bei der ovalen Klammer ist aber deren Innenbreite, d.
h. die Breite der Verschlussklammer auf der der zu verschließenden/verschlossenen
Verpackungshülle
zugewandten Seite, größer als
deren Außenbreite.
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Auch
diesem Querschnittsprofil liegt das Bestreben zu Grunde, die Biegesteifigkeit
bei möglichst geringem
Materialeinsatz zu erhöhen.
Hinzu kommen weitere das Klammerprofil beeinflussende Anforderungen
wie die Führung
der Verschlussklammer in der Führungsbahn
und der Matrize, eine abrutschsichere Innenoberfläche oder
eine Innenoberfläche mit
abgerundeten Kanten zur Vermeidung von Verletzungen der zu verschließenden Verpackungshülle.
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In
der
DE OS 1 959 755
A tritt das Bestreben der Materialeinsparung bei gleichem
Widerstandsmoment ferner darin zu Tage, dass die Verjüngung des
Querschnittsprofils der dort offenbarten Verschlussklammer von der
größeren Innen-
zur geringeren Außenbreite über seitliche
gekehlte Vertiefungen erfolgt.
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Aus
der
CH 256 532 A ist
ein Tütenverschluss
mit einem biegsamen Metallstreifen bekannt, der auf seiner Außenseite
wenigstens eine Mulde aufweist und dessen Längsränder zur Außenseite hin abgebogen sind.
Zum Verschließen
einer Tüte
wird der Metallstreifen mit der Mulde nach außen um den gerafften Zopf gelegt
und die Muldenwand des einen Metallstrefenendes in die Mulde des
anderen Metallstreifenendes eingelegt, wodurch ein relativ sicherer Verschluss
erzielt wird. Durch das nach innen gewölbte Profil des Metallstreifens
wird die Biegesteifigkeit des Verschluss erhöht sowie der Materialeinsatz gering
gehalten.
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Aufgabe
ist es, eine Verschlussklammer mit einer weiter verbesserten Zuhaltekraft
bei gleichem Materialaufwand zu schaffen, die einfach herstellbar und
magazinierbar ist.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Verschlussklammer der eingangs genannten
Art mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.
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Um
beispielweise einen vollständig
luftdichten Verschluss zu erreichen, müssen sehr starke radial nach
innen gerichtete Druckkräfte
auf das Verpackungsmaterial in dem zu einem Zopf gerafften Bereich
einwirken und das Material fest zusammenpressen, was insbesondere
für Kunststoff-Folien
gilt.
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Das
Querschnittsprofil des den erfindungsgemäßen Clip bildenden Materialstrangs
weist zu diesem Zweck vorzugsweise über die gesamte Länge des
Clips seitliche, d. h. die Breite des Clips begrenzende, Profilränder auf,
von denen der eine eine Ausnehmung und der andere einen Vorsprung
aufweist. Der Vorsprung und die Ausnehmung sind so dimensioniert,
dass sie im verschlossenen Zustand der Klammer ineinander greifen
können.
Somit kann beim Verschließen
eine formschlüssige
Verbindung („Verzahnung”) zwischen
beiden umgelegten, parallel nebeneinander angeordneten Schenkeln
des Clips erzielt werden. Die radial auswärts gerichteten Druckkräfte, welche
das Verpackungsmaterial dem Clip entgegensetzt, werden auf diese
Weise daran gehindert, den Clip wieder aufzuspreizen. Mit der erfindungsgemäßen Profilierung
des Clipmaterials wird also zusätzlich
zu der Materialeinsparung bei gleichbleibender Biegesteifigkeit,
welche bei den bekannten Clips einzig den Fokus der Optimierung
bildete, ein weiteres die Zuhaltekraft steigerndes Merkmal bereitgestellt,
durch das aber keine nennenswerten Einbußen hinsichtlich der erzielten
Materialeinsparung in Kauf genommen werden müssen.
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Es
sei an dieser Stelle angemerkt, dass das Querschnittsprofil aus
fertigungstechnischen Gründen
vorzugsweise über
die gesamte Länge
der Verschlussklammer gleichmäßig ausgebildet
ist. Die Erfindung ist hierauf aber nicht beschränkt. Insbesondere kann die
verbesserte Zuhaltekraft auch dann erzielt werden, wenn die beanspruchte
Profilierung nur auf den Bereich der Schenkel beschränkt ist.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform weisen
der Vorsprung einen konvexen Radius und die Ausnehmung einen konkaven
Radius gleicher Größe auf.
Hierdurch kann der Formschluss verbessert werden.
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Vorteilhaft
ist es, wenn die Höhe
des Querschnittsprofils (Profilausdehnung in der Klammerebene) größer als
dessen Breite (Profilausdehnung senkrecht zur Klammerebene) ist.
Mit größer werdender
Höhe des
Profils wächst
das Widerstandsmoment im Quadrat, so dass bei einem entsprechenden Verhältnis von
Höhe zu
Breite ein gewünschtes,
für die
Zuhaltekraft entscheidendes Widerstandsmoment bei möglichst
geringem Materialeinsatz erzielt wird. Das Querschnittsprofil weist
insbesondere vorzugsweise eine Höhe
auf, die um 1/3 bis 1/2 größer ist
als die Breite.
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Diese
und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden
nun anhand von Ausführungsbeispielen
mit Hilfe der Zeichnungen näher erläutern. Es
zeigen:
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1A eine
Vorderansicht einer offenen Verschlussklammer;
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1B eine
Seitenansicht der offenen Verschlussklammer gemäß 1A;
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2A eine
Vorderansicht einer ersten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen, verschlossenen
Verschlussklammer;
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2B einen
Schnitt durch die verschlossene Verschlussklammer gemäß der Ausführungsform aus 2A;
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3A eine
Vorderansicht einer zweiten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen, verschlossenen
Verschlussklammer;
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3B einen
Schnitt durch die verschlossene Verschlussklammer gemäß der Ausführungsform aus 3A;
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3C einen
Schnitt durch die verschlossene Verschlussklammer gemäß der Ausführungsform aus 3A mit
verdrehten Schenkeln;
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4A eine
Vorderansicht einer dritten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen, verschlossenen
Verschlussklammer; und
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4B einen
Schnitt durch die verschlossene Verschlussklammer gemäß der Ausführungsform aus 4A.
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Die
eingangs genannte Verschlussklammer 100 weist typischerweise
die in 1A und 1B dargestellte
U-förmige
Ausgangsgestalt vor dem Verschließen des Verpackungsmaterials
auf. Zwei Schenkel 110 und 112 gehen über Radien
in einen sie verbindenden Verbindungsabschnitt 114 über. Die
Verschlussklammer 100 kann aus verschiedenen Materialien
wie Stahl und Aluminium bestehen. Sie wird vorzugsweise aus einem
geraden Materialstrang in die in 1A gezeigte
Gestalt gebogen.
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Die
Schenkel 110, 112 weisen jeweils eine Anschrägung 116 bzw. 118 auf
ihrer Außenseite 120 auf,
die dazu dient, die Umlenkung der Schenkel beim Verschließen des
Clips in der Matrize kontrolliert und mit möglichst geringer Reibung vonstatten gehen
zu lassen. Die beiden Schenkel definieren eine Klammerebene, die
als strichpunktierte Linie 122 in 1B eingezeichnet
ist. Die Breite des Clips wird durch zwei beabstandete zu der Klammerebene parallele
Seitenflächen 124 und 126 bestimmt.
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2A zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Clips 200 in
der geschlossenen, den gerafften Abschnitt eines Verpackungsmaterials
(nicht gezeigt) umgreifenden Gestalt. Die beiden Schenkel 210 und 212 liegen
hier parallel und auf gleicher Höhe
nebeneinander (in dieser Darstellung hintereinander). Die Besonderheit
des erfindungsgemäßen Clips
wird erstmals in der in 2B gezeigten
Schnittdarstellung dieses Ausführungsbeispiels
erkennbar. Der Schnitt zeigt, dass das Querschnittsprofil 230 (schraffiert
dargestellt) des den Clip bildenden Materialstrangs seitliche, d.
h. durch die Seitenflächen 224, 226 gebildete
Profilränder
aufweist, die jeweils einen ersten Vorsprung 232 bzw. 234 und
einen zweiten Vorsprung 242 bzw. 244 aufweisen,
zwischen denen jeweils eine Ausnehmung 252 bzw. 254 eingeschlossen
ist.
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Das
Querschnittsprofil dieser bevorzugten Ausführungsform ist (in der unverformten
Gestalt) spiegelsymmetrisch zur Klammerebene 222 ausgestaltet.
Ein spiegelsymmetrisches Profil hat den Vorteil, dass beim Umbiegen
der Schenkel keine aus der Klammerebene weisenden Biege- oder Kippmomente
auftreten, die beim Verschließen
des Clips zu Problemen führen
können.
Ferner kommt es beim Magazinieren der Verschlusseinrichtung nicht
auf die Orientierung des Clips bzw. der Clipstange an.
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Aufgrund
der Symmetrie liegen die Vorsprünge 232, 234 und 242, 244 und
Ausnehmungen 252, 254 der beiden Seiten des Profils
gegenüber. Dadurch
tritt ein Formschluss nicht ein, wenn der Clip, wie in 2A und 2B ersichtlich,
beim Verschließen
so umgebogen wird, dass die Schenkel 210, 212 parallel nebeneinander
auf gleicher Höhe angeordnet
sind. Bei dieser Umformung wird die Zuhaltekraft der erfindungsgemäßen Klammer,
allein über
deren Biegesteifigkeit oder Widerstandsmoment bestimmt. In dieser
Hinsicht ist das in 2B gezeigte Querschnittsprofil
jedoch optimiert. Insbesondere ist die Höhe des Querschnittsprofils
vorteilhafterweise größer als
dessen Breite, da das Widerstandsmoment quadratisch mit größer werdender Höhe des Profils
ansteigt. Bei dem besonders bevorzugten Höhe-zu-Breite-Verhältnis von
1 1/3:1 bis 1,5:1 wird ein optimales Verhältnis aus Widerstandsmoment
und Materialeinsatz erreicht. Bei dieser im Grunde rechteckigen
Querschnittsgeometrie und dem genannten Seitenverhältnis ergibt
sich ungefähr eine
doppelt so große
Zuhaltekraft auf den Zopf wie bei einem runden gleichgroßen Querschnitt.
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Das
Verhältnis
aus Widerstandsmoment und Materialeinsatz wird zusätzlich durch
die seitlichen Aussparungen verbessert. Diese sind bei dieser Ausführungsform
besonders vorteilhaft im Bereich der neutralen Zone vorgesehen,
die bei der Umformung weder gestaucht noch gestreckt wird.
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Die
Breite der Vorsprünge 232, 234, 242, 244 (Ausdehnung
der Vorsprünge
parallel zur Klammerebene) ist bei dieser Ausführungsform geringer als die Breite
der Ausnehmungen 252, 254. Daher sind sie geeignet,
im verschlossenen Zustand der Klammer 200 ineinander zu
greifen und so einen Formschluss zu gewährleisten. Hierzu muss der
Clip, wie in 3A bis 3C erkennbar
wird, beim Verschließen
so in einer Matrize umgebogen werden, dass die Schenkel 310, 312 parallel
nebeneinander aber in der Höhe
zueinander versetzt liegen. Der erste Vorsprung 334 des
einen seitlichen Profilrandes des zweiten Schenkels 312 greift
dann in die Aussparung 352 des gegenüberliegenden seitlichen Profilrandes des
ersten Schenkels 310 ein. Umgekehrt greift bei diesem Profil
der zweite Vorsprung 342 des einen seitlichen Profilrandes
des ersten Schenkels 310 in die Aussparung 354 des
gegenüberliegenden
seitlichen Profilrandes des zweiten Schenkels 312 ein. Die
so erzielte doppelte Verzahnung bietet eine erhöhte Sicherheit gegen das Aufspreizen
des verschlossenen Clips. Die Aussparungen 352, 354 haben
in diesem Fall eine doppelte Funktion, nämlich Materialersparnis einerseits
und Formschluss andererseits.
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Der
Clip nimmt bei dieser Art des Verschließens eine platzsparendere Gestalt
an, da die Breite des verschlossenen Clips gegenüber der Summe beider Schenkelbreiten
um die Tiefe der Aussparungen (Ausdehnung der Aussparungen in Richtung senkrecht
zur Klammerebene) vermindert ist.
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Im
Gegensatz zu der Ausführungsform
gemäß 2 ist bei dem Beispiel aus 3 die Breite der Vorsprünge und
Ausnehmungen, d. h. deren Ausdehnung parallel zur Klammerebene,
identisch. Genauer gesagt weisen die Vorsprünge einen konvexen Radius und
die Aussparungen einen konkaven Radius gleicher Größe auf.
Dies trägt
einer beim Verschließen
verursachten Verdrehung der Schenkel Rechnung: Da beim Verschließen des
Clip ein seitlicher Versatz der Schenkel aus der Klammerebene heraus
erfolgen muss, damit diese nebeneinander zu liegen kommen, wird
der Materialstrang im Bereich des Verbindungsabschnitts 314 sowie
der Biegungen 316, 318 verdrillt. Dadurch wird
auch das Querschnittsprofil im Bereich der Schenkel 310, 312 gegenüber der
Klammerebene um einen kleinen Winkel α um die Zentrumsachse des Materialstranges
verdreht, wie in 3C übertrieben dargestellt ist.
Durch die gleichen Radien der Vorsprünge und der Ausnehmungen bleibt
der Formschluss jedoch unabhängig von
dem Winkel α gleich.
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Beiden
Ausführungsformen
aus 2 und 3 ist
gemeinsam, dass jeweils beide seitlichen Profilränder erste Vorsprünge 232, 234, 332, 334 und zweite
Vorsprünge 242, 244, 342, 344 aufweisen, zwischen
denen die Ausnehmungen 252, 254, 352, 354 eingeschlossen
sind. Die ersten Vorsprünge 232, 234, 332, 334 gehen
jeweils in die dem Verpackungsmaterial zugewandte Innenfläche 260, 360 und
die zweiten Vorsprünge 242, 244, 342, 344 in
die dem Verpackungsmaterial abgewandte Außenfläche 270, 370 der
Verschlussklammer 200, 300 über. Dadurch ist die Breite
der Clips im Bereich der Innenfläche
(Innenbreite) und Außenfläche (Außenbreite)
am größten.
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Dieses „Doppel-T-Profil” hat neben
den oben genannten Vorteilen den weiteren Vorteil geringerer Störanfälligkeit
im Einsatz: Zwar sind alle am Profil vorhandenen Ecken verrundet,
um eine Beschädigung
des Verpackungsmaterials zu vermeiden. Bevorzugt bildet die Außenfläche 270, 370 wenigstens im
Bereich des Verbindungsabschnitts 214, 314 aber Übergangskanten
mit beiden die seitlichen Profilränder bildenden Seitenflächen 224, 226, 324, 326,
wobei die Übergangskanten
Radien aufweisen, welche kleiner oder gleich 0,5 mm sind. (Der größere Radius der
Vorsprünge
läuft also
nicht tangential in die Außenfläche aus.)
Solche „scharfen” Übergangskanten erweisen
sich dahingehend als vorteilhaft, dass sie im Zusammenwirken mit
dem entlang seiner Führungsbahn
angetriebenen Stempel den Kleb- oder Siegelstreifen, der die Clips
in Form einer Stange fixiert, beim Vereinzeln des vordersten Clip
abscheren und damit prozesssicher abtrennen.
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Ferner
kann bei einer Verschlussklammer, die einen solchen Querschnitt
mit großer
Außenbreite
aufweist, die Außenfläche für eine Kodifizierung oder
sonstige Prägungen
mit kennzeichnendem oder technisch-funktionalem Zweck eingesetzt
werden. Beispielsweise kann zur besseren Führung der Verschlussklammer
durch den Stempel während
des Verschließvorganges
an der Außenfläche der
Klammer eine etwa dreieckige, in Längsrichtung des Materialsranges
verlaufende Nut angebracht werden, in die der Stempel eingreift.
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Durch
die große
Innenbreite des Querschnittsprofils wird die Abdichtwirkung des
Clips erheblich verbessert. Ferner steht auf der Innenfläche des
Clips genügend
Platz zur Verfügung,
um Prägungen
mit technischem Zweck anbringen zu können. Beispielsweise kann bei
einer vorteilhaften Ausführungsform
die Innenfläche
mit wenigstens einer Einkerbung oder Rille in Längserstreckungsrichtung des Materialstranges
versehen werden. Hierdurch wird die Abrutschgefahr des verschlossenen
Clips von dem Verpackungsmaterial, insbesondere bei Kunststofffolie,
vermindert.
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In
den 4A und 4B ist
eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Clips 400 dargestellt,
die ein Querschnittsprofil aufweist, das nicht spiegelsymmetrisch
zur Klammerebene 422 sondern punktsymmetrisch zum Mittelpunkt 423 des Profils
ist. Ein Clip mit diesem Profil kann so verschlossen werden, dass
die Schenkel 410, 412 ohne Höhenversatz parallel nebeneinander
liegen, wobei dennoch ein Formschluss erreicht wird, weil der Vorsprung 432 des
einen seitlichen Profilrandes der Aussparung 454 in dem
anderen seitlichen Profilrand gegenüberliegt und umgekehrt. Der
Vorteil ist, dass bei dieser Form der Formschluss und damit eine
erhöhte Zuhaltekraft
und eine platzsparendere Gestalt erzielt werden kann, während beide
Schenkel im verschlossenen Zustand an dem gerafften Verpackungsmaterial
(nicht gezeigt) anliegen, wodurch gleichzeitig eine noch sicherere
Abdichtung der Verpackung und Haftung auf dem Zopf gegeben ist.
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Auch
bei der Ausführungsform
gemäß 4 sind die Vorsprünge und Aussparungen mit gleichen Radien
versehen, so dass der Formschluss auch bei axial verdrehten Schenkeln
gewährleistet
ist.
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Abschließend sei
darauf hingewiesen, dass weder die Anzahl von Vorsprüngen noch
die der Ausnehmungen auf die der Ausführungsbeispiele festgelegt
ist. Auch ist die Form oder Anordnung (Symmetrie) der Vorsprünge und
Ausnehmungen nicht auf die gezeigten Beispiele beschränkt.