DE2340078A1 - Siegelbacke - Google Patents

Siegelbacke

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DE2340078A1 DE19732340078 DE2340078A DE2340078A1 DE 2340078 A1 DE2340078 A1 DE 2340078A1 DE 19732340078 DE19732340078 DE 19732340078 DE 2340078 A DE2340078 A DE 2340078A DE 2340078 A1 DE2340078 A1 DE 2340078A1
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Description

Die Erfindung betrifft eine Siegelbacke zum Versiegeln von mit Kunststoff beschichtetem Papier, Pappe oder dergleichen, bestehend aus einem elektrisch beheizten Widerstandsdraht und einem Trägerkörper aus elektrisch isolierendem, wärmeleitenden Material, in welchem der Draht, um ein bestimmtes Maß herausragend, befestigt ist.
Bei der Herstellung von Verpackungen aus mit Polyäthylen beschichtetem Trägermaterial besteht bekanntlich fast stets die Aufgabe, zwei oder mehrere Materialbahnen miteinander - zum Teil auch dichtend -zu verbinden. Dies geschieht durch Verschweißen des auf dem Trägermaterial befindlichen Kunststoffs, Es sind Schweißvorrichtungen bekannt, die mit Siegelbacken ausgestattet sind, welche entweder gegen einen Stempel oder gegen entsprechende andere gegenüberliegende Siegelbacken als Gegenhalterung mit dazwächen angeordnetem zu versiegelnden Material
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gedrückt werden. Das Gegendruckelement ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung nicht interessant, so daß sich die Beschreibung lediglich auf die Siegelbacke richtet. Die Schweiß- oder Siegelbacke muß bekanntlich eine bestimmte Festigkeit, Stabilität und Druckfestigkeit aufweisen und ist mit Kühl- sowie Heizeinrichtungen zu versehen.
Bekannte Siegelbacken bestehen daher aus einem klotzartig ausgebildeten Trägerkörper mit einer Bohrung zum Durchströmen einer Kühlflüssigkeit, dessen Oberfläche, welche dem zu versiegelnden Material gegenüberliegt, einen elektrisch beheizten Widerstandsdraht trägt. Als Trägermaterial wird beispielsweise Keramik, z. B. pulvergepreßtes Keramikmaterial, verwendet, weil dieses die notwendigen physikalischen Eigenschaften einer guten Wärmeleitung und einer guten elektrischen Isolierung hat . Die gute Wärmeleitung ist erforder-
der
lieh, weil von/durch die Bohrung strömendenFlüssigkeit erzeugte Kälte möglichst rasch und intensiv an die vorgenannte Oberfläche mit dem Widerstandsdraht zur Kühlung der zuvor erzeugten Schweißnaht gelangen muß. Die Eigeischaft der elektrischen Isolation des Trägermaterials ist erforderlich, weil der elektrische Strom nur durch den Widerstandsdraht, nicht aber den Trägerkörper fließen soll. Hierdurch wird erreicht, daß an definierten Stellen meist nicht allzu großer Flächenausdehnung beheizt und damit gesiegelt wird.
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Bei der Herstellung von Verpackungen in der Massenproduktion werden Schweißvorrichtungen mit Siegelbacken gefordert, die eine hohe,Durchsatζleistung haben. Mit anderen Worten soll mit der Siegelbacke an genau vorbestiiranter Stelle, exakt in der Spur gehalten, in kurzer Zeit gesiegelt werden. Große Schwierigkeiten bereitet hier die Anordnung und Befestigung des elektrisch beheizten Widerstandsdrahtes auf dem Trägerkörper. Bei einer bekannten Siegelbacke verwendet man beispielsweise einen oder mehrere gradlinig verlaufende Widerstandsdrähte mit Rechteckprofil, die in zuvor angeordneten entsprechenden Längsnuten im Trägerkörper eingelegt sind.
Der Schweißvorgang erfolgt in der Regel derart,daß nach dem Prinzip der Impulsschweißung nach dem Zusammendrücken der Siegelbacken ein kurzer Heizimpuls zur Erzeugung der Schweißnaht aufgebracht wird, dem sogleich eine Kühlperiode folgt, damit die Schweißnaht aushärtet. Ein Nachteil beim Schweißen besteht nun darin, daß beim Zurückziehen bzw. Auseinanderfahren der Siegelbacken der außen an dem Trägermaterial, z. B. der Pappe, angeordnete Kunststoff mit der Arbeitsoberfläche des Widerstandsdrahtes ebenfalls verschweißt ist. Der Widerstandsdraht zieht also in nachteiliger Weise beim Auseinanderfahren der Siegelbacken Teile der versiegelten Papierbahnen unregelmäßig auseinander. Um dies zu vermeiden, gibt man kurz vor dem Auseinander-
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fahren der Siegelbacken einen weiteren, dem Werte nach geringeren Heizimpuls durch den Widerstandsdraht, um das Ankleben des Kunststoffes außen an dem Widerstandsdraht durch Verflüssigen des Kunststoffes aufzuheben. Dennoch geschieht es immer wieder, daß durch diesen oder andere mechanische Effekte der in den Trägerkörper eingelegte Widerstandsdraht aus seinem Bett herausgerissen wird und schräg neben der Nut zu liegen kommt. Eine Zerstörung der Siegelbacke ist dann zwangsläufig die Folge.
Man hat Abhilfe hiergegen dadurch zu schaffen versucht, daß man den Widerstandsdraht auf eine Chromoxydschicht aufschweißt, die auf der Oberfläche des Trägerkörpers angebracht ist. Die Herstellung und Verarbeitung von Chromoxyd ist jedoch unwirtschaftlich, so daß die erzielten Resultatetnbefriedigend blieben.
Ein weiterer wesentlicher Nachteil der bekannten Siegelbacken besteht darin, daß durch das zwangsläufige Durchbrennen des Widerstandsdrahtes nach einer gewissen Lebensdauer der Trägerkörper an der Durchbrennstelle zerstört wird. Die Siegelbacken sind die bei einer Schweiß·* vorrichtung am meisten dem Verschleiß ausgesetzten Werkzeugteile. Das Hauptproblem richtet sich daher unter anderem auch auf die Auswechselbarkeit der Siegelbacken in den Schweißvorrichtungen. Wenn also ein Widerstandsdraht durchgebrannt und der Trägerkörper beschädigt ist, muß die ge-
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samte Siegelbacke herausgenommen und durdi eine neue ersetzt werden. £üne Wiederverwendung der verbrauchten Siegelbacke ist in der Regel unmöglich. Da dia Elerstellunj der bekannten Trägerkörper mit den Kühlbohrungen und Nuten oder speziell behandelten Oberflächen mit Chromoxyd und aufgeschweißtem Widerstandsdraht teuer und unwirtschaftlich ist, hat man nach anderen Lösungen Ausschau gehaLten»
Es besteht daher erfindungsgemäß die Aufgabe, eine Siegelbacke der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß die dem Verschleiß unterworfenen Teile wirtschaftlicher herstellbar und leicht austauschbar sind, wobei ein<j einwandfreie Maßhaltung gewährleistet ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Trägerkörper die Gestalt einer Leiste hat, deren Oberfläche mindestens eine Rille zur Aufnahme des im Querschnitt winkelig geformten elektrisch beheizten Widerstandsdrahtes aufweist und der Trägerkörper lösbar und dichtend cun Aufnahmekörper befestigt ist. Notwendige Bedingung ist eine genaue Maßhaltung zwischen der Oberfläche des Trägerkörpers und dem Widerstandsdraht auf der dem zu versiegelnden Material zugewandten Seite. Durch die erfindungsgemaßen Maßnahmen können die geforderten Maße exakt eingestellt und gehalten werden, und dennoch ist die neue Siegelbacke derart materialsparend und geschickt ausgebildet, daß ein Austauschen der
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Verschleißteile ohne oder mit nur wenigen Werkzeugen in kürzester Zeit möglich ist.
Die Herstellbarkeit d.-:r neuen Siegelbacke ist sehr wirtschaftlich, weil d-^r TrIgei.körper in materialsparender Weisu die Gestalt einer Leiste hat/ welcher -der Widers triads draht - gegebenenfalls unlösbar - be: ■ festigt ist. Beim Durchbrennen des Drahtes braucht also nur ein preiswerter Körper ausgetauscht zu werden.
Die Erfindung ist vorteilhaft dadurch ausgestaltet, daß in der Oberfläche des Trägerkörpers längs am Außenrand zwei parallel verlaufende, gerade Rillen vorgesehen sind, deren Tiefe etwas größer als die lichte Höhe des einzusteckenden Schenkels des Widerstandüdrahtes ist. Durch die Verwendung des im Querschnitt winkelig geformten Widerstandsdrahtes genügen zur exakten Halterung schmale Rillen im Trägerkörper,die es gestatten, mit dem Draht die geforderte genaue Spur zu halten. Durch die weitere Maßnahme, daß die Tiefe etwas größer als die lichte Höhe des in den Trägerkörper hineinragenden Drahtschenkels ist, kann man nachträglich MaterialVerformungen begrenzten Ausmaßes zur Festlegung des Drahtes vornehmen. Es ist damit die oben erwähnte Schwierigkeit beseitigt, daß der Draht beim Auseinanderfahren der Siegelbacken aus dem Trägerkörper herausgezogen wird.
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Zweckmäßig ist es erfindungsgemäß ferner, wenn die Unterseite des Trägerkörpers eine Längsnut zur Durchleitung eines Kühlmittels aufweist. Die bislang bei den bekannten Siegelbacken bzw. in deren Trägerkörpern vorgesehenen Bohrungen, deren Herstellung aufwendig und teuer ist, wird in einfacher Weise ersetzt durch eine Längsnut, die ersichtlich einfacher und preiswerter am Trägerkörper anzubringen ist. Durch die oben genannte dichtende Befestigung des Trägerkörpers am Aufnahmekörper ist wiederum ein Strömungskanal für die Kühlflüssigkeit geschaffen.
Sehr zweckmäßig ist die Halterung und Anordnung der elektrisch beheizten Widerstandsdrähte dann gewährleistet, wenn erfindungsgemäß zwei elektrisch beheizbare Widerstandsdrälte entsprechend der Anordnung der geraden Rillen im Trägerkörper an ihren Enden durch Kontaktstücke miteinander verbunden sind und der Trägerkörper an seinen Enden mit Vertiefungen zur Aufnahme der Kontaktstücke versehen ist. Wesentlich bei den Siegelbacken ist die Schaffung einer recht genauen Ebene, aus der nur der Widerstandsdraht, nicht aber andere Kontaktstücke oder Hlterungsteile herausragen dürfen. Die Vertiefungen im Trägerkörper sind, ähnlich wie die Längsnut zur Kühlung, einfach anzubringen und ermöglichen die geforderte Maßhaltung, Die Verwendung von zwei Widerstandsdrähten läßt eine doppelte Schweißnaht erzeugen, die bei der Verpackung dann eine doppelte Sicherheit bietet. Die Verbindung der
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beiden Widerstandsdrähte an ihren Enden kann entweder durch je ein getrenntes Kontaktstück, z. B, durch eine angelötete Metallplatte oder dergleichen,oder durch Ausstanzen eines Blechstreifens vorgesehen sein, bei dem dann die Drähte und die Kontaktstücke aus einem Stück bestehen .
Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung besteht der Trägerkörper aus auf der Oberfläche eloxiertem Aluminium. Als weitere Materialien für den Trägerkörper kommen noch Aluminiumoxyd und Nickeloxyd unter anderem in Frage. Diese Materialien gestatten im Gegensatz zu dem pulvergepreßten Keramikmaterial bekannter Siegelbacken die Erstellung und Einhaltung genauer Konturen an der wirksamen Siegelbackenoberfläche. Diese Konturen, d. h. die Maßhaltung an der Arbeitsoberfläche der Siegelbacke sind für die Erzeugung einer guten Schweißnaht sehr wesentlich. Je nach der Dicke des zu verschweißenden Materials ändert sich auch die genannte Kontur, d. h. es müssen entsprechend bemessene unterschiedliche Siegelbacken verwendet werden. Die Erfindung weist auch diesbezüglich den Vorteil auf, daß der jeweilige Industriebetrieb ohne allzu großen Kostenaufwand eine größere Anzahl verschiedenartiger Siegelbacken auf Lager halten kann.
Günstig ist es erfindungsgemäß auch, wenn Zentrieröffnungen im Trägerkörper angeordnet sind. Das Austauschen der Siegel-
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backen ist hierdurch wesentlich vereinfacht und verkürzt.
Besonders vorteilhaft ist es erfindungsgemäß, wenn zwischen dem Trägerkörper und dem Aufnahmekörper ein Dichtring angeordnet ist und für die Befestigung der genannten Körper aneinander Klfinunschienen vorgesehen sind, die durch Schrauben oder dergleichen gegeneinander preßbar sind. Diese Art der Anbringung der Siegelleiste an dem Aufnahmekörper der Schweißmaschine ist überraschend einfach und - wie die Praxis gezeigt hat - funktionssicher. Diese Konstruktion bietet den Vorteil einer außerordentlich einfachen und wenig zeitraubenden Auswechselmöglichkeit der Siegelbacke. Die Verwendung eines Dichtringes, z. B, eines O-ringes, bereitet ebenfalls keinerlei Schwierigkeiten, da dieser im Falle der Beschädigung nur herausgenommen und durch einen neuen ersetzt zu werden braucht, den man lediglich in die vorgesehene Nut im Aufnahmekörper einzulegen braucht. Die Klemmwirkung der Klemmschienen ist zur dichtenden Halterung ausreichend, weil im Betrieb die Arbeitskraft stets in Richtung auf den Dichtring wirkt, Die erfindngsgemäßen Klemmschienen bringen den weiteren vorteilhaften Effekt, daß beim Festklemmen durch Anziehen der Schraubverbindung der gegebenenfalls lose in die Rillen im Trägerkörper angelegte Widerstandsdraht festge-
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klemmt wird.
Die Erfindung ist ferner dadurch gekennzeichnet, daß der eine Schenkel des Widerstandsdrahtes in die Rille eingest.ockt und durch einmalige j Anpressen festgeklemmt ist. Zu diesem letztgenannten Festklemmen ist eine geringe Materialverformunj möglich, die durch das obenbereits erwähnte Merkmal gestattet Lsi, daß nämlich die Tiefe der Rille etwas größer als die lichte Höhe des eingesteckten Schenkelwiderstandsdrahtas ist. Derartig geformte Widerstandsdrähte sind im Handel erhältlich, sie brauchen lediglich in die Rillen eingesteckt zu werden und können dann durch einmaliges Anpressen festgeklemmt werden. Je nach der Länge der Schenkel, die in die Rillen im Trägerkörper hineinragen, kann eine mehr oder weniger starke Befestigung des Widerstandsdrahtes im Trägerkörper erreicht werden, ohne daß man Schweißarbeiten benötigt oder andere komplizierte mechanische Maßnahmen trifft.
Weitere Vorteile Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegendenfirfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen: Es zeigen:
Fig, 1 eine Querschnittsansicht durch den TJägerkörper, Fig. 2 eine Draufsicht auf den Trägerkörper,
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Tiij. 3 eine Seitenansicht desselben, Fig. 4 eine Draufsicht auf den Widerstandsdraht, Fig. 5 eine Querschnittsansicht desselben, Fig. 6 den Gesamtaufbau von mit dem Widprstandsdraht komplettierter Siegelbacke und 'Aufnahmekörper und Fig. 7 eine Einzelansicht des Trägerkörpers.
Dis Siegelbacke bestehi 3'is einnrr. Trägrrkörper in Gestalt einer Leiste 1, dessen Oberfläche 2 die dem zu versiegelnden Material gegenüberliegende Arbeitsfläche ist. Die Unterfläche 3 des Trägerkürpfcrs 1 ist mit einer Längsnut 4 für die Durchströmung der Kühlflüssigkeit 5 versahen. Der Trägerkörper meist auf seiner Oberfläche 2 zwei Rillen 6 Tür die Aufnahme des Widerstandsdrahtes 7 auf. Die Rillen 6 verlaufen längs der Leiste in der Nähe des Aussenrandes.
Fine spezielle Ausführungsform des Widerstandsdrahtes ist in den Figuren 4 und 5 dargestellt. Es handelt sich hier um ein einstückiges Element, welches durch Ausstanzen und Umbiegen* der Rad ,r hergestellt ist. Zwischen den Kontaktstücken 9 an den Enden verlaufen die parallel zueinander angeordneten Widerstanäsdrähte 7, die einen nach unten, in die Rillen 6 im Trägerkörper 1 einzusteckenden
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Schenkel und einen horizontal angeordneten Schenkel aufweisen f der in der in Fig. 1 angedeuteten Ausnehmung 10 zu liegen kommt. Der Tragkörper 1 weist bei der dargestellten speziellen Ausführungsform am Rand an den äußeren Enden noch Anfasungen 11 auf, die jedoch nicht wesentlich sind.
In Fig. 6 ist die Anordnung zusammengesetzt dargestellt.. Der Widerstandsdraht 7 in Gestalt der beiden parallelen winkelförmigen Drähte 7 ist in den Rillen 6 des Bägerkörpers 1 eingesetzt und festgeklemmt. Der Trägerkörper seinerseits liegt am Aufnahmekörper 12 der Schweißvorrichtung an. Die Dichtung ist durch einen p-ring 13 gewährleistet. Sollte dieser beschädigt sein, so kann er leicht bei abgenoiranenea Trägerkörper 1 durch Herausnehmen und Einsetzen eines neuen ersetzt werden. In der Längsnut 4 strömt die Kühlflüssigkeit 5. Der Trägerkörper 1 ist fest amAifnahmekörper 12 mittels Klemraschienen 14 und 15 angeracht, die durch, eine Verschraubung 16 gegeneinander gepreßt sind. Diese Preßwirkung drückt auch die Außenseiten des Tfägerkörpers 1 außerhalb der Rillen 6 nach innen, so daß der in die Rillen 6 eingesetzte Schenkel des Widerstandsdrahtes 7 festgeklemmt ist.
Bei der Ausführungsform dar Widerstandsdrähte nach Fig. 3 handelt es sich um ausgestanzt· Blechstreifen. Die Kontaktstübke 9 bestehen dann aus einem Stück mit den Drähten 7.
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Im Falle einer angelöteten Metallplatte als Kontaktstück ist gemäß Fig. 7, die nur eine Einzelheit darstellt, der Trägerkörper 1 mit einer Vertiefung B versehen, die zur Aufnahme der die Enden' des Widerstandsdrahtes verbindenden Metallplatte dient.
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Claims (9)

Patentansprüche
1. Siegelbacke zum Versiegeln von mit Kunststoff beschichtetem Papier, Pappe oder dergleichen, bestehend aus einem elektrisch beheizten Widerstandsdraht und einem Trägerkörper aus elektrisch isolierendem, wärmeleitenden Material, in welchem der Draht, um ein bestimmtes Maß herausragend, befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (1) die Gestalt einer Leiste hat, deren Oberfläche (2) mindestens eine Rille (6) zur Aufnahas des im Querschnitt winkelig geformten elektrisch beheizten Widerstandsdrahtes (7) aufweist und der Trägerkörper (1) lösbar und dichtend am Aufnahmekörper (12) befestigt ist.
2. Siegelbacke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
in der Oberfläche (3) des Trägerkörpers (1) längs am Außenrand zwei parallel verlaufende, gerade Rillen (6) vorgesehen sind, deren Tiefe etwa größer als die lichte Höhe des einzusteckenden Schenkels des Widerstandsdrahtes (7) ist.
3. Siegelbacke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite (3) des Trägerkörpers (1) eine Längsnut (4) zur Durchleitung eines Kühlmittels (5) aufweist.
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~ V 234Q078 •15-
4. Siegelbacke nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei elektrisch beheizbare Widerstandsdrähte (7) entsprechend der Anordnung geraden Rillen (6) im Trägerkörper (1) an ihren Enden durch Kontaktstücke (9) miteinander verbunden sind und der Trägerkörper (1) an seinem Ende mit Vertiefungen (8) zur Aufnahme der Kontaktstücke (9) versehen ist. (Fig. 7),
5. Siegelbacke nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (1) aus auf der Oberfläche eloxiertem Aluminium besteht.
6. Siegelbacke nach den Ansprüchen 1 bis $, dadurch gekennzeichnet, daß Zentrieröffnungen (17) im Trägerkörper (1) angeordnet sind,
7. Siegelbacke nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen demirägerkörper (1) und dem Aufnahmekörper (12) ein Dichtring (13) angeordnet ist und für die Befestigung der genannten Körper (1, 12) aneinander Klemmschienen (14, 15) vorgesehen sind, die durch Schrauben (16) oder dergleichen gegeneinander preßbar sind.
8. Siegelbacke nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Schenkel des Widerstandsdrahtes (7) in die Rille (6) eingesteckt und durch einmaliges Anpressen festgeklemmt ist.
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9. Siegelbäcke nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandsdrähte (7) durch Ausstanzen aus einem Stück mit den Kontaktstücken (9) bestehen (Fig. 3 und 4).
50 98 η μ /i
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