DE2723016A1

DE2723016A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer versiegelung zwischen lagen eines kartons aus thermoplastisch beschichteter pappe u.dgl.

Info

Publication number: DE2723016A1
Application number: DE19772723016
Authority: DE
Inventors: Eugen R Bosche
Original assignee: Ex-Cell-O Corp
Current assignee: Ex-Cell-O Corp
Priority date: 1976-05-26
Filing date: 1977-05-21
Publication date: 1977-12-15
Also published as: FI72922B; CA1046322A; IT1112110B; FR2352710B1; NO155435B; NO771832L; DK156249B; GB1582732A; NO155435C; MX143681A; AU504607B2; FI72922C; JPS52146387A; NZ184016A; FR2352710A1; AU2465877A; BE855033A; NL7705704A; DK229277A; US4072089A

Description

pg. H.-J. Lippert 20. Mai 1977

Patentanwälte D/_w Franfcenfonter Straße 137 Q

5060 Bergedi GladboA 3 *

Ex-CeIl-O Corporation 2855 Coolidge, Troy, Michigan 48084 USA

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Versiegelung zwischen tagen eines Kartons aus thermoplastisch beschichteter Pappe und dergleichen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Versiegelung zwischen Lagen eines Kartons aus thermoplastisch beschichteter Pappe und dergleichen, wobei das thermoplastische Material der Lagen durch Reibungswärme von einem Vibrationsschweißhorn aktiviert und dann unter Druck abgekühlt und ausgehärtet wird, um eine Versiegelung zwischen den Lagen entstehen zu lassen.

Sie Behälterart, alt der eich die Erfindung besonders, wenn auch nicht ausschließlich, befaßt, ist jene, die aus Pappematerial hergestellt wird, welches auf beiden Seiten mit einem thermoplastischen Material

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wie "Polyäthylen beschichtet ist. Die thermoplastische Beschichtung wird nicht nur als Feuchtigkeitsabdichtung benutzt, sondern dient auch als Haftmittel, das zusammenwirkt, um die Nähte, Verbindungen und Verschlußelemente des Behälters zu versiegeln und damit den Behälter flüssigkeitsdicht zu machen, wenn er mit Milch oder anderem Inhalt gefüllt und versiegelt und verschlossen wird. Ein Beispiel für einen Behälter dieser allgemeinen Art ist aus den US-PS 5 120 089t 3 309 841 und 3 910 014 zu entnehmen.

Bis vor kurzem bstand die herkömmliche Art zur Versiegelung von Pappkartons mit thermoplastischer Beschichtung darin, die thermoplastische Beschichtung durch das 'inwirken von Wärme zu aktivieren, damit sie zum Fließen an den zu verbindenden und zu versiegelnden Partien gebracht wird, und die Lagen der Fndverschlüsse dann in Kontakt miteinander zu bringen. Wenn sich das thermoplastische Material zwischen den Lagen abkühlt und erstarrt, sind die Lagen versiegelt und miteinander verschmolzen. Neben dem Erfordernis, mit aufwendigen und teuren Vorrichtungen zur Erzeugung der erheblichen Menge an Fnergie arbeiten zu müssen, die benötigt wird, sind auch aufwendige Vorrichtungen, Verfahren und Systeme erforderlich, um die Wärme aus der Anlage zu entfernen, in der die Verpackung vorgenommen wird. Beispiele für diese allgemeine Art von Verpackungsvorrichtungen sind in den US-Patentschriften 3 002 328, 3 120 C89, 3 166 994, 3 187 647» 3 239 995 und 3 309 841 enthalten.

Aus den US-PSn 3 90 5 280 und 3 910 014 sind Vorrichtungen bus Versiegeln der ^ndverschlüsse und Seitennähte von Pappbehälter» alt ther-

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moplastischer Beschichtung durch Vibrationeschweißen bekannt, bei dem mechanische Fnergie in örtliche Wärmeenergie umgewandelt wird, um die erforderliche Menge an Wärme und Energie zu verringern und um die Notwendigkeit zu umgehen, kostspielige Systeme und Verfahren zum Abführen von Überschußwärme vorsehen zu müssen. Aus der US-PS 3 526 792 ist ein Ultraschallwandler mit einem Umsetzer zum Umsetzen elektrischer !Energie in mechanische ^T?nergie und mit einem Konzentrationshorn zum Konzentrieren der mechanischen Tnergie in Schwingungen mit einer gewünschten Frequenz bekannt. Bei den Gegenständen der vorstehend ge nannten US-PSn 3 905 280 und 3 910 014 vibriert das Horn mit einer Sollfrequenz, wenn es erregt wird, und es wirkt mit einem Gegenstück oder anderen Abstützmitteln zusammen, um die Lagen der Pappe mit der thermoplastischen Beschichtung zwischen die Arbeitsfläche des Horns und der Gegenfläche bzw. Arbeitsfläche des Gegenstücks einzuspannen. Venn die Pappelagen mit der thermoplastischen Beschichtung zwischen den Arbeitsflächen des Horns und des Gegenstücks eingespannt sind, läßt eine Vibration des Horns eine ausreichende Reibungswärme entste hen» na die thermoplastische Beschichtung der Lagen zu aktivieren, da mit da· thermoplastische Material der Lagen zum Zusammenfließen ge bracht wird. Venn die Vibration beendet wird, kühlt sich das Thermo plast ab und erstarrt, um eine Versiegelung zwischen den Lagen ent stehen cu lassen und die Lagen haftend miteinander innerhalb des gesaaten Bereichs der Versiegelung zu verbinden.

Es gibt «wei Phasen in der Versiegelung von Pappbehältern mit thermo-

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plastischer Beschichtung durch Vibrationssch weißen. Biese Phasen sind: (1) die Aktivierungsphase, bei der die Reibung des vibrierenden Horns ausreichend Wärme entstehen läßt, um die thermoplastische Beschichtung zu aktiveren, und (2) die Kühlphase, bei der die Lagen zusammengeklemmt werden, um ein Kühlen und Erstarren der zuvor aktivierten thermoplastischen Beschichtung zu ermöglichen und damit die Versiegelung entstehen zu lassen.

Ein wichtiger Faktor bei der Bestimmung der Produktivität ist die Zeit, die für die Versiegelung benötigt wird. Die derzeitige Praxis ist es, das Horn sowohl in der Aktivierungsphase als auch in der Kühlphase zu benutzen. Wenn das Horn in beiden Phasen benutzt wird, besteht ein vollständiges Arbeitsspiel in der Herstellung einer Versiegelung zwischen den Lagen des Kartons darin, (1) die Arbeitsflächen des Gegenstücks (oder der Stützmittel) und des Horns in eine gegenüberliegende Anordnung auf gegenüberliegenden Seiten der zu verbindenden und zu versiegelnden Lagen zu bringen, (2) die thermoplastische Beschichtung der Lagen zwischen den Arbeitsflächen durch dl· Reibungswärme des erregten Horns zu aktivieren, um zu bewirken, daB die Beschichtungen der Lagen zusammenfließen, (5) ein Abkühlen und Erstarren des zuvor aktivierten thermoplastischen Materialszu ermöglichen, während weiterhin ein Einklemmen zwischen den Arbeitsflächen des Gegenstücks und des entregten Horns erfolgt, und (4) die Arbeitsflächen des Gegenstüoks. und des Horns zu trennen, damit die Kartonlagen entnommen werden können, nachdem die Versiegelung hergestellt worden ist. Die Zeit pro Arbeitsspiel liegt bisher im Bereloh von etwa

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einer halben bis zu zwei Sekunden oder mehr, je nach der Dicke der Pappe, der Sicke der thermoplastischen Beschichtung, der Anzahl der Lagen und der zu versiegelnden Flächengröße.

Ein ausgeprägter Kostenfaktor in der Vorrichtung ist das Vibrationshorn, das zum Aktiveren der thermoplastischen Beschichtung benutzt wird. Es ist bei Vibrationsschweißarbeiten dieser Art üblich, das Horn durch Druck zu betätigen, um mit dem Vibrieren des ^uorns zu beginnen. Mit dem Wandern der Arbeitsfläche des Horns in Kontakt an den miteinander zu verbindenden Lagen des Kartons beginnt das Horn zu vibrieren, wenn ein Solldruck auf der Arbeitsfläche des Horns in den Hornbetätigungssteuerungen gemessen wird. Bei einem Hochleistungsverpackungssystem bestimmt sich die verfügbare Zeit für die Versiegelung hauptsächlich durch die Geschwindigkeit, mit der die Kartons das Verschweißungsspiel durchlaufen müssen, was durch die Geschwindigkeit von anderen Maschinen im Gesamtsystem bestimmt wird. Beispielsweise muß die Schweißvorrichtung in ein System mit Maschinen zum Zuführen und Aufklappen von Kartons aus flachen Zuschnitten, wie sie beispielsweise aus den US-PSn 3 599 541 und 3 937 13I bekannt sind, und mit Vorrichtungen zum Füllen und Verschließen eingebaut werden, wie sie aus der TJS-PS 3 910 014 bekannt sind.

Eine erhebliche Ausgabe bei Verpackungssystemen, bei denen mit Vibrationeeohweißen gearbeitet wird, ergibt sich für das Vibrationsschweißhorn sowie für den Energieaufwand, der zum Erregen des Horns erforderlich ist. Ferner muß das Horn in bezug auf das Gegenstück zur Bewegung

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zwischen ausgefahrenen und zurückgefahrenen Positionen gelagert sein, damit die Kartons am Horn vorbeilaufen können, nachdem ein Schweißspiel beendet worden ist.

Bei der vorstehend beschriebenen Arbeitsweise ist das Horn während eines erheblichen Teils des Schweißspiels inaktiv. Je größer die Zahl der erforderlichen Vibrationsschweißhörner, desto höher der Energiebedarf für die Verpackung. Ferner erfordert das Ausfahren und Zurückfahren des Horns um eine beträchtliche Strecke, plus die Druckbetätigung des Horns einen beträchtlichen Zeitaufwand bei der Massenproduktion.

Wenn die !^verschlüsse von Pappkartons mit thermoplastischer Beschichtung verschlossen und versiegelt werden, ist es wünschenswert, die Lagen an bestimmten Stellen'^abzustecken". "Abstecken" bedeutet, daß Vertiefungen in die sich überlappenden Lagen an wichtigen Stellen eingepreßt werden, um im Endeffekt örtliche Dämme zu bilden, damit wahrscheinliche Leckwege zwischen den Lagen abgeschlossen werden. Die Vertiefungen werden in die Kartonschichten durch Vorsprünge an den Flächen von Spannvorrichtungen eingepreßt, die beim Verschließen und Versiegeln benutzt werden. Es ist nicht möglich, Absteckungsvorsprünge in der Oberfläche entweder des Vibrationsschweißhorns oder des Gegenstücks oder Doms vorzusehen, gegen das bzw. den das Horn die Pappe lagen drückt, und zwar deswegen, weil ein Verbrennen während des Vibrationsverschweißens an solchen Vorsprüngen erfolgen würde. Obgleioh also ein Abstecken wünschenswert ist, um das Auftreten von Leckwegen *u verrin-

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gern, ist es nicht möglich gewesen, ein Abstecken mit einem Vibrationsverschweißen zu kombinieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Versiegelung zwischen Lagen aus Pappematerial und dergleichen mit thermoplastischer Beschichtung durch Vibrationsschweißen zu schaffen, bei dem bzw. der das Vibrationsschwelßhorn nur zum Aktivieren des thermoplastischen Materials benutzt wird, um damit das Vibrationsschweißhorn effizienter auszunutzen.

Veiter soll erfindungsgemäß ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verschließen und Versiegeln der Itodverschlüsse von Kartons aus Pappe- ;

i material mit thermoplastischer Beschichtung oder dergleichen geschaf- '

fen werden, bei dem bzw. der die thermoplastische Beschichtung in ι

einer Aktivierungsstation durch Vibrationsschweißen an einer Stelle , aktiviert wird und die Lagen mit dem aktivierten Thermoplast dann { in eine Spann- und Versiegelstation an einer anderen Stelle bewegt werden, in der die Lagen zusammengespannt werden, bis sich das aktivierte Thermoplast abkühlt und erstarrt, um eine Versiegelung zu bilden, und die Lagen gleichzeitig abgesteckt werden.

ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Aktivierungsphase und dl· Kühlphaee einer Vibrationsverechweißung an verschiedenen Stellen vorgenommen werden. Jeder Karton wird zunächst in die vorgesehene Position in einer Dichtungsaktivierungsstation gebracht. Ein Vibrations

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schweißhorn befindet sich in der Aktivierungsstation. Die Lagen des Kartons, die zu versiegeln sind, werden zwischen die Arbeitsflächen des Horns und des Gegenstücks eingespannt, die eich in der Aktivierungsstation befinden, so daß durch Vibration dee Horns das Thermoplast aktiviert wird. Vorzugsweise werden die Endverschlüsse dee Kartons zunächst der Wirkung einer Vorverschließeinheit unterzogen» die so in Punktion tritt, daß die Abschnitte des Endverschlusses in ihre voll geschlossenen Lagen vorgepreßt oder gebogen werden, und zwar jeweils längs der betreffenden Faltlinien. Die Vorschließwirkung erfolgt vorzugsweise unmittelbar vor der Bewegung des Kartone in die DichtungaaktivierungBstation. Beim Vorverschließen werden die Abschnitte des Endverechlusses In ihre voll geschlossenen Lagen mit einem Druck gefaltet und gepreßt, der so weit wie möglich ausreicht, um eine dauerhafte Verformung in der Pappe und ihrer thermoplastischen Beschichtung entstehen zu lassen. Die Vorverschließung verringert damit die Arbeit» die vom Horn beim Verschließen der Abschnitte des Endverechlusses auegeführt werden muß.

Der Karton wird dann in eine Spann- und Versiegelstation an einer anderen Stelle als der Aktivierungsstation transportiert. Die zu versiegelnden Lagen mit dem aktivierten thermoplastischen Material werden zwischen den Arbeitsflächen eines Druckstüoks und eines Gegenstück· in der KUhlstation eine bestimmte Zeit lang eingespannt, um ein Abkühlen und Erstarren des aktivierten thermoplastischen Material· und da· Entstehen einer Versiegelung zwischen den Lagen zu ermöglichen· Da· Druckstück und das Gegenstück können auch gleichseitig die Lagen an

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! ausgesuchten Stellen abstecken. Die Kartons können mit höherer Ge-

schwindigkeit durch die Aktivierungsstation laufen, und das Horn kann j insgesamt oder während eines größeren Teils des Verschweißens erregt ■ bleibenι gegebenenfalls kann das Horn kontinuierlich vibrieren und nur um eine Strecke zurückgefahren werden, die ausreicht, um gerade ^! ein Wandern der Kartons aus der Aktivierungsstation zu ermöglichen, ; nachdem das thermoplastische Material durch das vibrierai de Horn aktiviert worden ist.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert.

j In den Zeichnungen sind:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen herkömmlichen Zuschnitt aus Pappe mit

thermoplastischer Beschichtung zur Verwendung für die Herstellung eines Behälters in einer Ausführung, die aufgeklappt, ge-

füllt und mittels der Vorrichtung und des Verfahrens nach der Erfindung versiegelt werden kann,

Fig. 2 ein Schaubild eines aus dem in Fig. 1 gezeigten Zuschnitts hergestellten Behälters, dessen giebelartiger Endverschluß sich in der offenen, unversiegelten Position nach einem herkömmlichen Vorfalten befindet,

Fig. 3 eine Ansicht des Behälters von unten, in der ein Versiegelungsmuster des flachen Endverschlusses des dargestellten Behälters j gezeigt iet,

Fig. 4 eine Seitenansicht des giebelartigen oberen Endverschlusses des Behälters nach Fig. 2 in dem geschlossenen und versiegelten Zu-

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stand,

Pig. 5 eine Ansicht einer Verpackungsvorrichtung, bei der die Erfindung an deren Verschlußstation für den flachen Endverschluß des ι

j Behälters Anwendung findet, j

Fig. 6 eine Seitenansicht eines Teils einer Vorrichtung zum Vorfalten des oberen Endverschlusses der Behälter, zum Füllen der Behälter, zum Verschließen und Vorpressen der oberen Endverschlüsse, zum Vibrationsaktivieren des Thermoplaste zum Fließen desselben und dann zum Spannen des oberen Endverschlussee in einer Folge von Arbeitsgängen zur Ermöglichung eines Abkühlens und Erstarrens des aktivierten Thermoplaste und zum Entstehenlassen einer Versiegelung,

Fig. 7 ein Schnitt längs der Linie 7-7 der Fig. 6, wobei die obere Falteinheit in ihrer Betätigungsposition zum Vorbiegen der Abschnitte des oberen Endverschlusses gezeigt ist,

Fig. 8 eine Ansicht mit Blick aus der Ebene der Linie 8-8 der Fig. 7» wobei sich das Vibrationsschweißhorn in seiner Betätigungsposition befindet, und

Fig. 9 ein Schnitt längs der Linie 9-9 der Fig. 6, wobei das Druckstück und das Gegenstück in ihren Einspannpositionen gezeigt sind.

In den Zeichnungen bezeichnet 11 summarisch den Behälter in seiner aufgeklappten Position, die in Fig. 2 gezeigt ist. Der Behälter ent steht aus einem Zuschnitt, wie er in Fig. 1 gezeigt ist. Der Behälter zuschnitt nach Fig. 1 besteht vorzugsweise aus Pappe mit einer thermo-

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plastischen Beschichtung auf beiden Seiten, beispielsweise aus Polyäthylen.

Wie in Pig. 2 gezeigt ist, hat der Behälter 11 die Form eines röhren- föxmigen Körpers mit rechteckigem Querschnitt, wobei Endverschlüsse

12 und 1J an gegenüberliegenden Enden des röhrenförmigen Körpers vor gesehen sind. Im dargestellten Ausführungebeispiel ist der Fndverschluß 12 in seinem geschlossenen Zustand flach und bildet den Behäl terboden, während sich der Endverschluß 15 am oberen Ende des Behälterkörpers befindet und Giebelform hat. Der obere Endverschluß 13 ist mit einer ausklappbaren Gießtülle I4 versehen, die zum Ausgießen des

Inhalts des Behälters 11 benutzt werden kann. ,

Der Behälter nach Fig. 2 ist aus dem Zuschnitt nach Fig. 1 hergestellt,j

und dieser Zuschnitt ist in eine Anzahl von Abschnitten unterteilt, die zur Bildung der Wände und der Verschlußteile des Behälters vorge- j sehen sind. Die Abschnitte sind durch Faltlinien gebildet. Die Körperpartie des Behälters 11 ist durch vier Seitenabschnitte I5 gebildet, die durch eine Seitennahtlasehe 16 miteinander verbunden sind.

Die Bodenversohlußpartie 12 ist aus den verschiedenen rechteckigen und dreieckigen Abschnitten 17, 18, 19· 20, 21, 22, 23 und 24 gebildet. Venn der Karton längs der Faltlinien zwischen den Seitenabschnitten 15 gefaltet wird und die Versiegelungslaeche 16 mit der Innensei te eines der Seitenabschnitte 13 verschweißt wird, wie das in Fig. 2 dargestellt ist, werden die dreieckigen Abschnitte 18 und 22 nach in-

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nen gefaltet, wobei die Abschnitte 17 und I9 über dem Abschnitt 18 liegen und die Abschnitte 21 und 23 über dem Abschnitt 22 liegen. Der Rand des Abschnitts 24 wird dann unter den Rand des Abschnitts 20 im Raum zwischen dem Abschnitt 20 und den Abschnitten 19 und 21 eingeschoben, um den flachen Boden 12 zu bilden, der in einer Ansicht von unten in Fig. 3 gezeigt ist. Der Boden wird in der in Fig. 3 gezeigten Form versiegelt und abgesteckt, und zwar mit Hilfe der in Fig. 5 gezeigten Vorrichtung in der Art und Weise, die nachstehend noch im einzelnen zu beschreiben sein wird.

Der obere rndverschluß I3 des Behälters 11 ist aus zwei Dachabschnittsstücken gebildet, die in der fertigen Position nach oben schräggestellt sind und zwischen den die inneren dreieckigen Abschnitte 26 und 36 sitzen. Fines der Dachabschnittsstücke ist aus den Abschnitten 30 und 31 gebildet, das andere der Dachabschnittsstücke ist aus den Abschnitten 40 und 41 gebildet. Zwei dreieckige Rückklappabschnitte 25 und 2% sitzen auf gegenüberliegenden Seiten des inneren dreieckigen Abschnitts 26, und entsprechend sitzen zwei dreieckige Rückklappabschnitte 35 und 37 auf gegenüberliegenden Seiten ces inneren dreieckigen Abschnitts

j 36. Der innere dreieckige Abschnitt 36 und die angrenzenden Rückklappabschnitte 35 und 37 funktionieren als eine ausklappbare Gießtülle I4, nachdem die oberen Endabschnitte verschlossen worden sind. Die Verschlußabschnitte 25, 26 und 27 sind an ihren oberen Enden mit inneren Rippenabschnitten 2& und 29 versehen. Die inneren Verschlußabschnitt· 35t 36 und 37 sind mit inneren Rippenabschnitten 38 und 39 an Ihren oberen Enden versehen. Die äußeren Versohlußabsohnltte 30, 31, 40 und

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41 sind an ihren oberen Enden mit äußeren Rippenabschnitten 32, 33,

42 bzw. 43 versehen. Die äußeren Rippenabschnitte 32 und 33 sind

mit einem sich nach oben erstreckenden Versiegelungsabschnitt 34 versehen. Die äußeren Rippenabschnitte 42 und 43 sind mit einem sich nach oben erstreckenden Versiegelungsabschnitt 44 versehen.

Wie in Fig. 4, 7 und 9 dargestellt ist, ist der obere läidverschluß 13 durch Verschweißen der gegenüberliegenden Flächen der Versiegelungsabschnitte 34 und 44 miteinander sowie der gegenüberliegenden Flächen der Abschnitte 28, 29, 32 und 43 miteinander durch Erwärmen der thermoplastischen Beschichtung an den gegenüberliegenden Flächen zu verschließen und zu versiegeln, um zu bewirken, daß die Bescichtungen auf dem Abschnitten zusammenfließen und damit ein Zusammenschweißen der Abschnitte nach Abkühlen der thermoplastischen Bescichtungen erfolgt. Das Verschweißen und Versiegeln des oberen Endverschlusses wird mittels der Vorrichtung nach Fig. 6, 7» 8 und 9 in der nachstehend im einzelnen angegebenen Art und Weise durchgeführt.

Fig. 5 zeigt eine drehbare Dornvorrichtung 50, die auf einem Rahmen 52 gelagert ist. Die Dornvorrichtung 50 weist eine Anzahl (in diesem Fall acht) sich radial erstreckender Arme oder Dorne 54 auf. Jeder Dorn 54 dient als Amboß oder Gegenstück für ein Vibrationshorn in einer Dichtungsaktivierungssstation und als ein Druckstück in einer Einspann- und Kühlstation, und zwar in einer im einzelnen noch zu beschreibenden Art und Weise.

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Die Dornvorrichtung 50 wird intermittierend so angetrieben, daß sie sich in Richtung nach links gemäß der Darstellung in Fig. 5 dreht, derart, daß sich jeder Arm oder Dorn 54 in einer Folge von einer Ladestation in der Position A, einer FaIt- oder Vorverschließetation für den flachen oder untenliegenden liidverschluß in der Position B, einer Dichtungsaktivierungsstation in der Position C, einer Einspann- und Kühlstation in der Position D und aus der Position D durch Posi tionen G, F und G zu einer 'Yitlade- und Transferstation in der Position/bewegt. /H

In der Position B befindet sich eine FaIt- oder Vorverschließeinheit, die summarisch mit 56 bezeichnet ist und die dazu dient, die Abschnit te des Bodenverschlusses 12 in den in Fig. 3 gezeigten geschlossenen Zustand zu falten. Die Bodenfalteinheit 56 ist in Fig. 5 schematisch dargestellt und kann in einer Konstruktion vorgesehen sein, wie sie aus der US-PS 3 239 995 bekannt ist. In gleicher Weise kann die drehbare Dornvorrichtung 50 in gleicher Konstruktion wie die vorgesehen sein, die in der Vorrichtung gezeigt ist, welche aus den US-PSn 3 239 995 und 3 905 280 bekannt ist.

Wie aus der genannten US-PS 3 239 995 bekannt ist, können die Kartons ^: 11 in die Vorrichtung in flacher Zuschnittform geladen werden, wobei j die Dichtungslasche 16 bereits haftend mit der Innenseite des ent- ; sprechenden Seitenabschnitts 15 verbunden ist, um die Seitennaht zwi-

. sehen Seitenrändern 15a und 16 zu bilden. Der flache, geschlossene

ι Zuschnitt wird dann durch eine Vorrichtung in die Höhrenform gebracht,

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wie sie beispielsweise aus der TJS-PS 3 239 995 bekannt ist, und die röhrenförmigen Kartons, deren unterer und oberer Verschluß 12 und 13 sich in den voll geöffneten Positionen befinden, werden in einer Folge auf den Dorn 54 gelegt, der sich in der Position A befindet, wobei der obere Verschluß 13 nach unten zur Drehachse der drehbaren Dornvorrichtung 50 hin liegt und der untere Verschluß 12 radial nach außen vom äußeren Ende des Dorne 54 vorsteht.

Wenn ein Karton auf den Dorn 54 in der Position A gesetzt worden ist, wird die Vorrichtung 50 weitergeschaltet, damit sie sich in Richtung nach links (gemäß der Darstellung in Fig. 5) weiterdreht, um den Dorn 54f der sich zuvor in der Position A befand, in die Poeition B zu transportieren. Wenn ein geladener Dorn 54 aus der Position A in die Position B bewegt worden ist, faltet die Bodenfalteinheit, die schematisch bei 56 in Position B gezeigt ist, die Bodenabschnitte 17-24 in die in Fig. 3 gezeigten geschlossene Position, und zwar in der Art und Weise, wie das in den US-PSn 3 239 995 sowie 3 120 089 beschrieben worden ist. Die Abschnitte werden längs der Faltlinien gefaltet, und die Bodenfalteinheit 56 wirkt so, daß ein erhebliches Vorbiegen der Bodenverschlußabschnitte an ihren jeweiligen Faltlinien in ihre verschlossene Positionen erfolgt. Die Vorbiegewirkung wird in einem ausreichenden Maße vorgenommen, um längs jeder Faltlinie soweit wie möglich eine dauerhafte Verformung in der Pappe und deren thermoplastischer Beschichtung entstehen zu lassen.

Das Ende 54a jedes der Dorne 54 hat eine Form, die dem verschlossenen

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Boden 12 des Behälters 11 entspricht, und es bildet eine Arbeitsfläche, die an einer Seite der Lagen angreift, die in den Aktivierungsund Kühlstationen zu versiegeln sind. Jeder der Dornenarme 54 dient also als Abstützung bzw. als Gegenstück für das Verschweißen und Versiegeln, das in die Positionen C und D vönstattengeht, wie das nachstehend beschrieben wird.

Wenn ein Karton 11 aus der Position B in die Position C bewegt worden ist und dessen Bodenverschluß 12 sich in seinem gefalteten und verschlossenen Zustand befindet, befindet er sich in einer Lage gegenüber einem Vibrationshorn 62 mit einer Arbeitsfläche 63 an seinem äußeren ' "nde. Das Horn ist so betätigbar, daß es an der Außenseite der Lagen der Bodenabschnitte angreift,und zwar mit seiner Arbeitsfläche 63· Die mechanische Energie des Vibrationshorns 62 wird in Reibungswärme umgesetzt, um die thermoplastische Beschichtung der Lagen des Kartone zu aktivieren, die zwischen der Arbeitsfläche 63 des Horns und der Arbeitsfläche 54a des Stützdorns 54 liegen. Eine Niederhalterschiene 53 erstreckt sich zwischen den Positionen B und C und greift am gefalteten und verschlossenen Endverschluß 12 an und hält ihn in seiner verschlossenen Lage, bis er in der Position C die Aktivierungsstation erreicht. Tine zweite Niederhalterschiene 55 erstreckt sich von der Position C zur Position D, um die Kndverschlußlagen flachzuhalten (in der in Fig. 3 gezeigten Position), während sich der Karton aus der Aktivierungsstation in der Position C zur Einspann- und Vereiegelungsstation in der Position D bewegt. Die Schiene 55 kann erwärmt sein, um ein Abkühlen und Erstarren der aktivierten thermoplastischen Beschichtung zu verhindern, ehe der Karton die Position D erreicht*

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Eine Niederhalterschiene 57 erstreckt sich von der Position D zur Position G, um ein Abfallen der Behälter von den betreffenden Dornen 54 zu verhindern. Das Vibrationshorn 62, wie es in Fig. 5 dargestellt ist, ist auch in der Form eines Konzentrationshoms eines Ultraschallwandlers der Art ausgebildet, wie er in den US-PSn 3 432 691 und 3 526 792 gezeigt ist. Der Wandler 60 weist ein Gehäuse 64 für einen Umsetzer zum Umsetzen elektrischer liiergie in mechanische Inergie auf, und das Konzentrationshorn 62 wandelt die mechanische Inergie in Vibrationen mit einer gewünschten Frequenz um.

Das Konzentrationshoms 62 ist in seiner ausgefahrenen, betätigten Position zum Angreifen an einer Außenseite der Lagen des Bodens 12 des Kartons mit der Arbeitsfläche 63 gezeigt. Der Dorn 54 in der Position C dient als Abstützung, wobei dessen Arbeitsfläche 54a an der gegenüberliegenden Außenseite der Lagen des Bodens 12 angreift. Das Horn 62 ist aus seiner ausgefahrenen aktiven Position in eine zurückgefahrene inaktive Position in bezug auf die Position des Dorns 54 in der Position C bewegbar. Die Dorne 54 sind also jeweils aus der aktiven Position in der Position C in inaktive Positionen in bezug auf die aktive Position des Horns 62 bewegbar. Umgekehrt ist das Horn 62 aus der in Fig. 5 gezeigten aktiven Position in bezug auf den Dorn in der Position C in eine inaktive zurückgefahrene Position links von der in Fig. 5 gezeigten Position hubbewegbar, um den Karton aus den Bereich adsehen den Arbeitsflächen 63 und 54a auszuspannen und damit ein Bewegen des Kartons aus der Aktivierungsstation zu ermöglichen.

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Die Form und Ausbildung des Horns bfastimrat sich nach der gewünschten Vibrationsfrequenz zur !'rzeu^jung der gewünschten Menge an konzentrierter Reibungswärme an der Fläche, an der die Verschweißung erfolgen soll. Beispielsweise kann das Horn 62 zum Vibrieren mit einer Frequenz von 20.000 Hz ausgelegt sein, wenn dessen Arbeitsfläche 63 an der Außenseite des Bodens 12 anliegt. Das Vibrieren des Horns 62 wird in Reibungswärme umgesetzt, was die thermoplastische Beschichtung der Lagen der Abschnitte aktiviert, die den Boden 12 bilden, und zwar längs des Bands 68, das durch die schraffierte Fläche in Fig. 3 dargestellt ist. Alternativ kann der Boden in einem H-förmigen Muster versiegelt werden, wie das im US-PS 3 90 5 280 dargestellt ist, und in diesem Fall kann das Horn 62 einen H-förmigen Querschnitt haben.

In dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist jeder Dorn 54 mit Kühlkammern in dem äußeren Fnde 57 versehen. Die Kühlkammern sind mit einer Wasserquelle oder mit einer anderen Kühlflüssigkeit oder einem anderen Kühlmedium verbunden, und zwar durch Kanäle, die mit 51 bezeichnet sind. Die Konstruktionen der Dorne 54t der Kühlkammern und der Kanäle könen die gleichen wie die sein, die beispielsweise in den US-PSn 3 120 089 und 3 239 995 offenbart worden sind.

Venn ein Karton mit der aktivierten thermoplastischen Beschichtung an den Lagen des FhdverSchlusses 12 die Position D erreicht, wird er zwischen der Arbeitsfläche 58a eines Druckstueks 58 und der Arbeite» fläche 54a des Doms eingespannt. Die Lagen des Endverechlusses 12 werden zwischen den Arbeitsflächen 54a und 58a eine bestimmte Zeitlang

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eingespannt, damit ein Kühlen und "rstarren des aktivierten Thermoplaste ermöglicht wird. Die Lagen werden zwischen den Arbeitsflächen 54a und 5Ba zusammengepreßt, um zu bewirken, daß das aktivierte Thermoplast der verschiedenen Lage längs des Bands 60 zusammen!litßt, um haftend die Lagen miteinander zu verbinden und eine Versiegelung entstehen zu lassen, wenn das aktivierte Thermoplast abkühlt und zwischen den Arbeitsflächen erstarrt.

Das Druckstück 5° hat die Form eines Kolbenkopfs, der hubbewegbar in einem Zylinder 59 gelagert ist. Das Druckstück 58 wird durch Luft oder einen anderen Mediumdruck im Zylinder 59 zwischen einer ausgefahrenen aktiven Position, in der die gegenüberliegenden Arbeitsflächen 58a und 54a des Druckstücks und des Gegenstücks an den Lagen des Endverschlusses 12 in einereinspannenden Anordnung angreifen, und einer zurückgefahrenen, inaktiven Position in bezug auf den Dorn oder die Abstützung betätigt, um den Kartonendverschluß 12 loszuspannen, und zwar aus dem Bereich zwischen den Flächen 54a und 58a. Alternativ kann das Druckstück zwischen den Positionen mechanisch betätigt werden, beispielsweise durch Hebel, Exzenter oder Federn. Elektrische Stellglieder kön- j nen ebenfalls anstelle von pneumatischen oder hydraulischen Stellgliedern benutzt werden. ;

Die Arbeitsfläche 5Qa des Druckstücks 58 kann mit Absteckvorsprüngen (nicht dargestellt) zum Abstecken des Bodenendverschlusses versehen sein. Die Absteckvorsprüngen an der Arbeitsfläche 58a bilden Vertiefungen in der Pappe und bewirken, daß die äußeren Lagen der Pappe teilweise in die inneren Lagen eindringen. Die Vertiefungen sind in

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Fig. 3 durch die Bezugszahl 12a bezeichnet, wobei sieben solcher Vertiefungen in Tig. 3 gezeigt sind. Die Vertiefungen 12a sind in den sich überlappenden Lagen an Stellen eingeformt, an denen ein Lecken zwischen den Lagen wahrscheinlich ist.

Wenn ein Behälter aus der Position D durch die Positionen E, F und G wandert, verhindert eine Niederhalterschiene 57^a <^?in Abfallen der Behälter von den Dornen. Wenn ein Behälter die ."ntladeposition H in Fig. 5 erreicht, wird er durch einenFührungsschacht 73 zu einer Transportvorrichtung transportiert, die in Fig. 6 und 8 gezeigt ist. Der Behälter kann in der Position H vom Dorn 54 abgenommen und durch den Schacht 7' durch pneumatischen Druck getrieben werden, oder auch in der Art und Weise, wie das in der UG-PS 3 <°39 995 offenbart worden ist. Die Transportvorrichtung bewegt die Behälter 11 vom Ausstoßende des Schachts 7? am rechten '^nde in Fig. 6 in einer Folge durch einen das obere nde vorfaltenden Mechanismus, der schema ti sch durch die Bc-zugssahl 75 angedeutet ist, eine Füllvorrichtung 76, eine das obere Fnde vorverschlifcßenden oder vorbiegenden Station 77i eine Dichtungsaktivie rung s s ta ti on 80 und eine ^I?inspann- und Kühlstation 81. Die Vorfalteinheit 7*3 für das obere ^nde und die Füllvorrichtung 76 sind ebenfalls aus der genannten US-PS 3 ²39 995 bekannt, und deren besondere konstruktive Einzelheiten bilden keinen Teil dieser Erfindung.

Die Transportvorrichtung nach Fig. 6 und 8 weist ein langgestrecktes Stützglied 82 zum Abstützen der Kartons mit deren Bewegung lKngs der Transportwege durch endlose Förderketten 84 (Fig. θ) auf. Die Förder-

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ketten haben Finger 86 zum Angreifen an den Behältern 11 zur Bewegung derselben längs der Abstützung 82. Die Finger 86a in Pig. O zeigen die Pinger der Rücklauftrume der Förderketten 84· Die Transportvorrichtung kann identisch mit der Transportvorrichtung der Vorrichtung sein, die entweder in den US-PS 3 120 089 und 3 309 041 oder in der US-PS 3 239 995 gezeigt ist. Die Förderketten sind in Fig. θ zur Yerdeutlichtung der Darstellung weggelassen.

Mit dem Voranwandern jedes Behälters zur Aktivierungsstation 80 wird er in einer Folge der Funktion der oberen Vorfalteinheit 75» die so wirkt, daß die Abschnitte des oberen giebelförmigen Verschlusses 13 nach innen etwa in die in Fig. 2 gezeigte Position gefaltet werden, und derjenigen der Fülleinrichtung 76 unterzogen, in der der Karton mit Milch oder einem anderen Inhalt gefüllt wird.

Gemäß der Darstellung in Fig. 7 befinden sich in der Vorverschlußstation 77 ein Vorverschließ-Druckstück 78 und ein Amboß oder ein anderes Gegenstüok 85· Das Druckstück 70 nnd der Amboß 85 haben gegenüberliegende Arbeitsflächen 79 bzw. 87. -"ie Arbeitsfläche 79 des Druckstücks 78 greift an einer Außenseite der Lagen des oberen ' ndverschlusses an, und die Arbeitsfläche 79 greift an der gegenüberliegenden Außenseite an.

Das Druckstück 78 im dargestellten Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 hat die Form eines Kolbens, der in einem Zylinder 83 zur Bewegung zwischen einer zurückgefahrenen, inaktiven Position im Abstand zum Amrboß 85

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und außer Anlage an den Kartonlagen und der ausgefahrenen, aktiven Position gelagert ist, die in Fig. 7 dargestellt ist. In der ausgefahrenen, aktiven Position werden die Abschnitte 25-44 des oberen Endverschlusses 15 in den verschlossenen Zustand zwischen den Arbeitsflächen 79 und 87 gepreßt. Der Druck, der zwischen den Arbeitsflächen 79 und 87 ausgeübt wird, reicht aus, um eine dauerhafte Verformung in den Faltlinien und Abschnitten des oberen Tildverschlusses 13 zu bewirken, so daß dieser dazu gebracht wird, bestrebt zu sein, in der in Fig. 7 gezeigten verschlossenen Lage zu bleiben. Wenn sich folglich der Karton in die Aktivierungsstation 80 bewegt, befindet sich der Verschluß bereits im wesentlichen in seiner verschlossenen Lage, so daß wenig Schließbewegung, wenn überhaupt, von dem Horn 98 in der Aktivierungsstation 80 erforderlich ist.

Der Amboß 85 ist gemäß der Darstellung in Fig. 7 ortsfest in der vorgesehenen Lage gehalten, um als Abstützung für das ausfahrbare und zurückfahrbare Vorverschließ-Druckstück 78 ^zu deienen. Sowhl das Vorverschließ-Druckstück 78 als auch der Amboß 85 können jedoch ausfahrbar und zurückfahrbar sein, vorausgesetzt, daß Anschläge vorgesehen sind, um die Arbeitsflächen 79 und 87 in ihren ausgefahrenen Spannpositionen zentriert zu halten, die in Fig. 7 gezeigt sind.

Die Arbeitsflächen 79 und 87 sind abgestuft, um eine Fläche au haben, die komplementär zu den Außenseiten der Lagen des EndverSchlüsseβ 13 iet, um effektiver den Druck zwischen den Arbeitsflächen 79 und 87 auszuüben und eine Dauerverformung des FndverSchlusses in ihren ver-

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schlossenen Zustand zu erreichen.

Auf gegenüberliegenden Seiten der Aktivierungsstation befinden sich Stützglieder 88 und 90 zum jeweiligen Abstützen einer Schallschweißeinrichtung 96 und einer Amboßeinrichtung 9²· Die Amboßeinrichtung 92 weist ein Amboßglied 94 auf, das in eine Punktionslage ausfahrbar ist, welche in Vollinien in Fig. 8 gezeigt ist, und das in eine Ruheposition in bezug auf die Schallschweißeinrichtung zurückfahrbar ist, die strichpunktiert in Fig. 8 dargestellt ist. Die Schallschweißeinrichtung 96 weist ein Konzentrationsvibration shorn 98 auf, das in eine aktive Position ausfahrbar ist, wie sie in Fig. 0 gezeigt ist, und das in eine inaktive Position zurückfahrbar ist, welche sich rechts von der in Fig. 8 gezeigten Position befindet. Während der dargestellte Amboß 94 ausfahrbar und zurückfahrbar ist, ist es in vielen Systemen wünschenswert, daß der Amboß in einer ortsfesten bzw. fixierten Position sitzt.

Das Horn 98 hat eine Arbeitsfläche 9öa zum Angreifen an einer Außenseite der Pappelagen des oberen Verschlusses I3 des Kartons 11. Der Amboß 94 hat eine Arbeitsfläche 94a in einer Lage gegenüber der Arbeitefläche 98a zum Angreifen an der gegenüberliegenden Außenseite der Pappelagen des oberen Verschlusses 13· ^!

Las Horn 98 und der Amboß 94 werden durch Steuerungen zwischen ihren !

jeweiligen aktiven und inaktiven Positionen verfahren, die durch einen Schalter 102 mit einem Stellglied 104 betätigt werden, an dem ein Be-

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häit< r 11 angreifen kann, wenn t-r pich in dir üchwei ßstation befindet. ftiinn :-ich ktin Behälter 11 in der Aktivinrungsstation GO in der in Fig. fj F_tz< ißtt-n Position befindet, werdt-n der Amboß 94 und das Horn 98 in ihre inaktiven Positionen zurückgefahren, in der sich der Amboß 94 links von seiner Yollinienposition in der strichpunktiert gezeigten Position in Tig. 0 befindet und in der das Horn 96 nach rechts von der Jrositttion zurückgefahren wird, in der es in !'ig. 8 gezeigt ist. In den zurücl'gt-fahrenen Positionen befinden sich die Arbeitsflächen des Ambosses und den Horns im Abstand voneinander, und zwar derart, daß keine Spannkraft auf den oberen "ndverschluß 15 des Kartons ausgeübt wird. Wenn ein behälter 11 von der Transportvorrichtung 04 zur Aktivierungsstation 80 bewegt wird, greift der Behälter am Stellglied 104 an, und das bewirkt, da.3 die Arbeitsfläche 98a des Horns 98 an einer Außenseite der Lagen des oberen Verschlusses des Behälters auf der rechten Seite gtuä;3 der Darstellung in Fig. 0 angreift und daß die Arbeitsfläche 94-'i dos Ambosses 94 nach rechts ausfährt, um an der anderen Außenseite dor Lagen des oberen Verschlusses des Behälters anzugreifen. Tine Betätigung des Schalters 102 durch das Stellglied 104 bei Angreifen des Behälters 11 daran erregt das Horn 98, so daß es in Vibration ver- | setzt wird und Reibungswärme längs der schraffierten Bänder 105 und 106 in Fig. 4 erzeugt. I

Wie in Fig. 9 gezeigt ist, ist die Ausbildung des oberen Verschlusses des Behälters 11 derart, daß die Rippen 34 und 44 eine doppelte Lage bilden, während die Abschnitte 28, 29, 32 und 43 vier Lagen bilden, die miteinander zu verschweißen sind. Im Bereich der Dichtlasche 16 entsteht ferner eine fünfte Lage, die mit versiegelt werden muß. Folg-

709850/0793 - ²5-._

lieh kann die eine oder die andere der Arbeitsflächen 94a oder 90a des Ambosses und des Horns oder können beide in Bereich der Mchtlasche 16 ausgespart sein, um die zusätzliche Dicke aufzunehmen, damit zwischen dem Horn und dom Amboß ein gleichmäßiger Druck während des Verschweißens ausgeübt wird.

Der Amboß 94 ist ferner mit einer Kühlkammer in dor ndpartie 95 versehen, die mit einer Wasserquelle oder einer anderen Kühlflüssigkeit oder einem Kühlmedium durch eine Leitung 97 verbunden ist, welche flexibel sein kann, um eine Bewegung des Ambosses 94 zu ermöglichen.

Der Amboß 94 kann ein einstückiger Amboß sein, dessen Arbeitsfläche 94a so abgestuft ist, daß deren Ausbildung das sich ändernde Profil von der Rippe 34 zum Abschnitt 43 aufnimmt, ntsprechend kann die Arbeitsfläche 98a des Horns 93 eine Form haben, die dem sich ändernden Profil von der Rippe 44 zum Abschnitt 32 entspricht, und zwar wegen der zusätzlichen Dicke zwischen den Abschnitten 32 und 43» weil die Abschnitte 20 und 29 zwischen die Abschnitte 32 und 43 gelegt sind.

Das Ausfahren und Zurückfahren des Ambosses 94 und des Horns 93 können mittels herkömmlicher hydraulischer oder elektrischer Stellglieder vorgenommen werden, die in solcher Weise gesteuert werden, daß dann, wenn sich ein Karton 11 nicht in Anlage am Stellglied 104 befindet, der Amboß 94 und das Horn 90 in ihre zurückgefahrenen, inaktiven Positionen bewegt werden. Wenn der Karton 11 am Stellglied 104 anj greift, wird der Amboß 94 in die in Fig. 11 gezeigte Vollinienposition

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ausgefahren, und das; Horn 9T erstreckt sich in die in Fig. 11 gezeig te Position und wird erregt, ura zu vibrieren. Die Hornvibration wird in Reibungswärme umgesetzt, uia die thernoplastische Beschichtung der Fappelagen den obt-.rtn Verschlüges 1? längs der Bänder 105 und 106 nach Fig. ·', zu aktivii r-..n. l/enn das Horn mit einer Frequenz von etwa 20.000 Uz vibriert, entsteht in einigen lUllisekundt-n ausreichende V/änüfc, un das Thermoplast zu aktivieren.

Während gtmäß der Darstellung; in Fig. 0 der Amboß 94 ausfahrbar und zurückfahrbar ist, kann er auch ortsfest vorgesehen sein, derart, daß sich diu Arbeitsfläche 94a nicht in bezug auf die Arbeitsfläche 98a des Horn bewehrt. Das Horn yB wandert nach rechts aus der in Pig. 8 gezeig ten Position ura eine solche Strecke zurück, die ausreicht, um die Lagen des oberen "ndverrchlusses 13 längs der Bänder 105 und 106 loszu- i spannen, damit sich der Karton aus der Aktivierungsstation bewegen kann. Das Horn 90 kann in dem einen wie in dem anderen Fall kontinuierlich vibrieren, während die Kartons 11 durch die Pörderketten 84 durch ] die Aktivierungsstation 80 transportiert werden. Jedesmal bei Einlaufen eines Kartons in die Aktivierungsstation erstreckt sich das Horn aus seiner zurückgefahrenen Position vorwärts, um die Arbeitsfläche 98a an den Lagen des oberen Fndverschlusses 13 des Kartons eine bestimm te Zeit lang angreifen zu lassen, die ausreicht, um die thermoplastische Beschichtung der Lagen zu aktivieren, die zwischen den Arbeitsflächen 94a und 98a eingespannt sind.

Zwei im parallelen Abstand angeordnete Halteatangen 106 (Fig. 6 und 9)

709850/0793 l_Ll_

erstrecken sich zwischen der Aktiv it-run_f;ßs ta tion 80 und dtr ' inspann- und Versiegelungsstation 01. Die Hai te stunden 1()6 sitzen aui Stützgliedern 107» die sich zu anderen Stütztei len der Vorrichtung erstrekken. Im dargestellten Ausführungcbcispiel haben gemäß der Darstellung in Fig. 9 die Haltestangen 106 eino Ausbildung, die komplementär zu den Außenprofilen des Verschlusses 1J ist, und sie greifen an den Außenseiten der Versiegelungnabschnitte 34 und 44 und an den Außenseiten der Abschnitte 32 und 43 längs der "Ränder 105 und 106 an. Die Haltestangen 106 verhindern eine Trennung der Lagen mit der aktivierten thermoplastischen Beschichtung während der Zeit, während der si elder Karton aus der Aktivierungsstation 60 zur :'inspann- und Versiege lungsstation 81 bewegt. Die Halte stangen 106 können ausreichend erwärmt sein, um zu verhindern, daß sich die thermoplastische Beschichtung, die durch das Horn 98 in der Station 80 aktiviert worden ist, abkühlt und erstarrt, ehe der Karton in die ¹ inspann- und Versiegelungsstation 81 gelangt.

Gemäß der Darstellung in Fig. 9 befinden sich in der Finspann- und Vereiegelungsstation zwei gegenüberliegende Druckatücke 108 und 112. Die Druckstücke 108 und 112 haben gegenüberliagende Arbeitsflächen 110 bzw. 114· Fines der Druckstücke kann als Abstützung für das andere Druckstück angesehen werden. Die Arbeitefläche 110 des Drucketücke 108 greift an einer Außenseite der Lagen im zu versiegelnden Bereich an, und zwar im gleichen Bereich längs der Bänder 105 und 106, dessen Thermoplast in der Aktivierungsstation 80 aktiviert worden ist. Die Arbeitsfläche 114 greift an der gegenüberliegenden Außen·

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seite an.

Die Druckstücke 108 und 112 haben in dem in Fig. 9 gezeigten Ausführungsbeispiel die Form von Kolben, die in Zylindern 116 bzw. 118 zur Bewegung zwischen zurückgefahrenen inaktiven Positionen außer Anlage an den Kartonlagen und der in Fig. 9 gezeigten ausgefahrenen aktiven Position angeordnet sind. In der ausgefahrenen aktiven Position werden die zu versiegelnden Lagen zwischen den Arbeitsflächen 110 und 114 eingespannt. Wenn sich der Karton in die Einspann- und Versiegelungsstation aus der Aktivierungsstation 80 bewegt, werden die Zylinder betätigt, um zu bewirken, daß die Arbeitsflächen 110 und 114 an den gegenüberliegenden Außenseiten der Lagen länge der Bänder 105 und 106 (Fig. 4) angreifen, um die Lagen eine bestimmte Zeit lang zusammenzuspannen, die ausreicht, um ein Abkühlen und Erstarren des aktivierten Thermoplaste zu ermöglichen und eine Versiegelung zwisohen den Lagen entstehen zu lassen. Am Ende der bestimmten Zeit fahren die Druckstücke zurück.

In Fig. 9 sind, wie vorstehend erwähnt, beide Druokstüoke 108 und 112 als ausfahrbar und zurückfahrbar angedeutet. Wenn mit zwei beweglichen Drucketücken 108 und 112 gearbeitet wird, wie das in Fig· 9 darge stellt ist, muß ein begrenzender Anschlag oder eine sonstige Einrich tung für mindestens einen der Zylinder 116 und 118 vorgesehen eein» ua zu verhindern, daß die Kartons aus der Mitte verschoben werden» vena sich die Stücke 108 und 112 in der dargestellten Einspannlag· befinden·

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Alternativ kann eines der Druckstücke als eine ortsfeste Abstützung fungieren, um damit die Notwendigkeit entfallen zu lassen, einen der Zylinder vorzusehen. Beispielsweise kann das Druckstück 112 ortsfest in der in Fig. 9 gezeigten Position angeordnet sein, um als Abstützung für das ausfahrbare und zurückfahrbare Druckstück 108 zu dienen.

In dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Arbeitsflächen 110 und 114 abgestuft, um eine Fläche zu haben, die komplementär zu den Außenseiten der Kartonlagen längs der Bänder 105 und I06 ist, damit der Druck gleichmäßiger zwischen den Arbeitsflächen 110 und 114 verteilt wird. Die Druckstücke 108 und 112 können hohl sein, um eine Kühlkammer in ihrem Inneren zu bilden, und diese Kühlkammern können mit einer Quelle zur Lieferung von Wasser oder anderen Kühlmitteln durch Leitungen 120 verbunden sein, die flexibel sein können, um eine ausgefahrene und zurückgefahrene Bewegung der Druckstücke zu ermöglichen.

Die Arbeiteflächen 110 und 114 können mit Absteckvorsprüngen (nicht dargestellt) zum Abstecken des oberen Endverschlusses während des Einspannens und Versiegeins versehen sein. Wie vorstehend im Zusammenhang mit dem Druckstück 58 beschrieben worden ist, drücken die Absteckvorsprünge an der Arbeitsfläche 110 und 114 die Pappe ein und bewirken ein teilweises Eindringen der äußeren Lagen in die inneren Lagen. Di· Vertiefungen am oberen Endverschluß 13 sind durch die Be- sugezahlen 13a in Fig. 4 angedeutet. Sechs Vertiefungen 1Ja sind in Fig. 4 gezeigtt und diese Vertiefungen werden in den Verschluß von

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gegenüberliegenden Seiten aus durch die Arbeitsflächen 110 und II4 \

eingepreßt. '

Mn getrennter Förderer kann dazu benutzt werden, die Kartons von

der Aktivierungsstation zur Einspann- und Versiegelungsstation mit einer höheren Geschwindigkeit als die des Förderers zu bewegen, der zum Transportieren der Kartons zur Aktivierungsstation benutzt wird. Ferner können Drehförderer oder dergleichen benutzt werden, um abwechselnd Kartons von der Aktivierungsstation zu verschiedenen Einspann- und Versiegelungsstationen zu bewegen, wenn das Einspannen und Versiegeln mehr Zeit als das Aktivieren erfordert. In dem einen wie in dem anderen Fall gestattet die Erfindung eine effizientere Verwendung des Vibrationshorns und verringert die Gesamtenergieerfordernisse der Verpackungsarbeit.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich das erste Horn 62 an einer Aktivierungsstation C für einen unteren Endverschluß, und die Position D ist die Einspann- und Versiegelungsstation für den unteren Pndverschluß. Nach Verschließen und Versiegeln des unteren Endverschlusses wird der Karton in die in Fig. 6 gezeigte Vorrichtung transferriert, in der das zweite Horn 98 in einer Aktivierungsstation für den oberen Endverschluß sitzt und die Druckstüoke in Fig. 9 in einer Einspann- und Versiegelungsstation für einen oberen Endversohluß vorgesehen sind, die mit der Bezugszahl 81 bezeichnet ist. Die Zeichnungen stellen also eine Vorrichtung zum Verschließen und Versiegeln des

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unteren und des oberen Endverschlusses eines röhrenförmigen Behälters dar. Der röhrenförmige Behälter, dessen beide Enden offen sind, wird
in der Position A in Fig. 4 auf den Dorn so aufgesetzt, daß der offene untere Endverechluß 12 von dem Ende 54a des Doms vorsteht. Der
offene Endverschluß 12 wird dann in einer Folge von der unteren Falteinheit 56 in die geschlossene Lage gefaltet, und er gelangt zwischen die gegenüberliegenden Arbeitsflächen des ersten Horns 62 und des
Dorne54 in der Aktivierungsstation für den unteren "ndverschluß in der Position C. Der untere Fndverschluß wird in der Einspann- und Versiegelungsstation für den unteren Endverschluß, die in der Position D in Fig. 5 dargestellt ist, zusammengeklemmt und versiegelt.

Nach dem Sohließen und Versiegeln des unteren Endverschlusses in der
dargestellten Vorrichtung greift die Vorfalteinheit 75 in Fig. 6 am
oberen Endverechluß an, der Behälter wird gefüllt, die zu versiegeln den Lagen des oberen Endverschlusses gelangen in Anlage am zweiten
Horn 98 in der Aktivierungsstation für den oberen Endverschluß, die
in Fig. 8 dargestellt ist, und die Lagen werden zusammengeklemmt und
versiegelt, und zwar in der Einspann- und Vereiegelungestation 81 für den oberen Endverechluß.

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Claims

DipUnq. H.-). Lippert 20. Mai 1977

Patentanwälte FrankenfcMSler Strafte 137 5060 Betgisdi Giodbath 3

Ex-Ce11-0 Corporation

2855 Coolidge, Troy, Michigan 48084 USA

Patentansprüche

ί 1. Verfahren zur Herstellung einer Versiegelung zwischen Lagen eines Kartons aus thermoplastisch beschichteter Pappe oder dergleichen, bei dem das thermoplastische Material der Lagen im zu versiegelnden Bereich als das Dichtmittel fungiert und durch Reibungswärme von einem Vibrationsschweißhorn aktiviert wird, ehe man es abkühlen und unter Druck zur Herstellung einer Versiegelung zwischen den Lagen erstarren läßt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vibra- tionshorn (62, 98) mit einer Arbeitsfläche (63, 98a) zum Angreifen an einer Außenseite der Lagen in einer Aktivierungsstation (C, 80) angeordnet wird, daß ein Druckstück (54» 58, 108, 112) in einer "in- spann* und Versiegelungsstation (D, 81) angeordnet wird, daß die zu versiegelnden Bereiche (105» I06) zwischen der Arbeitsfläche (63, 98a) dee Yibrationshorns (62, 98) und der Arbeitsfläche (54a, 94a) einer Abstützung (54» 94) in der Aktivierungsstation (C, 80) zum Aktivieren dee thermoplastischen Materials der Lagen durch die durch das Vibra- tionshorn (62, 98) erzeugte Wärme eingespannt werden, d*ß die Lagen aus dem Bereich zwischen den Arbeitsflächen (63, 98a, 54a, 94a) des Vibrationshorns (62, 98) und der Abstützung (54, 94) in der Aktivit— rungsstation (C, 80) nach einer bestimmten Vibrationsdauer des H_Orns

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ORKHNAL INSPECTED

™ t ■"

(62, 98) zum Aktivieren des thermoplastischen Materials losgespannt werden, daß der Karton (11) mit dem sich im aktivierten Zustand befindlichen thermoplastischen Material zur Pinspann- und Versiegelungsstation (D, 81) bewegt wird, daß die zu versiegelnden Lagen mit dem aktivierten thermoplastischen Material zwischen den Arbeitsflächen (54a, 58a, 110, 114) des Druckstücks und einer Abstützung (54t 58, 108, 112) in der T inspann- und Versiegelungsstation (D, 81) eine bestimmte Zeit lang eingespannt werden, derart, daß ein Abkühlen und Erstarren des thermoplastischen Materials ermöglicht wird und eine Verriegelung zwischen den Lagen entstehen kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagen zwischen den gegenüberliegenden Arbeitsflächen (63, 98a, 54a, 94a) eines Vibrationshorns (62, 98) und einer Abstützung (54t 94) so ausreichend lange eingespannt werden, daß eine thermische Aktivierung des thermoplastischen Materials durch die von dem Vibrationshorn (62, 98) erzeugte Reibungswärme erfolgt, die Lagen aus den Bereich zwischen den Arbeitsflächen (63, 98a, 54a, 94a) des Horns (62, 98) und der Abstützung (54, 94) losgespannt werden, während sich das thermoplastische Material immer noch in seinem aktivierten Zustand befindet, die Lagen mit dem aktivierten thermoplastischen Material in eine andere Lage bewegt werden und die Lagen zwischen gegenüberliegenden Arbeitsflächen (54a, 5Ga, 110, 114) in der anderen Lage eine bestimmte Zeit lang eingespannt werden, die so ausreichend bemessen ist, daß ein Abv kühlen und Frstarren des thermoplastischen Materials ermöglioht wird und eine Versiegelung zwischen den Lagen entstehen kann.

: 3· Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2,

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gekennzeichnet durch eine < inrichtung zur Bildung einer Dichtmittel-Aktivierungsstation (C, 80) an einer Stelle, eine Einrichtung zur Bildung einer "inspann- und Versiegelungsstation (D, 81) an einer anderen Stelle, Abstützungen (54» 94)» die sich zumindest dann in jeder der Stationen (C, 00, D, 01) befinden, wenn sich ein Karton (11) in der betreffenden Station befindet, wobei die Abstützungen (54, 94) eine Arbeitsfläche (54a, 94a) zum Angreifen an einer Außenseite der Lagen im zu versiegelnden Bereich (105» 106) aufweisen, ein sich in der Aktivierungsstation (C, 00) befindendes Horn (62, 98), das im erregten Zustand mit einer bestimmten Frequenz vibriert und das eine Arbeitsfläche (63, 98a) hat, die zum Angreifen an der gegenüberliegenden Außenseite der Lagen im zuversiegelnden Bereich (i05i IO6) vorgesehen ist und der Arbeitsfläche (54a, 94a) an der Abstützung (54, 94) in der Aktivierungsstation (C, 80) gegenüberliegt, wobei das Horn (62, 98) und die Abstützung (54, 94) relativ zueinander in der Aktivierungsstation (C, OO) zwischen einer zurückgefahrenen inaktiven Position und einer ausgefahrenen aktiven Position bewegbar sind, in der die gegenüberliegenden Arbeitsflächen (63, 54a, 98a, 94a) des Horns (62, 98) und der Abstützung (54» 94) an den zu versiegelnden Lagen in einer Einklemmlage angreifen, derart, daß die Vibration des Horns (62, 98) Reibungswärme zum Aktivieren des thermoplastischen Materials der Lagen entstehen läßt, ein Drucketück (58, 112), das sich in der Finspann- und Versiegc;lungs- etation (D, 81) befindet und eine Arbeitsfläche (58a, 114) zum Angrei-

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fen an der gegenüberliegenden Außenseite der Lagen aufweist, die der Arbeitsfläche (54a, 110) der Abstützung (54t 108) in der Einspann- und VersiegelungBstation (D, 81) gegenüberliegt, wobei das Druckstück (58, 112) und die Abstützung (54, 108) in bezug aufeinander in der "inspann- und Versiegelungsstation (D, 81) zwischen einer zurückgefahrenen inaktiven Position und einer ausgefahrenen aktiven Position bewegbar sind, in der die gegenüberliegenden Arbeitsflächen (54a, 58a, '

i 110, 114) des Druckstücks (58, 112) und der Abstützung (54, 108) an | den zu versiegelnden Lagen in einspannender Lage angreifen, wobei das Horn (62, 98) und die Abstützung (54, 94) zur Bewegung aus der zurückgefahrenen inaktiven Position in die ausgefahrene aktive Position betätigbar sind, wenn ein Karton (11) in die Aktivierungsstation (C, 80) gelangt, und nach Verweilen in der aktiven Position bei so ausreichend lange erregtem Horn (62, 98), daß ein Aktivieren des thermoplastischen Materials erfolgt, in die zurückgefahrene inaktive Position zurückkehren, Kartontransportmittel zum Transportieren eines Kartone (11) mit aktiviertem Thermoplast aus der Aktivierungsstation (C, 80) bei Zurückverfahren des Horns (62, 98) und der Abstützung (54t 94) relativ zueinander in die Finspann- und Versiegelungestation (D, 81) vor einem Abkühlen und Erstarren des aktivierten Thermoplaste, wobei das Druckstück (58, 112) und die Abstützung (54t 108) so betätigbar sind, daß sie sich aus der zurückgefahrenen inaktiven Position in die ausgefahrene aktive Position bewegen, wenn ein Karton (11) mit aktiviertem Thermoplast in die Einspann- und Versiegelungsstation (D, 81) einläuft, derart, daß die Lagen mit dem aktivierten Thermoplast zusammengeklemmt werden, und daß sie eich in die zurückgefahrene inak-

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tive Position nach Verweilen in der aktiven Position so ausreichend lange zurückbewegen, daß ein Abkühlen und Erstarren des aktivierten Thermoplaste ermöglicht wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (54, 94) in bezug auf das Horn (62, 98) zwischen einer Arbeits- und einer Ruheposition bewegbar ist.

5· Vorrichtung nach Anspruch 4t dadurch gekennzeichnet, daß zur Abstützung ein drehbares Glied mit einer Anzahl sich radial erstreckender Arme (54) gehört, die in einer Folge in Betriebspositidhen in bezug auf das Horn (62) bewegbar sind und jeweils in ihrer Betriebsposition ein Abstützglied bilden, das zum Angreifen an der einen Außenseite vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Horn (62, 90) zwischen einer zurückgefahrenen inaktiven und einer ausgefahrenen aktiven Position in bezug auf die Arbeitsposition der Abstützung (54f 94) bewegbar ist.

7· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Horn (62, 98) zwischen der ausgefahrenen und der zurückgefahrenen Position hubbewegbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeich-

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-G-

n e t , daß jeder der Arme (54) einen Dorn bildet, der zur Aufnahme eines röhrenförmigen Kartons (11) aus Pappe mit thermoplastischer Beschichtung mit einem mehrlagigen, im wesentlichen flachen Endverschluß (12) vorgesehen ist, wobei das 'nde des Arms die Arbeitsfläche (54a) der Abstützung bildet und in seiner Form der Form dem flachen I^ndverschluß (12) des Kartons (11) zum Abstützen des flachen Fndverschlusses (12) des Kartons (11) entspricht, gegen den die Arbeitsfläche

(63) des Horns (62) legbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4» dadurch gekennzeich-i net, daß die Abstützung (94) ein Amboß mit einer Arbeitsfläche (94a) an seinem ^nde ist, die zum Angreifen an der einen Außenseite j der Pappelagen in der aktiven Position des Ambosses (94) und des Horns (98) vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Amboß (94) zur Ilubbewegung dem Horn (98) gegenüber gelagert ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Horn (98) relativ zur ausgefahrenen Position des Ambosses (94) ausfahrbar und zurückfahrbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Amboß (94) und das Horn (98) in einer

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Aktivierungsstation (80) befinden und daß Transportmittel zum Transportieren von thermoplastisch beschichteten Pappekartons (11) mit zusanunenzuschweißenden Lagen an der Aktivierungsstation (80) vorbei vorgesehen sind, derart, daß die zusammenzuschweißenden Lagen zwischen der Arbeitsfläche (94a, 98a) des Ambosses (94) und des Horns (90) durchlaufen.

13· Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen Kraftantrieb zum Ausfahren und Zurückfahren des Ambosses (94) und des Horns (9θ) in bezug aufeinander.

14· Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch kartonbetätigte Stellmittel (104) für den Kraftantrieb, die sich an den Transportmitteln befinden und an denen Kartons (11) auf den Transportmitteln so angreifen, daß ein Fahren des Ambosses (94) und des Horns (98) in die ausgefahrene aktive Position erfolgt, wenn eich ein Karton in der Aktivierungsstation (80) befindet, und die so betätigbar sind, daß ein Fahren des Ambosses (94) und des Hörne (98) in die zurückgefahrene inaktive Position erfolgt, wenn sich kein s Karton (11) in der Aktivierungsstation (80) befindet. _;

15· Vorrichtung nach Anspruch 3 t dadurch gekenn- |

I zeichnet, daß mindestens eine der Arbeitsflächen des Druck- ! Stücks und der Abstützung mit AbsteckvorSprüngen zur Herstellung "von Vertiefungen (12a, 13a) in den zu versiegelnden Lagen an ausgesuchten Stellen versehen ist, die sich durch die Lage der Vorsprünge an

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der Arbeitsfläche bestimmen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 3» gekennzeichnet durch Torverschlußmittel im Abstand von der Aktivierung setation (C, 80) zum Drücken der zu versiegelnden Lagen in ihren verschlossenen Zustand vor der Bewegung der Lagen in die Aktivierungsetation (C, 80).

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