DE2744640A1 - Verfahren und vorrichtung zum bilden einer versiegelung zwischen lagen eines kartons aus thermoplastisch beschichteter pappe oder dergleichen - Google Patents

Description

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Dirl.-lng-vv.l-ah.iie 29. September 1977

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Frcmke-nfcrslor Straße 13'
5060 Bergisch Gladbcch 3

Ex-Cell-0 Corporation Troy, Michigan 48084 / USA

"Verfahren und Vorrichtung zum Bilden einer Versiegelung zwischen Lagen eines Kartons aus thermoplastisch beschichteter Pappe oder dergleichen"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bilden einer Versiegelung zwischen Lagen eines Kartons aus thermoplastisch beschichteter Pappe oder dergleichen, wobei der thermoplastische Werkstoff der Lagen durch Reibungswärme von einem Vibrations-Schweißhorn aktiviert und dann abgekühlt und unter Druck ausgehärtet wird, um eine Versiegelung zwischen

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den Lagen entstehen zu lassen.

Die Behälterart, mit der sich die Erfindung besonders befaßt, ist jene, die aus Pappe hergestellt wird, die auf beiden Seiten mit einem thermoplastischen Werkstoff, wie Polyäthylen beschichtet ist. Die thermoplastische Beschichtung wird nicht nur als Feuchtigkeitsabdichtung benutzt, sondern dient auch als ein Klebstoff, der zusammenwirkt, um Nähte, Verbindungen und Verschlußelemente des Behälters zu versiegeln und damit den Behälter flüssigkeitsdicht zu machen, wenn dieser mit Milch oder anderem Inhalt gefüllt, versiegelt und verschlossen ist. Ein Beispiel dieser allgemeinen Behälterart ist in den ÜS-PS 3 120 089, 3 309 841 und 3 910 OH beschrieben.

Bis vor kurzem bestand die herkömmliche Art des Versiegeins von Pappkartons mit thermoplastischer Beschichtung darin, die thermoplastische Beschichtung durch Anwendung von Wärme zu aktivieren, um sie in den zu verbindenden und versiegelnden Bereichen zum Fließen zu bringen, und dann die Lagen der Endverschlüsse miteinander in Berührung zu bringen. Wenn sich der thermoplastische Werkstoff zwischen den Lagen abkühlt und aushärtet, sind die Lagen versiegelt und zusätzlich zur Verwendung einer aufwendigen und teueren Vorrichtung zum Erzeugen der erheblichen Menge der erforderlichen Energie sind aufwendige Vorrichtungen, Verfahren und Systeme ebenfalls erforderlich, um die Wärme von der Anlage abzuführen, in der der Verpackungsvorgang durchgeführt wird. Beispiele für diese allge-

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meine Art von Verpackungsvorrichtungen sind in den US-PS 3 002 328, 3 120 089, 3 166 994, 3 187 647, 3 239 995 und 3 309 841 beschrieben.

Aus den US-PS Nm. 3 905 280 und 3 910 014 sind Vorrichtungen zum Versiegeln der Endverschlüase und der Seitennähte von Pappbehältern mit thermoplastischer Beschichtung durch Vibrationsschweißen bekannt, bei dem mechanische Energie örtlich begrenzt in Wärmeenergie umgewandelt wird, um die erforderliche Menge an Wärme und Energie zu reduzieren und um die Notwendigkeit zu umgehen, kostspielige Systeme und Verfahren zum Abführen der Überschußwärme vorsehen zu müssen. Aus der US-PS 3 526 792 ist ein Ultraschall-Umwandler mit einem Umsetzer zum Umsetzen elektrischer Energie in mechanische Energie und mit einem Konzentrationshorn zum Konzentrieren der mechanischen Energie in Schwingungen mit einer gewünschten Frequenz bekannt. Bei den Gegenständen der vorstehend genannten US-PS 3 905 280 und 3 910 014 vibriert das Horn mit einer Sollfrequenz, wenn es erregt wird, und es wirkt mit einem Amboß oder anderen Abstützmitteln zusammen, um die Lagen der Pappe mit der thermoplastischen Beschichtung zwischen die Arbeitsfläche des Horns und der Gegenfläche bzw. Arbeitsfläche des Ambosses zu ktounen. Sind die Papplagen mit der thermoplastischen Beschichtung zwischen die Arbeitsflächen des Horns und des Ambosses eingespannt, läßt eine Vibration des Horns eine ausreichende Reibungswärme entstehen, um die thermoplastische Beschichtung der

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Lagen zu aktivieren, damit der thermoplastische Werkstoff der Lagen zum Zusammenfließen gebracht werden kann. Wird die Vibration beendet, kühlt sich das Thermoplast ab und erstarrt, um eine Versiegelung zwischen den Lagen zu bilden und diese haftend miteinander innerhalb des gesamten Bereiches der Versiegelung zu verbinden.

Ein weiterer Vorteil des Schall- oder Vibrationsschweißens besteht darin, daß wegen der konzentrierten Anwendung der Energie es nicht erforderlich ist, irgendeine Oberflächenverunreinigung oder Feuchtigkeit zu berücksichtigen. Wenn Wärme direkt angewandt wird anstelle der Vibrationsschweißung, muß Energie verwendet werden, um eventuelle Feuchtigkeit auf der Versiegelungsoberfläche zu verdampfen, bevor der thermoplastische Werkstoff genügend zum Aktivieren erhitzt werden kann. Schwankungen in der Menge der Feuchtigkeit auf der zu versiegelnden Oberfläche bewirken große Schwankungen in der erforderlichen thermischen Energie. Darüber hinaus macht das Vorhandensein von Feuchtigkeit einen thermischen Energieeingang erforderlich, der wesentlich oberhalb demjenigen liegt, der erforderlich ist, um den Thermoplast zu aktivieren, wenn die Oberflächen trocken wären. Dieses Problem wird durch Vibrationsschweißen beseitigt, da die konzentrierte Anwendung der Energie die erforderliche Energiemenge zum Verdampfen von Feuchtigkeit unbedeutend macht.

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Es gibt zwei Phasen im Versiegelungsvorgang von Pappbehältern mit thermoplastischer Beschichtung durch Vibrationsschweißen. Diese Phasen sind: (1) die Aktivierungsphase, bei der die Reibung des vibrierenden Horns ausreichend Wärme entstehen läßt, um die thermoplastische Beschichtung zu aktivieren, und (2) die Kühlphase, in der die Lagen zusammengeklemmt werden, um ein Kühlen und Aushärten der zuvor aktivierten thermoplastischen Beschichtung zu ermöglichen und damit die Versiegelung zu bilden.

Ein wichtiger Faktor bei der Bestimmung der Produktivität ist die Zeit, die für einen Versiegelungsvorgang benötigt wird. Die derzeitige Praxis besteht darin, das Horn sowohl für die Aktivierungsphase wie auch als Klemmglied in der Kühlphase zu benutzen. Wenn das Horn während beider Phasen benutzt wird, besteht ein vollständiger Arbeitszyklus zum Bilden einer Versiegelung zwischen den Schichten eines Kartons darin, (1) die Arbeitsflächen des Amboß¹ (oder der Stützmittel) und des Horns auf gegenüberliegende Seiten der zu verbindenden und zu versiegelnden Schichten in gegenüberliegende Anordnung zu bringen, (2) die thermoplastische Beschichtung der Lagen zwischen der Arbeitsfläche durch die Reibungswärme des erregten Horns zu aktivieren, um zu bewirken, daß die Beschichtungen der Lagen zusammenfließen, (3) ein Abkühlen und Erstarren des zuvor aktivierten thermoplastischen Werkstoffes zu ermöglichen, während weiterhin ein Einklemmen zwischen den Arbeitsflächen

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des Amboß¹ und des entregten Horns erfolgt, und (4) die Arbeitsflächen des Amboß¹ und des Horns zu trennen, damit die Kartonlagen nach dem Bilden der Versiegelung entnommen werden können. Die Zeit pro Arbeitszyklus liegt bisher im Bereich von etwa einer halben bis zu zwei Sekunden oder mehr, je nach der Dicke der Pappe, der Dicke der thermoplastischen Beschichtung, der Anzahl der Lagen und des zu versiegelnden Flächenbereiches.

Es ist bei Vibrationsschweißvorgängen dieser Art üblich, das Horn durch Druck zu betätigen, um die Hornvibration zu starten. Wenn sich die Arbeitsfläche des Horns gegen die miteinander zu verbindenden Kartonlagen bewegt, beginnt das Horn zu vibrieren, wenn ein vorbestimmter Druck auf die Arbeitsfläche des Horns durch die Hornbetätigungssteuerungen gemessen wird. Bei einem Hochleistungsverpackungssystem bestimmt sich die für den Versiegelungsvorgang zur Verfugung stehende Zeit hauptsächlich durch die Geschwindigkeit, mit der die Kartons den Schweißzyklus durchlaufen müssen, was durch die Geschwindigkeit der anderen Maschinen des gesamten Systems bestimmt wird. Beispielsweise muß die Schweißvorrichtung in einem System mit Maschinen zum Zuführen und Abklappen von Kartons aus flachen : Zuschnitten, wie sie beispielsweise in den US-PS 3 599 541 und |

3 937 131 beschrieben sind, und mit Vorrichtungen zum Pullen und Verschließen eingebaut werden, wie sie in der US-PS 3 910 | 014 beschrieben sind. I

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Die US-Patentanmeldung Nr. 652 916 der Anmelderin beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Vibrationsschweißen von Pappbehältern mit thermoplastischer Beschichtung, bei denen das Vibrations-Schweißhorn "vorgetriggert" ist, um dieses in Vibration zu bringen, bevor es die zu versiegelnden Lagen des Behälters berührt. Die US-Patentanmeldung 690 521 der Anmelderin ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bilden einer Versiegelung zwischen den Schichten von thermoplastisch beschichteten Pappkartons durch Vibrations- oder Schallschweissung beschrieben, bei denen das Vibrations-Schweißhorn verwendet wird, um den thermoplastischen Werkstoff des Kartons zu aktivieren. Der Karton wird dann zu einer Klemm- und Kühlstation bewegt, wobei der thermoplastische Werkstoff noch aktiviert ist, in der die aktivierten Lagen dann zusammengeklemmt und gekühlt werden, um eine Versiegelung zu bilden. Die gesamten Offenbarungen dieser Patentanmeldungen sind hierin als Referenzen enthalten.

Bei der weiteren Entwicklung des Konzeptes des Aktivierens der thermoplastischen Beschichtung in einer Station und Kühlen und Klemmen der Lagen in einer anderen Station (d.h. Zwei-Stations-Schallsiegelung) ist es zumindest in einigen Fällen als vorteilhaft angesehen worden, in der Aktivierungsstation ein ieilweises Erstarren des aktivierten Thermoplasten zu gestatten. Das Horn ist vorgetriggert, um dessen Vibration zu starten, bevor es in klemmende Berührung mit den Papplagen gelangt. Nachdem die Aktivierungszeit vervollständigt worden ist,;

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wird die Hornvibration gestoppt, jedoch bleibt die klemmende Anlage an den Lagen aufrechterhalten, um ein Teilerstarren des aktivierten Thermoplasten zu Beginn der Bildung der Siegelung zu gestatten. Das Horn wird dann zurückgezogen und die Behälter zu einer Klemm- und Kühlstation bewegt, um die Bildung der Versiegelung zu vervollständigen, indem die Lagen für die Zeit geklemmt und gekühlt werden, die zum vollständigen Aushärten des Aktivierten thermoplasten erforderlich ist.

Die Erfindung bezweckt ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Bilden einer Versiegelung zwischen den Lagen von thermoplastisch beschichteter Pappe oder dergleichen durch Vibrataonsschweißung zu schaffen, bei denen die thermoplastische Beschichtung an einer Station aktiviert und in einer anderen Station zur Bildung einer Versiegelung gekühlt und vollständig ausgehärtet wird.

Ferner soll ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verschliessen und Versiegeln der Endverschlüsse von Kartons aus thermoplastisch beschichteter Pappe oder dergleichen geschaffen werden, bei denen die thermoplastische Beschichtung in einer Aktivierungsstation durch Vibrationsschweiflung an einem Ort aktiviert und dann in dieser Aktivierungsstation teilweise ausgehärtet wird, und bei denen die Lagen mit dem teilweise aktivierten Thermoplasten dann in eine Klemm- und Versiegelungs* station an einem anderen Ort bewegt werden, wo die Lagen zu- i

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sammengeklemrat werden bis der aktivierte Thermoplast gekühlt und vollständig zur Bildung einer Versiegelung ausgehärtet ist.

Das Verfahren umfaßt gemäß der Erfindung die folgenden Verfahrensschritte: Hineinbewegen eines Endverschlusses eines Behälters in eine Aktivierungsstation, wobei die Lagen des Endverschlusses zwischen einem Halteelement und der Arbeitsfläche eines Gegenstückes gegeneinander gedrückt sind, Vortriggern bzw. Vorzeitigeinschalten eines Vibrations-Schweißhorns, um dieses zu einer Schwingung mit Sollfrequenz zu erregen, das erregte Schweißhorn mit der äußeren Oberfläche der zu versiegelnden Lagen in Berührung zu bringen, um die Lagen zwischen der Arbeitsfläche des Schweißhorns und der Arbeitsfläche des Gegenstückes zu klemmen, wobei das Schweißhorn nicht mit dem Halteelement in Berührung kommt, das erregte Schweißhorn mit der äußeren Oberfläche der zu versiegelnden Lagen für eine vorbestimmte Zeit mit einem vorbestimmten Druck in Anlage zu halten, Entregen des Horns, wobei dieses für eine vorbestimmte Zeit in Klemmberührung mit den Papplagen verbleibt, um das vollständige Aushärten des aktivierten Thermoplasten zu ermöglichen, Zurückführen des entregten Homes von den Lagen, Bewegen des Kartons zu einer Klemm- und Kühlstation, wobei die thermoplastische Beschichtung immer noch teilweise \ ausgehärtet ist und wobei das Halteelement ein Trennen der ' Lagen verhindert, Anlegen eines Druckkissens an die äußere j

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Oberfläche der Lagen und Halten des Druckkissens in Anlage an den Lagen, um mit dem Gegenstück zusammenzuwirken und einen vorbestimmten Klemmdruck auf die Lagen auszuüben, bis der thermoplastische Werkstoff vollständig ausgehärtet ist, und schließlich Entfernen der Lagen aus der Klemm- und Kühlstation.

Zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient eine Vorrichtung, die gemäß der Erfindung ein Vibrations-Schweißhorn an einer Aktivierungsstation umfaßt und ein Druckkissen in einer Klemm- und Versiegelungsstation, das Gegenstück hat eine Arbeitsfläche, die sowohl mit der Arbeitsfläche des Homes als auch mit der Arbeitsfläche des Druckkissens zusammenwirkt, um eine Klemmkraft auf die Lagen des dazwischenbefindlichen thermoplastischen Werkstoffes auszuüben. Ein Halteelement erstreckt sich zwischen den Stationen und liegt über der Arbeitsfläche des Amboß¹. Werden die Lagen des Endverschlusses eines Kartons in die Aktivierungsschicht hineinbewegt, so werden die Lagen zwischen der Arbeitsfläche des Amboß und dem Halteelement geschlossen gehalten. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Halteelement geschlitzt und das Schweißhorn und das Druckkissen liegen an der Oberfläche der Lagen an, die im Schlitz des Halteelementes freiliegen.

Wenn der Behälter aus thermoplastisch beschichteter Pappe zur j Aktivierungsstation zugeführt wird, befindet sich der Endver- !

Schluß in einer geschlossenen Stellung zwischen dem Halteele- j

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ment und dem Amboß. Das Horn wird dann erregt und mit der äußeren Oberfläche des Endverschlusses in dem zu versiegelnden Bereich in Berührung gebracht, um die thermoplastische Beschichtung der Lagen zu aktivieren. Das Horn wird dann entregt und in klemmender Berührung gehalten, um ein teilweises Aushärten des aktivierten Thermoplasten zu gestatten. Das Horn wird dann zurückgezogen und der Karton in eine Klemm- und Versiegelungsstation überführt, während die Lagen immer noch in ihrer geschlossenen Stellung zwischen dem Halteelement und der Arbeitsfläche des Amboß¹ gehalten werden. In der Klemra- und Versiegelungs-Station werden die Druckkissen in dem zu versiegelnden Bereich in Anlage an die äußere Oberfläche der Endve-i Schluß lag en gebracht. Die Druckkissen halten die Lagen zwischen den Arbeitsflächen des Druckkissens und des Amboß' so lange in zusammengedrücktem Zustand, bis der thermoplastische Kunststoff ausgehärtet ist, um die Versiegelung zu bilden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2 eine Vorderansicht der Vorrichtung nach Fig. 1 aus der Ebene 2-2 in Fig. 1;

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Fig. 3 eine Draufsicht auf die Vorrichtung aus einer Ebene 3-3 in Fig. 2;

Fig. 4 eine vergrößerte Teilansicht der Vorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 in Fig. 1; Fig. 6 eine Draufsicht auf den Amboß;

Fig. 7 einen Teilschnitt längs der Linie 7-7 in Fig. 6;

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht eines Teiles eines Behälters aus thermoplastisch beschichteter Pappe, wobei der obere Endverschlußbereich des Behälters sich in einer völlig geöffneten Stellung befindet;

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht des Behälters nach Fig. 8 nach einem Vorfaltvorgang, nachdem die Wände des Endverschlußteiles leicht einwärts zur geschlossenen Stellung hin bewegt worden sind;

Fig. 10 eine perspektivische Ansicht des Behälters

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nach Fig. 8 und 9, wobei der Endverschlußbereich sich in einer geschlossenen Stellung vor dem Versiegelungsvorgang befindet, wobei eine Verschlußlasche und Versiegelungsstreifen etwa axial vom verschlossenen Ende vorspringen;

Fig. 11 eine perspektivische Ansicht des Behälters, nachdem die Versiegelungsstreifen miteinander versiegelt worden sind, und

Fig. 12 eine perspektivische Ansicht des Behälters, wobei die Verschiußlasche flach gefaltet und an den Oberteil des Behälters angeklebt ist.

Die Erfindung ist in erster Linie mit dem Verschließen und Versiegeln des Endverschlusses eines Behälters aus thermoplastisch beschichteter Pappe befaßt, wie er in Fig. 8 bis 12 der Zeichnung veranschaulicht ist. Es ist jedoch klar, daß die Erfindung auch in Verbindung mit Behältern jeder beliebigen Form angewandt werden kann, beispielsweise mit Zartons, wie sie in den US-PS 3 120 335 und 3 905 280 beschrieben sind. Der in Fig. bis 12 dargestellte Karton entspricht dem in der US-PS 3 OH beschriebenen. ,

Der in Fig. 8 bis 12 dargestellte Behälter ist als Ganzes mit

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C bezeichnet. Der Behälter C ist mit einer thermoplastischen Beschichtung versehen und kann aus Pappe oder dergleichen bestehen, die mit einem thermoplastischen Werkstoff, beispielsweise Polyäthylen beschichtet ist. Der Behälter C ist aus einem Zuschnitt aus einer thermoplastisch beschichteten Pappe hergestellt und kann aus dem Zuschnitt durch eine bekannte Vorrichtung in die in Fig. 8 dargestellte Form gebracht werden. Der Behälter C ist von rohrförmiger Gestalt und hat einen rechteckigen Querschnitt mit vier Seitenwändeni, 2, 3 und 4, mit einer seitlichen Versiegelungslasche oder -wand, die mit 5 bezeichnet ist. Die Lasche 5 ist von der Seitenwand 4 einwärts gebogen und mit der Innenfläche der Seitenwand 1 versiegelt.

Der obere Endverschlußbereich des Behälters C ist in Fig. 8 in seiner völlig geöffneten Stellung dargestellt und umfaßt vordere, hintere und seitliche Endverschlußwände 6, 7, 8 und 9. In der völlig geöffneten Stellung (Fig. 8) springen die Endverschlußwände 6, 7, 8 axial vom rohrförmigen Teil des Behälters vor. Die Endverschlußwände 8 und 9 sind durch Faltlinien 10, 11, 12 in drei dreieckige Segmente 13, 14 und 15 unterteilt. Das dreieckige Segment 15 bildet ein Mittelsegment, dessen eine Seite sich längs der Faltlinie 12 am oberen Ende der entsprechenden Seitenwand des Behälters erstreckt. Ein Siegelungsstreifen oder eine Rippe 18 ist am oberen Ende der Endver- j schlußwand 9 vorgesehen und durch eine Faltlinie 16 von den dreieckigen Segmenten getrennt. Die Mitte des Siegelungsstrei-

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fens 18 ist mit einer Faltlinie 17 versehen, um eine einwärts vorspringende Ecke zu bilden, die die entsprechende Ecke 17 der Endverschlußwand 18 überlappt, wenn der obere Verschlißbereich gefaltet und in seiner geschlossenen Stellung versiegelt ist, was nachstehend in Einzelheiten beschrieben werden wird.

Die Endverschlußwand 6 weist eine Faltlinie 20 auf, die ein dreieckiges Segment an der der Endverschlußwand 8 zugewandten Seite begrenzt, die mit diesem zusammenwirkt, um einen Ausguß zu bilden, wenn der Behälter nach dem Füllen geöffnet wird.

Der untere Rand der vorderen Endverschlußwand 6 ist über eine Faltlinie 19 niit der Seitenwand 3 verbunden und der obere Rand der vorderen Endverschlußwand weist einen von dieser vorspringenden Versiegelungsstreifen 22 auf, dessen unterer Rand durch eine Faltlinie 21 gebildet ist.

Die hintere Endverschlußwand 7 weist eine der Faltlinie 20 der vorderen Endverschlußwand entsprechende Faltlinie 23 auf, um neben der seitlichen Endverschlußwand 8 ein dreieckiges Segment zu bilden. Die hintere Endverschlußwand 7 weist ferner einen Versiegelungsstreifen 25 auf, der von einer Faltlinie 24 am oberen Ende der hinteren Endverschlußwand 7 vorspringt. Von dem Versiegelungsstreifen 25 vorspringend ist eine Verschlußlasche 26 vorgesehen, die zwischen ihren Enden mit einem Auf-

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reißstreifen 27 versehen ist. Dieser ist durch zwei aus Perforationen gebildeten Linien begrenzt.

Wenn der Behälter C aus einem Pappezuschnitt aufgefaltet ist, wobei der Endverschlußbereich sich in seiner völlig geöffneten, in Fig. 8 dargestellten Stellung befindet, in der dieser von dem rohrförmigen Behälter vorspringt, kann der Verschlußbereich verschlossen, versiegelt und in die in Fig. 12 dargestellte Stellung gefaltet werden, in der das Ende des Behälters flach ist, wobei die vordere und die hintere Endverschlußwand 6 und 7 flach auf dem Ende des Behälters aufliegen, wobei die Verschlußlasche 26 überlappend mit der vorderen Endverschlußwand 6 verklebt ist. Wenn der Abreißstreifen 27 entfernt ist, können die Ecken 30 und 31 des Verschlußbereiches zum Aufbrechen der Versiegelung 28 aufwärts gedrückt werden und die dreieckigen Segmente I3, Η und 15 der Endverschlußseitenwand 8 bilden im Zusammenwirken mit den dreieckigen Segmenten, die durch die Faltlinien 20 und 23 in der vorderen und der hinteren Endverschlußwand 6 und 7 begrenzt sind, einen Ausguß.

Las Verfahren, nach dem der obere Verschlußbereich dee Behälters C aus der in Fig. 8 veranschaulichten geöffneten Stellung in die in Fig. 12 gezeigte geschlossene Stellung gefaltet wird, umfaßt erst einen "Vorfall-Schritt, womit gemeint ist, daß die Endverschlußseitenwände 7 und 8 leicht einwärts zum Vorknicken der dreieckigen Segmente an den Faltlinien 10, 11 und

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12 und 17 gebogen werden, so daß die Endverschlußseitenwände einwärtsklappen werden, wenn diese Endverschlußseitenwände gegeneinander bewegt werden. Der Vorfaltvorgang ist in Einzelheiten in der US-PS 3 910 014 näher beschrieben und kann entweder vor oder nach dem Anfüllen des Behälters mit Milch oder einem anderen Inhalt erfolgen. Nach dem Vorfaltschritt liegen die Endverschlußwände 6 und 7 in der in Fig. 9 dargestellten Lage, um die Endverschiußseitenwände 3 und 9 zum Einwärtsklappen unter die Vorder- und Rückwand 6 und 7 zu zwingen. Der Verschlußvorgang wird fortgesetzt, bis die unteren Ränder der Versiegelungsstreifen 18 und 20 und 25 um die Faltlinien 16, 21 und 24 so zusammenbewegt sind, daß die vordere und die hintere Endverschlußwände 6 und 7 im wesentlichen flach auf dem Behälter aufliegen, wie dies Fig. 10 zeigt. Bei der in Fig. 10 dargestellten Lage der Wände werden die Siegelungsstreifen zusammenlängs des Bandes schallverschweißt, das durch den schattierten Bereich 28 in Fig. 11 und 12 hervorgehoben ist. Nach diesem Schallschweißschritt ist die Verschlußlasche 26 an ihrem äußeren Ende der Oberfläche erhitzt, die der vorderen Endverschlußwand 6 benachbart ist. Danach wird die Verschlußlasche zusammen mit den Versiegelungsstreifen 18, 22 und 25 so weit abwärts gefaltet, bis die Verschlußlasche 26 die in Fig. 12 dargestellte Lage einnimmt. Die Verschlußlasche wird an ihrem äußeren Ende wie in der US-PS 3 910 014 derart erhitzt, daß der Aufreißstreifen 27 nicht auf die vordere Endverschlußwand 6 aufgeklebt wird.

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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann zum Verschließen und Versiegeln von Behältern verwendet werden, wie sie in Fig. 8 bis 12 dargestellt sind, nachdem ein Behälter vorgefaltet und gefüllt worden ist. In Fig. 1 bis 4 ist mit 40 eine Aktivierungsund Siegelungseinheit zum Verschließen und Versiegeln des Endverschlusses von Behältern G dargestellt. Die Boden der Behälter werden von einer Tragstange 42 getragen und durch Förderketten 44 mit an den Behältern angreifenden Fingern 46 längs dieser voranbewegt. Die genaue Konstruktion der Förderketten und Finger 46 ist in der US-PS 3 910 014 beschrieben. Die Förderketten 44 werden von Kettenrädern 48 getragen. Die Förderketten bewegen die Behälter C in Fig. 2 und 4e* 3 der Zeichnung in Richtung der Pfeile 50 nach links voran.

In Fig. 3 der Zeichnung sind sieben verschiedene Stellungen des Behälters dargestellt, die mit den Bezugszeichen C-1, C-2, C-3» C-4, C-5, C-6 und C-7 bezeichnet sind. In der mit C-1 bezeichneten Stellung befindet sich der obere Endverschluß des Behältere etwa in der in Fig. 9 dargestellten Lage, d.h. der obere Endverschluß ist bereits vorgefaltet. Wenn sich der Behälter in die Stellung C-2 bewegt, werden die vordere und die hintere Endverschlußwand 6 und 7 von den gegenüberliegenden Rändern 53 der Verschlußplatten 52 berührt. Die Ränder wirken zusammen, um einen Verschlußschlitz 55 zu bilden, der sich vom Einlaßende 54 der Ränder 53 zu dem Auslaßende 56 der Ränder 53 einwärts und \ abwärts verjüngt. An den Einlaßenden der Verschlußplatten sind |

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Tragflansche 57 vorgesehen, die durch Befestigungselemente 59 (Pig. 2) am Gestell 61 angebracht sind.

Wenn sich die Behälter von dem weiten Ende des Verschlußschlitzes 55 zu dessen schmalen Ende am Gestell 61 hin bewegen, werden die vordere und die hintere Endverschlußwand 6 und 7 des Endverschlusses des Behälters durch die Ränder 53 des Schlitzes gegeneinander bewegt. Diese Stellung ist bei C-4 in Pig. 3 erreicht. Die Behälter werden dann zu einer Aktivierungsstation bewegt, die als Ganzes mit 58 in Fig. 3 bezeichnet ist. Der Behälter C-5 befindet sich in dieser Aktivierungsstation in Pig. 3. Eine Klemm- und Versiegelungsstation ist als Ganzes in Fig. 3 mit 60 bezeichnet. Die Stellung des Behälters in der Klemm- und Versiegelungsstation 60 ist mit C-6 bezeichnet. Wird der Behälter aus der Stellung C-6 zur Stellung C-7 voranbewegt, befindet sich der obere Endverschluß in der in Fig. 11 veranschaulichten Lage. Das obere Ende des Behälters wird, wie in Fig. 12 dargestellt ist, durch eine Vorrichtung geschlossen, die keinen Teil der Erfindung bildet.

Die in Fig. 1 bis 3 dargestellte Vorrichtung umfaßt zwei Produktionslinien, die im Abstand voneinander auf gegenüberliegenden Seiten einer Längsachse liegen. Die Bezugszeichen 40' und 52' in Fig. 2 bezeichnen die Aktivierungs- und Versiegelungseinheit und die Verschlußplatten der zweiten Produktionslinie. Die Aktivierungs- und Versiegelungseinheit 40' und die Ver-

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schlußplatten 52 sind der Einheit 40 und den Verschlußplatten 52 identisch und daher werden nur die letzten in Einzelheiten näher beschrieben. Die Produktionslinie, die die Aktivierungsund Versiegelungseinheit 40· und die Verschlußplatten 52· umfaßt ist nur in Fig. 2 der Zeichnung sichtbar.

Die Aktivierungs- und Versiegelungseinheit 40 umfaßt eine Vibrations- oder Schallschweißeinheit 62, die auf einer Konsole

65 angeordnet ist, wie Fig. 1 und 4 zeigt. Die Schallschweißeinheit 62 kann von der Art sein, wie sie in der US-PS 3 910 014 beschrieben ist und umfaßt ein Konzentrierungshorn 63, das einen flachen messerartigen Bereich 64 mit einer Arbeitsfläche

66 (Fig. 5) an seinem unteren Ende aufweist. Die Arbeitsfläche 66 ist die Oberfläche, die die Lagen des Endverschlusses des Behälters C berührt. Bei dem speziellen Beispiel des Behälters C, der in Fig. 8 bis 12 dargestellt ist, berührt die Arbeitsfläche 66 die obere Endverschlußwand 7 im Band 28 (Fig. 12).

Die Schallschweißeinheit 62 umfaßt ein Gehäuse für einen Umformer zum Umformen elektrischer Energie in mechanische Energie, wobei der Konvertor ein Vibrieren des Homes 63, 64 mit einer gewünschten Frequenz bewirkt.

Die Aktivierungs-Versiegelungseinheit 40 umfaßt ferner ein Gegenstück in Form eines Amboß¹ 68, der eine Arbeitsfläche 70 hat. Die Arbeitsfläche 70 ist die Oberfläche, die von den La-

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gen des Endverschlusses des Behälters berührt wird. Für den speziellen Behälter C, der in Fig. 8 bis 12 dargestellt ist, berührt die Arbeitsfläche 70 des Amboß¹ 68 die äußere Oberfläche des Versiegelungsstreifens 22. Infolgedessen wird dann, wenn die Arbeitsfläche 66 des messerartigen Bereiches 64 des Homes den Siegelungsstreifen 25 an seiner äußeren Oberfläche berührt, die thermoplastische Beschichtung der Lagen längs der Bänder 28 aktiviert, die in Fig. 11 und 12 dargestellt sind.

Der Amboß 68 hat die Form eines plattenartigen Elementes, wobei die Arbeitsfläche 70 abwärts und nach links hin geneigt ausgebildet ist, wie Fig. 1 zeigt. Der Amboß 68 (Fig. 6) ist mit zwei im Abstand voneinander angeordneten Querkanälen 72 versehen, die mit einem Längskanal 74 so in Verbindung stehen, daß Wasser oder ein anderes Kühlmedium während des Arbeitens der Einheit 40 durch den Amboß 68 zirkulieren kann.

Die Aktivierungs- und Versiegelungseinheit 40 umfaßt ferner ein Halteelement 76 in Form einer länglichen Platte parallel oberhalb der Arbeitsfläche 70 des Ankers erstreckt. Das Halteelement 76 ist mit einem Arm 80 (Fig. 4) ausgebildet, der in einem Montageflansch 78 endet, durch dessen Öffnungen sich Befestigungselemente 82 zum Festlegen des Halteelementes 70 an einer Montageplatte 84 oberhalb des Amboß· 68 erstrecken. Das Halteelement ist an einem Ende mit einem Zungenbereich 86 versehen, der auswärts von der Arbeitsfläche 70 des Amboß¹ weggebogen ist, \

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wie Fig. 3 zeigt. Der Zungenbereich 86 ragt über das Gestell 61 hinaus und liegt oberhalb des Auslaßendes des Verschlußschlitzes 55, das durch das Ende 56 der Ränder 53 der Verschlußplatten 52 gebildet ist. Das Halteelement 76 ist, wie Fig. 3 zeigt, mit einem länglichen Schlitz 88 versehen. Wenn ein Behälter von der Stellung C-3 zur Stellung C-4 in Pig. 3 voranbewegt wird, berühren die Verschlußlasche 26 und der Versiegelungsstreifen 25 den Zungenbereich 86, wo-^durch die Versiegelungsstreifen 22, 25 und die Verschlußlasche 26 gegeneinander bewegt und in den Zwischenraum zwischen dem Halteelement 76 und der Arbeitsfläche 70 des Amboß¹ hineinbewegt werden, wie Fig. 4 zeigt. Wenn die Versiegelungsstreifen 22, 25 und die Verschlußlasche 76 unterhalb des Haltegliedes angelangt sind, befindet sich der Behälter etwa in der in Pig. 10 dargestellten Gestalt, wobei der äußere Bereich der hinteren Endverschlußwand 7 (Pig. 12) längs des Bandes 28 durch den Schlitz 88 für die Arbeitefläche 66 des messerartigen Bereiches 64 des Homes zugänglich ist.

Die Aktivierungs- und Versiegelungseinheit 40 umfaßt ferner eine Klemm- und Versiegelungseinrichtung, die als Ganzes mit 90 bezeichnet ist, die eine Montagekonsole 92 aufweist, wie ; Fig. 1, 4 und 5 zeigen. Ein Druckkissen-Tragelement 94 in Form eines rechteckigen Stabes ist in einen Führungsschlitz 95 gelagert, der in der Montagekonsole so angeordnet ist, daß das Druckkissen-Tragelement 94 in seiner Längsachse hin und her bewegbar ist. Ein Druckkissen 96 in Form einer rechteckigen Plat-

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te aus rostfreiem Stahl oder dergleichen ist am unteren Ende des Tragelementes 94 (Fig. 5) angebracht. Das Druckkissen 96 hat eine Arbeitsfläche 98, die durch dessen unteren Rand gebildet ist und der Anlage an der äußeren Oberfläche der Lagen des zu versiegelnden Behälteroberteiles dient. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eines Behälters berührt die Arbeitsfläche 98 die äußere Oberfläche der hinteren Endverschlußwand 7 längs des Bandes 28 (Fig. 12). Das Druckkissen 96 und das Tragelement 94 können sich zwischen einer ausgefahrenen Stellung (Fig. 4), in der sie die äußere Oberfläche der Lagen des Kartons durch den Schlitz 88 berühren, und einer zurückgezogenen Stellung bewegen, die in einem Abstand von dem unterhalb des Halteelementes 76 liegenden Kartonlagen liegt. Das Tragelement 94 wird in Abhängigkeit von der Bewegung eines Stellgliedes 100 im Führungsschlitz 95 hin und her bewegt. Ein die Bewegung übertragendes Element ist zwischen das Stellglied 100 und das Tragelement 94 geschaltet, um das Druckkissen 96 zwischen seiner ausgefahrenen und zurückgezogenen Stellung in Abhängigkeit von der Bewegung des Stellgliedes 100 zu bewegen. Das die Bewegung übertragende Element ist in Form von zwei Kniehebeln 108 und 110 ausgebildet.

Das Stellglied 100 ist durch die Kolbenstange eines Zylinders 104 gebildet, der von einer Zylinder-Tragkonsole 106 getragen ist. Der Zylinder 104 ist mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten Druckluftquelle oder eines anderen Mediums unter

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Druck verbunden, die in üblicher Weise gesteuert sein kann, um die Hin- und Herbewegung des Stellgliedes längs seiner Achse zu bewirken. Der Kniehebel 108 ist mit seinem oberen Ende durch einen Stift 112 an die Montagekonsole 92 angelenkt. Das untere Ende des Kniehebels 108 ist durch einen Stift 116 mit dem oberen Ende des Kniehebels 110 sowie mit dem Gabelkopf 102 verbunden, der am freien Ende des Stellgliedes 100 angebracht ist. Das untere Ende des Kniehebels 110 ist durch einen Stift 114 mit dem oberen Ende des Druckkissen-Tragelementes 94 gelenkig verbunden.

Wenn der Zylinder 104 mit Druckmittel beschickt wird, um zu bewirken, daß sich das Stellglied in Richtung des Pfeiles 118 in Fig. 4 zurückbewegt, bewirken die Kniehebel 108, 110 eine Aufwärtsbewegung des Druckkissen-Tragelementes 94 in Richtung des Pfeiles 119. Wenn der Zylinder 104 demgegenüber so mit Druckmittel beschickt wird, daß dieser eine Bewegung des Stellgliedes 100 aus dem Zylinder 104 heraus in Richtung des Pfeiles 117 in Fig. 4 bewirkt, bewirken die Kniehebel 108 und 110 eine Abwärtsbewegung des Druckkissen-Tragelementes 94 in Richtung des Pfeiles 120, um die Arbeitsfläche 98 des Druckkissens 96 durch den Schlitz 88 des Halteelementes 76 hindurch in Anlage an die äußere Oberfläche der hinteren Endverschlußwand 7 des Behälters G zu bewegen. Eine einstellbare Anschlagschraube 118 ist an der Montagekonsole 92 so angeordnet, daß sie in die Bewegungsbahn des Gabelkopfes 102 vorspringt, um ein Überschreiten der Bewegungsbahn des Stellgliedes 100 in Richtung des Pfeiles 117

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zu verhindern. Eine Schraube 120 (Fig. 4 und 5) ist drehbar an der Montagekonsole 92 angebracht, die mit ihrem Kopf am oberen Umfangsrand des Kniehebels 108 anliegt.

Die Arbeitsfläche 70 des Amboß' 68 ist, wie Fig. 6 und 7 zeigen, mit Längsnuten 120, 122 und 124 wie auch mit Queraussparungen 126 und 128 versehen, um die unterschiedliche Stärke längs des Bandes 28 des Behälters C auszugleichen und um sicherzustellen, daß der aktivierte thermoplastische Werkstoff in alle Zwischenräume zwischen den Lagen fließen und diese ausfüllen wird, die zwischen den Bändern 28 übereinanderliegen, wenn diese Lagen durch die Arbeitsflächen 66 und 98 des Horns und der Druckkissen gegen die Arbeitsfläche 70 des Amboß¹ gedruckt werden. Die Nuten 120, 122 und 124 sowie die Ausnehmungen 126 und 128 wirken in der gleichen Weise wie bei dem in der US-PS 3 910 014 beschriebenen Amboß.

Wie bereits erwähnt wurde, ist das Horn 63 in einem Gehäuse 67 einer Schallschweißeinheit 62 derart angeordnet, daß sich das Horn zwischen einer ausgefahrenen, aktiven Stellung, in der der messerartige Bereich durch den Schlitz 88 des Halteelementes 76 hindurch in Berührung mit der äußeren Oberfläche der hinteren Endverschlußwand 7 des Behälters C längs dee Bandes 28 gelangt, und einer zurückgezogenen Stellung bewegt, in der die Arbeitsfläche 66 vom Schlitz 68 in die in Fig. 5 mit 66a in unterbrochenen Linien angegebene Stellung zurückgezogen ist.

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In gleicher Weise wird das Druckkissen 96 vom Stellglied 100 und den Kniehebeln 108, 110 zwischen einer ausgefahrenen aktiven Stellung, in der die Arbeitsfläche 98 des Druckkissens 96 durch den Schlitz 88 hindurch die äußere Oberfläche der hinteren Endverschlußwand 7 längs des Bandes 28 auf dem Behälter C berührt, und einer zurückgezogenen Stellung bewegbar, in der das Druckkissen 96 in eine inaktive, bei 96a in Fig. 5 angedeutete Stellung zurückbewegt ist.

Im Betrieb der Vorrichtung bewegen sich Behälter C in Richtung des Pfeiles 50 aufeinanderfolgend durch die Stellungen C-1 bis C-7 voran. Wenn sich ein Behälter von dem weiten Ende des Schlitzes 55, der durch die Ränder 53 der Verschlußplatten begrenzt ist, zum schmalen Ende des Schlitzes 55 neben dem Gestell 61 hin bewegt, werden die Endverschlußwände des Behälters C von der in Fig. 9 dargestellten Lage etwa in die in Fig. 10 veranschaulichte gefaltet. Wenn die Verschlußlasche und die Versiegelungsstreifen 22 und 25 den Zungenbereich 86 des Halteelementes 76 berühren, wird der nach außen vorspringende Bereich des Endverschlusses, der durch die Versiegelungsstreifen 22, 25 und die Verschlußlasche 26 gebildet ist, in den Spalt zwischen dem Halteelement 76 und der Arbeitsfläche 70 des Amboß¹ 68 hineingedrückt. Wenn der Behälter die Aktivierungsstation 58 (Position C-5 in Fig. 3) erreicht, schaltet der Behälter einen Mikroschalter, der in die Steuerung der Aktivie-

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rungs- und Versiegeiungseinheit 40 eingeschaltet ist. Der messerartige Bereich 64 des Homes beginnt infolgedessen mit einer Sollfrequenz (beispielsweise 20ÜÜ0 Schwingungen pro Sekunde) zu vibrieren und bewegt sich aus seiner zurückgezogenen Stellung in die ausgefahrene, in der die Arbeitsfläche 66 durch den Schlitz 68 hindurch in Anlage an die äußere Oberfläche der Lagen des Behälterendverschlusses in dem zu versiegelnden Bereich gelangt, d.h. irvflem durch das Band 28 in Fig. 11 und 12 dargestellten Bereich. Die Vibration des Horns erzeugt Reibungswärme, die ausreicht, um die thermoplastische Beschichtung der Papplagen des Behälters längs des Bandes 28 zu aktivieren, um ein Fliessen des thennoplastischen Werkstoffes zu bewirken. Nachdem das Horn erregt worden ist, um in Anlage an der äußeren Oberfläche der Behälterschichten für eine vorbestimmte Zeit (beispielsweise 0,15 Sekunden) zu vibrieren, wird das Horn entregt, um die Vibration zu stoppen. Es verbleibt jedoch in Anlage an den Lagen für eine zweite vorbestimmte Zeit (etwa 0,25 Sekunden), um zu ermöglichen, daß der thermoplastische Werkstoff zum Teil erstairt, um die Bildung einer Versiegelung zu beginnen. Die teilweise Erstarrung wird durch den Fluß des Kühlmediums durch die Kanäle 72 und 74 des Amboß' eingeleitet. Das Horn wird dann von der Berührung mit den Behälterlagen zurückgezogen und das Halteelement 76 verhindert, daß sich die Lagen voneinander trennen, da der thermoplastische Werkstoff nur teilweise erstarrt ist. Der Behälter wird dann durch die Förderketten zur Klemm- und Versiegelungsstation 60 (C-1 in Fig. 3) voranbewegt.

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Die Anlage des Halteelementes 76 an der äußeren Oberfläche der Kartonlagen verhindert, daß sich diese voneinander trennen, wenn sich der Karton von der Aktivierungsstation 53 (C-5) in die Klemm- und Versiegelungsstation 60 (G-6) bewegt.

Wenn der Behälter dieKLemm- und Vereiegelungsstation 60 erreicht, wird der Zylinder so beschickt, daß eine Herausbewegung des Stellgliedes 100 aus dem Zylinder 104 erfolgt, um das Druckkissen 96 in Richtung des Pfeiles 120 in Fig. 4 aus seiner zurückgezogenen Stellung in eine ausgefahrene zu bewegen, die Fig. 5 zeigt. Die Arbeitsfläche 98 des Druckkissens berührt die äußere Oberfläche der Lagen längs des Bandes 28, um die Lagen zwischen den Arbeitsflächen 98 und 70 mit einem vorbestimmten Druck für eine vorbestimmte Zeit zu klemmen, um das vollständige Erstarren bzw. Aushärten des thermoplastischen Werkstoffes zu ermöglichen und eine Versiegelung zu bilden. Der Klemm- und Versiegelungszyklus sollte vorzugsweise die gleiche Zeit benötigen, wie der Aktivierungszyklus. Bei dem gewählten Ausführungsbeispiel befindet sich das Horn für eine Zeit von 0,40 Sekunden in Klemmberührung mit den Behälterschichten, wobei das Horn 0,15 Sekunden vibriert und die verbleibenden 0,25 Sekunden die Lagen nur klemmt und festhält. Infolgedessen wird der Kiemmund Versiegelungszyklus, in dem der Karton darauffolgend zwischen den Arbeitsflächen 98 und 70 des Druckkissens 96 und des Amboß¹ 68 geklemmt wird, 0,04 Sekunden betragen.

Wenn der Karton die Stellung C-5 in der Aktivierungsstation 58

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erreicht, berührt er einen Mikroschalter, um den Aktivierungszyklus zu starten, nämlich das folgende (1) Vortriggern des zurückgezogenen Horns, um dieses mit der Sollfrequenz von beispielsweise 20000 Schwingungen pro Sekunde, zu vibrieren, (2) das erregte, vibrierende Horn in seine ausgefahrene Stellung zu bewegen, in der dessen Arbeitsfläche 66 durch den Schlitz 88 in klemmende Anlage an die äußere Oberfläche der längs des Bandes 28 zu versiegelnden Lagen gelangt, (3) Entregen des Horns in seiner ausgefahrenen Stellung nach einer vorbestimmten Zeit, die ausgereicht hat, den thermoplastischen Werkstoff längs des Bandes 28 zu aktivieren, (4) Bewirken, daß das entregte Horn in klemmende Anlage an den zu versiegelnden Lagen für eine zweite vorbestimmte Zeit verbleibt, um ein teilweises Erstarren des thermoplastischen Werkstoffes längs des Siegelungsbandes 28 zu ermöglichen, und (5) das Horn in seine zurückgezogene inaktive Stellung am Ende der vorbestimmten Zeit zurückzuziehen. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel beträgt die erste Zeit, in der das Horn erregt ist, 0,15 Sekunden und die zweite vorbestimmte Zeit, in der das Horn entregt ist, jedoch noch in klemmender Anlage an den Lagen verbleibt, 0,25 Sekunden, was eine Gesamtzeit von 0,40 Sekunden für den Aktivierungszyklus ergibt.

Wenn sich das Horn zurückbewegt, bewirken die Förderketten 44 ein Voranbewegen des Behälters von der Aktivierungsstation 58 zur Klemm- und Versiegelungsstation 60, wobei sich der Be-

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hälter in der Stellung C-6 befindet, die in Fig. 3 dargestellt ist. Der Behälter schaltet wiederum einen Mikroschalter, wenn er die Stellung C-6 erreicht, um den Zylinder 104 so zu steuern, daß sich das Stellglied 100 auswärts und das Druckkissen 96 von seiner zurückgezogenen Stellung in seine ausgefahrene, aktive Stellung in klemmende Berührung mii/dem Behälter längs des Bandes 28 bewegt. Die Behälterlagen längs des Bandes 28 sind zwischen die Arbeitsflächen 98 und 70 für die gleiche Zeit eingespannt, wie auch beim Aktivierungszyklus, nämlich 0,40 Sekunden, wie dies vorher erläutert wurde. An jeder der Stellungen sind Mikroschalter so angeordnet, daß dann, wenn ein Behälter weder die Stellung C-5 oder C-6 erreicht, das Horn oder das Druckkissen sich nicht in Anlage an die Arbeitsfläche 70 des Amboß 68 bewegen wird.

Die speziellen Zeitangaben von 0,15 Sekunden, 0,25 Sekunden und 0,40 Sekunden, die vorstehend gemacht wurden, sind nur Beispiele und sollen nicht als Beschränkung der Erfindung betrachtet werden. Diese Zeiten werden sich bei verschiedenen Bedingungen, bei unterschiedlichen Werkstoffen, unterschiedlichen Stärken und Größen der Behälter usw. ändern. Andere Arbeitszyklen an den Stationen 58 und 60 der Vorrichtung sind ^; möglich.

Um die Kühlung und das Erstarren des vorher aktivierten thermo-! plastischen Werkstoffes zu erhöhen, können in dem Druckkissen ,

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96 Kanäle für Wasser oder andere Kühlflüssigkeit vorgesehen sein, die v/ährend des Wirkens des Druckkissens durch dieses zirkulieren kann, um die Menge zu erhöhen, in der Wärme von den zwischen den Arbeitsflächen 98 und 70 eingeklemmten Lagen wegbewegt wird.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Arbeitsflächen 66 und 98 des Horns und des Druckkissens eben und liegen parallel zur Ebene der Arbeitsfläche 70 des Amboß¹ 68. Ferner bewegen sich sowohl das Horn und&as Druckkissen zwischen ihren ausgefahrenen und zurückgezogenen Stellungen längs einer Bahn, die quer zu den Ebenen der entsprechenden Arbeitsflächen 66 und 98 liegt. Die Längsachse des Zylinders 104 und der Kolbenstange bzw. des Stellgliedes 100 ist senkrecht oder quer zu der Bewegungsbahn des Druckzissens und liegt damit parallel zur Ebene der Arbeitsflächen 98 und 7o.

Obwohl nur eine spezielle Ausführungsform der Erfindung beschrieben und in den Zeichnungen dargestellt ist, ist es selbstverständlich, daß die Erfindung nicht auf die dargestellte genaue Konstruktion beschränkt ist. Es können zahlreiche Änderungen in der Konstruktion und der Anordnung der Teile sowie der Folge der Verfahrensschritte vorgesehen werden, ohne aus dem Rahnen der Erfindung herauszutreten.

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Claims (20)

274AÖA0 DipUng.W.Dahike π· ι ι η Ί ■■ 29· September 1977 DipUnc.h.-J.up^i-t Hg./kr P π ί -: γ. t α η ν/ α ! I ο Frcnkanfcisior Streue 137 2er-,isch Gk.Hbc h < Ex-Cell-0 Corporation Troy, Michigan 48084/USA Patentansprüche

1.'s Verfahren zum Bilden von Versiegelungen zwischen den Lagen von Endverschlüssen von Behältern aus thermoplastisch beschichteter Pappe durch Vibrationsschweißung, dadurch gekennzeichnet , daß jeder Behälter in eine Stellung gebracht wird, in der dessen Endverschluß zwischen den im Abstand voneinander liegenden Arbeitsflächen eines Vibrationshornes und eines Gegenstückes liegt, das Horn dann vorgetriggert wird, um diesem eine Vibration mit einer Sollfrequenz zu verleihen, dann die Arbeitsflächen des erregten Horns und des Gegenstückes zum Pestklemmen der Lagen des Endverschlusses mit einer Klemmkraft in vorbestimmten Grenzen über den gesamten Bereich der Lagen zwischen den Arbeitsflächen gegeneinanderbewegt werden, das erregte Horn dann für eine vorbestimmte Zeit in Klemmverbindung gehalten wird, um die thermoplastische Beschichtung zum Fließen zu aktivieren, dann das Horn entregt wird, während das Klemmen aufrechterhalten und das Horn in der Klemmstellung für eine vorbestimmte Zeit gehalten wird, um zu ermöglichen, daß der aktivierte Thermoplast teilweise erstarrt, dann die Arbeite- <.

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flächen des entregten Horns und des Gegenstückes voneinander getrennt werden, danach der Behälter mit dem teilweise erstarrten Thermoplasten zu einer Kühl- und Klemmstation geführt wird, wobei der Endverschluß zwischen im Abstand voneinander liegende Arbeitsflächen eines Druckkissens und des Gegenstückes gelangt, dann die Arbeitsflächen des Druckkissens und des Gegenstückes gege-neinander zum Festklemmen der Lagen des Endverschlusses mit einem vorbestimmten Klemmdruck bewegt werden, das Druckkissen dann für eine vorbestimmte Zeit in dieser Klemmstellung verbleibt, um das vollständige Erstarren des Thermoplasten zu ermöglichen, und schließlich die Arbeitsflächen des Druckkissens und des Gegenstückes voneinander getrennt werden und der Behälterendverschluß aus der Kiemmund Versiegelungsstation entnommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 zum Schließen des Endverschlusses eines Behälters aus thermoplastisch beschichteter Pappe und zum Versiegeln der Lagen des Endverschlusses durch Vibrationsschweißung, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter mit geöffnetem Endverschluß zwischen zwei Verschlußelemente geführt wird, die im Abstand voneinander liegende Ränder zur Bildung eines Verschlußschlitzes aufweisen, wobei die Ränder der Verschlußelemente von einem weiten Ende zu einem schmalen ; Ende hin konvergieren, um die Lagen des Endverschlusses ,

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gegeneinander zu bewegen, daß der geschlossene Endverschluß dann zwischen ein Halteelement und die Arbeitsfläche des Gegenstückes bewegt wird, wobei eine Aktivierungsstation und eine Klemm- und Versiegelungsstation mit Abstand voneinander am Halteelement und am Gegenstück vorgesehen ist, dann ein Vibrationsschweißhorn in der Aktivierungsstation vorgetriggert wird, um dieses bei einer Sollfrequenz vibrieren zu lassen, dann die Arbeitsfläche des Vibrationshorns klemmend gegen die Lagen des Endverschlusses bewegt und das Vibrationshorn in dieser Klemmstellung für eine vorbestimmte Zeit gehalten wird, um die thermoplastische Beschichtung der Papplagen zum Fließen zu aktivieren, das Horn dann entregt wird, während es sich noch in der Klemmstellung befindet und im entregten Zustand eine vorbestimmte Zeit in Klemmstellung gehalten wird, um ein teilweises Erstarren des aktivierten Thermoplasten zu ermöglichen, danach die Arbeitsfläche des Horns abgehoben und der Behälterendverschluß von der Aktivierungsstation zu einer Kiemmund Versiegelungsstation überführt wird, während die Lagen noch zwischen dem Halteelement und der Arbeitsfläche des Gegenstückes verbleiben, dann die Arbeitsfläche eines Druckkissens in Klemmstellung gegen den Endverschluß bewegt und eine vorbestimmte Zeit in dieser Stellung verbleibt, um ein vollständiges Erstarren des thermoplastischen Werkstoffes zu ermöglichen, und danach schließlich die Arbeitsfläche des Druckkissens vom Endverschluß abgehoben

und der Behälter aus der Klemm- und Versiegelungsstation entnommen wird.

3. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, wobei der thermoplastische Werkstoff der Lagen in dem zu versiegelnden Bereich als Siegelungsmittel dient und durch Reibungswärme von einem Vibrations-Schweißhorn aktiviert und dann unter Druck zur Bildung einer Versiegelung zwischen den Lagen gekühlt und ausgehärtet wird, gekennzeichnet durch ein Gegenstück (68), das eine Arbeitsfläche (70) zur Anlage an einer Außenfläche der Lagen in dem zu versiegelnden Bereich hat, ein oberhalb des Gegenstückes (68) liegendes Halteelement (76) zur Anlage an der entgegengesetzten Außenfläche der Lagen und zu deren Zusammenhalten mit dem Gegenstück (68), ein Druckkissen (96), das eine Arbeitsfläche (98) zur Anlage an der entgegengesetzten Außenfläche der Lagen aufweist, die der Arbeitsfläche (70) des Gegenstückes (68) gegenüberliegt, wobei das Druckkissen (96) relativ zum Gegenstück (68) zwischen einer zurückgezogenen, inaktiven Stellung und einer ausgefahrenen, aktiven Stellung bewegbar ist, in der sich die sich gegenüberstehenden Arbeitsflächen (98 und 70) des Druckkissens (96) und des Gegenstückes (68) in Anlage an den zu versiegelnden Lagen klemmend befinden, und wobei

das Druckkissen (96) aus einer zurückgezogenen, inaktiven ;

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Stellung in eine ausgefahrene, aktive Stellung bewegbar ist, wenn sich die Lagen des Behälterendverschlusses mit aktiviertem Thermoplasten zwischen den Arbeitsflächen (98 und 70) des Druckkissens (96) und/des Gegenstückes (68) befinden, um diese Lagen mit aktiviertem Thermoplasten zusammenzudrücken, und in die zurückgezogene, inaktive Stellung zurückkehrt, nachdem es eine vorbestimmte Zeit in der aktiven Stellung verblieben ist, die ausreicht, ein Kühlen und Aushärten des aktivierten Thermoplasten zu gestatten.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Einrichtungen, die eine das Versiegelungsmittel aktivierende Station (58) an einer Stelle und eine Kleinmund Versiegelungsstation (60) an einer anderen Stelle bilden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein in der Aktivierungsstation (58) angeordnetes und im erregten Zustand mit einer vorbestimmten Frequenz vibrierendes Horn (63), das eine Arbeitsfläche (66) zur Anlage an der gegenüberliegenden Außenfläche der Lagen in dem zu versiegelnden Bereich aufweist und die der Arbeitsfläche (70) des Gegenstückes (68) in der Aktivierungsstation gegenüberliegt, wobei das Horn (63) relativ zum Gegenstück (68) zwischen einer zurückgezogenen, inaktiven

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Stellung und einer ausgefahrenen, aktiven Stellung bewegbar ist, in der die sich gegenüberliegenden Arbeitsflächen (66 und 70) des Homes (63) und des Gegenstückes (68) auf die zu versiegelnden Lagen klemmend einwirken, derart, daß die Vibration des Horns (63) fieibungswärme erzeugt, um den thermoplastischen V/erkstoff der Lagen zu aktivieren.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5_t dadurch gekennzeichnet, daß das Horn (63) in eine zurückgezogene, inaktive Stellung bewegbar ist, wenn ein Behälter in die Aktivierungsstation (5d) eingebracht werden soll, und in diese zurückgezogene, inaktive Stellung zurückbewegbar ist, nachdem es in der aktiven Stellung verblieben war, wobei das Horn für eine vorbestimmte Zeit erregt war, die ausreicht, um den thermoplastischen Werkstoff zu aktivieren.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Trageinrichtungen (42, 44, 46) zum Tragen und Bewegen eines Behälters mit aktiviertem Thermoplasten bei zurückgezogenem Horn (63) von der Aktivierungsstation (58) zu der Klemm- und Versiegelungsstation (60), bevor der aktivierte Thermoplast erkaltet und erstarrt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn-?- zeichnet, daß das Druckkissen (96) von einer zu-

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rückgezogenen, inaktiven Stellung zu einer ausgefahrenen, aktiven Stellung bewegbar ist, wenn ein Behälter mit aktiviertem Thermoplasten sich in die Klemm- und Versiegelungsstation (60) bewegt, um die Lagen mit aktiviertem Thermoplasten zusammenzuklemmenjUnd in die zurückgezogene, inaktive Stellung zurückkehrt, nachdem es eine vorbestimmte Zeit in der aktiven Stellung verblieben ist, die ausreicht, ein Kühlen und Erstarren des aktivierten Thermoplasten zu gestatten.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine DrucMssen-Montagekonsole (92) und durch eine Bewegungsübertragungseinrichtung, die zwischen der Druckkissen-Montagekonsole (92) und dem Druckkissen (96) vorgesehen ist und dieses zwischen der zurückgezogenen und der ausgefahrenen Stellung bewegt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch ein bewegbares Stellglied (100), das mit der Bewegungsübertragungseinrichtung verbunden ist, um durch diese die Zurückführung des Druckkissens (96) und dessen Ausfahren zu bewirken.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet

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durch ein stabfönniges Druckkissen-Tragelement (94), das das Druckkissen (96) an einem Ende trägt, dessen anderes Ende mit der Bewegungsübertragungseinrichtung verbunden ist, und durch einen Schlitz in der Montagekonsole (92) zur Führung des Druckkissen-Tragelementes (94) in einer Bewegungsbahn, die senkrecht zur Arbeitsfläche (70) des Gegenstückes (68) steht, wenn sich das Druckkissen (96) zwischen seiner zurückgezogenen und seiner ausgefahrenen Stellung bewegt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsübertragungseinrichtung Kniehebel (108, 110) umfaßt, die zwischen der Montagekonsole (92) und dem Druckkissentragelement (94) angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch (12), dadurch gekennzeichnet, daß die Kniehebel (108, 110), sich aneinander anschließend, zwischen der Montagekonsole (92) und dem Druckkissen-Tragelement (94) angeordnet sind, und daß das Stellglied (100) mit seinem freien Ende gelenkig mit den Kniehebeln an ihrem gemeinsamen Anlenkpunkt verbunden ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, g e -

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kennzeichnet durch eine Antriebseinrichtung (90), die das Stellglied (100) längs einer Bahn bewegt, die etwa parallel zur Ebene der Arbeitsfläche (70) des Gegenstückes (68) und quer zur Bewegungsbahn des Druckkissens (96) verläuft.

15. Vorrichtung nach Anspruch (H), dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (90) eine Kolbenstange und einen Zylinder (104) umfaßt und das Stellglied (100) durch die Kolbenstange des Zylinders (104) gebildet ist.

16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 15, gekennzeichnet durch ein oberhalb des Gegenstückes (68) angeordnetes Halteelement (76) zur Anlage der gegenüberliegenden Außenfläche der Lagen, durch das diese zusammen und in Anlage an dem Gegenstück (68) gehalten sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (76) durch eine Platte gebildet ist, die einen Längsschlitz (88) aufweist, durch den die Außenfläche des zuversiegelnden Bereiches der Lagen zugänglich ist und den Angriff der Arbeitsflächen (66 und 98) des Horns (63) und des Druckkissens (96) ermöglicht.

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18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (76) an einem Ende einen gekrümmten Zungenbereich (86) zur Führung der zu versiegelnden Lagen in den. Zwischenraum zwischen dem Halteelement (76) und dem Gegenstück (68) aufweist.

19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis

18, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegenstück durch einen Amboß (68) gebildet ist, dessen Arbeitsfläche (70) mit Längsnuten (120, 122, 124) und Queraussparungen (126, 128) zur Anpassung an Änderungen in der Stärke der Lagen in dem zu versiegelnden Bereich versehen ist.

20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis

19, dadurch gekennzeichnet, daß der Amboß Kanäle (72, 74) zur Führung eines Kühlmediums durch den Amboß zur Ableitung von Wärme von dessen Arbeitsfläche (70) aufweist.

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