DE2744640C2

DE2744640C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Verschweißen von Teilen eines Behälters, der aus einem mit einem thermoplastischen Kunststoff beschichteten Papier besteht

Info

Publication number: DE2744640C2
Application number: DE2744640A
Authority: DE
Inventors: Ivan Leon Union Lake Mich. Kauffman; Jack M. Wixom Mich. Neumayer
Original assignee: Ex-Cell-O Corp
Current assignee: Ex-Cell-O Corp
Priority date: 1976-10-08
Filing date: 1977-10-04
Publication date: 1984-12-06
Also published as: AU512199B2; CA1078345A; NL7711061A; NO773434L; JPS5382595A; SU1012794A3; DK156212C; FI71090B; GB1592292A; FR2366996B1; FI772966A; NO153427C; DE2744640A1; DK446077A; IT1091089B; BE859495A; SE435484B; NO153427B; AU2916077A; CH623532A5

Description

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragelement (94) in einem Schlitz der Konsole (92) geführt ist.

6 Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (90) die Kolbenstange oo (100) etwas parallel zur Ebene ihrer Arbeitsfläche (70) des Gegenstücks (68) führt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegenstück (68) Kanäle (72, 74) zur Führung eines Kühlmittels zur Ableitung von Wärme von der Arbeitsfläche (70) aufweist.

Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zum Verschweißen von Teilen eines Behälters, der aus einem mit einem thermoplastischen Kunststoff beschichteten Papier besteht, bei dem die Teile in einer ersten Station zwischen Sonotrode und dem Amboß einer Ultraschalt-Schweißeinrichtung zusammengedrückt, die thermoplastische Beschichtung des Papiers durch/Jltraschallschwingungen erwärmt und plastifiziert, anschließend die Sonotrode abgeschaltet, die Schweißeinrichtung geöffnet und der Behälter danach zu einer zweiten Station bewegt wird, in der die plastifizierten Zonen der Teile unter Druck bis zum vollständigen Erstarren des Kunststoffes abgekühlt werden. Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (DE-OS 27 23 016) wird der thermoplastische Kunststoff der Beschichtung der zu versiegelnden Teile durch die Sonotrode und den Amboß in einer ersten Station, nämlich der Aktivierungsstation, aktiviert, also plastifiziert, danach wird bei dem bekannten Verfahren der Karton mit dem im aktivierten Zustand befindlichen thermoplastischen Kunststoff zu einer hinspann- und Versiegelungsstation bewegt. Erst in dieser Station, nämlich an einer zweiten Stelle, werden die zu versiegelnden Teile mit dem aktivierten, also plastiiizierten thermischen Kunststoff zwischen den Arbeitsflächen eines Druckstückes und einer Abstützung in der Einspann- und Versiegelungsstation eine Zeit lang eingespannt, so daß ein Abkühlen und ein Erstarren des thermoplastischen Kunststoffs ermöglicht wird und eine Versiegelung zwischen den Lagen entstehen kann.

Zur Versiegelung ist nicht nur die zum Plastifizieren des Kunststoffes erforderliche Zeit, die Zeit der Bewegung zu einer Einspann- und Versiegelungsstation, die zum Gegeneinanderbewegen eines Druckstückes und einer Abstützung in der Einspann- und Versiegelungsstation erforderliche Zeit, sondern auch die Zeit erforderlich, die ein Abkühlen und ein Erstarren des thermoplastischen Kunststoffs möglich macht.

Die Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß bei kürzeren Förderwegen eine hohe Produktivität erzielt wird.

Diese Aufgabe wird gemäß dem ersten Teil der Erfindung dadurch gelöst, daß nach dem Abschalten der Sonotrode diese und der Amboß solange gegeneinander gedrückt gehalten werden, bis der Kunststoff der Beschichtung teilweise erstarrt ist.

Im Unterschied zu dem bekannten Verfahren verbleiben die zu versiegelnden Teile des Behälters nach dem Gegeneinanderbewegen und Plastifizieren des thermoplastischen Kunststoffes der Beschichtung der zu versiegelnden Teile zwischen der Sonotrode und dem Amboß an einer ersten Stelle so lange, bis ein teilweises Erstarren des Kunststoffes der Beschichtung erfolgt ist. Erst danach, also mit bereits fest aneinander haftenden Behälterteilen, wird der Behälter an eine zweite Stelle bewegt an der schließlich die teilerstarrte Beschichtung unter Druck abgekühlt und völlig ausgehärtet wird. Auf diese Weise werden nicht nur kürzere Förderwege erreicht, sondern auch die Möglichkeit geschaffen, daß der Behälter dann, wenn durch das teilweise Erstarren des Kunststoffs der Beschichtung die zu versiegelnden Teile bereits fest aneinander haften, in eine zweite Station bewegt werden kann, und daß in die erste, nun freigewordene Station, bereits ein folgender Behälter zum Verschweißen der Teile eingeführt und behandelt werden kann.

Die Erfindung betrifft zudem eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Verschweißen von

Teilen eines Behälters, der aus einem mit einem thermoplastischen Kunststoff beschichteten Papier besteht, mit einer ersten Station zum Plastifizieren der thermoplastischen Schicht, einer zweiten Station zum Versiegeln und Abkühlen der Teile des Behälters und einer Fördereinrichtung zum Transportieren des Behältsrs von der ersten zur zweiten Station, wobei die erste Station eine Ultraschall-Schweißeinrichtung mit einer auf die zu verschweißenden Teile zu- und wegbewegbaren Sonotrods und einem mit dieser zusammenwirkenden Amboß umfaßt und bei de/ die zweite Station einen Amboß und ein durch eine Bewegungseinrichtung auf den Amboß zu- und wegbewegbares Druckkissen aufweist und mit einer Halteschiene zwischen der ersten und zweiten Station, ist gemäß dem zweiten Teil der Erfindung dadurch gekennzeichnet daß der Amboß der ersten und der zweiten Station als einstückiges Gegenstück zur Sonotrode und zum Druckkissen ausgebildet ist und daß sich die Halteschiene über das Gegenstück erstreckt

Auf diese Weise kann der Behälter, dessen Teile durch die Wirkung der Sonotrode plastifiziert und gegen den Amboß gedruckt sind, bei abgeschalteter Sonotrode längs des Ambosses in eine zweite Station bewegt werden, wobei in dieser Zeit eine teilweise Erstarrung des Kunststoffs der Beschichtung erfolgt

Um die Voranbewegung des Behälters längs der als einziges Gegenstück ausgebildeten Ambosse der ersten und zweiten Station zu ermöglichen, ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß die Halteschiene einen Längsschlitz aufweist, durch den die Sonotrode und das Druckkissen hindurchgreifen.

Zur Bewegung des Druckkissens zum Amboß hin und von diesem weg kann die Bewegungseinrichtung von einer Konsole getragen werden und ein stabförmiges Tragelement einen Kniehebel und ein Stellglied umfassen, wobei eine Kolbenstange des Stellgliedes mit ihrem freien Ende an den gemeinsamen Anlenkpunkt der Kniehebel angelenkt ist Dabei kann das stabförmige Tragelement in einem Schlitz der Konsole geführt sein.

Die Wirkung der Bewegungseinrichtung ist dann besonders günstig, wenn das Stellglied die Kolbenstange etwa parallel zur Ebene einer Arbeitsfläche des Gegenstücks führt Auf diese Weise wirkt das Druckkissen stets mit seiner der Arbeitsfläche zugewandten Fläche parallel zur Arbeitsfläche auf diese ein, wodurch ein Erstarren des thermoplastischen Kunststoffes in gleichmäßiger Stärke über die zu verschweißenden Teile des Behälters erfolgt

Um das vollständige Erstarren des Kunststoffs durch dessen Abkühlung zu beschleunigen, kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung das Gegenstück Kanäle zur Führung eines Kühlmittels zur Ableitung von Wärme von der Arbeitsfläche aufweisen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser Zeichnung zeigt

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

F i g. 2 eine Vorderansicht der Vorrichtung nach F i g. 1 aus der Ebene 2-2 in F i g. 1;

F i g. 3 eine Draufsicht auf die Vorrichtung aus einer Ebene 3-3 in F i g. 2;

Fig.4 eine vergrößerte Teilansicht der Vorrichtung nach F i g. 1;

F i g. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 in F i g. 1; F i g. 6 eine Draufsicht auf den Amboß; F i g. 7 einen Teilschnitt längs der Linie 7-7 in Fig. 6;

Fig.8 eine perspektivische Ansicht des Behälters, nachdem dessen Versiegelungsstreifen miteinander versiegelt worden sind.

Die in Fig. 1 in Seitenansicht veranschaulichte Vorrichtung dient zum Verschweißen von Teilen eines Behälters C, der aus einem mit einem thermoplastischen Kunststoffbeschichteten Papier besteht

In Fig.8 ist ein derartiger Behälter C dargestellt nachdem dessen in der Zeichnung oben -dargestelltes

ίο Ende durch Ein- und Gegeneinanderfalten von Behälterteilen und Versiegeln des auf den Behälterteilen befindlichen thermoplastischen Kunststoffes verschlossen worden ist Zum Verschließen des besagten oberen offenen Endes des Behälters C werden die vordere und die hintere Endverschlußwand 6 und 7 flach auf das obere Ende des Behälters gefaltet, wobei die Verschlußlasche 26 mit der vorderen Endverschlußwand 6 im Bereich des schraffierten Bereiches 28 unter Bildung eines Versiegelungsstreifens 22 verklebt ist. Beim flachen Herunterfalten der Endverschlußwände 6 und 7 werden die zwischen diesen liegenden Seitenwände um Faltlinien 20 einwärts gefaltet. Auf diese Weise werden die Seitenwände 1, 2, 3, 4 und eine seitliche Überlappung 5 oben verschlossen, wobei die Versiegelungsstreifen 22 und 25 einen dichten Verschluß des Behälters bilden. Die Verschlußlasche 26 weist zwischen ihren Enden einen Aufreißstreifen auf, der durch zwei linienförmige Perforationen begrenzt ist
Die in F i g. 1 bis 4 veranschaulichte Vorrichtung (PIa-

stifizierungs- und Versiegelungsstation) ist als Ganzes mit 40 bezeichnet C <e Böden der zu verschließenden Behälter C werden auf einer Tragstange 42 durch Förderketten 44, die an den Behältern C mit Fingern 46 angreifen, längs der Tragstange bewegt. Die Förderket-

ten 44 umlaufen Kettenräder 48. In Fig.3 der Zeichnung sind sieben aufeinanderfolgende Stellungen eines Behälters dargestellt, wobei die Behälter in ihren Stellungen mit C-I, C-2, C-3, C-4, C-5, C-6 und C-7 bezeichnet sind. Bei dem Behälter C-I sind die vordere und die hintere Endverschlußwand 6 und 7 leicht gegeneinander geneigt, also bereits vorgefaltet. Wenn sich der Behälter in die Stellung C-2 bewegt, werden die Endverschlußwände 6 und 7 von den einander zugewandten Seiten der Verschlußplatten 52 ergriffen. Die Wände wirken zusammen, um einen Verschlußschlitz 55 zu bilden, der sich vom Einlaßende 54 der Wände 53 zu dem Auslaßende 56 einwärts und abwärts verjüngt. An den Einlaßenden der Verschlußplatten 52 sind Tragflansche 57 vorgesehen, die durch Befestigungsschrauben 59 (Fig.2) am Gestell 61 festgelegt sind.

Wenn sich die Behälter von dem zweiten Ende des Verschlußschlitzes 55 zu dessen schmalem Ende am Gestell 61 hin bewegen, werden die vordere und die hintere Endverschlußwand 6 und 7 des Endverschlusses des Behälters Cdurch die Wände 53 des Schlitzes gegeneinander bewegt Diese Stellung ist bei C-4 in F i g. 3 erreicht Die Behälter werden dann zu einer Plastifizierungsstation bewegt, die als Ganzes in F i g. 3 mit 58 bezeichnet ist. Der Behälter C-5 befindet sich in dieser Plastifizie-

bo rungsstalion. Eine Klemm- und Versiegelungsstation ist als Ganzes in F i g. 3 mit 60 bezeichnet. Die Stellung des Behälters in dieser Station 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

b5 in F i g. 8 veranschaulichten Lage. Das obere Ende des Behälters wird durch eine bekannte Vorrichtung geschlossen.

Die in F i g. 1 bis 3 dargestellte Vorrichtung umfaßt

zwei Produktionslinien, die im Abstand voneinander auf gegenüberliegenden Seiten einer Längsachse verlaufen. Die Bezugszeichen 40' und 52' in F i g. 2 bezeichnen die Plastifizierungs- und Versiegelungsstation und die Verschlußplatten der zweiten Produktionslinie. Die Plastifizierungs- und Versiegelungsstation 40' und die Verschlußplatten 52' sind der Vorrichtung 40 und den Verschlußplatten 52 identisch und daher werden nur die letzten in Einzelheiten näher beschrieben. Die Produktionslinie, die die Plastifizierungs- und Versiegelungsstation 40' und die Verschlußplatten 52' umfaßt, ist nur in F i g. 2 der Zeichnung sichtbar.

Die Plastifizierungs- und Versiegelungsstation 40 umfaßt eine Ultraschall-Schweißeinheit 62, die auf einer Konsole 65 angeordnet ist. wie F i g. 1 und 4 zeigen. Die Ultraschall-Schweißeinrichtung umfaßt eine Sonotrode 63, die einen flachen, messerartigen Bereich 64 mit einer Arbeitsfläche 66 (Fig.5) an ihrem unteren Ende aufweist. Die Arbeitsfläche 66 ist eine Oberfläche, die die Lagen des Endverschlusses des Behälters C berührt. Bei dem dargestellten Beispiel des Behälters C berührt die Arbeitsfläche 66 die hintere Endverschlußwand 7 am Versiegelungsstreifen 22.

Die Ultraschall-Schweißeinheit umfaßt ein Gehäuse für einen Umformer zum Transformieren elektrischer Energie in mechanische Energie, wobei der Umformer ein Vibrieren der Sonotrode 63 mit einer gewünschten Frequenz bewirkt.

Die Plastifizierungs- und Versiegelungsstation 40 umfaßt ferner ein Gegenstück in Form eines Ambosses 68, der eine Arbeitsfläche 70 hat. Die Arbeitsfläche 70 ist die Oberfläche, die von den Lagen des Endverschlusses des Behälters C berührt wird. Bei dem in F i g. 8 dargestellten Behälter handelt es sich um den Streifen 22. Infolgedessen wird dann, wenn die Arbeitsfläche 66 des messerartigen Bereiches 64 der Sonotrode den Versicgelungsstreifen 25 an seiner äußeren Oberfläche berührt, der thermoplastische Kunststoff der Beschichtung längs des schraffierten Bereichs 28 aktiviert bzw. plastifiziert, wie dies in F i g. 8 dargestellt ist.

Der Amboß oder Gegenstück 68 hat die Form eines langgestreckten 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 ein Kühlmedium während des Arbeitens der Station durch das Gegenstück 68 zirkulieren kann.

Die Plastifizierungs- und Versiegelungsstation 40 umfaßt ferner eine Halteschiene 76, die oberhalb der Arbeitsfläche 70 des Gegenstückes verläuft. Die Halteschiene 76 ist mit einem Arm 80 (F i g. 4) ausgebildet der in einem Montageflansch 78 endet, durch dessen öffnung sich Befestigungselemente 82 zum Festlegen der Halteschiene 76 an einer Montageplatte 84 oberhalb des Gegenstücks erstrecken. Die Halteschiene ist an einem Ende mit einem Zungenbereich 86 versehen, der auswärts von der Arbeitsfläche des Gegenstückes weggebogen ist, wie F i g. 3 zeigt Der Zungenbereich 86 ragt über das Gestell 6t hinaus und liegt oberhalb des Auslaßendes des Verschlußschlitzes 55, das durch das Auslaßende 56 der Wände 53 der Verschlußplatten 52 gebildet ist Die Halteschiene 76 ist wie F i g. 3 zeigt mit einem Längsschlitz 88 versehen. Wenn ein Behälter von der Stellung C-3 zur Stellung C-A in F i g. 3 voranbewegt wird, berühren die Verschlußlasche 26 und der Versiegelungsstreifen 25 den Zungenbereich 86, wodurch die Versiegelungsstreifen 22,25 und die Verschlußlasche 26 gegeneinander bewegt und in den Zwischenraum zwischen der Halteschiene und der Arbeitsfläche 70 am Gegenstück hineinbewegt werden, wie Fig.4 zeigt. In dieser Stellung ist der äußere Bereich der hinteren Verschlußwand 7 längs des schraffierten Bereichs 28 durch den Längsschlitz 88 hindurch für die Arbeitsfläche des messerartigen Bereiches 64 der Sonotrode zugänglich.

Die Plastifizierungs- und Versiegelungsstation 40 umfaßt ferner eine Bewegungseinrichtung, die von einer Konsole 92 getragen ist, wie Fig. 1,4 und 5 zeigen. Ein Tragelement 94 in Form eines rechteckigen Stabes ist in einem Führungsschlitz 95 gelagert, der in der Konsole so angeordnet ist, daß das Tragelement 94 in seiner Längsachse hin und her bewegbar ist. Ein Druckkissen 96 in Form einer rechteckigen Platte aus rostfreiem Stahl ist am unteren Ende des Trageiemenies angebracht, wie Fig. 5 zeigt. Das Druckkissen % hat seine Arbeitsfläche 98, die durch dessen Stirnfläche gebildet ist und der Anlage an der äußeren Oberfläche der Lagen des zu versiegelnden Behälteroberteils dient. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eines Behälters Cberührt die Arbeitsfläche 98 die äußere Oberfläche der hinteren Endverschlußwand 7 längs des schraffierten Bereichs 28. Das Druckkissen % und das Tragelement 94 können sich zwischen einer ausgefahrenen Stellung (F i g. 4), in der sie die äußere Oberfläche der Lagen des Behälters durch den Längsschlitz 88 berühren, und einer zurückgezogenen Stellung bewegen, die in einem Abstand von den unterhalb der Halteschiene 76 liegenden Kartonlagen liegt Das Tragelement 94 wird in Abhängigkeit von der Bewegung eines Stellgliedes 90 im Führungsschlitz 95 hin und herbewegt. Ein die Bewegung übertragendes Element ist zwischen die Kolbenstange 100 des Stellgliedes und das Trageiemeni 94 geschaltet, um das Druckkissen 96 zwischen einer ausgefahrenen und einer zurückgezogenen Stellung in Abhängigkeit von der Bewegung der Kolbenstange 100 zu bewegen. Das die Bewegung übertragende Element ist als Kniehebel 108, UO ausgebildet.

Die Kolbenstange 100 des Stellgliedes ist durch die Kolbenstange eines Zylinders 104 gebildet, der von einer Tragkonsole 106 getragen ist. Der Zylinder 104 ist mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten Druck luftquclle oder der Quelle eines anderen Mediums unter Druck verbunden, die in üblicher Weise gesteuert sein kann, um die Hin- und Herbewegung der Kolbenstange 100 längs ihrer 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 der Kolbenstange 500 angebracht ist. Das untere Ende des Kniehebels 110 ist durch einen Stift 114 mit dem oberen Ende des Tragele- „., ments 94 gelenkig verbunden. Ij

Wenn der Zylinder 104 mit Druckmittel beschickt & wird, um zu bewirken, daß sich die Kolbenstange in |f Richtung des Pfeiles 118 in F i g. 4 bewegt bewirken die Ic' Kniehebel 108,110 eine Aufwärtsbewegung des Trag- ff elementes in Richtung des Pfeiles 119. Wenn der Zylin- !g der 104 demgegenüber so mit Druckmittel beschickt |? wird, daß dieser eine Bewegung der Kolbenstange 1001·| aus dem Zylinder 104 heraus in Richtung des Pfeiles 117 p in Fig.4 bewirkt, bewirken die Kniehebel 108,110 einef£ Abwärtsbewegung des Trageiemenies 94 in Richtung Λ des Pfeiles 121, um die Arbeitsfläche 98 des Druckkis-jff sens 96 durch den Längsschlitz 88 der Halteschiene 76f| hindurch in Anlage an der äußeren Oberfläche der hin-|§

leren liMclvcrschluUwiind 7 des Behalte rs C/.u bewegen, liine einstellbare Ansehlagsehraube 125 ist an der Konsole 92 so angeordnet, daß sie in die Bewegungsbahn des Gabelkopfes 102 vorspringt, um ein Überschreiten der Bewegungsbahn der Kolbenstange in Richtung des Pfeiles 117 zu verhindern. Eine Schraube 123 (Fig.4 und 5) ist drehbar an der Konsole 92 angebracht und liegt mit ihrem Kopf am oberen Umfangsrand des Kniehebels 108 an.

Die Arbeitsfläche 70 des Gegenstückes 68 ist, wie Fig.6 und 7 zeigen, mit Längsnuten 120, 122 und 124 wie auch mit Queraussparungen 126,128 versehen, um die unterschiedliche Stärke längs des Versiegelungsstreifens 22 des Behälters C auszugleichen und um sicherzustellen, daß der plastifizierte thermoplastische Kunststoff in aiie Zwischenräume zwischen den Lagen fließen und diese ausfüllen kann, die zwischen den Versiegelungsstreifen 22 und 25 übereinander liegen, wenn diese Lagen durch die Arbeitsfläche 66 der Sonotrode und der Arbeitsfläche 98 des Druckkissens gegen die Arbeitsfläche 70 des Gegenstücks 68 gedrückt werden.

Wie bereits erwähnt wurde, ist die Sonotrode 63 in einem Gehäuse 67 der Ultraschall-Schweißeinrichtung 62 derart angeordnet, daß sich die Sonotrode zwischen einer ausgefahrenen, aktiven Stellung, in der der messerartige Bereich durch den Längsschlitz 88 der Halteschiene 76 hindurch in Berührung mit der äußeren Oberfläche der hinteren Endverschlußwand 7 des Behälters C längs des Versiegelungsstreifens 22 gelangt, und einer zurückgezogenen Stellung bewegt, in der die Arbeitsfläche 66 vom Längsschlitz 88 in die in Fig. 5 mit 66a in unterbrochenen Linien angedeutete Stellung zurückgezogen ist

in gleicher Weise wird das Druckkissen 96 von der Kolbenstange 100 und dem Kniehebel 108, 110 zwischen einer ausgefahrenen aktiven Stellung, in der die Arbeitsfläche 98 des Druckkissens 96 durch den Längsschlitz 88 hindurch die äußere Oberfläche der hinteren Endverschlußwand 7 längs des Versiegelungsstreifens 22 auf dem Behälter Cberührt, 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 die Behälter Cin Richtung des Pfeiles 50 durch die Stellungen C-I bis C-7 voran. Wenn sich ein Behälter von dem weiter. Ende des Verschlußschlitzes 55, der durch die Wände 53 der Verschlußplatten begrenzt ist, zum schmalen Ende des Schlitzes neben dem Gestell 61 hin bewegt, werden die Endverschlußwände des Behälters C heruntergefaltet Wenn die Verschlußlasche und die Versiegelungsstreilen 22 und 25 den Zungcnbereieh 86 der Halteschiene 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 die Halteschiene 76 und die Arbeitsfläche 70 des Gegenstückes 68 hineingedrückt Wenn der Behälter die Plastifizierungsstation 58 (Position C-S in Fig.3) erreicht schaltet der Behälter einen Mikroschalter, der in die Steuerung der Plastifizierungs- und Versiegelungsstation 40 eingeschaltet ist Der messerartige Bereich 64 der Sonotrode 63 beginnt infolgedessen mit einer Sollfrequenz (beispielsweise 20 000 Schwingungen/Sekunde) zu vibrieren und bewegt sich aus seiner zurückgezogenen Stellung in die ausgefahrene, in der die Arbeitsfläche 66 durch den Längsschlitz 88 hindurch in Anlage an der äußeren Oberfläche der Lagen des Behälterendverschlusses in den zu versiegelnden Bereich gelangt, d. h. in den durch den schraffierten Bereich 28 in F' i g. 8 dargestellten Bereich. Die Vibration der Sonotrode 63 erzeugt Reibungswärme, die ausreicht, den thermoplastischen Kunststoff der Beschichtung des Papiers des Behälters längs des Bereichs 28 zu plastifizieren, um ein Fließen des thermoplastischen Kunststoffes zu bewirken. Nachdem die Sonotrode erregt worden ist, um in Anlage an der äußeren Oberfläche der Behälterschichten für eine

ίο 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 Kunststoff teilweise erstarrt, um die Bildung einer Versiegelung zu beginnen. Diese teilweise Erstarrung wird durch den Fluß des Kühlmediums durch die Kanäle 72 und 74 des Gegenstücks eingeleitet. Die Sonotrode wird dann von der Berührung mit den Behälterlagen zurückgezogen und die Halteschiene 76 verhindert, daß sich die Lagen voneinander trennen, da der thermoplastische Kunststoff nur teilweise erstarrt ist. Der Behälter Cwird dann durch die Förderketten zur Klemm- und Versiegelungsstation 60 (C-6 in F i g. 3) voranbewegt Die Anlage der Halteschiene 76 an der äußeren Oberfläche der Behälterlagen verhindert, daß sich diese voneinander trennen, wenn sich der Behälter von der Plastifizierungsstation 58 (C-S) in die Klemm- und Versiegelungsstation 60 (C-S) bewegt.

jo Wenn der Behälter die Klemm- und Versiegelungsstation 60 erreicht, wird das Stellglied 90 der Bewegungseinrichtung so beschickt, daß sich die Kolbenstange 100 aus dem Zylinder 104 herausbewegt, um das Druckkissen 96 in Richtung des Pfeiles 121 in F i g, 4 aus seiner zurückgezogenen Stellung in eine ausgefahrene zu bewegen, die in F i g. 5 gezeigt ist. Die Arbeitsfläche 98 des Druckkissens berührt die äußere Oberfläche der Lagen längs des Versiegelungsstreifens 22 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 Kunststoffes zu ermöglichen und eine Versiegelung zu bilden. Die Bewegungseinrichtung sollte die gleiche Zeit benötigen, wie der Arbeitszyklus.

Bei dem gewählten Ausführungsbeispiel befindet sich die Sonotrode für eine Zeit von 0,40 Sekunden in Klemmberührung mit den Behälterschichten, wobei die Sonotrode 0,15 Sekunden vibriert und die verbleibenden 0,25 Sekunden die Lagen nur klemmt und festhält.

so Infolgedessen wird der Klemm- und Versiegelungszyklus, in dem der Behälter darauffolgend zwischen den Arbeitsflächen 98 und 70 des Druckkissens 96 und des Gegenstückes 68 geklemmt ist, 0,40 Sekunden betragen. Wenn sich die Sonotrode zurückbewegt bewirken die Förderketten 44 ein Voranbewegen des Behälters von der Plastifizierungsstation 58 zur Klemm- und Versiegelungsstation 60, wobei sich der Behälter in der Stellung C-6 befindet, die in F i g. 3 dargestellt ist Der Behälter schaltet bei der Voranbewegung wiederum einen

eo Mikroschalter, um den Zylinder 104 so zu steuern, daß sich die Kolbenstange 100 auswärts und das Druckkissen 96 von seiner zurückgezogenen Stellung in seine ausgefahrene, aktive Stellung in klemmende Berührung mit dem Behälter längs des Versiegelungsstreifens 22 bewegt Die Behälterlagen längs des Versiegelungsstreifens 22 sind zwischen den Arbeitsflächen 98 und 70 für die gleiche Zeit eingespannt, wie auch beim Aktivierungszyklus, nämlich 0,40 Sekunden, wie dies vorher er-

If 9

läutert wurde. In jeder der Stellungen sind Mikroschalter so angeordnet, daß dann, wenn ein Behälter weder

.; die Stellung C-5 oder C-6 erreicht, die Sonotrode oder

,;·:■' das Druckkissen sich nicht in Anlage an der Arbeitsflä-

.' ehe 70 des Gegenstückes 68 bewegen wird.

: Die Zeitangaben von 0,15 Sekunden, 0.25 Sekunden

'■:', und 0,4 Sekunden, die vorstehend gemacht wurden,

;; werden sich unter verschiedenen Bedingungen, bei un-

,.'■■■■■ terschiedlichen Werkstoffen und unterschiedlichen

Stärken und Größen der Behälter ändern.

; ;■ Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungs-

fv beispiel sind die Arbeitsflächen 66 und98 der Sonotrode

;ΐ und des Druckkissens eben und liegen parallel zur Ebe-

;.; ne der Arbeitsfläche 70 des Gegenstücks 68. Ferner be-

Üi wegen sich sowohl die Sonotrode als auch das Druckkis-

ψ sen zwischen ihren ausgefahrenen und zurückgezoge-

Φ. nen Stellungen längs Bahnen, die quer zu den Ebenen

l|; der entsprechenden Arbeitsflächen liegen. Die Längs-

|i! achse des Zylinders 104 und der Kolbenstange 100 liegt

|| somit parallel zur Ebene der Arbeitsfläche 70 des Ge-

if genstücks 68.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

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& J5

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Claims

Patentansprüche: ιο 15

1. Verfahren zum Verschweißen von Teilen eines Behälters, der aus einem mit einem thermoplastischen Kunststoff beschichteten Papier besteht, bei dem die Teile in einer ersten Station zwischen der Sonotrode und dem Amboß einer Ultraschall-Schweißeinrichtung zusammengedrückt, die thermoplastische Beschichtung des Papiers durch Ultraschallschwingungen erwärmt und plastifiziert, anschließend die Sonotrode abgeschaltet, die Schweißeinrichtung geöffnet und der Behälter danach zu einer zweiten Station bewegt wird, in der die plastifizierten Zonen der Teile unter Druck bis zum vollständigen Erstarren des Kunststoffes abgekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Abschalten der Sonotrode diese und der Amboß so lange gegeneinander gedrückt gehalten werden, bis der Kunststoff der Beschichtung teilweise erstarrt ist

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, zum Verschweißen von Teilen eines Behälters, der aus einem mit einem thermoplastischen Kunststoff beschichteten Papier besteht, mit einer ersten Station zum Plastifizieren der thermoplastischen Schicht, einer zweiten Station zum Versiegeln und Abkühlen der Teile des Behälters und einer Fördereinrichtung zum Transportieren des Behälters von der ersten zur zweiten Station, wobei die erste Station eine Ultraschall-Schweißeinrichtung mit einer auf die zu verschweißenden Teile zu- und wegbewegbaren Sonotrode und einem mit dieser zusammenwirkenden Amboß umfaßt und bei der die zweite Station einen Amboß und ein durch eine Bewegungseinrichtung auf den Amboß zu- und wegbewegbares Druckkissen aufweist und und mit einer Halteschiene zwischen der ersten und der zweiten Station, dadurch gekennzeichnet, daß der Amboß der ersten und der zweiten Station ais einslückiges Gegenstück (68) zur Sonotrode (63) und zum Druckkissen (96) ausgebildet ist und daß sich die Halteschiene (76) über das Gegenstück erstreckt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteschiene (76) einen Längsschlitz (88) aufweist, durch den die Sonotrode (63) und das Druckkissen (96) hindurchgreifen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungseinrichtung von einer Konsole (92) getragen ist und ein stabförmiges Element (94), einen Kniehebel (108, 110) und ein Stellglied (90) umfaßt, wobei eine Kolbenstange (100) des Stellgliedes (90) mit ihrem freien Ende an dem gemeinsamen Anlenkpunkt der Kniehebel angelenkt