DE2812138C2 - Vorrichtung zum Falten und Verschließen von giebelförmigen Köpfen von Faltschachteln - Google Patents
Vorrichtung zum Falten und Verschließen von giebelförmigen Köpfen von FaltschachtelnInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Falten und Verschließen von giebelförmigen Köpfen
von Faltschachteln mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs I.
Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art wird an einer ersten Station das innenseilig mit einer Schicht aus
thermoplastischem Material versehene Kartonmaterial mit heißer Luft beblasen, so daß es für eine
anschließende Verschweißung ausreichend plastifiziert ist. Die Faltschachtel wird dann weiter zu einer zweiten
Station transportiert, in der die Giebelverschlüsse gefaltet und die Stegnaht verpreßt wird. Die Erwärmung
des thermoplastischen Materials in einer ersten Station erfordert nicht nur viel Wärmeenergie, um das
thermoplastische Material bis zum Erreichen der FaIt- und Preßstation erweicht zu halten, sondern ist auch
deshalb von Nachteil, weil die Gefahr besteht, daß während des schrittweisen Transportes der Faltschachtel
von der Erwärmungsstation zu der FaIt- und Preßsiation die Stegnaht durch schwappende Flüssigkeit
bis unter den Erweichungspunkt des thermoplastischen Materials abgekühlt wird, so daß eine einwandfreie
Verschweißung nicht mehr möglich ist (DE-OS 25 20 400).
Günstiger hinsichtlich der für den Schweißvorgang benötigten Heizenergie sind Vorrichtungen, die mittels
Ultraschall das thermoplastische Material bis auf Schweißtemperatur erweichen. Bei einer bekannten
Vorrichtung werden die von einer Transportvorrichtung in Reihe geförderten Faltschachteln in einer ersten
Station gefaltet und in einer /weiten Station werden die
gefalteten Giebelverschlüssc mit Ultraschall verschweißt, Amboß und Sonotrode des Schwingungserzeugers
für Ultraschall sind auf gegenüberliegenden Seiten des Transportweges angeordnet, um die mit in
Transportrichtung liegendem Steg transportierte FaItschachtel an der Stegnaht während des Schweißvorganges
einklemmen zu können. Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist es, daß das Falten und Verschweißen des
Giebelverschlusses an zwei Stationen erfolgt Ferner ist von Nachteil, daß ein Quertransport der Schachteln,
1" d, h. quer zur Längsachse der Schachtel und damit auch quer zur Stegnaht, nicht möglich ist Der Quertransport
der Faltschachteln ist aber erstrebenswert, weil er bei Einsatz von Faltschachteln mit rechteckigem Querschnitt,
die ein optimales Verhältnis von Materialverb-auch und Volumen erlaubt, einen schnelleren Transport
als beim Längstransport zuläßt, ohne daß das Füllgut zu hoch schwappt (DE-OS 27 23 016).
Schließlich ist eine Vorrichtung zum Verschließen und Ultraschall-Verschweißen von Giebelverschlüssen
von Faltschachteln bekannt, die in einem Drehtisch mehrere Aufnahmeplätze für die Faltschachteln aufweist
Jedem Aufnahmeplatz sind ein zangenartig arbeitendes Faltwerkzeug und eine davon unabhängig
betätigbare Sonotrode eines Schwingungserzeugers zugeordnet, der mit einem Amboß zusammenarbeitet,
der in einer Backe des Faltwerkzeuges ausgebildet ist Der Aufwand einer seichen Vorrichtung zum Verschließen
und Verschweißen mehrerer in Reihe durch eine Fördervorrichtung geförderter Gegenstände ist groß.
weil jedem Aufnahmeplatz eine komplette Fall- und Schweißstation zugeordnet ist (US-PS 39 96 724).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Vorrichtung zu schaffen, mit der bei verbesserter Güte
der Schweißnaht und ohne Verlängerung der Taktzeit das Falten und Pressen der Giebelverschlüsse sowie das
Verschweißen der Stegnaht in einer Station erfolgt.
Diese Aufgabe wird bei der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs I gelöst.
Die besonderen Vorteile der Er/:ndung bestehen
••ο darin, daß Falten und Pressen sowie Verschweißen der
Stegnaht mit nur einer einzigen Bewegung des zangenartig ausgebildeten Werkzeuges erfolgt. Anders
als bei einer FaIt-. Preß- und Schweißstation, bei der die
Sonotrode separat bewegt wird, erfolgt die Bewegung
•»5 der Sonotrode bei der Erfindung gleichzeitig mit der
Bewegung der Faltwerkzeuge. Dadurch wird Zeit für den Schließvorgang insgesamt eingespart. Da Falten
und Schweißen in einer einzigen Station erfolgen.
besteht nicht die Gefahr, daß schwappende Flüssigkeit die erwärmte Stegnaht abkühlt und die Verschweißung
verhindert. Auf die Güte der Schweißnaht wirkt sich auch günstig aus, daß während des Schweißvorganges
die FaIt- und Preßbacken die Faltlappen des Giebelverschlusses auf der Schachtelseite zusammengepreßt
halten und unmittelbar an der Sonotrodenspitze und am Amboß keine Spreizkräfte der Faltlappen wirksam
werden können.
Es hat sich herausgestellt, daß für eine einwandfreie Schweißnaht die Druckbeaufschlagung des Schwingungserzeugers
von Bedeutung ist. Um den Druck zwischen der Sonotrodenspitze und dem Amboß auch
bei einem einfachen Antrieb der Backen mittels Kurvenstücken konstant zu halten, ist nach einer
Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, zwischen dem Zangenarm, der den Schwingungserzeuger trägt, und
dem zugehörigen, sich auf Kurvenstücken abstützenden Fühler als Druckpolster, eine unter konstantem Druck
stehende Zylindcrkolbcnanordnung anzuordnen.
Um dem beim Schwdßvorgang verdrängten thermoplastischen
Material eine Ausweichmöglichkeit zu geben, sind die Sonotrodenspitze und der Amboß in
geringem Abstand von den Klemm- und Faltbacken angeordnet Als besonders günstig hinsichtlich der
mechanischen Festigkeit als auch hinsichtlich der Dichtigkeit hat sich eine dem Schachtelinnern zugekehrte
V-Naht erwiesen. Diese kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dann erzeugt werden,
wenn der Amboß eine in Richtung der Stegnaht verlaufende unJ im Querschnitt gewölbte Rippe
aufweist, die dem Schwingungserzeuger als Anschlagflache
dient
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellendeil Zeichnung näher
erläutert Im einzelnen zeigt
F i g. 1 eine Vorrichtung zum Falten und Verschließen des Kopfes einer Faltschachtel in Seitenansicht
Fig.2 die FaIt- und Preß-Schweißwerkzeuge unmittelbar
vor dem Faltvorgang,
F i g. 3 und 4 die FaIt- und Preß-Schweißwerkzeuge
während des Faltvorganges,
Fig.5 die FaIt- und Preß-Schweißwerkzeuge während
des Preß- und Schweißvorganges,
F i g. 6 den Gegenstand gemäß F i g. 5 in vergrößerter Darstellung,
Fig.7 den Gegenstand gemäß Fig.6 nach dem
Schweißvorgang in vergrößerter Darstellung,
F i g. 8 einen Betätigungsarm für das als Schwingungserzeuger ausgebildete Schweißwerkzeug in zu
F i g. 1 vergrößerter Darstellung.
Mittels eines Transportbandes 1 werden die vorgefertigten, mit Flüssigkeit gefüllten Faltschachteln 2 mit
noch nicht verschlossenem Kopf in Reihe und aufrechtstehend und mit quer zur Transpcrtrichtung
verlaufenden zu verschweißenden Stegnahtbereichen der kombinierten FaIt- und Preß-Schweißstation zugeführt.
Dieser Transport erfolgt schrittweise. Das Vorhandensein einer Faltschachtel unter der Station
wird durch einen Fühler 3 festgestellt, der über eine Steuereinrichtung 4 das Einschalten der mit Ultraschallwellen
arbeitenden Preß-Schweißstation bewirkt.
Der Betätigungsmechanismus der kombinierten FaIt- und Preß-Schweißstation besteht im wesentlichen aus
zwei in einem gemeinsamen Festpunkt 5 des nicht dargestellten Maschinengestells verschwenkbar gelagerten
Hebelarmen 6, 7a, 7b. Die Hebelarme 6, 76 werden mittels Federn 8,9 in Anlage an einer um einen
Festpunkt 10 oszillierend angetriebenen Kurvenscheibe 11 gehalten, wobei sich die Hebelarme über als Rollen
ausgebildete Fühler 12, 13 an der Peripherie der Kurvenscheibe 11 abstützen. Die Kurvenscheibe 11 ist
derart gestaltet, daß sie für jeden Hebelarm 6, Tb ein steiles Kurvenstück 11a, Wb und ein flaches Kurvenstück
lic/, llcaufweist.
Der Hebelarm 7a, 7b ist zweiteilig ausgeführt. Im
einfachsten Fall (Fig. 1) sind die freien Enden der beiden Teüe 7a, 7b über ein Druckpolster in Form einer
unter konstantem Druck stehenden Zylinderkolbenanordnung 14 miteinander gekuppelt. Der maximale
Winkel zwischen den beiden Teilen 7a, 76 wird durch einen Anschlag 15 begrenzt. Beim Ausführungsbeispiel
der F i g. 8 werden die beiden Teile 7a, 7b zusätzlich durch die Feder 16 gespreizt. Solange die Station nicht
in Arbeitsstellung gebracht wird, liegt das Teil 7a am Anschlag 15. In dieser Lage ist zwischen dem Stößel 14a
des Kolbens der Zylinderkolbenanordnung 14 und einem einstellbaren Anschlag 17 am Teil 7b ein
Luftspalt
Das freie Ende des Hebelarms 6 trägt eine Backe 18, die im unteren Bereich einen Faltkeil 18a und im oberen
Bereich einen Amboß 186 mit im Querschnitt leicht gewölbter Oberfläche aufweist Zwischen Faltkeil 18a
und Amboß ISb ist eine Nut 18c vorgesehen. Der Faltkeil 18a dient gleichzeitig als Klemmwerkzeug.
Während der Hebelarm 6 einarmig ausgeführt ist ist das Teil 7a doppelarmig ausgeführt An dem freien Arm
7c und an einem dazu parallel angeordneten in einem Festpunkt 20 des Maschinengestells gelagerten Gelenkarm
21 ist nach Art einer Parallelführung ein Träger 19 für das FaIt- und Preß-Schweißv/erkzeug angelenkt An
einer Feder 22 im Träger 19 abgestützt ist eine mit dem Faltkeil 18a zusammenarbeitende Backe 23 gelagert
Die Backe 23 dient wie der Faltkeil 18a gleichzeitig als Klemmwerkzeug. In dem Träger 19 ist erner ein
Schwingungserzeuger 24 gehalten, der in Richtung der angedeuteten Pfeile Schwingungen mit einer Frequenz
von etwa 20 KHz ausführen kann. In Arbeitsstellung liegt der Nut 18c ein zwischen dem FaIt- und
Klemmwerkzeug 23 und der Spitze 'Aa des Schwingungserzeugers 24 vorgesehener Spalt 25 gegenüber.
Die beschriebene Vorrichtung arbeitet auf folgende Art und Weise:
Die beschriebene Vorrichtung arbeitet auf folgende Art und Weise:
Normalerweise werden die einzelnen Faltschachteln 2 mittel? des Transportbandes 1 in dichter Folge, aber
schrittweise, der Bearbeitungsstation zugeführt Sobald der gefüllte, oben offene Behälter unter der Bearbeitungsstation
steht, werden die Bewegungen der FaIt- und Preßwerkzeuge über die Kurvenscheibe 11
eingeleitet Dann werden zunächst die steilen Kurvenstücke 11a, 116 wirksam, so daß bei verhältnismäßig
kleinen Kräften große Wege vollzogen werden. Da diese Kräfte geringer sind als die Kraft der Feder 16,
bleiben die Hebelarmteile 7a, 76 gespreizt. Dieser Faltvorgang ist in den F i g. 2 bis 5 dargestellt, wobei
Fig.5 gleichzeitig die Endstellung des Faltvorganges
und die Stellung für den Preß- und Schweißvorgang
■to darstellt Die Faltkeile 18a, 23 sind derart tngeoiidnet,
daß die Stegnaht am Ende des Faltvorganges leicht schräg gestellt wird, um das anschließende Umlegen
leichter ausführen zu können. Sobald die FaIt- und Preß-Schweißwerkzeuge nach Beendigung des Faltvorganges
zusammentreffen (F i g. 5), werden die flacheren Kurvenstücke lic, lic/wirksam. Von diesem Punkt an
kann die erforderliche höhere Preßkraft aufgebracht werden. Dabei wird die Kraft der Feder 16 überwunden
und nach Überwinden des Totweges zwischen dem Stößel 14a und dem einstellbaren Anschlag 17 werden
das Preß-Schweißwerkzeug mit der Spitze 24a mit erhöhter Kraft gegen die Stegnaht gedrückt. Die Zeit,
die zur Überwindung des Totweges erforderlich ist, wird ausgenutzt, um den Schwingungserzeuger einzuschalten.
Dieser Zeitpunkt ist günstig, weil einerseits die miteinander zu verschweißenden Stegnahtbereiche
bereits fest aufeinander gehalten werden, andererseits der Anpreßdruck des Schwingungserzeugers aber noch
nicht so groß ist, daß er die Einschaltung des Schwingungserzeugers erschwert. Wenn der Totweg
überwunden ist, wird unabhängig von Dickentoleranzen der Stegnaht mit einem konstanten Druck die Stegnaht
beaufschlagt, denn die unter konstantem Druck stehende zwischengeschaltete Zylinderkolbenanordnung
14 gleicht Dickentoleranzen aus.
Aus Fi g. 7 ist zu rrsehen, daß das durch Ultraschall
erweichte thermoplastische Material an den Innenseiten der Stegnaht zu den Rändern hin verdrängt wird.
Aufgrund der gewölbt ausgebildeten Oberfläche des Ambosses 186 baut sich der Druck zum Schachtelinnern
hin stetig ab. Der verdrängte thermoplastische Kunststoff kann deshalb unter Bildung einer V-Naht 26 in den
Bereich der Stegnaht fließen, wo die Nut 18c und der Spalt 25 eine Auswölbung der Stegnahtbereiche
zulassen. Da während des Siegelvorganges der Amboß 180 und die Spitze 24a des Schwingungserzeugers nur
die Aufgabe haben, das thermoplastische Material zu
erweichen, während die Aufgabe des Zusammenhaltens
der Stegnahtbereiche durch die kombinierten FaIt- und Klemmwerkzeuge 18a, 23 übernommen wird, entsteht
eine einwandfreie, d. h. kraterfreie Schweißnaht.
Der Hauptvorteil der Erfindung liegt aber darin, daß
sie die Möglichkeit des Quertransportes von in der Grundfläche rechteckförmigen Faltschachteln und die
komplette Verschließarbeit des Kopfes an einer einzigen Station ermöglicht.
Claims (3)
1. Vorrichtung zum Falten und Verschließen durch
Schweißen von giebelförmjgen Köpfen von aus Kartonzuschnitten hergestellten Faltschachteln, mit
einer Fördereinrichtung für die aufrechtstehenden Schachteln und mit einem oberhalb der Fördereinrichtung
angeordneten, zangenartigen FaIt- und Preßwerkzeug, dessen Schwenkachse quer zur
Transportrichtung der Fördereinrichtung liegt und dessen Backen zum Einfalten der giebelförmigen
Köpfe und Zusammenpressen der Stegnaht ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß
die eine Backe aus einer FaIt- und Preßbacke (23) und einer mit kleinem Abstand darüber angeordneten
Sonotrodenspitze {24a) eines Ultraschallschwingers
(24) und die andere Backe (18) als FaIt- und Preßbacke (18aJ und Amboß (186) für die Sonotrodenspitze
(24a) ausgebildet ist
2. Vorrichüaig nach Anspruch I, mit Kurvenstükken(11a,
11b, itc, Ud)und sich darauf abstützenden
Fühlern (12,13) zum Antrieb der Zangenarme (6, 7), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Zangenarm
(7 a, 7c), der den Schwingungserzeuger (24) trägt, und dem zugehörigen Fühler (13) als Druckpolster
eine unter konstantem Druck stehende Zylinderkolbenanordnung (14) vorgesehen ist
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Amboß (iSb) eine in
Richtung der Stegnaht verlaufende und im Querschnitt gewölbte Rippe aufweist, die dem Schwingungserzeuger
(24) als Anschlagfläche dient.
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