Vorrichtung zum dichten Verschliessen einer Verpackung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum dichten Verschliessen einer insbesondere für getrocknete oder gefrorene Nahrungsmittel geeigneten Verpackung, die aus einem entlang Falzlinien zu einer offenen Schachtel gefalteten und aussen mit einer warmverschweissbaren Schicht versehenen Kartonzuschnitt sowie aus mindestens einer leicht verbiegbaren, warmverschweissbaren Endverschlussscheibe besteht, deren nach Auflage der Scheibe auf das zugeordnete offene Schachtelende vorstehende Randteile an die Seitenwände der Schachtel herangebogen und mit diesen durch eine Schweissvorrichtung verschweisst werden, die relativ zu zwei die Verpackung haltenden Halte armen beweglich ist.
Die früher üblichen Faltschachteln, bei denen auch die Deckel- und Bodenteile Bestandteil eines einzigen Faltschachtelzuschnitts sind, haben den grossen Nachteil, dass die Zuschnitte eine recht unregelmässige Umrissform aufweisen und dadurch beim Ausstanzen der Zuschnitte viel Abfall entsteht. Damit steht der einfachen Anwendung solcher üblichen Faltschachteln der Mangel einer verhältnismässig teuren Herstellung gegenüber, der um so mehr ins Gewicht fällt, als man vergütete und entsprechend teurere Kartonqualitäten verwendet, die beispielsweise zur Erzielung dichter Verpackungen einoder beidseitig kunststoffbeschichtet sind.
Verpackungen, die einerseits aus einem im wesentlichen rechteckigen Kartonzuschnitt und anderseits aus ebenfalls rechteckigen Endverschlussscheiben zusammengesetzt sind, lassen sich praktisch ohne das Entstehen von Materialabfällen herstellen und haben sich deshalb insbesondere als flüssigkeits- oder luftdichte Verpackungen zunehmend durchgesetzt. Sie sind insbesondere zum Verpacken getrockneter Erzeugnisse, wie z.B. von Kuchen, gerösteten Nüssen, Mandeln, Chips und dgl., und gefrorener Erzeugnisse geeignet, wie z.B. von Speiseeis und zahlreichen gekochten, anschliessend tiefgefrorenen Gemüsen, die in Flüssigkeit eingefroren werden.
Zur Verbindung der Endverschlussscheiben mit dem aufgefalteten Kartonzuschnitt dienen im allgemeinen an den freien Enden des Kastenprofils des aufgefalteten Kartonzuschnitts befindliche, über Falzlinien anschliessende Randstreifen, die von den aufgefalteten Seitenwänden des Kastenprofils nach innen abgewinkelt werden und damit eine Verbindungsfläche für die aufgelegte Endverschlussscheibe bilden. Damit sich die Randstreifen benachbarter Seitenwände des Kastenprofils an den Profilecken nicht überlappen und dadurch die flächige dichte Verbindung zu den Endverschlussscheiben beeinträchtigen können, sind die Klebestreifen an ihren im Bereich der genannten Ecken liegenden Enden jeweils so schräg abgeschnitten, dass sie sich im abgewinkelten Zustand mit den abgeschrägten Enden möglichst gerade gegenseitig berühren.
Bei einem im Querschnitt rechtekkigen Kastenprofil handelt es sich somit jeweils um um 450 abgeschrägten Enden, wobei dann die Endverschlussscheibe von aussen auf die nach innen abgewinkelten Klebestreifen aufgeschweisst wird.
Soweit es sich um den Verschluss der Faltschachtelböden handelt, der also in Form einer Endverschlussscheibe an den Kastenprofilteil angeschweisst wird, bevor die Schachtel mit dem aufzunehmenden Gut gefüllt wird, wurde das Anschweissen dieser Endverschlussscheibe bisher stets nach dem Einführen eines Dornes in die Verpackung vorgenommen, um diese von innen her gegen den Druck abzustützen, der beim Anschweissen des Bodens ausgeübt wird. Dabei ist zu beachten, dass als Bodenteil in diesem Zusammenhang stets der Endteil der Schachtel verstanden wird, der schon vor dem Füllen der Schachtel mit dem Kastenprofilteil verbunden wurde, auch wenn die gefüllte und auch an ihrem anderen Ende verschlossene Schachtel später aufgrund ihrer Beschriftung umgekehrt angewendet wird.
Da nun zum oberen Verschliessen der bereits gefüllten Schachtel kein Dorn mehr verwendet werden kann, ist man bisher davon ausgegangen, dass der obere Verschluss anders als der untere Verschluss erfolgen muss, damit die bekanntlich nie vollständig und insbesondere nicht mit einem unnachgiebigen steifen Gut gefüllte Schachtel nicht durch einen Schweissdruck zusammengedrückt werden kann. Eine geeignete bekannte Ausführungsform eines oberen Verschlusses besteht deshalb aus einer Kreisscheibe mit einem etwa topfförmig nach oben abgewinkelten Rand und einer Umfangslänge, die gerade der Umfangslänge des Kastenprofilteils entspricht.
Dieser Deckelteil wurde dann von oben in den Kastenprofilteil eingepresst, wonach dann ein oben überstehender Rand des topfförmigen Deckelteils nach aussen und unten um den oberen Rand des Kartonprofilteils herumgebogen und von aussen her gegen den Kastenprofilteil angeschweisst wurde. Sofern der Deckelteil genügend steif ausgebildet war. konnte er selbst zur Abstützung gegen über dem äusseren Schweissdruck dienen. Anderenfalls war es aber auch möglich, von oben her in den topfförmigen Deckelteil noch einen angepassten Dorn einzuführen, bevor das Verschweissen radial von aussen her begann.
Ein solches Verfahren ist nicht nur zeitraubend und kompliziert, sondern es erfordert auch mehr wertvolles Kunststoffmaterial. als für das eigentliche Umschliessen des aufgenommenen Gutes erforderlich wäre.
Zweck der Erfindung ist es die eingangs genannte Vorrichtung so zu vervollkommnen, dass ein Anschweissen des Bodens und Deckels der Faltschachtel mit ein und derselben Vorrichtung ohne jeden Dorn ermöglicht wird, wobei zugleich mit genau ebenen Böden und Deckeln ein minimaler Materialaufwand angestrebt ist.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zum dichten Verschliessen einer Verpackung der eingangs genannten Art ist dadurch gekennzeichnet. dass zur Halterung der Endverschlussscheibe während des Verschweissens mit der von den Haltearmen gehaltenen Schachtel ein zu dieser hin und von ihr weg bewegbarer Saugkopf mit mehreren an einer ebenen Haltefläche angeordneten Absaugöffnungen vorgesehen ist, und dass die Saugkraft des Saugkopfes steuerbar ist.
Es hat sich überraschend herausgestellt, dass mit Hilfe eines solchen Saugkopfes auch dünne, leicht verbiegbare Endverschlussscheiben aus Kunststoff unter Anwendung der erforderlichen Wärme selbst ohne den früher für notwendig gehaltenen grossen Schweissdruck und damit ohne die Gefahr eines Zusammendrückens des Kartonmaterials des Kastenprofilteils zuverlässig dicht an diesen angeschweisst werden können.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform wird der Saugkopf zugleich als Transportmittel zum Überführen der Endverschlussscheiben von einem Stapel auf die Faltschachteln ausgenutzt. indem der Saugkopf samt Saugmundstück an einem Teil der Vorrichtung zwischen einer über den Haltearmen befindlichen Arbeitsstellung und einer über einem Stapel von Endverschlussscheiben befindlichen Aufnahmestellung hin- und herbeweglich und damit das Saugmundstück in der Aufnahmestellung zur Entnahme jeweils einer Endverschlussscheibe auch auf den Stapel herabsenkbar ist.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es stellen dar:
Fig. 1 einen zur Bildung des Kastenprofils der Verpackung bestimmten, im wesentlichen rechteckigen Kartonzuschnitt in einer Draufsicht;
Fig. 2 den zu einem Kastenprofil aufgefalteten Kar tonz scl}nitt gemäss Fig. 1 in einer perspektivisch gehal tenell Seitenansicht,
Fig. 3 eine zum Abdecken eines Endes des Kastenprofils gemäss Fig. 2 bestimmte Endverschlussscheibe in einer Draufsicht;
Fig. 4 die nach dem Aufbringen der Endverschlussscheibe in bisher üblicher Weise fertiggestellte Verpakkung in einem an der Stelle des Kreises 37 der Fig. 2 geführten Teilschnitt (in gegenüber Fig. 2 stark vergrössertem Massstab);
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Fig. 5 einen der Fig. 4 entsprechenden Teilschnitt an einer erfindungsgemäss fertiggestellten Verpackung;
Fig. 6 die zum Fertigstellen einer dichten Verpackung dienende erfindungsgemässe Vorrichtung in einem in Längsrichtung des Kastenprofils der Verpackung geführten Längsschnitt.
Die in den Fig. 1 bis 3 in ihren Einzelbestandteilen dargestellte und in Fig. 6 insgesamt erkennbare Verpakkung besteht aus einem in Fig. 1 dargestellten Kartonzuschnitt und zwei in Fig. 3 dargestellten Endverschlussscheiben 135.
Der in Fig. 1 dargestellte Kartonzuschnitt aus einem zumindest aussen mit einem thermoplastischen Kunststoffmaterial beschichteten Karton ist durch entsprechende Falzlinien 14, 15, 16 und 20 sowie durch an den Stirnseiten der dadurch abgeteilten Seitenwände 10, 11, 12 und 13 vorgesehene innere Falzeinkerbungen 38 zu dem in Fig 2 dargestellten Kastenprofil auffaltbar, das an seinen Enden um jeweils 900 einfaltbare Kleberänder 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31 und 32 aufweist. Zur Vermeidung gegenseitiger Überlappungen sind die Kleberänder an ihren einander zugekehrten Enden jeweils um 450 abgeschrägt, womit sich die um 900 einwärts gebogenen Kleberänder 25 mit ihren abgeschrägten Enden gegenseitig gerade berühren.
An die eine äussere Falzlinie 20 des Kartonzuschnitts schliesst weiterhin ein breiterer rechteckiger Randstreifen an, der eine gegenüber den übrigen Kleberändern etwa doppelte Breite aufweist. Der Randstreifen ist durch eine n seiner Längsrichtung verlaufende mittlere Falzlinie 19 unterteilt, die sich jedoch nicht über die ganze Länge des Randstreifens erstreckt und beiderseits Endbereiche des Randstreifens frei lässt, deren Breite wiederum etwa der Breite der übrigen Kleberänder entspricht.
Zu den beiden Enden der Falzlinie 19 führen quer zu dieser Linie von aussen her Einschnitte 33 und 34, wodurch sich an der Aussenseite der Falzlinie 19 eine aus der Ebene des Randstreifens leicht herausbiegbare Lasche 17 ergibt, die auch nach dem Auffalten des Kartonzuschnitts von Klebemitteln frei bleibt und somit auch an der verschlossenen Verpackung leicht nach aussen abgebogen werden kann, wie es in Fig. 2 angedeutet ist. Der übrige, insbesondere zwischen den beiden Falzlinien 20 und 19 verbleibende Kleberand 18 des genannten Randstreifens dient jedoch nach dem Auffalten zur Auflage und Festlegung an der anschliessenden Seitenwand 10.
Wie aus Fig. 1 weiterhin hervorgeht, verläuft in Richtung jedes der beiden Einschnitte 33 und 34 über den genannten Randstreifen und die anschliessende Seitenwand 13 noch je eine weitere, in Fig. 1 strichpunktiert angedeutete Falzlinie 21 bzw. 23, die sich auf der Aussenseite des Kartonmaterials befindet, während auf der Innenseite des Kartonmaterials jeweils in einem etwa einer üblichen Kleberandbreite entsprechenden Abstand von der zugeordneten Falzlinie 21 bzw. 23 sowie zwischen diesen beiden Linien noch je eine weitere Falzlinie 22 bzw. 24 vorgesehen ist, die in Fig. 1 ebenfalls strichpunktiert, jedoch zwischen jedem Strich mit zwei Punkten angedeutet ist. Dabei verlaufen die beiden Falzlinien 22 und 24 nach aussen hin lediglich bis zur vorgenannten Falzlinie 19 und lassen damit die Lasche 17 frei.
Die letztgenannten Falzlinien 21 bis 24 erleichtern das Aufreissen der Verpackung von der Lasche 17 her, wobei die beiden äusseren Falzlinien 21 und 23 dem Benutzer der Verpackung zugleich eine einfache Aufreissanweisung gegen.
Sofern der Kartonzuschnitt nur auf einer Seite kunststoffbeschichtet sein sollte, kann das Ankleben des Kleberandes 18 an die Seitenwand 10 mit irgendeinem üblichen Klebstoff erfolgen. Wenn der Kartonzuschnitt jedoch beiderseits kunststoffbeschichtet ist, kann auch schon das Ankleben des Kleberandes 18 an die Seitenwand 10 durch ein übliches Kunststoffschweissen erfolgen.
Die in Fig: 3 dargestellte Endverschlussscheibe besteht aus einem verhältnismässig dünnen, leicht biegsamen und verformbaren, ebenfalls warmschweissbaren Kunststoff. Sie wird so auf das eine Ende des Kastenprofils gemäss Fig. 2 aufgelegt, dass sie entlang der gestrichelt dargestellten Rechtecklinie 35 auf den Stirnkanten der Seitenwände 10, 11, 12 und 13 des Kastenprofils aufliegt. Die gemäss Fig. 2 einwärts gefalteten Kleberänder 25 bis 28 bzw. 29 bis 32 liegen dann auf der Innenseite der Rechtecklinie 35 an der Endverschlussscheibe 135 an, wie in Fig. 4 in vergrössertem Massstab dargestellt. Die Falzeinkerbung 38 bildet dabei eine in das Material des Kartons eingreifende Rinne.
Wie aus Fig. 3 weiterhin hervorgeht, sind die vier Ecken der Endverschlussscheibe 135 mit Abschrägungen 59 versehen, welche in einem höchstens etwa zwei Drittel der Seitenwandbreite betragenden Abstand aussen an den Ecken 60 der Rechtecklinie 35 vorbei verlaufen.
Das Anschweissen der Endverschlussscheiben 135 an den Kastenprofilteil der Schachtel erfolgt mit der in Fig. 6 dargestellten Schweissvorrichtung, die nicht nur zum Anschweissen der oberen Endverschlussscheibe an die bereits gefüllte Schachtel, sondern auch zum Anschweissen der unteren Endverschlussscheibe vor dem Füllen der Verpackung verwendet werden kann, ohne dass es hierzu eines besonderen Dornes bedarf. Zur Schweissvorrichtung gehört zunächst ein unterer Halter mit zwei Armen 40 und 41, durch welche die unten beispielsweise auf einem (nicht dargestellten) Tisch aufruhende Verpackung 1 ausgerichtet gehalten wird.
Die in nachstehend noch beschriebener Weise auf den Kastenprofilteil aufgebrachte Endverschlussscheibe 135 wird an einem Einsinken in den Hohlraum der Verpackung durch ein Saugmundstück 42 gehindert, das den mittleren Bereich der Endverschlussscheibe übergreift und festhält.
Zu diesem Zweck ist das Saugmundstück über Absaugekanäle 56 und ein anschliessendes Rohr 44 an eine (nicht dargestellte) Absaugequelle angeschlossen. Im übrigen greift das Saugmundstück 42 mit einem zylindrischen Kopf 43 in eine angepasste untere Ausnehmung 45 eines Schweisskopfes 46 ein, der gegenüber dem Saugmundstück 42 axial zum Kopf 43 verschiebbar ist.
Der Schweisskopf 46 weist seinerseits seitlich seiner Ausnehmung 45 einen nach oben anschliessenden Kopf 47 auf, über den er an einer Betätigungswelle 48 festgelegt ist. An der der Betätigungswelle 48 benachbarten Seitenwand ist am Schweisskopf 46 über ein Wärmeisolierstück 49 noch ein Schaltkasten 50 festgelegt, in den über eine Durchführung 51 ein elektrisches Kabel 52 bis zu einer Verteilerplatte 53 hineinführt. Von dieser Verteilerplatte 53 aus führen weitere Leitungen 54 zu Heizelementen 55, die sich im Schweisskopf 46 parallel zur Anlagefläche des Saugmundstückes 42 erstrecken.
Die Ausnehmung 45 des Schweisskopfes 46 ist nach dem Saugmundstück 42 hin so erweitert, dass dieses Mundstück in seiner oberen Endstellung ganz in der Ausnehmung aufgenommen werden kann. Ausserdem stehen die zur Aufnahme des Saugmundstückes 42 geeigneten Seitenwandteile des Schweisskopfes 46 bei im erweiterten Teil der Ausnehmung 45 aufgenommenem Saugmundstück 42 noch über dieses nach unten vor, wobei die dortigen Seitenwände 57 der Ausnehmung die Form einer nach aussen erweiterten Stumpfpyramide aufweisen.
Ausserdem ist der Schweisskopf 46 entlang den inneren Rändern der Seitenwände 57 der genannten Ausnehmung mit einer gegenüber der Breite der Seitenränder 36 der Endverschlussscheibe 135 wesentlich kürzeren, spitz nach aussen gerichteten umlaufenden Stützleiste 58 versehen, die relativ zu der am Saugmundstück 42 ausgerichtet anliegenden Endverschlussscheibe 135 noch innerhalb des durch die Rechtecklinie 35 (vgl.
Fig. 3) eingeschlossenen Rechteckes verläuft.
Der ganze Schweisskopf 46 samt Saugmundstück 41 und Schaltkasten 50 kann von der Betätigungswelle 48 her einerseits axial zu dieser Welle verschoben und anderseits um die Achse dieser Welle herumgeschwenkt werden.
Die beschriebene Vorrichtung wird folgendermassen angewendet:
Zunächst wird der über die Betätigungswelle 58 von der Haltevorrichtung seitlich abgeschwenkte Schweisskopf 46 über einen Stapel von Endverschlussscheiben 135 geführt und der Saugkopf 43 nebst Saugmundstück 42 dort auf den Stapel herabgesenkt. Daraufhin wird die in den Absaugekanälen 56 und im Rohr 44 befindliche Luft von der Absaugequelle her abgesaugt, wodurch die oberste Endverschlussscheibe 135 des Stapels an das Saugmundstück 42 angesaugt wird. Anschliessend wird der Saugkopf 43 wieder bis über die Höhe des in der Haltevorrichtung gehaltenen Kastenprofilteils nach dem Schweisskopf 46 hin angehoben und über die Betätigungswelle 48 in die aus Fig. 6 ersichtliche Lage über die Haltevorrichtung geschwenkt, die einen Kastenprofilteil in der dargestellten Weise hält.
Schon vorher wurden die Heizelemente 55 über das elektrische Kabel 52 so erhitzt, dass der Schweisskopf 46 seine erforderliche Schweisstemperatur aufweist.
Nunmehr wird der Schweisskopf 46 mitsamt dem in der aus Fig. 6 ersichtlichen Weise nach unten verschobenen, die Endverschlussscheibe 135 haltenden Saugmundstück 42 nach unten auf den Kastenprofilteil verschoben, wobei der Schweisskopf 46 auch nach dem Aufliegen des Saugmundstückes 42 auf dem Kastenprofilteil noch weiter abgesenkt wird. Hierbei werden die vorstehenden Seitenränder 36 der Endverschlussscheibe 135 nach unten abgebogen und ausserdem wird nunmehr die ganze Verpackung 1 im Bereich der oberen Endverschlussscheibe 135 über die Seitenwände 57 des Schweisskopfes 46 in die aus Fig. 5 ersichtliche Pyramidenform gestaucht.
Zu beachten ist, dass bei diesem Stauchvorgang die Stützleiste 58 den innerhalb des Kastenprofils befindlichen Teil der Endverschlussscheibe 135 etwas nach unten spannt und damit dafür sorgt, dass die durch die Erhitzung des Kunststoffmaterials der Endverschlussscheibe 135 entstehenden Materialdehnungen möglichst zu keinen Faltenbildungen führen. Ausserdem führt die schwache Einwärtsverbiegung des innerhalb des Kastenprofils befindlichen Randbereichs der Endverschlussscheibe 135 auch zu einem günstigen Andrücken dieses Bereichs an die gemäss Fig. 2 einwärts gebogenen Kleberänder 25 bis 32 des Kartonzuschnitts, was deren dichte Schweissverbindung mit der Endverschlussscheibe 135 begünstigt.
Im übrigen kann aber davon ausgegangen werden, dass sich nach dem Abheben des Schweisskopfes 46 von der verschlossenen Verpackung die Kleberänder 25 bis 32 von selbst elastisch wieder in ihre aus Fig. 5 ersichtliche Lage nach oben zurückbiegen und damit zu einer ebenen Abschlussfiäche der verschlossenen Verpackung 1 führen.
Durch die aus Fig. 3 ersichtlichen Abschrägungen 59 an den Ecken der Endverschlussscheibe 135 wird erreicht, dass beim Abwärtsbiegen der Seitenränder 36 keine Falten entstehen, die leicht zu nach aussen führenden Luftkanälen und entsprechenden Undichtheiten führen könnten.
Nach dem Anschweissen der Endverschlussscheibe 135 an den Kastenprofilteil der Verpackung 1 wird zunächst das Saugmundstück 42 von der Absaugequelle abgeschlossen und mit Atmosphärendruck beaufschlagt, woraufhin der Saugkopf 43 nebst Saugmundstück 42 mittels des Rohres 44 nach oben in den Schweisskopf 46 zurückgezogen wird. Sofern die angeschweisste Endverschlussscheibe 135 den Bodenteil einer Verpackung bildete. wiederholt sich der beschriebene Vorgang nach dem Füllen der Verpackung in gleicher Weise beim Anschweissen der deckelseitigen Endverschlussscheibe. Boden und Deckel der Verpackung verlaufen völlig eben und die Verpackung ist nicht grösser, als für das Einschliessen des verpackten Gutes unbedingt notwendig ist.
Zudem ist der beschriebene Verschluss der Verpakkung wesentlich einfacher, als wenn zum Anschweissen des Bodenteils oder auch des Deckelteils noch ein besonderer Dorn erforderlich wäre. Der einfachere Verschluss bringt schliesslich noch den grossen weiteren Vorteil mit sich, dass der Zeitbedarf für den einzelnen Verschluss entsprechend herabgesenkt wird und die Leistung der betroffenen Vorrichtung gegenüber den bisher bekannten Verschlussvorrichtungen wesentlich gesteigert werden kann.
Anstelle der in den Figuren dargestellten Verpackungen können auch andere mittels der Vorrichtung verarbeitet werden. So kann beispielsweise die eine Endverschlussscheibe einen Teil des Kartonausschnitts einer Verpackung bilden, während die andere in der vorangehend beschriebenen Weise ausgebildet ist. Ferner kann die getrennt hergestellte Endverschlussscheibe durchsichtig sein, damit der Inhalt der Verpackung ersichtlich ist.
Was nun die Vorrichtung zum dichten Verschliessen der Verpackung anbetrifft, so ist es nicht erforderlich, dass die Relativbewegung des Schweisskopfes 46 zwischen der Haltevorrichtung und dem (nicht dargestellten) Stapel von Endverschlussscheiben über die dargestellte und beschriebene Schwenkbewegung um die Betätigungswelle 48 herbeigeführt wird. Statt einer Schwenkbewegung könnte auch eine seitliche Verschiebung vorgesehen sein und schliesslich könnten auch die Haltevorrichtung mit den beiden Haltearmen 40 und 41 sowie der Stapel von Endverschlussscheiben 135 relativ zu einer feststehenden Schweissvorrichtung 46 verschoben werden.