CH641105A5 - Vorrichtung und verwendung derselben zum falten und verschliessen des kopfes einer faltschachtel. - Google Patents

Vorrichtung und verwendung derselben zum falten und verschliessen des kopfes einer faltschachtel. Download PDF

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CH641105A5
CH641105A5 CH252379A CH252379A CH641105A5 CH 641105 A5 CH641105 A5 CH 641105A5 CH 252379 A CH252379 A CH 252379A CH 252379 A CH252379 A CH 252379A CH 641105 A5 CH641105 A5 CH 641105A5
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CH
Switzerland
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folding
station
anvil
vibration generator
iib
Prior art date
Application number
CH252379A
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English (en)
Inventor
Gerhard Deimel
Paul Schmidt
Original Assignee
Jagenberg Werke Ag
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Publication date
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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Falten und Verschliessen des Kopfes einer Faltschachtel, die aus einem innenseitig mit einer thermoplastischen Kunststoffschicht überzogenen Kartonzuschnitt vorgefertigt ist, mit einer Faltstation, einer mit Ultraschallwelle arbeitenden Press-Schweissstation und einem die Faltschachteln in Reihe aufrechtstehend zur Faltstation und Press-Schweissstation fördernden Transportmittel.
Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art wird der Kopf einer jeden Faltschachtel in einer ersten Station derart gefaltet, dass die Stegnaht in Transportrichtung gerichtet ist. Die Faltschachtel verlässt dann diese Faltstation und gelangt in die eigentliche Press-Schweissstation. Auf dem Wege dorthin wird der gefaltete Kopf in diesem Zustand durch seitlich an der Stegnaht angreifende Führungsschienen gehalten. Die als Amboss und Sonotrode ausgebildeten Werkzeuge für die Erwärmung der aus thermoplastischem Kunststoff bestehenden Innenbeschichtung dienen gleichzeitig dazu, die miteinander zu verschweissenden Stegnahtbereiche während des Siegelvorganges miteinander zu verpressen und anschliessend für eine gewisse Abkühlungszeit zusammenzuhalten. Zu diesem Zweck haben sowohl der Amboss als auch die Sonotrode flache Pressflächen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der der Fait- und Siegelvorgang des Kopfes der Faltschachtel in kürzerer Zeit und mit geringerem vorrichtungstechnischem Aufwand durchgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung erfolgt das Falten des Kopfes u. Erhitzen sowie Verschweissen mit Pressen der Stegnaht an einer einzigen Station. Im Unterschied zu der bekannten Station wird nur ein einziger zangenartig arbeitender Antrieb benötigt. Das bedeutet nicht nur eine Ersparnis in vorrichtungstechnischer Hinsicht sondern auch eine Ersparnis in der Bearbeitungszeit der Faltschachtel, denn die sonst zweimal erforderliche zangenartige Bewegung, einmal für den Fartvorgang und einmal für den Klemm- und Press-Schweissvorgang, braucht in diesem Fall nur einmal ausgeführt zu werden. Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, dass der sonst erforderliche Zwischentransport zwischen der Faltstation und der Press-Schweissstation fortfällt, bei dem die Stegnaht durch die Führungsschienen zusammengehalten wurde. Der Fortfall dieses Transportes ist insofern wesentlich, als er einen Quertransport der Schachteln, d.h. quer zur Längsseite und damit auch quer zur Stegnaht, zulässt. Der Quertransport der Faltschachteln ist deswegen erstrebenswert, weil er bei Einsatz von Faltschachteln mit rechteckigem Querschnitt, die ein optimales Verhältnis von Materialverbrauch und Volumen erlaubt, einen schnelleren Transport als beim Längstransport zulässt, ohne dass das Füllgut zu hoch schwappt. Endlich bringt die Kombination von Amboss und Schwingungserzeuger auf der einen Seite und zusätzlichen Klemmwerkzeugen den Vorteil, dass sich trotz Anwendung des Ultraschallschweissverfahrens in der Schweissnaht Fehlerstellen in der Art von Kratern nicht bilden. Es wurde nämlich gefunden, dass aus hier nicht aufgezeigten Gründen sich insbesondere beim Einsatz eines Kartonzuschnittes mit einer inneren Beschichtung aus einem Verbundaufbau Fehlerquellen in der Art von Kratern bildeten.
Zur Betätigung des ersten und zweiten Werkzeugteiles ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung eine Kurvenscheibe vorgesehen, an der sich diese abstützen. Vorzugsweise weist die Kurvenscheibe für den Faltvorgang ein steil ansteigendes Kurvenstück und für den Pressvorgang ein flach ansteigendes Kurvenstück auf. Mit diesem unterschiedlichen Anstieg wird den unterschiedlichen Verhältnissen beim Falt-und Pressvorgang Rechnung getragen. Für den Faltvorgang
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wird nämlich bei geringen Kräften ein grosser Bewegungsweg und beim Pressvorgang bei grossen Kräften ein kleiner Bewegungsweg gefordert. Eine konstruktiv besonders günstige Lösung für den Antrieb besteht darin, dass die Kurvenstücke für den Faltvorgang und den Pressvorgang an derselben oszillierend angetriebenen Kurvenscheibe ausgebildet sind.
Um die miteinander zu verschweissenden Stegnahtbereiche vor der Erwärmung der thermoplastischen Kunststoffschicht aufeinanderpressen zu können, ohne dass der Schwingungserreger bei voller Druckbelastung eingeschaltet werden muss, ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass zwischen einem sich an den Kurvenstücken abstützenden Fühler und dem Träger für den Schwingungserzeuger eine Druckfeder angeordnet ist, zu der ein erst nach Überwindung der Federkraft zur Wirkung kommender Anschlag den Kraftschluss herbeiführt.
Es hat sich herausgestellt, dass es für eine einwandfreie Schweissnaht entscheidend auf die Druckbeaufschlagung des Schwingungserzeugers ankommt. Um den Druck auch bei dem einfachen Antrieb der Backen mittels Kurvenstücken konstant zu halten, kann zwischen dem Träger für den Schwingungserzeuger und der Steuerkurve als Druckpolster eine unter konstantem Druck stehende Zylinderkolbenanordnung vorgesehen sein. Um dem beim Schweissvorgang verdrängten thermoplastischen Material eine Ausweichmöglichkeit zu geben, empfiehlt es sich, wenn der Amboss und der Schwingungserzeuger mit geringem Abstand von dem Druckbereich der Klemmwerkzeuge angeordnet sind. Als besonders günstig hinsichtlich der mechanischen Festigkeit als auch hinsichtlich der Dichtigkeit hat sich eine dem Schachtelin-nern zugekehrte V-Naht erwiesen. Diese kann nach einem weiteren Beispiel der Erfindung dann erzeugt werden, wenn der Amboss eine in Richtung der Stegnaht verlaufende und im Querschnitt gewölbte Rippe aufweist, die dem Schwingungserzeuger als Anschlagfläche dient.
Da es, wie bereits erwähnt, für eine einwandfreie Stegnaht auf die Einhaltung eines bestimmten Druckes ankommt, können im Amboss bestimmte Vertiefungen vorgesehen sein, um z.Z. Verdickungen in einzelnen Stegnahtabschnitten aufzunehmen. Sofern z.B. die Längsnaht der Faltschachtel die Stegnaht kreuzt, kann im Amboss eine Vertiefung zur Aufnahme des durch die Längsnaht verdickten Stegnahtabschnittes vorgesehen sein, wobei das Mass der Vertiefung dem Übermass des Stegnahtabschnittes entspricht.
Die Vorrichtung wird zum Falten und Verschliessen des Kopfes von Faltschachteln verwendet, deren Kartonzuschnitt mit einer Verbundschicht aus thermoplastischer Kunststoffschicht, Aluminiumfolie und thermoplastischer Kunststoffschicht überzogen ist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:
Fig. 1 eine Vorrichtung zum Falten und Verschliessen des Kopfes einer Faltschachtel in Seitenansicht,
Fig. 2 die Fait- und Press-Schweisswerkzeuge unmittelbar vor dem Faltvorgang,
Fig. 3 und 4 die Fait- und Press-Schweisswerkzeuge während des Faltvorganges,
Fig. 5 die Fait- und Press-Schweisswerkzeuge während des Press- und Schweissvorganges,
Fig. 6 den Gegenstand gemäss Fig. 5 in vergrösserter Darteilung,
Fig. 7 den Gegenstand gemäss Fig. 6 nach dem Schweissvorgang in vergrösserter Darstellung,
Fig. 8 einen Betätigungsarm für das als Schwingungserzeuger ausgebildete Schweisswerkzeug in zu Fig. 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 Transportrichtung 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 Betätigungmechanismus 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, 7b 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, 7b ein steiles Kurvenstück IIa, IIb und ein flaches Kurvenstück lld, 11c aufweist.
Der Hebelarm 7a, 7b ist zweiteilig ausgeführt. Im einfachsten Fall (Fig. 1) sind die freien Enden der beiden Teile 7a, 7b über ein Druckpolster in Form einer unter konstantem Druck stehenden Zylinderkolbenanordnung 14 miteinander gekuppelt. Der maximale Winkel zwischen den beiden Teilen 7a, 7b wird durch einen Anschlag 15 begrenzt. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 8 werden die beiden Teile 7a, 7b zusätzlich durch die Feder 16 gespreizt. Solange dies 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 18b mit im Querschnitt leicht gewölbter Oberfläche aufweist. Zwischen Faltkeil 18a und Amboss 18b 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-Schweisswerkzeug 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 ferner ein Schwingungserzeuger 23 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 24a des Schwingungserzeugers 24 vorgesehener Spalt 25 gegenüber.
Die beschriebene Vorrichtung arbeitet auf folgende Art und Weise:
Normalerweise werden die einzelnen Faltschachteln 2 mittels 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 IIa, IIb 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, 7b gespreizt. Dieser Faltvor5
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gang ist in den Fig. 2 bis 5 dargestellt, wobei Fig. 5 gleichzeitig die Endstellung des Faltvorganges und die Stellung für den Press- und Schweissvorgang darstellt. Die Faltkeile 18a, 23 sind derart angeordnet, dass die Stegnaht am Ende des Faltvorganges leicht schräg gestellt wird, um das anschliessende Umlegen leichter ausführen zu können. Sobald die Falt-und Press-Schweisswerkzeuge nach Beendigung des Faltvorganges zusammentreffen (Fig. 5), werden die flacheren Kurvenstücke 11c, lld 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-Schweisswerk-zeug 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 zwischengesellschaltete Zylinderkolbenanordnung 14 gleicht Dickentoleranzen aus.
Auf Fig. 7 ist zu ersehen, dass das durch Ultraschall er-s weichte termoplastische Material an den Innenseiten der Stegnaht zu den Rändern hin verdrängt wird. Aufgrund der gewölbt ausgebildeten Oberfläche des Ambosses 18b baut sich der Druck zum Schachtelinnern hin stetig ab. Der verdrängte thermoplastische Kunststoff kann deshalb unter Bildung io einer V-Naht 26 in den Bereich der Stegnaht fliessen, wo die Nut 18c und der Spalt 25 eine Aus Wölbung der Stegnahtbereiche zulassen. Da während des Siegelvorganges der Amboss 18b und die Spitze 24a des Schwingungserzeugers nur die Aufgabe haben, das thermoplastische Material zu 15 erweichen, während die Aufgabe des Zusammenhaltens der Stegnahtbereiche durch die kombinierten Fait- und Klemmwerkzeuge 18, 23 übernommen wird, entsteht eine einwandfreie, d.h. kraterfreie Schweissnaht.
Der Hauptvorteil der Erfindung liegt aber darin, dass sie 20 die Möglichzeit des Quertransportes von in der Grundfläche rechteckförmigen Faltschachteln und die komplette Ver-schliessarbeit des Kopfes an einer einzigen Station ermöglicht.
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2 Blätter Zeichnungen

Claims (10)

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1. Vorrichtung zum Falten und Verschliessen des Kopfes einer Faltschachtel, die aus einem innenseitig mit einer thermoplastischen Kunststoffschicht überzogenen Kartonzuschnitt vorgefertig ist, mit einer Faltstation, einer mit Ultraschallwellen arbeitenden Press-Schweissstation und einem die Faltschachtel in Reihe aufrechtstehend zur Faltstation und Press-Schweissstation fördernden Transportmittel, dadurch gekennzeichnet, dass die Faltstation und die Press-Schweisstation zu einer Station kombiniert sind, wobei das Fait- und Press-Schweisswerkzeug aus einem Paar zangenartig aufeinander zu bewegbaren Werkzeugteilen besteht, von denen das erste Werkzeugteil aus einer Backe (18) besteht, die einen Faltkeil (18a) und oberhalb des Faltkeils einen Amboss (18b) trägt, das zweite Werkzeugteil aus einer als Fait- und Klemmkeil ausgebildeten Backe (23) und einem Schwingungserzeuger (24) für Ultraschallwellen mit der Spitze (24a) besteht, wobei die Backe (23) und der mit dem Amboss (18b) zusammenarbeitende Schwingungserzeuger (24) an einem gemeinsamen Träger (19) befestigt sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Werkzeugteil sich zum Zwecke ihrer Betätigung an Kurvenstücken (IIa, IIb, 11c, lld) abstützen.
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PATENTANSPRÜCHE
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkurve für den Faltvorgang ein steil ansteigendes Kurvenstück (IIa, IIb) und für den Press Vorgang ein flach ansteigendes Kurvenstück (11c, lld) aufweisen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkurven (IIa, IIb, 11c, lld) für den Faltvorgang und für den Pressvorgang an derselben, oszillierend angetriebenen Kurvenscheibe (11) ausgebildet sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem sich an den Kurvenstücken (IIb, lld) abstützenden Fühler (13) und dem Träger (19) für den Schwingungserzeuger (24) eine Druckfeder (16) angeordnet ist, zu der ein erst nach Überwindung der Kraft der Feder (16) zur Wirkung kommender Anschlag (17) den Kraftschluss herbeiführt.
6. Vorichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Träger (19) für den Schwingungserzeuger (24) und den Kurvenstücken (IIb, lld) als Druckpolster eine unter konstantem Druck stehende Zylinderkolbenanordnung (14) vorgesehen ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Amboss (18b) und der Schwingungserzeuger (24) mit geringem Abstand von dem Druckbereich der Klemmwerkzeuge (18a, 23) angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Amboss (18b) eine in Richtung der Stegnaht verlaufende und im Querschnitt gewölbte Rippe aufweist, die dem Schwingungserzeuger (24) als Anschlagfläche dient.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Amboss (18b) mindestens eine Vertiefung zur Aufnahme eines verdickten Stegnahtabschnittes vorgesehen ist, wobei das Mass der Vertiefung dem Über-mass des verdickten Stegnahtabschnittes entspricht.
10. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 1 zum Falten und Verschliessen des Kopfes von Faltschachteln, deren Kartonzuschnitt mit einer Verbundschicht aus thermoplastischer Kunststoffschicht, Aluminiumfolie und thermoplastischer Kunststoffschicht überzogen ist.
CH252379A 1978-03-20 1979-03-16 Vorrichtung und verwendung derselben zum falten und verschliessen des kopfes einer faltschachtel. CH641105A5 (de)

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