DE102007021967A1

DE102007021967A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Siegeln und Entnehmen

Info

Publication number: DE102007021967A1
Application number: DE102007021967A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Schubert; Christoph Held; Sven Engelmann
Original assignee: Gerhard Schubert GmbH
Current assignee: Gerhard Schubert GmbH
Priority date: 2007-05-10
Filing date: 2007-05-10
Publication date: 2008-11-13

Abstract

Wenn mittels Ultraschall zu versiegelnde Behälter vorher begast werden sollen, wird das Versiegeln durchgeführt, indem die Sonotrode kürzer ausgebildet ist als der zu siegelnde Behälter und während des Siegelns mit Dauerschall beaufschlagt über den Behälter geführt wird, unmittelbar hinter oder noch innerhalb der Begasungshaube.

Description

I. Anwendungsgebiet
Die Erfindung betrifft Versiegeln und Ausstanzen von Behältern, eventuell mit vorheriger Begasung wie es insbesondere beim Abpacken von Lebensmitteln häufig angewendet wird.
II. Technischer Hintergrund
Dabei werden die Produkte in meist tiefgezogene Behälter aus Kunststoff eingelegt, die anschließend durch dichtes Aufbringen einer Folie mittels Heißsiegeln oder Ultraschallsiegeln verschlossen werden, wobei gegebenenfalls vor dem Verschließen die im Behälter noch enthaltene Luft durch ein Austauschgas – je nach Produkt häufig Stickstoff oder Sauerstoff – ausgetauscht wird, beispielsweise um die durch Luft eintretende Fäulnis an dem verderblichen Produkt zu verlangsamen oder andere Effekte zu bewirken.
Dabei wurde bisher das Versiegeln mittels Ultraschall diskontinuierlich durchgeführt, indem ein oder mehrere Behälter in einen entsprechend geformten Amboss eingelegt werden und nach Auflegen der Siegelfolie von oben eine Sonotrode mit der gleichen Grundfläche wieder aufgesetzt und mit Ultraschall sowie einem ausreichendem Druck beaufschlagt wurde, bis die Folie gegenüber dem Behälter durch die Ultraschallschwingungen soweit erwärmt war, dass sich beide an der Siegelkante umlaufend dicht miteinander verbinden.
Dementsprechend musste auch das Begasen entweder vorher oder während dieser chargenweisen Versiegelung durchgeführt werden, wobei das vorherige Begasen dazu führt, dass zwischen Begasen und Siegeln wieder Luft in die Behälter eintreten kann und der Gasaustausch damit häufig nicht vollständig erreicht werden kann.
Des Weiteren hat das Begasen während der Verriegelung zur Folge, dass – bei einer gewünschten Durchlaufgeschwindigkeit – die Fläche von Amboss und Sonotrode relativ groß gewählt werden muss und damit die Sonotrode kaum mehr sinnvoll einstückig hergestellt werden kann, sondern aus Einzelteilen zusammengesetzt werden muss, die einzeln separat mit Ultraschall beaufschlagt werden müssen, um die notwendige Energie in die Folie einzubringen. Derartige so genannte Sonotrodenteppiche bringen jedoch Folgeprobleme mit sich betreffend die Übergänge zwischen den einzelnen Sonotroden, die die Dichtigkeit der gesiegelten Behälter beinträchtigen kann.
Darüber hinaus war das Versiegeln der noch in der Behälterbahn, aus der die Behälter mittels Tiefziehen erzeugt wurden, befindlichen Behälter bei laufender Behälterbahn bekannt, wobei das Ausstanzen – gegebenenfalls zusammen mit dem Siegeln in einem Arbeitsschritt – zwischen einem mit der Behälterbahn abschnittweise mitlaufendem Ober- und Unterwerkzeug erfolgte.
Da beide in einem gemeinsamen Wagen aufgenommen waren, wurden sie in Längsrichtung der Behälterbahn immer gemeinsam bewegt und das Ausstanzen der Behälter aus der Behälterbahn erfolgte nicht vollständig, sondern unter Belassung von Haltenasen, die erst beim Abführen der Restfolie den Behälter frei gaben.
Auch der konstruktive Aufwand für Herstellung und Antriebseinheit der Sonotroden bzw. des Sonotrodenteppichs steigt dadurch enorm an.
Die sicherere aber aufwändigere Methode bestand daher in einem Begasen während des Siegelvorganges, also der Anordnung der Siegeleinheit in einem vollständig begasten Raum.
III. Darstellung der Erfindung
a) Technische Aufgabe
Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Versiegeln und Heraustrennen, eventuell mit Begasung, von Behältern zur Verfügung zu stellen, welches trotz einfachen konstruktiven Aufbaus eine zuverlässige Funktion und ein zuverlässiges Abdichten und Heraustrennen der Behälter und Begasung ermöglicht.
b) Lösung der Aufgabe
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 6, 16 und 39 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Das Problem des Siegelns großer Umfangsflächen mittels einer statisch aufgesetzten großflächigen und dann mehrteiligen Sonotrode wird vermieden, indem mit einer relativ schmalen, streifenförmigen Sonotrode, die in Durchlaufrichtung wesentlich kürzer ausgebildet ist als der zu siegelnde Behälter, gearbeitet wird, in dem die Sonotrode während des Ultraschallsiegelns relativ zu den zu versiegelnden Folien bewegt wird.
Vorzugsweise wird die Sonotrode dabei durchgängig mit Ultraschall beaufschlagt. Die Breite der Sonotrode in Durchlaufrichtung ist dabei danach zu bemessen, dass in Abstimmung mit der eingebrachten Ultraschallenergie ein zuverlässiges Erwärmen und damit Versiegeln der Folien gegeneinander erfolgt, weshalb eine nur linienförmige Sonotrode in aller Regel nicht ausreichend ist, sondern eine Erstreckung in Durchlaufrichtung bis zu 3 cm sich als optimal erwiesen hat und die Sonotrode – insbesondere in Durchlaufrichtung betrachtet – einstückig ausgebildet ist.
Damit die Relativbewegung zwischen Sonotrode und der zu siegelnden Oberfläche nicht zu Beschädigungen dieser Oberfläche führt, werden als erste ergänzende Maßnahme zum einen zumindest die Vorderkante, eventuell auch die Hinterkante der Sonotrode, mit der sie mit der zu siegelnden Folie direkt oder indirekt in Kontakt gerät, mit einem Rundungsmillimeter von 1,0 mm bis 2,0 mm abgerundet.
Eine weitere Maßnahme besteht darin, zum Schutz vor solchen Beschädigungen zwischen der Sonotrode und der obersten der beiden miteinander zu versiegelnden Folien, eine Schutzfolie mitlaufen zu lassen, die sich mit den zu siegelnden Folien mitbewegt, so dass die Relativbewegung zwischen der Sonotrode und dieser Schutzfolie auftritt, aber zwischen der Schutzfolie und den zu siegelnden Gegenständen keine Relativbewegung während des Siegelns erfolgt.
Die Schutzfolie selbst darf dabei natürlich nicht mit den zu siegelnden Gegenständen verkleben, darf also selbst nicht siegelfähig sein unter den Bedingungen, die die Sonotrode schafft. Die Schutzfolie besteht dabei vorzugsweise aus silikoniertem Papier, welches meist auch mehrfach verwendet werden kann.
Wenn zusätzlich vor dem Versiegeln ein Begasen, also ein Gasaustausch in den zu versiegelnden Behältern, stattfinden soll, so wird dies dadurch gelöst, dass eine Begasungshaube, die wenigstens einen zu begasenden Behälter von oben abdeckt, so lange auf dem Behälter bleibt, dass der Begasungsprozess abgeschlossen werden kann.
Wenn der Behälter dabei weiterbewegt wird, bewegt sich die Abdeckhaube mit dem Behälter mit. Anschließend wird die Sonotrode unmittelbar an das Ende der Begasungshaube über den Behälter hinweg verfahren und dabei der Behälter versiegelt und gegebenenfalls gleichzeitig auch ausgestanzt.
Dadurch, dass die Sonotrode der Begasungshaube unmittelbar folgt und die Sonotrode die Siegelfolie auf den abzudichtenden Behälter mit Hilfe eines den Behälter von unten her stützenden Ambosses aufdrückt, entsteht am Übergang zwischen Sonotrode und Begasungshaube nur für so kurze Zeit eine Undichtigkeit, dass keine nennenswerten Luftmengen mehr eindringen können.
Soll auch dies vermieden werden, so kann entweder die Sonotrode selbst in einer Zusatzhaube aufgenommen werden, die ebenfalls begast wird, also unter einem Überdruck des Austauschgases steht, oder die Sonotrode sitzt innerhalb der Grundfläche der Begasungshaube, ist jedoch hinsichtlich der Ultraschallschwingungen von der Begasungshaube entkoppelt. Die Entkoppelung gilt auch bei einer Zusatzhaube.
Sofern die Behälter noch in einer Behälterbahn angeordnet sind und vor dem Versiegeln noch nicht ausgestanzt wurden, wird in der Regel diese Behälterbahn kontinuierlich vorwärts bewegt, so dass ein zyklisches Begasen und Versiegeln dadurch erfolgt, dass während des Begasens die Haube über einem oder gleichzeitig mehreren Behältern sitzt und mit diesen mitläuft und diese Behälter von unten von einem ebenfalls mitlaufenden Amboss vorzugsweise dabei abgestützt werden.
Nach Ende der Begasung fährt die Haube bereits in ihre Ausgangslage zurück, d. h. entgegen der Durchlaufrichtung der Behälterbahn. Unmittelbar dahinter folgt ihr die streifenförmige, in Querrichtung angeordnete Sonotrode, die dadurch die in Durchlaufrichtung sich weiterbewegenden, zu siegelnden Behälter, die weiterhin vom Amboss unterstützt bleiben, überstreicht und dabei versiegelt und gegebenenfalls stanzt.
Erst nachdem dies geschehen ist, hebt der Amboss nach unten von den Behältern ab, verfährt entgegen der Durchlaufrichtung der Behälterfolie aus die Position, an der sich momentan die Haube befindet und unterstützt dort dann den nächsten zu begasenden und zu versiegelnden Behälter.
Die dafür notwendige unabhängige Verfahrbarkeit von Oberwerkzeug und Unterwerkzeug, d. h. Sonotrode und Amboss in und entgegen der Durchlaufrichtung der Behälterbahn – wenigstens über eine begrenzte Strecke – ist sehr vorteilhaft auch ganz unabhängig davon, ob überhaupt eine Begasung durchgeführt wird, nach welcher Methode und welche Form der Sonotrode bzw. welche Arbeitsweise der Sonotrode (zur Behälterbahn stillstehend oder relativ beweglich während des Siegelns) gewählt wird:
Denn durch die unabhängige Verfahrbarkeit kann der die Behälter abstützende Amboss länger mit der Behälterbahn mitfahren, als das Oberwerkzeug in Form der Sonotrode.
Dadurch ist es möglich, dass beim Ausstanzen der Behälter – unabhängig ob dies zusammen mit dem Siegeln mittels Ultraschall durchgeführt wird oder danach mittels eines separaten Stanzvorganges – die Behälter vollständig und ohne verbleibende Haltenasen aus der Behälterbahn ausgestanzt werden, da sie von unten nach wie vor im Amboss aufgenommen sind.
Erst nachdem eine Greifeinheit, beispielsweise Saugpicker, von oben die vollständig ausgestanzten Behälter entnommen und aus dem Amboss herausgehoben haben, entfernt sich dieser nach unten von den Resten der Behälterbahn und fährt entgegen der Durchlaufrichtung der Behälterbahn zurück zum Abstützen des nächsten Bereiches.
Das Oberwerkzeug hat diesen nächsten Bereich bereits früher erreicht und wartet dort auf das Unterwerkzeug bzw. muss hierzu eventuell nochmals eine geringe Strecke in Durchlaufrichtung des Bandes laufen und zwar mit höherer Geschwindigkeit als das Band selbst, falls die einzelnen Nutzen in der Behälterbahn in sehr geringem Abstand aufeinander folgen.
Dies ermöglicht ein durchgängiges Laufen des Behälterbandes, obwohl z. B. eine Begasung chargenweise und mit begrenztem konstruktivem Aufwand erfolgt, in dem die Begasungshaube und die Sonotrode gemeinsam an einem Wagen hängen, der in und gegen die Durchlaufrichtung am Gestell der Maschine verfahrbar ist.
Ebenso kann eine Begasung und auch ein Gasaustausch mittels Düsen vor und während des Siegelns erfolgen, die an Begasungs-Öffnungen in der Behälterbahn ansetzen, die vorzugsweise im Bereich zwischen den auszustanzenden Behältern angeordnet sind.
Vorzugsweise wird dabei am Rand der Behälterbahn die Fuge zwischen Behälterbahn und Siegelfolie durch Zusammendrücken dicht gehalten.
Gleichzeitig mit dem Versiegeln kann auch ein Ausstanzen der Behälter aus der Behälterbahn erfolgen, aus der diese zuvor tiefgezogen wurden, was eine besonders einfache Handhabung der Behälterbahn ermöglicht, vor allem, wenn das Tiefziehen unmittelbar vor dem Begasen und Versiegeln innerhalb der gleichen Anlage stattgefunden hat.
Nach dem Versiegeln, welches dann gleichzeitig das Austanzen mitbeinhaltet, indem außen umlaufend um die Siegelkante eine Stanzkante am Amboss ausgebildet ist, während die Sonotrode wegen des Überstreichens glattflächig ist, können die Behälter z. B. mittels Sauggreifern aus der Behälterbahn entnommen werden.
Um ein dichtes Versiegeln der über die Behälter laufenden Sonotrode sicherzustellen, muss die Sonotrode während des Überstreichens der Behälter durchgängig mit Ultraschall beaufschlagt werden. Vorzugsweise wird der Behälter aus diesem Grunde entweder permanent mit Ultraschall beaufschlagt oder der Ultraschall nur dann abgeschaltet, wenn die Sonotrode keine Relativbewegung gegenüber der Behälterbahn, also den zu siegelnden Behältern, vollführt.
Um den Energieeintrag und damit den Siegelvorgang über alle Stellen der Siegelnaht möglichst gleichmäßig zu erzielen, wird die quer zur Durchlaufrichtung ange ordnete Sonotrode nicht parallel zur einer der Hauptrichtungen der Siegelnähte ausgerichtet, sondern in einem geringem Schrägstellungswinkel von 1° bis 10°, vorzugsweise 1° bis 3°, hierzu.
Zu diesem Zweck kann entweder die Sonotrode genau lotrecht zur Durchlaufrichtung stehen und die Behälter sind dabei in der Behälterbahn leicht schräg gestellt angeordnet, so dass die Hauptrichtungen ihrer Siegelnähte nicht genau in und lotrecht zur Durchlaufrichtung liegen, oder eine der Hauptrichtungen die Durchlaufrichtung ist und die andere Hauptrichtung der Siegelnähte die Lotrechte hierzu ist. Dann ist die Sonotrode leicht schräg zu dieser exakten Querrichtung gestellt.
Um die Behälter nach dem Ausstanzen entnehmen zu können und zwar ohne die Opferfolie, wird die Opferfolie vor der Entnahmestation von der Behälterbahn weggeführt und vorzugsweise für eine Wiederverwendung aufgewickelt.
Um einen sicheren Gasaustausch in dem Behälter zu erzielen, wird die Haube breiter gestaltet sein als die Behälterbahn oder, bei einzeln versiegelten Behältern, die einzelnen Behälter. Vorzugsweise findet das Begasen auch während des Siegelns durch die Sonotrode statt, so dass durch permanentes um den Behälter herum vorhandenes Austauschgas auch während des Siegelns und bei Beginn des Siegelns ein Eindringen von Luft verhindert wird.
Um den Gasaustausch zu beschleunigen, kann zuvor auch die Luft aus dem Behälter aktiv abgesaugt werden, gleichzeitig oder bevor das Austauschgas eingebracht wird.
Um den notwendigen Anpressdruck quer zur Hauptebene der Behälterbahn aufzubringen, wird vorzugsweise nur eines der beiden Werkzeuge, also Oberwerkzeug oder Unterwerkzeug, vertikal, vorzugsweise in diesem Fall nur der Amboss, während die Sonotrode immer auf gleicher Höhe bleibt, bewegt.
Um zusammen mit dem Siegeln auch das Stanzen vollziehen zu können, wird die Richtung der Ultraschallschwingung übereinstimmend mit der Stanzrichtung gewählt.
Um die Ultraschallenergie möglichst konzentriert in die zu siegelnden Folien einzuleiten, werden statt einer linienförmigen Erhebung einzelne etwa kegelförmige Erhebungen hintereinander gesetzt und als Konzentratoren verwendet, die jeweils einzelne Kontaktflächen gegenüber den zu siegelnden Folien bieten.
Zusätzlich werden Konverter und Booster der Ultraschalleinheit so angeordnet, dass die Ultraschallwelle an der Kontaktfläche der Sonotrode zu den zu siegelnden Behältern einen Wellenbauch bildet.
Weiterhin kann neben der groben Annäherung des Ambosses an die Ebene der Behälterbahn die Feineinstellung des Anpressdruckes beim Siegeln und Stanzen mittels einer Pneumatikeinheit erfolgen, die vorzugsweise auf der Seite des Ambosses unter der Formplatte angeordnet ist und diese Platte mit definierter Kraft gegen die Behälterbahn, z. B. nach oben, drückt.
Da eine derartige Maschine unterschiedliche Behälter siegeln muss und hierbei die Anforderungen abhängig von den zu siegelnden Materialien hinsichtlich Energiedichte und Energie pro Flächeneinheit und pro Zeiteinheit unterschiedlich sind, können Siegel- und Stanzprogramme, die in der Steuerung der Maschine hinterlegt werden, wieder automatisch geladen werden, indem jedes Werkzeug mit einem maschinenlesbaren Werkzeugcode ausgestattet ist, der von der Maschine beim Einsetzen des Werkzeuges automatisch gelesen wird und das Laden des richtigen zugehörigen Programms bewirkt.
Um nach Durchlaufen eines Zyklus Begasungshaube und Amboss wieder in die gleiche Relativlage zueinander bezüglich des nächsten zu begasenden und zu siegelndem Behälters zu bringen, muss an der Maschine eine Synchronisiereinrichtung vorhanden sein, die die momentane Lage dieser beiden Komponenten kennt und über die Steuerung eine Synchronisierung bewirkt.
c) Ausführungsbeispiele
Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind im Folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße erste Vorrichtung in der Seitenansicht in verschiedenen Arbeitsphasen,
2 die Vorrichtung der 1 betrachtet in Durchlaufrichtung in verschiedenen Arbeitszuständen,
3 erfindungsgemäße Lösungen in der Aufsicht,
4 eine Detailansicht eines Amboss,
5 die Werkzeugwägen in der Seitenansicht, und
6 eine erfindungsgemäße zweite Vorrichtung in der Seitenansicht in verschiedenen Arbeitsphasen.
1a zeigt die Vorrichtung in der Seitenansicht, also in Querrichtung 4 zur Durchlaufrichtung 10 betrachtet, vor Beginn eines Arbeitszyklus, also mit noch von der Behälterbahn 25 abgehobenem Unterwerkzeug 3 und Oberwerkzeug 2.
Im Arbeitsbereich bewegt sich die Behälterbahn 25, in der die einzelnen Behälter 15 durch Tiefziehen ausgeformt und noch integriert sind, aber bereits mit Produkten 26a, b in Durchlaufrichtung vorwärts, zusammen mit einer die Behälter 15 abdeckenden Siegelfolie 20 und einer darüber liegenden Schutzfolie 19 bestückt sind.
Die Behälterbahn 25 liegt dabei vorzugsweise auf einem Behälterförderer 33 auf, der die kontinuierliche Vorwärtsbewegung, z. B. abhängig von einer unmittelbar davor angeordneten Tiefziehstation, bewirkt.
Hinter der Begasungs- und Siegelstation ist die Trennrolle 32 angeordnete, über welche zumindest die Schutzfolie 19 nach oben von der Ebene der Behälterbahn 25 weggeführt wird, je nach Bauform jedoch auch die nach Ausstanzen der Behälter verbleibenden Reste von Siegelfolie 20 und Behälterbahn 25.
Unterhalb der Behälterbahn 25 befindet sich der Amboss 7 mit Vertiefungen entsprechend der Kontur der Behälter 15 und daneben bzw. dazwischen aufragenden Stegen 7', an deren Oberflächen die umlaufende Stanzkante 22 sowie die innerhalb der Stanzkante 22 linienförmig umlaufend angeordneten einzelnen Konzentratoren 21 angeordnet sind, die für einen Eckbereich in 4 vergrößert, dargestellt sind:
Dort ist zu erkennen, dass die einzelnen Konzentratoren 21 eine Kegelstumpfform haben, die beabstandet zueinander angeordnet sind in einem solchen Abstand, dass trotz konzentrierter Einbringung der Ultraschallenergie in den Kegelstumpfspitzen die Erwärmung des Materials der Siegelfolie 20 zwischen den Kegelstumpfspitzen ausreicht, um eine durchgehende Siegellinie zu bewirken.
Der vor der Siegellinie angeordnete einzelne Konzentrator 21 dient dem punktuellen Fixieren der ansonsten frei hängenden Zuglasche der Siegelfolie, die dem Ergreifen und Abziehen zum Öffnen des Behälters 15 dient.
Die bezüglich der Behälter 15 innerhalb der Stanzkante 22 angeordneten Konzentratoren 21 bieten mit ihrer Oberseite 21a eine definierte Pressfläche gegen die Folienbahnen 25, 20 und damit indirekt gegen die Sonotrode 5, was ein besonders gut steuerbares und zuverlässiges Siegelergebnis ergibt.
4 zeigt ferner in den Bereichen außerhalb der Stanzkante 22 der Behälter Begasungsöffnungen 38 in der Behälterbahn 25, die als Alternative zur Begasungshaube 24 dazu dienen, mittels nicht dargestellter Begasungsdüsen, z. B. von unten, von der Ambossseite her, über diese Begasungsöffnungen 38 aus dem Zwischenraum zwischen Siegelfolie 20 und Behälterbahn 25 Luft abzusaugen und anschließend ein Ersatzgas einzubringen, was deshalb möglich ist, da am Rand der Behälterbahn über die Greifer 30 Siegelfolie 20 und Behälterbahn 25 zusammengehalten werden und weitestgehend dicht aneinander anliegen.
Der Amboss 7 kann von unten bis zum Kontakt an die Behälterbahn 25 angenähert und gegen diese auch mit einem steuerbaren Pressdruck gepresst werden, natürlich nach vorheriger Ausrichtung auf die exakte Position des nächsten zu unterstützenden Behälters 15, was durch eine entsprechende Maschinensteuerung bewirkt wird.
Nach dem Anlegen des Amboss 7 bewegt sich dieser synchron mit der Behälterbahn 25 mit.
Auf der Oberseite der Behälterbahn 25, also oberhalb der darauf bereits angeordneten Siegelfolie 20 und gegebenenfalls der darüber liegenden Schutzfolie 19, befindet sich eine Begasungshaube 24, deren Grundfläche mindestens einen Behälter 15 überdeckt und etwa die Grundfläche des Amboss 7 besitzt und in Durchlaufrichtung 10 eine unmittelbar davor quer zur Durchlaufrichtung angeordnete Sonotrode 5, die beide vorzugsweise gemeinsam mittels eines Wagens 13 gesteuert – sowohl in als auch gegen die Durchlaufrichtung – verfahren werden können, indem der Wagen 13 gegenüber dem Maschinen-Gestell 23 verfahrbar ist.
Die Begasungshaube 24 wird mit dem Austauschgas beschickt, welches anstelle der Luft in die zu siegelnden Behälter 15 eingebracht werden soll, weshalb das Austauschgas – bei Lebensmitteln meist Stickstoff oder Sauerstoff – vorzugsweise permanent und mit leichtem Überdruck der Haube 24 zugeführt wird und diese vorzugsweise über die seitlichen Ränder der Siegelfolie 20 vorsteht, um von dort aus z. B. durch einen Abstand zwischen Siegelfolie und Behälterbahn den Gasaustausch zu bewirken.
Die Haube 24 ist von den Ultraschallschwingungen der Sonotrode 5 entkoppelt, die vorzugsweise in Stanzrichtung 11 vibriert.
Da die Sonotrode im Arbeitseinsatz in Anlage auf der Oberseite der Siegelfolie 20 oder der Schutzfolie 19 gleitet, ist ihre Unterseite glatt mit zumindest einer gerundeten Kante, nämlich der der Begasungshaube 24 zugewandten gerundeten Kante, vorzugsweise beiden Kanten, ausgebildet. Die Sonotrode 5 erstreckt sich vorzugsweise einstückig als balkenförmiges Bauteil über die gesamte Breite der zu siegelnden Behälterbahn 25 und besitzt eine relativ geringe Ausdehnung in Durchlaufrichtung 10, nämlich wesentlich kürzer als die zu siegelnden Behälter 15.
In 1a sind Haube 24 und Sonotrode 5 nicht abgehoben von der Behälterbahn dargestellt, was jedoch mittels einer nicht gezeichneten Hubvorrichtung möglich ist, aber während des normalen Arbeitseinsatzes nicht nötig ist.
Wenn, wie dargestellt Sonotrode 5 und Habe 24 gemeinsam am gleichen Waten 13 befestigt sind, ist bereits dadurch sichergestellt, dass sich die Sonotrode 5 und die Haube 24 in oder gegen die Durchlaufrichtung nur gemeinsam bewegen, also immer gleich, nämlich mit möglichst geringem Abstand zueinander, positioniert sind.
Ein Arbeitszyklus beginnt damit, dass sich gemäß 1b der Amboss 7 von unten an den nächsten zu siegelnden Behälter 15 anlegt und diesen abstützt, während der Wagen 13 so verfahren wird, dass die Haube 24 sich genau über dem zu siegelnden Behälter und damit auch dem Amboss 7 befindet und den Gasaustausch vornimmt, während sich beide synchron mit diesem Behälter 15 weiterbewegen.
Da dies auch für die Sonotrode 5 gilt und in dieser Begasungsphase die Sonotrode 5 relativ zum Behälter stillsteht, ist in dieser Phase die Sonotrode nicht mit Ultraschall beaufschlagt.
Sobald die Begasung abgeschlossen ist, was nach Weiterbewegung der Behälterbahn um etwa eine Behälterlänge abgeschlossen sein sollte und in absoluten Zeitwerten meist 3 bis 4 Sekunden benötigt, bleibt der Wagen 13 stehen oder wird sogar entgegen der Durchlaufrichtung 10 bewegt, während der Amboss 7 sich mit der Behälterbahn 25 in Durchlaufrichtung 10 weiterbewegt.
Dadurch überstreicht die Sonotrode 5, die nunmehr mit Ultraschallenergie beaufschlagt wird, während ihrer Relativbewegung zur Behälterbahn 25 den zu siegelnden Behälter 15 und fixiert die Siegelfolie 20 auf dem Behälter 15 und stanzt diesen Behälter 15 gleichzeitig vollständig aus der Behälterbahn 25 aus, was möglich ist, da der Behälter 15 weiterhin in dem Amboss 7 aufgenommen ist. (1c) Währenddessen wird auch die notwendige Anpresskraft in Stanzrichtung zwischen dem Oberwerkzeug 2 und dem Unterwerkzeug 3 aufgebracht, meist durch einen Pressantrieb, der auf der Seite des Unterwerkzeug, also des Ambosses 7, vorhanden ist.
Sobald auf diese Art und Weise die Sonotrode 5 den zu siegelnden Behälter 15 überlaufen hat und dieser Behälter 15 von oben frei zugänglich ist, wird der versiegelte und ausgestanzte Behälter 15 von einem Picker 27, meist einem Sauggreifer, nach oben entnommen.
Der Wagen 13 läuft währenddessen bereits wieder mit der Behälterbahn mit, wobei sich die Sonotrode 5 und die Haube 7 in Durchlaufrichtung hinter dem Bereich des Amboss 7 befinden. (1d)
Nach Entnahme des Behälters durch den Picker 27 hebt der Amboss 7 nach unten von der Behälterbahn ab (1e) und bewegt sich entgegen der Durchlaufrichtung 10, bis er sich unter dem nächsten zu bearbeitenden Behälter 15 befindet (1f) und legt sich an diesen von unten an und bewegt sich wieder synchron mit der Behälterbahn 25 mit.
Gleichzeitig wird das Oberwerkzeug 2, mit Hilfe des Wagens 13, in Durchlaufrichtung 10 schneller verfahren als sich die Behälterbahn 25 bewegt, um die Haube 24 in die Position genau oberhalb des zu bearbeitenden neuen Behälters 15 und damit des Ambosses 7 zu bringen, womit der Ausgangszustand des Arbeitszyklus gemäß 1b erreicht ist und dieser erneut beginnt.
Abhängig von der notwendigen Begasungszeit kann es notwendig sein, die Haube und damit den Amboss länger auszubilden, was dann auch entsprechend größere Verfahrwege in und gegen die Durchlaufrichtung und eine vergrößerte Gesamtlänge der Vorrichtung bewirkt.
Ebenso können nebeneinander in der Behälterbahn mehrere Behälter angeordnet sein, z. B. zwei Behälter 15, wie in der Aufsicht der 3 dargestellt.
Dort ist auch zu erkennen, dass sich die Sonotrode 5 streifenförmig über die gesamte Breite der Behälterbahn erstreckt und die Ambossplatte 8, auf der der individuell an die Behälter 15 angepasste Amboss 7 aufliegt, mittels vier in den Ecken angeordneter Führungsstangen verklemmsicher vertikal geführt wird, angetrieben von einem Servomotor 29, der gemeinsam mit den Führungsstangen 34 den Pressantrieb 9 für den Amboss 7 bildet.
3 zeigen in der Aufsicht auch die leichte, in den Zeichnungen übertrieben dargestellten, Schrägstellungswinkel 28 der Sonotrode 5 zur Querrichtung 4 und damit eine der Hauptrichtungen der Siegelkanten an den Behältern 15, in 3 bei einer Sonotrode 5, die der Haube 24 nachfolgt, bei 3b bei einer Sonotrode 5, die innerhalb der Grundfläche der Haube 24 liegt.
Die 2a und b zeigen die Siegeleinheit 1 betrachtet in Durchlaufrichtung mit gegeneinander angenähertem und voneinander beabstandetem Oberwerk zeug 2 und Unterwerkzeug 3, jedoch aus Übersichtlichkeitsgründen ohne die Pressantriebe.
Dabei ist zu erkennen, dass sich die ebenfalls etwa zylindrischen Ultraschallantriebe für die Sonotrode 5 von deren Rückseite aus nach oben und durch entsprechende Aussparungen in dem Sonotrodenrahmen 4 erstrecken, an dem die Sonotrode 5 aufgehängt ist über seitliche Sonotrodenaufhängungen 6a, b, die das Schwingen der Sonotrode 5 gegenüber diesem festen Sonotrodenrahmen 4 erst ermöglichen.
Die 2 zeigen ferner die den linken und rechten Randbereich der Behälterbahn 25 haltende und in Durchlaufrichtung 10 weitertransportierende Transportvorrichtung 33 für Behälterbahn 25 und die Folie 20, die aus jeweils einer neben der Behälterbahn 25 umlaufenden Hohlbolzen-Kette bestehen, deren Glieder aufrecht stehen und von deren Gliedern oben jeweils nach radial außen ein Greiferpaar 30 gegeneinander vorgespannt abragt.
Bei dem der Behälterbahn 25 zugewandten Arbeitstrum halten die Greifer 30 zwischen sich den jeweiligen Randbereich der Behälterbahn 25, so dass diese mit der angetriebenen Kette mitläuft.
2a zeigt ferner auf der gegen die Sonotrode 5 gewandten Oberseite der Stege 7' des Ambosses 7 die bezüglich der Behältermitte außen aufragende Stanzkante 22, die um den auszustanzenden Behälter 15 geschlossen umläuft und im geschlossenen Zustand der Siegeleinheit 1 gemäß 2b in die Behälterbahn 25 eindringt und diese sowie die Siegelfolie 20 vorzugsweise vollständig durchstößt.
Um die gewünschte Eindringtiefe am Folienmaterial beim Ausstanzen zu gewährleisten, ist am Sonotrodenrahmen 4 ein Sonotrodenanschlag 4a und am Amboss 7 ein Ambossanschlag 8a, der auch an der Ambossplatte 8 angeordnet sein könnte, angeordnet.
Im geschlossenen Zustand liegen die Anschläge 4a und 8a, die beidseits des Werkzeugs angeordnet sind, gegeneinander an.
Gleichzeitig mit diesem Ausstanzen findet mittels des gleichen Werkzeuges, also dem Amboss 7 und der Sonotrode 5, das Ultraschallsiegeln statt.
5 zeigt eine Seitenansicht des Oberwagens 2' in der das Oberwerkzeug 2 – in der Regel die Sonotrode 5 – befestigt ist sowie den Unterwagen 3', in der das Unterwerkzeug 3 – in der Regel der Amboss 7 – befestigt ist, wobei letzterer gegenüber dem ihn tragenden Unterwagen 3' vertikal mittels des in den 2 dargestellten Pressantriebes 9 verlagerbar ist.
In 5 ist zu erkennen, dass in der in Durchlaufrichtung 10 ineinander gefahrenen Position von Oberwagen 2' und Unterwagen 3' diese mittels einem Paar von in oder gegen Durchlaufrichtung 10 sich erstreckenden Fortsätzen 35 und analogen Ausnehmungen 36 im anderen Teil formschlüssig bezüglich der Querrichtung 11 zur Durchlaufrichtung 10 gegeneinander verrastet sind.
Um hier ein in Querrichtung, d. h. in Stanzrichtung 11, spielfreies Ineinanderfahren sicherzustellen, sind die Fortsätze 35 und/oder die Ausnehmungen 36 mit mindestens einer Flanke 37 leicht konisch gestaltet, wobei vorzugsweise eine Flanke 37 oder der Anschlag in Durchlaufrichtung 10 verstellbar ist, um Verschleiß ausgleichen zu können.
Durch dieses in Stanzrichtung 11 spielfreie Ineinanderfahren wird sichergestellt, dass durch anschließendes Betätigen des Pressantriebes 9 Ober- und Unterwerkzeug 2, 3 immer exakt zueinander in Stanzrichtung 11 positioniert sind.
5 zeigt ferner, dass Oberwagen 2' und Unterwagen 3' so gestaltet sind, dass der den Amboss 7 tragende Wagen, in diesem Fall der Unterwagen 3', in Durchlaufrichtung 10 dem anderen Wagen, in diesem Fall dem Oberwagen 2' – wenn auch nur um eine begrenzte Strecke – vorauseilen kann:
Die Strecke muss so groß bemessen sein, dass die noch im Amboss 7 befindlichen, ausgestanzten Behälter 15 (siehe 1d, e) nach oben herausgenommen werden können, ohne dabei vom Oberwagen 2' und dem darin gelagerten Oberwerkzeug 2 behindert zu werden.
Der Großteil des Pressenhubes, also die Überwindung des Vertikalweges zwischen den Zuständen der 2a und 2b, erfolgt mittels der Pressantriebe 9, die in der angenäherten Position stoppen und das Oberwerkzeug 2 gegenüber dem Unterwerkzeug 3 verriegeln.
Von diesem Zustand aus wird dann der für das Stanzen notwendige hohe Pressdruck nicht mittels dieser Pressantriebe 9 aufgebracht, sondern mittels einer zusätzlichen Pneumatikeinheit 26, die in 2 im Unterwerkzeug 3 dargestellt ist.
Wie 2a, b zeigen, sind die Druckluftkissen 31a, b, von denen in Durchlaufrichtung hintereinander mehrere angeordnet sein können, in entsprechenden Ausnehmungen der Oberseite des Grundkörpers 8.1 und/oder der Unterseite der Oberplatte 8.2 formschlüssig aufgenommen.
2a zeigt ferner eine maschinenlesbare Codierung 14 am Amboss 7, welche von entsprechenden Sensoren der Maschine automatisch beim Einsetzen dieses Werkzeuges in die Siegeleinheit 1 gelesen wird und das Laden der zu diesem Werkzeug gehörenden Programme in der Maschinensteuerung bewirkt.
Während bei einem Siegeln und Stanzen mittels relativ zur Behälterbahn stehendem Werkzeug zunächst Ultraschall und damit Energie in das zu siegelnde Material eingebracht wird und danach ein höherer Anpressdruck zum gegeneinander Pressen der zu siegelnden Teile und damit Verkleben und gleichzeitigen Ausstanzen aufgebracht wird, ist dies bei einer kontinuierlichen Relativbewegung zwischen Sonotrode 5 und Behälterbahn 25 beim Siegeln gemäß 1 nicht möglich, so dass hier permanent der gleiche Arbeitsdruck aufgebracht werden muss.
Eine Alternative besteht darin, während des Siegelns des Behälters 25 durch die Sonotrode 5, die Sonotrode 5 synchron mit der Behälterbahn 25 mitzuführen und in dieser Zeit zuerst Ultraschallschwingung aufzubringen und nach ausreichender Erwärmung des Materials zu pressen und zu stanzen und danach die Sonotrode 5 wieder um eine Sonotrodenlänge entgegen der Durchlaufrichtung 10 zur Behälterbahn 25 zurückbewegen, was allerdings in der Regel einen langsameren Fortschritt ergibt und ein Mindestlänge der Sonotrode 5 in Durchlaufrichtung und damit eine größere Ultraschall-Erzeugungseinheit erfordert.
Diese Lösung ist in den 6 dargestellt:
Dort ist statt einer streifen- oder linienförmigen, quer zur Behälterbahn 25 verlaufenden Sonotrode als Oberwerkzeug 2 eine flächige Sonotrode 5 dargestellt, die in den Abmessungen so groß ist, dass sie einen gesamten Behälter 15 auf einmal Siegeln und Stanzen kann.
Dementsprechend wird gemäß den 6a bis f die Sonotrode 5 von oben auf die Behälterbahn 25 aufgesetzt und mit dem für eine Ultraschallsiegelung notwendigen Druck aufgepresst und läuft dabei mit der Behälterbahn 25 synchron mit, bis das Siegeln und – falls im selben Arbeitsschritt damit auch das Ausstanzen aufgrund einer entsprechenden Stanzkante im Amboss 7 durchgeführt wird – bis das Siegeln und Stanzen beendet ist und danach oben abgehoben und entgegen der Durchlaufrichtung 10 zum nächsten zu bearbeitenden Bereich der Behälterbahn 25 zurückbewegt.
Somit ist für diese Lösung – wie in 6 eingezeichnet – ein Abheben der Sonotrode 5 von der Behälterbahn 25 nach oben für das Zurückfahren unbedingt notwendig, während bei der Lösung der 1 die relativ über die Behälterbahn gleitende Sonotrode immer in Anlage-Höhe zur Behälterbahn verbleiben kann.
Ansonsten ist der Bewegungsablauf insbesondere des Ambosses 7 der gleiche wie bei den 1 beschrieben.

1: Siegeleinheit
2: Oberwerkzeug
2': Oberwagen
3: Unterwerkzeug
3': Unterwagen
4: Querrichtung
5': Kontaktfläche
5: Sonotrode
6a, b: Sonotrodenaufhängung
7: Amboss
7': Stege
8: Ambossplatte
8.1: Grundkörper
8.2: Oberplatte
8a: Ambossanschlag
9: Pressantrieb
10: Durchlaufrichtung
11: Stanzrichtung
12: Brücke
13: Wagen
14: Werkzeug-Code
15: Behälter
16: Booster
17: Konverter
18: Ambossheizung
19: Schutzfolie
20: Siegelfolie
21: Konzentrator
21a: Kontaktflächen
22: Stanzkante
23: Gestell
24: Begasungsschraube
25: Behälterbahn
26a, b: Produkte
27: Picker
28: Schrägstellungswinkel
29: Servomotor
30: Greiferpaar
31a, b: Druckluft
32: Trennrolle
33: Behälter-Förderer
34: Führungsstange
35: Fortsatz
36: Ausnehmung
37: Flanke
38: Begasungsöffnung

Claims

Verfahren zum Ultraschall-Siegeln zweier Folien (20, 25) gegeneinander, insbesondere eines napfartigen Behälters (15) mit einer diesen nach oben abdichtenden Siegelfolie (20), dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode (5) während des Ultraschall-Siegelns relativ zu den zu versiegelnden Folien (20, 25) bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode (5) während des Arbeitseinsatzes durchgängig mit Ultraschall beaufschlagt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode (5) streifenförmig quer zur Transportrichtung (10) der Folie (25) angeordnet ist, insbesondere mit einem Schrägstellungswinkel (28) zwischen 1° und 10°, insbesondere zwischen 1° und 3°.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Sonotrode (5) und den zu siegelnden Folien (20, 25) eine nicht ultraschallsiegelfähige Schutzfolie (19) beim Siegeln mitgeführt wird, die mit den zu siegelnden Folien mitläuft und insbesondere aus silikoniertem Papier besteht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode (5), insbesondere in Durchlaufrichtung (10), einstückig ausgebildet ist.
Verfahren zum Verschließen von napfartigen Behältern (15) durch Abdichten des Aufbringens einer Siegelfolie (20), insbesondere mittels Ultraschall, sowie Heraustrennen und entfernen der Behälter (15) aus dem umgebenden Material der Behälterbahn (25) bei laufender Behälterbahn (25) zwischen einem Oberwerkzeug (2) und einem Unterwerkzeug (3), von denen eines das Siegelwerkzeug, insbesondere die mit Ultraschall beaufschlagte Sonotrode (5) und das andere der abstützende Amboss (7) ist, dadurch gekennzeichnet, dass – das Unterwerkzeug (3), insbesondere der Amboss (7), in abstützender Anlage an den Behältern (15) synchron mit diesen mitläuft während des Siegelns und Heraustrennens der Behälter und weiterhin, bis die Behälter (15) aus der Behälterbahn (25) entnommen sind, und – das Oberwerkzeug, insbesondere die Sonotrode (5), nach Beendigung des Siegelns und spätestens vor der Entnahme der Behälter (15) aus der Behälterbahn (25) entgegen der Durchlaufrichtung relativ zur Behälterbahn und damit dem Unterwerkzeug verfahren wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterwerkzeug (3), insbesondere der Amboss (7), nach Entnahme des von ihm getragenen Behälters (15) aus der Behälterbahn (25) von dieser nach unten abhebt und relativ zur Behälterbahn (25) entgegen deren Durchlaufrichtung verfährt und bis unter den nächsten abzustützenden Abschnitt der Behälterbahn (25), insbesondere den nächsten Behälter (15), und sich an diesen von unten abstützend anlegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem flächigen Oberwerkzeug (2), insbesondere einer flächigen Sonotrode (5), das Oberwerkzeug (2) während des Siegelns synchron mit der Behälterbahn (25) und in Anlage an der Siegelfolie (20) mitbewegt wird, und insbesondere bei Relativbewegung zur Behälterbahn (25) von der Siegelfolie (20) abgehoben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Entnahme des gesiegelten Behälters (25) und vor dem Siegeln des nächsten Behälters (25) das flächige Oberwerkzeug (2), insbesondere die Sonotrode (5), relativ zur Behälterbahn (25) in dessen Durchlaufrichtung bewegt wird an den Beginn des nächsten zu siegelnden Abschnittes.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem quer zur Behälterbahn (25) verlaufenden primär linienförmigen oder streifenförmigen Oberwerkzeug (2), insbesondere Sonotrode (5), die Sonotrode (5) während des Ultraschallsiegelns relativ zu den zu versiegelnden Folien (20, 25) über die vom Unterwerkzeug (3), insbesondere dem Amboss (7) abgestützten Behältern (25) bewegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem linienförmigen oder streifenförmigen Oberwerkzeug (2), insbesondere Sonotrode (5), das Oberwerkzeug (2) auch bei Relativbewegung zur Behälterbahn (25) in oder gegen die Laufrichtung der Behälterbahn (25) in Querrichtung zur Ebene der Behälterbahn (25) im gleichen, kontaktierenden Abstand zur Siegelfolie (20) bleibt wie während des Siegelns.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heraustrennen der Behälter (15) aus der Behälterbahn (25) ebenfalls mittels Ultraschall und während des gleichen Arbeitsschrittes wie das Siegeln erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Oberwerkzeug (2) und Unterwerkzeug (3) in jeweils getrennten Oberwagen (2') und Unterwagen (3') aufgenommen sind, die relativ entlang der Behälterbahn ver fahrbar sind und für eine Synchronbewegung von Oberwerkzeug (2) und Unterwerkzeug (3), insbesondere das Siegeln und/oder Stanzen mittels Ultraschall, Oberwagen (2') und Unterwagen (3') in Verlaufsrichtung (10) der Behälterbahn (25) ineinandergefahren und dadurch formschlüssig in Querrichtung (11) zur Ebene der Behälterbahn (25) gegeneinander verriegelt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gasaustausch im Inneren der Behälter (15) vor dem Versiegeln erfolgt, indem der Gasaustausch unmittelbar vor und insbesondere auch während des Siegelns durchgeführt wird mittels Düsen zum Zu- und Abführen der Gase, die an hierfür vorgesehenen Öffnungen (38) der Behälterbahn (25) und/oder Siegelfolie (20) in Querrichtung zur Behälterbahn (25) ansetzen, die insbesondere außerhalb der Ränder der späteren herauszutrennenden Behälter (15) positioniert sind und zum Zweck des Gasaustausches, insbesondere auch während des Siegelns, synchron mit der Behälterbahn (25) mitlaufen und danach von dieser abgehoben und an den nächsten einem Gasaustausch zu unterziehenden Bereich der Behälterbahn (25) angelegt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälter (15) vom Werkzeug vollständig aus der Behälterbahn (25) ausgestanzt werden und insbesondere mittels Unterdruck betriebener Picker (27), die an der Siegelfolie (20) angreifen, nach oben entnommen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass a) zum Begasen eine Haube (24) mit der Behälterbahn (25) mitläuft, die von einem unter der Haube positionierten, ebenfalls mit der Bahn (25) mitlaufenden, Amboss abgestützt wird, b) zum Siegeln und gegebenenfalls Stanzen die Haube (24) bei der unmittelbar in Durchlaufrichtung (10) davor angeordnete Sonotrode (5) verbleibt und insbesondere zusammen mit der Sonotrode (5) relativ zu der Behälterbahn (25) und dem mit ihr synchron laufenden Amboss (7) verfahren wird, bis die Sonotrode (5) die gesamte Länge des Ambosses (7) überlaufen hat, c) der Amboss (7) von der Behälterbahn (25) nach unten abhebt, entgegen der Durchlaufrichtung um eine Ambosslänge verfährt und sich abstützend an den nächsten Nutzen bzw. Nutzengruppe anlegt, d) die Haube (24) wenn notewendig in Durchlaufrichtung (10) verfährt, insbesondere zusammen mit der Sonotrode (5), bis die Haube (24) über dem Amboss positioniert ist.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälterbahn (25) dabei kontinuierlich in Durchlaufrichtung (10) weiterbewegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Überstreichens des Ambosses (7) durch die Sonotrode (5) die Behälter versiegelt und vollständig aus der Behälterbahn ausgestanzt werden mittels im Amboss angeordneter Stanzkanten.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Überstreichen der Ambosslänge durch die Sonotrode (5) die ausgestanzten Behälter (15) aus der Behälterbahn (25) entnommen werden, insbesondere mittels Unterdruck-Greifwerkzeugen (27) die an der Siegelfolie (20) angreifen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode (5) während des Überstreichens der Ambosslänge durchgehend mit Ultraschall beaufschlagt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode (5) einstückig insbesondere in Durchlaufrichtung (10) ausgebildet ist und streifenförmig quer zur Durchlaufrichtung (10) angeordnet wird, insbesondere unter einem Schrägstellungswinkel (28) zur Querrichtung von 1° bis 10°, insbesondere von 1° bis 3°.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Siegelfolie (20) und der Sonotrode (5) eine Schutzfolie (19) mitgeführt wird, die sich synchron mit der Siegelfolie (20) und der Behälterbahn (25) bewegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzfolie (19) einschließlich ihrer Austanzungen vor der Entnahmestation für die Behälter (15) von der Behälterbahn (25) weggeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ambosslänge wenigstens die Länge zweier Behälter (15) umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Begasungshaube (24) und Sonotrode (5) in fester Zuordnung zueinander bleiben und insbesondere gemeinsam an einem Oberwagen (2'), der in und entgegen der Durchlaufrichtung (10) an einem Gestell (23) verfahrbar ist, befestigt sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Überstreichen der Ambosslänge durch die Sonotrode (5) durch Stillstand der Sonotrode (5) und Weiterlaufen der Behälterbahn (25) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren der Haube (24) in die Position oberhalb des Ambosses (7) durch Verfahren der Haube (24) und insbesondere auch der Sonotrode (5) in Durchlaufrichtung mit einer Geschwindigkeit größer als die Geschwindigkeit der Behälterbahn (25) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Begasen nicht nur dann stattfindet, wenn sich die Haube (24) oberhalb des Ambosses (7) befindet, sondern fortgesetzt wird, während die Sonotrode (5) die Ambosslänge überstreicht und insbesondere die Haube (24) permanent mit dem Austausch-Gas beaufschlagt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haube (24) in Querrichtung breiter ist als die Behälterbahn (25).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Begasen der Behälter (15) ein Absaugen der Luft aus dem Behälter (15) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Werkzeug, insbesondere das Oberwerkzeug (2), die Gesamtsonotrode (5) ist und in Stanzrichtung (11) auch während des Siegel-/Stanzvorganges nicht bewegt wird, und das andere Werkzeug, insbesondere Unterwerkzeug (3), den Amboss (7) umfasst, an dem die wenigstens eine Stanzkante (22) sowie Konzentratoren (21) ausgebildet sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Siegeln und Stanzen ein Sonotrodenanschlag (4a) gegen einen Ambossanschlag (8a) angelegt wird, und das Siegeln und Ausstanzen der Behälter (15) zusammen in einem Arbeitsgang und mittels des gleichen Werkzeuges erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsrichtung der Ultraschallschwingungen übereinstimmend mit der Stanzrichtung (11) gewählt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Konverter (17) und Booster (16) so dimensioniert und am Oberwerkzeug (2) angeordnet sind, dass die dort eingeleitete Ultraschallwelle an der Kontaktfläche (5') der Sonotrode (5) zum Behälter einen Wellenbauch bildet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallenergie mittels einer Vielzahl hintereinander, insbesondere entlang der Siegellinie aufgereihter, Konzentratoren (21) mit von einander getrennten Kontaktflächen (21a) in die Folien (20, 25) eingeleitet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anpressdruck beim Siegeln und Stanzen mittels einer Pneumatikeinheit (26) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallantriebe ausschließlich mit ihrem Konverter (17) an der Sonotrode (5) angeordnet sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Aufbringen eines Werkzeuges (2, 3) in der Maschine die Maschine selbsttätig den am Werkzeug (2, 3) angebrachten Werkzeug-Code (14) liest und das entsprechende Stanz- und Siegelprogramm in der Steuerung der Maschine geladen wird.
Vorrichtung zum Verschließen von napfartigen Behältern (15) durch abdichtendes Aufbringen einer Siegelfolie (20) sowie Heraustrennen und Entfernen der Behälter (15) aus dem umgebenden Material der Behälterbahn (25) jeweils bei laufender Behälterbahn (25) zwischen einem Oberwerkzeug (2) und einem Unterwerkzeug (3), dadurch gekennzeichnet, dass das Oberwerkzeug (2) in einem Oberwagen (2') und das Unterwerkzeug (3), insbesondere der Amboss (7), in einem Unterwagen (3') angeordnet sind und die Wägen (2, 3) in und entgegen der Durchlaufrichtung (10) der Behälterbahn (25) wenigstens über eine begrenzte Strecke unabhängig voneinander verfahrbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass Oberwagen (2') und Unterwagen (3') in bzw. entgegen der Durchlaufrichtung (10) weisende Fortsätze (35) einerseits und dazu passende Aufnahmen (36) andererseits aufweisen, die bei übereinander positioniertem Ober- und Unterwagen (2', 3') formschlüssig ineinander greifen und Ober- und Unterwagen (2', 3') in Querrichtung (11) zur Behälterbahn (25) formschlüssig gegeneinander verriegeln.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein der in oder gegen die Durchlaufrichtung (10) gerichteten Flanken (37) der Fortsätze (35) bzw. Ausnehmungen (36) geringfügig zur Durchlaufrichtung (10) in einer Vertikalebene schräg gestellt ist zum Erzielen einer spielfreien Keilwirkung zwischen Fortsatz (35) und Ausnehmung (36).
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der in oder gegen Durchlaufrichtung (10) an Oberwagen (2') und Unterwagen (3') vorhandende Endanschlag in Durchlaufrichtung verstellbar ist zum Ausgleich der Flankenabnutzung der Fortsätze (35) bzw. Ausnehmungen (36).
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Begasungseinheit zum Begasen des Inneren der Behälter (15), insbesondere einen Gasaustausch im Inneren der Behälter (15), umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Begasungseinheit Gasaustrittsdüsen, insbesondere am Unterwagen (3') und als Bestandteil des Unterwerkzeuges (3), umfasst, die während des Begasens an Öffnungen (38) in der Behälterbahn (25) angreifen und mit der Behälterbahn (25) synchron mitlaufen können.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Begasungseinheit eine Begasungshaube (24) ist, die mindestens die Grundfläche des Amboss (7) besitzt und die Sonotrode (5) in Durchlaufrichtung (10) kürzer als der Amboss ausgebildet ist und eine ebene Unterseite aufweist, – während Stanzkanten (22) und/oder Konzentratoren (21) auf der Oberfläche des Amboss (7) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer linien- oder streifenförmigen Sonotrode die in Querrichtung (4) zur Durchlaufrichtung (10) verlaufenden Kanten der Sonotroden-Kontaktfläche gerundet sind mit einem Rundungsradius von 1,0 mm bis 2,0 mm.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Begasungshaube und Sonotrode gemeinsam in einem in und entgegen der Durchlaufrichtung (10) verfahrbaren, am Maschinengestell (23) aufgehängten, Oberwagen (2') angeordnet sind, der auch synchron zur Behälterbahn (25) bewegt werden kann.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Synchronisiereinrichtung zum Positionieren der Begasungshaube (24) oberhalb des Amboss (7) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die linienförmige oder streifenförmige Sonotrode (5) eine in Durchlaufrichtung (10) gemessene Länge von maximal 3 cm, besser 1 cm, besser maximal 5 mm, besitzt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die linienförmige oder streifenförmige Sonotrode (5) unter einem Schrägstellungswinkel (28) von 1° bis 10°, insbesondere 1° bis 3° zur Querrichtung steht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Begasungshaube (24) eine Endkante der linienförmigen oder streifenförmigen Sonotrode (5) gegenüberliegend aufweist, die parallel zur Sonotrode (5) unter der gleichen Schrägstellung verläuft.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode (5) zusätzlich als begaste Haube ausgeführt ist oder von einer begasten Zusatzhaube umgeben ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode (5) innerhalb, insbesondere im in Durchlaufrichtung liegenden Endbereich, der Begasungshaube (24) angeordnet ist, aber die Begasungshaube (24) von den Schwingungen der Sonotrode (5) entkoppelt ist.