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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Applizieren von Ausgießelementen auf Packungen, insbesondere Karton/Kunststoff-Verbundpackungen für gießfähige Produkte, mit einem als Rundläufer ausgebildeten Applikator, mit einer Mehrzahl daran entlang eines Transportpfades der Packungen angeordneter Transporteinheiten zur Aufnahme der Packungen, mit einer Mehrzahl jeweils einer Transporteinheit zugeordneter Appliziereinheiten, wobei jede Appliziereinheit eine Greifeinrichtung zum Ergreifen eines Ausgießelements aufweist und wobei die Greifeinrichtung in einer vertikalen Ebene relativ zur zugehörigen Transporteinheit bewegbar ausgeführt ist.
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Unter „Rundläufer“ sollen sämtliche Applikatoren verstanden werden, bei denen die Transportbahn der auf dem Applikator transportierten zu applizierenden Ausgießelemente entlang einer Bahn transportiert werden, welche weitestgehend identisch mit der Transportbahn der vom Applikator transportierten Packungen ist. Idealerweise sind darunter also Drehteller zu verstehen, wobei der Begriff Rundläufer jedoch ausdrücklich auch solche Applikatoren umfassen soll, bei denen die Transportbahnen der Ausgießelemente und Packungen von einer runden Form abweichen.
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Wenn vorliegend von „Ausgießelementen“ die Rede ist, so sollen darunter nicht nur reine Ausgießelemente verstanden werden, sondern auch wiederverschließbare Ausgießelemente aller Art, welche heutzutage meist gleichzeitig als Ausgießelemente dienen. Der Kürze halber wird in dieser Anmeldung jedoch nur von Ausgießelementen gesprochen.
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Karton/Kunststoff-Verbundpackungen sind aus der Praxis in unterschiedlichsten Variationen bekannt. Das Verbundmaterial umfasst wenigstens eine Trägerschicht aus Karton und jeweils außen aufgesiegelte Schichten aus Polyethylen, welches den Karton vor Feuchtigkeit schützt. Für aseptische Füllgüter kann das Verbundmaterial zusätzlich eine Aluminiumschicht enthalten um eine gute Barrierewirkung gegen Gase und auch Licht zu erreichen. Das eigentliche Formen und Befüllen der Verpackung und das anschließende Verschließen zu einer Packung geschieht in einer Verpackungsmaschine, die allgemein auch als FFS-Maschine (Form-, Fill-, Seal-Maschine) bezeichnet wird. Die bekannten Packungen werden entweder aus einzelnen Packungsmantelrohlingen (sog. Zuschnitten) hergestellt oder aus einem Packungslaminat von der Rolle mit Produkt befüllt und versiegelt und erst nach der Packungsfertigung vereinzelt.
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Häufig werden die gefüllten und verschlossenen Packungen in einem nachfolgenden Schritt mit Packungshilfsmitteln wie beispielsweise wiederverschließbaren Öffnungs- und Ausgießelementen versehen. Dies geschieht mittels separater Applikatoren, denen die fertigen Packungen einzeln zugeführt werden müssen. Die Applikation erfolgt dabei meist auf eine vorbestimmte Schwächungszone auf dem Packungsgiebel, wie beispielsweise ein sog. „überbeschichtetes Loch“, welche auf das jeweils zu applizierende Ausgießelement abgestimmt ist.
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Aus der gattungsgemäßen
EP 1 215 124 A1 ist eine Vorrichtung zum Applizieren von Ausgießelementen auf Packungen mit allen Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1 bekannt. Dabei werden linear zugeführte Packungen zunächst an einzelne Stationen eines als Rundläufer ausgeführten Applikators übergeben. Auf dem Applikator erfolgt bei der bekannten Vorrichtung mittels einer Greifeinrichtung das Applizieren von Ausgießelementen auf die dazu vorgesehenen Oberflächenabschnitte der Packungen. Dazu ist zunächst jede Packung auf einer Transporteinheit in einer vorgegebenen Position fixiert angeordnet und es sind Mittel zum Bewegen der Greifeinrichtung vorhanden, um dieses zum Aufbringen des Ausgießelements auf die Packung in einer vertikalen Ebene bewegen zu können. Nach der Applikation der Ausgießelemente werden dann die Packungen wiederum mit einer Übergabeeinrichtung aus dem Applikator entnommen und abtransportiert.
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Nachteilig an der zuvor beschriebenen Vorrichtung ist es, dass das von der Greifeinrichtung ergriffene Ausgießelement seine Lage im Raum bei einer rein vertikalen Bewegung der Greifeinrichtung nicht verändert. Bei horizontal zugeführten Ausgießelementen erstreckt sich deren Befestigungsflansch, der mit der Oberfläche der gefüllten Packung verbunden werden soll, regelmäßig auch in einer horizontalen Ebene, so dass im Applikator nur horizontale Oberflächenabschnitte von Packungen mit einem Ausgießelement versehen werden können.
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Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Vorrichtung zum Applizieren von Ausgießelementen auf Packungen mittels entsprechender Appliziereinheiten derart auszugestalten und weiterzubilden, dass auch Packungen mit Schräggiebel, bei denen also die für die Applikation mit einem Ausgießelement vorgesehenen Oberflächenabschnitte in einer zur horizontalen Ebene geneigten Ebene verlaufen, zuverlässig mit einem Ausgießelement versehen werden können.
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Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass jede Greifeinrichtung mittels eines Viergelenkgetriebes am Applikator angeordnet ist. Auf diese Weise ist es möglich, die Greifeinrichtungen für die Applikation der Ausgießelemente nicht nur in vertikaler Richtung anzuheben und abzusenken, sondern auch in ihrer Neigung zu verstellen, also um eine horizontale Achse tangential zum Applikator zu verschwenken. Dabei lässt sich durch eine entsprechende Geometrie des Viergelenkgetriebes erreichen, dass die Ausgießelemente im Applikator zwar in einer horizontalen Position von der Greifeinrichtung ergriffen werden, anschließend jedoch so verschwenkt werden, dass ihr Befestigungsflansch beim Kontakt mit der Packung exakt parallel zur geneigten Oberfläche des Packungsgiebels ausgerichtet ist. Die erfindungsgemäße Konstruktion ist hinsichtlich des relativ geringen Platzbedarfes der Appliziereinheit auf dem Applikator besonders zweckmäßig.
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Nach einer weiteren Lehre der Erfindung weist das Viergelenkgetriebe einen Tragarm und einen Führungsarm auf, die die Greifeinrichtung und die Appliziereinheit gelenkig miteinander verbinden. Zur genauen Anpassung an eine geneigte Giebelfläche der Packung ist ferner bevorzugt vorgesehen, dass der Tragarm und der Führungsarm unterschiedlich lang ausgeführt sind. Es ist jedoch auch möglich, dass der Tragarm und der Führungsarm gleich lang ausgebildet sind. Die jeweilige Ausgestaltung des Viergelenkgetriebes kann durch Austausch lediglich der Tragarme an unterschiedliche Neigungen der Giebelfläche von Packungen angepasst werden.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Tragarm und der Führungsarm mittels einer fest mit der Appliziereinheit verbundenen Lagerscheibe an der Appliziereinheit verbunden sind. Eine solche Lagerscheibe ist bevorzugt an der Außenseite des Gehäuses der Appliziereinheit lösbar befestigt, so dass sie zu Wartungs- oder Reparaturzwecken leicht ausgetauscht werden kann. Auch ist es möglich, die Lagerscheibe hinsichtlich der Anordnung bzw. Anzahl der Lager zu modifizieren, um eine Anpassung an andere Packungsformen zu erreichen.
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Eine andere Lehre der Erfindung sieht vor, dass der Tragarm drehbar an der Appliziereinheit angeordnet ist, wobei die Appliziereinheit bevorzugt einen Antrieb zur drehenden Betätigung des Tragarms aufweist. Zweckmäßigerweise wird auf einen aktiven Antrieb, wie etwa einen elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Antrieb verzichtet und die Drehbewegung des Applikators ausgenutzt, um die drehende Betätigung des Tragarms zur Verschwenkung der Greifeinrichtung zu erreichen.
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Dazu ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass als Antrieb ein drehfest mit dem Tragarm verbundenes Zahnrad und eine korrespondierende Zahnstange vorgesehen sind, wobei bevorzugt die Zahnstange in radialer Richtung zur Applikatorachse angeordnet ist.
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Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Lehre dient zur radialen Verstellung der Zahnstange eine Steuerstange, welche fest mit der Zahnstange verbunden oder einstückig mit dieser ausgebildet ist und ist die Steuerstange über ein Kurvengetriebe des Applikators verschiebbar. Auf diese Weise kann die Ansteuerung der linearen Bewegung der Steuerstange durch das Kurvengetriebe erfolgen, wobei die Drehung des Applikators die notwendige Verstellung bewirkt.
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Bevorzugt weist das Kurvengetriebe eine ortsfeste Steuerkurve auf, welche mit dem Gehäuse des Applikators derart verbunden ist, dass die Steuerkurve beim drehenden Betrieb des Applikators in ihrer ortsfesten Lage verbleibt. Zur Betätigung der Steuerstange ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung an deren freien Ende eine Steuerrolle drehbar gelagert, welche auf der Steuerkurve abrollt.
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Zur weiteren Erhöhung der Stabilität sieht eine andere Lehre der Erfindung vor, dass die Appliziereinheit eine Führungsachse aufweist, welcher zur Führung des Tragarms dient. Dadurch ist es möglich, den Tragarm und den Führungsarm relativ klein bauen zu lassen, da eine stabile Führung der Greifeinrichtung durch den, bevorzugt zusätzlichen schwenkbaren, Führungsarm erreicht wird.
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Ferner weist der Tragarm eine Führungshülse zur Aufnahme der Führungsachse auf.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Tragarm mit einer um die Führungsachse angeordneten Feder versehen, um die Steuerrolle federbelastet in Richtung auf die Steuerkurve zu drücken. Dazu sind zweckmäßiger Weise die Führungsachse und/oder die Führungshülse gelenkig gelagert.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen
- 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Draufsicht,
- 2 die erfindungsgemäße Vorrichtung aus 1 im Vertikalschnitt entlang der Linie II-II in 1,
- 3 einen Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Appliziereinheit und einer daran angeordneten Greifeinrichtung in perspektivischer Darstellung,
- 4 die Appliziereinheit aus 3 im Vertikalschnitt entlang der Linie IV-IV in 3,
- 5 den Gegenstand aus 3 in perspektivischer Darstellung,
- 6A bis 6C den Gegenstand aus 5 in unterschiedlichen Stellungen in Seitenansicht und
- 7 eine schematische Darstellung der Bewegung der Greifeinrichtung beim Appliziervorgang.
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In 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in Draufsicht dargestellt. Sie besteht im Wesentlichen aus einem Applikator 1 und einer Zuführeinrichtung IF, mit der in Richtung des in der Zeichnung linken Pfeils zugeführte aufrecht stehende gefüllte und versiegelte Packungen P vereinzelt und den einzelnen Positionen in Transporteinheiten 2 des Applikators 1 zugeführt werden. Gleichzeitig werden Ausgießelemente F an den Applikator 1 übergeben, um von diesem auf die Packungen P appliziert zu werden. Nachdem die Ausgießelemente F auf die Packungen P appliziert worden sind, werden die Packungen P in einer Ausschleuseinrichtung OF wieder aus den Transporteinheiten 2 des Applikators 1 entfernt und ihrer weiteren Verwendung zugeführt. Dazu verlassen sie die erfindungsgemäße Vorrichtung in Richtung des Pfeils am rechten Rand der Ausschleuseinrichtung OF. Die Drehrichtung verläuft, vorgegeben durch die Anordnung von Zuführeinrichtung IF und Ausschleuseinrichtung OF der Packungen P, im Ausführungsbeispiel im Uhrzeigersinn, dargestellt von einem mittigen Pfeil in 1.
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2 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung aus 1 im Vertikalschnitt entlang der Linie II - II in 1. Zur besseren Darstellung ist lediglich eine Hälfte des Applikators 1 dargestellt. Man erkennt, dass der Applikator 1 von einer vertikalen Antriebswelle 3 um eine Drehachse 4 angetrieben wird. Der Antrieb des Applikators 1 kann jedoch auch indirekt erfolgen.
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Der als Rundläufer ausgebildete Applikator 1 weist in dem in 1 dargestellten und insofern bevorzugten Ausführungsbeispiel vierundzwanzig Transporteinheiten 2 und entsprechend auch vierundzwanzig Appliziereinheiten 5 auf, welche über den Transporteinheiten 2 angeordnet sind. Jede Appliziereinheit 5 verfügt über eine Greifeinrichtung 6, um jeweils ein zu applizierendes Ausgießelement F aufzunehmen. Die Ausgießelemente F werden von den Greifelementen 6 nach entsprechender Aufbringung eines Fügemittels auf die bezogen auf den Applikator 1 nach außen geneigten Giebelflächen der Packungen P appliziert und dort bis zur Trocknung bzw. Aushärtung angepresst.
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2 zeigt die Appliziereinheit 5 in ihrer Applizierstellung, in der die Greifeinrichtung 6 das aufgenommene Ausgießelement F auf die Giebelfläche der in der Transporteinheit 2 eingespannten Packung P presst. Erfindungsgemäß ist die Greifeinrichtung 6 mittels eines Viergelenkgetriebes, auf das später noch detailliert eingegangen wird, an der Appliziereinheit 5 angeordnet.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel verfügt jede Appliziereinheit 5 über ein Gehäuse 7, welches oben an einer im oberen Bereich des Applikators 1 angeordneten Tragscheibe 8 befestigt ist, wobei die Tragscheibe 8 mit der Antriebswelle 3 des Applikators 1 im dargestellten und insofern bevorzugten Ausführungsbeispiel drehfest verbunden ist. Unten stützt sich das Gehäuse 7 an einem Drehring 9 ab, welcher koaxial um einen Stützring 10 des Applikators 1 angeordnet ist. Der Stützring 10 ist mit einer Verstelleinrichtung zur Justierung der Transporteinheiten 2 verbunden. Wie weiter unten näher erläutert wird, sind sowohl der Drehring 9 als auch der Stützring 10 zweiteilig ausgebildet und umgreifen so ein gemeinsames Lager 11. Auf diese Weise lässt sich die Position der Greifeinrichtung 6 in Umfangsrichtung bezogen auf die Position der darunter befindlichen Transporteinheit 2 in vorgegebenen Grenzen verändern, um das zu applizierende Ausgießelement F optimal auf seinen Aufbringungsort auf dem Packungsgiebel auszurichten.
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Im Inneren des Gehäuses 7 erkennt man ein Zahnrad 12, welches um eine horizontal verlaufende Drehachse 13 drehbar ist. Die im unteren Bereich des Zahnrads 12 befindlichen Zähne greifen in die Zähne einer auf einer Steuerstange 14 fest angeordneten Zahnstange 15. Das freie Ende der Steuerstange 14 verfügt über eine drehbar angeordnete Steuerrolle 16, welche an einer Steuerkurve 17 abrollt. Die Steuerkurve 17 ist auf einer - ortsfesten - Tragscheibe 18 des Applikators 1 befestigt. Die Ausbildung der Steuerkurve 17 ist insbesondere der Darstellung aus 3 zu entnehmen. Dort ist ein Teil des Applikators 1 mit lediglich einer Appliziereinheit 5 und einer zugehörigen Transporteinheit 2 perspektivisch dargestellt.
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4 zeigt nun die Appliziereinheit 5 in vergrößerter Darstellung im Vertikalschnitt entlang der Linie IV-IV in 3. Man erkennt das bereits beschriebene Zahnrad 12, dessen Drehachse 13 einen ersten fixen Drehpunkt des erfindungsgemäßen Viergelenkgetriebes bildet. Dazu ist das Zahnrad 12 drehfest mit einem Tragarm 19 verbunden, dessen freies Ende wiederum drehbar um eine Drehachse 20 mit dem unteren Bereich der Greifeinrichtung 6 in Verbindung steht.
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Zum besseren Verständnis ist die Appliziereinheit 5 in 5 perspektivisch dargestellt. Die Blickrichtung ist dabei auf die - mit Bezug auf die Darstellung in 4 - Rückseite der Appliziereinheit 5 gerichtet. Dort ist die bevorzugte Ausgestaltung des Tragarms 19 gut zu erkennen. Etwa parallel dazu verläuft ein weiterer Führungsarm 21, dessen Drehachse 22 einen zweiten fixen Drehpunkt des erfindungsgemäßen Viergelenkgetriebes bildet. Sowohl die Drehachse 13 als auch die Drehachse 22 sind in einer mit dem Gehäuse 7 der Appliziereinheit 5 verschraubten Lagerscheibe 23 gelagert. Während die Drehachse 13 die Mittelachse der Lagerscheibe 23 bildet, ist die Drehachse 24 schräg oberhalb der Drehachse 13 angeordnet. Bei anderen Ausführungsformen kann die zweite Drehachse auch in beliebiger Position zur Drehachse 13 angeordnet sein. Das freie Ende des Führungsarms 21 steht über die Drehachse 24 in drehbarer Wirkverbindung mit der Greifeinrichtung 6.
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Zur weiteren Führung der Greifeinrichtung 6 weist das Gehäuse 7 der Appliziereinheit 5 auf seiner Oberseite einen Tragarm 25 auf, welcher an seinem freien Ende mit einem Bügel 26 verschraubt ist. Dieser Bügel 26 dient zur schwenkbaren Lagerung einer Führungsachse 27, welche von einer Druckfeder 28 umgeben ist und einen Kopf 29 aufweist, der mittels einer Schwenkachse 30 im Bügel 26 schwenkbar gelagert ist. Am Tragarm 19 ist eine Führungshülse 31 zur Aufnahme der Führungsachse 27 schwenkbar gelagert. Dazu weist die Führungshülse 31 eine horizontal verlaufende Schwenkachse 32 auf, die in Ausnehmungen eines am Tragarm 19 befestigten Bügels 33 gelagert ist. Die Führungshülse 31 ist auf der Führungsachse 27 frei verschiebbar und sorgt bei der Schwenkbewegung der Greifeinrichtung 6 für eine Bewegung des Tragarms 19.
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Durch die Druckfeder 28 wird die Steuerrolle 16 gegen die Steuerkurve 17 gedrückt, um einen optimalen Kontakt mit der Steuerrolle 16 zu gewährleisten. Im Bereich der gut in 3 erkennbaren Aufweitung der Steuerkurve 17 wird die Steuerstange 14 in radialer Richtung nach außen verschoben und bewirkt eine Anhebung des Viergelenkgetriebes und damit der Greifeinrichtung 6.
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In den 6A bis 6C ist die Appliziereinheit 5 in Seitenansicht dargestellt. Die Bezugszeichen entsprechen hierbei denen aus 5. Dabei zeigt 6A die Greifeinrichtung 6 in seiner höchsten Stellung, die es einnimmt, bevor es von oben kommend ein dem Applikator 1 horizontal zugeführtes Ausgießelement F ergreift, wobei sowohl die Greifeinrichtungen 6 des Applikators 1 als auch die zugeführten Ausgießelemente F im Betrieb des Applikators 1 in konstanter Bewegung sind. Die Steuerkurve 17 weist dabei die größte Tiefe auf.
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In 6B ist die Greifeinrichtung 6 in seiner Aufnahmestellung dargestellt, also in ihrer zweithöchsten Position, bei der die (nicht näher bezeichneten) Greifarme der Greifeinrichtung 6 ein Ausgießelement F ergriffen haben. Dazu ist die Tiefe der Steuerkurve 17 ein wenig reduziert. Hier ist die Hochachse der Greifeinrichtung 6 vertikal ausgerichtet, um eine optimale Aufnahme der horizontal zugeführten Ausgießelemente F zu gewährleisten.
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Im weiteren Verlauf verjüngt sich die Tiefe der Steuerkurve 17 abermals und die Greifeinrichtung 6 verfährt in seine eigentliche Applizierstellung, wie in 6C dargestellt. Diese Stellung ist bereits auch schon in den 2 und 3 gezeigt und gibt die unterste Arbeitsstellung der Greifeinrichtung 6 wieder.
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Erfindungsgemäß ist die Geometrie des aus Tragarm 19 sowie Führungsarm 21 gebildeten Viergelenkgetriebes so gewählt, dass das Ausgießelement F, wie aus 2 deutlich hervorgeht, von der Greifeinrichtung 6 beim Absenken derart verschwenkt wird, dass der Befestigungsflansch des Ausgießelements F genau parallel zur geneigten Oberfläche der gezeigten Schräggiebelpackung P verläuft. Dadurch wird eine optimale Verklebung erreicht. Die Hochachse der Greifeinrichtung 6 verläuft hier senkrecht zur Giebelfläche.
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Schließlich zeigt
7 in schematischer Darstellung die Bewegung der Greifeinrichtungen
6 beim Appliziervorgang. In seiner obersten Position ①, welcher der
6A entspricht, senkt sie sich zur Aufnahme eines Ausgießelements
F ab und ergreift das Ausgießelement
F. Danach bleibt sie zunächst in der Höhe der Aufnahme und benetzt beim horizontalen Transport die Unterseite des Befestigungsflansches des Ausgießelements
F mit einem Klebstoff in einer nur angedeuteten Auftragsstation
33. Solche Auftragsstationen sind für sich beispielsweise aus der auf die Anmelderin zurückgehenden
DE 100 17 609 A1 bekannt.
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Danach beginnt die vertikale Verstellung der Greifeinrichtung 6, wobei die Position ② in etwa der Stellung gemäß 6B entspricht.
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Die Greifeinrichtung 6 wird nun weiter nach unten verschwenkt bis in ihre unterste Stellung, in der das Ausgießelement F auf die Giebelfläche der Packung P appliziert wird. Diese Position ③ entspricht der Darstellung in 6C. Die Greifeinrichtung 6 verbleibt in dieser Applizierstellung im Applikator 1 und presst das Ausgießelement F solange gegen den Packungsgiebel, bis der Klebstoff getrocknet ist. Anschließend gibt sie das Ausgießelement F frei und verfährt wieder in ihre oberste Stellung, um ein weiteres Ausgießelement F aufzunehmen. Dieser Vorgang wiederholt sich bei einer konstanten Drehbewegung des Applikators für jede angebrachte Greifeinrichtung 6 während des Applizierens.
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Zur besseren Übersicht wurde in der schematischen Darstellung gemäß 7 auf eine Schrägstellung von der Greifeinrichtung 6 und Ausgießelement F sowie des Packungsgiebels der Packungen P verzichtet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1215124 A1 [0006]
- DE 10017609 A1 [0034]
