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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschweißen einer ersten Beutelfolie, einer zweiten Beutelfolie und eines Ausgießers, insbesondere in Form eines Spouts, zu einem, vorzugsweise wiederverschließbaren, Beutel mit Merkmalen des Anspruchs 1. Zudem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Verschweißen einer ersten Beutelfolie, einer zweiten Beutelfolie und eines Ausgießers, insbesondere in Form eines Spouts, zu einem, vorzugsweise wiederverschließbaren, Beutel mit Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs.
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Beutel als Aufbewahrungs- und Transportbehälter für Getränke und andere fluide, fließ- und/oder schüttfähige Medien sind aus dem Stand der Technik bekannt. Diese flexiblen Beutel werden mit einem Ausgießer versehen, um den Beutel zumindest teilweise zu entleeren und wieder verschließen zu können. Hierzu wird ein Ausgießer (bspw. Spout) zwischen zwei Beutelfolien, die bereits zu einem taschenartigen Beutel (Pouch) verschweißt sein können, eingeschweißt. Dabei ist von essenzieller Bedeutung, dass die Schweißstellen fluiddicht sind, damit Leckagen vermieden werden können.
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Zum Erreichen hoher Taktzahlen ist es wünschenswert, den Schweißvorgang möglichst schnell und einfach durchzuführen, wobei gewährleistet werden soll, dass an den Schweißstellen eine Leckage vermieden wird.
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DE 10 2010 028 932 B4 beschreibt ein Verfahren zum Ultraschallverschweißen zweier Beutelfolien mit einem Spout, wobei in einem ersten Schritt eine erste Beutelfolie mit dem Spout verschweißt und in einem zweiten Schritt eine zweite Beutelfolie mit dem Spout verschweißt wird. In einem dritten Schritt werden die neben dem Spout liegenden Randbereiche der beiden Beutelfolien miteinander verschweißt. Dabei werden alle Schweißvorgänge mittels Ultraschallschweißen durchgeführt. Hierdurch lässt sich schnell und einfach ein wiederverschließbarer Beutel herstellen.
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Bei einem derartigen Verfahren wird das Prozessfenster von verschiedenen Faktoren beeinflusst. Das Prozessfenster beschreibt die Grenzen, innerhalb derer ein Prozess (das Verfahren) ablaufen muss, um zuverlässig eine hohe und gleichbleibende Qualität gewährleisten zu können. So können bspw. sich ändernde Randbedingungen (bspw. Temperaturschwankungen, Schwankungen in der Foliendicke, Toleranzen im Spritzguss, etc.) den Ultraschallschweißvorgang negativ beeinflussen, so dass es zu Undichtigkeiten (Leckage) kommen kann. Eine Vermeidung derartiger Undichtigkeiten ist mit erheblichem konstruktivem und kostentechnischen Aufwand verbunden.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit denen sich die Herstellung eines wiederverschließbaren Beutels möglichst schnell, einfach und auch bei sich ändernden Randbedingungen zuverlässig realisieren lässt (großes Prozessfenster).
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Verschweißen einer ersten Beutelfolie, einer zweiten Beutelfolie und eines Ausgießers bzw. Verschlusses, insbesondere in Form eines Spouts, zu einem, vorzugsweise wiederverschließbaren, Beutel, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Das Verfahren umfasst die nachfolgend beschriebenen Schritte.
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Zunächst erfolgt ein Bereitstellen der ersten Beutelfolie mit einem ersten (zu verschweißenden) Randbereich.
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Davor, zeitgleich oder danach erfolgt ein Bereitstellen der zweiten Beutelfolie mit einem zweiten (zu verschweißenden) Randbereich.
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Mit einem Randbereich ist insbesondere ein an eine Kante angrenzender Bereich der jeweiligen Beutelfolie gemeint.
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Davor, zeitgleich oder danach erfolgt ein Bereitstellen des Ausgießers bzw. Verschlusses mit einem ersten (zu verschweißenden) Verschlussbereich und einem zweiten (zu verschweißenden) Verschlussbereich. Dabei sind insbesondere der erste und der zweite Verschlussbereich jeweils an gegenüberliegenden Seiten des Verschlusses angeordnet.
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Es erfolgt ein Positionieren der ersten Beutelfolie, der zweiten Beutelfolie und des Ausgießers derart zueinander, dass der Ausgießer zwischen der ersten Beutelfolie und der zweiten Beutelfolie angeordnet ist. Dabei kann der Ausgießer insbesondere zwischen dem ersten Randbereich der ersten Beutelfolie und dem zweiten Randbereich der zweiten Beutelfolie positioniert werden.
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Weiter erfolgt ein Ultraschallverschweißen der ersten Beutelfolie mit dem Ausgießer.
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Es erfolgt zudem ein Ultraschallverschweißen der zweiten Beutelfolie mit dem Ausgießer.
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Hiernach erfolgt ein thermisches Verschweißen der ersten Beutelfolie, der zweiten Beutelfolie und des Ausgießers miteinander, insbesondere an den zu verschweißenden Flächen beiderseits des Ausgießers.
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Das thermische Verschweißen kann in einem oder mehreren Schritten erfolgen. Das thermische Verschweißen in einem Schritt kann in einer Station, bspw. in einer thermischen Schweißeinrichtung, stattfinden. Das thermische Verschweißen in mehreren Schritten kann in mehreren Stationen, bspw. in mehreren thermischen Schweißeinrichtungen, stattfinden.
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Es ist denkbar, dass die erste Beutelfolie und die zweite Beutelfolie zu einem Beutel, insbesondere in Form eines Pouchs, in einem separaten Verfahrensschritt verschweißt werden. Dieser Schritt kann insbesondere zeitlich vor dem Verschweißen der ersten Beutelfolie und/oder der zweiten Beutelfolie mit dem Ausgießer umgesetzt werden. Es ist ebenso denkbar, dass dieser Schritt erst nach dem (oder während des) Verschweißen(s) der ersten und/oder der zweiten Beutelfolie mit dem Ausgießer umgesetzt werden kann.
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Mittels des Verfahrens lässt sich ein schnelles und energetisch günstiges (Vor-)Verschweißen der Beutelfolien am Ausgießer mittels Ultraschall und ein zuverlässiges und robustes (End-)Verschweißen der beiden Beutelfolien miteinander und am Ausgießer mittels Wärme erreichen.
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Durch die Verwendung des thermischen Verschweißens wird die Taktzahl nur minimal (vernachlässigbar) verringert. Das Verfahren wird dadurch jedoch robuster und kann bei einem größeren Prozessfenster durchgeführt werden. So können bspw. Unebenheiten an der ersten Beutelfolie, der zweiten Beutelfolie und/oder dem Ausgießer, die bei einem reinen Ultraschallverschweißen zu Leckage führen können, mittels thermischem Verschweißen zuverlässig (fluiddicht) miteinander verbunden bzw. verschweißt werden. Dies trägt zu einem vergleichsweise zuverlässigen Verfahrensablauf bei und reduziert das Risiko von Ausschuss von Beuteln.
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Vorliegend ist mit fluiddicht bzw. einer fluiddichten Verbindung eine Verbindung gemeint, durch die kein Fluid (Gas und/oder Flüssigkeit) austreten kann. Mit anderen Worten, eine fluiddichte Verbindung weist keine Leckage(n) auf.
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Die im Material der ersten Beutenfolie, der zweiten Beutelfolie und/oder des Ausgießers durch Ultraschallschweißen enthaltene Restwärme kann beim thermischen Verschweißen genutzt werden. Dadurch ist eine vergleichsweise geringe „Vorwärmung“ der zu verschweißenden Materialien beim thermischen Verschweißen erforderlich. Dies reduziert den Energiebedarf für das thermische Schweißen.
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Gemäß einer Weiterbildung können die erste Beutelfolie und der Ausgießer derart positioniert werden, dass der erste Verschlussbereich des Ausgießers einen ersten Kontaktabschnitt des ersten Randbereichs der ersten Beutelfolie kontaktiert.
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Der erste Kontaktbereich ist insbesondere ein Teilbereich des ersten Randbereichs der ersten Beutelfolie. Mit anderen Worten ist der erste Kontaktbereich innerhalb des ersten Randbereichs angeordnet.
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Die zweite Beutelfolie und der Ausgießer können derart positioniert werden, dass der zweite Verschlussbereich des Verschlusses einen zweiten Kontaktabschnitt des zweiten Randbereichs der zweiten Beutelfolie kontaktiert.
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Der zweite Kontaktbereich ist insbesondere ein Teilbereich des zweiten Randbereichs der zweiten Beutelfolie. Mit anderen Worten ist der zweite Kontaktbereich innerhalb des zweiten Randbereichs angeordnet.
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Der Ausgießer wird insbesondere sandwichartig zwischen dem ersten und dem zweiten Kontaktbereich der ersten und der zweiten Beutelfolie angeordnet.
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Die erste Beutelfolie, die zweite Beutelfolie und der Ausgießer können derart positioniert werden, dass der erste Randbereich der ersten Beutelfolie den zweiten Randbereich der zweiten Beutelfolie außerhalb des ersten Kontaktabschnitts und des zweiten Kontaktabschnitts kontaktiert.
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Dabei sind der erste Randbereich und der erste Kontaktabschnitt der ersten Beutelfolie insbesondere auf einer dem Ausgießer (bzw. der zweiten Beutelfolie) zugewandten Seite der ersten Beutelfolie angeordnet.
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Der zweite Randbereich und der zweite Kontaktabschnitt der zweiten Beutelfolie sind insbesondere auf einer dem Ausgießer (bzw. der ersten Beutelfolie) zugewandten Seite der zweiten Beutelfolie angeordnet.
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Der Ausgießer kann (an seinem freien, dem Beutel abgewandten Ende) einen Gewindeabschnitt aufweisen, so dass der Ausgießer durch einen Schraubverschluss verschlossen werden kann.
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Gemäß einer Weiterbildung können die erste Beutelfolie und der Ausgießer derart miteinander verschweißt werden, dass der erste Verschlussbereich des Ausgießers mit dem ersten Kontaktabschnitt des ersten Randbereichs der ersten Beutelfolie zumindest teilweise, insbesondere vollständig, mittels Ultraschall und/oder Wärme verschweißt wird.
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Die zweite Beutelfolie und der Ausgießer können derart miteinander verschweißt werden, dass der zweite Verschlussbereich des Ausgießers mit dem zweiten Kontaktabschnitt des zweiten Randbereichs der zweiten Beutelfolie zumindest teilweise, insbesondere vollständig, mittels Ultraschall und/oder Wärme verschweißt wird.
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Die erste Beutelfolie, die zweite Beutelfolie und der Ausgießer können derart miteinander verschweißt werden, dass der erste Randbereich der ersten Beutelfolie mit dem zweiten Randbereich der zweiten Beutelfolie außerhalb des ersten Kontaktabschnitts und des zweiten Kontaktabschnitts zumindest teilweise, insbesondere vollständig, mittels Wärme verschweißt wird. Mit anderen Worten, die beiden außerhalb der jeweiligen Kontaktabschnitte liegenden Bereiche des ersten und des zweiten Randbereichs der ersten und der zweiten Beutelfolie werden ausschließlich mittels Wärme miteinander verschweißt.
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Gemäß einer Weiterbildung kann das Ultraschallverschweißen der ersten Beutelfolie mit dem Ausgießer und das Ultraschallverschweißen der zweiten Beutelfolie mit dem Ausgießer zeitlich nacheinander durchgeführt werden. Mit anderen Worten, es kann (in einem ersten Schritt) zunächst die erste (oder zweite) Beutelfolie mit dem Ausgießer mittels Ultraschall verschweißt werden und danach (in einem zweiten Schritt) die zweite (oder erste) Beutelfolie mit dem Ausgießer mittels Ultraschall verschweißt werden. Dabei können gleiche oder unterschiedliche Frequenzen zur Schwingungsanregung benutzt werden.
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Gemäß einer Weiterbildung kann das Ultraschallverschweißen der ersten Beutelfolie mit dem Ausgießer und das Ultraschallverschweißen der zweiten Beutelfolie mit dem Ausgießer zeitgleich durchgeführt werden. Dabei können unterschiedliche Frequenzen benutzt werden. So kann gewährleistet werden, dass die beiden Ultraschallschweißvorgänge zeitgleich durchgeführt werden können, ohne dass es zu gegenseitigen Störungen (z. B. durch konstruktive oder destruktive Interferenzen) während des Ultraschallschweißvorgangs kommt.
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Gemäß einer Weiterbildung kann das thermische Verschweißen zeitlich nach dem Ultraschallverschweißen der ersten Beutelfolie mit dem Ausgießer und dem Ultraschallverschweißen der zweiten Beutelfolie mit dem Ausgießer durchgeführt werden. Das thermische Verschweißen kann in einem Schritt (thermisches Verschweißen in einer Station bzw. in einer Schweißeinrichtung) oder in mehreren Schritten erfolgen (thermisches Verschweißen in mehreren Stationen bzw. in mehreren Schweißeinrichtungen).
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Es ist aber auch denkbar, dass das thermische Verschweißen der ersten Beutelfolie, der zweiten Beutelfolie und des Ausgießers miteinander zeitgleich mit dem Ultraschallverschweißen der ersten Beutelfolie mit dem Ausgießer und der zweiten Beutelfolie mit dem Ausgießer umgesetzt werden kann. Bspw. kann eine der Beutelfolien mittels Ultraschallverschweißen mit dem Ausgießer verschweißt werden, wobei die andere Beutelfolie mittels thermischem Verschweißen mit dem Ausgießer verschweißt wird. In diesem Falle könnte das thermische Verschweißen in mehreren, bspw. in zwei Schritten erfolgen, wobei zunächst eine Beutelfolie (bspw. die erste Beutelfolie) und danach die andere Beutelfolie (bspw. die zweite Beutelfolie) mit dem Ausgießer verschweißt wird. Die beiden Schritte des thermischen Verschweißens können in zwei entlang einer Durchlaufrichtung (bzw. Transportrichtung der zu verschweißenden Beutelfolien und des Ausgießers) hintereinander geschalteten Stationen bzw. thermischen Schweißeinrichtungen stattfinden.
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Gemäß einer Weiterbildung kann zur Durchführung des Verfahrens eine Vorrichtung gemäß nachfolgender Ausführungen verwendet werden. Hinsichtlich der damit erzielbaren Vorteile wird auf die diesbezüglichen Ausführungen zur Vorrichtung verwiesen. Zur weiteren Ausgestaltung des Verfahrens können die im Zusammenhang mit der Vorrichtung beschriebenen und/oder die nachfolgend noch erläuterten Maßnahmen dienen.
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Die zu lösende Aufgabe wird weiter durch eine Vorrichtung zum Verschweißen einer ersten Beutelfolie, einer zweiten Beutelfolie und eines Ausgießers, insbesondere in Form eines Spouts, zu einem, vorzugsweise wiederverschließbaren, Beutel mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs gelöst.
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Die Vorrichtung umfasst mindestens eine erste Ultraschallschweißeinrichtung zum Verschweißen der ersten Beutelfolie und/oder der zweiten Beutelfolie (jeweils an ihrem am Ausgießer anliegenden, zu verschweißenden Randbereich bzw. der dortigen Seitenkante) mit dem Ausgießer mittels Ultraschall.
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Die Vorrichtung umfasst weiter mindestens eine thermische Schweißeinrichtung, d.h. eine oder mehrere Schweißeinrichtungen, zum Verschweißen der ersten Beutelfolie, der zweiten Beutelfolie (jeweils an ihrem am Ausgießer anliegenden Randbereich bzw. der dortigen Seitenkante) und des Ausgießers miteinander mittels Wärme. Im Falle mehrerer thermischer Schweißeinrichtungen können diese (entlang einer Durchlaufrichtung) hintereinander geschaltet sein. Bspw. kann mit einer ersten thermischen Schweißeinrichtung eine Beutelfolie (bspw. die erste Beutelfolie) mit dem Ausgießer verschweißt werden und mit einer zweiten thermischen Schweißeinrichtung die andere Beutelfolie (bspw. die zweite Beutelfolie) mit dem Ausgießer verschweißt werden.
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Die Vorrichtung kombiniert als „Hybridvorrichtung“ durch die Ultraschallschweißeinrichtung und die thermische Schweißeinrichtung die Vorteile beider Verfahren (siehe oben). So kann mittels der Ultraschallschweißeinrichtung ein schnelles und energetisch günstiges (Vor-)Verschweißen der beiden Beutelfolien am Ausgießer umgesetzt werden. Mittels der oder den thermischen Schweißeinrichtungen kann ein zuverlässiges und robustes (End-)Verschweißen der beiden Beutelfolien miteinander und am Ausgießer umgesetzt werden.
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Gemäß einer Weiterbildung kann die Vorrichtung eine zweite Ultraschallschweißeinrichtung umfassen. Dabei kann die erste Ultraschallschweißeinrichtung dazu eingerichtet sein, um die erste Beutelfolie mit dem Ausgießer zu verschweißen. Die zweite Ultraschallschweißeinrichtung kann dazu eingerichtet sein, um die zweite Beutelfolie mit dem Ausgießer zu verschweißen.
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Die erste und die zweite Ultraschallschweißeinrichtung können als zwei entlang einer Durchlaufrichtung (bzw. Transportrichtung der zu verschweißenden Beutelfolien und des Ausgießers) separat ausgebildete und hintereinander angeordnete Stationen eingerichtet sein.
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Gemäß einer Weiterbildung kann die erste Ultraschallschweißeinrichtung und/oder die zweite Ultraschallschweißeinrichtung jeweils mindestens eine erste Schwingeinrichtung aufweisen. Die erste Schwingeinrichtung kann zur Beaufschlagung der betreffenden Ultraschallschweißeinrichtung mit Ultraschall eingerichtet sein.
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Die erste Schwingeinrichtung kann eine erste Konvertereinrichtung aufweisen oder als eine erste Konvertereinrichtung ausgebildet sein, die eine elektrische Wechselspannung in eine Ultraschallschwingung umwandelt. Dies kann insbesondere mittels mindestens eines piezoelektrischen Schallwandlers umgesetzt werden.
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Gemäß einer Weiterbildung kann die erste Ultraschallschweißeinrichtung und/oder die zweite Ultraschallschweißeinrichtung mindestens eine Abstützeinrichtung (Amboss) aufweisen. Die erste Schwingeinrichtung und die Abstützeinrichtung der ersten Ultraschallschweißeinrichtung und/oder der zweiten Ultraschallschweißeinrichtung können eingerichtet sein, um in einer Relativbewegung aufeinander zubewegt und/oder voneinander wegbewegt werden zu können. Mit einer Relativbewegung ist gemeint, dass dabei nur die erste Schwingeinrichtung oder die Abstützeinrichtung oder beide bewegt werden können.
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Insbesondere können die erste Schwingeinrichtung und die Abstützeinrichtung der ersten Ultraschallschweißeinrichtung und/oder der zweiten Ultraschallschweißeinrichtung gegeneinander gedrückt werden (mit einem bestimmten Druck beaufschlagt werden). Die Abstützeinrichtung ist insbesondere nicht zur Beaufschlagung mit Ultraschall ausgebildet. Die Abstützeinrichtung ist insbesondere als ein nicht mit der ersten Schwingeinrichtung (mit-)schwingendes Element ausgebildet.
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Gemäß einer Weiterbildung kann die erste Ultraschallschweißeinrichtung eine zweite Schwingeinrichtung aufweisen. Die zweite Schwingeinrichtung kann zur Beaufschlagung der Ultraschallschweißeinrichtung mit Ultraschall eingerichtet sein. Die erste Schwingeinrichtung und die zweite Schwingeinrichtung können eingerichtet sein, um in einer Relativbewegung aufeinander zubewegt und/oder voneinander wegbewegt werden zu können. Mit einer Relativbewegung ist gemeint, dass dabei nur die erste Schwingeinrichtung oder die zweite Schwingeinrichtung oder beide bewegt werden können.
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Insbesondere können die erste Schwingeinrichtung und zweite Schwingeinrichtung der ersten Ultraschallschweißeinrichtung gegeneinander gedrückt werden (mit einem bestimmten Druck beaufschlagt werden).
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Die erste Schwingeinrichtung und die zweite Schwingeinrichtung können eingerichtet sein, um mit unterschiedlichen (Ultraschall-)Frequenzen beaufschlagt werden zu können. Insbesondere weist die erste und die zweite Schwingeinrichtung jeweils eine unterschiedliche Eigenfrequenz auf. Hierdurch kann vermieden werden, dass die erste Schwingeinrichtung die zweite Schwingeinrichtung zum Schwingen angeregt und umgekehrt. Hierdurch lassen sich gegenseitige Störungen der ersten und der zweiten Schwingeinrichtung vermeiden.
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Insbesondere fungiert die zweite Schwingeinrichtung als Abstützeinrichtung (Amboss) für die erste Schwingeinrichtung. Insbesondere dient die erste Schwingeinrichtung als Abstützeinrichtung (Amboss) für die zweite Schwingeinrichtung.
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Die zweite Schwingeinrichtung kann eine zweite Konvertereinrichtung aufweisen oder als eine zweite Konvertereinrichtung ausgebildet sein, die eine elektrische Wechselspannung in eine Ultraschallschwingung umwandelt. Dies kann insbesondere mittels mindestens eines piezoelektrischen Schallwandlers umgesetzt werden.
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Die erste und die zweite Ultraschallschweißeinrichtung können bspw. als eine gemeinsame Station ausgebildet oder in einer gemeinsamen Station integriert sein.
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Gemäß einer Weiterbildung kann die mindestens eine thermische Schweißeinrichtung jeweils ein erstes Formelement und/oder ein zweites Formelement aufweisen. Das erste und/oder das zweite Formelement können zur Beaufschlagung mit Wärme (Hitze) eingerichtet sein. Das erste Formelement und das zweite Formelement können eingerichtet sein, um in einer Relativbewegung aufeinander zubewegt und/oder voneinander wegbewegt werden zu können. Mit einer Relativbewegung ist gemeint, dass dabei nur das erste Formelement oder das zweite Formelement oder beide bewegt werden können.
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Insbesondere können das erste Formelement und das zweite Formelement der thermischen Schweißeinrichtung gegeneinander gedrückt werden (mit einem bestimmten Druck beaufschlagt werden).
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Das erste Formelement und/oder das zweite Formelement können jeweils mindestens ein Thermoelement bzw. mindestens eine Heizpatrone zur Beaufschlagung des jeweiligen Formelements mit Wärme (Hitze) aufweisen. Ist lediglich eine thermische Schweißeinrichtung vorgesehen, können das erste Formelement und das zweite Formelement jeweils mindestens ein Thermoelement bzw. mindestens eine Heizpatrone aufweisen. Sind hingegen zwei thermische Schweißeinrichtungen vorgesehen, kann optional nur eines der Formelemente jeweils mindestens ein Thermoelement bzw. mindestens eine Heizpatrone aufweisen.
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Gemäß einer Weiterbildung kann die erste Schwingeinrichtung, die zweite Schwingeinrichtung, die Abstützeinrichtung, das erste Formelement und/oder das zweite Formelement eine Ausnehmung zur Aufnahme eines Abschnitts, insbesondere einer Ausgießerhälfte, des Ausgießers aufweisen. Die Ausnehmung kann eine, insbesondere linsenförmige, mit dem Ausgießer (Abschnitt des Ausgießers) korrespondierende Form aufweisen.
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Die Ausnehmung kann eine der Kontur des Ausgießers an der der Ausnehmung zugewandten Seite des Ausgießers entsprechende Form (Kontur) aufweisen. Die Ausnehmung kann eine mit dem ersten oder dem zweiten Verschlussbereich des Ausgießers korrespondierende Kontur aufweisen.
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Gemäß einer Weiterbildung kann die Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach obigen Ausführungen eingerichtet sein. Hinsichtlich der damit erzielbaren Vorteile wird auf die diesbezüglichen Ausführungen zum Verfahren verwiesen. Zur weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung können die im Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebenen und/oder die nachfolgend noch erläuterten Maßnahmen dienen.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen, jeweils schematisch:
- 1 eine Explosionsdarstellung eines Beutels;
- 2 eine Seitendarstellung einer Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel von vorne;
- 3 eine Perspektivdarstellung der Vorrichtung gemäß 2 von hinten;
- 4 eine Seitendarstellung der Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel von vorne; und
- 5 eine Perspektivdarstellung der Vorrichtung gemäß 4 von hinten.
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In der nachfolgenden Beschreibung sowie in den Figuren tragen sich entsprechende Bauteile und Elemente gleiche Bezugszeichen. Der besseren Übersichtlichkeit wegen sind nicht in allen Figuren sämtliche Bezugszeichen wiedergegeben.
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1 zeigt eine schematische Explosionsdarstellung eines Beutels 19. Der Beutel 19 umfasst eine erste Beutelfolie 12 und eine zweite Beutelfolie 14. Die beiden Beutelfolien 12, 14 weisen im Beispiel jeweils eine rechteckige Form auf. Zwischen den beiden Beutelfolien 12, 14 ist ein Verschluss bzw. Ausgießer 16 angeordnet.
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Optional können die Beutelfolien 12, 14 bereits zu einem Beutel, insbesondere in Form eines Pouchs verschweißt sein, wobei die Randabschnitte der Beutelfolien, an die der Ausgießer 16 angeschweißt wird, noch nicht, jedenfalls noch nicht vollständig miteinander verschweißt sind (nicht dargestellt).
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Der Ausgießer 16 ist vorliegend in Form eines Spouts 18 ausgebildet, der mittels eines Schraubverschlusses (Deckel) verschlossen werden kann (nicht gezeigt). Der Ausgießer 16 weist eine linsenförmige Form auf. Der Ausgießer 16 weist einen ersten Verschlussbereich 42 und einen zweiten Verschlussbereich 44 auf. Der erste und der zweite Verschlussbereich 42, 44 sind jeweils an gegenüberliegenden Seiten des Ausgießers 16 angeordnet.
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Die erste Beutelfolie 12 weist einen ersten Randbereich 38 auf. Der erste Randbereich 38 weist einen ersten Kontaktbereich 46 auf. Die erste Beutelfolie 12 wird mit dem Ausgießer 16 verschweißt, indem der erste Verschlussbereich 42 mit dem ersten Kontaktbereich 46 der ersten Beutelfolie 12 verschweißt wird.
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Die zweite Beutelfolie 14 weist einen zweiten Randbereich 40 auf. Der zweite Randbereich 40 weist einen zweiten Kontaktbereich 48 auf. Die zweite Beutelfolie 14 wird mit dem Ausgießer 16 verschweißt, indem der zweite Verschlussbereich 44 mit dem zweiten Kontaktbereich 48 der zweiten Beutelfolie 14 verschweißt wird.
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Der erste Randbereich 38 bzw. der erste Kontaktbereich 46 der ersten Beutelfolie 12 sind an einer dem Ausgießer 16 bzw. der zweiten Beutelfolie 14 zugewandten Seite der ersten Beutelfolie 12 angeordnet.
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Der zweite Randbereich 40 bzw. der zweite Kontaktbereich 48 der zweiten Beutelfolie 14 sind an einer dem Ausgießer 16 bzw. der ersten Beutelfolie 12 zugewandten Seite der zweiten Beutelfolie 14 angeordnet.
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Die erste Beutelfolie 12 und die zweite Beutelfolie 14 werden mit dem ersten Randbereich 38 und dem zweiten Randbereich 40 außerhalb des ersten Kontaktbereichs 46 und zweiten Kontaktbereichs 48 miteinander verschweißt. Mit anderen Worten, die beiden Beutelfolien 12, 14 werden mit den Abschnitten der beiden Randbereiche 38, 40, die den Ausgießer 16 nicht kontaktieren, miteinander verschweißt (Beutelfolien 12, 14 sind nur in den Randbereichen 38, 40 unmittelbar miteinander verschweißt; in den Kontaktbereichen 46, 48 befindet sich der Ausgießer 16 zwischen den Beutelfolien 12, 14) .
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2 zeigt eine schematische Seitendarstellung einer Vorrichtung 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel von vorne. 3 zeigt eine schematische Perspektivdarstellung der Vorrichtung 10 gemäß 2 von hinten. Vorliegend ist die Vorrichtung 10 lediglich schematisch mittels eines Rechtecks angedeutet.
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Die Vorrichtung 10 weist eine erste Ultraschallschweißeinrichtung 20, eine zweite Ultraschallschweißeinrichtung 24 und im Beispiel eine thermische Schweißeinrichtung 22 auf. Vorliegend bilden die erste Ultraschallschweißeinrichtung 20, die zweite Ultraschallschweißeinrichtung 24 und die thermische Schweißeinrichtung 22 jeweils eine Station, die nacheinander entlang einer Durchlaufrichtung (Transportrichtung) der zu verschweißenden Teile (Beutel 19) angeordnet sind. Vorliegend weist die Vorrichtung 10 also drei Stationen auf.
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Optional können auch mehrere thermische Schweißeinrichtungen 22, bspw. zwei thermische Schweißeinrichtungen 22, vorgesehen sein, wie oben erläutert. Dann würde die Vorrichtung 10 mehr als drei Stationen, bspw. vier Stationen, aufweisen.
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Die erste Station wird durch die erste Ultraschallschweißeinrichtung 20 gebildet. Die erste Ultraschallschweißeinrichtung 20 weist eine erste Schwingeinrichtung 26 auf. Die erste Schwingeinrichtung 26 ist zur Beaufschlagung mit Ultraschall eingerichtet. Mittels der ersten Schwingeinrichtung 26 wird die ersten Beutelfolie 12 mit dem Ausgießer 16 mittels Ultraschall verschweißt. Dabei wird der erste Kontaktbereich 46 der ersten Beutelfolie 12 mit dem ersten Verschlussbereich 42 des Ausgießers 16 verschweißt (vgl. 1).
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Hierzu weißt die erste Ultraschallschweißeinrichtung 20 eine Abstützeinrichtung 28 auf. Diese fungiert als Amboss, gegen den die erste Schwingeinrichtung 26 für den Schweißvorgang bewegt (gedrückt) wird.
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Die erste Schwingeinrichtung 26 und die Abstützeinrichtung 28 der ersten Ultraschallschweißeinrichtung 20 weisen jeweils eine Ausnehmung 36 auf. Diese ist zur Aufnahme eines Abschnitts des Ausgießer 16 (vorliegend einer Ausgießerhälfte) eingerichtet und weist eine entsprechende Kontur auf. Die beiden Ausnehmungen 36 der ersten Ultraschallschweißeinrichtung 20 bilden somit zusammen eine linsenförmige Aufnahme für den Ausgießer 16.
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Die zweite Station wird durch die zweite Ultraschallschweißeinrichtung 24 gebildet. Die zweite Ultraschallschweißeinrichtung 24 weist eine erste Schwingeinrichtung 26 und eine Abstützeinrichtung 28 auf. Die zweite Ultraschallschweißeinrichtung 24 ist analog zur ersten Ultraschallschweißeinrichtung 20 ausgebildet, mit dem Unterschied, dass die erste Schwingeinrichtung 26 und die Abstützeinrichtung 28 vertauscht („höhenverkehrt“) angeordnet sind.
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Analog zur ersten Ultraschallschweißeinrichtung 20, weist die erste Schwingeinrichtung 26 und die Abstützeinrichtung 28 der zweiten Ultraschallschweißeinrichtung 24 jeweils eine Ausnehmung 36 zur Aufnahme eines Abschnitts des Ausgießer 16 auf.
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Die dritte Station wird im Beispiel durch die thermische Schweißeinrichtung 32 gebildet. Die thermische Schweißeinrichtung 22 weist ein erstes Formelement 32 und ein zweites Formelement 34 auf. Das erste Formelement 32 und das zweite Formelement 34 sind eingerichtet, um jeweils mit Wärme (Hitze) beaufschlagt werden zu können. Das erste und das zweite Formelement 32, 34 weisen jeweils eine Ausnehmung 36 auf, die analog zu den Ausnehmungen 36 der ersten und zweiten Ultraschallschweißeinrichtung 20, 24 ausgebildet ist. Wie oben bereits erläutert, können mehrere thermische Schweißeinrichtungen 22 vorgesehen sein.
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Das Verschweißen der ersten Beutelfolie 12, der zweiten Beutelfolie 14 und des Ausgießers 16 miteinander mittels der Vorrichtung 10 nach dem ersten Ausführungsbeispiel funktioniert wie folgt:
- Die beiden Beutelfolien 12, 14 und der Ausgießer 16 werden wie in 1 gezeigt (sandwichartig) aufeinander gelegt. Die beiden Beutelfolien 12, 14 werden zu einem taschenartigen Beutel zusammenverschweißt. Mit anderen Worten, die beiden Beutelfolien 12, 14 werden außerhalb ihren jeweiligen Randbereiche 38, 40 miteinander fluiddicht verbunden (verschweißt). Dies kann vor, während oder nach dem Verschweißen der Randbereichen 38, 40 der beiden Beutelfolien 12, 14 miteinander und mit den Verschlussbereichen 42, 44 des Ausgießers 16 umgesetzt werden.
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Das Verschweißen der ersten Beutelfolie 12 mit dem Ausgießer 16 wird an der ersten Ultraschallschweißeinrichtung 20 (erste Station) umgesetzt. Hierzu werden die beiden Beutelfolien 12, 14 und der Ausgießer 16 in der ersten Ultraschallschweißeinrichtung 20 positioniert. Die erste Schwingeinrichtung 26 und die Abstützeinrichtung 28 werden aufeinander zubewegt, so dass die beiden Beutelfolien 12, 14 und der Ausgießer 16 zwischen der ersten Schwingeinrichtung 26 und der Abstützeinrichtung 28 eingeklemmt werden.
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Anschließend wird die erste Schwingeinrichtung 26 mit Ultraschall beaufschlagt. Durch die mittels Ultraschall eingebrachte Energie werden die erste Beutelfolie 12 mit dem Ausgießer 16 (in den entsprechenden Bereichen) verschweißt.
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Nach dem Ultraschallverschweißen mittels der ersten Ultraschallschweißeinrichtung 20 werden die erste Schwingeinrichtung 26 und die Abstützeinrichtung 28 wieder auseinander bewegt und geben so die beiden Beutelfolien 12, 14 und den Ausgießer 16 wieder frei.
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Nach dem Verschweißen der ersten Beutelfolie 12 mit dem Ausgießer 16 werden die beiden Beutelfolien 12, 14 und der Ausgießer 16 weiter zur zweiten Ultraschallschweißeinrichtung 24 (zweite Station) transportiert.
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An der zweiten Ultraschallschweißeinrichtung 24 geschieht das Verschweißen analog zur ersten Ultraschallschweißeinrichtung 20. Hierzu wird die erste Schwingeinrichtung 26 und die Abstützeinrichtung 28 aufeinander zubewegt und die beiden Beutelfolien 12, 14 und der Ausgießer 16 dazwischen eingeklemmt. Anschließend wird die erste Schwingeinrichtung 26 mit Ultraschall beaufschlagt, so dass die zweite Beutelfolie 14 mit dem Ausgießer 16 (in den entsprechenden Bereichen) mittels der durch den Ultraschall eingebrachten Energie verschweißt wird.
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Nach dem Ultraschallverschweißen mittels der zweiten Ultraschallschweißeinrichtung 24 werden die erste Schwingeinrichtung 26 und die Abstützeinrichtung 28 wieder auseinander bewegt und geben so die beiden Beutelfolien 12, 14 und den Ausgießer 16 wieder frei.
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Nach dem Verschweißen der zweiten Beutelfolie 14 mit dem Ausgießer 16 werden die beiden Beutelfolien 12, 14 und der Ausgießer 16 weiter zu der thermischen Schweißeinrichtung 22 (dritte Station) transportiert.
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An der thermischen Schweißeinrichtung 22 werden zum einen die beiden Beutelfolien 12, 14 mit dem ersten und dem zweiten Randbereich 38, 40, außerhalb des ersten und zweiten Kontaktbereichs 46, 48 mittels Wärme miteinander verschweißt. Zum anderen werden die bereits mit dem Ausgießer 16 mittels Ultraschall (vor-)verschweißten Kontaktbereiche 46 und 48 der beiden Beutelfolien 12, 14 mittels Wärme (end-)verscheißt. So kann bspw. trotz etwaiger Unebenheiten am Ausgießer 16, die bei einem reinen Ultraschallverschweißen zu einer Leckage führen können, mittels des zusätzlichen Verschweißens mittels Wärme (thermisches Verschweißen) eine zuverlässige fluiddichte Verschweißung (Verbindung) erreicht werden.
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Hierzu werden die beiden Formelemente 32, 34 aufeinander zubewegt und klemmen so die beiden Beutelfolien 12, 14 und den Ausgießer 16 ein. Anschließend werden die beiden Formelemente 32, 34 mit Wärme (Hitze) beaufschlagt.
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Nach dem thermischen Verschweißen mittels der thermischen Schweißeinrichtung 22 werden die beiden Formelemente 32, 34 wieder auseinander bewegt und geben so die beiden Beutelfolien 12, 14 und den Ausgießer 16 wieder frei.
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Im Beispiel ist lediglich eine thermische Schweißeinrichtung 22 vorgesehen. Somit erfolgt das thermische Verschweißen beider Beutelfolien 12, 14 mit dem Ausgießer 16 innerhalb einer Station, nämlich der thermischen Schweißeinrichtung 22.
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Sind mehrere Schweißeinrichtungen 22 vorgesehen, kann jeweils eine Beutelfolie (bspw. die Beutelfolie 12) in der ersten thermischen Schweißeinrichtung 22 und die andere Beutelfolie (bspw. die Beutelfolie 14) in der zweiten thermischen Schweißeinrichtung 22 mit dem Ausgießer 16 verschweißt werden.
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4 zeigt eine schematische Seitendarstellung der Vorrichtung 10 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel von vorne. 5 zeigt eine schematische Perspektivdarstellung der Vorrichtung 10 gemäß 4 von hinten. Auch hier ist die Vorrichtung 10 lediglich schematisch mittels eines Rechtecks angedeutet.
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Im zweiten Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung 10 nur zwei Stationen auf, wobei die erste Station (Ultraschallverschweißen) der Vorrichtung 10 gemäß dem vorliegenden zweiten Ausführungsbeispiel den beiden ersten Stationen (Ultraschallverschweißen) der Vorrichtung 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel entspricht. Die zweite Station (thermisches Schweißen) des zweiten Ausführungsbeispiels ist identisch zur dritten Station (thermisches Schweißen) des ersten Ausführungsbeispiels ausgebildet.
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Entsprechend weist die Vorrichtung 10 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel nur eine erste Ultraschallschweißeinrichtung 20 auf. Die Vorrichtung 10 weist vorliegend keine zweite Ultraschallschweißeinrichtung 24 auf.
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Die erste Ultraschallschweißeinrichtung 20 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel weist eine erste Schwingeinrichtung 26 und eine zweite Schwingeinrichtung 30 auf. Die erste Schwingeinrichtung 26 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel entspricht der ersten Schwingeinrichtung 26 der ersten Ultraschallschweißeinrichtung 20 aus dem ersten Ausführungsbeispiel. Die zweite Schwingeinrichtung 30 aus dem zweiten Ausführungsbeispiel entspricht der ersten Schwingeinrichtung 26 der zweiten Ultraschallschweißeinrichtung 24 aus dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Beide Schwingeinrichtungen 26, 30 sind eingerichtet, um mit Ultraschall beaufschlagt werden zu können. Dabei können die beiden Schwingeinrichtungen 26, 30 optional mit unterschiedlichen (Ultraschall-)Frequenzen beaufschlagt werden. Dadurch kann vermieden werden, dass die erste Schwingeinrichtung 26 die zweite Schwingeinrichtung 30 beeinflusst. Zudem können gegenseitige Störungen, bspw. durch konstruktive bzw. destruktive Interferenz, insbesondere während des Schweißvorgangs, vermieden werden.
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Die beiden Schwingeinrichtungen 26, 30 sind eingerichtet um aufeinander zubewegt und/oder voneinander wegbewegt werden zu können. Dabei übernimmt zum einen die erste Schwingeinrichtung 26 gegenüber der zweiten Schwingeinrichtung 30 die Funktion der Abstützeinrichtung 28 aus dem ersten Ausführungsbeispiel. Zum anderen übernimmt die zweite Schwingeinrichtung 30 gegenüber der ersten Schwingeinrichtung 26 die Funktion der Abstützeinrichtung 28 aus dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Die beiden Schwingeinrichtungen 26, 30 weisen jeweils eine Ausnehmung 36 auf, die zur Aufnahme eines Abschnitts (Verschlusshälfte) des Ausgießer 16 ausgebildet ist. Diese sind identisch (analog) zu den Aufnahmen 36 aus dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet.
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Die thermische Schweißeinrichtung 22 der Vorrichtung 10 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist identisch zu der thermischen Schweißeinrichtung 22 der Vorrichtung 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet.
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Das Verschweißen an der ersten Station (Ultraschallverschweißen) gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel funktioniert wie folgt:
- Zum Verschweißen der ersten Beutelfolie 12, der zweiten Beutelfolie 14 und des Ausgießers 16 miteinander, werden diese in der ersten Ultraschallschweißeinrichtung 20 positioniert. Anschließend werden die beiden Schwingeinrichtungen 26, 30 aufeinander zubewegt, und so die beiden Beutelfolien 12, 14 und der Ausgießer 16 (sandwichartig) eingeklemmt.
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Danach wird die erste Schwingeinrichtung 26 mit einer ersten Ultraschallfrequenz beaufschlagt. Die erste Schwingeinrichtung 26 verschweißt mittels eingebrachtem Ultraschall die erste Beutelfolie 12 mit dem Ausgießer 16 (wie oben beschrieben).
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Die zweite Schwingeinrichtung 30 wird mit einer zweiten Ultraschallfrequenz, die von der ersten Ultraschallfrequenz gleich oder verschiedenen ist, beaufschlagt. Die zweite Schwingeinrichtung 30 verschweißt mittels eingebrachtem Ultraschall die zweite Beutelfolie 14 mit dem Ausgießer 16 (wie oben beschrieben).
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Diese beiden Ultraschallschweißvorgänge können zeitlich nacheinander oder zeitgleich durchgeführt werden. Dies ist insbesondere aufgrund der Verwendung unterschiedlicher (Ultraschall-) Frequenzen möglich (vgl. oben).
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Nach dem Ultraschallverschweißen werden die beiden Schwingeinrichtungen 26, 30 wieder auseinander bewegt und geben so die beiden Beutelfolien 12, 14 und den Ausgießer 16 wieder frei.
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Die zweite Station (thermische Schweißeinrichtung 22) des zweiten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung 10 ist identisch zur dritten Station des ersten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung 10 ausgebildet.
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Das Verschweißen an der zweiten Station (thermisches Verschweißen) gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel funktioniert auf die gleiche Art und Weise wie das Verschweißen an der dritten Station (thermisches Verschweißen) gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.