DE112005001655B4

DE112005001655B4 - Form-, Füll- und Versiegelungs-Verpackungsmaschine, eine Di- rektspritzgießstation und ein Gießwerkzeugsatz

Info

Publication number: DE112005001655B4
Application number: DE112005001655.2T
Authority: DE
Inventors: John N. Lees; Terry B. Berglin; Thomas S. Breidenbach; Andrew J. Dahl; Terry Erickson; Gregory A. Reed; Michael Robertson
Original assignee: Tetra Laval Holdings and Finance SA
Current assignee: Tetra Laval Holdings and Finance SA
Priority date: 2004-07-20
Filing date: 2005-05-19
Publication date: 2014-05-22
Anticipated expiration: 2025-05-20
Also published as: JP2008507429A; WO2006019457A1; US20060016152A1; NO342726B1; US7313895B2; TW200615114A; NO20070941L; DE112005001655T5; TWI267436B; JP4861982B2

Abstract

Form-, Füll- und Versiegelungs-Verpackungsmaschine (10) zum Formen, Befüllen und Versiegeln eines Kartons (C), wobei der Karton (C) eine vorgeformte Öffnung aufweist, die darin durch einen inneren Umfangsrand gebildet wird, wobei die Maschine (10) umfasst: eine Faltschachtelaufrichtstation (14), wobei die Faltschachtelaufrichtstation (14) angepasst ist, den in flacher Form vorliegenden Karton (C) zu einer Röhrenform aufzurichten, die einen inneren Kartonbereich definiert; eine Direktspritzgießstation (30) mit einem inneren Gießwerkzeug (38) zur Aufnahme des zu einer Röhrenform aufgerichteten Kartons und einem äußeren Gießwerkzeugsatz (42), welche dazwischen einen Abschnitt des zu einer Röhrenform aufgerichteten Kartons (C) aufnehmen und sichern kann, wobei eine Werkzeugkavität (54) mit dem darin angeordneten Abschnitt des Kartons (C) gebildet wird, wobei der innere Umfangsrand der Kartonöffnung in der Werkzeugkavität (54) angeordnet ist, wobei in dem äußeren Gießwerkzeugsatz (42) eine Öffnung ausgebildet ist, in der das Polymer-Einspritzsystem (32) aufgenommen werden kann, durch welches durch direktes Spritzgießen ein Verschluss (S) auf dem Karton (C) ausgebildet werden kann; eine Befüllstation zum Befüllen des Kartons (C); und eine Versiegelungsstation (16) zum Ausbilden einer Versiegelung auf dem Karton (C); wobei der äußere Gießwerkzeugsatz (42) mit ersten und zweiten Abschnitten (42a, 42b) gebildet ist, um sich aufeinander zu zu bewegen und in einer geschlossenen Position ineinander einzugreifen und um sich in eine geöffnete Position voneinander weg zu bewegen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Form-, Füll- und Versiegelungs-Verpackungsmaschine, eine Direktspritzgießstation und einen Gießwerkzeugsatz zum Spritzgießen von Verschlüssen auf Behältern. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Spritzgießeinheit zum direkten Spritzgießen eines Verschlusses auf einen Kartonbehälter. Die Verbraucher haben wiederverschließbare Verschlüsse für Behälter zum Lagern, zum Beispiel von Nahrungsmittelerzeugnissen, kennen und schätzen gelernt. Diese wiederverschließbaren Verschlüsse ermöglichen guten Zugang zu dem Produkt und bieten gleichzeitig die Möglichkeit, den Behälter wieder zu verschließen, um die Haltbarkeit und die Frische des Produktes zu verlängern. Üblicherweise werden solche Behälter oder Kartons aus einem Verbundwerkstoff aus Karton oder Pappe mit einer oder mehr Polymerbeschichtungen oder Polymerschichten ausgebildet, um eine flüssigkeitsundurchlässige Struktur herzustellen.
Bei bekannten Behältern mit Verschlüssen der genannten Art werden die Verschlüsse, die in einem separaten Prozess hergestellt und zu dem Verpackungsvorgang transportiert werden, auf herkömmliche Weise als Teil des Form-, Füll- und Versiegelungsschrittes an den Behältern befestigt. Üblicherweise werden die Verschlüsse vor dem Befüllen des Kartons mit einem Produkt an dem teilweise aufgestellten Karton angebracht. Ein bekanntes Verfahren zum Befestigen des Verschlusses an dem Karton verwendet ein Ultraschallschweißverfahren. Bei diesem Verfahren wird der Karton teilweise aufgestellt, und der Verschluss wird mit dem Karton in Kontakt gebracht, wobei er eine Öffnung in dem Karton abdeckt. Danach wird ein Widerlager an das Kartonmaterial angelegt, und ein Ultraschall-Elektrodenarm wird in Kontakt mit einem Flansch des Verschlusses gebracht. Der Ultraschall-Elektrodenarm wird betätigt und verbindet den Flansch durch Ultraschallschweißen mit dem Kartonmaterial.
Ein weiteres Verfahren zum Befestigen von Verschlüssen an Kartons verwendet ein Induktionserwärmungsverfahren. Auch bei diesem Verfahren wird ein Widerlager an dem Kartonmaterial angelegt, und ein Induktionsschweißkopf wird mit dem Flansch in Kontakt gebracht. Ein Strom wird in dem Induktionsschweißkopf induziert, wodurch wiederum der Flansch an den Karton angeschweißt wird.
Bei einem weiteren Verfahren zum Anbringen der genannten Verschlüsse an Pappkartons wird ein Spritzwerkzeug über dem Karton (der eine offene Fläche aufweist, um die herum der Verschluss ausgebildet wird) geschlossen. Das Werkzeug umfasst einen inneren und einen äußeren Werkzeugabschnitt, die an dem inneren beziehungsweise an dem äußeren Bereich des Kartons angeordnet sind.
Eine solche Anordnung wird in Lees et al, US 6,467,238 B1 und US 6,536,187 B2 , offengelegt, die gemeinsam mit der hier vorliegenden Patentanmeldung abgetreten worden sind und per Verweis in die hier vorliegende Anmeldung eingearbeitet werden. In dem auf Lees et al. erteilten Patent bilden innere und äußere Werkzeuge innere und äußere Flächen in der Werkzeugkavität aus. Das innere Werkzeug ist dabei ortsfest und starr an einem Dorn befestigt, um den Karton während des Spritzgießprozesses zu stützen. Das innere Werkzeug umfasst weiterhin eine Bohrung zum Aufnehmen einer Angussbuchse (oder zum Einspritzen des Kunststoffwerkstoffs) und einen Anschnitt, durch den der verflüssigte Kunststoffwerkstoff in die Kavität fließt.
Ein Paar äußerer Werkzeuge drückt den Karton gegen das innere Werkzeug. Die äußeren Werkzeuge sind an einem Pressenmechanismus angebracht, um zweiseitig wirkende Bewegung der äußeren Werkzeuge bereitzustellen. Eine Bewegungsrichtung ist zu dem inneren Werkzeug hin und von diesem weg, und die andere Bewegungsrichtung bewegt die äußeren Werkzeughälften aufeinander zu und voneinander weg. Wenn die äußeren Werkzeuge gegeneinander gedrückt werden und gegen das innere Werkzeug gedrückt werden, bilden die Werkzeuge gemeinschaftlich die Werkzeugkavität aus, in die das Polymer eingespritzt wird.
Wenngleich diese Anordnung gut funktioniert, ist festgestellt worden, dass sie recht umständlich und unhandlich ist und eine Konfiguration, mit Winkeln, von Teilen erfordert, die in das Kartoninnere eingeführt werden müssen, um geschmolzenen Kunststoffwerkstoff (an dem Kartoninneren) zum Einspritzen in das Gießwerkzeug einzuleiten. Es wurde weiterhin festgestellt, dass sich der Karton bei der intern eingespritzten Anordnung in einer Richtung bewegen muss, die rechtwinklig zu der Fläche ist, auf die der Verschluss spritzgegossen wird. Als solches und für sich allein genommen ist eine solche Systemkonfiguration recht annehmbar. Da der Verschluss-Spritzgießvorgang und das zugehörige System jedoch in einen Form-, Füll- und Versiegelungsvorgang und in eine solche Maschine integriert werden muss, wirkt sich das Spritzgießsystem, bei dem Kunststoffwerkstoff von dem Inneren des Kartons in das Spritzgießwerkzeug eingeleitet wird, nachteilig auf die Gesamtsystemintegration und das Endprodukt Karton/Verschluss aus.
Die US 2002/0028270 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Spritzgießen eines Verschlusses auf bahnförmiges Verpackungsmaterial. Die Vorrichtung umfasst erste und zweite Werkzeughälften, welche in eine geschlossene Position gebracht werden können, um mit den gegenüberliegenden Seiten des Verpackungsmaterials in Kontakt zu sein, und welche in eine offene Position gebracht werden können, um beabstandet von dem Verpackungsmaterial angeordnet zu sein.
Dementsprechend besteht ein Bedarf an einem Spritzgießsystem zum direkten Spritzgießen von wiederverschließbaren Verschlüssen auf Kartons. Ein solches System umfasst einen Kunststoffwerkstoff-Einspritzort, welcher sich in einem äußeren Bereich des Kartons befindet. Wünschenswerterweise ist ein solches System für Integration in vorhandene Form-, Füll- und Versiegelungs-Verpackungsmaschinensysteme ausgelegt. Die Aufgabe wird gelöst durch eine Form-, Füll- und Versiegelungs-Verpackungsmaschine zum Formen, Befüllen und Versiegeln eines Kartons nach Anspruch 1, durch eine Direktspritzgießstation nach Anspruch 21 sowie durch einen Gießwerkzeugsatz nach Anspruch 36.
Eine Form-, Füll- und Versiegelungs-Verpackungsmaschine ist ausgelegt, um einen Verschluss direkt auf einen Karton zu spritzgießen. Die Maschine umfasst eine Karton-Aufstellstation zum Aufnehmen und Aufstellen eines Kartons und eine Direktspritzgießstation.
Die Spitzgießstation weist ein inneres Spritzwerkzeug (inneres Gießwerkzeug) zur Aufnahme in dem Karton und einen äußeren Spritzwerkzeugsatz (äußerer Gießwerkzeugsatz) auf. Das innere Gießwerkzeug und der äußere Gießwerkzeugsatz sind ausgelegt, um einen Abschnitt des Kartons dazwischen aufzunehmen und zu sichern und um eine Werkzeugkavität mit dem darin angeordneten Abschnitt des Kartons zu bilden. Der äußere Gießwerkzeugsatz bildet eine Öffnung zur Aufnahme eines Polymer-Einspritzsystems zum Einspritzen von Polymer in die Werkzeugkavität.
Ein Verschluss wird direkt auf den Karton gespritzt, wobei das Polymer den inneren Umfangsrand der Kartonöffnung, die sich innerhalb der Werkzeugkavität befindet, einschließt. Die Verpackungsmaschine umfasst weiterhin eine Befüllstation zum Befüllen des Kartons und eine Versiegelungsstation zum Ausbilden einer Versiegelung auf dem Karton.
Ein solches System umfasst einen Kunststoffwerkstoff-Einspritzplatz, welcher ein äußerer Bereich des Kartons ist. Ein bevorzugtes System ist zum Einbau in vorhandene Form-, Füll- und Versiegelungs-Verpackungsmaschinensysteme ausgelegt.
In einem bevorzugten System wird der äußere Gießwerkzeugsatz mit einem ersten und einem zweiten Abschnitt gebildet, die so ausgelegt sind, dass sie sich aufeinander zu bewegen und ineinander in einer geschlossenen Position eingreifen und dass sie sich in eine geöffnete Position voneinander weg bewegen, so dass sich das innere Gießwerkzeug zu dem äußeren Gießwerkzeugsatz hin bewegt und in den äußeren Gießwerkzeugsatz eingreift, um die Werkzeugkavität auszubilden.
In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Spritzgießstation einen Rahmen, an dem ein Dorn angebracht ist, auf dem der Karton während des Spritzgießens des Verschlusses angebracht wird. Das innere Gießwerkzeug wird auf dem Dorn angebracht, und der Dorn wird durch einen Antrieb zu dem äußeren Gießwerkzeugsatz hin und von diesem weg bewegt. Eine Einspannvorrichtung greift in den äußeren Gießwerkzeugsatz ein, um die ersten und zweiten Abschnitte während des Spritzgießens des Verschlusses ineinander eingreifend vorzuhalten.
Ein bevorzugtes Spritzgießsystem umfasst eine Karton-Anschlagfläche, die angeordnet ist, um den Karton in einer geeigneten Längsposition zwischen dem inneren Gießwerkzeug und dem äußeren Gießwerkzeugsatz zu positionieren sowie den inneren Umfangsrand der Kartonöffnung geeignet in der Werkzeugkavität zu positionieren. Bei einer solchen Anordnung wird die Karton-Anschlagfläche auf dem inneren Gießwerkzeug ausgebildet. Der äußere Gießwerkzeugsatz umfasst eine Aussparung zum Aneinanderanpassen mit der Karton-Anschlagfläche.
In einem aktuellen Spritzgießsystem wird ein Karton-Zentrierelement (Zentrierungsvorsprung) angeordnet, um den Karton in einer geeigneten seitlichen Position zwischen dem inneren Gießwerkzeug und dem äußeren Gießwerkzeugsatz anzuordnen und um den inneren Umfangsrand der Kartonöffnung in der Werkzeugkavität anzuordnen. Das Karton-Zentrierelement wird an dem inneren Gießwerkzeug angeordnet und in der Aussparung des äußeren Gießwerkzeugsatzes aufgenommen.
Der Werkzeugsatz (das heißt, das innere Gießwerkzeug oder der äußere Gießwerkzeugsatz) umfasst eine Anschlagwand, die angepasst ist, um jeweils in das andere Gießwerkzeug einzugreifen. Die Anschlagwand ist ausgelegt, um das innere Gießwerkzeug und den äußeren Gießwerkzeugsatz in einem genauen Abstand zu einander und geeignet in einem vorgegebenen Abstand anzuordnen, um die Werkzeugkavität geeignet zu bilden.
Das innere Spritzwerkzeug umfasst einen Stopfen, der sich davon nach außen erstreckt. Eine Vielzahl von Karton-Greifelementen wird in dem Gießwerkzeug ausgebildet, wobei die Greifelemente neben dem Stopfen und innerhalb der Werkzeugkavität angeordnet sind. In einem vorhandenen Gießwerkzeug werden die Karton-Greifelemente in einem flachen Schacht um den Rand des Stopfens herum angeordnet und im Allgemeinen radial in Bezug zu dem Stopfen ausgerichtet.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung, aus den anhängenden Zeichnungen und aus den anhängenden Patentansprüchen ersichtlich werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
1 ist eine Seitenansicht einer Form-, Füll- und Versiegelungs-Verpackungsmaschine und eines Kartonmagazins/einer Faltschachtelaufrichtstation mit einer Verschluss-Formvorrichtung (Spritzgießeinheit), die die Grundsätze der vorliegenden Erfindung ausführt und zwischen dem Magazin und der Verpackungsmaschine angeordnet ist, und veranschaulicht weiterhin eine zugehörige Karton-Übergabeeinheit, die über der Spritzgießeinheit angeordnet ist.
2 ist eine perspektivische Ansicht der Spritzgießeinheit und der Übergabeeinheit, wobei die Spritzgießeinheit auf einem Wagen in einem Rahmen (der die Übergabeeinheit stützt) angeordnet ist und wobei der Rahmen und die Spritzgießeinheit zwischen dem Magazin und der Verpackungsmaschine angeordnet sind.
3 ist eine perspektivische Seitenansicht der Spritzgießeinheit, die in dem Rahmen auf dem Wagen abgestützt wird.
4 ist eine perspektivische Seitenansicht der Spritzgießeinheit, der besseren Veranschaulichung wegen von dem Wagen und dem Rahmen entfernt gezeigt.
5 ist eine perspektivische Seitenansicht der Spritzgießeinheit, gezeigt von der gegenüberliegenden Seite zu der von 4 und, analog zu 4, der besseren Veranschaulichung wegen von dem Wagen und dem Rahmen entfernt gezeigt.
6 ist eine perspektivische Veranschaulichung der Spritzgießeinheit und zeigt eine der Direktspritzgießstationen und veranschaulicht einen Karton, der in den Dorn der Spritzgießeinheit eingeführt wird, wobei die Spritzgießeinheit mit auseinander gefahrenen ersten und zweiten Abschnitten gezeigt wird.
7 ist eine perspektivische Ansicht des in den Dorn eingeführten Kartons und der zum Spritzgießen des Verschlusses geschlossenen ersten und zweiten Abschnitte.
8 ist eine Draufsicht und veranschaulicht das innere Gießwerkzeug, das nach vorn in Eingriff mit den ersten und zweiten Abschnitten bewegt wird, und die geschlossenen ersten und zweiten Abschnitte.
9 ist eine Draufsicht und veranschaulicht das innere Gießwerkzeug, das nach hinten bewegt wird (zum Zuführen des Kartons auf den Dorn beziehungsweise zum Abführen des Kartons von dem Dorn), wobei die äußere Werkzeug-Einspannvorrichtung außer Eingriff mit den ersten und zweiten Abschnitten ist.
10 ist eine Draufsicht der Spritzgießeinheit und zeigt die ersten und zweiten Abschnitte in der geschlossenen Position, zeigt jedoch die Einspannvorrichtung in der eingegriffenen Position.
11 ist eine Draufsicht der Spritzgießeinheit und zeigt die ersten und zweiten Abschnitte in der geschlossenen Position, jedoch mit der Einspannvorrichtung in der Position außer Eingriff.
12 ist eine Teilquerschnittsansicht der Spritzgießkomponenten und zeigt die Düsennadel in der Angussbuchse positioniert und die Angussbuchse in dem inneren Gießwerkzeug positioniert.
13 ist eine vergrößerte Teilansicht und zeigt das innere Gießwerkzeug in Eingriff mit einem der ersten und zweiten Abschnitte des äußeren Gießwerkzeugsatzes.
14A ist eine perspektivische Ansicht der ersten und zweiten Abschnitte, die miteinander in Eingriff stehen.
14B ist eine perspektivische Ansicht des inneren Gießwerkzeugs zur Anwendung mit den ersten und zweiten Abschnitten aus 14A.
Die 15 und 16 veranschaulichen alternative Ausführungsbeispiele des inneren Gießwerkzeug.
17 ist eine schematische Veranschaulichung der Spritzgießwerkzeuge, die miteinander in Eingriff stehen, um die Werkzeugkavität auszubilden.
18 veranschaulicht einen beispielhaften Verschluss, der auf einen (teilweise gezeigten) Karton spritzgegossen ist; und
19 veranschaulicht einen Abschnitt eines beispielhaften Kartons, der eine einzelne, zentrale Zentrierkerbe zur Verwendung mit der vorliegenden Spritzgießeinheit aufweist.
Wenngleich die vorliegende Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen ausgeführt werden kann, wird in den Zeichnungen ein gegenwärtig bevorzugtes Ausführungsbeispiel gezeigt und nachfolgend in dem Verständnis beschrieben, dass die hier vorliegende Offenlegung als beispielhafte Ausführung der Erfindung zu verstehen ist und dass die Erfindung nicht auf das konkrete hier veranschaulichte Ausführungsbeispiel beschränkt ist.
In der vorliegenden Offenlegungsschrift sollen die Wörter „ein” oder „eine” jeweils den Singular und den Plural des betreffenden Wortes bedeuten. Umgekehrt soll eine im Plural bezeichnete Position gleichzeitig den Singular der betreffenden Position mit umfassen.
Unter Bezugnahme auf die Figuren und insbesondere auf 1 wird eine beispielhafte Form-, Füll- und Versiegelungs-Verpackungsmaschine 10 mit einer Spritzgießeinheit 12 gezeigt, die die Grundsätze der vorliegenden Erfindung verkörpert und zwischen einem Kartonmagazin/einer Faltschachtelaufrichtstation 14 und einem Kartonboden-Versiegelungsstationsrevolver 16 zwischengeschaltet ist. Eine Übergabeeinheit 18 ist über der Spritzgießeinheit 12 angeordnet.
Die Übergabeeinheit 18 und die Spritzgießeinheit 12 sind an einem Übergabeeinheits-Rahmen 20 angebracht (wobei die Spritzgießeinheit 12 auf einem Wagen 22 montiert ist, der in dem Rahmen 20 untergebracht ist), der zwischen dem Magazin/der Faltschachtelaufrichtstation 14 und der Form-, Füll- und Versiegelungs-Verpackungssmaschine angeordnet ist. Eine beispielhafte Form-, Füll- und Versiegelungs-Verpackungsmaschine 10 kann wie diejenige beschaffen sein, die in Katsumata, US6,012,267 A beschrieben wird, wobei das genannte Patent gemeinschaftlich mit der hier vorliegenden Patentanmeldung abgetreten wird und per Verweis in die hier vorliegende Anmeldung eingearbeitet wird.
Ein Karton C wird von dem Kartonmagazin/der Faltschachtelaufrichtstation 14 zugeführt und durch die Übergabeeinheit 18 an die Spritzgießeinheit 12 übergeben. Nach dem Spritzgießen des Verschlusses S wird der Karton C durch die Übergabeeinheit 18 aus der Spritzgießeinheit 12 entnommen und, erneut durch die Übergabeeinheit 18, an die Kartondorne 24 auf dem Maschinenrevolver 16 zwecks Formens und Versiegelns des Bodens übergeben. Die Übergabeeinheit 18 wird in der US 7,059,466 B2 , auf Breidenbach et al. lautend, beschrieben, wobei das genannte Patent gemeinschaftlich mit der hier vorliegenden Patentanmeldung abgetreten ist und per Verweis in die hier vorliegende Patentanmeldung eingearbeitet wird.
Es wurde festgestellt, dass wenngleich die in den oben genannten auf Lees et al. erteilten Patenten offengelegte Spritzgießvorrichtung gut funktioniert, sich der Karton in einer Richtung bewegen muss, die rechtwinklig zu der Richtung (der Ebene) der Kartonoberfläche ist, auf die der Verschluss spritzgegossen wird. Dies bewirkt in der Tendenz eine Verschlechterung der Zuverlässigkeit der Handhabung des Kartons. Darüber hinaus ist festgestellt worden, dass dies die Größe und die Art oder die Auslegung des Verschlusses, der auf den Karton spritzgegossen werden kann, einschränken oder begrenzen kann.
Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst eine Spritzgießeinheit 12, die die Grundsätze der hier vorliegenden Erfindung verkörpert, einen Rahmen 26 und trägt eine Vielzahl von Dornen 28, auf denen die Kartons C zum Spritzgießen der Verschlüsse S positioniert werden. Die veranschaulichte Spritzgießeinheit 12 umfasst vier Direktspritzgießstationen 30, von denen eine jede einen Dorn 28 aufweist, auf den die Kartons für gleichzeitiges Spritzgießen des Verschlusses S zugeführt werden. Es wird erkennbar sein, dass die Anzahl der Direktspritzgießstationen 30 in Abhängigkeit von der gewünschten Anordnung unterschiedlich sein kann.
Die Direktspritzgießstation 30 ist an dem Rahmen 26 befestigt. Die Direktspritzgießstation 30 umfasst ein Polymer-Einspritzsystem 32, das eine Düsennadel 34 sowie eine Angussbuchse 36 aufweist, wie dies in dem oben genannten auf Lees et al. erteilten Patent beschrieben wird. Die Direktspritzgießstation 30 umfasst weiterhin ein inneres Werkzeug oder Gießwerkzeug 38, den Dorn 28 und eine Dornkappe 40, die auf dem Dorn 28 angebracht ist. Das innere Gießwerkzeug 38 ist auf dem Dorn 28 montiert, zwecks Einführen in den Karton C (zum Beispiel zum Positionieren des Kartons C auf dem Dorn 28 über dem inneren Gießwerkzeug 38) zum Spritzgießen des Verschlusses S. Die Direktspritzgießstation 30 umfasst weiterhin ein äußeres Werkzeug oder einen Gießwerkzeugsatz 42, der aus den zusammenpassenden ersten und zweiten Abschnitten 42a, b (oder Werkzeughälften) gebildet wird, die zueinander zusammenpassen und mit dem inneren Gießwerkzeug (38) zusammenpassen (wobei sich der Karton C zwischen dem inneren Gießwerkzeug 38 und dem äußeren Gießwerkzeugsatz 42 befindet).
Der Rahmen 26 wird bereitgestellt, um eine Struktur bereitzustellen und um die Systemkomponenten zu montieren. Der Rahmen 26 stützt die Dorne 28, auf denen die Kartons C zum Spritzgießen angeordnet sind.
Der Dorn 28 ist über ein hin- und her laufendes Element 44, wie zum Beispiel den veranschaulichten Hydraulikzylinder, an dem Rahmen 26 befestigt. Eine Wellenbaugruppe 46 ist an dem Rahmen 26 angebracht und verläuft parallel zu der Verlängerung des Zylinders 44, um gerade, gleichmäßige Bewegung des Dornes 28 zu gewährleisten. Zu diesem Zweck „gleitet” der Dorn 28 entlang der Wellenbaugruppe 46. Führungswalzen (nicht gezeigt) sind für Kontakt mit dem Dorn 28 betriebsfähig an dem Rahmen 26 angebracht, um Drehbewegung des Dornes 28 zu verhindern. Der Dorn 28 wird durch den Zylinder 44 zu einer starren, ortsfesten Grundplatte 50 hin und von dieser weg bewegt. Die Grundplatte 50 ist starr an dem Rahmen 26 befestigt. Der durch den Zylinder 44 erzeugte Druck hält die Dorne 28 während des Spritzgießens an Ort und Stelle.
Das innere Gießwerkzeug 38 ist an dem Dorn 28 montiert und der äußere Gießwerkzeugsatz 42 ist bedienbar und beweglich an der Grundplatte 50 montiert. Das innere Gießwerkzeug 38 umfasst einen Stopfen 52, der die Innenseite der Ausgusstülle des Verschlusses S definiert. Wenn das innere Gießwerkzeug 38 und der äußere Gießwerkzeugsatz 42 aneinander angepasst werden, bilden sie die Werkzeugkavität 54, die den Verschluss S räumlich definiert.
Das Polymer-Einspritzsystem 32 ist derjenige Abschnitt der Spritzgießeinheit 12, der das Polymer (zum Beispiel in fester Form, wie zum Beispiel in Pelletform) aufnimmt, das Polymer verflüssigt und es zu den Werkzeugen 38, 42 transportiert (in diese einspritzt). Ein vorgesehenes Polymer-Einspritzsystem 32 kann wie das beschaffen sein, das in den oben genannten auf Lees et al. erteilten Patenten ( US 6,467,238 B1 und US 6,536,187 B2 ) offengelegt wird.
Unter erneuter Bezugnahme auf die 6 bis 9 bewegen sich die Dorne 28 durch die Wirkung des Zylinders 44 in Längsrichtung auf die äußeren Gießwerkzeugsätze 42 zu und von diesen weg. Die äußeren Gießwerkzeugsätze 42 sind zweiteilige Werkzeuge, das heißt ein jeder der äußeren Gießwerkzeugsätze 42 wird jeweils durch erste und zweite Abschnitte 42a und 42b (oder Werkzeughälften) ausgebildet, die sich aufeinander zu und voneinander weg bewegen. Die äußeren Werkzeuge 42 bewegen sich seitlich oder quer zu der Richtung, in der sich die Dorne 28 bewegen. Wenn sich somit die ersten und zweiten Abschnitte 42a, b auseinander bewegen und wenn sich der Dorn 28 von den äußeren Gießwerkzeugsätzen 42 weg bewegt, ist das Gießwerkzeug vollständig geöffnet.
Ein jeder der ersten Abschnitte 42a bewegt sich durch die Wirkung eines einzelnen Antriebselementes, wie zum Beispiel des beispielhaften Pneumatikzylinders 56 und der hin- und herlaufenden Antriebsstange 60, die an einem jeden der ersten Abschnitte 42a angebracht sind, und ein jeder der zweiten Abschnitte 42b bewegt sich durch die Wirkung eines einzelnen Antriebselementes, wie zum Beispiel des beispielhaften Pneumatikzylinders 58. Die Zylinderstange 56 (nicht gezeigt) ist an dem Rahmen 26 befestigt, und der Zylinderkörper 56 ist an einem Joch 57 befestigt. Das Joch 57 ist an einem Paar Antriebsstangen 60 (nicht gezeigt) befestigt, die durch eine Seite des Rahmens 26 und durch einen jeden der ersten und zweiten Abschnitte 42a und 42b traversieren, es ist jedoch nur an den ersten Abschnitten 42b befestigt oder angebracht.
Die zweiten Abschnitte 42b sind über einen Verbindungsflansch 62, der sich von einem jeden der zweiten Abschnitte 42b erstreckt und an benachbarten zweiten Abschnitten 42b befestigt ist, miteinander verbunden. Die zweiten Abschnitte 42b werden ebenfalls so angetrieben, dass Betätigung des zweiten Zylinders 58 einen jeden der zweiten Abschnitte 42b bewegt. Auf diese Weise bewegen sich die ersten und die zweiten Abschnitte 42a und 42b auf koordinierte Weise zwischen der geöffneten und der geschlossenen Position.
In der geöffneten Position sind die Abschnitte 42a, b voneinander getrennt. In der geschlossenen Position stehen die ersten und zweiten Abschnitte 42a, b miteinander in Eingriff, um den äußeren Teil der Werkzeugkavität zu bilden. Der Durchschnittsfachmann wird erkennen, dass der Druck, mit dem der Kunststoffwerkstoff in das Gießwerkzeug eingespritzt wird, recht groß sein kann, in der Größenordnung von 10.000 bis 12.000 Pfund pro Quadratzoll. Um somit die ersten und zweiten Abschnitte 42a, b miteinander in Eingriff zu halten, um die Werkzeugkavität zu bilden, bewegt sich eine Einspannvorrichtung 64 (zwei zugehörig zu einer jeden der Direktspritzgießstationen 30) in Längsrichtung in Eingriff mit den ersten und zweiten Abschnitten 42a, b, um sicherzustellen, dass der äußere Gießwerkzeugsatz 42 zusammengehalten wird, um das Gießwerkzeug geschlossen zu halten und um die Kavität 54 ausgebildet vorzuhalten.
Zusätzlich und um die ersten und zweiten Abschnitte 42a, b in Eingriff miteinander und bündig gegen die Grundplatte 50 zu halten, wenn die Einspannvorrichtung 64 betätigt wird, wie in den 6 bis 7 zu sehen ist, greift ein Paar Sicherungsspindeln 65 an einem jeden der ersten und zweiten Abschnitte 42a, b in Verriegelungsflansche 67 ein. Die Sicherungsspindeln 65 sind fest an der Grundplatte 50 montiert und werden somit recht starr abgestützt. Wenn sich die ersten und zweiten Abschnitte 42a, b aufeinander zu bewegen, greifen die Flansche 67 (die starr an den ersten und zweiten Abschnitten 42a, b montiert sind), in Köpfe 69 an den Sicherungsspindeln 65 ein und verhindern, dass die ersten und zweiten Abschnitte 42a, b nach vorn (zu dem Dorn 28 hin) ziehen und wegdrehen (von dem Dorn 28 weg).
Die Einspannvorrichtung 64 bewegt sich in Längsrichtung zu den ersten und zweiten Abschnitten 42a, b hin, um seitliche Bewegung (Öffnen) der ersten und zweiten Abschnitte 42a, b zu verhindern. In einer vorliegenden Spritzgießeinheit 12 umfasst die Einspannvorrichtung 64 einen Körper 66, der sich über einen Verriegelungszapfen 68 bewegt und in diesen eingreift, welcher sich von einem jeden der ersten und zweiten Abschnitte 42a, 42b erstreckt. Der Körper 66 bewegt sich auf die ersten und zweiten Abschnitte 42a, b zu und von diesen weg, das heißt er wird durch Betätigung eines Antriebs 70, wie zum Beispiel des veranschaulichten Pneumatikzylinders, angetrieben. Andere Antriebe, wie unter anderem elektrische Stellglieder, pneumatische Stellglieder und ähnliche, können ebenfalls vorgesehen werden.
Unter Bezugnahme auf die 12 bis 14 bilden das innere Gießwerkzeug 38 (das den sich nach außen erstreckenden Stopfen 52 umfasst) und der äußere Gießwerkzeugsatz 42, wenn diese miteinander in Eingriff stehen, die Kavität 54, die den Verschluss S bildet (wenn Kunststoffwerkstoff in die Kavität 54 eingespritzt wird). Ein jedes der Werkzeuge 38, 42 dient weiterhin dazu, sicherzustellen dass es in Bezug auf das jeweils andere Werkzeug richtig positioniert ist, so dass die Kavität 54 die richtige Größe aufweist, damit Kunststoffwerkstoff die Kavität 54 ausfüllt. Dies gewährleistet, dass die Abmessungen des Verschlusses S der Vorgabe entsprechen und dass sich der Verschluss S ordnungsgemäß ausbildet. Zu diesem Zweck umfassen die Werkzeuge 38, 42 eine Anschlagwand 72, die dazu dient, einen Abstand zwischen dem inneren Gießwerkzeug 38 und dem äußeren Gießwerkzeugsatz 42 herzustellen, um den Zwischenraum zwischen den Werkzeugen 38, 42 ordnungsgemäß zu bilden (und um somit die Werkzeugkavität 54 zu bilden). Auf diese Weise ist der Zwischenraum oder der Spalt zwischen den Werkzeugen 38, 42 (oder die Kavität 54), wenn die Werkzeuge geschlossen sind, ein gemessener, nachgewiesener Abstand, der von dem Abstand d₇₂ abhängig ist (siehe die 14A und 14B), um den sich die Wand 72 von der Oberfläche des inneren Gießwerkzeugs 38 erstreckt, in Verbindung mit der Tiefe d₇₈ der Aussparung 78 des äußeren Gießwerkzeugsatzes.
Steuerung des Abstandes zwischen den Werkzeugen 38, 42 ermöglicht Steuern der Dicke des Verschlusses und insbesondere der Dicke der Aufreißmembran, die (in diesem Verschluss S) als Bestandteil des Verschlusses S ausgebildet wird. Das innere Gießwerkzeug 38 umfasst weiterhin die physische Karton-Anschlagfläche, wie an 73 angedeutet, zum Eingreifen in den Karton C, um zu weites Einführen zu verhindern, wenn der Karton C auf den Dorn 28 bewegt wird und wenn die Werkzeuge 38, 42 ineinander eingreifen. Die Karton-Anschlagfläche 73 stellt im Wesentlichen Längspositionierung des Kartons C bereit, das heißt, Positionierung entlang der Länge des Dornes 28, wie durch den Pfeil 74 in 7 angedeutet wird, durch Stoppen der einwärts gerichteten Bewegung des Kartons C. In einem aktuellen Ausführungsbeispiel wird die Karton-Anschlagfläche 73 als Teil der Anschlagwand 72 ausgebildet, wodurch die beiden Strukturen (und Funktionen) in ein einzelnes Element integriert werden. Die Oberfläche 72 (als Teil der Wand 72) erstreckt sich von der Vorderseite 39 des inneren Gießwerkzeugs 38 weiter heraus als sich der Stopfen 54 von der Vorderfläche 39 des inneren Gießwerkzeugs 38 heraus erstreckt.
Die Werkzeuge 38, 42 umfassen weiterhin ein Karton-Zentrierelement 76. In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel wird das Karton-Zentrierelement 76 weiterhin mit oder als Teil der Anschlagwand 72 und der Karton-Anschlagfläche 73 ausgebildet. Das Karton-Zentrierelement 76 weist eine vorgegebene, besondere Form auf, so dass das Karton-Zentrierelement 76 mit einem Abschnitt 76' des Kartons C (siehe 17 und 19), welcher bevorzugt als eine Aussparung ausgebildet ist, zusammenpasst, um den Karton seitlich geeignet zwischen den Werkzeugen 38, 42 zu positionieren. Somit ist der Karton C, indem der Karton C in den Zwischenraum zwischen den Werkzeugen 38, 42 bewegt wird, mit der Anschlagfläche 73 und dem Karton-Zentrierelement 76 geeignet zwischen den Werkzeugen 38, 42 positioniert, und die Werkzeuge 38, 42 sind durch die Anschlagwand 72 geeignet voneinander beabstandet.
In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel sind die Anschlagwand 72, die Karton-Anschlagfläche 73 und das Karton-Zentrierelement 76 auf dem inneren Gießwerkzeug 38 positioniert. Wie weiter oben bereits kurz erwähnt wurde, erstreckt sich die Anschlagwand 72 nach außen um einen Abstand d₇₂ (siehe die 14A und 14B), der das innere Gießwerkzeug 38 und der äußere Gießwerkzeugsatz 42 um einen vorgegebenen Betrag voneinander beabstandet, um die Materialstärke des Kartons C aufzunehmen, ohne das Material zusammenzudrücken oder es in dem Gießwerkzeug, zwischen den Werkzeugen 38, 42, „lose” zu lassen. Wenngleich die Anschlagwand 72, die Karton-Anschlagfläche 73 und das Karton-Zentrierelement 76 als in den vorliegenden Werkzeugen 38, 42 in ein einzelnes strukturelles Element integriert gezeigt werden, wird der Durchschnittsfachmann erkennen, dass diese integrierten Elemente 72, 73 und 76 als separate strukturelle und funktionale Elemente ausgebildet werden können. Wenngleich die Anschlagwand 72, die Karton-Anschlagfläche 73 und das Karton-Zentrierelement 76 weiterhin als von dem inneren Gießwerkzeug 38 nach außen vorstehend gezeigt werden und die zusammenwirkende Aussparung 78 als in dem äußeren Gießwerkzeugsatz 42 ausgebildet gezeigt wird, wird der Durchschnittsfachmann erkennen, dass die vorspringenden Elemente 72, 73 und 76 auf dem äußeren Gießwerkzeugsatz 42 ausgebildet werden können und dass das aufnehmende Element oder die Aussparung 78 in dem inneren Gießwerkzeug 38 ausgebildet werden kann.
In einem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Karton-Zentrierelement 76 mit einer Dreiecksform oder einer Keilform ausgebildet und der Karton C weist einen dreieckigen oder keilförmigen Abschnitt 76' dergestalt auf, dass, wenn der Karton C zwischen den Werkzeugen 38, 42 bewegt wird, die Seiten des Abschnitts 76' mit den Seiten des Vorsprunges 76 in Berührung kommen und den Karton C seitlich nach Erfordernis verschieben, um den Karton C in der Spritzgießeinheit 12 zu positionieren. Der Durchschnittsfachmann wird erkennen, dass andere Formen, wie zum Beispiel Halbkreise 176 (15), Pyramidenstumpfformen 276 (16) und ähnliches, sowie mehrere oder andere Formen, wie zum Beispiel Paare von beabstandeten Vorsprüngen oder Ansätzen, verwendet werden können, ebenso wie Ausschnitte oder Aussparungen, die in dem Werkzeug ausgebildet werden, die mit einer Lasche oder einem Vorsprung in dem Karton zusammenpassen, oder andere Formen und Konfigurationen, die in den Erfindungsgedanken der vorliegenden Erfindung fallen. Es wird weiterhin ersichtlich sein, dass zusammenpassende Aussparungen (oder Vorsprünge oder Laschen) des Kartons C mit den genannten anderen Formen und Ausführungen verwendet werden können.
Um die Durchbiegung des Materials des Kartons C, nachdem dieser sich in dem Gießwerkzeug befindet und wenn Kunststoffwerkstoff in die Werkzeugkavität 54 eingespritzt wird, zu minimieren, erstrecken sich Karton-Eingreifrippen 82 im Allgemeinen radial von etwa der Basis des Stopfens 52. In einem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein flacher Schacht oder Kanal 84 um die Basis des Stopfens 52 herum ausgebildet, in dem die Karton-Eingreifrippen 82 ausgebildet werden. Die Karton-Eingreifrippen 82 stützen das Papier, um örtliche Durchbiegung des Kartons C zu verhindern. Die Karton-Eingreifrippen 82 dienen weiterhin der Verbesserung von Kontakt zwischen dem strömenden Polymer und dem (Papier)-Material des Kartons, der Verbindung verbessert. Wie in den 13 und 14B zu sehen ist, wird ein Papier-Druckring 85 auf dem äußeren Gießwerkzeugsatz 42 ausgebildet, um in den Karton einzugreifen und diesen an das innere Gießwerkzeug 38, außerhalb des Schachtes 84, anzudrücken. Dieser bildet die Grenze, zu. der das Polymer während des Spritzgießens des Verschlusses S fließt. Der Durchschnittsfachmann wird erkennen, dass (wenngleich dies nicht gezeigt wird) der Papier-Druckring alternativ dazu auf dem inneren Gießwerkzeug 38 ausgebildet werden kann. Wenn die inneren Gießwerkzeuge 38 und die äußeren Gießwerkzeugsätze 42 geschlossen und gesichert sind, befindet sich der Papier-Druckring 85 etwa 0,35 mm von dem inneren Gießwerkzeug beabstandet, um das Papier von etwa 0,5 mm auf etwa 0,35 mm zusammenzudrücken.
Wie der Durchschnittsfachmann erkennen wird, wird der Karton C bei herkömmlichen Verschluss-Aufbringverfahren mit einer vorgestanzten oder vorgeformten Öffnung versehen, in die der Verschluss eingepasst wird und danach mit dem Karton versiegelt wird. Die Ränder um diesen Bereich herum sind unbeschichtet, da die Öffnung nach der Herstellung des Verbundwerkstoffes oder der Laminatstruktur des Kartonmaterials ausgebildet wird.
Wenngleich davon ausgegangen wird, dass Kartons mit dergestalt vorgeformten Öffnungen mit der Spritzgießeinheit 12 verwendet werden, wird ebenso davon ausgegangen, dass nicht vorgeformtes Material ebenfalls verwendet werden kann und dass die Öffnung als Teil des oder integriert in das Direktspritzgießverfahren ausgebildet werden kann.
In Betrieb dreht sich die Übergabeeinheit 18, um die Kartons C über der Spritzgießeinheit 12 zu positionieren. Die Kartons C werden gleichzeitig auf die vier Spritzgießstations-Dorne 28 übergeben. Die Karton-Spritzgießtafel P (das heißt, die Tafel des Kartons C, auf die der Verschluss spritzgegossen wird), wird zwischen den Stopfen 52 des inneren Gießwerkzeugs 38 und den äußeren Gießwerkzeugsatz 42 bewegt. Um den in der Spritzgießeinheit erforderlichen Betrag von Bewegung zu minimieren, wird der Abstand (der Zwischenraum) zwischen dem Stopfen 52 und dem äußeren Gießwerkzeugsatz 42 relativ klein gehalten, etwa 4,0 Millimeter oder 3,5 mm größer als die Stärke der Kartontafel P, wenn sich die Spritzgießeinheit 12 in der geöffneten Position befindet.
Wenn der Karton C auf den Dorn 28, zwischen den Stopfen 52 und den äußeren Gießwerkzeugsatz 42, bewegt wird, kommt der Rand E des Kartons C mit der Karton-Anschlagfläche 73 auf dem inneren Gießwerkzeug 38 in Kontakt. Dies positioniert den Karton C in der Längsrichtung in dem Gießwerkzeug 38. Zusätzlich positionieren die Bewegung des Kartons C in das Gießwerkzeug 38 und das Zusammenpassen des Karton-Zentrierelements 76 des inneren Gießwerkzeugs 38 mit dem Abschnitt 76' den Karton C seitlich in dem Gießwerkzeug. Auf diese Weise wird der Karton C in Längsrichtung und seitlich in der Direktspritzgießstation 30 positioniert. Die Werkzeuge 38, 42 schließen danach durch die einwärts gerichtete Bewegung der ersten und zweiten Abschnitte 42a, 42b und die Bewegung des Dornes 28 (mit dem inneren Werkzeug) zu den äußeren Gießwerkzeugsätzen 42 hin. Der Papier-Druckring 85 ergreift das Material des Kartons C, während die Karton-Eingreifrippen 82 Durchbiegung verhindern, um die Beibehaltung der Position des Kartons C zwischen den Werkzeugen 38, 42 und in der Werkzeugkavität 54 zu ermöglichen. Der Karton C wird nun zwischen den Werkzeugen 38, 42 positioniert, die Einspannvorrichtung 64 bewegt sich in die Position, um die ersten und zweiten Abschnitte 42a und 42b zu sichern, und Polymer wird in die Werkzeugkavität 54 eingespritzt. Es wird erkennbar sein, dass die ersten und zweiten Abschnitte 42a, b geschlossen werden können und dass Eingriff in die Einspannvorrichtungen 64 erfolgen kann, bevor der Eingriff in das innere Gießwerkzeug 38 mit dem äußeren Gießwerkzeugsatz 42 erfolgt.
Nach einer Abkühlzeit wird das Gießwerkzeug geöffnet, indem die Einspannvorrichtung 64 gelöst wird, wodurch die ersten und zweiten Abschnitte 42a, 42b getrennt werden und der Dorn 28 eingefahren wird (alternativ dazu kann der Dorn 28 vor dem oder gleichzeitig mit dem Trennen der ersten und zweiten Abschnitte 42a, b eingefahren werden). Der Karton C wird danach von dem Dorn 28 und zurück auf die Übergabeeinheit 18 entfernt (zurückgezogen). Es wird erkennbar sein, dass da sich die ersten und zweiten Abschnitte 42a, b voneinander trennen und das innere Gießwerkzeug 38 (auf dem Dorn) eingefahren wird, ausreichend Platz für den Karton C mit dem darauf spritzgegossenen Verschluss S vorhanden ist, um sich hinter die Werkzeuge 38, 42 zu bewegen, ohne dass der Verschluss S beschädigt wird.
Bezugszeichenliste

10: Form-, Füll- und Versiegelungs-Verpackungsmaschine
12: Spritzgießeinheit
14: Faltschachtelaufrichtstation
16: Kartonboden-Versiegelungsrevolver
18: Übergabeeinheit
20: Übergabeeinheits-Rahmen
22: Wagen
24: Kartondorn
26: Rahmen
28: Dorn
30: Direktspritzgießstation
32: Polymer-Einspritzsystem
34: Düsennadel
36: Angussbuchse
38: inneres Gießwerkzeug
39: Vorderseite bzw. Vorderfläche des Gießwerkzeugs
40: Dornkappe
42: äußerer Gießwerkzeugsatz
42a: erster Abschnitt
42b: zweiter Abschnitt
44: Zylinder
46: Wellenbaugruppe
50: Grundplatte
52: Stopfen
54: Werkzeugkavität
56: (Pneumatik-)Zylinder
57: Joch
58: (Pneumatik-)Zylinder
60: Antriebsstange
62: Verbindungsflansch
64: Einspannvorrichtung
65: Sicherungsspindel
66: Körper
67: Verriegelungsflansch
68: Verriegelungszapfen
69: Kopf
70: Antrieb
72: Anschlagwand
73: Karton-Anschlagfläche
74: Pfeil
76: Karton-Zentrierelement
76': Abschnitt (des Kartons)
78: Aussparung
82: Karton-Eingreifrippe
84: Kanal, Schacht
85: Papier-Druckring
176: Halbkreis
276: Pyramidenstumpfform
d₇₂: Abstand
d₇₈: Abstand
S: Verschluss
C: Karton
E: Rand des Kartons
P: Karton-Spritzgießtafel

Claims

Form-, Füll- und Versiegelungs-Verpackungsmaschine (10) zum Formen, Befüllen und Versiegeln eines Kartons (C), wobei der Karton (C) eine vorgeformte Öffnung aufweist, die darin durch einen inneren Umfangsrand gebildet wird, wobei die Maschine (10) umfasst: eine Faltschachtelaufrichtstation (14), wobei die Faltschachtelaufrichtstation (14) angepasst ist, den in flacher Form vorliegenden Karton (C) zu einer Röhrenform aufzurichten, die einen inneren Kartonbereich definiert; eine Direktspritzgießstation (30) mit einem inneren Gießwerkzeug (38) zur Aufnahme des zu einer Röhrenform aufgerichteten Kartons und einem äußeren Gießwerkzeugsatz (42), welche dazwischen einen Abschnitt des zu einer Röhrenform aufgerichteten Kartons (C) aufnehmen und sichern kann, wobei eine Werkzeugkavität (54) mit dem darin angeordneten Abschnitt des Kartons (C) gebildet wird, wobei der innere Umfangsrand der Kartonöffnung in der Werkzeugkavität (54) angeordnet ist, wobei in dem äußeren Gießwerkzeugsatz (42) eine Öffnung ausgebildet ist, in der das Polymer-Einspritzsystem (32) aufgenommen werden kann, durch welches durch direktes Spritzgießen ein Verschluss (S) auf dem Karton (C) ausgebildet werden kann; eine Befüllstation zum Befüllen des Kartons (C); und eine Versiegelungsstation (16) zum Ausbilden einer Versiegelung auf dem Karton (C); wobei der äußere Gießwerkzeugsatz (42) mit ersten und zweiten Abschnitten (42a, 42b) gebildet ist, um sich aufeinander zu zu bewegen und in einer geschlossenen Position ineinander einzugreifen und um sich in eine geöffnete Position voneinander weg zu bewegen.
Form-, Füll- und Versiegelungs-Verpackungsmaschine (10) nach Anspruch 1, wobei sich das innere Gießwerkzeug (38) zu dem äußeren Gießwerkzeugsatz (42) hin bewegen kann und in den äußeren Gießwerkzeugsatz (42) eingreifen kann, um die Werkzeugkavität (54) zu bilden.
Form-, Füll- und Versiegelungs-Verpackungsmaschine (10) nach Anspruch 1, wobei die Direktspritzgießstation (30) einen Rahmen umfasst und wobei der Rahmen einen Dorn umfasst, auf dem der Karton (C) während des Spritzgießens des Verschlusses (S) aufgespannt ist.
Form-, Füll- und Versiegelungs-Verpackungsmaschine (10) nach Anspruch 3, wobei das innere Gießwerkzeug (38) auf dem Dorn montiert ist.
Form-, Füll- und Versiegelungs-Verpackungsmaschine (10) nach Anspruch 4, die eine Vorrichtung zum Bewegen des Dornes zu und weg von dem äußeren Gießwerkzeugsatz (42) umfasst.
Form-, Füll- und Versiegelungs-Verpackungsmaschine (10) nach Anspruch 5, wobei die Vorrichtung zum Bewegen des Dornes ein Hydraulikzylinder ist.
Form-, Füll- und Versiegelungs-Verpackungsmaschine nach Anspruch 1, die ein Einspannvorrichtung (64) enthält, die in den äußeren Gießwerkzeugsatz (42) eingreifen kann, um die ersten und zweiten Abschnitte (42a, 42b) während des Spritzgießens des Verschlusses (S) in Eingriff miteinander zu halten.
Form-, Füll- und Versiegelungs-Verpackungsmaschine (10) nach Anspruch 1, die eine Anschlagfläche (73) enthält, die angeordnet ist, um den Karton (C) in Längsrichtung zwischen dem inneren Gießwerkzeug (38) und dem äußeren Gießwerkzeugsatz (42) zu positionieren und um den inneren Umfangsrand der Kartonöffnung in der Werkzeugkavität (54) zu positionieren.
Form-, Füll- und Versiegelungs-Verpackungsmaschine (10) nach Anspruch 8, wobei die Karton-Anschlagfläche (73) teilweise auf dem inneren Gießwerkzeug (38) ausgebildet wird.
Form-, Füll- und Versiegelungs-Verpackungsmaschine (10) nach Anspruch 9, wobei der äußere Gießwerkzeugsatz (42) eine Aussparung (78) zum Zusammenpassen mit der Anschlagfläche (73) umfasst.
Form-, Füll- und Versiegelungs-Verpackungsmaschine (10) nach Anspruch 1, die ein Karton-Zentrierelement (76) enthält, das an dem inneren Gießwerkzeug (38) angeordnet ist, um den Karton (C) seitlich zwischen dem inneren Gießwerkzeug (38) und dem äußeren Gießwerkzeugsatz (42) zu positionieren und um den inneren Umfangsrand der Kartonöffnung in der Werkzeugkavität (54) zu positionieren.
Form-, Füll- und Versiegelungs-Verpackungsmaschine (10) nach Anspruch 11, wobei das Karton-Zentrierelement (76) auf dem inneren Gießwerkzeug (38) angeordnet ist.
Form-, Füll- und Versiegelungs-Verpackungsmaschine (10) nach Anspruch 12, wobei das Karton-Zentrierelement (76) in einer Aussparung in dem äußeren Gießwerkzeugsatz (42) aufgenommen wird.
Form-, Füll- und Versiegelungs-Verpackungsmaschine (10) nach Anspruch 1, wobei das innere Gießwerkzeug (38) einen Stopfen (52) umfasst, der sich davon nach außen erstreckt, und der weiterhin eine Vielzahl von darin ausgebildeten Karton-Eingreifrippen (82) umfasst, wobei die Karton-Eingreifrippen (82) angrenzend an den Stopfen (52) und in der Werkzeugkavität (54) angeordnet sind.
Form-, Füll- und Versiegelungs-Verpackungsmaschine (10) nach Anspruch 14, wobei die Karton-Eingreifrippen (82) im Allgemeinen radial in Bezug auf den Stopfen (52) ausgerichtet sind.
Form-, Füll- und Versiegelungs-Verpackungsmaschine (10) nach Anspruch 15, die einen flachen Schacht (84) enthält, der peripher um den Stopfen (52) herum angeordnet ist, und wobei die Karton-Eingreifrippen (82) wenigstens teilweise in dem flachen Schacht angeordnet sind.
Form- Füll- und Versiegelungs-Verpackungsmaschine (10) nach Anspruch 14, die einen Papier-Druckring (85) auf dem äußeren Gießwerkzeugsatz (42) enthält.
Form-, Füll- und Versiegelungs-Verpackungsmaschine (10) nach Anspruch 17, wobei der Papier-Druckring (85) außerhalb der Karton-Eingreifrippen in den Karton (C) eingreift.
Form-, Füll- und Versiegelungs-Verpackungsmaschine (10) nach Anspruch 1, die eine Anschlagwand (72) umfasst, die auf dem inneren Gießwerkzeug (38) oder dem äußeren Gießwerkzeugsatz (42) angeordnet ist, um jeweils in das andere des inneren Gießwerkzeuges (38) oder des äußeren Gießwerkzeugsatzes (42) einzugreifen, wobei die Anschlagwand (72) das innere Gießwerkzeug (38) und den äußeren Gießwerkzeugsatz (42) voneinander trennt und in einem Abstand voneinander hält.
Form-, Füll- und Versiegelungs-Verpackungsmaschine (10) nach Anspruch 19, wobei die Anschlagwand (72) auf dem inneren Gießwerkzeug (38) angeordnet ist.
Direktspritzgießstation (30) zur Anwendung in einer Form-, Füll- und Versiegelungs-Verpackungsmaschine (10) zum Formen, Befüllen und Versiegeln eines Kartons (C), wobei der Verschluss (S) einen inneren Umfangsrand einer Öffnung des Kartons (C) einschließt, wobei die Direktspritzgießstation umfasst: eine Direktspritzgießstation (30) mit einem inneren Gießwerkzeug (38) zur Aufnahme des zu einer Röhrenform aufgerichteten Kartons und einem äußeren Gießwerkzeugsatz (42), welche dazwischen einen Abschnitt des zu einer Röhrenform aufgerichteten Kartons (C) aufnehmen und sichern kann, wobei eine Werkzeugkavität (54) mit dem darin angeordneten Abschnitt des Kartons (C) gebildet wird, wobei der innere Umfangsrand der Kartonöffnung in der Werkzeugkavität (54) angeordnet ist, wobei in dem äußeren Gießwerkzeugsatz (42) eine Öffnung ausgebildet ist, in der das Polymer-Einspritzsystem (32) aufgenommen werden kann, durch welches durch direktes Spritzgießen ein Verschluss (S) auf dem Karton (C) ausgebildet werden kann; wobei der äußere Gießwerkzeugsatz (42) mit ersten und zweiten Abschnitten (42a, 42b) ausgebildet ist, um sich aufeinander zu zu bewegen und in einer geschlossenen Position ineinander einzugreifen und um sich voneinander weg in eine geöffnete Position zu bewegen.
Direktspritzgießstation (30) nach Anspruch 21, wobei sich das innere Gießwerkzeug (38) zu dem äußeren Gießwerkzeugsatz (42) hin bewegen kann und in den äußeren Gießwerkzeugsatz (42) eingreifen kann, um die Werkzeugkavität (54) zu bilden.
Direktspritzgießstation (30) nach Anspruch 21, wobei die Direktspritzgießstation einen Rahmen umfasst und wobei der Rahmen einen Dorn umfasst, auf dem der Karton (C) während des Spritzgießens aufgespannt ist.
Direktspritzgießstation (30) nach Anspruch 23, wobei das innere Gießwerkzeug (38) auf dem Dorn montiert ist.
Direktspritzgießstation (30) nach Anspruch 24, die einen Antrieb zum Bewegen des Dornes zu dem äußeren Gießwerkzeugsatz (42) hin und von diesem weg umfasst.
Direktspritzgießstation (30) nach Anspruch 21, die eine Einspannvorrichtung (64) enthält, die in den äußeren Gießwerkzeugsatz (42) eingreifen kann, um die ersten und zweiten Abschnitte (42a, 42b) während des Spritzgießens des Verschlusses (S) miteinander in Eingriff zu halten.
Direktspritzgießstation (30) nach Anspruch 21, die eine Karton-Anschlagfläche (73) umfasst, die angeordnet ist, um den Karton (C) in Längsrichtung zwischen dem inneren Gießwerkzeug (38) und dem äußeren Gießwerkzeugsatz (42) zu positionieren und um den inneren Umfangsrand der Kartonöffnung in der Werkzeugkavität (54) zu positionieren.
Direktspritzgießstation (30) nach Anspruch 27, wobei die Karton-Anschlagfläche (73) teilweise auf dem inneren Gießwerkzeug (38) ausgebildet ist.
Direktspritzgießstation (30) nach Anspruch 28, wobei der äußere Gießwerkzeugsatz (42) eine Aussparung (78) zum Zusammenpassen mit der Karton-Anschlagfläche (73) umfasst.
Direktspritzgießstation (30) nach Anspruch 21, die ein Karton-Zentrierelement (76) umfasst, das an dem inneren Gießwerkzeug (38) angeordnet ist, um den Karton (C) seitlich zwischen dem inneren Gießwerkzeug (38) und dem äußeren Gießwerkzeugsatz (42) zu positionieren und um den inneren Umfangsrand der Kartonöffnung in der Werkzeugkavität (54) zu positionieren.
Direktspritzgießstation (30) nach Anspruch 30, wobei das Karton-Zentrierelement (76) auf dem inneren Werkzeug (38) angeordnet ist und wobei der äußere Gießwerkzeugsatz (42) eine Aussparung zur Aufnahme des Karton-Zentrierelementes (76) umfasst.
Direktspritzgießstation (30) nach Anspruch 21, wobei das innere Gießwerkzeug (38) einen Stopfen (52) umfasst, der sich davon nach außen erstreckt, und das weiterhin eine Vielzahl von darin ausgebildeten Karton-Eingreifrippen (82) umfasst, wobei die Karton-Eingreifrippen (82) um den Stopfen (52) herum, angrenzend an diesen, und in der Werkzeugkavität (54) angeordnet sind.
Direktspritzgießstation (30) nach Anspruch 21, die einen Papier-Druckring (85) auf dem äußeren Gießwerkzeugsatz (42) umfasst.
Direktspritzgießstation (30) nach Anspruch 21, die eine Anschlagwand (72) umfasst, die auf dem inneren Gießwerkzeug (38) oder dem äußeren Gießwerkzeugsatz (42) angeordnet ist, um in das jeweils andere des inneren Gießwerkzeuges (38) oder des äußeren Gießwerkzeugsatzes (42) einzugreifen, wobei die Anschlagwand (72) das innere Gießwerkzeug (38) und den äußeren Gießwerkzeugsatz (42) voneinander trennt und um einen vorgegebenen Abstand voneinander hält.
Direktspritzgießstation (30) nach Anspruch 34, wobei die Anschlagwand (72) auf dem inneren Gießwerkzeug (38) angeordnet ist.
Gießwerkzeugsatz zum direkten Spritzgießen eines Verschlusses (S) auf ein Verpackungsmaterial, insbesondere auf einen Karton, wobei der Gießwerkzeugsatz in Strömungskommunikation mit einem Polymer-Einspritzsystem (32) steht, wobei der Gießwerkzeugsatz in einer Direktspritzgießstation (30) angeordnet ist, welche umfasst: ein inneres Gießwerkzeug (38) und einen äußeren Gießwerkzeugsatz (42), wobei der äußere Gießwerkzeugsatz (42) erste und zweite Abschnitte (42a, 42b) umfasst, wobei das innere Gießwerkzeug (38) in einem inneren Kartonbereich aufgenommen werden kann, wobei in dem äußeren Gießwerkzeugsatz (42) eine Öffnung ausgebildet ist, in der ein Abschnitt des Polymer-Einspritzsystems (32) aufgenommen werden kann, durch welches durch Einspritzen von Polymer in die Werkzeugkavität (54) ein Verschluss (S) direkt auf dem Karton (C) spritzgegossen werden kann; wobei die äußeren Gießwerkzeugabschnitte (42a, 42b) ausgelegt sind, um sich aufeinander zu zu bewegen und in einer geschlossenen Position ineinander einzugreifen und um sich in eine geöffnete Position voneinander weg zu bewegen.
Gießwerkzeugsatz nach Anspruch 36, der eine Einspannvorrichtung (64) enthält, die in den äußeren Gießwerkzeugsatz (42) eingreifen kann, um die ersten und zweiten Abschnitte (42a, 42b) während des Spritzgießens des Verschlusses (S) miteinander in Eingriff zu halten.
Gießwerkzeugsatz nach Anspruch 36, der eine Anschlagfläche (73) umfasst, die angeordnet ist, um den Karton (C) in Längsrichtung zwischen dem inneren Gießwerkzeug (38) und dem äußeren Gießwerkzeugsatz (42) zu positionieren und um einen inneren Umfangsrand der Kartonöffnung in der Werkzeugkavität (54) zu positionieren.
Gießwerkzeugsatz nach Anspruch 38, wobei die Karton-Anschlagfläche (73) wenigstens teilweise auf dem inneren Gießwerkzeug (38) ausgebildet wird.
Gießwerkzeugsatz nach Anspruch 39, wobei der äußere Gießwerkzeugsatz (42) eine Aussparung für ein Zusammenpassen mit der Karton-Anschlagfläche (73) umfasst.
Gießwerkzeugsatz nach Anspruch 36, der ein Karton-Zentrierelement (76) umfasst, das angeordnet ist, um den Karton (C) seitlich zwischen dem inneren Gießwerkzeug (38) und dem äußeren Gießwerkzeugsatz (42) zu positionieren und um den inneren Umfangsrand der Kartonöffnung in der Werkzeugkavität (54) zu positionieren.
Gießwerkzeugsatz nach Anspruch 41, wobei das Karton-Zentrierelement (76) auf dem inneren Gießwerkzeug (38) angeordnet ist und der äußere Gießwerkzeugsatz (42) eine Aussparung umfasst, die ausgelegt ist, um das Karton-Zentrierelement (76) aufzunehmen.
Gießwerkzeugsatz nach Anspruch 36, wobei das innere Gießwerkzeug (38) einen Stopfen (52) umfasst, der sich davon nach außen erstreckt, und weiterhin eine Vielzahl von darin ausgebildeten Karton-Eingreifrippen (82) umfasst, wobei die Karton-Eingreifrippen (82) um den Stopfen (52) herum, angrenzend an diesen und in der Werkzeugkavität (54) angeordnet sind.
Gießwerkzeugsatz nach Anspruch 43, wobei die Karton-Eingreifrippen (82) im Allgemeinen radial in Bezug auf den Stopfen (52) ausgerichtet sind.
Gießwerkzeugsatz nach Anspruch 44, der einen flachen Schacht (84) umfasst, der peripher um den Stopfen (52) herum angeordnet ist, und wobei die Karton-Eingreifrippen (82) wenigstens teilweise in dem flachen Schacht (84) angeordnet sind.
Gießwerkzeugsatz nach Anspruch 36, der einen Papier-Druckring (85) auf dem äußeren Gießwerkzeugsatz (42) umfasst.
Gießwerkzeugsatz nach Anspruch 36, der eine Anschlagwand (72) umfasst, die auf dem inneren Gießwerkzeug (38) oder dem äußeren Gießwerkzeugsatz (42) angeordnet ist, um jeweils in das andere des inneren Gießwerkzeugs (38) oder des äußeren Gießwerkzeugsatzes (42) einzugreifen, wobei die Anschlagwand (72) das innere Gießwerkzeug (38) und den äußeren Gießwerkzeugsatz (42) voneinander in einem genauen vorgegebenen Abstand trennt und hält.
Gießwerkzeugsatz nach Anspruch 47, wobei die Anschlagwand (72) auf dem inneren Gießwerkzeug (38) bereitgestellt ist.