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Vorrichtung zum Herstellen eines Behälters Die Erfindung bezieht sich
auf eine Vorrichtung zum Aufrichten und Verpressen eines Paars kreuzweise angeordneter
Zuschnitte zu einem Behälter von im wesentlichen viereckigem Querschnitt, dessen
eines Seitenwandpaar von Randleisten des anderen Seitenwandpaares umfaßt ist, bestehend
aus einer Patrize mit einer Klemmfläche für ein Behälterende, einem I(lemmkopf und
einer relativ zur Patrize und dem Klemmkopf verschiebbaren Matrize.
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Bei einer bekannten Vorrichtung bildet die Matrize über ihre gesamte
Länge einen Preßschacht.
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In diesem Preßschacht müssen auch die Randleisten umgefaltet werden.
Der Preßschacht muß aus diesem Grunde verhältnismäßig stark konisch ausgebildet
sein. Dies führt zwangläufig zu einem pyramidenstumpfförmigen Behälter, der beim
Lagern einen großen Platzbedarf hat und sich oft schlecht erfassen läßt. Außerdem
wird bei der stark konischen Ausbildung des Preßschachtes die Preßkraft erst dann
wirksam, wenn die entsprechend konische Patrize voll in die Matrize eingefahren
ist. Daraus können Mängel beim dichten Verschließen der Behälterlängskanten resultieren.
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Es ist ferner ein Faltgesenk zum Aufrichten eines Faltschachtelzuschnitts
bekannt, bei dem die einander gegenüberliegenden Wandpaare der Matrize in verschiedenen
Höhen beginnen und mit unterschiedlich starken Ausrundungen am oberen Rand versehen
sind. Auch dort erreichen die umzufaltenden Randteile erst dann ihre endgültige
Lage, wenn die Patrize voll in die Matrize eingefahren ist. Diese Art des Faltens
ist nur für einen reinen Faltbehälter geeignet, dessen Randleisten lose an den zugehörigen
Seitenwandabschnitten anliegen. Es ist nicht möglich, kreuzweise übereinandergelegte
Zuschnitte, deren Randteile fest mit den zugehörigen Seitenwandabschnitten verbunden
werden müssen, in diesem bekannten Faltgesenk zu Behältern zu verarbeiten. Es ließe
sich eine dichte Verbindung zwischen den Randleisten und den zugehörigen Seitenwandteilen
durch den erst bei vollständig geschlossenem Gesenk wirksam werdenden Preßdruck
nicht erreichen.
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Schließlich sind auch Vorrichtungen zum Aufrichten und Verpressen
von Schachteln bekannt, die quer zur Zusammenschiebrichtung von Patrize und Matrize
bewegliche Patrizen- oder Matrizenteile aufweisen, um auf diese Weise den notwendigen
Preßdruck zu erzeugen. Diese Vorrichtungen sind konstruktiv aufwendig und für längliche
Behälterformen nicht in jedem Fall anwendbar.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Vorrichtung der eingangs
beschriebenen Gattung so auszubilden, daß sie bei einfachem Aufbau vollkommen dichte
Behälter von nur minimaler Konizität zu erzeugen vermag. Dies wird eriindungsgemäß
dadurch erreicht, daß die Matrize mit einer an sich bekannten, das Aufrichten der
Behälterwände und das Einwärtsfalten der Randleisten bewirkenden konischen Einlaßzone
sowie mit einem daran anschließenden Preßschacht versehen ist, dessen Wände nahezu
parallel zur Matrizenachse verlaufen.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die Zuschnitte durch
die Einlaßzone aufgerichtet und die Randleisten umgefaltet. Sobald die Zuschnitte
in den Preßschacht eingeführt werden, haben sie bereits im wesentlichen ihre endgültige
Form.
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Der Preßschacht braucht dadurch nur noch unwesentlich konisch zu sein,
so daß die Preßkraft über die gesamte Preßschachthöhe wirksam wird. Es tritt dadurch
eine Art Bügeleffekt auf, durch den die Randleisten zuverlässig abdichtend an die
zugehörigen Seitenwände des Behälters angepreßt werden. Ohne daß die Vorrichtung
eine in sich bewegliche Patrize oder Matrize aufweisen müßte, läßt sich mit ihr
ein praktisch prismatischer Behälter herstellen, der vollkommen dicht ist.
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Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen,
daß in der Einlaßzone an einander gegenüberliegenden Wandungen der Matrize nach
innen vorstehende elastische Anpreßteile vorgesehen sind. Diese elastischen Anpreßteile
stellen sicher, daß derjenige Zuschnitt, dessen Seitenwände
von
den Randleisten des anderen Zuschnitts umfaßt werden sollen, zuerst aufgerichtet
wird.
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Zum Erzielen eines sich allmählich über den Preßschacht steigernden
Preßdruckes genügt es, wenn im Preßschacht die Außen- und Innenwände unter einem
Winkel von etwa 1/2 bis 10 gegenüber der Matrizenachse konisch nach außen verlaufen.
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Die Erfindung wird dadurch vorteilhaft weitergebildet, daß an jeder
von zwei einander gegenüberstehenden Innenwänden der Matrize zwei parallele Grate
angeordnet sind, die in Längsrichtung über den Preßschacht und jeweils nahe an einer
der Kanten der entsprechenden Wand verlaufen, und daß in die entsprechenden Seitenwände
der Patrize mit den Graten zusammenwirkende Rillen eingearbeitet sind. Die Grate
erzeugen in Zusammenarbeit mit den Rillen entlang den Behälterkanten Eindrückungen,
die zur Abdichtung der Behälterkanten beitragen.
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Wenn der Klemmkopf und die Matrize in bekannter Weise beheizbar sind,
ist es zweckmäßig, wenn die Patrize mit einer Kühleinrichtung ausgerüstet ist.
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Dadurch kann der die Zuschnitteile zusammenhaltende Klebstoff nach
dem vollständigen Aufrichten und Verpressen des Behälters abgekühlt und verfestigt
werden.
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Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine teilweise Draufsicht
auf ein Paar gekreuzter Zuschnitte, die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verarbeitet
werden, F i g. 2 einen Querschnitt durch die Zuschnitte entlang der Schnittlinie
2-2 in F i g. 1, F i g. 3 eine perspektivische Ansicht des Behälters, wie er durch
die Vorrichtung aus dem Zuschnitt gebildet wird, Fig.4 einen Querschnitt durch die
Vorrichtung mit dem darin in teilweisem Schnitt gezeigten Behälter, F i g. 5 einen
Grundriß der in Fig.4 gezeigten Vorrichtung, Fig. 6 einen Abschnitt der Wandung
eines Vorrichtungsteils im Querschnitt, Fig.7 eine weitere Teilansicht der Vorrichtung
in teilweisem Schnitt zur Veranschaulichung der ersten Phase der Behälterbildung,
Fig. 8 eine weitere Teilansicht der Vorrichtung in teilweisem Schnitt zur Veranschaulichung
der zweiten Arbeitsphase, F i g. 9 eine teilweise Ansicht von Teilen der Vorrichtung
und des Behälters im Schnitt nach 9-9 der Fig. 8, F i g. 10 eine weitere, ähnliche
Ansicht der Teile und des Behälters im Querschnitt nach 10-10 der Fig. 4, Fig. 11
eine teilweise Schnittansicht einer teilweise veränderten Vorrichtung, Fig. 12 eine
perspektivische Teilansicht des geformten Behälters mit einer geöffneten Spendeeinrichtung,
Fig.13 eine weitere perspektivische Teilansicht des Behälters mit wieder verschlossener
Spendeeinrichtung und F i g. 14 eine teilweise Schnittansicht der verschlossenen
Spendeeinrichtung.
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Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen handelt es sich um die
Herstellung eines Behälters, der
in einer Stirnwand eine eingebaute Spendeeinrichtung
besitzt.
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Der Behälter entsteht aus einem in Fig. 1 dargestellten Zuschnittpaar
4, das durch einen Zuschnitt 5 und einem quer dazu angeordneten Zuschnitt 6 gebildet
wird. Die Zuschnitte können aus irgendeinem Folienmaterial herausgeschnitten sein,
das thermoplastische Eigenschaften hat, wie z. B. aus einer mit geeignetem thermoplastischem
Material behandelten Pappe. Auch faseriges Folienmaterial, das mit einer geeigneten
Kunststoffschicht überzogen ist, wie z. B. Polyäthylen, Polypropylen oder einem
anderen, dünne Schichten bildenden Material, welches auf das faserige Material durch
Spritzen oder auf andere Weise aufgetragen werden kann, eignet sich für die Herstellung
der genannten Zuschnitte. Das Zuschnittpaar weist nach der Einführung in die Vorrichtung
ein mittleres Endfeld 7 von doppelter Stärke auf, dessen Randlinien aus den Kerblinien
8 des Zuschnitts 6 und zwei parallelen, darunterliegenden Seitenschnitträndern 9
des Zuschnitts 5, wie in F 1 g. 2 gezeigt, bestehen, wobei die Zuschnitte mit einer
Kunststoffschichta überzogen sind. Der Zuschnitt 5 weist Seitenwandfelder 10 mit
in Längsrichtung verlaufenden Seitenschnitträndern 11 auf, die so zugeschnitten
sind, daß sie einen leichten spitzen Winkel bilden, der etwa t/2 bis 10 mit den
geraden, parallelen Seitenschnitträndem 9 des Zuschnitts einschließt. Der Zuschnitt
6 ist mit Seitenwandfeldern 12 versehen, die in Längsrichtung verlaufende Kerblinien
13 aufweisen. Hierdurch werden Randleisten 14 gebildet, die an den vier Ecken des
Endfelds 7 durch Einschnitte 15 mit stumpfer Spitze unterbrochen sind. Die Kerblinien
13 laufen im spitzen Winkel zusammen, um mit den im leichten spitzen Winkel zusammenlaufenden
Seitenschnitträndern 11 des dazugehörigen Zuschnitts 5 übereinstimmen. Das darunterliegende,
mittlere Endfeld des Zuschnitts 5 ist mit kreisförmigen Schnittlinien 16 versehen,
während das darüberliegende mittlere Endfeld7 des Zuschnitts 6 mit zwei praktisch
parallelen Perforationslinien 17 versehen ist, die sich, wie in F i g. 1 gezeigt,
über eine der Randleistenl4 erstrecken. Die inneren Enden der Perforationslinien
17 werden in Querrichtung durch eine Kerblinie 18 geschnitten, die als Scharnier
dient und bei der Bildung des Behälters eingeprägt wird.
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Eine radial verlaufende Kerblinie 19 ist aus einem im folgenden beschriebenen
Grund in der Randleiste des Zuschnitts 6 angeordnet.
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Die Vorrichtung zum Herstellen des Behälters aus dem Zuschnitt weist
eine in F 1 g. 4 dargestellte, dornförmige Patrize 20 auf. Die Patrize kann ortsfest
angeqrdnet sein und wird von einer festgelegten Stützplatte 21 getragen. In die
Patrize ist eine Bohrung zur Aufnahme eines an einem Schaft 23 befestigten, zum
Ausstoßen des fertigen Behälters aus der Vorrichtung dienenden, plattenförmigen
Abstreifers 22 eingearbeitet. Der Schaft 23 kann auf irgendeine geeignete Weise
bewegt werden, um das Ende des fertigen Behälters von der Patrize zu schieben. Im
Schaft ist eine Bohrung 24 vorgesehen, die mit einer Druckluftquelle verbindbar
ist, um das Ausstoßen des fertigen Behälters durch Wegblasen von der Pattize zu
vervollständigen. Die den Wandungen des zu bildenden Behälters entsprechenden Seitenwände
25 der Patrize laufen entsprechend den spitz zulaufenden Seitenkanten 11 des Nebenzuschnittstreifens
vom
Oberteil der Patrize aus leicht nach auswärts spitz zusammen. Die Patrize ist außerdem
mit einer Kammer26 versehen, die mit einem Eintrittsloch 27 und einem Austrittsloch
28 in Verbindung steht, von welchem jedes mit einem zu einer Kühlmittelquelle führenden
Rohr verbunden ist; dieses Kühlmittel ist zum Umlauf in der Kammer vorgesehen.
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Ein an einem Schaft 31 befestigter, plattenförmiger Klemmkopf 29
ist mit einer Heizeinrichtung, wie z. B. einem durch einen Temperaturkontrollthermostaten
regelbaren elektrischen Heizelement30, versehen. Der Schaft 31 kann auf geeignete
Weise bewegt werden, um die im folgenden beschriebene Funktion zu erfüllen.
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Der letzte Hauptteil der Vorrichtung besteht aus einer hohlen Matrize
32, welche ebene, einen Preßschacht begrenzende Innenwandungen 33 aufweist, die
parallel zu den entsprechenden Seitenwänden 25 der Patrize verlaufen. An das offene
Ende der Matrize schließt sich eine konisch nach außen geweitete Einlaßzone an,
die in den Preßschacht mündet.
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Jede der vier die Einlaßzone bildenden Seitenwände 34 ist in einem
spitzen Winkel von etwa 120 angeordnet. Die Wandungen 33 der Matrize sind mit elektrischen,
in jedes von vier in Fig.5, 6 und 10 dargestellten Löchern 35 einzuführenden Heizelementen
versehen, wobei in der zuletzt genannten Figur das Heizelement eingeführt dargestellt
ist.
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Diese Elemente sind in geeigneter Weise über einen Temperaturregelthermostaten
mit einer elektrischen Stromquelle zu verbinden. Die Matrize kann auf jede geeignete
Weise gelagert sein. Sie kann beispielsweise elastisch in einer gleitenden Querkopfkonstruktion
angeordnet sein, die durch einen pneumatischen Arbeitszylinder oder einen kurvengesteuerten
Kniehebelmechanismus betätigt wird, durch welchen der Matrize die zu ihrem Hub erforderliche
Bewegung erteilt wird.
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Zur Bildung des Behälters werden die in Fig. 1 dargestellten Zuschnitte
der Vorrichtung einzeln zugeführt und in sie eingelegt, oder sie können ihr auch,
wie in Fig. 1 dargestellt, kreuzweise zusammengefügt zugeführt werden. Die Beschickung
nach der letzteren Art kann erfolgen, wenn vorher jeder der beiden Zuschnittstreifen
in einen mit offenen Taschenrahmen versehenen Förderer eingelegt wurde, in welchem
sie zusammengesetzt werden und hierauf der Vorrichtung zugeführt werden. Die Teilbewegungen
des z. B. als Kettenglieder-Rahmenförderbandes ausgeführten Förderers erfolgen in
kontinuierlichen Schritten, um eine Folge von Zuschnittpaaren zu transportieren.
Seine Arbeitsweise ist zeitlich mit dem Arbeitszyklus der Vorrichtung abgestimmt.
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Während sich die Zuschnitte im Förderer befinden, können die thermoplastischen
Eigenschaften der mitgeführten Zuschnitte in jedem gewünschten Maße durch Strahlungswärme,
der sie vor dem Eintritt in die Vorrichtung ausgesetzt werden, im voraus aktiviert
werden.
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Fig. 7 zeigt den Anfang eines Arbeitszyklus der Vorrichtung zum F'ormen
der Behälter, nachdem die Zuschnitte auf die obere Klemmfläche der Patrize gelegt
und zentriert wurden. Der erwärmte Klemmkopf 29 wird zunächst nach abwärts bewegt,
um die mittleren Endfelder 7 des Zuschnittpaares festzuklemmen, zu prägen und zu
verbinden. Hierauf bewegt sich die Matrize 32 abwärts. Ein Paar elastischer
Anpreßteile
36, die aus zwei der gegenüberliegenden Wandungen 34 nach innen herausragen, kommt
zunächst mit den Seitenwandfeldern 10 des Zuschnitts 5 in Berührung und drückt diese
Felder nach unten und innen gegen die entsprechenden Wandungen 25 der Patrize, wie
in F i g. 6 dargestellt. Beim weiteren Senken der Matrize biegt ihre geweitete Einlaßzone
die Seitenwandfelder 12 des Zuschnitts 6 nach unten und innen gegen die entsprechenden
Wandungen 25 der Patrize. Nunmehr beginnt die Einlaßzone die Randleisten 14 der
Felder 7 und 12 allmählich nach innen zu falten, wie dies in Fig. 8 und 9 gezeigt
wird. Eine weitere Vorwärtsbewegung der Matrize bringt die Felder 12 mit ihrer Innenseite
gegen die entsprechenden Wandungen 25 der Patrize und die Randleisten 14 der Felder
12 in rechtwinklige Stellung hierzu und auf die entsprechenden Außenflächen der
vorher gefalteten Felder 10, wie in F i g. 10 dargestellt. Im Augenblick des Zusammentreffens
der inneren Kunststoffoberfiächen der Felder 12 mit der Oberfläche der Patrize wird
gleichzeitig die rechtwinklige Umfaltung der Randleisten vollendet. Auf Grund ihrer
nur ganz leicht konisch zulaufenden Form beginnen die Wandungen 33 der Matrize die
Außenfläche der umgebogenen Randleisten zu erwärmen und zu »bügeln« und pressen
sie zugleich allmählich auf die Seitenwandfelder 12 unter Bildung fester, wärmeverschmolzener
Stoßstellen an den entgegengesetzten Rändern 11 der die Leisten festhaltenden Feder
10. Während das Bügeln stattfindet, wird der auf die in Berührung stehenden Wandungsflächen
der Behälterstruktur ausgeübte Preßdruck allmählich erhöht bis zu seinem festgelegten
Höchstwert, der durch das Anschlagende des Matrizenweges bestimmt wird. Während
des Verweilens der Matrize an diesem Anschlag wirken Hitze und Druck, um die Laschen
und die Wandverbindungsstellen des Behälters zu kräftig verstärkten und praktisch
undurchdringlichen Nähten zu verbinden. Die Dauer eines jeden Arbeitszyklus der
Matrize, wenn diese auf eine Temperatur von etwa 2600 C eingestellt ist, kann etwa
1 Sekunde betragen. Bei Verwendung von Strahlungswärme zur Vor aktivierung der Zuschnitte
vor dem Arbeitszyklus des Formens des Behälters kann die Verweildauer jedoch wesentlich
verkürzt werden, so daß die für den gesamten Arbeitszyklus der Vorrichtung nötige
Zeit den Bruchteil 1 Sekunde betragen kann. Nach Beendigung des Zyklus wird die
Matrize von der Patrize abgezogen, worauf der Abstreifer 22 gegen den Behälter drückt
und ihn von der Patrize löst, worauf durch die Betätigung eines durch das Loch 24
des Schaftes gerichteten Druckluftstrahles der Behälter von der Patrize weggeblasen
wird.
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Der fertige, praktisch prismatische Behälter 37, wie ihn die Vorrichtung
liefert, ist in Fig. 3 dargestellt. Der Boden kann verschlossen werden, indem er
eine Kappe in Form eines vorgefertigten Aluminiumverschlusses 38 erhält, die mit
einem Kunstharz versiegelt wird oder durch verschlußbildende Elemente, die an den
Behälterzuschnitten vorgesehen werden können. Im letzteren Fall können die gefalteten
Elemente mit hermetischen Nähten warmversiegelt werden.
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Um schweren Beanspruchungen des Behälters, wie sie z. B. bei Behältern
mit einem Inhalt von etwa 2 oder 4 1 Milch oder einer anderen Flüssigkeit auftreten,
zu entsprechen, kann in der Nahtstruktur
eine Anderung vorgesehen
werden, wie in F i g. 11 dargestellt. Diese änderung besteht darin, daß an jeder
von zwei einander gegenüberliegenden Innenwänden 33 der Matrize 32 zwei durch vorstehende
Leisten39 gebildete Grate angeordnet sind, die in Längsrichtung über den Preßschacht
und jeweils nahe an einer der Kanten der Wand verlaufen. Die Patrize ist mit entsprechenden
Längsrillen 40 versehen, die entlang der Kanten der Seitenwände 25, wie in Fig.
11 dargestellt, angeordnet sind. Bei der Formung des Behälters, und zwar in der
Phase, bei welcher Hitze und Druck auf diese Wandungen einzuwirken beginnen, wird
jeder Grat allmählich quer in die Außenfläche der Seitenwandfelder 12 des Behälters
auf dessen gesamter Länge eingedrückt.
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Durch diesen Druck wird das Material in die Rille 40 gedrängt und
die Kunststoffschicht a auf der Seitenwand gezwungen, in nächster Nähe der anstoßenden
Kante der Wand 10 eine vorspringende Schulter zu bilden. Die Stellen, an welchen
sich die Schichten a an den Innenflächen der Seitenwandfelder 10 und 12 treffen,
werden entsprechend wärmeverschmolzen und verbunden, woraus sich eine verstärkte,
undurchdringliche Nahtstruktur ergibt. Die warmversiegelte, auf das Feld 10 aufgeschmolzene
Leiste 14 dient dazu, die anstoßenden Seitenschnittkanten 11 zwischen der Lasche
und der vorstehenden Schulter einzufassen und diese Kanten vollständig in der Kunststoffschicht
einzuschließen, mit welcher die Behälterwände überzogen sind.
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Ein Paar paralleler Rippen 41 ist an der Klemmfläche des in Fig.4
dargestellten Klemmkopfes29 vorgesehen. Durch den vom Klemmkopf 29 ausgeübten Druck
werden die parallelen Seitenränder9 des darunterliegenden, mittleren Feldes an der
Klemmfläche der Patrize 20 zu festen, wärmeverschmolzenen Stoßstellen an den entgegengesetzten
Innenflächen der Seitenfelder 12 bei der Bildung des Behälters verdichtet und gestaucht.
Daher ist ein Paar paralleler, einander gegenüberliegender Rillen42 in die Außenfläche
der vollständigen Endverschlußwand des geformten Behälters eingeprägt.
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In dem Aufbau des geformten Behälters ist die vollständige Bildung
einer Spendeeinrichtung eingeschlossen. Diese Spendeeinrichtung ist in Fig. 12 dargestellt,
nachdem sie zu Spendezwecken geöffnet wurde. Die Scharnierlinie 18 wurde in das
Teilstück 7 durch am Klemmkopf 29 vorgesehene Einrichtungen während der Formung
des Behälters eingeprägt. Der Druck, der auf bestimmte Teile der Oberfläche eines
abtrennbaren Feldes 43 durch den Klemmkopf ausgeübt werden kann, versteift dieses
Feld, so daß es der sonst sich zeigenden Neigung zum Werfen oder Biegen widerstehen
kann. Dieses Merkmal in Verbindung mit der Bildung der Scharnierlinie 18 gewährleistet
ein flaches und wirksames Wiederverschließen der Spendeeinrichtung, wie in Fig.
13 und 14 dargestellt. Der Verschluß wird festgehalten durch Einführen der abgetrennten
Lasche, die durch die Schnittlinie 19 in der Klappe gebildet wird, in die Spendeöffnung
an deren Kante 44, wie in F i g. 13 und 14 dargestellt. Die in den Behälter eingefüllte
Flüssigkeit, z.B. Milch, fließt aus der Spendeöffnung, die in F i g. 12 dargestellt
ist, wenn der Behälter ge-
neigt wird, ohne daß die Seitenwände verschmutzt werden,
wenn der Flüssigkeitsstrom unterbrochen wird.
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Bei der Formung des für Schmieröl für Tankstellenzwecke bestimmten
Behälters kann der Boden des Behälters durchlocht werden, um den üblichen Abfluß
einzusetzen, während der obere Verschluß mit der Spendeeinrichtung als Luftloch
dienen kann, das in dem Augenblick geöffnet wird, in welchem das Öl dem Behälter
entnommen wird, woraus sich ein rasches und gründliches Abfließen ohne Gegendruck
ergibt.
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Es sei darauf hingewiesen, daß die Arbeitsweise der Vorrichtung auch
kinematisch umgekehrt werden kann, indem mit feststehender Matrize und verschieblicher
Patrize gearbeitet wird.