DE1232511B - Vorrichtung zum Reibungs-Anschweissen von Deckeln aus plastischem Werkstoff an den Rand von Behaeltern - Google Patents

Description

DEUTSCHES PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche KL: 81 a -1

Nummer: 1232511

Aktenzeichen: C 30884 VII b/81 a

1 232 511 Anmeldetag: 12. September 1963

Auslegetag: 12. Januar 1967

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reibungs-Anschweißen von Deckeln aus plastischem Werkstoff an den Rand oder Hals von Behältern, bestehend aus einer Mehrzahl nockengesteuerter heb- und senkbarer sowie drehsicher gehaltener Stützteller auf dem Umfang eines Drehtisches für kontinuierlich zugeführte Behälter und aufgelegte Deckel, wobei jedem Stützteller ein mit dem Drehtisch bewegtes, begrenzt axial verschiebbares und drehbares Spannfutter mit einem Deckelmitnehmer und einer an der Behälterschulter angreifenden Behälterzentrier- und Haltevorrichtung zugeordnet ist.

Es sind zahlreiche Vorrichtungen bekannt, um Schraubdeckel oder Schraubkappen auf den mit Gewindeelementen versehenen Hals von Behältern dicht und fest — gegebenenfalls unter Vakuum — aufzuschrauben. In der Regel weisen diese Vorrichtungen einen Drehtisch zur Aufnahme der Behälter auf entsprechend in Umfangsrichtung verteilten Stütztellern und über diesen angeordneten Aufschraubköpfen auf. Die Aufschraubköpfe weisen dabei häufig eine an der Behälterschulter angreifende Zentrier- und Halteeinrichtung auf, welche den Behälter während des Aufschraubvorganges drehfest auf seinem Stützteller festhält. Die Behälter können bereits mit aufgelegtem Deckel in die Vorrichtung eingeführt werden. Häufig weisen jedoch die Aufschraubköpfe axial verschiebbare und drehbare Spannfutter auf, welche die Dekkel von einer Zuführungseinrichtung aufnehmen und mit Hilfe einer Spannvorrichtung, die in Abhängigkeit von der axialen Relativbewegung des Spannfutters gesteuert wird, den Deckel für den Aufschraubvorgang festklemmt. Die Steuerung der axialen Bewegung erfolgt mit Hilfe einer Nockenbahn, die ortsfest um dien Drehtisch geführt ist und in welche Bewegungsabnahmerollen entweder des heb- und senkbaren Stütztellers oder der heb- und senkbaren Aufschraubköpfe eingreifen.

Bei diesen bekannten Vorrichtungen werden die Deckel bei der Aufnahme durch das Spannfutter gegenüber dem drehfest gesicherten Behälter ausgerichtet und durch Mitnahme mittels der Spannvorrichtung über einige Umdrehungen auf dem B ehälterhals aufgeschraubt. Sie werden dann von der Spannvorrichtung freigegeben, worauf das Spannfutter für den nächsten Aufschraubvorgang einen neuen Deckel aufnehmen kann.

Auf Grund der Probleme beim Abdichten von Behältern und Deckeln aus plastischem Werkstoff ist man in vielen Fällen schon dazu übergegangen, die Deckel aus Metall herzustellen und mit dem Plastik-Vorrichtung zum Reibungs-Anschweißen
von Deckeln aus plastischem Werkstoff an den
Rand von Behältern

Anmelder:

Continental Can Company, Inc.,
New York, N.Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. F. Thieleke und Dr.-Ing. R. Döring,
Patentanwälte, Braunschweig, Jasperallee 1 a

Als Erfinder benannt:

Kaiji Negoro, Montebello, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 1. März 1963 (262 147)

behälter durch Bördeln zu verbinden. Dadurch wird jedoch die Herstellung verteuert.

Es hat sich daher als wünschenswert erwiesen, die Befestigung der Deckel in diesen Fällen durch Aufschweißen vorzunehmen.

Das Schweißen von plastischen Werkstoffen durch Reibungswärme und ohne Zusatzmaterial ist bekannt. Dazu hat man einen der beiden zu verschweißenden Plastikteile in ein Spannfutter eingespannt und in Umdrehung versetzt. Der andere Teil wird gegen Drehen gesichert und axial gegen den rotierenden Teil mit ausreichendem Druck angepreßt. Durch die sich ergebende Reibung wird das Material an der Berührungsfläche sehr rasch auf Schweißtemperatur erhitzt. In diesem Augenblick stellt man den Antrieb des Spannfutters unter gleichzeitiger Abbremsung ab, während die Teile bis zur Abkühlung und Erhärtung unter axialem Druck belassen werden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs näher bezeichneten Art zu schaffen, mit der unter Ausnutzung des bekannten Reibungsschweißverfahrens Deckel und Behälter aus plastischem Material fest und dicht miteinander verbunden werden können, und zwar in einfacher und rascher Weise im Rahmen einer automatisch arbeitenden Verschließanlage.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Halte- und Zentriervorrichtung eine drehgesicherte, aber gegen eine Feder axial verschiebbare Stützhülse mit einer konischen Auflagefläche zur Auflage auf die Behälterschulter aufweist, die einen sich auf dem Deckel abstützenden und gegen die Wirkung einer Feder axial gegenüber der Stützhülse und dem Spannfutter verschiebbaren hülsenartigen Druckring aufnimmt, welcher auf dem Spannfutter frei drehbar angeordnet ist und in der Ausgangsstellung das Spannfutter so weit überragt, daß er im Bereich eines vorbestimmten Hubweges des Stütztellers außerhalb des Eingriffs des Spannfuttermitnehmers mit vollem Druck auf dem Deckel aufliegt.

Die Vorrichtung, die einen kompakten und relativ einfachen Aufbau aufweist, gestattet es, lediglich durch axiale Relativbewegung zwischen Stützteller und Aufschraubfutter eine ausreichende Drehung des Deckels gegenüber dem Behälterhals unter axialer Anpressung zu gewährleisten und diesen Druck nach Unterbrechung der relativen Drehbewegung aufrechtzuerhalten, bis das plastische Material erhärtet ist. Auf Grund der kompakten Bauweise lassen sich die einzelnen Verschlußstationen in geringem Abstand auf den Drehtisch anordnen, so daß mit großer Arbeitsleistung gearbeitet werden kann und dabei eine hermetische Abdichtung der Behälter erreicht wird.

Der Drehantrieb des Deckels durch das Futter kann durch Reibeingriff sichergestellt werden. Um aber die relative Drehung von Deckel und Behälter unter Druck und die für die Wärmeentwicklung erforderliche Reibung zu gewährleisten, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Mitnahme des Deckels durch das Spannfutter formschlüssig zu bewirken, insbesondere durch einen im Abstand von der Drehachse angeordneten, nach unten ragenden Mitnehmerstift, der in eine entsprechende Ausnehmung in der Deckelfläche eingreifen kann. Um den sicheren Eingriff zu gewährleisten und den Deckel zu zentrieren, weist das Futter außerdem zweckmäßigerweise einen zentralen Zentrierstift auf, der in eine Deckelvertiefung zum Eingreifen kommt.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

F i g. 1 ist eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß der Erfindung und zeigt allgemeine Einzelheiten;

F i g. 2 ist eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß F i g. 1 und zeigt weitere Einzelheiten;

F i g. 3 ist eine schematische Wiedergabe des Arbeitszyklus der Vorrichtung gemäß F i g. 1 und 2;

F i g. 4 ist eine schematische Ansicht, welche die Bewegungsfolge des Behälters und des Deckels während der Schweißvorgänge zeigt und außerdem Einzelheiten eines Nockens veranschaulicht, der zum Heben und Absenken der Behälterabstützung dient;

F i g. 5 ist ein Ausschnitt und zeigt in auseinandergezogener perspektivischer Ansicht allgemeine Einzelheiten des eingezogenen oberen Abschnittes des Behälters und des zugehörigen Deckels vor dem anfänglichen Aufsetzen des Deckels auf den Behälter;

F i g. 6 zeigt im Ausschnitt in perspektivischer Ansicht den Deckel angeschweißt an den eingezogenen oberen Abschnitt des Behälters;

F i g. 7 ist im vergrößerten Maßstab ein senkrechter Schnitt entlang der Schnittlinie VII-VII der

F i g. 6 und zeigt eine spezielle Schweißverbindung zwischen dem Deckel und dem Behälterrand;

F i g. 8 ist ein vergrößerter vertikaler Schnitt durch die Schweißvorrichtung, wobei der Schnitt entlang S der Linie VIII-VIII der F i g. 1 geführt ist und spezielle Details der Vorrichtung der F i g. 1 zeigt;

F i g. 9 ist ein vergrößerter vertikaler Schnitt ähnlich der F i g. 8, jedoch von größerem Maßstab und zeigt nur die obere Hälfte der Vorrichtung;

ίο Fig. 9A ist ein vergrößerter senkrechter Schnitt, der an die F i g. 9 anschließt und Einzelheiten der unteren Hälfte der Vorrichtung zeigt;

F i g. 10 zeigt im vergrößerten Maßstab und im senkrechten Schnitt entlang der Schnittlinie X-X der Fig. 8 Einzelheiten des Schweißkopfes;

Fig. 11 zeigt im horizontalen Schnitt entlang der Schnittlinie XI-XI der Fig. 9A im vergrößerten Maßstab allgemeine Einzelheiten der Mittel zum Ausrichten und Unterstützen einer aus Behälter und Deckel gebildeten Anordnung;

F i g. 12 ist ein horizontaler Schnitt entlang der SchnittlinieXII-XII der Fig. 9A und zeigt im vergrößerten Maßstab die Art und Weise, in der eine Welle eine Behälterabstützeinrichtung trägt und so angeordnet ist, daß sie in senkrechter Richtung hin- und hergehende Bewegungen ausführen kann, wenn die Vorrichtung in Betrieb ist;

F i g. 13 ist ein horizontaler Schnitt entlang der Schnittlinie XIII-XIII der F i g. 9 und zeigt in vergrößertem Maßstab einen der Schweißköpfe in der Ansicht von unten;

F i g. 14 ist ein horizontaler Querschnitt entlang der SchnittlinieXIV-XIV der Fig. 9A und veranschaulicht in vergrößertem Maßstab die spezielle Anbringung des Gehäuses der Schweißköpfe in einer Weise, in der die Schweißköpfe eine horizontale Bewegung ausführen können, während eine Drehbewegung verhindert wird.
Gemäß Fig. 1 und 2, in denen die allgemeinen Einzelheiten der Vorrichtung gezeigt sind, ist diese mit 20 bezeichnet. Die Vorrichtung 20 umfaßt eine Zuführungseinrichtung 21 für die Behälter, weiche die Behälter auf einen Förderer 22 bringt. Der Förderer 22 überführt die Behälter seinerseits zu einem Einführungsförderer 23 einer Dreh-Schweißeinrichtung 24. Der Zuführungsförderer 23 umfaßt eine Zuführungsschraube 25 (s. Fig. 1), welche sicherstellt, daß die zu schließenden Behälter im genauen gegenseitigen Abstand zugeführt werden.

Die Vorrichtung 20 umfaßt weiterhin eine Deckelzuführungseinrichtung 26, die eine zum Zuführen der Deckel dienende Schurre 27 mit einem Austrittsende 28 aufweist, das über dem Förderer 23 liegt. Diese Anordnung ist so ausgebildet, daß sie in der Weise betätigt werden kann, daß Deckel in vorbestimmter Zeitbeziehung zu der Stellung der darunterliegenden Behälter zur Verfügung stehen.

Es wird nun Bezug genommen auf die F i g. 5, 6 und 7, in denen ein Behälter 29 gezeigt ist, der mit Hilfe der Vorrichtung 20 geschlossen werden soll. Der Behälter 29 ist vorzugsweise aus einem thermoplastischen Material hergestellt, obwohl es auch möglich ist, ihn aus einem anderen Material herzustellen, das mit einem geschmolzenen thermoplastischen Material eine Verbindung eingeht. Der Behälter 29 ist mit einem allgemein zylindrischen Randabschnitt 30 versehen, der an seinem oberen Ende in einen nach außen weisenden Kragen 31 ausläuft und eine äußere

obere Randfläche 32 aufweist. Mit Ausnahme der Ausbildung des Randabschnittes 30 ist die Ausbildung des Behälters 29 ohne Bedeutung für die Erfindung.

Der Behälter 29 soll an seinem oberen offenen Ende durch einen Deckel 33 geschlossen werden. Der Deckel 33 umfaßt einen Deckelspiegel 34 und einen nach unten ragenden Flanschabschnitt 35. Der nach unten ragende Ranschabschnitt 35 ist so dimensioniert, daß er den Kragen 31 des Behälters eng übergreift. Um eine Möglichkeit zur Entnahme des Inhaltes des Behälters 29-zu schaffen, kann der Deckel 33 auf seinem Spiegelabschnitt 34 mit einer zentralen Öffnung 36 und mit einer Mehrzahl von hi Umfangsrichtung im Abstand verteilten Öffnungen 37 versehen sein.

Der Deckel 33 wird auf den Randabschnitt 30 des Behälters 29 aufgesetzt und dann an dem Behälter 29 durch ein rasches Rotieren des Deckels 33 gegenüber dem Behälter 29 festgeschweißt, wobei der Deckel 33 in Reibungsberührung mit wenigstens der äußersten oberen Stirnfläche 32 des Behälterrandes 30 und allgemein in Reibungskontakt mit der Umfangsfläche des Kragens 31 steht. Die Folge dieser raschen Drehung des Deckels 33 gegenüber dem Behälter 29 besteht darin, daß die im Reibungseingriff stehenden Flächen erhitzt werden, wodurch das thermoplastische Material zum Schmelzen kommt und eine Verbindung 37 herstellt, wie sie in F i g. 7 gezeigt ist. Es wird bemerkt, daß die Verbindung 38 in der F i g. 7 so dargestellt ist, daß sie zwischen dem Deckelspiegel 34 und der Stirnfläche 32 sowie zwischen dem Flanschabschnitt 35 und dem Kragen 31 entsteht. In einigen Fällen kann die Verbindung zwischen dem Flansch oder dem Schürzenabschnitt 35 und dem Kragen 31 unterbleiben oder nicht vollständig entstehen, und zwar auf Grund von Unterschieden in den Abmessungen. Es wird jedoch stets eine feste Verbindung zwischen der Stirnfläche 32 und dem Spiegel 34 auftreten.

Gemäß den Fig. 8, 9 und 9A umfaßt die Dreh-Schweißeinrichtung 24 einen Grundrahmen 40, an dem ein aufrecht stehender rohrförmiger Ständer 41 befestigt ist. Der Ständer 41 besitzt einen unteren Montageflansch 42, der auf dem Grundrahmen 40 aufruht und an diesem mittels Schrauben 43 in geeigneter Weise befestigt ist. Auf dem Ständer 41 ist eine drehbare Welle 44 mittels eines unteren Hülsenlagers 45 und eines oberen Hülsenlagers 46 drehbar gelagert. Ein Drucklager 47 ist zwischen dem unteren Ende der Welle 44 und dem Montageflansch 42 vorgesehen, um die Welle 44 in senkrechter Richtung abzustützen. Ein Schutzglied 48 wird durch den Montageflansch 42 unterstützt und umgibt das Drucklager 47.

Das untere Ende der Welle 44 ist mit einem Flansch 49 versehen, an dem ein Zahnrad 50 befestigt ist. Das Zahnrad 50 wird mit Hilfe eines Ritzels 51 angetrieben, das mit einer senkrechten Welle 52 verbunden ist. Die senkrechte Welle 52 wird durch ein kreisförmiges Rahmenelement 53 unterstützt, das seinerseits durch ein Gehäuse 54 gegenüber dem Basis- oder Grundrahmen 40 gehalten wird. Das kreisförmige Rahmenelement 53 trägt ein Lagerelement 55, in dem die Welle 52 drehbar gelagert ist.

Der Grundrahmen 40 weist einen nach unten ragenden senkrechten Abschnitt 56 auf, in dem ein Lager 57 für eine horizontale Welle 58 angeordnet ist. Die

horizontale Welle 58 weist ein Kegelrad 60 auf, das im Eingriff mit einem Kegelrad 61 an dem unteren Ende der Welle 52 steht. Die Welle 58 ist mit einem Antriebsrad 62 versehen, das mit Hilfe eines Antriebsriemens 63 von einem Elektromotor 64 (s. F i g. 2) aus angetrieben wird. Die Welle 58 ist weiterhin mit einem Handrad 65 versehen, das außerhalb des Gehäuses 54 liegt und mit dem eine Dichtung 66 zusammenarbeitet, die durch das Gehäuse 54 unterstützt ist.

Ein Zwischenabschnitt der Welle 44 ist mit einer Mehrzahl von senkrecht verlaufenden, in gleichen Umfangsabständen angeordneten T-Stangen 67 versehen, die an dem Zwischenabschnitt mit Hilfe von in senkrechter Richtung in Abständen angeordneten Schrauben 68 befestigt sind. Dies ist am besten aus den Fig. 9 A und 11 ersichtlich. Die oberen Bereiche oder Abschnitte der T-Stangen 67 sind mit Winkelstücken 69 versehen, die an den T-Stangen 67 mit Hilfe von Schrauben 70 befestigt sind. Die Winkelstützen 69 tragen eine Schutzanordnung 71, die sich nach unten und außen von den oberen Flächen der Winkelstützen aus erstrecken. Ein Tisch 72 wird durch die Winkelstützen 69 unterstützt und ist an diesen mit Hilfe senkrechter Schrauben 73 befestigt. Es wird bemerkt, daß der obere Bereich der Schutzanordnung 71 zwischen der Unterseite des Tisches 72 und den Winkelstützen 69 eingeklemmt ist. Die Schrauben 73 dienen außerdem dazu, einen Drehtisch 74 in seiner Lage zu halten, der, wie am besten aus Fig. 11 hervorgeht, mit in Umfangsrichtung in Abständen angeordneten Taschen 75 zur Aufnahme der Behälter 29 versehen ist.
Hier muß darauf hingewiesen werden, daß das kreisförmige Rahmenelement 53 mit in Umfangsrichtung in Abständen angeordneten und sich senkrecht erstreckenden rohrförmigen Abschnitten 76 versehen ist, die in dem Rahmenglied durch nach oben ragende Stützstangen 77 befestigt sind. Zwischenabschnitte der Stützstangen 77 dienen zur Unterstützung eines Gitters 78, das dem Tisch 74 gegenüberliegt und dazu dient, die Behälter 79 in den Taschen 75 zurückzuhalten. Das Gitter oder die Sperre 78 ist mit einer geeigneten Klemmeinheit 80 versehen, die, wie am besten aus Fig. 11 hervorgeht, um die Stangen77 herum festgeklemmt ist.

Das Rahmenelement 53 besitzt einen sich horizontal erstreckenden Flansch 81, der nach innen ragt und ein anderes ringförmiges Rahmenglied 82 unterstützt.

Das Rahmenglied 82 trägt eine horizontale Platte 83 des Gehäuses 54. Ein weiteres Ringelement 84 ist auf der horizontalen Platte 83 angeordnet, und die Ringelemente 82 und 84 sowie die horizontale Platte 83 sind gemeinsam an dem horizontalen Flansch 81 mit Hilfe von Schrauben 85 befestigt.

An der äußeren Umfangsfläche des Ringelementes 84 ist eine aufrecht stehende Schutzanordnung 86 befestigt, die in dem unteren Bereich der Schutzanordnung 71 teleskopartig eingreift. Es ist verständlich, daß die Schutzanordnung 86 fest angeordnet ist, während die Schutzanordnung 71 drehbar ist.

Das Ringelement 84 weist, an seiner Innenfläche befestigt, beispielsweise durch eine Schweißnaht 87, eine Hülse 88 auf, die ihrerseits zwei zusammenwirkende Nockenelemente 89 und 90 unterstützt, die zusammen eine Nockenbahn 91 bilden.

Der untere Abschnitt jedes der T-Stangen 67 ist mit einem Schlitten 92 versehen, der einen Querschnitt

aufweist, wie er am besten aus Fig. 12 hervorgeht. Jeder Schlitten weist eine Konsole 93 auf, die an dem Schlitten mit Hilfe von Schrauben 94 befestigt ist. Der untere Bereich jedes Schlittens 92 ist mit einem Vorsprung 95 versehen, der eine Welle 96 trägt, auf s der eine Nockenfolgerolle 97 gelagert ist. Wenn daher die Welle 44 rotiert, werden die Schlitten 92 durch den Eingriff der Rollen 97 in die Nockenbahn 91 in senkrechter Richtung hin- und herbewegt, und zwar für einen weiter unten zu beschreibenden Zweck. Ein unterer Anschlag 79 begrenzt die nach unten gehende Bewegung der Schlitten 92. Hierzu muß darauf hingewiesen werden, daß die Nockenbahn 91 an im Abstand liegenden Stellen mit Hilfe von Schmierbuchsen 98 geschmiert wird, welche Buchsen durch ein Ringelement unterstützt werden und sich in einen Schmierkanal 99 öffnen, der durch das Ringelement 84 und die Hülse 88 in die Nockenbahn 91 ragt. Gleichzeitig wird jeder Schlitten 92 mit Hilfe einer Schmierbuchse 100 geschmiert, die durch einen oberen Abschnitt der zugehörigen T-Stange 67 unterstützt wird. Jede Schmierbuchse 100 ist einem Schmierkanal 101 zugeordnet, der zickzackförmigen Verlauf aufweist und sich eventuell durch die äußere Fläche der T-Stange 67 entlang desjenigen Abschnittes öffnet, der durch den zugehörigen Schlitten 92 ragt und mit diesem zusammenwirkt.

Der Tisch 72 weist eine Mehrzahl von öffnungen 102 auf. Jede öffnung entspricht dabei einem der Stützkonsolen 93. Jede öffnung 102 nimmt ein Stützelement 103 auf, das auf dem oberen Ende eines Stützschaftes 104 in einer Weise angeordnet ist, die am deutlichsten aus F i g. 10 hervorgeht. Das untere Ende des Stützschaftes 104 ist an der zugehörigen Konsole 93 durch Schrauben 105 befestigt, wie deutlieh aus F i g. 9 A hervorgeht.

Gemäß F i g. 10 ist die Schutzanordnung 71 mit einer Hülse 106 versehen, welche einen mittleren Abschnitt jeder Stützwelle 104 umgibt. Der obere Teil jeder Hülse 106 weist ein Paßstück 107 auf, an dem das untere Ende eines Balges 108 befestigt ist. Der untere Bereich jedes Stützelementes 103 ist in ähnlicher Weise ausgebildet, um das obere Ende des Balges 108 aufzunehmen. Dadurch wird die senkrechte hin- und hergehende Bewegung des Stützschaftes 104 gegen die Einwirkung von Staub und Fremdkörpern geschützt.

Die Welle 44 weist eine Verlängerung 110 auf, die teleskopartig über das obere Ende der Welle greift. Die Verlängerung 110 ist gegen Drehung gegenüber der Welle 44 mit Hilfe eines Keils 111 gesichert, der in miteinander zusammenwirkenden Keilnuten in der äußeren Fläche der Welle 44 und der inneren Fläche der Verlängerung 110 eingreift. Die Verlängerung 110 ist in senkrechter Richtung auf der Welle 44 mit Hilfe einer Stellschraube 112 einjustiert, die in eine mit Innengewinde versehene Bohrung 113 in der Verlängerung 110 sowie in eine mit Innengewinde versehene Bohrung 114 in der Welle 44 eingeschraubt ist. Die Schraube 112 weist mit Gewinde versehene Endabschnitte von entgegengesetzter Steigung auf, und die Gewinde der Bohrungen 113 und 114 besitzen ebenfalls entgegengesetzte Steigungen und entsprechend den Steigungen der Schraube 112. Wenn die Stellschraube 112 gedreht wird, bewegt sich also die Verlängerung 110 entweder nach oben oder nach unten auf der Welle 44. Die Schraube 112 weist an ihrem oberen Ende 115 einen nicht kreisförmigen

Querschnitt auf, an dem ein geeignetes Werkzeug angesetzt werden kann. Die Verlängerung 110 besitzt einen senkrechten Kanal 116, der mit der Schraube 112 fluchtet und durch den ein geeignetes Werkzeug hindurchgeführt werden kann, um die Drehung der Schraube 112 zu veranlassen.

Die Verlängerung 110 weist einen oberen horizontalen Flansch 117 und einen nach unten ragenden Schürzenabschnitt 118 auf. Der Schürzenabsohnitt 118 unterstützt eine Mehrzahl von drehbaren Schweißköpfen, die allgemein mit 120 bezeichnet sind. Jeder Schweißkopf 120 ist mit einem Stützelement 108 ausgerichtet.

Ein oberes Gehäuseglied 121 ist an dem oberen äußeren Abschnitt der Verlängerung 110 befestigt und bildet zusammen mit dem horizontalen Flansch 117 eine Kammer 122, deren Zwecke weiter unten erläutert werden. Das Gehäuse 121 wird durch einen Schaft 123 festgelegt, der in einem Lagerauge 124 befestigt ist, das am äußeren, oberen Ende des Gehäuses 121, und zwar in dessen Mitte, angeordnet ist. Der Schaft 123 wird durch ein drehgelenkartiges Lager 125 unterstützt, das seinerseits durch ein Rahmenglied 126 getragen ist, das an seinen äußeren Enden Hülsenglieder 126 aufweist, die über die oberen Enden der Stangen 77 greifen. Die obere Abdeckung 128 wird durch das Rahmenglied 126 abgestützt.

Der Schürzenabschnitt 118 ist mit einer Mehrzahl von Bohrungen 130 versehen, die ihrer Lage nach den Stellungen der Schweißköpfe 120 entsprechen. In jeder Bohrung 130 ist eine Hülse 131 befestigt, die gegen Drehung gegenüber dem Schürzenabschnitt 118 festgelegt ist, wobei der Schürzenabschnitt als ein oberer Drehtisch angesehen werden kann. Jede festgelegte Hülse 131 ist an ihrem Ende mit einem Verbindungsglied 132 verbunden, das außen und innen mit Gewinde versehen ist. Das Verbindungselement 132 ist auf das untere Ende der zugehörigen Hülse 131 aufgeschraubt und in der aufgeschraubten Lage durch eine Mutter 133 gesichert. Auf das untere Ende des Verbindungselementes 132 ist ein festes Gehäuse

134 aufgeschraubt. Eine Festlegehülse 135 ist in dem Gehäuse 134 teleskopartig verschiebbar und ragt nach unten aus dem Gehäuse 134 heraus. Die Hülse

135 wird gegen Drehbewegung gegenüber dem Gehäuse 134 mit Hilfe eines Keilelementes 136 gesichert, das von dem Gehäuse 134 unterstützt wird und in eine Keilnut in der Hülse 135 hineinragt. Die Hülse 135 wird nachgiebig in eine am weitesten unten liegende Stellung durch eine Feder 138 gedrängt, die an ihrem oberen Ende durch den unteren Teil des zugehörigen Verbindungsgliedes 132 unterstützt wird und sich gegen das obere Ende der Hülse 135 legt. Der obere Teil der Hülse 135 weist eine nach unten gerichtete Schulter 139 auf, die einer nach oben weisenden Schulter 140 im Inneren des Gehäuses 134 gegenüberliegt, um die nach unten gerichtete Bewegung der Hülse 135 auf die in Fig. 10 gezeigte Stellung zu begrenzen. Das untere Ende der Hülse 135 ist bei 141 innen so ausgebildet, daß sie an dem oberen Abschnitt des Behälters 29 angreifen kann.

Eine langgestreckte Welle 142 erstreckt sich durch die Hülse 131 und das Gehäuse 134 nach unten. Die Welle 142 ist drehbar in Lagern 143 und 144 unterstützt, die durch das obere und untere Ende der Hülse 131 getragen werden. Die Welle 142 erstreckt sich über das obere Ende der Hülse 131 hinaus und trägt

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ein Ritzel 145. Das untere Ende der Welle 142 ist mit einem Spannfutter 146 zur Aufnahme eines Dekkels versehen, das auf der Welle 142 so angeordnet ist, daß es begrenzte senkrechte Bewegungen ausführen kann. Das Futter 146 weist einen Keil 147 auf, der in einem senkrechten Schlitz 148 in dem unteren Abschnitt der Welle 142 sitzt, so daß das Futter 146 kontinuierlich durch die Welle 142 angetrieben wird und dennoch in senkrechter Richtung auf der Welle 142 bewegbar ist.

Die Welle 142 ist unterhalb der Hülse 131 mit einer Passung 150 versehen, welche ein Lager 151 trägt. Das Lager 151 ist mit Hilfe einer Mutter 152 auf der Passung 150 festgelegt. Das Lager 151 dient Inneren der Stummelwelle 168. Auf diese Weise kann die Stummelwelle 168 angetrieben werden und dennoch in senkrechter Richtung zusammen mit der Verlängerung 110 gegenüber der Welle 170 eingestellt werden.

Gemäß Fig. 9A weist der Grundrahmen 40 in seinem zentralen Abschnitt ein Lagerstück 172 auf, das eine Lagerhülse 173 in seinem unteren Abschnitt für die Antriebswelle 170 aufweist. Die Antriebswelle to 170 besitzt einen Kragen 174 oberhalb des Lagerstückes 172. Ein Drucklager 175 ist zwischen dem Kragen 174 und dem oberen Ende des Lagerstückes 172 vorgesehen.
Das untere Ende der Antriebswelle 170 trägt ein

zur Unterstützung eines Druckringes 153, der die 15 Kegelzahnrad 176, das aufgeteilt ist und mittels

Form einer langgestreckten Hülse aufweist, welche den unteren Abschnitt der Welle 142 und das Spannfutter 146 umgibt und in der Hülse 135 teleskopartig verschiebbar ist. Das Lager 151 wird in dem oberen Ende des Druckringes 153 durch einen Sperring 154 in seiner Lage gesichert. Das Paßstück 150 wird auf der Welle 142 durch eine Feder 155 nach unten gedrängt. Eine Feder 156 ist um den unteren Bereich der Welle 142 herumgelegt und wirkt sowohl gegen Schrauben 177 in seiner Lage gehalten wird. Eine Druckscheibe 178 ist zwischen dem Lagerstück 172 und der oberen Fläche des Kegelzahnrades 176 angeordnet.

Der Grundrahmen 40 unterstützt eine Hülse 180, in der Lager 181 zur Unterstützung einer horizontalen Welle 182 montiert sind. Auf dem linken Ende der horizontalen Welle ist ein Kegelrad 183 aufgekeilt, das mit dem Kegelzahnrad 176 kämmt. Eine

die Mutter 152 als auch gegen das Spannfutter 146, as Mutter 184 hält das Kegelzahnrad 183 auf der Welle

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um das Spannfutter 146 in die unterste Stellung, die in Fig. 10 gezeigt ist, ständig zu drängen. Es ist ersichtlich, daß die Passung 150 frei auf der Welle 142 gleiten kann und daß eine senkrechte Bewegung der Passung 150 eine senkrechte Bewegung des Druckringes 153 zuläßt, wenn dies im Betrieb des Schweißkopfes 120 erforderlich wird, was weiter unten beschrieben werden wird.

Es ist weiter ersichtlich, daß die vertikalen Stellungen der Schweißköpfe 120 mit Hilfe der Einstellschraube 113 bestimmt wird, weiche in senkrechter Richtung die Stellung der Verlängerung 110 einstellt, die ihrerseits die vertikale Stellung des Schürzenabschnittes oder Drehtisches 118 bestimmt. Der Flansch 117 weist an seiner Unterseite einen Ring 160 auf, der durch Schrauben 161 festgehalten wird. Eine zylindrische Schutzeinrichtung 162 ist an dem Ring 160 befestigt und ragt von diesem nach unten. Der Tisch 72 weist eine nach oben ragende zylindrische Schutzeinrichtung 163 auf, die mit der Schutzeinrichtung 162 in Fluchtung steht. Eine in Umfangsrichtung nachgiebig gefaltete Hülse oder Balg 164 erstreckt sich zwischen den Schutzeinrichtungen 162 und 163, um das Innere gegen Staub oder Schmutz abzuschirmen.

Es ist notwendig, daß die Wellen 142 und die Spannfutter ständig gedreht werden. Zu diesem Zweck weist der horizontale Flansch 117 der Verlängerung 110 ein Paßstück 165 auf, das an den Flansch mittels 182 fest. Das andere Ende der horizontalen Welle 182 weist eine Antriebsscheibe 185 auf, über die ein Antriebsriemen 186 gelegt ist, der durch einen Motor 187 in F i g. 2 angetrieben wird.

Aus Fig. 1 wird deutlich, daß die Schweißeinrichtung 24 mit einem drehbaren Zuführungstisch 188 ausgerüstet ist, der in zeitlicher Beziehung zu der Zuführungsschraube 25 und den Drehtischen der Schweißeinrichtung 24 angetrieben wird. Der Zuführungsdrehtisch 188 nimmt die Behälter 29 von dem Zuführungsförderer 23 auf und liefert die Behälter in die Taschen 75 des Drehtisches 74.

Die Schweißeinrichtung 24 weist weiterhin einen Abnahmedrehtisch 189 auf, der ebenfalls in zeitlicher Beziehung mit der Drehung des Drehtisches der Schweißmaschine 24 angetrieben wird. Der Abnahmedrehtisch 189 nimmt die Behälter aus dem Drehtisch 74 auf und liefert sie zu einem Entladeförderer 190.

Aus F i g. 4 kann man die Gestalt der Nockenbahn 91 entnehmen. Es ist bemerkt, daß die Nockenbahn 91 einen Eintrittsabschnitt 191 aufweist, der unmittelbar zu einem Hebeabschnitt 192 führt, der sich über einen Drehwinkel von 25° erstreckt. Die Nockenbahn 91 besitzt dann einen horizontalen Verweilabschnitt 193, der sich über einen Drehwinkel von 90° erstreckt. Als nächstes weist die Nockenbahn 91 einen kurzen Senkabschnitt 194 auf, der einen Bereich von 10 Winkelgraden einnimmt. Diesem kurzen Senk-

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Schrauben 166 befestigt ist. Das Paßstück 165 ist mit 55 abschnitt 194 folgt ein horizontaler Verweilabschnitt einem Gleitlager 167 versehen, in dem eine Stummel- 195, der über einen Drehwinkel von 85° reicht. Als welle 168 drehbar gelagert ist. Die Stummelwelle 168 nächstes besitzt dann die Nockenbahn 91 einen weiist an ihrem oberen Ende mit einem Antriebszahnrad teren Senkabschnitt 196, der einen Winkel von 30° 169 verkeilt, das im Eingriff mit den Ritzeln 145 einnimmt und in einen Austrittsabschnitt 197 aussteht, um alle Wellen 142 gleichzeitig anzutreiben. Es 60 läuft. Die verschiedenen Verweilabschnitte der Nok

wird bemerkt, daß die Ritzel 145 und das Antriebszahnrad 169 innerhalb der Kammer 122 angeordnet sind und deshalb gegen Staub und Schmutz geschützt sind.

Die Stummelwelle 168 wird mit Hilfe einer senkrechten Welle 170 angetrieben, die ein mit Keilnuten versehenes oberes Ende 171 aufweist. Die Keilnuten stehen im Eingriff mit entsprechenden Keilstegen im kenbahn 91 sind noch einmal schematisch in F i g. 3 wiedergegeben, und es ist zu bemerken, daß zwischen dem Austrittsende 197 und dem Eintrittsende 191 der Nockenbahn 91 ein Winkelbereich von 120° vorhanden ist.

Während des Betriebes der Vorrichtung 20 werden die Behälter 29 dem Förderer 22 entlang dem Zuführungsförderer 23 zugeführt, wo die Deckel 33 lose

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auf die Behälter aufgesetzt werden. Die lose in Verbindung stehenden Behälter und Deckel werden dann dem Zuführungsdrehtisch 188 zugeleitet und dann zu dem Drehtisch 74, wo jeder Behälter 29 auf einem Stützelement 103 zur Ruhe kommt. Nachdem jeder Behälter auf dem zugehörigen Stützelement 103 aufgesetzt ist, tritt das Bewegungsabnahmeglied 97, das dem Stützelement 103 zugeordnet ist, in die Nockenbahn 91 ein, und das Stützelement wird gehoben. Während das Stützelement 103 sich nach oben bewegt, werden der Behälter und der Deckel ebenfalls mit nach oben bewegt, bis der obere Teil des Behälters 29 zuerst an der Hülse 135 angreift. Diese Ausrichthülse 135, die nach unten unter Federbelastung steht, dient sowohl dazu, den Behälter 29 mit dem Schweißkopf 120 in Fluchtung zu bringen, sowie dazu, um im Zusammenwirken mit dem Stützelement 103 den Behälter 29 in einer festen Stellung festzuklemmen, wobei der Behälter 29 gegen Drehung gesichert ist.

Wenn das Stützelement 103 seine Bewegung nach oben fortsetzt, wird die Feder 138 zusammengedrückt und die Ausrichthülse 135 mit dem Behälter 29 nach oben bewegt. Der Deckelspiegel 34 des Deckels 33 greift dann an dem Druckring 153 an, so daß der Deckel 33 in festen Eingriff mit dem Behälter 29 gedrückt wird. Wenn dann das Stützelement weiter nach oben bewegt wird, wird die Feder 155 zusammengedrückt, wobei sich der Druckring 153 zusammen mit dem Behälter und dem Deckel nach oben bewegt. Wenn der Deckel 33 dann weiter angehoben wird, tritt ein zentral angeordneter Paßstift 198 des Spannfutters 146 in die zentrale Öffnung 36 des Deckels 33, um die Fluchtung des Deckels 33 mit dem Spannfutter 146 sicherzustellen. Das Spannfutter 146 ist weiterhin wenigstens mit einem Antriebsstift 199 ausgerüstet, der von dem Zentrierstift 198 entsprechend der Lage der öffnungen 37 im Abstand nach außen angeordnet ist. Obwohl das Spannfutter 146 mit hoher Geschwindigkeit konstant umläuft, führt nach dem Eintreten des Zentrierstiftes 198 in die zentrale Öffnung 36 des Deckels 33 eine Aufwärtsbewegung des Deckels 33 auf Grund der Aufwärtsbewegung des Stützelements 103 zu einem Eingreifen des Antriebsstiftes 199 in eine der Öffnungen 37.

Es ist ersichtlich, daß die vorgehende Beschreibung des Deckels 33 in der Form, daß dieser mit öffnungen 36 und 37 zwecks Zusammenwirken mit dem Spannfutter 146 nicht bedeutet, daß diese Ausnehmungen zur Aufnahme der Vorsprünge auf dem Spannfutter durch den Deckel hindurchragen. Es reicht vielmehr aus, wenn die Ausnehmungen in dem Deckel lediglich flache Vertiefungen sind, welche den Deckel nicht durchdringen, und es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß der Ausdruck Öffnungen in diesem Sinne zu verstehen ist. Außerdem kann der Deckel mit Vorsprüngen an Stelle von Öffnungen oder Ausnehmungen versehen sein, welche mit dem Spannfutter zusammenwirken. Wesentlich ist lediglich, daß der Deckel und das Spannfutter mit Mitteln versehen sind, welche in Form einer Kupplung miteinander zusammenwirken.

Weiterhin wird hier bemerkt, daß, wenn der Drackring 153 anfänglich an dem Deckel 33 angreift, der Druckring sich drehen kann, und zwar auf Grund der Tatsache, daß er von dem drehbaren Schaft 142 unterstützt wird. Wenn der Preßring jedoch an dem Deckel 33 fest angreift, hört seine Drehbewegung

auf. Wenn der Antriebsstift 199 des Spannfutters 146 in eine der Öffnungen oder Vertiefungen 37 eintritt, wird der Deckel 33 sofort zusammen mit dem Spannfutter 146 gedreht. Der Preßring 153 wird darauf auf Grund seines Eingreifens an dem Deckel 33 mit diesem und dem Spannfutter 146 rotieren.

Die rasche Drehbewegung des Deckels 33, verbunden mit der Tatsache, daß der Deckel 33 im Reibungseingriff mit dem nicht rotierenden Behälter 29 ίο gehalten wird, führt zu der Entwicklung einer ausreichenden Reibungshitze, um an den Berührungsflächen das thermoplastische Material des Deckels 33 und des Behälters 29 zum Schmelzen zu bringen. Normalerweise erstreckt sich dieses Schmelzen entlang der Stirnfläche 32 des Behälterrandes und ent lang der äußeren Oberfläche des Kragens 31 an dem Behälterrand sowie entlang der zugehörigen Bereiche des Deckelspiegels 34 und des nach unten ragenden Flansches 35 des Deckels 33. ao Der Verweilbereich von 90° des horizontalen Abschnittes 193 der Nockenbahn 91 reicht aus, um das notwendige Schmelzen des thermoplastischen Materials des Behälters 29 und des Deckels 33 zu veranlassen. Nachdem der Schmelzvorgang abgeschlossen ist, ist es wünschenswert, die Drehbewegung des Deckels 33 gegenüber dem Behälter 29 zu unterbrechen und den Deckel in fester Berührung mit dem Behälter zu halten, bis die geschmolzenen Bereiche miteinander fest verbunden sind. Demgemäß tritt am Ende des Bereiches 193 der Nockenbahn 91 das Bewegungsabnahmeglied 97 in den kurzen Senkabschnitt 194. Entsprechend wird das zugeordnete Stützelement 103 um einen kurzen Betrag abgesenkt. Dieser Betrag, um den das Stützelement 103 abgesenkt wird, reicht aus, um den Deckel 33 außer Eingriff mit dem Antriebsstift 199 des Spannfutters 146 zu bringen. Dieser Abstand ist jedoch nicht ausreichend, um den Druckeingriff des Druckringes 153 mit dem Deckel 33 aufzuheben. Sobald der Deckel 33 durch den Antriebsstift 199 freigegeben wird, wird der Deckel dazu neigen, seine Drehbewegung zu unterbrechen.

Dies hat zur Folge, daß auch der Druckring 153 seine Drehbewegung abbricht. Der Druckring hält nun den Deckel fest gegen den Behälter, so daß das geschmolzene thermoplastische Material die Möglichkeit hat, zu erstarren und auf diese Weise eine Schweißverbindung zwischen dem Deckel 33 und dem Behälter 29 herzustellen und die in F i g. 7 dargestellte Verbindung 38 zu bilden. Der sich über 85° erstreckende Verweilbereich der Nockenbahn 195 reicht aus, um das geschmolzene Material sich zu verfestigen und verschweißen zu lassen. Das Bewegungsabnahmeglied 97 tritt dann in den Fallabschnitt 196 ein. Dies führt dazu, daß das Stützelement 103 ausreichend abgesenkt wird, um den Deckel 33 und den Behälter 29 vollständig von dem Schweißkopf 120 freizugeben. Der Deckel 33 ist nun vollständig mit dem Behälter 29 verschweißt und abgedichtet, und die Anordnung wird von dem Drehtisch 74 auf die Entladedrehscheibe 189 gebracht, um von dieser auf den Abführungsförderer 190 gebracht zu werden.

Es wird bemerkt, daß die öffnungen 36 und 37 in dem Deckel 33 zeitweise für die Verfrachtung in irgendeiner gewünschten Weise verschlossen werden können. Der einfachste Weg, um dies zu erreichen, besteht darin, daß ein abnehmbarer Bandstreifen (nicht gezeigt) über den Deckelspiegel 34 gelegt wird, derart, daß er die öffnungen 36 und 37 abdeckt

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Reibungs-Anschweißen von Deckeln aus plastischem Werkstoff an den Rand oder Hals von Behältern, bestehend aus einer Mehrzahl nockengesteuerter heb- und senkbarer sowie drehsicher gehaltener Stützteller auf dem Umfang eines Drehtisches für kontinuierlich zugeführte Behälter und aufgelegte Deckel, wobei jedem Stützteller ein mit dem Drehtisch bewegtes, begrenzt axial verschiebbares und drehbares Spannfutter mit einem Deckelmitnehmer und einer an der Behälterschulter angreifenden Behälterzentrier- und Haltevorrichtung zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Halte- und Zentriervorrichtung eine drehgesicherte, aber gegen eine Feder (138) axial verschiebbare Stützhülse (135) mit einer konischen Auflagefläche (141) zur Auflage auf die Behälterschulter (30) aufweist, die einen sich auf dem Deckel (33) abstützenden und gegen die Wirkung einer Feder (155) axial gegenüber der Stützhülse (135) und dem Spannfutter (146) verschiebbaren hülsenartigen Druckring (153) aufnimmt, welcher auf dem Spannfutter (146) frei drehbar angeord-

net ist und in der Ausgangsstellung das Spannfutter so weit überragt, daß er im Bereich eines vorbestimmten Hubweges des Stütztellers (72) außerhalb des Eingriffes des Spannfuttermitnehmers (199) mit vollem Druck auf dem Deckel aufliegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannfutter (146) einen formschlüssig an dem Deckel angreifenden Mitnehmer, insbesondere wenigstens einen im Abstand von der Drehachse angeordneten, nach unten ragenden Mitnehmerstift (199) zum Eingreifen in eine Deckelvertiefung (37) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche des Spannfutters (146) einen zentralen Zentrierstift (198) zum Eingreifen in eine Zentrierausnehmung (36) in der Deckelfläche aufweist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 1888470, 2496877;
Normblatt DIN 1910, B1. 3;
Buch: »Die Kunststoffverarbeitung und -schweißung«, S. 137,138, 1957, VEB Carl Marhold Verlag in Halle.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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