DE1454955B2

DE1454955B2 -

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Publication number: DE1454955B2
Application number: DE19631454955
Authority: DE
Priority date: 1963-01-07
Filing date: 1963-12-24
Publication date: 1970-09-17
Also published as: CH416066A; BE642066A; NL6400038A; US3216874A; GB1042278A; DE1454955A1; SE313911B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Behälters aus zwei thermoplastischen, praktisch becherförmigen, hohlen Behälterteilen, jeder mit einem seitlich überstehenden Randflansch am offenen Ende einer Seitenwand, wobei die Behälterteile stirnseitig mit den Flanschen einander gegenüber angeordnet werden, die Flansche bis zu einem verformbaren und schweißbaren Zustand erwärmt, gegeneinandergedrückt und verschweißt werden.

Hergestellt werden solche Behälter, die nach dem Gebrauch weggeworfen werden, bei denen es also besonders darauf ankommt, daß sie in der Herstellung billig kommen, was andererseits bedeutet, daß die Behälterwandung extrem dünn gemacht werden muß. .

Will man nun die beiden Hälften eines Behälters miteinander verschweißen oder verschmelzen, so müssen die benachbarten Kanten der beiden Hälften während des Verschmelzungsvorgangs der Wärme ausgesetzt werden. Dabei werden solche dünnen Hälften jedoch sehr stark deformiert, was zu einem ungewöhnlich hohen Anteil an Ausschuß und oft zur Unbrauchbarkeit der Behälter wegen mangelnder Dichtigkeit führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, beim Schweißen der Behälterhälften Deformationen der ; Behälterhälften zu vermeiden, sie zuverlässig dicht zu verschweißen und ihnen trotz der geringen Wandstärke eine große Steifigkeit zu verleihen.

Erreicht wird dies erfindungsgemäß dadurch, daß ein Druckmittel durch eine Öffnung in einem der Behälterteile — wobei die Öffnung sonst abgedichtet ist — eingeführt wird und die Flansche in Überlappung mit der Seitenwand eines der Behälterteile zum Heißverschweißen der Flansche hieran und zur Schaffung eines verstärkten Bandes an der Verbindungsstelle der Teile gedrückt werden.

Die Maßnahme, zu verbindende Behälterteile aus thermoplastischem Kunststoff mit einem Druckmittel zu füllen, um beim Schweißen an der Außenwand die Wände der Behälterteile abzustützen, ist an sich bereits vorgeschlagen worden.

Vorzugsweise geht man so vor, daß das becherförmige Teil, mit dem die Flansche nicht verbunden werden, im Bereich des Flansches gekühlt wird.

Eine besonders zweckmäßige Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit auf und ab bewegbaren Halteeinrichtungen für die Behälterteile und Heizeinrichtungen zum Verschweißen der Flansche zeichnet sich dadurch aus, daß die Halteeinrichtungen in einem drehbaren Träger mit konstantem Abstand von dessen Drehachse auf und ab bewegbar sind, daß um den Träger in Abstand ringförmige Nockenwände starr angeordnet sind, durch die bei einer Drehung des Trägers über Laufrollen die Bewegung der aus Buchsen, Hülsen und Ringen bestehenden Halteeinrichtungen sowie die Bewegungen von in den Buchsen beweglich gelagerten Wellen gesteuert werden, und daß die Wellen einen Kanal zum Zuführen des Druckmittels und eine Dichtung an der Stirnfläche aufweisen.

Vorzugsweise hat die Dichtungsliäche größeren Umfang als die Öffnung.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Zuführung des Druckmittels durch Ventile, die durch eine an der Nockenwand angebrachte Kurvenscheibe betätigt werden, steuerbar ist.

Durch das Umbiegen und Anschweißen der Flansche an einen der Behälterteile wird eine Dichtungsfiäche mit nicht unerheblichen Abmessungen in axialer Richtung geschaffen, die die gewünschte sichere Abdichtung gewährleistet. Die Flansche werden also in Überlappung mit der Seitenwand eines becherförmigen Teils gedrückt und ein Medium unter Druck durch die Öffnung eingeführt, so daß ein Pressen der Flansche in Überlappung mit der Seitenwand möglich wird.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung soll nun an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung unter Wiedergabe einer Stufe bei der Herstellung eines Behälters,

F i g. 2 eine der F i g. 1 ähnliche Ansicht, jedoch um 90° gedreht, zur Wiedergabe der Vorrichtung in einer anderen, weiter fortgeschrittenen Stufe des Arbeitsvorganges,

F i g. 3 eine teilweise im Schnitt dargestellte Teilansicht entsprechend der F i g. 2 zur Wiedergabe der Vorrichtung in einer noch weiter fortgeschrittenen Arbeitsstufe,

F i g. 4 eine verkleinerte Draufsicht auf eine Maschine, wie sie in der Praxis zur Anwendung kommt,

Fig. 5 eine vergrößerte Schnittansicht zur Wiedergabe der Vorrichtung zur Zuführung von Druckluft zu dem in diesem Augenblick geformten Behälter und F i g. 6 eine Draufsicht dazu.

Insbesondere eignen sich das erfindungsgemäße Verfahren und die zu seiner Durchführung vorzugsweise bestimmte Vorrichtung zur Herstellung eines hohlen Behälters 1, der aus einem Paar von im allgemeinen schalenförmigen Behälterteilen 2 und 3 zusammengesetzt ist, die einzeln aus thermoplastischem Kunststoff, beispielsweise Polystyren, geformt werden. Der Behälterteil 2 enthält eine Seitenwandung 4 und einen Boden 5, wobei die Seitenwandung 4 in einem sich seitlich erstreckenden Flansch 6 endet. Der Behälterteil 3 enthält ebenfalls eine Seitenwandung 7 von der gleichen Gestalt und eine Bodenwandung 8 mit einer Öffnung 9, die während oder nach dem Formvorgang, bei dem der Behälterteil 3 entsteht, vorgesehen wird. Vorzugsweise wird die Öffnung 9 in den Behälterteil 3 eingestanzt, nachdem der Behälter hergestellt ist und bevor er zu der wiedergegebenen und beschriebenen Vorrichtung transportiert wird. In der Nähe des offenen Endes des Behälterteils 3 ist die Seitenwandung 7 vorzugsweise, wie bei 10 angedeutet, nach außen abgeflacht und ■ endet in einem seitlich gerichteten Flansch 11. Die Behälterteile 2 und 3 lassen sich mit den Enden gegeneinandersetzen, wobei die Flansche 6 und 11 aufeinander zu liegen kommen. Anschließend werden die Flansche 6 und 7 miteinander verschweißt oder verschmolzen und dann miteinander und über die Behälterteile 2 und 3 zur Bildung des Behälters 1 überlappt.

Die Vorrichtung zur Durchführung der gewünschten Arbeitsgänge enthält ein Paar einander gegenüberliegender, relativ zueinander beweglicher, in senkrechter Richtung nebeneinander sitzender Schweißeinrichtungen 12 und 13, wie man aus den F i g. 1 bis 4 erkennt. Aus Fig. 4 ersieht man, daß eine Vielzahl der oberen und unteren Schweißeinrichtungen 13 bzw. 12 in Umfangsrichtung im Abstand auf einem drehbaren Träger C angeordnet sind, der

später noch im einzelnen beschrieben werden wird. Jedes Paar von Schweißeinrichtungen 13 und 12 verbindet während des Umlaufes des Trägers C im Uhrzeigersinn von einer Aufgabenstelle L bis zu einer Abgabestelle U zwei Behälterteile. Die Schweißeinrichtungen 12 und 13 sollen zuerst erläutert werden, wobei nur eine Schweißeinrichtung 12 und die darüberliegende Schweißeinrichtung 13 beschrieben wird, da alle anderen diesen entsprechen.

Die Schweißeinrichtung 12 enthält eine Buchse 14, an deren einem Ende eine Hülse 15 mit einem Innendurchmesser befestigt ist, der so groß ist, daß der Behälterteil 2 frei darin aufgenommen werden kann. An ihrem freien Ende ist die Hülse 15 mit einem Klemmring 16 verbunden, auf dem der Flansch 6 anliegt. Der Klemmring 16 weist eine radial nach innen vorstehende Rippe 17 auf, welche auf die Seitenwandung 4 des Behälterteils 2 greift. Vorzugsweise ist der Klemmring 16 ein üblicher, elektrisch beheizter Heizring mit einem Widerstandsdraht 16 a, der in üblicher Weise an eine elektrische Stromquelle angeschlossen ist. Zwischen der Hülse 15 und dem Klemmring 16 ist eine geeignete elektrische Isolation

18 eingesetzt.

Eine Welle 19 ist verschiebbar in der Buchse 14 mit Hilfe von Lagern 20 gelagert, so daß die Welle

19 durch die Buchse 14 in die Hülse 15 vorsteht. Auf dem vorstehenden Ende der Welle 19 ist eine Tragscheibe 21 gelagert, die mit der Bodenwandung 5 des Behälterteils 2 in Eingriff kommt.

Jede Schweißeinrichtung 13 enthält eine Buchse 22, die der Buchse 14 entspricht und an der eine der Hülse 15 ähnliche Ringhülse 23 befestigt ist. Die Ringhülse 23 trägt einen Klemm- und Heizring 24 an ihrem freien Ende, welcher sich gegen den Flansch 11 des Behälterteils 3 legt. Der Heizring 24 ist ähnlich dem Klemmring 16, weist jedoch keine Rippe auf. Sein Widerstandsdraht 24 α ist in üblicher Weise an eine elektrische Stromquelle angeschlossen. Zwischen der Ringhülse 23 und dem Heizring 24 befindet sich ein elektrischer Isolator 25. Vorzugsweise ist die Ringhülse 23 mit Kühlschlangen 26 versehen, die in der Nähe des Heizringes 24 anliegen und an eine geeignete Quelle umgewälzten Kühlmittels angeschlossen sind.

In der Buchse 22 ist in Lagern 27 hin- und herbeweglich eine verschiebbare Welle 28 montiert, die durch die Buchse 22 in die Ringhülse 23 vorragt. Das vorstehende Ende der Welle 28 ist mit einer Stirnfläche 29 versehen, die sich gegen die Bodenwandung 8 des Behälterteils 3 legt. Die Stirnfläche 29 ist mit einer Dichtung 30 aus Gummi oder einem anderen geeigneten Material ausgerüstet und weist eine ringförmige Mittelöffnung 31 von solcher Größe auf, daß sie vollständig die Öffnung 9 in der Bodenwandung 8 des Behälterteils 3 umgibt. Die Welle 28 ist zur Bildung eines Kanals 32 in Längsrichtung durchbohrt, und die Stirnfläche 29 ist zur Bildung eines Kanals 33, der mit dem Kanal 32 in Verbindung steht, gegebenenfalls in Längsrichtung mit einer Bohrung versehen.

Das von der Stirnfläche 29 abgewendete Ende der Welle 28 ist so konstruiert, daß es ein Kupplungsglied 34 aufnimmt, welches absatzweise mit einer Druckmittelquelle, beispielsweise der Verteilerleitung 34 a, nach F i g. 4 in Eingriff kommt, die auf dem Träger C in noch näher zu beschreibender Weise montiert ist. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Druckmittel um Druckluft, jedoch kann man auch ein anderes Druckmittel verwenden.

Der umlaufende Träger C, welcher einen unteren Scheibenteil C enthält, trägt eine Vielzahl unterer Platten 35 und oberer Platten 37. Die Wellen 19 und 28 sind in von diesen Platten getragenen Lagern 36 hin- und herbeweglich montiert, und auf jeder der Trägerplatten 35 und 37 ist ein hochstehendes Führungsglied 38 mit einer darin ausgebildeten Führungs-nut 39 befestigt. Die Welle 19 jeder Anordnung 12 besitzt einen sich seitlich erstreckenden Ansatz 40, auf dem eine Führungsrolle 41 montiert ist, die drehbar in der Führungsnut 39 läuft. Der Ringkörper 14 ist mit einer Führungsrolle 42 versehen, die ebenfalls in dieser Führungsnut 39 läuft. Die Anordnung ist derart gewählt, daß während der Hin- und .Herbewegungen eine Drehung der Welle 19 und der Buchse 14 verhindert wird.

Die Welle 28 jeder Anordnung 13 ist mit einem Ansatz 43, ähnlich dem Ansatz 40 versehen, welcher eine ähnliche Führungsrolle 44 trägt, die in der benachbarten Führungsnut 39 läuft. Die Buchse 22 ist ebenfalls mit einer Führungsrolle 45 versehen; wobei die Glieder 44 und 45 eine Drehbewegung der Buchse 22 und der Welle 28 während ihrer Hin- und Herbewegung verhindern. ,

Zur Erzeugung der Hin- und Herbewegung jeder Welle 19 und der Hin- und Herbewegung der Buchse 14 und der Hülsen 15 sind Vorrichtungen vorgesehen, welche aus einer feststehenden, vorzugsweise ringförmigen Nockenwand 46 bestehen, die einen Teil des festen Maschinenrahmens F bildet. Die Nocken^ wand 46 enthält eine ringförmige Nockenschiene 47 zur Aufnahme von Laufrollen 48, die drehbar auf den Wellen 19 montiert sind und gegen die Nockenschiene durch das Gewicht der Wellen 19 gedrückt werden. Die Nockenwand 46 enthält ebenfalls eine Nockenschiene auf ihrer oberen Abschlußfläche, gegen die eine Rolle 50 in jeder Schweißeinrichtung 12 anliegt. Die Rollen 50 sind auf den Buchsen 14 montiert.

Eine ähnliche Einrichtung dient zur Hin- und Herbewegung jeder Welle 28 und der Buchsen 22 mit der Ringhülse 23 und enthält eine feste Nockenwand 51, die am Maschinenrahmen befestigt ist. Die Nockenwand 51 enthält eine Rille 53 zur Aufnahme der Laufrolle 54, welche auf jeder Welle 28 montiert ist. Eine zweite Laufrolle 55 befindet sich in der Nockenwand 51 und dient der Aufnahme der die Buchse antreibenden Laufrolle 56. Die Vorrichtung zum Drehen des Trägers C enthält eine Kette 57, die um ein Kettenrad 58 gelegt ist. Das Kettenrad ist auf der geeignet gelagerten, senkrechten Welle 59 montiert, an der der Träger C befestigt ist. Die Kette 57 kann an einen Elektromotor über ein Untersetzungsgetriebe od. dgl. angeschlossen werden, so daß der Träger C langsam mit der gewünschten Laufgeschwindigkeit umläuft.

Die Verteilerleitung 34 a bildet eine Druckluftquelle und läßt sich an einen Kompressor sowie einen Akkumulator anschließen. Der Kanal 32 in jeder Welle 28 wird mit Druckluft im richtigen Augenblick über die Rohre 60 (F i g. 4 bis 6) und die allgemein mit V bezeichneten Ventile versorgt. In jedem Ventil V befindet sich eine Horizontalbohrung 61 im Ventilgehäuse 62 zur Aufnahme einer Ventilspindel 63 mit einer Ausnehmung 64, wobei eine Feder 65 im Ende des Gehäuses 62 untergebracht ist,

die normalerweise die Spindel 63 so weit nach außen drückt, daß die Spindel 61 die Strömung der Luft durch den senkrechten Kanal 66 blockiert, welcher, die Bohrung 61 schneidend, im Gehäuse 62 untergebracht ist. Ein Krümmer 34 a verbindet den Kanal 5 61 in jedem Ventil V mit dem senkrechten Kanal 66. Auf jedem Gehäuse 62 ist bei 67, wie man aus F i g. 6 erkennt, ein Arm 68 schwenkbar montiert, der an seinem äußeren Ende bei 70 eine Laufrolle 69 drehbar gelagert trägt. Außerdem ist, wie man aus den F i g. 4 und 6 erkennt, eine feste Laufschiene 71 am Rahmen F in geeigneter Weise montiert, um den Arm 68 und die Ventilspindel 63 herunterzudrücken und damit zum Kanal 32 jeder Anordnung 13 im gewünschten Augenblick Luft zuzuführen.

Im Betrieb werden die Trägerplatten 35 und 37 relativ zu den Nockenwänden 46 und 51 bewegt und befinden sich am ersten Platz in solcher Stellung, daß die Anordnungen 12 und 13 weit voneinander entfernt sind, da die Behälterteile 2 und 3 automatisch oder von Hand in die entsprechenden Gesenkanordnungen so eingesetzt werden können, daß die Verbindungsflanschen 6 und 11 einander gegenüberliegen. Die Bewegung der Platten 35 und 37 ist derart, daß eine Relativbewegung der Buchsen 14 und 22 aufeinander zu erfolgt, um die Behälterteile 2 und 3 miteinander in Eingriff zu bringen, wie man aus F i g. 1 erkennt, und um die Klemmringe 16 und den Heizring 24 kräftig gegen die entsprechenden Flanschen 6 und 11 zu drücken. In dieser Stellung der Teile fließt elektrischer Strom konstant durch die Ringe 16 und 24 und erzeugt in diesen Ringen eine so starke Wärme, daß die Flanschen 6 und 11 in einen deformierbaren geschmolzenen Zustand übergehen. Die Kraft, mit der die Ringe 16 und 24 auf den Flansehen 6 und 11 ruhen, reicht aus, um eine Verschweißung und damit eine Verschmelzung der Flanschen miteinander zu erreichen.

Entweder während oder nach dem Erwärmen läßt die Kurvenschiene 53 die Welle 28 jeder Anordnung 13 bei ihrer Drehung sich relativ zur Buchse 22 bewegen, so daß ein Verschlußeingriff zwischen der Bodenwandung 8 des Behälterteiles 3 und der Stirnfläche 29 entsteht, das von der Welle 28 getragen wird. In diesem Zeitpunkt drückt die Laufschiene 71, die Laufrolle 48 und die Ventilspindel 63 nach unten, so daß Druckluft zum Kanal 32 gelangen kann. Anschließend bewirkt die weitere Bewegung der Trägerplatten 35 und 37 relativ zu den Nockenschienen 47 und 49 eine gemeinsame Bewegung der Wellen 19 und 28 nach oben relativ zu den entsprechenden Hülsen 15 und 23, so daß die Behälterteile 2 und 3 in die Hülse 23 gestoßen werden, wie man aus F i g. 2 erkennt. Wenn die Behälterteile 2 und 3 in die Hülse 23 gestoßen werden, werden die Flanschen 6 und 11 einander und die Seitenwandung 4 des Teiles 2 überlappend deformiert. Die nach außen laufende Wandung 7 des Behälterteiles 3 erleichtert das Überlappen der Wandungen 3 und 4. Nach der Deformation der Flanschen wird Kühlmittel durch die Kühlschlangen 26 umgewälzt, um die Kühlung der erwärmten Teile der Behälterhälften zu beschleunigen.

Druckluft oder ein anderes unter Druck stehendes Mittel übt eine nach außen gerichtete Kraft auf die erweichten Wandungsteile der Behälterhälften 2 und 3 in der Nähe der Flanschen 6 und 11 während der Bewegung aus der Stellung nach F i g. 1 in die Stellung nach F i g. 2 aus, um ein Zusammenklappen zu verhindern. Bei einigen Materialien ermöglicht der Differentialdruck die Bildung einer Bindung zwischen dem Flansch 6 und der benachbarten Seitenwandung 4. Vorzugsweise wird die Luft unmittelbar nach dem Zeitpunkt zugeführt, in dem sich die Behälterhälften nach oben in die Hülse 23 unter Deformierung der Flanschen 6 und 11 zu bewegen beginnen. Jedoch kann bei einer Ausführungsform der Erfindung dann, wenn die Wandungsdicke der Behälterhälften ausreicht, um einem Zusammenklappen zu widerstehen, die Luft kurz nach dem Zeitpunkt eingeführt werden, in dem die Behälterhälften ihre Bewegung nach oben in die Hülse beendet haben.

Nach dem Verschweißen und Deformieren bewirkt eine weitere Drehbewegung der Platten 35 und 37 relativ zu den Nockenwänden 46 und 51 eine Relativbewegung zwischen der Welle 19 und der Hülse 15 und eine Relativbewegung zwischen der Hülse 23 und der Welle 28, so daß der Behälter aus den entsprechenden Schweißeinrichtungen entnommen werden kann. In diesem Zeitpunkt, kurz bevor die Abdichtung 30 sich nach oben vom Oberteil des hergestellten Behälters bewegt, endet die Kurvenscheibe 71, und die Ventilfeder 65 bewegt die Spindel 63, so daß der Kanal 66 abgeschlossen wird. Dieses Verfahren eignet sich somit offenbar zur kontinuierlichen Herstellung der Behälter.

Der Druck im Behälter während des Verformungsvorganges hängt zum großen Teil von der Wandstärke des Behälters ab. Ein Druck in der Größenordnung von 0,35 atü ist ausreichend.

Ein nach der Erfindung hergestellter Behälter besitzt eine dreifache Wandstärke in der Mitte des Behälters, so daß Festigkeit und Starrheit des Behälters beträchtlich vergrößert werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines Behälters aus zwei thermoplastischen, praktisch becherförmigen, hohlen Behälterteilen, jeder mit einem seitlich überstehenden Randflansch am offenen Ende einer Seitenwand, wobei die Behälterteile stirnseitig mit den Flanschen einander gegenüber angeordnet werden, und die Flansche bis zu einem verformbaren und schweißbaren Zustand erwärmt, gegeneinandergedrückt und verschweißt werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckmittel durch eine Öffnung in einem der Behälterteile — wobei die Öffnung sonst abgedichtet ist — eingeführt wird und die Flansche in Überlappung mit der Seitenwand eines der Behälterteile zum Heißverschweißen der Flansche hieran und zur Schaffung eines verstärkten Bandes an der Verbindungsstelle der Teile gedrückt werden.

2. Verfahren nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß das becherförmige Teil, mit dem die Flansche nicht verbunden werden, im Bereich nahe des Flansches gekühlt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den vorangehenden Ansprüchen mit auf und ab bewegbaren Halteeinrichtungen für die Behälterteile und Heizeinrichtungen zum Verschweißen der Flansche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtungen in einem drehbaren Träger (C) mit konstantem Abstand von dessen

Drehachse auf und ab bewegbar sind, daß um den Träger (C) in Abstand ringförmige Nockenwände (46, 51) starr angeordnet sind, durch die bei einer Drehung des Trägers (C) über Laufrollen (48, 50, 54, 56) die Bewegungen der aus Buchsen (22,14), Hülsen (23,15) und Ringen (15 bzw. 16) bestehenden Halteeinrichtungen sowie die Bewegungen von in den Buchsen (22,14) beweglich gelagerten Wellen (28,19) gesteuert werden, und daß die Wellen (28) einen Kanal (32)

zum Zuführen des Druckmittels und eine Dichtung (30) an der Stirnfläche (29) aufweisen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsfläche (30) größeren Umfang als die Öffnung (9) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung des Druckmittels durch Ventile (F), die durch eine an der Nockenwand (51) angebrachte Kurvenscheibe (71) betätigt werden, steuerbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 009 538/339