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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschließen eines durch
Ziehen eines plastisch verformbaren Folienmaterials, vorzugsweise Aluminium, hergestellten
Behälters, welcher einen Behälterflansch und in seinen Eckbereichen unvermeidbare
Falten aufweist, mit einem Deckel aus vorzugsweise plastisch verformbarem Material,
dessen Deckelrand auf die Oberseite des Behälterflansches aufgelegt, nach unten
um den Behälterflansch umgebördelt und angedrückt wird.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Durchführen
des vorstehend beschriebenen Verfahrens mit einem unteren Druckelement und einem
oberen Gegendruckelement zum Andrücken des Deckelrandes an den Behälterflansch.
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Bei der Herstellung derartiger Behälter, d h. beim Ziehen der flachen
Folie in die Form des Behälters, entstehen infolge der Verringerung der Außenabmessungen
und der dabei auftretenden radialen und tangentialen Druckspannungen in der Folie
unvermeidbare falten an den Behälterflanschen und -wandungen; insbesondere in deren
Eckbereichen.
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Dies trifft auf eckige und ovale Behälter mit in den Eckbereichen
konzentrierten Falten und auch auf kreisrunde Behälter mit gleichmäßig über den
gesamten Krümmungsbereich verteilten Falten zu.
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Um einen darartigen Behälter einwandfrei dicht mit dem Deckel zu verschließen,
wurde mit den bisher bekannten Verfahren versucht, die Falten am Behälterflansch
durch verhältnismäßig hohe Drücke während des Andrückens des Deckelrandes glatt
zu pressen, d.h. eine Art Flachdichtung zu erzielen. Dies ist wegen der gleichbleibend
überschüssigen Materialmenge, welche die Falten verursacht, und wegen der gleichbleibenden
Flanschfläche,
welche für die Aufnahme der Falten zur Verfügung steht, nur unvollständig möglich.
Die überschüssige Materialmenge wird durch das Andrücken lediglich anders verteilt,
und zwar so, daß die Falten im wesentlichen sägezahnförmig umgelegt werden. Dabei
entsteht eine große Anzahl schmaler Fältchen sowie Hohlräume und KapillarenSund
und benachbarte um.gelerte Falten sind durch scharfe Absätze und Stufen getrennt.
Der Deckelrand kann-ess Art Unebenheiten nicht folgen, so daß diese offenbleiben
und das Behälterinnere mit der Außenluft verbinden. Der Behälter ist somit nicht
ausreichend dicht verschlossen. Ein weiterer Nachteil besteht in der Notwendigkeit
zur Verwendung schwerer, den hohen Drücken standhaltenden Verschließvorrichtungen,
die beträchtliche Investitionskosten erfordern und nur geringe Arbeitsgeschwindigkeiten
zulassen.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der
eingangs erwähnten Art so weiterzubilden, daß mit geringem konstruktiven Aufwand
und hoher Wirtschaftlichkeit Behälter einwandfrei dicht verschlossen werden können.
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Dies wird bezüglich des Verfahrens dadurch erreicht, daß der Deckelrand
mit einem die Form der Falten im wesentlichen aufrechterhaltenden Druck formschlüssig
in die Falten an der Oberseite und/oder Unterseite des Behälterflansches eingedrückt
wird.
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Der Verschließvorgang erfolgt mit einem im Vergleich zu den bekannten
Verfahren wesentlich geringeren Druck derart, daß die Falten in ihrer sogenannten
natürlichen Form, d.h. mit ihren ursprünglichen großen Krümmungsradien, erhalten
bleiben und der Deckelrand dadurch leicht und vollständig in sie eingedrückt wird.
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Dadurch entsteht im Gegensatz zu der mit den bekannten Verfahren angestrebten
Flachdichtungen mit schmalen scharfkantigen und durch den Deckelrand nicht ausfüllbaren
Unebenheiten eine verzahnte Konturdichtung mit Unebenheiten, die aufgrund ihrer
großen Krümmungsradien vom Deckelrand ausgefüllt sind. Der Deckelrand liegt der
Kontur der Falten folgend diesen lückenlos an, so daß der Behälter praktisch völlig
dicht verschlossen ist.
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Die zur Erzielung dieses praktisch völlig dichten Verschlusses erforderlichen
geringeren Schließdrücke erlauben es, die Verschließvorrichtungen in leichterer
und dadurch kostengünstigerer Bauweise auszuführen.
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Diese leichteren Verschließvorriehtungen ermöglichen ihrerseits schnellere
Maschinenbewegungen, d.h. kürzere Arbeitstakte bzw. eine höhere Produktivität.
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Um die Dichtigkeiten des Verschlusses noch zusätzlich zu erhöhen,
werden vorteilhafterweise in den Behälterflansch zusätzlich zu den unvermeidbaren
Falten vermeidbare Falten in den Eckbereichen und/oder außerhalb eingeformt.
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In diesem Zusammenhang ist es günstig, die Falten stärker als unvermeidbar
in den Behälterflansch einzuformen.
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Die Aufgabe wird hinsichtlich der Vorrichtung dadurch gelöst, daß
das Gegendruckelement und/oder das Druckelement aus einem zur Aufrechterhaltung
der Form der Falten und zum Eindrücken des Deckelrandes formschlüssig in die Falten
elastisch verformbaren Material besteht.
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Während des Andrückens des Deckelrandes an den Behälterflansch werden
diese elastisch verformbaren Elemente unter Mitnahme des Deckelrandes der Kontur
der Falten vollständig nachgeformt. Der Deckelrand und der Behälterflansch sind
einander lückenlos angepaßt Der Behälter ist somit praktisch völlig dicht verschlossen.
Außerdem bewirken die ineinander eingreifenden Falten des Behälterflansches und
des Deckelrandes eine mechanische Stabilisierung des Verschlusses und des gesamten
verschlossenen Behälters.
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Vorteilhafterweise besteht das Gegendruckelement und/oder das Druckelement
aus einem Material mit gummielastischen Eigenschaften. Dies ist ein konstruktiv
einfacher Weg, um die elastische Verformbarkeit eines oder beider dieser Elemente
zu erzielen.
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Vorzugsweise entspricht das Gegendruckelement nach Fläche und Form
den Abmessungen des Behälterflansches Dadurch wird ein Hineinziehen des Deckelrandes
in die Behälteröffnung während des Verschließvorgangs vermieden.
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Aus gleichem Grunde kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung das
Gegendruckelement aber auch nach Fläche und Form den Abmessungen des der Außenkante
des Behälterflansches zugeordneten Bereichs des Behälterflansches entsprechen.
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Um die Dichtigkeit des Verschlusses noch weiter zu erhöhen, ist vorzugsweise
die dem Behälterflansch zugeordnete Fläche dw.Gegendruckelementes und/oder des Druckelementes
profiliert. Dadurch wird während des Verschließvorgangs dem Deckelrand und dem Behälterflansch
eine
dieser Profilierung entsprechende Oberflächengestaltung aufgezwungen.
Beispielsweise können dadurch die bei der Herstellung des Behälters unvermeidbaren
Falten verstart werden. Hierbei kann es günstig sein, den vorwiegend radial ausgerichteten
natürlichen Falten Querfalten zuzuordnen, Auch ist es insbesondere bei eckigen Behältern
möglich, diese Profilierung auf die Bereiche zu beschränken, in welchen der Behälterflanseh
keine natürlichen Falten aufweist.
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Nachstehend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter
Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.
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Es zeigen: Fig.1 eine teilgeschnittene schematische Seitenansicht
einer erfindungsgemäßen Verschließvorrichtung, Fig.2 eine perspektivische Darstellung
eines der in Fig.1 gezeigten Behälter ohne Deckel, Fig.3 eine Stirnansicht eines
Eckbereichs des in Fig.2 gezeigten Behälterflansches in vergrößerter schematischer
Schnittdarstellung, Fig.4 bis 7 jeweils eine vergrößerte Darstellung des in Fig.1
gezeigten Unter- und Oberwerkzeuges in verschiedenen Stellungen während eines Verschließvorganges,
und Fig.8 eine Stirnansicht gemäß Fig.3 des in Fig.7 gezeigten erfindungsgemäß verschlossenen
Behälters in Schnittdarstellung.
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Gemäß Fig.1 umfaßt eine erfindungsgemäße Verschließvorrichtung einen
Rahmen 1, in welchem ein Unterwerkzeug 2 und ein Oberwerkzeug 3 gegenläufig in vertikaler
Richtung bewegbar sind. Zwischen beiden, sich gemäß Fig.1 .in ihren jeweiligen Offenstellungen
befindlichen Werkzeugen 2,3 ist auf etwa halber Höhe ein Transportband 4 angebracht,
mit welchem zu verschließende un-d verschlossene Behälter 5 den Werkzeugen 2>3
zugeführt bzw. von diesen wegtransportiert werden.
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Diese Behälter sind in Fig. 2 und 3 dargestellt. Sie dienen zur Aufnahme
von wenigstens teilwelse flüssigen oder pastösen Nahrungsmitteln. Jeder Behälter
5 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel von einer im wesentlichen rechteckigen
Form mit abgerundeten Ecken und weist einen Behälterboden 6, Behälterwandungen 7
und einen nach außen gerichteten umlaufenden Behälterflansch 8 mit einer Oberseite
9 und einer Unterseite 10 auf. Er ist durch Ziehen einer Aluminiumfolie hergestellt.
Die während dieses Ziehvorganges auftretende Verringerung der Außenabmessungen bzw.
die radialen und tangentialen Druckspannungen in der Aluminiumfolie führen unvermeidlich
zur Bildung von Falten 11 in den Eckbereichen des Behälter flansches 8 und der Behälterwandung
7. Bei einem kreisrunden Behälter treten gleichfalls unvermeidbare Falten auf, die
jedoch gleichmäßig auf dem gesamten Krümmungsbereich, d.h.
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dem Umfang des Behälters, verteilt sind.
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Zum besseren Verständnis sind in Fig.3 die Falten 11 anhand einer
Stirnansicht eines der Eckbereiche des Behälters 5 in vergrößerter schematischer
Darstellung gezeigt. Die Falten 11 sind im Querschnitt im wesentlichen wellenartig
ausgebildet und bestehen aus abwechselnd aufeinanderfolgenden Vertiefungen 12 und
Erhöhungen 13. Sie verlaufen im wesentlichen radial
i.n Richtung
zum Mittel.pllnkt des Behälters 5..
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Eine dem Unterwerkzeug 2 zugeordnete Bodenplatte 14 ist mittels eines
Stempels 15 vertikal auf- und abbelegbar im Rahmen 1 geführt. Sie ist zur Aufnahme
des Behälters 5 am Beginn des Verschließvorganges bestimmt.
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Das Unterwerkzeug 2 umfaßt weiterhin eine durch Druckstempel 16 vertikal
und auf- und abbewegbare Druckplatte 17, welche einen Aufnahmekorb 18 für den Behälter
5 und ein zweigeteiltes Druckelement trägt. Der Aufnahmekorb 18 ist derart ausgebildet,
daß er beim Anheben der Druckplatte 17 den Behälter 5 von der Bodenplatte 14 übernimmt.
Dabei unterfaßt die Oberkante des Aufnahmekorbes 18 den Behälter flansch 8, und
zwar an dessen den B.halterwanduncren 7 zugeordneten inneren Bereich.Der Aufnarnekorb
18 ist gleichzeitig der Kontur der konisch verlaufenden Behälterwandungen 7 angepaßt
und dient somit gleichzeitig zur Zentrierung des Behälters 5.
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Der Aufnahmekorb 18 ist mittels einer Feder 19 an der Druckplatte
17 dleser .eenüber vertikal bewegbar abgestützt.
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Das Druck element ist rahmenförmig ausgebildet und besteht aus einem
inneren Duckrahraen 2G und einen äußeren Druckrahmen 21.Der äußere Druckrahmen 21
ist gegenüber dem inneren Druckrahmen 20 vertikal auf- und abbewegbar ausgebildet.
Zu diesem Zwecke ist er an Führungsbolzen 22, die an der Druckplatte 17 befestigt
sind, gegen den Druck von Federn 23 geführt.
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Der innere Druckrahmen 20 ist starr mit der Druckplatte 17 verbunden.
Die Relativbewegung zwischen beiden Druckrahmen 20,21 erfolgt im Gleitsitz. Sie
umgeben den Aufnahmekorb 18 konzentrisch derart-, daß sie bei Anheben der Druckplatte
17 den Behälterflansch 8 untergreifen.
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Das Oberwerkzeug 3 umfaßt einen Führungsrahmen 24, der im Querschnitt
ein nach unten offenes U-Profil aufweist und mittels eines oberen Stempels 25 im
Rahmen 1 vertikal bewegbar geführt ist. Eine Gegendruckplatte 26 ist innerhalb des
Führungsrahmens 24 diesem gegenüber im Gleitsitz vertikal bewegbar angeordnet. Zu
diesem Zweck ist diese Gegendruckplatte 26 an ihrer Oberseite mit oberen Bolzen
27 versehen, welche Lagerbohrungen im Steg des U-Profils 24 durchsetzen. Die aus
den Lagerbohrungen herausragenden Teile dieser Bolzen 27 sind durch Köpfe 28 verbreitert
7 welchen Anschläge 29 am oberen Querträger 30 des Rahmens 1 zugeordnet sind. Die
Gegendruckplatte 26 ist an ihrer Peripherie zur Aufnahme eines Gegendruckelementes
31 aus Gummi zurückgesetzt. Dieses Gegendruckelement 31 ragt in Richtung zum Unterwerkzeug
2 über die untere Fläche der Gegendruckplatte 26 hinaus rund entspricht in Fläche
und Form dem Behalterflansch.
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Die Verschließvorrichtung weist außerdem eine hier nicht dargestellte
Zuführungs- und Schneideinrichtung für eine Deckelfolie auf. Jedoch kann der Deckel
32 auch von Hand aufgelegt werden Wie aus Fig.4 ersichtlich, ist ein äußerer Bereich
des oberen freien Randes des äußeren Druckrahmens 21 als einer nach unten und außen
abfallende Schrägfläche 33 ausgebildet. Der verbleibende innere Bereich des oberen
Randes des äußeren Druckrahmens 21 ist gegenüber dieser Schrägfläche 33 nach unten
versetzt und als eine schwach konkav verlaufende Fläche 34 ausgebildet Der Übergang
zwischen beiden Flächen 33 und 34 ist als vertikaler t-Jandabs-chnitt 35 ausgebildet.
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Der untere freie Rand des vertikalen Rahmenteils 36 des Führungsrahmens
24 ist als eine der Schrägfläche 33 angepaßte Gegenschräge 37 ausgebildet. Die Innenseite
des
Rahmenteils 36 fluchtet mit dem vertikalen ':.lLndabschni'ct 35 des äußeren Druckrahmens
21. Daraus folgt, daß die konkave Fläche 34 dem Gegendruckelement 31 zugeordnet
ist und letzteres mit seiner Peripherie im Gleitsitz am vertikalen Abschnitt 35
entlang bewegbar ist Im folgenden ist der Verfahrensablauf beim Verschließen des
Behälters 5 mit dem Deckel 32 anhand der Fig.4 bis 7 dargestellt Gemäß Fig.4 ist
der Behälter 5 innerhalb des Aufnahmekorbes 18 in bereits beschriebener Weise angeordnet.
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Der Deckel 32 ist auf den Behälterflansch aufgelegt und überragt diesen
radial nach außen. Der Behälterflansch 8 ist gegenüber der Außenkante des Gegendruckelementes
31 um ein Maß nach innen zurückgesetzt, welches in etwa der Dicke des Deckels 32
entspricht.
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Das Unterwerkzeug ist soweit angehoben,daß der Behälterflansch 8 mit
dem aufgelegten Deckel 32 der Unterseite 41 des Gegendruckelementes 31 anliegt.
Die beiden Druckrahmen 20, 21 befinden sich noch in der in Fig.1 gezeigten unteren
Stellung im Vergleich zum Aufnahmekorb 18.
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Die Bodenplatte 14 liegt dem Boden des Aufnahmekorbes 18 an. Das Oberwerkzeug
3 befindet sich in seiner ebenfalls in Fig.1 gezeigten oberen Stellung.
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Durch Anheben der Druckplatte 17 mittels der Druckstempel 16 wird
der Aufnahmekorb 18 und damit der Behälter 5, die Gegendruckplatte 26 und das Gegendruckelement
31 in den Führungsrahmen 24 bis zur Anlage der Köpfe 28 an die Anschläge 29 hineinbewegt,
Der über den Behälterflansch 8 nach außen überstehende Teil des Deckels 32 wird
dabei durch die Innenwandung des Rahmenteils 36 des Führungsrahmens 24 nach unten
abgebogen, wie deutlich in Fig.5 zu erkennen ist.
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Weiteres Anheben der Druckplatte 17 führt zu der in Fig.6 gezeigten
Stellung der Druckrahmen 20, 21. Der äuivere Druckrahmen 21 liegt mit seiner Schrägfläche
33 der Gegensohräge 37 des Führungsrahmens 24 an. Auf dem Wege dahin wurde der nach
unten abgebogene Teil des Deckels 32 (siehe Fig.5) von der konkaven Fläche 31 erfaßt,
nach unten umgebördelt und gegen den der Außenkante des Behälterflansches 8 zugeordneten
l:?tanschbe rFc angedrückt.
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Weiteres Anheben der Druckplatte 17 bewirkt eine Aufwärtsbewegung
des inneren Druckrahmens 20, bis dieser mit seinem oberen Rand 40 den umgebördelten
Teil des Deckels 32 völlig an die Unterseite 10 des Behälterflansches 8 angedrückt
hat, wie in Fig.7 dargestellt.
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Während des Andrückens des Deckelrandes durch die Druckrahmen 20,
21 an den Behälterflansch 8 verformt sich das Gegendruckelement 31 infolge seiner
gummielastischen Eigenschaften und paßt sich der Kontur der Falten 11 im Behälterflansch
8 an, ohne deren Form zu verändern. Dies wird dadurch erreichte daß der Verformungswiderstand
des Gegendruckelementes 31 geringer als die Kraft zur Verformung der Falten 11 ist
Sind der Verformungswiderstand und die Kraft. zur Verformung der Falten gleich,
werden letztere zumindest teilweise verformt Der Verschließvorgang ist beendet,
die Werkzeuge 2 und 3 werden auseinandergefahren und der verschlossene Behälter
5 auf das Transportband 4 zum Abtransport übertragen.
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I.irr,.8 z,e.i.frt,ln-i.t einem Schnitt cluer zur Zeichenebene der
Fig.7 die gegerlseitige Stellung des Gegendruckelementes 31, des inneren Druckrmens
20 und des mit dem Deckel 32 erfindungsgemäß verschlossenen Behälters 5. Hierbei
sind die der Oberseite 9 und der Unterseite 10 des Behälterflansches 8 zugewandten
Bereiche des Deckelrandes mit den Bezugszeichen 38 bzw. 39 versehen. Das Gegendruckelement
31 ist durch entsprechenden Hub der Druckrahmen 20, 21 gerade soweit verformt, daß
es die Vertiefungen 12 der Falten 11 gerade ausfüllt. Es ist durch die konkave Fläche
34 und die obere Randfläche 40 des inneren Druckrahmens 20 abgestützt'. Beide Flächen
34 und 110 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem metallischen Werkstoff,
so daß lediglich der obere Teil 38 des Deckelrandes der Kontur der Falten 11 nachgeformt
ist, Dies ist völlig ausreichend zur Erzielung eines praktisch völlig dichten Verschlusses.
Selbstver3tcndlich können auch durch Verwendung von entsprechenden elastischen Einsätzen
die konkave Fläche 34 und die obere Randfläche 40 der beiden Druckrahmen 20,21 zum
Eindrücken des unteren Deckelrandes 39 in die Falten 11 verformbar ausgebildet sein.
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Es ist leicht zu erkennen, daß das erfindungsgemäße Verfahren nicht
nur mit der im vorliegenden Ausführungsbeispiel beschriebenen Verschließvorrichtung,
sondern mit Verschließvorrichtungen jeglicher Art durchführbar ist.
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Das Gegendruckelement kann leicht nachträglich in jede bereits bekannte
Vorrichtung eingebaut werden.
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Selbstverständlich können das Druckelement oder das Gegendruckelement
von der im Ausführungsbeispiel beschriebenen Form abweichen. Beispielsweise ist
eine gegenwärtig häufig verwendete Ausführung möglich, gemäß
welcher
das Druckelement statt mit einer ebenen mit einer im Schnitt gekrümmten Druckfläche
ausgebildet ist. Hierzu wird üblicherweise ein Druckelement in Form eines Rundstabes
verwendet, der den Behälterflansch nur auf einem Teil seiner Breite von unten her
abstützt.
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In diesem Fall kann das Gegendruckelement auf den dem Außenrand des
Behälter flansches zugeordneten Teil des Rundstabes angedrückt werden, um so ein
Hineinziehen des Deckelrandes in die Behälteröffnung während des Verschließvorganges
zu vermeiden. Es ist allerdings auch möglich, die erforderliche Elastizität des
Gegendruckelementes auch auf andere Weise als durch Verwendung eines gummielastischen
Materials zu erzielen. Beispielsweise sind Luftkissen oder dergl.
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denkbar. Auch kann das Gegendruckelement sich über die gesamte Fläche
des Deckels erstrecken, so daß beim Verschließen von Behältern mit geringeren Durchmessern
beispielsweise kein Austausch des Gegendruckelementes notwendig ist Auch können
selbstverständlich Behälter, deren Behälterflansch einen Rollrand aufweisen, gemäß
dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verschlossen
werden.