DE69724263T2

DE69724263T2 - Verfahren und gerät zur herstellung von leckdichten kappen und körpern

Info

Publication number: DE69724263T2
Application number: DE69724263T
Authority: DE
Inventors: S. Robert ABRAMS; Thomas Robert GARREN
Original assignee: CV Holdings LLC
Current assignee: Capitol Plastic Products LLC
Priority date: 1994-10-14
Filing date: 1997-06-27
Publication date: 2004-05-27
Anticipated expiration: 2017-06-28
Also published as: EP0932489A1; EP0932489B1; US5723085A; AU3498197A; CA2262975A1; WO1999000238A1; BR9711243A; NO990903L; CA2262975C; NO990903D0; AU711004B2; ES2208922T3; NZ334076A; EP0932489A4; NO317509B1; DE69724263D1

Description

1. Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen und Versiegeln einer Kappen-Körper-Baueinheit. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren, bei dem die Kappen- und Körper-Baueinheit geformt, zu einer Verschließvorrichtung bewegt und dann dadurch versiegelt wird, dass die Kappe geschlossen wird, während der Kunststoff des Körpers und der Kappe noch nicht vollständig ausgehärtet ist.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Lecksichere Kunststoffkörper der Art, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht, sind im Allgemeinen spritzgegossene Kunststoffkörper, die Kunststoffkappen besitzen, welche geeignet sind, den geschlossenen Körper mit einer im Wesentlichen hermetischen Dichtung zu versiegeln. Solche Körper sind z. B. die Fläschchen, die in der Molkereiindustrie zur Entnahme von Proben verwendet werden, oder andere Behälter, die Verschlusskappen besitzen. Die Kappen können mit den Körpern einstöckig verbunden sein oder nicht.
In der Vergangenheit wurden solche versiegelten Körper dadurch hergestellt, dass die Körper und die Kappen in einem ersten Verfahren hergestellt, dann sterilisiert und die Kappen in einem gesonderten Verfahren an den Körpern in dichter Weise befestigt wurden. Um das Innere der Körper zu sterilisieren, ist es bekannt, die Kappen und die Körper unter aseptischen Bedingungen zu erhitzen und dicht zu verschließen.
US-Patent Nr. 4,783,056 beschreibt ein Verfahren zur Bewerkstelligung des dichten Verschließens einer Kappe auf einem Fläschchen unter Verwendung einer Form mit mehreren sich bewegenden Teilen, bei dem das Fläschchen in der gleichen Vorrichtung geformt und dicht verschlossen werden kann. Dieses Verfahren zum Formen und dichten Verschließen eines aseptischen Fläschchens beseitigt den zusätzlichen Schritt, das Fläschchen unter aseptischen Bedingungen zu versiegeln, da das dichte Verschließen direkt in der Form erfolgt, während das Fläschchen noch heiß genug ist, um die erforderliche Geschmeidigkeit und Sterilität des Fläschchens beizubehalten. Dieses Verfahren erfordert jedoch die Verwendung einer Form, die sich bewegende Teile besitzt, um die Kappe an dem Fläschchen zu schließen und abzudichten.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Formen und dichten Verschließen einer Kappe und eines Körpers mit einem dichten Verschluss, bei dem der Körper aus einer Form, in der er hergestellt wird, zu einer Verschließvorrichtung überführt wird, während das Material des Körpers noch nicht vollständig ausgehärtet ist. Der Körper wird aus der Form mit Hilfe eines Roboterarms entfernt und zur Verschlussvorrichtung überführt, in der die Kappe auf dem Körper angebracht wird, bevor das Material der Kappe und des Körpers vollständig ausgehärtet ist, um eine lecksichere, dichte Verbindung zwischen dem Körper und der Kappe herzustellen.
Genauer gesagt schafft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines dichten Körpers und einer Kappe, das folgende Schritte umfasst: Bilden eines Formhohlraums zwischen einem ersten Formteil und einem zweiten Formteil in einer Form, Einspritzen eines geschmolzenen Kunststoffmaterials über den zweiten Formteil in den Formhohlraum und dadurch Ausbilden eines Körpers und einer Kappe aus dem geschmolzenen Material, Zurückziehen des ersten Formteils vom zweiten Formteil zum Trennen des ersten Formteils von dem Körper und der Kappe, und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Körper und/oder die Kappe unter Verwendung von Eingriffsmitteln eines Roboterarms mit diesem in Eingriff gebracht werden, bevor das Material vollständig ausgehärtet ist, Entfernen des Körpers und der Kappe aus der Form, Bewegen des Körpers und der Kappe mit Hilfe des Roboterarms in eine Verschließvorrichtung, wobei sich der Körper und die Kappe auf einer Temperatur befinden, bei der das Material nicht vollständig verfestigt bzw. ausgehärtet ist, und Versiegeln des Körpers in der Verschließvorrichtung vor dem vollständigen Aushärten des Materials dadurch, dass die Kappe in einen Eingriff mit dem Körper bewegt wird, um eine dichte Versiegelung zu erreichen, bevor das Material vollständig ausgehärtet ist.
Das Verfahren dieser Erfindung kann die Form verwenden, die in der US-Patentschrift US-A-4,812,116 beschrieben ist und die Vorrichtung dieser Erfindung kann die Form umfassen, die in der US-Patentschrift US-A-4,812,116 beschrieben ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die Erfindung wird mehr im Einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in der gleiche Elemente gleiche Bezugszeichen tragen; in der Zeichnung zeigen:
1 eine Seitenansicht im teilweisen Querschnitt einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
2 eine Seitenansicht im teilweisen Querschnitt der Form gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer geöffneten Stellung, wobei sich der Roboterarm in einer Position zur Aufnahme des Körpers und der Kappe befindet,
3 eine Seitenansicht in einem teilweisen Querschnitt der bevorzugten Ausführungsform der Form und
4 eine Querschnittsansicht eines Körpers und einer Kappe gemäß der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Gemäß 1 umfasst die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Form 10 zum Formen eines dichten Körpers und einer Kappe, einen Roboter 12 zum Transportieren des Körpers und eine Verschließvorrichtung 14 zum dichten Verschließen der Kappe auf dem Körper.
Die Vorrichtung und das Verfahren der vorliegenden Erfindung können verwendet werden, um eine Vielzahl von Körpern einschließlich Flaschen, Fläschchen, Tüllen oder irgendeines anderen Behälters herzustellen, der einen lecksicheren Verschluss erfordert. Die Erfindung wird in der Zeichnung und der Beschreibung unter Bezugnahme auf ein Fläschchen erläutert. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung in gleicher Weise auf jeden anderen Körper angewendet werden können, der einen dichten Kunststoffverschluss besitzt.
Das Fläschchen 16 hat, wie man am besten den 3 und 4 entnimmt, vorzugsweise eine zylindrische Form mit einem einstückig angeformten Boden. Es ist eine Kappe 18 vorgesehen, die geeignet ist, das verschlossene Fläschchen mit einem im Wesentlichen hermetisch dichten Verschluss zu versiegeln. Die Kappe 18 ist vorzugsweise einstückig mit dem Fläschchen 16 mit Hilfe eines kleinen Steges 20 verbunden. Das Fläschchen 16 und die Kappe 18 werden vorzugsweise in der Form 10 aus einem thermoplastischen Material durch Spritzgießen hergestellt.
Die Kappe 18 umfasst einen kreisförmigen, flachen Zentralteil 22, der einen Rand 24 besitzt, der sich ausgehend von der äußeren Kante des Zentralteils senkrecht zu diesem erstreckt. Der Rand 24 dient dazu, über den oberen Rand 26 der Außenwand 28 des Fläschchens 16 in abdichtender Weise zu passen. Eine Rippe 30 kann an der Innenseite des Randes 24 der Kappe ausgebildet werden, um den dichten Sitz der Kappe 18 auf dem Fläschchen 16 zu verstärken.
Wie in 4 gezeigt, hat das Fläschchen 16 eine ringförmige Rippe 66, die sich um den Umfang des Fläschchens 14 herum erstreckt. Die Rippe 66 und die glatte Übergangsoberfläche an der oberen Kante oder dem oberen Rand 26 des Fläschchens 16 bilden einen ringförmigen Bereich für eine enge Verblockung mit der Kappe 18.
Wie in den 2 und 3 gezeigt, umfasst die Form 10 hauptsächlich einen ersten Formteil, der eine Endplatte oder einen Endformteil 32, eine Zwischenplatte 34 und eine Abstreifplatte oder einen inneren Formteil 36 umfasst, und einen zweiten Formteil, der den zentralen Teil 38 umfasst. Der zweite Formteil ist auf einem Formrahmen 40 angeordnet.
Die Zwischenplatte 34 ist mit der Endplatte 32 mit Hilfe von Schrauben oder anderen geeigneten Befestigungsmitteln (nicht dargestellt) befestigt. Wenn sich die Form 10 in einer ursprünglichen Konfiguration befindet, ist die Abstreifplatte 36 zwischen der Zwischenplatte 34 auf der einen Seite und dem Rahmen 40 und dem zentralen Teil 38 auf der anderen Seite angeordnet.
Eine Presseinrichtung (nicht dargestellt) ist vorgesehen, die sowohl dazu dient, während des Einspritzvorgangs mit einem vorbestimmten Druck alle drei Platten 32, 34, 36 gegen den Rahmen 40 anzudrücken, als auch dazu, die Endplatte 32 und die Zwischenplatte 34 vom Rahmen 40 zurückzuziehen, nachdem das Fläschchen 16 eingespritzt worden ist. Eine Schraube 42, die mit der Abstreifplatte 36 in Gewindeeingriff steht, ist so angeordnet, dass sich ihr Kopf 44 in einer Kammer 46 in der Endplatte 32 und der Zwischenplatte 34 befindet. Eine Schulter 48 der Kammer 46 ist so konstruiert, dass sie mit dem Schraubenkopf 44 in Eingriff tritt, nachdem sich die Endplatte 32 und die Zwischenplatte 34 um ungefähr 2,54 cm von der Abstreifplatte 36 weg bewegt haben. Die Berührung des Schraubenkopfes 44 mit der Schulter 48 verhindert jede weitere Trennung der Abstreifplatte 36 von der Endplatte 32 und der Zwischenplatte 34.
Ein Hohlraum 50 ist in den Platten 32, 34, 36 ausgebildet und eine Feder 52, wie z. B. eine Red-Formfeder ist im Hohlraum 50 unter Kompression angeordnet, wenn die Form 10 geschlossen ist. Die Wirkung der Feder 52 besteht darin, eine auseinander treibende Kraft zwischen der Abstreifplatte 36 und der Endplatte 32 und der Zwischenplatte 34 auszuüben.
Somit hält dann, wenn die Presseinrichtung die Endplatte 32 und die Zwischenplatte 34 vom Rahmen 40 wegzieht, während der ersten 2,54 cm der Bewegung der Platten 32 und 34 die Feder 52 die Abstreifplatte 36 gegen den Rahmen 40 mit einer sich vermindernden Kraft. Nach ungefähr 2,54 cm Bewegungshub kommt der Schraubenkopf 44 mit der Kammerschulter 48 in Berührung und die Abstreifplatte 36 wird dann von den Presseinrichtungen vom Rahmen 40 weggezogen.
Wenn der Trennabstand zwischen der Abstreifplatte 36 und der Zwischenplatte 34 wesentlich größer als 2,54 cm ist, werden unerwünschte Belastungen in der Feder 52 erzeugt. Diese Belastungen können zu einem vorzeitigen Ausfall der Feder 52 führen.
Eine Stange 54 ist in der Zwischenplatte 34 befestigt und erstreckt sich durch eine Öffnung 56 in der Abstreifplatte 36 und in eine Bohrung 58, die sich im Rahmen 40 der Form 10 befindet. Die Stange 54 hält während des Öffnens und Schließens der Form die Platten 32, 34 und 36 miteinander und mit dem Rahmen 40 der Form 10 in Ausrichtung. Vorzugsweise ist eine solche Stangenanordnung in jeder Ecke der Form 10 vorgesehen: Ein erster Kern 60 ist in der Zwischenplatte 34 so montiert, dass er durch eine erste Öffnung 62 in der Abstreifplatte 36 und in eine Vertiefung in dem zentralen Teil 41 der Form 10 hinein vorsteht. Der erste Kern 60 liefert eine Formoberfläche zum Formen der Innenwand 64 des Fläschchens 16 während des Formvorgangs. Der erste Kern 60 und der zentrale Teil 38 der Form bilden zusammen einen Formhohlraum, in dem das Fläschchen 16 geformt wird.
Ein zweiter Kern 72 ist in der Zwischenplatte 34 so montiert, dass er durch eine zweite Offnung 74 in der Abstreifplatte 36 vorsteht. Eine Basis 76 des zweiten Kerns 72 umfasst die Formoberfläche, die die innere Oberfläche 78 der Kappe 18 des Fläschchens formt. Eine Vertiefung 80 ist in der Basis 76 des zweiten Kerns 72 vorgesehen, um eine ringförmige Dichtung 82 zu formen, die von der inneren Oberfläche 78 der Kappe 18 des Fläschchens vorsteht. Die ersten und zweiten Kerne 60, 72 sind mehr im Einzelnen in der US-Patentschrift 4,783,056 beschrieben, deren Inhalt durch Bezugnahme hier mit aufgenommen wird.
Wie in 4 gezeigt, ist eine Dichtung 82 der Kappe 18 mit einem inneren Rand 84 und einem äußeren Rand 86 versehen, die sich im Wesentlichen senkrecht zur inneren Oberfläche 78 der Kappe 18 des Fläschchens erstrecken. Eine Endoberfläche 88 der Dichtung 82 verbindet den inneren Rand 84 mit dem äußeren Rand 86 und schneidet die Ränder unter einem Winkel von ungefähr 45°.
Die Dichtung 82 und der Kappenrand 90 wirken zusammen, um einen ringförmigen Bereich für eine Verblockung mit dem ringförmigen Verblockungsbereich des Fläschchens 16 zu bilden. Die ringförmige Dichtung 82 ist geeignet, zumindest teilweise in den oberen Rand 26 der Fläschchenwand 28 zu passen. Die Endoberfläche 88 verläuft unter einem Winkel, so dass sie den oberen Rand 26 der Fläschchenwand in den ringförmigen Spalt 94 führt, der zwischen der Dichtung 82 und dem äußeren Kappenrand 90 gebildet ist.
Der ringförmige Rand 26 des Fläschchens 16 ist so aufgebaut, dass er in den Spalt 94 passt. Wenn das Fläschchen geschlossen wird, bevor das Material des Fläschchens vollständig verfestigt ist, ergibt sich ein dichter Verschluss zwischen den verschiedenen Eingriffsteilen der Kappe 18 und des Fläschchens 16.
Gemäß 3 passt der zentrale Teil 38 der Form 10 in eine Vertiefung im Rahmen 40. Der zentrale Teil 38 besitzt eine im Wesentlichen zylindrische Vertiefung, deren Wand eine Oberfläche zum Formen der Außenwand des Fläschchens 16 bildet. Ringförmige Wasserkanäle 96 erstrecken sich um einen äußeren Umfang dieser Wand, wobei durch diese Kanäle 96 Wasser zirkuliert, um ein Abkühlen während des Formprozesses zu ermöglichen. O-Ringe 98 sind in der Nähe der Kanäle 96 vorgesehen, um einen dichten Verschluss um sie herum aufrechtzuerhalten.
Die Endplatte 32 besitzt einen Wasserkanal 100, der sich durch sie hindurch erstreckt. Der Wasserkanal 100 ist mit den Wasserkanälen 102 verbunden, die sich in Längsrichtung durch den ersten und zweiten Kern 60, 72 erstrecken. O-Ringe 104 sind in der Nähe der Verbindung der Wasserkanäle 102 der Kerne 60, 72 und des Wasserkanals 100 der Endplatte 32 angeordnet, um die Dichtung zwischen ihnen zu erhöhen. Die Wasserkanäle 96, 100 und 102 ermöglichen das Kühlen der Form während des Formprozesses.
Im Rahmen 40 der Form 10 ist in der Nähe der Basis des ersten Kerns 60 ein Einspritzkanal 106 angeordnet, durch den geschmolzener Kunststoff in die Form 10 eingespritzt wird. Der Durchmesser des Einspritzkanals 106 ist vorzugsweise ungefähr 1,52 mm und wird so gewählt, dass er es ermöglicht, den Kunststoff in die Form 10 so schnell wie nur irgend möglich einzuspritzen. Die Belüftungslöcher 108 erleichtern das schnelle Einspritzen des Kunststoffs dadurch, dass sie es der in der Form 10 vorhandenen Luft ermöglichen, auszuströmen, während der Kunststoff eingespritzt wird.
Auch ist im Rahmen der Form 10 in der Nähe der Basis des ersten Kerns eine Ausstoßvorrichtung 110 angeordnet, die dazu verwendet wird, das Fläschchen 16 aus der Form 10 auszustoßen, wenn das Fläschchen genügend abgekühlt ist, um seine Form beizubehalten, aber noch nicht vollständig verfestigt ist. Die Ausstoßvorrichtung 110 kann entweder in der dargestellten Weise ein Luftventil oder eine mechanische Ausstoßvorrichtung sein. Die Ausstoßvorrichtung 110 ist vorzugsweise unter einem Winkel bezüglich des Fläschchens 16 angeordnet, so dass das Fläschchen ausgestoßen wird, ohne dass ein Eindruck auf der Oberfläche des Fläschchens entsteht.
Im Betrieb der Form 10 werden die Endplatte 32, die Zwischenplatte 34 und die Abstreifplatte 36 gegen den Rahmen der Form 10 durch eine Pressvorrichtung (nicht dargestellt) mit einem Druck von ungefähr 15 t angedrückt. Dann wird geschmolzener Kunststoff durch den Einspritzkanal 106 mit einem Druck von ungefähr 15 t eingespritzt, um so das Fläschchen 16 und die Kappe 18 zu formen.
Bei einer erläuternden, bevorzugten Ausführungsform läßt man die eingespritzten Fläschchen ungefähr 6 sek abkühlen, wobei ihre Temperatur von ungefähr 288°C auf ungefähr 38° bis 39°C abfällt. Die spezifische Temperatur, auf die das Fläschchen 16 abgekühlt wird, kann in Abhängigkeit von der Größe und der Art des Fläschchens variieren, doch sollte sie niedrig genug sein, dass der Kunststoff seine Form beibehält, und heiß genug, so dass der Kunststoff nicht vollständig ausgehärtet bzw. verfestigt ist. Wasser wird durch Wasserkanäle 96, 100, 102 der Form 10 zirkuliert, um das Abkühlen des Fläschchens 16 und der Kappe 18 zu beschleunigen.
Wenn das Fläschchen 16 und die Kappe 18 ausreichend abgekühlt sind, werden die Endplatte 32 und die Zwischenplatte 34 vom Rahmen 40 der Form 10 zurückgezogen. Wie oben beschrieben, wirkt, wenn sich die Endplatte 32 und die Zwischenplatte 34 zunächst vom Rahmen weg bewegen, die Feder 52 zwischen der Abstreifplatte 36 und der Endplatte 32 in der Weise, dass sie die Abstreifplatte 36 gegen den Rahmen 40 hält. Nachdem sich die Endplatte 32 und die Zwischenplatte 34 von der Abstreifplatte 36 um ungefähr 2,54 cm entfernt haben, tritt der Kopf 44 der Schraube 42 mit der Schulter 48 der Kammer 46 innerhalb der Endplatte 32 und der Zwischenplatte 34 in Eingriff und zieht die Abstreifplatte 36 vom Rahmen 40 weg. Die Stangen 54 werden in ihren entsprechenden Öffnungen 56 und Bohrungen 58 geführt, um während der Trennung der Platten 32, 34, 36 vom Rahmen 40 die drei Platten 32, 34, 36 mit dem Rahmen 40 in Ausrichtung zu halten. Der erste und der zweite Kern 60, 72, die an der Zwischenplatte 34 befestigt sind, bewegen sich zusammen mit den Platten 32, 34, 36 vom Rahmen 40 weg.
Die Platten 32, 34, 36 und der Rahmen sind vorzugsweise auf zueinander parallelen Schienen (nicht dargestellt) montiert, so dass sie zueinander selbst dann ausgerichtet bleiben, wenn die Form geöffnet wird. Wie in 2 dargestellt, werden die Platten vom Rahmen über eine Entfernung weg bewegt, die ausreichend ist, um es einem Teil eines Roboterarms 112 zu ermöglichen, sich nach unten zwischen die Platten 32, 34, 36 und den Rahmen 40 hinein zu bewegen und das Fläschchen 16 aus der Form 10 zu entfernen.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf eine spezielle Form beschrieben wurde, sei darauf hingewiesen, dass andere Arten von Formen verwendet werden können, um die Körper und Kappen gemäß der Erfindung zu formen.
Wie in 1 gezeigt, ist ein Roboter 12 vorgesehen, der wenigstens drei Freiheitsgrade besitzt, um das Fläschchen 16 aus der Form 10 zur Verschließvorrichtung 14 zu bewegen. Der Roboter 12 umfasst den Roboterarm 112, an dessen unterem Ende eine Platte 114 befestigt ist. Der Roboterarm 112, der in 1 in einer angehobenen Stellung wiedergegeben ist, ist in senkrechter Richtung auf einer senkrecht ausgerichteten Schiene 116 bewegbar. Die Vertikalbewegung des Roboterarms 112 ermöglicht es, die Platte 114 in eine Stellung abzusenken, in der sich die Platte 114 direkt gegenüber dem im zentralen Teil 41 der Form positionierten Fläschchen 16 befindet. Alternativ kann der Roboter 12 so angeordnet werden, dass er das Fläschchen von der Seite der Form 10 her entfernt.
Der Roboter 12 besitzt auch eine horizontal ausgerichtete Schiene 118, auf der sich der Roboter 12 von einer Position A oberhalb der Form 10 zu einer Position B oberhalb der Verschließvorrichtung 14 bewegt. Der Roboterarm 112 ist mit einem Gelenk 120 versehen, das eine Achse parallel zur horizontal gerichteten Schiene 118 besitzt, so dass die Platte 114 zumindest um 90° schwenken kann. Ein Beispiel für eine Robotervorrichtung, die zur Ausführung der Funktion geeignet ist, das Fläschchen schnell von der Form 10 zur Verschließeinrichtung 14 zu bewegen, ist der W312-Roboter, der von Wittmann Robot & Automation Systems, Inc. hergestellt wird.
Wie in 2 gezeigt, umfasst die Platte 114 am Ende des Roboterarms 112 erste und zweite an ihr befestigte Saugnäpfe 122, 124. Der erste Saugnapf 122 ist so bemessen und konfiguriert, dass er in die Kappe 18 des Fläschchens 16 passt und mit dieser in Eingriff tritt. Die Seiten 126 des ersten Saugnapfes 122 verlaufen vorzugsweise von der Mitte des Saugnapfes in einer Richtung von der Platte 114 weg unter einem Winkel nach außen. Der zweite Saugnapf 124 ist so konfiguriert, dass er in den oberen Rand 26 des Fläschchens 16 passt und mit diesem in Eingriff tritt und ist in einem geeigneten Abstand vom ersten Saugnapf 122 angeordnet. Die Seiten 128 des zweiten Saugnapfs 124 verlaufen vorzugsweise nach innen zur Mitte des Saugnapfes in einer Richtung weg von der Platte 114 unter einem Winkel, so dass der zweite Saugnapf 124 ohne weiteres in den oberen Rand 26 des Fläschchens 16 passt, ohne das Fläschchen zu beschädigen. Die Saugnäpfe 122, 124 sind vorzugsweise aus einem extrem flexiblen Kunststoffmaterial hergestellt, das flexibler ist als das Material des Fläschchens 16 und der Kappe 18, so dass die Saugnäpfe 122, 124 das Fläschchen und die Kappe nicht verformen.
Eine Unterdruckquelle (nicht dargestellt) ist vorgesehen und eine Vakuumleitung 130 verbindet die Unterdruckquelle mit jedem der Saugnäpfe 122, 124. Es sei darauf hingewiesen, dass, obwohl die bevorzugte Ausführungsform zwei Saugnäpfe verwendet, andere Ausführungsformen, die nur einen einzigen Saugnapf verwenden, der entweder mit dem Fläschchen 16 oder der Kappe 18 in Eingriff tritt, ebenfalls im Rahmen der Erfindung liegen.
Zwar wurden Saugnäpfe als die bevorzugten Mittel zum in Eingriff treten mit dem Fläschchen beschrieben, doch können auch andere Mittel für das in Eingriff Bringen verwendet werden, solange sie das Fläschchen nicht durchbohren oder auf andere Weise beschädigen. Eine solche Eingriffseinrichtung ist eine Greifklaue, die den oberen Rand 26 des Fläschchens 16 ergreift.
Im Betrieb gleitet der Roboterarm 112 längs der vertikalen Schiene 116 nach unten, bis die Platte 114 so positioniert ist, dass die Saugnäpfe 122, 124 mit dem Fläschchen 16 und der Kappe 18 ausgerichtet sind. Die Ausstoßvorrichtung 110 der Form 10 wird dann aktiviert, um das Fläschchen 16 aus der Form 10 auszustoßen. Das Fläschchen 16 wird durch die Platte 114 daran gehindert, vollständig aus der Form 10 ausgestoßen zu werden. Die Ansaugquelle wird entweder unmittelbar nach oder gleichzeitig mit der Betätigung der Ausstoßvorrichtung 110 aktiviert. Die Platte 114 wird dann vom Formrahmen 40 weg bewegt, um das Fläschchen 16 vollständig aus dem zentralen Teil 41 der Form 10 zu entfernen. Diese Bewegung der Platte weg vom zentralen Teil 41 zum vollständigen Entfernen des Fläschchens aus der Form kann durch eine Drehung des Roboterarms 112 um das Gelenk 120 bewirkt werden, wobei in diesem Fall das Fläschchen geringfügig vergebogen würde. Alternativ kann das Fläschchen aus dem zentralen Teil 41 der Form dadurch entfernt werden, dass eine Robotervorrichtung vorgesehen wird, die einen zusätzlichen Bewegungs-Freiheitsgrad besitzt, der es ermöglicht, das Fläschchen 16 längs der Achse des Fläschchens 16 zu entfernen.
Sobald das Fläschchen 16 vollständig aus dem zentralen Teil 41 des Formrahmens 40 entfernt worden ist, wird die Platte 114 mit dem an ihr haftenden Fläschchen 16 vertikal von der Form 10 weg bewegt. Der Roboter 12 bewegt sich dann längs der horizontalen Schiene 118, um das Fläschchen 16 zur Verschließeinrichtung 14 zu bewegen. Das Fläschchen 16 wird dann durch eine Drehung der Platte 114 um das Gelenk 120 in eine vertikale Position gedreht. Das vertikal positionierte Fläschchen 16 wird dann in einen Halter 132 der Verschließeinrichtung 14 dadurch abgesenkt, dass der Roboterarm 112 längs der vertikalen Schiene 116 bewegt wird. Die Ausrichtung der Form 10, des Roboters 12 und der Verschließeinrichtung 14, wie sie in 1 gezeigt ist, ist günstig. Es können jedoch auch andere Ausrichtungen verwendet werden, ohne vom Rahmen der Erfindung abzuweichen.
Um eine Versiegelung zwischen der Kappe und dem Fläschchen herzustellen, die dicht ist, muss die Kappe 18. mit dem Fläschchenrand 26 zusammengefügt werden, wenn der Kunststoff noch nicht vollständig erhärtet ist. Das dichte Aufbringen der Kappe auf das Fläschchen während der Kunststoff noch nicht vollständig erhärtet ist, erlaubt es, dass sich die Kappe und das Fläschchen aneinander anpassen und die gewünschte lecksichere Versiegelung bilden. Die Kappe kann jedoch nicht auf das Fläschchen aufgesetzt werden, so lange der Kunststoff nicht ausreichend abgekühlt ist, so dass die Kappe und das Fläschchen nicht miteinander verschmelzen. Ein zu frühes dichtes Aufbringen der Kappe bewirkt, dass die Kappe permanent befestigt ist und nicht abgenommen werden kann.
Es ist erforderlich, innerhalb eines bestimmten Zeitfensters das Fläschchen aus der Form zu entnehmen und zur Verschließeinrichtung zu bewegen, in welchem das Kunststoffmaterial steif genug ist, um ohne eine Verformung des Fläschchens bewegt zu werden, und in dem der Kunststoff noch nicht vollständig verfestigt ist. Dieses Zeitfenster ist für unterschiedliche Materialien und unterschiedliche Größen und Formen der Fläschchen unterschiedlich. Die Zeitspanne, bevor bestimmte Kunststoffe sich verfestigen, kann bis zu 2 min betragen, doch ist es bevorzugt, dass das Fläschchen innerhalb 1 min nach seiner Formung dicht verschlossen wird. Besonders bevorzugt ist, dass das Fläschchen innerhalb eines Zeitfensters von 45 sek geformt, bewegt und verschlossen wird.
Die Verschließeinrichtung 14 wird, wie in 1 gezeigt, verwendet, um die Kappe 18 auf das Fläschchen 16 in verschließender Weise innerhalb des Zeitfensters aufzusetzen, in dem der Kunststoff des Fläschchens 16 und der Kappe starr genug ist, um die Bewegung auszuhalten, aber noch nicht vollständig erhärtet ist. Der Fläschchenhalter 132 ist mit zwei oder mehr Armen 134 versehen, die vorzugsweise durch pneumatische Zylinder (nicht dargestellt) betätigt werden. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass auch ein mechanischer Mechanismus verwendet werden kann, um die Arme 134 zu öffnen und zu schließen.
Ein beweglicher Dreharm 136 ist in der Nähe des Fläschchenhalters 132 positioniert, um die Kappe 18 in verschließender Weise auf das Fläschchen 16 aufzusetzen. Der Dreharm 136 ist in 1 in einer Stellung in der Mitte zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position wiedergegeben. Der Dreharm 136 ist mit einer Betätigungseinrichtung 138 versehen, die entweder eine pneumatische oder eine motorbetriebene Betätigungseinrichtung sein kann. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind eine oder mehrere gesteuerte Luftströme (nicht dargestellt) vorgesehen, die auf wenigstens eine Oberfläche eines Arms des Dreharms einwirken.
Ein Förderer 140 zum Transportieren von Kartons 142 ist unter dem Fläschchenhalter 132 positioniert, so dass die dicht verschlossenen Fläschchen direkt in die Kartons 142 fallen gelassen werden können. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Dreharm 136 mit einem Sensor versehen, der fühlt, wenn der Dreharm 136 die Kappe 18 dicht auf das Fläschchen 16 aufgesetzt hat. Die Arme 134 des Fläschchenhalters 132 bewegen sich in Reaktion auf ein Signal von diesem Sensor auseinander, um das dicht verschlossene Fläschchen 16 in den wartenden Karton 142 abzuwerfen.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines lecksicheren Körpers (16) und einer Kappe (18), das folgende Schritte umfaßt: Bilden eines Formhohlraums zwischen einem ersten Formteil (36) und einem zweiten Formteil (40) einer Form (10), Einspritzen eines geschmolzenen Kunststoffmaterials über den zweiten Formteil (40) in den Formhohlraum und dadurch Ausbilden eines Körpers (16) und einer Kappe (18) aus dem geschmolzenen Material, und Zurückziehen des ersten Formteils (36) vom zweiten Formteil (40) zum Trennen des ersten Formteils (36) von dem Körper (16) und der Kappe (18), dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Körper (16) und/oder die Kappe (18) unter Verwendung von Eingriffsmitteln eines Roboterarms (112) mit diesem in Eingriff gebracht werden, bevor das Material vollständig verfestigt ist, Entfernen des Körpers (16) und der Kappe (18) aus der Form (10), Bewegen des Körpers (16} und der Kappe (18) mit Hilfe des Roboterarms (112) in eine Verschließvorrichtung (14), wobei sich der Körper (16) und die Kappe (18) auf einer Temperatur befinden, bei der das Material nicht vollständig verfestigt ist und Versiegeln des Körpers (16) in der Verschließvorrichtung (14) vor dem vollständigen Verfestigen des Materials dadurch, dass die Kappe (18) in einen Eingriff mit dem Körper (16) bewegt wird, um einen lecksicheren Verschluß zu erreichen, bevor das Material vollständig verfestigt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin den Schritt umfaßt, dass der Körper (16) und die Kappe (18) zumindest teilweise aus dem Formhohlraum heraus bewegt werden, bevor das Kunststoffmaterial vollständig verfestigt ist und bevor der Schritt des Ineingriffbringens erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem ein Formhohlraum zwischen einem Endformteil (32) und dem ersten Formteil (36) auf einer Seite und dem zweiten Formteil (40) gebildet wird, wobei der erste Formteil (36) und der zweite Formteil (40) in direkter Berührung miteinander stehen, und bei dem das Zurückziehen dadurch bewerkstelligt wird, dass der Endformteil (32) vom ersten Formteil (36) zurückgezogen wird, um den Endformteil (32) vom Körper (16) und der Kappe (18) zu trennen, während eine Vorspannkraft an den ersten Formteil (36) angelegt wird, um auf diese Weise den ersten Formteil gegen den Rest der Form vorzuspannen, um den Körper (16) und die Kappe (18) in den zweiten Formteil (40) zurückzuhalten, Begrenzen des Abstandes, um den der Endformteil (32) vom ersten Formteil (36) getrennt wird, und Zurückziehen des ersten Formteils (36) vom zweiten Formteil (40), wenn der Endformteil (32) um einen vorbestimmten Abstand vom ersten Formteil (36) zurückgezogen worden ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Schritt des Ineingriffbringens folgendes umfaßt: Einführen einer Übernahmeeinrichtung zwischen den ersten Formteil (36) und den Körper (16) mit dem Roboterarm (112), teilweises Ausstoßen des Körpers (16) aus der Form (10) bis der Körper (16) und die Kappe (18) mit der Übernahmeeinrichtung in Eingriff treten, und vollständiges entfernen des Körpers (16) aus dem zweiten Formteil (4) mit Hilfe des Roboterarms (112).
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Körper (16) zumindest teilweise aus der Form (10) ausgestoßen wird, bevor der Körper (16) und die Kappe (18) vollständig verfestigt sind.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei dem der Ausstoßschritt das Aktivieren einer Ausstoßvorrichtung (110) in der Form (10) umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei dem die Übernahmeeinrichtung, die zwischen den ersten Formteil (36) und den Körper (16) eingeführt wird, eine Platte (114) umfaßt, die wenigstens einen an ihr vorgesehenen Saugnapf aufweist.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der Ausstoßschritt die Aktivierung einer Saugquelle umfaßt, die mit dem wenigstens einen Saugnapf verbunden ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das weiterhin den Schritt umfaßt, dass eine Saugwirkung durch die Eingriffsmittel angelegt wird, um diese mit dem Körper (16) und der Kappe (18) in Eingriff zu bringen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Eingriffsmittel weicher sind als das Material.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Schritt des Ineingriffbringens durchgeführt wird, ohne dass Dichtoberflächen am Körper (16) und der Kappe (18) beschädigt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das weiterhin den Schritt umfaßt, dass vor dem Schritt des Zurückziehens der Schritt des Abkühlens des Körpers (16) auf eine Temperatur erfolgt, bei der das Material seine Form beibehält aber nicht vollständig verfestigt ist.
Verfahren nach Anspruch 12, das den Schritt des Abkühlens des Körpers (16) und der Kappe (18) auf eine Temperatur zwischen 38°C bis 49°C umfaßt, bevor der Endformteil (32) zurückgezogen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem die Temperatur des Körpers (16) während des Ineingriffbringens, des Bewegens und des Verschließens tief genug ist, so dass das Material nicht verformt wird, und hoch genug ist, so dass das Material nicht vollständig verfestigt ist und dass sich das Innere des Körpers in einem aseptischen Zustand befindet.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem die Temperatur des Körpers (16) während des Ineingriffbringens, des Bewegens und des Verschließens in einem Bereich von 38°C bis 49°C liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, beidem der Schritt des Verschließens das Schwenken eines Schwenkteils umfaßt, um die Kappe (18) bezüglich des Körpers (16) zu bewegen, so dass die Kappe (18) in Eingriff mit dem Körper (16) zur Bildung eines lecksicheren Verschlusses geführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Körper (16) und die Kappe (18) mit einem Verbindungsgelenk ausgebildet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Körper (16) ein Fläschchen ist, wobei das Fläschchen an seinem oberen Rand einen ringförmigen Bereich zur Verriegelung mit einem ringförmigen Bereich im Innenumfang der Kappe (18) aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das weiterhin den Schritt umfaßt, dass von dem Formhohlraum Gase abgeführt werden, die während des Einspritzschrittes freigesetzt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sowohl der Körper (16) als auch die Kappe (18) mit den Eingriffsmitteln in Eingriff gebracht werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das weiterhin die Schritte umfaßt, dass ein Signal erzeugt wird, das anzeigt, wenn der Schwenkteil die Kappe (18) auf dem Körper (16) versiegelt hat, und Abwerfen des verschlossenen Körpers von dem Körperhalter in Reaktion auf dieses Signal.
Vorrichtung zur Herstellung eines lecksicheren Körpers (16) mit einer Kappe (18), wobei die Vorrichtung folgende Bestandteile umfaßt: eine Form (10), die einen ersten Formteil (36), einen zweiten Formteil (40) und einen Formhohlraum aufweist, der zwischen dem ersten und dem zweiten Formteil ausgebildet ist, sowie Einspritzmittel zum Einspritzen eines geschmolzenen Materials in den Formhohlraum zum Bilden eines Körpers (16) und einer Kappe (18), sowie Rückziehmittel zum Zurückziehen des ersten Formteils (36) vom zweiten Formteil (40) zum Trennen des ersten Formteils (36) von dem Körper (16) und der Kappe (18), wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass weiterhin folgende Bestandteile vorgesehen sind: ein Roboterarm (112), der Eingriffsmittel aufweist, die so ausgebildet sind, dass sie mit dem Körper (16) und/oder der Kappe (18) in Eingriff treten, bevor der Körper (16) und die Kappe (18) vollständig verfestigt sind, um den Körper (16) und die Kappe (18) aus der Form (10) zu einer Verschließvorrichtung (14) zu bewegen, bevor das Material vollständig verfestigt ist, wobei diese Eingriffsmittel geeignet sind, eine Beschädigung des Kunststoffmaterials zu vermeiden, während der Körper (16) bewegt wird, und eine Verschließvorrichtung (14) zum Versiegeln der Kappe (18) auf dem Körper (16), während sich der Körper (16) und die Kappe (18) auf einer Temperatur befinden, bei der das Material des Körpers (16) und der Kappe (18) nicht vollständig verfestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 22, bei der die Eingriffsmittel eine Platte (114) umfassen, die an dem Roboterarm (112) montiert ist, um mit dem Körper (16) und der Kappe (18) in Eingriff zu treten, sowie eine Greifeinrichtung an der Platte (114) zum Ergreifen entweder des Körpers (16) oder der Kappe (18).
Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, die weiterhin Unterdruckquellen-Einrichtungen umfaßt, um mit dem Körper (16) und/oder der Kappe (18) in Eingriff zu treten.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 24, bei der die Eingriffsmittel weicher sind als das nicht vollständig verfestigte Material.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 25, bei der die Platte (114) wenigstens einen Saugnapf umfaßt, der so ausgebildet ist, dass er in die Kappe (18) und den Körper (16) paßt und mit diesen in Eingriff tritt.
Vorrichtung nach Anspruch 26, bei der die Saugnäpfe aus einem flexiblen Kunststoffmaterial hergestellt sind, das felxibler ist als das Material des Fläschchens (16) und der Kappe (18).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 27, bei der die Verschließvorrichtung (14) zwei bewegliche Arme zum Halten des Körpers (16) und einen Flipper (136) umfaßt, um die Kappe (18) in Eingriff mit dem Körper (16) zu bewegen.