Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage von Kunststoffverschlüssen, die in montierter Stellung über ein Gewinde mit einem zweiten Verschlussteil oder dem Behälterhals verbunden sind und wobei an beiden Teilen Mittel vorhanden sind, die eine eindeutige Positionierung der radialen Lage beider Teile zueinander ermöglicht.
Bei einer Vielzahl von komplizierten Kunststoffverschlüssen ist man aus den geometrischen Gegebenheiten heraus gezwungen, den Verschluss aus zwei Teilen zusammenzusetzen. Ein solcher Verschluss hat dann einen ersten Teil, der auf einem Behälter aufgesetzt wird und einen zweiten Teil der auf dem ersten Teil aufgeschraubt ist. Bekannte Beispiele sind Verschlüsse, bei denen der zweite Teil vor dem erstmaligen Gebrauch in einer bestimmten La ge mittels einem Garantieband gehalten werden soll. Hierzu weist das Garantieband zum Zentrum des Verschlusses hin ragende sägezahnartige Zacken auf, während am zweiten, drehbaren Teil mindestens ein Nocken vorhanden ist, der hinter den Zacken eingreift.
Solange das Garantieband noch nicht entfernt ist, lässt sich der zweite Verschlussteil zum ersten nicht drehen. Bei der Montage werden die beiden Verschlussteile einfach vollständig zusammengeschraubt. Dies ist nicht unproblematisch, ist doch das Garantieband nur über dünne Stege am Verschlussteil angespritzt. Es kommt immer wieder vor, dass beim Zusammenschrauben diese Stege überdehnt werden und reissen. Daher sollte nach der Montage eine Schlusskontrolle durchgeführt werden. Dies ist jedoch bei einer vollautomatischen Massenproduktion preislich und personell nicht möglich.
Das gleiche Problem stellt sich auch bei Drehverschlüssen auf Behälter, deren Behälterhals die Merkmale des oben beschriebenen ersten Verschlussteiles aufweisen. Die Erfindung stellt sich daher zur Aufgabe, ein Verfahren zu schaffen, mittels dem die eingangs beschriebenen Verschlüsse schneller und sicherer montiert werden können, sodass die obengenannten Schäden nicht auftreten.
Diese Aufgabe löst ein Verfahren gemäss Patentanspruch 1. Es ist ein weiteres Verdienst dieser Erfindung, dass unter Anwendung dieses Montageverfahrens neue Konstruktionsprinzipien ermöglicht werden, die früher an der Montage scheiterten.
Zur Erläuterung des Verfahrens ist dieses in der Zeichnung symbolisch dargestellt und sind zwei beispielsweise Ausführungen detailliert aufgezeigt und anhand der nachfolgenden Beschreibung erklärt.
Es zeigt:
Figur 1a-1d eine symbolische schrittweise Darstellung des Montageverfahrens;
Figur 2 eine Ansicht eines Drehverschlusses von unten
Figur 3 in Seitenansicht und
Figur 4 im Querschnitt, sowie
Figur 5 den zum obigen Verschluss passenden Behälterhals in Seitenansicht;
Figur 6a und b zeigen für das Verfahren besonders geeignete Gewinde im Schnitt und schliesslich
Figur 7 einen Kunststoffverschluss der nur nach dem erfindungsgemässen Verfahren montiert werden kann.
Die Figuren 1a-1d die zur Demonstration des Ablaufs des Montageverfahrens dienen, zeigen symbolisch die beiden aufeinander zu montierenden Teile 10 und 20. Hierbei stellt 10 den oberen Verschlussteil eines zweiteiligen Kunststoffverschlusses oder den einteiligen Kunststoffverschluss selbst dar, während 20 entweder den unteren Teil eines zweiteiligen Kunststoffverschlusses, der auf einen Behälterhals aufsetzbar ist oder den Behälterhals selber darstellt.
Mit 11 beziehungsweise 21 sind jene Mittel bezeichnet, die die eindeutige Positionierung des jeweiligen Teiles ermöglichen. Dies können speziell für diesen Zweck angebrachte Mittel sein, oder durch die spezielle Formgebung des Verschlusses beziehungsweise des Behälters bereits vorhandene Merkmale sein, wie die Lasche eines Garantiebandes, ein Ausgussschnabel eines Verschlusses oder ein Henkel eines Behälters, ohne dass nochmals andere Mittel ausgeschlossen wären. Ganz prinzipiell können dies optisch oder mechanisch abtastbare Erkennungsmerkmale sein. In der Figur 1 wird vom allgemeinsten Fall ausgegangen. Generell können die beiden Teile 10, 20 bezüglich ihrer axialen Richtung vororientiert in ein Montagegerät eingesetzt sein.
Dies bedeutet, dass die beiden Teile in axia ler Richtung bezüglich der gemeinsamen Drehachse D der beiden über ein Gewinde verbindbaren Teile so ausgerichtet sind, dass beide Teile in der Zusammenfüg-Richtung liegen (männlichen Teil auf weiblichen Teil gerichtet). Im zweiten in Figur 1b dargestellten Schritt werden die beiden Teile 10, 20 in Richtung ihrer gemeinsamen, fluchtenden Drehachse D aufeinander zu geschoben, bis sie aufeinanderstossen.
Im darauffolgenden Schritt (Figur 1c) werden die beiden zu montierenden Teile relativ zueinander um die gemeinsame Drehachse D gedreht, bis die Positionierungsmittel an den beiden Teilen 10, 20 in der vorbestimmten Relativlage zueinander liegen. Dies kann wie im dargestellten Beispiel dann der Fall sein, wenn die beiden Positionierungsmittel 11, 21 in gleicher Lage sind. In anderen Anwendungen können auch beliebige andere gegenseitige Lagen vorkommen. Es ist jedoch erforderlich, dass der Gewindeanfang des einen Teiles und das Gewindeende des anderen Teiles bezüglich der nachfolgenden Stossrichtung genau übereinander liegen, damit in der vollständig zusammengestossenen Lage die Gewindeerhöhung des einen Teiles genau in die Gewinderille des anderen Teiles passt.
Ist diese axiale Ausrichtung erfolgt, so lassen sich die beiden Teile mit einem gewissen Kraftaufwand ineinanderstossen, wobei die beiden Gewinde 12, 22 an den beiden Teilen rätschenartig übereinander gleiten. Dieses scheinbar einfache Montageverfahren widerstrebt anfänglich jedem Fachmann. Es widerspricht seiner maschinenbaulichen Grundkenntnisse. Jedes Metallgewinde würde bei einer solchen Montage unweigerlich vernichtet. Messungen an Kunststoffverschlüssen, die nach diesem Verfahren montiert wurden zeigten jedoch verbesserte Eigenschaften, entgegen den Erwartungen der Fachleute. So wurde festgestellt, dass insbesondere Kunststoffverschlüsse, die direkt aus der Spritzmaschine noch warm nach diesem Verfahren montiert wurden, nachdem sie vollständig abgekühlt waren, eine höhere Abreissfestigkeit aufweisen.
Dies lässt sich dadurch erklären, dass die Gewindeerhöhungen den beiden Teilen leicht sägezahnförmig deformiert werden. Hierdurch liegen im montierten Zustand jeweils zwei steilere Gewindeflanken aufeinander, wodurch die Spreizwirkung beim Abreissversuch geringer ist.
Genauso verblüffend ist auch die Tatsache, dass ein derart montierter Verschluss beziehungsweise, dass derart montierte Verschlussteile eine höhere Dichtigkeit auf weisen. Die Erklärung ergibt sich aus der Tatsache, dass bei der normalen Schraubmontage die Gewinde aneinander schleifen und die Oberflächen geringfügig verkratzen. Die so entstandenen Mikrorillen vermindern die Dichtigkeit zwischen den beiden Teilen.
In den Figuren 2-5 ist ein einfacher Drehverschluss, sowie ein dazu passender Behälterhals dargestellt. Der Kunststoffverschluss besteht aus einer einfachen Schraubkappe 30 mit einer am unteren Rand über einer stark geschwächten Stelle 31 angespritzten Garantieband 32. An diesem sind zum Zentrum hin gerichtete, sägezahnförmige Sperrorgane 33 angeordnet. Das Garantieband 32 kann an einer Abreisslasche 34 gefasst werden. Vor dem erstmaligen Gebrauch muss man durch Zug an der Lasche 34 das Garantieband 32 abreissen.
Der Behälter B (Figur 5) mit dem Behälterhals 40 hat ein Aussengewinde 41 und daran anschliessend eine leicht verbreiterte Schulter 42. Radial nach aussen gerichtet sind an der Schulter 42 wiederum Sperrorgane 43 wie beim Schraubdeckel in der gleichen Anordnung, jedoch nicht zwangsläufig in der gleichen Anzahl, vorhanden.
Beim bisherigen Montageverfahren hätte man den Schraub deckel einfach auf den Behälterhals 40 aufgeschraubt. Dabei hätten die Sperrorgane übereinander gleiten müssen. Wie bereits eingangs erwähnt, löste sich dabei das Garantieband des öftern vom Verschliessen.
In diesem Beispiel lässt sich die Schraubkappe 30 ohne zusätzliche Mittel in radialer Richtung eindeutig positionieren. Hierzu kann beispielsweise die Abreisslasche dienen. Dies bedeutet, dass die relative Drehbewegung der Schraubkappe bereits während der Einführung in das Montagegerät erfolgen kann. Würde man jedoch das Garantieband 32 derart gestalten, dass es durch die Drehbewegung relativ zum Behälterhals 40 abgesprengt wird, würde man keine Abreisslasche benötigen. In diesem Fall muss der Schraubdeckel ein anderes, zusätzlich angeformtes Positionierungsmittel haben. Dies kann wie dargestellt eine am Umfang des Garantiebandes, aber auch an der Drehkappe selber, angespritzte Rippe oder Warze 35 sein.
Ähnliches gilt auch für den Behälter B. Ist dieser asymmetrisch so kann die radiale Positionierung wiederum bei der Vororientierung in der Zuführungsphase erfolgen. Ist jedoch der Behälter rotationssymmetrisch so muss auch hier ein spezielles Mittel zur radialen Ausrichtung ange bracht sein. Zum Beispiel ist dies eine unterhalb der Schulter 42 angeformte Rippe oder Warze 44. Selbstverständlich lassen sich die Positionierungsmittel beliebig gestalten und je nachdem auch optisch oder mechanisch abtasten. Es ist zwar selbstverständlich, jedoch sei der Vollständigkeit halber erwähnt, dass der Behälterhals nicht aus Kunststoff sein muss, sondern aus einem beliebigen Material mit genügender Festigkeit hergestellt sein kann.
Das Beispiel gemäss Figur 7 soll verdeutlichen, dass das Verfahren auch vollständig neue Verschlusskonstruktionen erlaubt, die mit der herkömmlichen Montagemethode nicht möglich wären. Der hier im Schnitt dargestellte Verschluss ist ein sogenannter Zentralstiftverschluss. Dieser Kunststoffverschluss ist zweiteilig. Er hat einen Unterteil 50 und einen Oberteil 60. Der Unterteil 50 hat oben ein Aussengewinde 51 und der Oberteil 60 ein Innengewinde 61. Ein zentraler Stift 52 ist mittels Stegen 53 mit dem, mit Aussengewinde 51 versehenen Wandbereich 54 distanziert verbunden. Zwischen den Stegen 53 sind seitliche Auslassöffnungen 55. Der Oberteil 60 gleicht einem einfachen Schraubdeckel mit einer zentralen Auslassöffnung 62 in der oberen Deckfläche 63.
In der geschlossenen Lage des zweiteiligen Verschlusses liegt der zentrale Stift 52 dichtend in der Auslassöffnung 62, wobei die Oberseite des Stiftes 52 mit der Deckfläche 63 des oberen Teiles 60 fluchtet. Solche Verschlüsse sind an sich bekannt. Sie müssen jedoch gegen ein ungewolltes vollständiges Anschrauben gesichert werden. Dies geschah bisher üblicherweise durch je eine Ringwulst an der Innenseite des oberen und an der Aussenseite des unteren Teiles. Trotzdem war ein Überdrehen möglich und der Anschlag war nur allmählich und nicht schlagartig hart. Der hier dargestellte zweiteilige Kunststoffverschluss hat nun am oberen Verschlussteil 60 radial nach innen gerichtete, axial verlaufende Anschlagwände 64 und mindestens eine eben solche Anschlagwand 56, die auf einem der Stege 53 angespritzt ist.
Beim erfindungsgemässen Montageverfahren können nun die beiden äusserlich vollkommenen rotationssymmetrischen Teile radial umpositioniert in das Montagegerät eingeführt werden. Nun führt man die beiden Teile 50, 60 in axialer Richtung zusammen. Liegen sie aufeinander auf so dreht man die beiden Teile relativ zueinander, wobei dies vorteilhafterweise dadurch geschieht, dass man einen Teil 50 festhält und den anderen Teil 60 dreht. Dabei greifen die beiden Gewinde 51, 61 ineinander. Die Drehbewegung endet, sobald die beiden Anschlagwände 56, 64 aufeinanderstossen. Somit dienen die Anschlagwände als radiale Positionierungsmittel. Danach stösst man die beiden Teile verfahrensgemäss zusammen, worauf der Verschluss in der Schliessstellung ist. Der nun geschlossene Verschluss kann nun nach herkömmlicher Methode auf einem Behälter montiert werden.
The present invention relates to a method for assembling plastic closures, which in the assembled position are connected via a thread to a second closure part or the container neck, and means are provided on both parts that enable the radial position of the two parts to be clearly positioned relative to one another.
In the case of a large number of complicated plastic closures, the geometrical circumstances force one to assemble the closure from two parts. Such a closure then has a first part which is placed on a container and a second part which is screwed onto the first part. Known examples are closures in which the second part is to be kept in a certain position by means of a guarantee band before being used for the first time. For this purpose, the guarantee band has sawtooth-like teeth protruding towards the center of the closure, while at least one cam is present on the second, rotatable part, which engages behind the teeth.
As long as the guarantee band has not yet been removed, the second closure part cannot be turned to the first. During assembly, the two locking parts are simply screwed together completely. This is not without problems, since the guarantee tape is only molded onto thin webs on the closure part. It happens again and again that these webs are overstretched and tear when screwed together. A final check should therefore be carried out after assembly. However, in the case of fully automated mass production, this is not possible in terms of price and personnel.
The same problem also arises with rotary closures on containers, the container neck of which have the features of the first closure part described above. The object of the invention is therefore to create a method by means of which the closures described at the outset can be installed more quickly and more securely, so that the above-mentioned damage does not occur.
This object is achieved by a method according to patent claim 1. It is a further merit of this invention that, using this assembly method, new construction principles are made possible which previously failed during assembly.
To explain the method, this is shown symbolically in the drawing and two examples, for example, are shown in detail and explained using the description below.
It shows:
Figure 1a-1d is a symbolic step-by-step representation of the assembly process;
Figure 2 is a view of a twist lock from below
Figure 3 in side view
Figure 4 in cross section, as well
Figure 5 shows the container neck matching the above closure in a side view;
6a and b show threads which are particularly suitable for the method in section and finally
FIG. 7 shows a plastic closure that can only be assembled using the method according to the invention.
Figures 1a-1d, which serve to demonstrate the sequence of the assembly process, symbolically show the two parts 10 and 20 to be assembled one on top of the other. Here, 10 represents the upper closure part of a two-part plastic closure or the one-part plastic closure itself, while 20 either the lower part of a two-part Plastic closure that can be placed on a container neck or represents the container neck itself.
11 and 21 denote those means which enable the unique positioning of the respective part. These can be means attached specifically for this purpose, or, due to the special shape of the closure or the container, can be already existing features, such as the tab of a guarantee band, a pouring spout of a closure or a handle of a container, without other means being excluded. In principle, these can be optically or mechanically scannable identification features. The most general case is assumed in FIG. In general, the two parts 10, 20 can be inserted into an assembly device in a pre-oriented manner with respect to their axial direction.
This means that the two parts are aligned in the axial direction with respect to the common axis of rotation D of the two parts that can be connected via a thread, so that both parts lie in the joining direction (male part directed towards female part). In the second step shown in FIG. 1b, the two parts 10, 20 are pushed towards each other in the direction of their common, aligned axis of rotation D until they meet.
In the subsequent step (FIG. 1c), the two parts to be assembled are rotated relative to one another about the common axis of rotation D until the positioning means on the two parts 10, 20 are in the predetermined relative position to one another. As in the example shown, this can be the case if the two positioning means 11, 21 are in the same position. In other applications, any other mutual layers can also occur. However, it is necessary that the thread start of one part and the thread end of the other part lie exactly above one another with respect to the subsequent direction of impact, so that in the completely collapsed position the thread increase of one part fits exactly into the thread groove of the other part.
Once this axial alignment has taken place, the two parts can be pushed into one another with a certain amount of force, the two threads 12, 22 sliding over one another like riddles on the two parts. This seemingly simple assembly process initially resists any specialist. It contradicts his basic knowledge of mechanical engineering. Any metal thread would inevitably be destroyed in such an assembly. Measurements on plastic closures that were assembled using this method, however, showed improved properties, contrary to the expectations of the experts. It was found that, in particular, plastic closures that were installed directly from the injection molding machine while still warm after this process, after they had completely cooled, had a higher tear-off strength.
This can be explained by the fact that the thread increases in the two parts are slightly deformed in a sawtooth shape. As a result, two steeper thread flanks lie one on top of the other in the assembled state, as a result of which the spreading effect when tearing off is less.
Just as astonishing is the fact that a closure assembled in this way or that closure parts assembled in this way have a higher level of tightness. The explanation arises from the fact that with normal screw mounting the threads grind against one another and scratch the surfaces slightly. The micro grooves created in this way reduce the tightness between the two parts.
A simple screw cap and a matching container neck are shown in FIGS. 2-5. The plastic closure consists of a simple screw cap 30 with a guarantee band 32 molded onto the lower edge over a strongly weakened point 31. Saw-tooth-shaped locking members 33 are arranged on the latter, towards the center. The guarantee band 32 can be gripped by a tear-off tab 34. Before using the device for the first time, pull the strap 34 to tear off the guarantee tape 32.
The container B (FIG. 5) with the container neck 40 has an external thread 41 and then a slightly widened shoulder 42. Radially outward, locking members 43 are again arranged in the same arrangement on the shoulder 42 as in the screw cap, but not necessarily in the same arrangement Number, available.
In the previous assembly process, the screw cap would simply have been screwed onto the container neck 40. The locking devices should have slid over each other. As already mentioned at the beginning, the guarantor band was often released from locking.
In this example, the screw cap 30 can be clearly positioned in the radial direction without additional means. The tear-off tab can be used for this purpose, for example. This means that the relative rotary movement of the screw cap can already take place during the insertion into the assembly device. However, if one were to design the guarantee band 32 in such a way that it is blasted off by the rotational movement relative to the container neck 40, no tear-off tab would be required. In this case, the screw cap must have a different, additionally molded positioning means. As shown, this can be a rib or wart 35 molded onto the circumference of the guarantee band, but also onto the rotating cap itself.
The same applies to the container B. If this is asymmetrical, the radial positioning can again take place during the pre-orientation in the feed phase. However, if the container is rotationally symmetrical, a special means for radial alignment must also be introduced here. For example, this is a rib or wart 44 formed underneath the shoulder 42. Of course, the positioning means can be designed as desired and, depending on the situation, can also be optically or mechanically scanned. Although it goes without saying, for the sake of completeness it should be mentioned that the container neck does not have to be made of plastic, but can be made of any material with sufficient strength.
The example according to FIG. 7 is intended to clarify that the method also allows completely new closure constructions that would not be possible with the conventional assembly method. The lock shown here in section is a so-called central pin lock. This plastic closure is in two parts. It has a lower part 50 and an upper part 60. The lower part 50 has an external thread 51 at the top and the upper part 60 has an internal thread 61. A central pin 52 is connected at a distance by means of webs 53 to the wall area 54 provided with an external thread 51. Lateral outlet openings 55 are between the webs 53. The upper part 60 is like a simple screw cap with a central outlet opening 62 in the upper cover surface 63.
In the closed position of the two-part closure, the central pin 52 lies sealingly in the outlet opening 62, the upper side of the pin 52 being flush with the top surface 63 of the upper part 60. Such closures are known per se. However, they must be secured against being accidentally screwed on completely. So far, this has usually been done by an annular bead on the inside of the upper part and on the outside of the lower part. Nevertheless, overturning was possible and the stroke was gradual and not suddenly hard. The two-part plastic closure shown here now has, on the upper closure part 60, radially inwardly directed, axially extending stop walls 64 and at least one stop wall 56 which is injection molded onto one of the webs 53.
In the assembly method according to the invention, the two externally perfect rotationally symmetrical parts can now be inserted radially repositioned in the assembly device. Now the two parts 50, 60 are brought together in the axial direction. If they lie one on top of the other, the two parts are rotated relative to one another, this advantageously being done by holding one part 50 and rotating the other part 60. The two threads 51, 61 engage in one another. The rotary movement ends as soon as the two stop walls 56, 64 collide with one another. The stop walls thus serve as radial positioning means. Then you push the two parts together according to the procedure, after which the lock is in the closed position. The now closed closure can now be mounted on a container using the conventional method.