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Verfahren zum Aufsetzen einer Plastikkapsel auf eine Flasche od. dgl.
und Werkzeug zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf ein
Verfahren zum Aufsetzen einer Plastikkapsel mit einem inneren Halte-:vuist und einem
nach außen über die Seitenwand der Kapsel hinausragenden äußeren Verstärkungswulst
auf eine Flasche oder einen ähnlichen Behälter mit Mündungswulst und weiterhin auf
ein Werkzeug zur Durchführung des Verfahrens.
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Es ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Kapsel während des Aufbringens
auf den Flaschenhals verformt wird und hierbei ihre endgültige Gestalt erhält.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Werkzeug
zum Aufsetzen von Plastikkapseln, die ihre endgültige Raumform besitzen, auf Flaschen
od. dgl. Behälter zu entwickeln, in denen nach dem Verschluß ein überdruck vorhanden
ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Xapsel,
nachdem sie auf den Behälterhals zunächst lose aufgesetzt ist, mittels eines auf
die Oberseite des Verstärkungswulstes ausgeübten Drukkes in Schließstellung gebracht
wird, worauf ein schräg nach innen und unten gerichteter Druck auf den Verstärkungswulst
wirkt.
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Hierdurch wird trotz des im Behälter wirkenden überdrucks eine einwandfreie
Halterung der Kapsel und Dichtigkeit des Verschlusses erzielt.
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Das Werkzeug zur Durchführung des Verfahrens, das ein aus mehreren
einen Hohlzylinder bildenden Fingern aus federndem, nachgiebigem Material bestehendes
Preßorgan aufweist, zeichnet sich dadurch aus, daß die freien Enden der Finger je
eine zur Anlage an der Oberseite eines Kapselwulstes bestimmte Druckfläche aufweisen,
wobei die Innenkanten der Druckflächen auf einem Kreis liegen, dessen Durchmesser
kleiner ist als der Außendurchmesser des Kapselverstärkungswulstes.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Werkzeuges ist innerhalb
der Finger ein während des Gebrauchs des Preßorgans unverschiebbarer Druckstempel
angebracht, dessen Unterseite in einem Abstand von der Druckfläche der Finger liegt,
der etwas größer ist als der Abstand zwischen der Oberseite des Kapselbodens und
der Oberseite des Verstärkungswulstes der Kapsel.
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Zum Aufsetzen der Plastikkapseln unter Verwendung des erfindungsgemäßen
Werkzeuges ist ausschließlich eine Bewegung eines Organs notwendig, während für
das Aufsetzen von Kronenkorken bei Verwendung entsprechender Werkzeuge mindestens
zwei je gesondert bewegliche Organe, nämlich ein Druckorgan und ein Formorgan, angewendet
werden müssen. Die Tatsache, daß bei dem erfindungsgemäßen Werkzeug nur eine Bewegung
eines Organs benötigt wird, bewirkt, daß das Kapselaufsetzen wesentlich schneller
vorgenommen werden kann als bei den bisher bekannten Konstruktionen.
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Weiterhin können die erfindungsgemäßen Werkzeuge auf einem in einer
senkrechten Ebene rotierenden Tisch angebracht werden, der mit einem sich in einer
geraden Linie bewegenden Flaschenförderband zusammenarbeiten kann.
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Weitere Kennzeichen und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung beispielsweiser und vorteilhafter
Ausführungsformen. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform
des Werkzeuges, das über einer Kapselzuführung angebracht ist, F i g. 2 einen Schnitt
nach der Linie II-II in F i g. 1, F i g. 3 einen Längsschnitt nach der Linie 111-11I
in F i g. 5 durch eine andere Ausführungsform des Werkzeuges, F i g. 4 einen Längsschnitt
nach der Linie IV-IV in F i g. 3 und F i g. 5 einen Querschnitt nach der Linie V-V
in F i g. 4.
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Das in F i g. 1 gezeigte Werkzeug weist eine Buchse 10 mit einer Bohrung
12 auf, die am oberen Ende 14 eine Bohrung größeren Durchmessers als der der Bohrung
12 aufweist. Der Bohrungsteil 14 ist nach oben durch einen eingeschraubten Kopf
16 einer Kolbenstange 18 geschlossen. Diese gehört zu einer
nicht
dargestellten Vorrichtung, durch die die Buchse 10 herauf und herunter bewegt
werden kann. In der Bohrung 12 und aus dieser nach unten ragend ist ein Druckstempel
2.0 angebracht, dessen oberes Ende in einen Kopf 22 eingeschraubt ist, der am oberen
Ende einen erweiterten Teil 24 aufweist. Dieser ist in dem erweiterten Bohrungsteil
14 angeordnet und wird mittels einer Feder 26 gegen die untere Begrenzungsfläche
dieses Teiles 14 gedrückt.
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Auf den Druckstempel 20 ist ein Preßorgan 28 geschraubt,
dessen obere Kante an der Unterseite des Kopfes 22 anliegt, so daß das Preßorgan
28 eine Gegenmutter für den Druckstempel 20 darstellt. Das Preßorgan ist
auf dem größten Teil seiner Länge mit länglichen Aussparungen 30 versehen,
die in nach unten verlaufende Schlitze 32 übergehen. Hierdurch wird eine Anzahl
von Fingern 34 geschaffen, die je mit einer waagerechten Druckfläche 36 ausgestattet
sind, welche an der Innenseite der Finger abgeschrägte Innenkanten 38 aufweisen.
Die Finger bilden einen Hohlzylinder.
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Das Preßorgan 28 ist so dimensioniert, daß die Finger 34 unmittelbar
oberhalb der Druckfläche 36 einen inneren Durchmesser haben, der etwas kleiner ist
als der Außendurchmesser einer Plastikkapsel 40,
so daß diese, wenn sie sich
mit ihrem oberen Teil zwischen den Fingern 34 befindet, von diesen festgehalten
wird.
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Die Kapsel 40 besteht in bekannter Weise aus einem Kapselboden
und einer von diesem herunter ragenden Seitenwand 44, die in einen nach innen
ragenden Haltewulst 46 und einen nach außen ragenden Verstärkungswulst 48 übergeht.
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Der Druckstempel 20 ist so weit in den Kopf 22
geschraubt,
daß, wenn eine Kapsel 40 zwischen den Fingern 34 derart angebracht ist, daß
die Oberseite des Verstärkungswulstes 48 an der Druckfläche 36 der Finger
anliegt, ein Abstand, z. B. 0,4 bis 0,6 mm, zwischen der Oberseite der Kapsel und
der Unterseite des Druckstempels 20 besteht. Dieser Abstand kann dadurch verstellt
werden, daß das Preßorgan 28 im Verhältnis zum Druckstempel 20 etwas herabgeschraubt
wird, wodurch die Gegenmutterwirkung aufgehoben wird. Der Stempel 20 kann dann weiter
in den Kopf 22 hinein- oder herausgeschraubt werden. Das Preßorgan 28 kann danach
wieder gegen den Kopf 22 geschraubt werden, so daß der Stempel 20 in der
eingestellten Stellung gehalten wird.
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Diese Einstellung zwischen Stempel und Preßorgan kann jedoch auch
auf andere Weise erreicht werden. Das Preßorgan 28 kann z. B. fest mit dem Kopf
22 verbunden und der Druckstempel 20 gegenüber dem genannten Kopf 22 einstellbar
sein, in welchem Fall besondere Mittel zum Festhalten des Kolbens in der eingestellten
Stellung vorhanden sein müssen. Man kann auch den Druckstempel 20 mit dem Kopf 22
fest verbinden und statt dessen Mittel zum Festhalten des Preßorgans 28 in der im
Verhältnis zum Kolben eingestellten Stellung vorsehen.
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In der gezeigten Ausführungsform ist jeder Finger 4 mit einer abwärts
ragenden Verlängerung 50 versehen. Diese Verlängerungen bilden eine Flaschenführung,
so daß ein Flaschenhals, der dem Stempel 20 zugeführt wird, zwangläufig in einer
zu diesem und zu den Fingern 34 richtigen Stellung gehalten wird.
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Das oben beschriebene Werkzeug 10 bis 50 ist auf F i g. 1 über einer
Kapseleinführung angeordnet. Diese besteht aus einem Kapselzuführungskanal 52, der
unmittelbar unter dem Werkzeug waagerecht verläuft, aber im übrigen im wesentlichen
sich lotrecht erstreckt. Der Kanal ist so dimensioniert, daß eine einzelne Reihe
von Kapseln, die von einer nicht gezeigten Verteilervorrichtung kommt, hauptsächlich
auf Grund ihres eigenen Gewichtes durch den Kanal gleiten kann. Dieser ist unmittelbar
unter dem Werkzeug durch eine Querwand 54 abgeschlossen und weist an seiner Oberseite
unmittelbar vor der Querwand 54 eine Öffnung 56 auf, die einen Durchmesser
hat, der etwas größer ist als der größte Außendurchmesser einer Plastikkapsel 40.
Unmittelbar unter dem Kanal 52 ist axial zur Öffnung 56 eine Hubvorrichtung
60 mit einem Kolben 62 angebracht, der durch eine Öffnung 64 an der
Unterseite des Kanals 52 mit der der Querwand 54 zunächstliegenden Kapsel 40 in
Eingriff gebracht werden kann. In dem Ausführungsbeispiel wird der Kolben 62 durch
Druckluft betätigt, welche der Hubvorrichtung durch einen Kanal 66 zugeführt wird.
Zur Rückführung des Kolbens ist eine Druckfeder 68 vorgesehen. In den Kanal 52 mündet
an der Krümmung zwischen seinem waagerechten und senkrechten Teil noch ein Druckluftkanal
70 ein.
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Wenn das Werkzeug oberhalb der Kapseleinführung angebracht ist, wird
durch den Kanal 66 Druckluft in die Hubvorrichtung 60 geleitet, wodurch der
Kolben 62 sich aufwärts bewegt, um die über dem Kolben liegende Kapsel 40 zu greifen.
Sie wird mit Hilfe des Kolbens durch die Öffnung 56 in das Werkzeug geführt, wo
sie zwischen den Fingern 34 festgeklemmt wird. Die Druckluftzufuhr wird dann unterbrochen,
so daß die Druckfeder 68 den Kolben 62 in die Ausgangsstellung zurückführen kann.
Unmittelbar danach wird eine geringe Menge von Druckluft durch den Kanal
70 in den Kanal 52 geleitet, um zu gewährleisten, daß die darin befindliche
Reihe von Kapseln in Bewegung kommt und die vorderste Kapsel an der Querwand 54
anliegt. Hierauf kann ein neues Werkzeug über die Kapseleinführung angeordnet werden.
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Wenn eine Kapsel 40 sich im Werkzeug befindet, wird dieses über eine
Flasche geführt. Hierauf wird entweder das Werkzeug auf die Flasche herabbewegt
oder die Flasche zu dem Werkzeug heraufbewegt. Die richtige Stellung des Werkzeuges
zu dem Flaschenhals wird durch die Flaschenführung 50 gesichert.
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Wenn die Flasche und das Werkzeug gegeneinanderbewegt werden, kommt
die im Werkzeug eingespannte Kapsel 40 erst mit der oberen Kante des Flaschenhalses
in Eingriff und wird dann durch Einwirkung der Druckfläche 36 der Finger 34 um den
Flaschenhalswulst herum heruntergezogen, indem die Kapsel sich gleichzeitig aufweitet.
Diese Aufweitung wird durch die Nachgiebigkeit der Finger ermöglicht. Jedoch werden
nicht nur die Wulstteile 46 und 48
der Kapsel, sondern auch die Kapselseitenwand
44 deformiert, wenn sie mit dem Flascheiihalswulst in Eingriff gerät. Im letzten
Teil des Kapselaufsetzvorgangs wirken nicht nur die Finger 34 auf die Kapsel ein,
sondern es zieht sich auch der Haltewulst 46 unter dem Flaschenhalswulst zusammen.
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Die erwähnte Aufweitung der Kapselseitenwand 44 bewirkt während
des letzten Teils des Aufsetzvorganges, daß die Finger 34 etwas nach außen gepreßt
werden, so daß die abgeschrägten Innenkanten
38 allein mit der Oberseite
des Verstärkungswulstes 48 im Eingriff steht. Dieser Zustand bewirkt, daß die Finger
über die Kante des Verstärkungswulstes hinausgleiten, wodurch der ganze Wulstteil
46, 48 etwas einwärts geschwenkt wird, zwecks enger Anlage sowohl an der Unterseite
des Flaschenhalswulstes als auch an dem Flaschenhals unterhalb der Wulst. Gleichzeitig
kommt die Unterseite des Druckstempels 20 mit der Oberseite des Kapselbodens
in Berührung und preßt diesen gegen die Flasche, wodurch eine Verformung des Kapselbodens
verhindert wird. Der Druckstempel 20 verhindert auch während des ersten Teils des
Kapselaufsetzens eine zu starke Wölbung des oberen Teils der Kapsel.
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Zur Herabsetzung der Kräfte, die auf die Kapsel 40 während
des Aufsetzens einwirken, ist über eine Strecke des Kapselzuführungskanals 52 ein
diesen umgebenden elektrischer Heizkörper 53 angebracht. Dieser bewirkt, daß die
sich durch den Kanal 52 bewegenden Kapseln 40 bis zu z. B. 50° C erwärmt und dadurch
weicher werden.
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Das in den F i g. 3 bis 5 dargestellte Werkzeug weist eine Buchse
10, einen Druckstempel 20, eine Feder 26 und einen Verschlußkopf 16
auf, wie das Werkzeug gemäß F i g. 1. Jedoch ist die Buchse 10 bei der Ausführung
gemäß den F i g. 3 bis 5 so lang, daß die Unterkante der Finger 34 ein Stück oberhalb
der unteren Öffnung der Bohrung 12 liegt. Außerdem fehlen den Fingern 34 in der
Ausführung gemäß F i g. 3 bis 5 die in F i g. 1 gezeigten, die Flaschenführung bildenden
Verlängerungen 50.
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Auf der Unterseite der Buchse 10 sind zwei Rippen 72 und 74 in einem
solchen Abstand befestigt, daß zwischen ihnen ein unter dem Druckstempel 20 gelegener
Zwischenraum vorhanden ist. Die Rippe 74 weist auf ihrer Oberseite eine im Querschnitt
viereckige Rinne 76 auf, deren Mittelachse die Mittelachse der Bohrung 12 schneidet
und deren Breite etwas größer ist als der größte Außendurchmesser einer Kapsel 40.
Diese Rinne 76 dient dem Zuführen der Kapseln. Jede der Rippen 72 und 74 ist, wie
aus den F i g. 3 und 5 hervorgeht, auf der Innenseite mit einer senkrecht verlaufenden
Bogenrille 78 bzw. 80 versehen, deren Wand einen Teil einer Zylinderfläche ausmacht,
die mit der Achse des Preßstempels 20
koaxial verläuft und einen Durchmesser
hat, der etwas größer ist als der größte Außendurchmesser der Kapsel 40. Zwischen
den beiden Rippen 72 und 74 ist auf jeder Seite der genannten Mittelachse ein Kipphebel
82 angeordnet, der in einen entsprechenden Einschnitt 84 an der Unterseite der Buchse
10 ragt und mittels eines Zapfens 86 schwenkbar mit der Buchse 10 verbunden
ist. Jeder der beiden Kipphebel 82 wird durch eine Druckfeder 88 in ihrer durch
Eingriff mit der Buchse 10 bestimmten Normalstellung gehalten, welche Feder 88 in
einer senkrechten Bohrung 90 im Kipphebel angeordnet ist und gegen den Boden des
Einschnittes 84 in der Buchse 10 anliegt. Die Kipphebel 82 weisen senkrecht verlaufende
Bogenrillen 92 auf, die Teile der gleichen Zylinderfläche ausmachen wie die Rillen
78 und 80 der Rippen 72 und 74, die aber unten, d. h. ungefähr in der Mitte des
Kipphebels, mit einem Vorsprung 94 gestattet sind. Dieser Vorsprung ist nach innen
von einem Kreisbogen begrenzt, dessen Radius etwas größer ist als der größte Durchmesser
eines Flaschenhalswulstes, d. h. eine Kleinigkeit größer als der größte Normdurchmesser
des Flaschenhalswulstes zuzüglich der erlaubten Toleranz bei der Flaschenherstellung.
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Dieser Vorsprung 94, dessen Oberseiten mit dem Boden der Bogenrille
80 in der Rippe 74 fluchten, dient der Abstützung einer Kapsel, die durch die Bogenrille
zur Anlage gegen die Rillenwand 78 der Rippe 72 eingeführt wird.
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Wie aus der F i g. 3 hervorgeht, werden die Kapseln durch einen Kapselzuführungskanal
52, der dem in F i g. 1 gezeigten entspricht, zugeführt, und nach Einführen einer
Kapsel wird auch eine Kapsel in der Zuführungsrinne 76 selbst liegen. Um zu verhindern,
daß diese z. B. auf Grund der Zentrifugalkraft während der Rotation der Maschine,
in der das Werkzeug angebracht ist, aus der Rinne 76 herausgeschleudert wird, nachdem
das Werkzeug von dem Kanal 52 hinweggeführt ist, ist auf der Unterseite der Buchse
10 eine in die Zuführungsrinne 76 hineinragende Haltefeder 98 angebracht.
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Die aus den Rippen 72 und 74 und den Kipphebeln 82 bestehende Einheit
ist auf der Unterseite mit einer in die von den Rillen 78 und 80 und der Vorderkante
der Vorsprünge 92 gebildeten Öffnung führenden, sich nach unten konisch erweiternden
Bohrung 100, die als Flaschenführung dient, ausgebildet.
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Beim Einsatz des Werkzeuges wird es zunächst an den Kanal 52 herangebracht.
Hierauf wird von dem Werkzeug eine Kapsel 40 aufgenommen, die auf den Vorsprüngen
94 ruht. Das Werkzeug wird dann über eine Flasche geführt und abgesenkt, wobei der
Flaschenhals durch die Flaschenführung 100 hinauf zum Eingriff mit der Kapsel
40 gelangt, die dann zusammen mit dem Flaschenhals zum Eingriff mit den Fingern
34 hinaufgeführt wird. Hierauf wird das Verschließen auf die früher in Verbindung
mit F i g. 1 und 2 angegebene Weise vorgenommen. Nach dem Aufsetzen der Kapsel,
d. h., nachdem die Oberseite der Kapsel an der Unterseite des Preßstempels 20 anliegt,
gibt die Feder 26 nach, so daß der Stempel 20 und das Preßorgan 28 mit den Fingern
34 relativ zur Buchse 10 aufwärts bewegt werden.
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Nachdem die Kapsel auf den Flaschenhals gesetzt worden ist, wird das
Werkzeug relativ zur Flasche nach oben geführt. Hierbei kommt die Unterseite der
Kapsel mit den Vorsprüngen 94 in Eingriff. Da diese an den Kipphebeln 82
angebracht sind, werden diese gegen die Wirkung der Federn 88 geschwenkt, so daß
sie das Herausziehen der Flasche nicht beeinträchtigen. Nach dem Herausziehen der
Flasche werden die Kipphebel 82 von der Feder 88 in ihre in F i g. 3 und 4 aufgezeigte
Ausgangsstellung zurückgebracht.