DE4208666A1 - Verfahren und vorrichtung zum verschliessen von flaschenartigen behaeltern mit einer kapsel - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Verschließen von Be­ hältern, wie Flaschen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Bei einem beispielsweise aus der DE-OS 39 08 582 bekannten Verfahren dieser Art wird der Endabschnitt des Mantels der mit einem Stempel auf den Kopf der Flasche gedrückten Kapsel von einer feststehenden Scheibe unter Punktberührung fortlaufend durch Abrollen beim Ro­ tieren der Flasche mit der Kapsel umgebördelt. Bei einem anderen be­ kannten Verschließverfahren kreisen eine oder mehrere Bördelrollen um die Kapsel und bördeln durch Abrollen ebenfalls punktförmig nach und nach den Endabschnitt des Kappenmantels um den Bund der Flasche. Nachteilig bei diesen bekannten Verfahren ist, daß durch den beim rotierenden, punktförmigen Angriff des Bördelwerkzeugs Abrieb er­ zeugt wird, der insbesondere beim Verpacken von Pharmazeutika zu vermeiden ist. Es sind daher ein Verfahren und eine Vorrichtung an­ zustreben, die den Anforderungen auf dem Pharmagebiet hinsichtlich Reinheit der umgebenden Atmosphäre entgegenkommen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß Kapseln, die vorzugsweise aus Alu­ minium bestehen, sehr abriebarm an Flaschen befestigt werden. Außer­ dem entstehen wegen fehlender Rotation der Behälter und/oder An­ drückrollen keine Turbulenzen im Füllgut und in der umgebenden At­ mosphäre. Da ferner keine punktuelle Umfangsfriktion zwischen Kapsel und Flasche auftritt, entsteht auch keine ungleiche, die Dichtigkeit beeinträchtigende Verformung der Kapsel. Schräg auf den Flaschenkopf aufgesetzte Kapseln werden durch das gleichzeitige, ringförmige An­ greifen der Matrize beim Verschließen axial ausgerichtet.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 3 zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 hat den Vorteil, daß sich der beim Umformen der Kapsel zwischen dem Öff­ nungsrand und der dem Hals nahen Flanke des Bundes des Flaschen­ kopfes aufgebrachte Kraftfluß in der Kappe selber schließt, so daß in der Flasche außer dem dichtenden Anpreßdruck keine Druckbelastung auftritt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 3 ange­ gebenen Vorrichtung möglich.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge­ stellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 und 2 eine Flasche mit einer Kapsel in zwei ver­ schiedenen Bearbeitungsphasen im Querschnitt stark vergrößert, Fig. 3 eine Vorrichtung zum Verschließen von jeweils zwei Flaschen im Längsschnitt, Fig. 4 die Vorrichtung nach Fig. 3 im Querschnitt in der Ebene IV-IV der Fig. 1 und Fig. 5 und 6 die Vorrichtung nach Fig. 1 im Querschnitt in der Ebene V-V der Fig. 1 in zwei ver­ schiedenen Arbeitsstellungen.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Flaschen 1, die einen Kopf 2 mit einem Bund 3, einen Öffnungsrand 4 und eine zum Hals 6 abfallenden Flanke 5 haben, werden mit einer kappenförmigen Kapsel 11 verschlossen, die an einem flachen Kopfteil 12 einen zylindrischen Mantel 13 und eine elastische Dichtungsein­ lage 14 haben. Die Kapseln 11 werden durch Bördeln des freien Endab­ schnitts 15 auf die Flanke 5 des Bundes 2 an der Flasche 1 be­ festigt, wobei die Kapsel 11 mit einem bestimmten, die elastische Dichtungseinlage 14 auf den Öffnungsrand 3 der Flasche 1 anpressen­ den Druck beaufschlagt wird. Dazu wird zunächst auf den Kopf 2 der Flasche 1 eine Kapsel 11 lose aufgesetzt. Der Kopf 2 der Flasche 1 mit der aufgesetzten Kapsel 11 wird in eine Matrize 20 verbracht, die eine dem Umfang der Kapsel 11 angepaßte, zylindrische Bohrung 21 und eine die Öffnung der Bohrung 21 radial verengende Ringrippe 22 hat, so daß die Bohrung 21 die Kapsel 11 mit wenig Spiel und die Ringrippe 22 den Hals 6 der Flasche 1 mit großem Spiel umgreifen. Die den Übergang von der zylindrischen Bohrung 21 in die Ringrippe 22 bildende Flanke 23 ist konkav gerundet. Sie kann auch als Ring­ rille mit einem bogenförmigen Querschnitt ausgebildet sein. Um den Kopf 2 der Flasche 1 mit der Kapsel 11, deren Durchmesser größer ist als die freie Weite der Ringrippe 22, in die zylindrische Bohrung 21 einführen zu können, ist die Matrize 20 geteilt. Sie ist vorzugs­ weise aus zwei gegeneinander schwenkbaren Backen 24, 25 gebildet.

In der zylindrischen Bohrung 21 ist ein Preßstempel 26 axial mit wenig Spiel verschiebbar, dessen Stirnseite von einer der Endform des Kopfteils 1 der Kapsel 11 angepaßten Höhlung 27 und einer Zen­ trierbohrung 28 gebildet ist.

Nach dem Einbringen des Kopfes 2 der Flasche 1 mit der aufgesetzten Kapsel 11 in den Bereich der Bohrung 21 der auseinanderbewegten Backen 24, 25 der Matrize 20 und Einschließen des Kopfes 2 mit der Kapsel 11 in der zylindrischen Bohrung 21 durch Gegeneinanderdrücken der beiden Backen 24, 25 (Fig. 1) wird der Stempel 26 in Richtung der Ringrippe 22 verfahren. Dabei verschiebt er die Kapsel 11 an deren Kopfteil 12, insbesondere an dessen radial äußerem Bereich an­ liegend gegen die Ringrippe 22 der Matrize 20. Dabei wird zunächst der freie Rand und anschließend der Endabschnitt 15 des Mantels 13 der Kapsel 11 an der radial nach innen vorstehenden, gerundeten Flanke 23 der Ringrippe 22 zur Längsachse umgelenkt, wobei das Mate­ rial des Endabschnitts 15 im Bereich seines gesamten Umfangs gleich­ zeitig und gleichförmig unter Stauchen um die Flanke 5 des Bundes 3 des Flaschenkopfes 2 gebördelt wird (Fig. 2). In der Endphase die­ ses Umformvorgangs verpreßt der Stempel 26 auch die Dichtungsein­ lage 14 auf dem Öffnungsrand 4 des Flaschenkopfes 2, so daß nach dem Zurückziehen des Stempels 26 in seine Ausgangsstellung und Ausein­ anderfahren der beiden Backen 24, 25 die Kapsel 11 mit ihrem gebör­ delten Endabschnitt 15 die Dichtungseinlage 14 dicht an den Öff­ nungsrand 4 der Flasche 1 gedrückt hält.

Beim Verformen des Endabschnitts 15 der Kapsel 11 wird der Kraftfluß zwischen dem Stempel 26 und der Matrize 20 in der Kapsel 11 ge­ schlossen, ohne daß die Flasche 1 belastet wird. Lediglich der Schließdruck auf die Dichtungseinlage 14 wird über die abgestützte Flasche 1 übertragen.

Eine Vorrichtung zum Durchführen des oben beschriebenen Verschließ­ verfahrens ist zum Verschließen von jeweils zwei Flaschen 1 ausge­ bildet (Fig. 3). Die Flaschen 1 werden mit einer nicht näher darge­ stellten Fördereinrichtung 31 jeweils paarweise zu der Vorrichtung 30 verbracht, mit einer Plattform 32 in die Verschließposition ge­ hoben und nach dem Verschließen wieder abgesenkt. Sie können auch in Bearbeitungshöhe und in der Trennebene der Backen 24, 25 zwischen die gespreizten Backen eingeführt und wieder entfernt werden, so daß eine heb- und senkbare Plattform entfallen kann.

Die Verschließvorrichtung wird von einer handelsüblichen Presse mit einem ortsfesten Tisch 35 und einem gegen diesen auf- und abbeweg­ baren Pressenstempel 36 betätigt. Sie hat eine auf dem Tisch 35 be­ festigte Grundplatte 37 und einen vertikal gegen diesen, an Füh­ rungsstangen 39 geführten und mit dem Preßstempel 36 fest gekuppel­ ten Kopf 38.

Zum Herstellen von jeweils eines Verschlusses an zwei Flaschen 1 ha­ ben die beiden, die Matrize 20 bildenden Backen 24, 25 zwei paral­ lele zylindrische Bohrungen 21. Sie sind in der Grundplatte 37 an Zapfen 41, 42 um Achsen schwenkbar gelagert, die nahe der Längsachse der zylindrischen Bohrungen 21 und quer zu diesen in dem Endbereich der Backen 24, 25 verlaufen, der gegenüber dem Endbereich mit den Ringrippen 22 der zylindrischen Bohrungen 21 liegt. Eine Ringfeder 43 zieht die beiden Backen 24, 25 zusammen. In der Schließstellung werden sie von zwei Zentrierstiften 44 ausgerichtet, die in der einen Backe 25 stecken und mit ihrem Halbkugelkopf 45 in die gleiche achsigen Paßbohrungen 46 in dem andern Backen 26 greifen (Fig. 4).

Zum Verschwenken der beiden Backen 24, 25, deren Enden mit den Ringe­ rippen 22 durch Ausnehmungen 51, 52 in der Grundplatte 37 und im Tisch 35 nach unten vorstehen, schließen sich am entgegengesetzten oberen Ende je ein leicht abgewinkeltes Hebelpaar 47, 48 mit je einer Rolle 49 an. Durch Verschwenken der Hebelpaare 47, 48 mit den Rollen 49 werden die Backen 24, 25 gegen- und auseinandergeschwenkt, die Matrize 20 wird geschlossen und geöffnet (Fig. 5 und 6).

Die in den zylindrischen Bohrungen 21 der Matrize 20 verschiebbaren Stempel 26, die oberhalb der Bohrungen 21 einen verdickten Schaft 61 haben, werden mit dem Kopf 38 auf- und abbewegt. Sie sind in Blöcken 62 verschiebbar geführt, die unter Zwischenlage einer Platte 63 an der Unterseite des Kopfes 38 befestigt sind. Ihr oberes Ende trägt einen Bund 64, der in eine Sackbohrung 65 im Kopf 38 ragt. Eine Druckfeder 66, die sich an einer Stellschraube 67 im Sacklochgrund abstützt, sorgt für ein nachgiebiges Aufdrücken der Kapsel 11 auf den Kopf 2 einer Flasche 1.

Der auf- und abbewegbare Kopf 38 trägt auch die Betätigungselemente zum Gegen- und Auseinanderbewegen der Backen 24, 25. Dies sind ein im Bereich der Rolle 49 der Hebelpaare 47, 48 angeordneter, nach un­ ten weisender stumpfer Keil 71 mit Schrägflächen 72, 73 und eine Gabel 74 mit zwei nach unten gerichteten Armen 75, 76, die den Teil 1 mit Abstand umgreifen. Die Enden der Arme 75, 76 sind gegeneinan­ dergerichtet und haben zur Bewegungsachse des Kopfes 38 mit den Stempeln 26 parallele Flächen 77, 78. Die Arme 75, 76 sind an der Platte 63 angesetzt, die mit einer Hülse 79 im Kopf 38 zentriert ist. In der Hülse 79 ist ein Zapfen 81 begrenzt verschiebbar, der den Keil 71 trägt und der von einer harten Druckfeder 82 in einem Sackloch 84 im Kopf 38 an einen Bund 83 nach unten gedrückt wird, welche sich an einer Einstellschraube 85 im Grund des Sacklochs 84 abstützt.

Die beschriebene Verschließvorrichtung wirkt wie folgt:

Bei geöffneter Matrize 20, das ist, wenn die Backen 24, 25 auseinan­ dergeschwenkt sind, werden zwei Flaschen 1 mit aufgesetzten Kapseln 11 von der Plattform 32 in aufrechter Stellung in Schließposition angehoben, so daß sich ihr Hals 6 in Höhe der Ring­ rippe 22 und der Kopf 2 mit der Kapsel 11 im Bereich der zylind­ rischen Bohrung 21 befinden (Fig. 6). In diese Offen-Stellung wer­ den die Backen 24, 25 durch den in seine obere Endstellung angeho­ benen Kopf 38 verschwenkt. Außerdem sind in dieser Stellung die Stempel 26 nach oben gezogen und die Rollen 49 der Hebelpaare 47, 48 liegen an den inneren senkrechten Flächen 77, 78 der beiden Arme 75, 76 der Gabel 74 unter der Wirkung der Ringfeder 43 an. Wenn zwei Flaschen 1 mit Kapseln 11 in die Schließstellung positioniert worden sind, wird der Kopf 38 vom Pressenstempel 36 nach unten bewegt. Da­ bei laufen die Rollen 49 von den senkrechten Flächen 77, 78 auf die schrägen Flächen 79, 80 der Innenseite der Arme 75, 76 der Gabel 74, so daß unter der Wirkung der Ringfeder 43 die Backen 24, 25 gegen­ einander schwenken. In der anschließenden Hauptphase der Absenkbewe­ gung des Kopfes 38 kommen die schrägen Flächen 72, 73 des Keils 71 zur Anlage mit den Rollen 49 der Hebelpaare 47, 48. Durch den vom Kopf 38 über die Druckfeder 82 und den Zapfen 81 auf den Keil 71 übertragenen Druck werden die beiden Hebelpaare 47, 48 um die Dreh­ achse der Zapfen 41, 42 auseinandergeschwenkt und dabei die Backen 24, 25 fest zusammengedrückt. Die Stempel 26 bewegen sich in den Bohrungen 21 nach unten, wobei sie, wie weiter oben bereits besch­ rieben, die Kappen 11 gegen die Rippe 22 schieben, so daß der Endab­ schnitt 15 des Mantels 13 jeder Kappe 11 den Kopf 2 jeder Flasche 1 umbördeln.

Beim anschließenden Rückhub des Pressenkopfes 38 werden die Stempel 26 wieder nach oben gezogen, die Rollen 49 kommen zur Anlage mit den schrägen Flächen 79, 80 und laufen an diesen ab zu den senkrechten Flächen 77, 78 der Arme 75, 76 der Gabel 74, wobei die Backen 24, 25 entgegen der Kraft der Ringfeder 43 wieder auseinandergeschwenkt werden. Die verschlossenen Flaschen 1 werden nun entfernt und andere mit aufgesetzten Kappen 11 positioniert.

Ergänzend wird bemerkt, daß die Matrize nicht nur wie beim oben be­ schriebenen Ausführungsbeispiel in zwei Hälften geteilt sein kann, sondern auch in mehr als zwei Teile. Das Ausführungsbeispiel hat den besonderen Vorteil, daß durch die möglichst nahe Anordnung der Dreh­ achse der die beiden die Matrize bildenden Backen an deren Teilungs­ ebene und quer dazu eine präzise Funktion der geteilten Matrize ge­ schaffen ist.

Claims (9)

1. Verfahren zum Verschließen von flaschenartigen Behältern, die einen bundartigen Kopf mit einer zum Hals abfallenden Flanke haben, mit einer einen zylindrischen Mantel aufweisenden Kapsel, dessen Endabschnitt auf die Flanke des Kopfes gebördelt wird, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kapsel (11) mit ihrem Mantel (13) in einer den Kopf (2) der Flasche (1) umgreifenden zylindrischen Matrize (20) ge­ führt axial über den Kopf verschoben wird, und daß dabei der gesamte Umfang des Endabschnitts (15) des Mantels (13) gleichzeitig ring­ förmig auf eine konkave Ringfläche (23) der Matrize (20), die Flanke (15) des Bundes (2) des Kopfes (3) der Flasche (1) untergreifend, umgelenkt und gestaucht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Endphase der axialen Verschiebung der Kapsel (11) auf diese ein axi­ aler Anpreßdruck ausgeübt wird, der vom berührungsfrei in die Ma­ trize (20) durch deren Ringrippe (23) ragenden Kopf (2) der auf einer Stütze (32) stehenden Flasche (1) aufgenommen wird.

3. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 mit einem den Endabschnitt des Mantels einer Kappe auf eine Flanke des bundartigen Kopfes einer Flasche bördelnden Formel­ ement und mit einem die Kappe gegen den Kopf der abgestützten Flasche drückenden Stempel, dadurch gekennzeichnet, daß das Formele­ ment als Matrize (20) mit einer zylindrischen Führung (21), deren Weite der der Kappe (11) angepaßt ist, und mit einer radial nach in­ nen gerichteten Ringrippe (22) ausgebildet ist, die eine an die Führung (21) anschließende konkave Flanke (23) aufweist, und daß der Stempel (26) in der Führung (21) axial gegen die Ringrippe (22) ver­ schiebbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize (20) geteilt ist und daß ihre Teile (24, 25) zueinander aus­ gerichtet gegeneinander preßbar sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize (20) in zwei als Backen (24, 25) ausgebildete Hälften ge­ teilt ist, die um parallele Achsen (41, 42) schwenkbar gelagert sind, welche Achsen quer Achsrichtung der Achse der zylindrischen Führung (21) der Matrize (20) verlaufen und im Bereich des Endes der Matrize liegen, das dem mit der Ringrippe (22) gegenüberliegt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Backen (24, 25) Hebel (47, 48) haben, die mit Steuerflächen (72, 73; 77, 78 und 79, 89) zum Schwenken der Backen zusammenwirken.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerflächen (72, 73; 77, 78 und 79, 80) an einem achsparallel zur Ausrichtung der Achse der zylindrischen Bohrung (21) der Matrize (20) verschiebbaren, den Stempel (26) tragenden, auf- und abbe­ wegbaren Pressenkopf (38) angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel (26) federnd in dem Pressenkopf (38) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Backen (24, 25) zwei Matrizen (20) mit zwei zylin­ drischen Bohrungen (21) bilden und der Pressenkopf (38) zwei dazu ausgerichtete Stempel (21) trägt, und daß zwischen den Stempeln Flächen (72, 73; 77, 78 und 79, 80) zum Verschwenken der Backen (24, 25) angeordnet sind.