CH550094A

CH550094A - Tubenabfuell- und verschliessmaschine mit einer vorrichtung zum herstellen von querverschluessen an zusammendrueckbaren tubenfoermigen behaeltnissen.

Info

Publication number: CH550094A
Application number: CH1822070A
Authority: CH
Original assignee: Karlsruhe Ind Werke Ag
Priority date: 1970-12-09
Filing date: 1970-12-09
Publication date: 1974-06-14

Description

Die Erfindung betrifft eine Tubenabfüll- und Verschliessmaschine mit einer Vorrichtung zum Herstellen von Querverschlüssen an zusammendrückbaren tubenförmigen Behältnissen, die mindestens aus je einer äusseren Metall- und einer inneren Kunststoffschicht bestehen, mittels in einem Generator erzeugter und den zu verschliessenden Behältnissen über Elektroden auf induktivem Wege zugeführter hochfrequenter Energie, in welcher Maschine das Bearbeiten der tubenförmigen Behältnisse in wenigstens zwei zueinander parallel angeordneten Arbeitsbahnen erfolgt.

Insbesondere pastöse Güter, wie Zahncremes, Kosmetika, Pharmazeutika od. dgl., werden üblicherweise in Metall- oder Kunststoff-Tuben abgefüllt. Das Verschliessen der Metalltuben erfolgte dabei durch ein- oder mehrfaches Umfalzen des unteren offenen Endes. Kunststofftuben lassen sich demhingegen auch, und zwar unter Anwendung unterschiedlicher Verfahren, verschweissen.

Der Anwendung von Metall- und Kunststofftuben sind aus naheliegenden Gründen vor allem dann bestimmte Grenzen gesetzt, wenn in diesen verderbliche Güter, etwa Lebensmittel, abgepackt werden sollen. Es besteht hier u. a.

die Gefahr, dass derartige Güter durch den Einfluss ungeeigneter Metalle oder Kunststoffe hinsichtlich ihres Geschmackes unerwünschte Veränderungen erfahren, ganz abgesehen davon, dass beim Aufeinandertreffen konträrer Tuben- und Füllguteigenschaften gesundheitliche Schäden beim späteren Verbraucher eintreten können.

Seit einiger Zeit ist es bekannt, Tuben, insbesondere solche, die der Aufnahme von Nahrungsmitteln dienen, aus mehreren Schichten herzustellen: Eine dieser bekanntgewordenen Tuben bestand aus drei Schichten, und zwar aus einer Kunststoff-lnnenschicht mit niedrigem dielektrischem Verlustfaktor, eine aussen auf der Kunststoffschicht aufgebrachte Metallschicht, etwa Aluminium, sowie eine wiederum auf der Metallschicht angeordnete Schicht aus Papier und/oder Kunststoff.

Moderne Tuben weisen bereits bis zu acht verschiedene Schichten auf, und zwar (von aussen nach innen): 1.0 transparentes Hochdruck-Polyäthylen, 2.0 bedrucktes, weisses Hochdruck-Polyäthylen, 3.() Papier, 4.0 Hochdruck-Polyäthylen, 5.0 Copolymer mit besonderen Klebeeigenschaften, 6.0 Aluminium, 7.() Copolymer, und schliesslich 8.0 Hochdruck-Polyäthylen.

Je nach den chemiko-physikalischen Eigenschaften und Eigenheiten des zu verpackenden Gutes kann die Anzahl der Tubenschichten variieren.

Die Herstellung derartiger Mehrschichttuben erfolgt in der Regel so, dass das in Gestalt einer Folienbahn vorliegende Material zunächst in einzelne Abschnitte quer unterteilt, die einzelnen Abschnitte sodann gerollt und schliesslich der auf diese Weise entstandene Tubenzylinder mit einer überlappenden Längsnaht verschweisst wird. Der Tubenzylinder erhält auf einer Seite ein Schulterstück aus dichtem Kunststoff, welches unter Anwendung eines besonderen, an dieser Stelle jedoch keiner weiteren Erörterung bedürfenden Verfahrens eingesetzt wird. Das Schulterstück ist dabei in üblicher Weise mit einer Austrittsöffnung für das Füllgut versehen; die Austrittsöffnung ist mittels einer Schraubkappe verschliessbar.

Den vorstehend schon erwähnten mehrschichtigen Tubenmaterialien ist gemeinsam, dass wenigstens eine der Innenschichten aus einem unter Wärme und Druck verschweissbaren Kunststoff besteht.

Nicht zuletzt, um vorhandene Tubenfüll- und -verschliessmaschinen weiterverwenden oder durch Zusatzeinrichtungen ergänzen zu können, ist es wünschenswert, wenn die mehrschichtigen Tubenmaterialien sich wie die eingangs erwähnten (Nur-) Metall- oder Kunststofftuben verarbeiten lassen. Da, wie schon geschildert, die fertigen, mit Schulterstück und Schraubkappe versehenen Tuben zum Abfüllen gelangen, stellt sich für den Anwender derartiger Tuben primär das Problem, auf welche Weise die offenen Tubenenden verschlossen werden können:
Für Mehrschichttuben mit Aluminiumfolie hat es sich z. B. als zweckmässig erwiesen, das Verschliessen durch Anwenden des an sich bekannten induktiven Hochfrequenz Schweissverfahrens zu bewerkstelligen.

Bringt man dabei etwa eine Hochfrequenz-Energie führende Metallspule mit kreisförmigem Querschnitt über das offene Tubenende mit ebenfalls kreisförmigem Querschnitt. so fliesst in dem rohrförmigen Aluminium-Mantel der Mehrschichttube ein hochfrequenter Induktionsstrom, der das Aluminium im Spulenbereich erwärmt.

Die an sich bekannten Variationsmöglichkeiten der induktiven Hochfrequenztechnik lassen es ohne weiteres zu, anstelle ringförmiger Spulen auch einlagige bzw. geteilte Spulen zu verwenden: einlagige gestreckte Spulen sind jedoch besonders geeignet.

Bringt man nun einen derartigen gestreckten und einlagigen Spulenteil neben die flachgedrückte Öffnung eines mehrschichtigen Tubenkörpers. so ist unschwer festzustellen, dass das äussere, ringförmige magnetische Kraftlinienfeld dieses gestreckten Leiters bereits ausreicht, den in der Tubenwand enthaltenen Aluminium-Mantel so weit zu erwärmen, dass die auf der Innenseite dieses Mantels befindliche Kunststoffschicht schmilzt. Wird dabei noch der die Hochfrequenz Energie führende Leiter in einem - als Nichtleiter ausgebildeten - Presswerkzeug installiert. so lassen sich durch die Kombination Hochfrequenzleiter - Presswerkzeug ohne weiteres die nun durch das Zusammenpressen des Tubenkörpers aufeinanderliegenden Kunststoffschichten miteinander verschweissen. so dass sich ein überaus haltbarer Verschluss der schon beschriebenen Mehrschichttube ergibt.

Unter Berücksichtigung all der vorstehend erörterten Bedingungen bzw. Voraussetzungen, ergeben sich im Hinblick auf die konsequente Fortentwicklung sowohl der mehrschichtigen Tubenwerkstoffe als auch des induktiven Hochfrequenz-Schweissverfahrens mannigfache. der Lösung bedürfende Probleme:
Demgemäss hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, bestimmte. nachstehend im einzelnen noch zu erörternde apparative Komponenten fortzuentwickeln und dabei zugleich entscheidend zu verbessern.

Diese Fortentwicklung und Verbesserung ist vor allem mit Blickrichtung auf die Konzipierung von Tubenfüll- und -verschliessmaschinen hoher Leistung erforderlich, die als Einfach-, Doppel- oder Mehrfach-, z. B. Vierfach-Maschinen ausgebildet sein können.

Wenn man nun diese Erkenntnisse bzw. Prinzipien auf Tubenfüll- und -verschliessmaschinen zum Verarbeiten von Mehrschichttuben mit Aluminiumfolie überträgt, ergeben sich im einzelnen folgende Aufgaben: ].0 Verbesserung der Hochfrequenz-Energiezufuhr vom
Generator zu den Schweisselektroden durch Einfügen einer Verteilerbasis.

2.0 möglichst verlustarme Ausbildung der Verteilerbasis unter gleichmässiger Verteilung der Hochfrequenz
Energie auf mehrere von der Verteilerbasis aus zu spei sende Elektroden.

3.0 Erhöhen des Wirkungsgrades der einzelnen Elektroden, und schliesslich 4.0 Anpassen und Verbessern des Wirkungsgrades des ge samten Hochfrequenz-Zuführungs- und Verteilungs systems durch elektrische Mittel.

Gelöst werden diese Aufgaben erfindungsgemäss dadurch, dass die im Generator erzeugte Hochfrequenz-Energie zusammen mit einem Kühlmedium über ein flexibles Leitersystem einer allen Arbeitsbahnen gemeinsamen, im Arbeitstakt der Tubenfüll- und -verschliessmaschine periodisch bewegbaren Energie-Verteilerbasis zugeführt wird, von welcher aus die Hochfrequenz-Energie sowie das Kühlmedium unter gleichmässiger Verteilung in eine jeder Arbeitsbahn zugeordnete und mit Mitteln zur Erhöhung ihres Wirkungsgrades versehene Elektrode eingespeist und das Kühlmedium von dort wieder zurückgeführt wird, wobei die Energie-Verteilerbasis mit wenigstens einem elektrischen Glied zur Anpassung an das mehrheitlich aus dem flexiblen Leitersystem der Energie-Verteilerbasis und der jeder Arbeitsbahn zugeordneten Elektrode bestehende Hochfrequenzteil versehen ist.

In vorteilhafter Ausgestaltung kann hinsichtlich des flexiblen Leitersystems vorgesehen werden, dass dieses zwei koaxial ineinander angeordnete, mittels einem Isolator voneinander getrennte und die Hochfrequenz-Energie führende Teile, z. B. gewellte Metallschläuche umfasst, wobei dieses System wiederum von einem zu ihm koaxial angeordneten Element, z. B. einem Kunststoffschlauch umschlossen ist, und wobei sowohl der zwischen diesem Schlauch und dem äusseren Metallschlauch gebildete Ringraum als auch die Seele des inneren Metallschlauches der Zu- und Abfuhr des Kühlmediums dient.

Als Kühlmedium kann (Leitungs-) Wasser dienen.

Zur Realisierung der zu 2.0 genannten Aufgabe ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Energie-Verteilerbasis im wesentlichen aus zwei durch einen Isolator voneinander getrennten planparallelen Leiterplatten besteht, auf welchen in Üb er- einstimmung mit der Anzahl der Arbeitsbahnen je zwei zueinander korrespondierend ausgebildete und der Aufnahme der zu verschliessenden tubenförmigen Behältnisse dienende Klemmbacken angeordnet sind, von welchen jeweils eine mit einer Hochfrequenz-Energie führenden Elektrode versehen ist, welcher über auf den Leiterplatten ortsfest angeordneten Rohren Kühlmittel zu- bzw. abgeführt wird.

In konsequenter Fortentwicklung dieses Lösungsvorschlages können ferner die den Klemmbacken-Paaren jeweils zugeordneten Elektroden elektrisch mit der einen, vorzugsweise oberen, Leiterplatte derart verbunden sein, dass diese zum Vergleichmässigen der allen Elektroden einzuspeisenden Hochfrequenz-Energie in Teilabschnitte aufgeteilt ist, wobei diese Teilabschnitte spiegelbildlich kongruent sind.

Besonderes Augenmerk wurde bei der Gestaltung der Verteilerbasis auch der Werkstoff-Frage gewidmet: Es können dabei die zueinander planparallel angeordneten Leiterplatten und das auf diesen ortsfest angeordnete, der Kühlmittelführung dienende Rohrleitungs-System desselben Werkstoffes sein.

Weitere, auf die stoffliche Ausgestaltung der Verteilerbasis gerichtete Merkmale sind darin zu sehen, dass vorzugsweise sowohl die Leiterplatten der Energie-Verteilerbasis als auch das auf dieser angeordnete Rohrleitungs-System aus einem metallischen Werkstoff hohen Reinheitsgrades und einer ebensolchen elektrischen und/oder thermischen Leitfähigkeit bestehen, sowie darin, dass die Leiterplatten der Energie-Verteilerbasis und die auf dieser angeordneten Rohrleitungen aus Kupfer oder Aluminium hergestellt sind.

Zur Realisierung der unter Ziffer 3.0 definierten Aufgabe ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Mittel zur Erhöhung des Elektroden-Wirkungsgrades im wesentlichen aus einem jeder Elektrode zugeordneten Massekern, z. B. Ferrit, bestehen können, der den geradlinigen, hochfrequenzenergieführenden Teil der Elektrode derart umschliesst, dass lediglich die die Schweissverbindung der tubenförmigen Behältnisse bewirkende Seite der vorzugsweise quadratisch ausgebildeten Elektrode vom Massekern freibleibt.

Baulich sinnvoll weiterausgestalten lässt sich diese Aufgabe noch dadurch, dass der die Elektrode etwa rotationssymmetrisch umschliessende Massekern von einem Körper, z. B. einem Giessharz-Körper, umschlossen sein kann, der seinerseits, z. B. über ein Zwischenglied, mit der Energie Verteilerbasis verbunden ist.

Die Lösung zum Anpassen und Verbessern des Wirkungsgrades des Hochfrequenz-Zuführungs- und Verteilungssystems besteht beispielsweise im wesentlichen darin, dass die der Energie-Verteilerbasis zugeordneten elektrischen Glieder Kondensatoren sind, welche den beiden Leiterplatten der Energie-Verteilerbasis einzeln parallel geschaltet sind.

Dieser Gedanke erhält nach einem letzten Merkmal noch dadurch besondere Bedeutung, wenn z. B. die Kondensatoren an bzw. auf der Energie-Verteilerbasis, vorzugsweise in der Nähe der Anschlussstelle des flexiblen Leitersystems, angeordnet sind.

In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigt dabei
Fig. 1 die Verteilerbasis von unten gesehen,
Fig. 2 die Verteilerbasis von oben gesehen,
Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch die Fig. 1 entlang der Schnittlinie 1 . . .1,
Fig. 4 eine von einem Giessharz-Block umschlossene Elektrode mit einem sie umgebenden Massekern,
Fig. 5 eine schematische Darstellung von Generator, Koaxialkabel und Verteilerbasis mit an dieser angeschlossenen Kondensatoren, und schliesslich
Fig. 6 einen Vertikalschnitt durch das Koaxialkabel.

Die in den Fig. 1 und 2 in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnete Verteilerbasis besteht im wesentlichen aus der unteren Leiterplatte 11 und der oberen Leiterplatte 12. Zwischen diesen beiden Platten befindet sich ein dünner, jedoch höchst wirkungsvoller Isolator 13, z. B. ein Werkstoff, wie er unter dem Handelsnamen Teflon bekannt ist.

Die untere Leiterplatte 11 ist in mehrere Teilabschnitte 1 pa, 11b und 11c unterteilt, wobei die Teile 1 pa, 11b zueinander etwa spiegelbildlich kongruent sind.

Zum Anschluss der Elektroden 14 (vgl. auch Fig. 4) sind auf den Teilabschnitten 1 la, llb, llc Klemmstücke 15 angeordnet, die zu den isoliert auf der Leiterplatte 12 befestigten Klemmstücken 16 korrespondierend ausgebildet sind.

Das zur Kühlung der Verteilerbasis 10 und der Elektroden 14 benötigte Kühlwasser tritt in Pfeilrichtung (Fig. 1) beim Anschlussnippel 17 ein, verteilt sich in dessen Nähe in die ortsfest auf dem Teilabschnitt 11 c angeordneten Kühlrohre 1 lc' und 1 lc", von diesen zu den nächstgelegenen Klemmstücken 15 und den Elektroden 14. Nach Durchlaufen der Elektroden 14 gelangt das Kühlwasser sodann in die nächstgelegenen Klemmstücke 16, von welchen aus es über die ortsfest auf den Teilabschnitten 1 la, 1 1b befestigten Kühlrohre lla', 1 Ib' in die vom Anschlussnippel 17 fernerliegenden Klemmstücke 15, Elektroden 14 und Klemmstücke 16 gelangt.

Der Kühlwasser-Rücklauf erfolgt sodann über diese vom Anschlussnippel 17 fernerliegenden Klemmstücke 16 zu den auf der oberen Leiterplatte 12 (Fig. 2) ortsfest angebrachten Rohrleitungen 12', 12", die sich in der Nähe des Anschlussnippels 18 wieder vereinigen und sodann über diesen in Pfeilrichtung (Fig. 2) abfliessen.

In der für das Kühlwasser beschriebenen Weise erfolgt auch das Zu- und Abführen der Hochfrequenz-Energie zu (von) den Elektroden 14. Die den Rückschluss der Hochfrequenz-Energie bewirkenden und zu den Elektroden Klemmbacken 14a (Fig. 4) korrespondierend ausgebildeten Gegenbacken sind aus Gründen übersichtlicherer Darstellung fortgelassen.

Die primär das Verschweissen der offenen, jedoch zusammengedrückten Tubenenden (nicht dargestellt) bewirkende Elektrode 14 ist im einzelnen in Fig. 4 in vergrössertem Massstab gezeigt:
Die Elektrode besteht aus einem schleifenförmig ausgebildeten Induktor 14 von vorzugsweise quadratischem Querschnitt; in seinem Inneren (14b) fliesst in schon beschriebener Weise das Kühlmedium.

Der geradlinige, mit 14c bezeichnete und der zu verschweissenden Tube zugekehrte Teil der lnduktorschleife 14 ist auf seiner ganzen Länge von einem Massekern (19), z. B. aus Ferrit od. dgl. umgeben; lediglich der der Tube unmittelbar zugekehrte Teil des Massekernes ist zum Durchtritt des Induktorschleifenteiles 14c freigearbeitet. Die Induktorschleife 14 samt sie umgebendem Massekern 19 (Fig. 4) sind in dem aus Giessharz bestehenden Block eingebettet, der unter entsprechender Formgestaltung zugleich die Klemmbacke 14a bildet. Die Klemmbacke 14a wiederum ist mit einem unter Zwischenfügen eines Isolators 20 zweiteilig ausgebildeten Zwischenstück 21 verbunden, das seinerseits auf den korrespondierend gestalteten Klemmstücken 15,
16 (Fig. 1) befestigt ist.

In Fig. 5 sind die beiden Leiterplatten 11, 12 unter Weglassen des zwischen ihnen angeordneten Isolators 13 schematisch dargestellt. Sie sind über das nachstehend noch näher beschriebene flexible Koaxialkabel 24 mit dem Hochfrequenz-Generator 25 verbunden. Das Zuführen der Hochfrequenz-Energie erfolgt also vom Generator 25, Koaxialkabel 24, Leiterplatte 11 zu den Elektroden 14 und damit zu den zu verschweissenden (nicht dargestellten) Tuben und von dort aus über Leiterplatte 12, Koaxialkabel 24 zurück zum Generator 25.

Zum Anpassen und Verbessern des Wirkungsgrades vom gesamten Hochfrequenz-Zufuhr- und Verteilungssystem sind die Kondensatoren 23 vorgesehen, die mittels der Halter 22 (Fig. 1) auf der Verteilerbasis 10 befestigt sind; die Kondensatoren 23 sind dabei einzeln der Verteilerbasis 10 in Parallelschaltung zugeordnet. Als zweckmässig und vorteilhaft hat es sich erwiesen, die Kondensatoren 23 an bzw. auf der Verteilerbasis 10 in der Nähe der Anschlussstelle des flexiblen Koaxialkabels 24 anzuordnen.

Das in Fig. 6 dargestellte Koaxialkabel besteht (von aussen nach innen) aus einem Kunststoffschlauch 26 grösseren Durchmessers, einem äusseren, der Hochfrequenz-Energie übertragung dienenden gewellten Metallschlauch 27, einem Isolator 28 und aus einem inneren, ebenfalls der Hochfrequenz-Energieübertragung dienenden gewellten Metallschlauch 29.

Der Zulauf des Kühlwassers, das dem Generator 25 über eine nicht dargestellte Leitung zugeführt wird, in das flexible Koaxialkabel erfolgt durch das Innere des gewellten Metallschlauches 29 (Pfeil); zum Rückführen des Kühlwassers zum Generator 25 hingegen wird der zwischen dem Kunststoffschlauch 26 und dem gewellten Metallschlauch 27 sich ergebende Ringraum benutzt (Pfeil, dem erstgenannten Pfeil entgegengesetzt gerichtet, vgl. Fig. 6).

Es ist ohne weiteres einleuchtend, dass mit der beschriebenen Maschine mannigfache Vorteile einhergehen, die im folgenden den derzeit bekannten Lösungen nochmals in der Reihenfolge der schon weiter vorn numerisch angeführten Aufgaben gegenübergestellt werden sollen:
Auf induktivem Wege arbeitende Hochfrequenz-Elektroden haben in der Regel nur relativ geringe Spannungen und demgemäss relativ hohe Stromstärken. Die in bekannten Generatoren enthaltenen Röhrenschwingkreise liefern in der Regel jedoch gerade hohe Spannungen und geringe Stromstärken. Damit nun jedoch die vorstehend erwähnten Erfordernisse zum Betrieb von auf induktivem Wege arbeitenden Hochfrequenz-Elektroden erfüllt werden können, müssen zunächst einmal durch induktive Ankopplung eines Übertragers die erforderlichen Spannungs- und Stromverhältnisse hergestellt werden.

Die Zuleitung eines derart niedriggespannten Hochfrequenzstromes in die Verteilungsbasis und mithin in die Elektroden stellt ein besonderes Problem dar, weil die Hochfrequenz-Schweisspresse periodisch Schliessund Öffnungsbewegungen auszuführen hat.

Zur Übertragung der Hochfrequenz-Energie sind die bekannten flexiblen Flach- oder Rundbänder aus feinem Kupferdraht-Geflecht denkbar ungeeignet, weil die mit der Schliess- und Öffnungsbewegung einhergehenden Bewegungsvorgänge die Verhältnisse bei der Stromverteilung auf derartigen Bändern durch den Skineffekt ungünstig beeinflussen, so dass schliesslich neben einer unzulässig hohen Erwärmung des Kupferbandes auch mit einer ungleichmässigen Energiezufuhr an den Elektroden gerechnet werden muss.

Gerade durch den letztgenannten unerwünschten Effekt leidet naheliegenderweise die Qualität einer Schweissnaht in nicht unbeträchtlicher Weise.

Eine bekannte Ausführungsform versuchte schon, dieser und ähnlicher Schwierigkeiten dadurch Herr zu werden, dass zwei durch einen Isolator voneinander getrennte Kupferblechstreifen von je etwa 1 mm Stärke und 100...150 mm Breite aufeinandergelegt und zusammen U-förmig gebogen werden.

Dieses auf die geschilderte Weise entstandene Aggregat wurde sodann als Verbindungsstück zwischen den beweglichen Schweisselektroden einerseits und dem stationären Hochfrequenz-Übertrager anderseits installiert. Abgesehen davon, dass ein solches Aggregat nur bedingt, und dann bestenfalls in einer Achse flexibel ist, sind dessen Verwendbarkeit in der industriellen Praxis auch durch die nicht unerhebliche Erwärmung recht enge Grenzen gesetzt. zumal die Wärmeabfuhr lediglich durch Luftkonvektion bzw. Abstrahlen möglich ist. Es ist klar, dass dieser bekannte Vorschlag zu relativ grossen Abmessungen des Hochfrequenz-Übertragungsgliedes führen muss, wenn dessen Temperatur nur einigermassen in tragbaren Grenzen bleiben soll.

Eine andere bekannte Ausführungsform besteht darin, ein in einem besonderen Gehäuse installiertes Übertragungsglied, das etwa dem vorstehend schon geschilderten im Aufbau entspricht, unmittelbar an einer beweglichen Elektrode zu befestigen, so dass der vom Generator erzeugte hochgespannte Hochfrequenzstrom mit einem dementsprechend geeigneten Kabel übertragen werden kann.

Bei diesem bekannten Ausführungsvorschlag bestehen aus technischer Sicht nicht nur die schon bei der ersten Ausführungsform geschilderten Mängel, sondern es wirkt sich zudem auch der komplizierte und aufwendige Aufbau nachteilig aus.

Demgegenüber verbinden sich mit der beschriebenen Maschine gleich eine Reihe von Vorteilen:
Die vorgeschlagene Ausführungsform des der Übertragung von Hochfrequenz-Energie dienenden Koaxialkabels ist nicht nur in allen Achsen äusserst flexibel, sondern zudem auch geeignet, recht hohe Induktionsströme zu übertragen.

Darüber hinaus wird die im Belastungsfalle auftretende Wärme gut und sicher durch das auf dem Hin- und Rückweg durch das Kabel strömende Wasser abgeführt, was gleichermassen auch für die an das Koaxialkabel angeschlossene Verteilerbasis gilt. Ein besonderer Vorteil besteht schliesslich auch darin, dass die Hochfrequenzleitung und zugleich auch die der Zu- und Abfuhr des Kühlwassers dienende Leitung in einem einzigen flexiblen Leitungsstrang zusammengefasst und vereinigt sind, wodurch letzten Endes das Gebiet um die Tubenfüll- und -verschliessmaschine praktisch frei von störenden und unfallträchtigen Leitungen bleibt.

Die elektrotechnische Ausbildung und Bemessung der bekannten Vorrichtungen bringt zwangsläufig nicht nur Verluste an Hochfrequenz-Energie mit sich, sondern es erfolgt bei ihnen auch eine ungleichmässige Zuführung dieser Energie zu den einzelnen Schweisselektroden. Die Folge hiervon sind zumindest Schweissnähte unterschiedlicher Qualität und Haltbarkeit. Wenn bei einer Hochleistungs-Tubenfüll- und -verschliessmaschine in qualitativer und quantitativer Hinsicht ein guter bis sehr guter Gesamt-Wirkungs- und Nutzungsgrad angestrebt wird, so muss sich ein solcher zwangsläufig auch auf eine gleichmässige, zumindest aber vergleichsmässige Energiezuführung zu den Elektroden beziehen, was, wie schon weiter oben dargestellt, bei den bekannten Vorrichtungen jedoch nicht der Fall ist.

Demgegenüber schafft hier erstmalig die beschriebene Maschine mit ihrer besonderen Ausbildungsweise durchgreifenden Wandel. Diese Ausbildung einer mehrteiligen Verteilerbasis hat dabei den Vorteil hoher Betnebssicherheit, weil das durch den Hochfrequenz-Energiefluss bedingte Erwärmen durch das intensiv wirkende Wasser-Kühlsystem vermieden wird. Dieser Vorteil gilt gleichermassen auch für die Schweisselektroden, die durch die Wirkung dieses Kühlsystems beim Schweissvorgang praktisch kalt bleiben, wodurch wiederum in beträchtlicher Weise deren Lebensdauer verlängert wird. Diesem Umstand kommt vor allem deshalb besondere Bedeutung zu, weil die Elektroden in ihrer Ausbildung als hochfrequenzführende Leiterschleifen das schwächste Glied in der Kette aller Energieträger darstellen.

Die Verlustarmut der Verteilerbasis hat ihre Ursache überdies auch darin, dass deren beiden Leiterplatten sehr dicht, lediglich von einem dünnen, jedoch hochwirksamen Isolator voneinander getrennt, aufeinanderliegen, so dass die Anordnung zudem auch praktisch frei von hochfrequenten Störstrahlungen ist. Die spiegelbildlich kongruente Ausbildung der die untere Leiterplatte bildenden Teilplatten gewährleistet schliesslich auch eine äusserst gleichmässige Verteilung der Hochfrequenz-Energie auf alle Elektroden. Hierdurch wird eine völlige Gleichheit der Schweissnähte aller zugleich in einem Arbeitstakt zu verschweissenden Tuben im Sinne hoher Schweissnaht-Festigkeit verbürgt.

Die bekannten, als Schweisselektroden dienenden Hochfrequenz-Leiterschleifen begnügen sich in ihrer Ausbildungsweise mit dünnen und zudem nur unvollkommen gekühlten Rohren runden oder quadratischen Querschnittes.

Demgegenüber ergibt sich aus einer Weiterausbildung der erfindungsgemässen Maschine, dass der Wirkungsgrad der einzelnen, dem Verschweissen mehrschichtiger Tuben dienenden Elektroden dadurch wirksam erhöht werden kann, dass der geradlinige stromführende Teil jeder dieser Elektroden mit einem etwa aus Ferrit od. dgl. bestehenden zylindrischen Massekern umkleidet wird, wobei lediglich die schweisswirksame, an der zusammengepressten Tubenwandung angedrückte Elektrodenseite vom Massekern freibleibt. Auf diese Weise wird der induktive Widerstand der Elektroden spürbar vergrössert, was wiederum zu einer stärkeren Kraftlinien-Konzentration an der Schweissstelle sowie zu einem erhöhten Spannungsabfall über der Elektrode führt.

Durch diese Massnahme wird erreicht, dass die Tubenfüll- und -verschliessmaschine mit kürzeren Schweisszeiten auskommt; das Verkürzen der Schweisszeit ist identisch mit einer gesteigerten Leistung der Maschine und der ihr möglicherweise nachgeschalteten Aggregate.

Eine Ausbildungsweise der Erfindung, die die bekannten Lösungen vermissen lassen, besteht in der An- bzw. Zuordnung elektrischer Kondensatoren an bzw. zu der Verteilerbasis. Diese Kondensatoren werden dabei zu den beiden Leiterplatten der Verteilerbasis einzeln parallel geschaltet.

Durch diese Massnahme wird eine Anpassung des aus dem flexiblen Koaxialkabel, der Verteilerbasis und den Schweiss elektroden bestehenden Hochfrequenzteils an den Generator unter gleichzeitiger Verbesserung des Wirkungsgrades sicher gestellt.

Versuchsweise vorgenommene Messungen zeigten, dass die gewünschte Anpassung an den Generator durch das An ordnen von Kondensatoren erreicht wird, wie auch die in der nachstehenden Tabelle aufgeführten Messwerte deutlich zeigen:
Zahl der Generator- Spannung Spannung a.d. Generator
Konden- Spannung an der Ver- einzeln. Belastung satoren [UG] teilerbasis Elektroden [%] [Uv] [Ua] l
0 300 130 1. = 61 100
2. = 59
3. = 58
4. = 62
4 300 200 1. = 89 85
2. = 88
3. = 88
4. = 91
Der Spannungsabfall am flexiblen Koaxialkabel vermin- derte sich bei den obigen Messungen von 170 auf 100 Volt; die Spannung an den Elektroden hingegen stieg von durch schnittlich 60 auf durchschnittlich 90 Volt; die Energiebela stung des Generators verminderte sich von ursprünglich
100% bei 0 Kondensatoren auf 85% bei 4 Kondensatoren.

Claims

PATENTANSPRUCH

Tubenabfüll- und Verschliessmaschine mit einer Vorrich tung zum Herstellen von Querverschlüssen an zusammen drückbaren tubenförmigen Behältnissen, die mindestens aus je einer äusseren Metall- und einer inneren Kunststoffschicht bestehen, mittels in einem Generator erzeugter und den zu verschliessenden Behältnissen über Elektroden auf indukti vem Wege zugeführter hochfrequenter Energie, in welcher Maschine das Bearbeiten der tubenförmigen Behältnisse in wenigstens zwei zueinander parallel angeordneten Arbeits bahnen erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die im Genera tor (25) erzeugte Hochfrequenz-Energie zusammen mit einem Kühlmedium über ein flexibles Leitersystem (26, 27, 28, 29) einer allen Arbeitsbahnen gemeinsamen, im Arbeits takt der Tubenfüll- und -verschliessmaschine periodisch be wegbaren Energie-Verteilerbasis (10) zugeführt wird,

von welcher aus die Hochfrequenz-Energie sowie das Kühlme dium unter gleichmässiger Verteilung in eine jeder Arbeits bahn zugeordnete und mit Mitteln (19) zur Erhöhung ihres Wirkungsgrades versehene Elektrode (14) eingespeist und das Kühlmedium von dort wieder zurückgeführt wird, wobei die Energie-Verteilerbasis (10) mit wenigstens einem elektri schen Glied (23) zur Anpassung an das mehrheitlich aus dem flexiblen Leitersystem (26, 27, 28, 29) der Energie-Verteiler basis (10) und der jeder Arbeitsbahn zugeordneten Elek trode (14) bestehende Hochfrequenzteil versehen ist.

UNTERANSPRÜCHE 1. Maschine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeich net, dass das flexible Leitersystem zwei koaxial ineinander angeordnete, mittels eines Isolators (28) voneinander ge trennte und die Hochfrequenz-Energie führende Teile, z. B.

gewellte Metallschläuche (27, 29) umfasst, wobei dieses System wiederum von einem zu ihm koaxial angeordneten Element, z. B. einem Kunststoffschlauch (26) umschlossen ist, und wobei sowohl der zwischen diesem Schlauch (26) und dem äusseren Metallschlauch (27) gebildete Ringraum als auch die Seele des inneren Metallschlauches (29) der Zuund Abfuhr des Kühlmediums dient.

2. Maschine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlmedium Wasser, z. B. Leitungswasser, dient.

3. Maschine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie-Verteilerbasis (10) im wesentlichen aus zwei durch einen Isolator (13) voneinander getrennten planparallelen Leiterplatten (11, 12) besteht, auf welchen in Übereinstimmung mit der Anzahl der Arbeitsbahnen je zwei zueinander korrespondierend ausgebildete und der Aufnahme der zu verschliessenden tubenförmigen Behältnisse dienende Klemmbacken (z. B. 14a) angeordnet sind, von welchen jeweils eine mit einer Hochfrequenz-Energie führenden Elektrode (14) versehen ist, welcher über auf den Leiterplatten (11, 12) ortsfest angeordneten Rohren (ja', llb', llc', 1 1c", 12', 12") Kühlmittel zu- bzw. abgeführt wird.

4. Maschine nach Patentanspruch und Unteranspruch 3,.

dadurch gekennzeichnet, dass die den Klemmbacken-Paaren (14a) jeweils zugeordneten Elektroden (14) elektrisch mit der einen, vorzugsweise oberen, Leiterplatte (12) derart verbunden sind, dass diese zum Vergleichmässigen der allen Elektroden (14) einzuspeisenden Hochfrequenz-Energie in Teilabschnitte (1 la, 1 lb, 1 1c) aufgeteilt ist, wobei die Teil abschnitte (1 1a, llb) spiegelbildlich kongruent sind.

5. Maschine nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zueinander planparallel angeordneten Leiterplatten (11, 12) und das auf diesen ortsfest angeordnete, der Kühlmittelführung dienende Rohrleitungs-System (1 1a', alb', l etc', 1 1c", 12', 12") desselben Werkstoffes sind.

6. Maschine nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Leiterplatten (11, 12) der Energie-Verteilerbasis (10) als auch das auf dieser angeordnete Rohrlei tungs-System (11a', alb', 11c', 11c", 12', 12") aus einem metallischen Werkstoff hohen Reinheitsgrades und einer ebensolchen elektrischen und/oder thermischen Leitfähigkeit bestehen.

7. Maschine nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatten (11, 12) der Energie-Verteilerbasis (10) und die auf dieser angeordneten Rohrleitungen (lla', leib', 11c', llc", 12'; 12") aus Kupfer oderAlu- minium bestehen.

8. Maschine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erhöhung des Elektroden-Wirkungsgrades im wesentlichen aus einem jeder Elektrode (14) zugeordneten Massekern (19), z. B. Ferrit, bestehen, der den geradlinigen, hochfrequenzenergieführenden Teil der Elektrode (14) derart umschliesst, dass lediglich die die Schweissverbindung der tubenförmigen Behältnisse bewirkende Seite (14c) der vorzugsweise quadratisch ausgebildeten Elektrode (14) vom Massekern (19) freibleibt.

9. Maschine nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der die Elektrode (14) etwa rotationssymmetrisch umschliessende Massekern (19) von einem Körper, z. B.

einem Giessharz-Körper (14a) umschlossen ist, der seinerseits, z. B. über ein Zwischenglied (21), mit der Energie Verteilerbasis (10) verbunden ist.

10. Maschine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die der Energie-Verteilerbasis (10) zugeordneten elektrischen Glieder Kondensatoren (23) sind, welche den beiden Leiterplatten (11, 12) der Energie-Verteilerbasis (10) einzeln parallel geschaltet sind.

11. Maschine nach Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatoren (23) an bzw. auf der Energie-Verteilerbasis (10), vorzugsweise in der Nähe der Anschlussstelle (17) des flexiblen Leitersystems (26, 27, 28, 29) angeordnet sind.