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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen einer Stanzvorrichtung
zum Austanzen und Formen eines Behälterbodens oder eines Deckels aus
einem Stanzband, bei dem ein Stempel zur Reinigung aus einer Betriebsposition
entfernt wird und anschließend
wieder in seine Betriebsposition gebracht wird.
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Die
Erfindung betrifft ferner einer Stanzvorrichtung zum Ausstanzen
und Formen eines Deckels oder eines Behälterbodens aus einem Stanzband
mit einem Stempel, der lösbar
an einer beweglichen Pinole befestigt ist,
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Derartige
Stanzvorrichtungen werden in der Industrie an vielerlei Anlagen
zur Verarbeitung von Materialbahnen verwendet. Insbesondere kann
die Stanzvorrichtung in einer Maschine verwendet werden, in der
ein bahnförmiges
Kartonverbundmaterial zu einem Getränkebehälter, insbesondere einem Pappbecher
oder einer im Wesentlichen zylinderförmigen Getränkedose, verarbeitet wird.
Dabei wird aus dem Kartonverbundmaterial, das in Form eines Stanzbandes
zugeführt
wird, durch die Stanzvorrichtung ein Materialausschnitt ausgestanzt
der im Falle von Getränkebehältern üblicherweise
rondenförmig ist
und der dann zu einem Behälterboden
oder Deckel des Getränkebehälters geformt
wird. Als Kartonverbundmaterial verwendet man üblicherweise ein Material,
das sich aus Schichten von Polyethylen, Aluminium und Karton oder
Pappe zusammensetzt. Beim Austanzen des Materialausschnittes aus
dem Stanzband entsteht Staub, der aus kleinen Aluminium-, Papier-
und Polyethylenpartikeln besteht und sich akkumulierend an einigen
Teilen der Vorrichtung ablagern kann. Die betroffenen Teile der
Vorrichtung sind hauptsächlich
die Schnittbuchse und der Stempel der Stanzvorrichtung. Nach einer
gewissen Betriebszeit kann sich so viel Staub an Stempel und Schnittbuchse
angesammelt haben, der auf Grund der Polyethylenpartikel und der
erhöhten
Temperatur an der Stanzvorrichtung auch etwas verkleben kann, dass
eine einwandfreie Funktion des Stanzprozesses nicht mehr gegeben
ist. Die Materialausschnitte können
dann fehlerhaft ausgestanzt werden und sich nicht mehr weiterverarbeiten
lassen. In seinem solchen Fall ist eine Reinigung der Stanzvorrichtung notwendig. Üblicherweise
muss diese Reinigung etwa einmal pro Tag durchgeführt werden.
Bei den bekannten Stanzvorrichtungen ist diese Reinigung sehr zeitintensiv.
Zur Reinigung der Stanzvorrichtung muss die gesamte Anlage zur Herstellung
des Getränkebehälters angehalten
werden und der Stempel aus der Stanzvorrichtung demontiert werden.
Zur Demontage des Stempels von der beweglichen, die Stanz- und Formbewegung
ausführenden
Pinole sind drei Schrauben im Stempelboden zu lösen, damit der Stempel aus
der Stanzvorrichtung entnommen werden kann. Bei entnommenem Stempel
werden die verstaubten Oberflächen
an Stempel und Schnittbuchse gereinigt. Anschließend muss der Stempel mittels
der drei Schrauben wieder montiert werden. Bei der Montage des Stempels
dürfen
die Schrauben des Stempels in einem ersten Schritt nur leicht angezogen
werden. Nun ist eine Teststanzung erforderlich, bei welcher sich
der Stempel ausrichtet und in seine korrekte Position findet. In
einem zweiten Schritt können
dann die Schrauben zur Befestigung des Stempels festgezogen werden
und die Stanzvorrichtung ist wieder einsatzbereit. Die durchzuführenden
Arbeitsschritte Demontage, Montage und Ausrichtung des Stempels
benötigen
so viel Zeit, dass viele andere Anlagenkomponenten inakzeptabel
tief auskühlen.
Daher ist es erforderlich, zunächst die
Maschine beim Anfahren nach dem Reinigungsvorgang wieder auf Betriebstemperatur
zu bringen, wobei in dieser Zeit Ausschussware produziert wird. Die
komplette Reinigungszeit von Beginn des Anhaltens der Anlage bis
zum Ende der Warmlaufphase beträgt
etwa 30 Minuten und führt
zu einer Ausschussmenge von etwa 5000 Getränkebehältern.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine auf einfache Weise reinigbare
Stanzvorrichtung für
die Herstellung von Getränkebehältern bereitzustellen
und das Verfahren zur Reinigung einer solchen Stanzvorrichtung zu
vereinfachen und die Reinigungszeit zu verkürzen.
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Beim
Verfahren wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Stempel beim Entfernen
aus seiner Betriebsposition über
ein Führungselement
mit der Stanzvorrichtung verbunden bleibt. Bei der Vorrichtung wird
die Aufgabe dadurch gelöst,
dass dem Stempel ein Führungselement
zur Führung
des Stempels nach dem Lösen
von der Pinole zugeordnet ist.
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Die
Verwendung eines Führungselementes für den Stempel
hat den Vorteil, dass der Stempel aus der Stanzvorrichtung herausgezogen
werden kann, ohne dass seine Position in Bezug auf die anderen Bauteile
der Stanzvorrichtung verloren geht. Der Stempel kann um einen gewissen
Betrag entlang des Führungselementes
aus der Stanzvorrichtung gezogen und gereinigt werden. Nach der
Reinigung kann der Stempel entlang des Führungselementes wieder in seine
Betriebsposition zurückgeschoben werden.
Ein Ausrichten des Stempels wird dadurch überflüssig.
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Auf
diese Art kann die Stanzvorrichtung in etwa drei Minuten gereinigt
werden, wobei alle anderen Anlagenkomponenten ihre Arbeitstemperatur
im Wesentlichen beibehalten, so dass die Anlage nach erfolgter Reinigung
sofort wieder betriebsbereit ist. Die beim Stand der Technik notwendige
Warmlaufphase entfällt,
so dass eine Ausschussmenge von etwa 5000 Getränkebehältern pro Reinigungsvorgang
vermieden wird. In der eingesparten Zeit von etwa 27 Minuten können weitere
5000 Getränkebehälter produziert
werden, so dass der Nettoertrag durch die vorliegende Erfindung
etwa 10000 Getränkebehälter pro
Tag beträgt.
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In
Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, dass der Stempel
entriegelt und anschließend entlang
des Führungslementes
aus der Stanzvorrichtung herausgezogen wird. Dem Führungselement
für den
Stempel kann hierzu eine mit der Pinole verbundene Verriegelungskupplung
zugeordnet sein. Bevorzugt ist die Verriegelungskupplung so ausgebildet,
dass der Stempel, der nach der Reinigung entlang des Führungselementes
wieder in die Stanzvorrichtung geschoben wird, in seiner Betriebsposition einrastet.
Des Weiteren kann das Führungselement eine
Führungsstange
enthalten, die im Zentrum der Pinole angeordnet sein kann.
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Es
ist vorteilhaft für
eine weitere Vereinfachung der Reinigungsprozedur, dass die Verriegelungskupplung
durch Druckluft beaufschlagt und geöffnet werden kann. Der Stempel
kann nach Entriegelung der Verriegelungskupplung durch die Anordnung
der Führungsstange
im Zentrum der Pinole axial aus der Pinole herausgezogen werden.
Vorzugsweise wird der Stempel etwa 10 Zentimeter aus der Pinole
gezogen. Es ist vorteilhaft, dass der Führungsstange ein Anschlag zugeordnet
ist, so dass das Führungselement
nicht komplett aus der Pinole herausgezogen werden kann und auch
nicht versehentlich aus der Stanzvorrichtung herausfallen kann.
Die Führungsstange
kann eine Führungsnut
aufweisen, so dass der Stempel azimutal nicht gegenüber der
Pinole verdreht werden kann. Durch das Einrasten des Führungselementes
in der Verriegelungskupplung wird gewährleistet, dass der Stempel
beim Zurückschieben
nach der Reinigung automatisch wieder in seine vorgegebene Betriebsposition
gelangt.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.
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Es
zeigen:
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1 eine
in Arbeitsstellung befindliche Stanzvorrichtung unmittelbar vor
einem Stanzvorgang,
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2 die
Stanzvorrichtung gemäß 1 während eines
ersten Arbeitsschrittes,
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3 die
Stanzvorrichtung nach 1 während eines zweiten Arbeitsschrittes,
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4 die
Stanzvorrichtung nach 1 während der Reinigung.
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Um
die Vorteile der Erfindung näher
zu verdeutlichen, sollen zuerst anhand der 1 bis 3 die
Arbeitsschritte beim Ausstanzen und Formen eines Behälterbodens
für einen
Getränkebehälter erläutert werden.
Danach wird die Reinigung anhand der 4 erläutert. Zur
Vereinfachung sind nur die wesentlichen Teile einer Stanzvorrichtung 1,
die zur Veranschaulichung der Erfindung benötigt werden, in schematischer
Form dargestellt. Wie schon erwähnt, bezieht
sich die folgende Beschreibung nur auf den Behälterboden. Die Ausführungen
gelten aber gleichermaßen
auch für
einen Deckel, der in einer Anlage zur Herstellung von Getränkedosen üblicherweise in
einer zweiten derartigen Stanzvorrichtung ausgestanzt wird.
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In 1 ist
die Stanzvorrichtung 1 in Arbeitsstellung unmittelbar vor
einer Stanzung dargestellt. Ein Stanzband 2 aus einem Kartonverbundmaterial befindet
sich zwischen einem Faltdorn 3 und der Stanzvorrichtung 1.
Der Faltdorn 3, die Ziehbuchse 13 und die Stanzvorrichtung 1 sind
axial zueinander ausgerichtet. Die Schnittbuchse 4 befindet
sich in Position a, der Stempel 5 befindet sich in Position
b, die Pinole 6 befindet sich in Position c, die Führungsstange 7 befindet
sich in Position d, die Verriegelungskupplung 8 befindet
sich in Position e, die Verriegelungen 9 und 10 befinden
sich in den Positionen f und g, der Pinolenantrieb 11 befindet
sich in Position h und der Schnittbuchsenantrieb 12 befindet
sich in Position i. Die mit den Buchstaben a bis o bezeichneten Positionen
geben die Höhenposition
der jeweiligen Bauteile in Bezug auf das Stanzband 2 an
und dienen zur Verdeutlichung der Bewegungen der einzelnen Bauteile
der Stanzvorrichtung 1.
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In 2 ist
die Austanzung der Ronde 16 aus dem Stanzband 2 dargestellt.
Dies wird durch ein Fahren des Schnittbuchsenantriebs 12 aus
der Position i in die Position j erreicht. Bei der Austanzung wird
das Stanzband 2 durch die Schneide 14 der Ziehbuchse 13 und
die Schneide 15 der Schnittbuchse 4 geschnitten,
wodurch die Ronde 16 entsteht. Dabei entstehen an den Schnittkanten 17 und 18 des Stanzbandes 2 und
der Ronde 16 Abriebpartikel, die einem Staub ähneln. Die
Abriebpartikel setzen sich vor allem an den frei zugänglichen
Flächen
des Stempels 5, der Schnittbuchse 4, der Ziehbuchse 13 und
der Matrize 19 ab, und können dort auch teilweise etwas
verkleben, da sie neben dem Papier auch Polyethylen enthalten können. Nach
einem Betrieb der Stanzvorrichtung 1 von etwa 8 Stunden
hat sich so viel Staub akkumuliert, dass die Ronde 16 nicht mehr
einwandfrei ausgeschnitten wird. Eine Reinigung wird notwendig.
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In 3 ist
die der Ausstanzung der Ronde 16 folgende Formung des Behälterbodens 20 aus
der Ronde 16 dargestellt. Dazu wird der Stempel 5 durch die
Pinole 6 über
den Pinolenantrieb 11 innerhalb der Ziehbuchse 13 in
die Matrize 19 des Faltdornes 3 gefahren. Die
Ronde 16 wird dabei vor dem Stempel 5 her in die
Matrize getrieben. Dies wird dadurch erreicht, dass der Pinolenantrieb 11 von
der Position h in die Position k fährt. Die an der dem Stempel 5 gegenüberliegenden
Ende der Pinole 6 angeordnete Verriegelungskupplung 8 bewegt
sich in diesem Arbeitsschritt mit dem Pinolenantrieb 11 und ändert seine
Position von e nach l. Der Stempel 5 hat sich aus seiner
in 1 dargestellten Ausgangsposition b, die im folgenden
auch als Betriebsposition b bezeichnet wird, in die Position m bewegt
und die Ronde 16 in die Matrize 19 des Faltdornes 3 hineingedrückt.
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Nach
diesen Arbeitsschritten ist der Behälterboden 20 geformt.
Zur Freigabe des Faltdorns 3 für weiterführende Arbeitsschritte wird
der Stempel 5 von der Position m wieder in seine Betriebsposition
b und die Schnittbuchse 4 wieder in Position a gebracht.
Dazu wird der Schnittbuchsenantrieb 12 wieder in die Position
i und der Pinolenantrieb 11 wieder in die Position c gefahren.
Die an der Pinole 6 befestigte Verriegelungskupplung 8 fährt dementsprechend
wieder zurück
in die Position e. Der Faltdorn 3 mit dem fertigen Behälterboden 20 wird
von der Stanzvorrichtung 1 wegbewegt und weiteren nicht dargestellten
Arbeitsstationen zur Herstellung des Getränkebehälters zugeführt. Gleichzeitig wird der Stanzvorrichtung
ein leerer Faltdorn zugeführt
und das Stanzband 2 wird um eine Schrittweite weiter transportiert.
Nun können
die Arbeitsschritte der Ausstanzung und Formung eines neuen Behälterbodens 20 wiederholt
werden.
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Im
Betrieb laufen etwa 15 Meter Stanzband 2 pro Minute durch
die Stanzvorrichtung 1 und es werden in dieser Zeit etwa
120 Stanzungen in der Stanzvorrichtung 1 durchgeführt. Nach
ungefähr
8 Betriebsstunden sind die Maschinenteile Schnittbuchse 4,
Stempel 5, Ziehbuchse 13 und Matrize 19 derart mit
Staub beladen, dass eine Reinigung dieser Teile notwendig wird.
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Zur
Reinigung wird die gesamte Anlage angehalten. Oftmals ist in der
Maschinensteuerung ein spezielles Reinigungsprogramm vorgesehen,
welches am Steuerpult der Maschinensteuerung ausgewählt werden
kann. Wie in 4 dargestellt, werden dazu Faltdorne 3 und
Ziehbuchsen 13 so positioniert, dass der Stempel 5 der
Stanzvorrichtung 1 frei zugänglich wird. Die Stanzvorrichtung 1 befindet
sich in der Mitte zwischen zwei Faltdornen 3. In dieser
Position wird die Anlage angehalten und die Verriegelungskupplung 8 wird
durch den Maschinenbediener entriegelt. Die Entriegelung der Verriegelungskupplung 8 geschieht
vorzugsweise pneumatisch durch eine Beaufschlagung mit Druckluft,
wodurch die Verriegelungen 9 und 10 in die Positionen
n und o fahren. Durch die Entriegelung der Verriegelungskupplung 8 wird
die Verbindung zwischen der Führungsstange 7 und
der Pinole 6 aufgehoben und der Stempel 5 kann
mit der Führungsstange 7 um
etwa 10 Zentimeter aus der Pinole 6 herausgezogen werden. Die
Führungsstange 7 bildet
ein Führungselement 21,
das die Führung
des Stempels 5 im entriegelten Zustand der Verriegelungskupplung 8 gewährleistet. Dem
Führungselement 21 kann
in nicht dargestellter Weise ein Anschlag zugeordnet sein, der verhindert, dass
die Führungsstange 7 vollständig aus
der Pinole 6 herausgezogen werden kann.
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Im
herausgezogenen Zustand des Stempels 5 können die
Oberflächen
von Stempel 5 und die nun frei zugänglichen Oberflächen der
Schnittbuchse 4 gereinigt und vom Staub befreit werden.
Nach dem Säubern
wird die Führungsstange
mit dem daran befestigten Stempel 5 wieder in die Pinole 6 zurückgeschoben.
Bevorzugt ist die Führungsstange 7 durch eine
ebenfalls nicht dargestellte Führungsnut
verdrehsicher in der Pinole 6 geführt. Wenn die Führungsstange 7 vollständig in
die Pinole 6 zurückgeschoben
ist, werden die Verriegelungen 9 und 10 der Verriegelungskupplung 8 wieder
in die Positionen f und g zurückgefahren,
so dass der Stempel 5 wieder ordnungsgemäß an der
Pinole 6 befestigt ist. Bei einer pneumatischen Betätigung der
Verriegelungskupplung 8 kann vorgesehen sein, dass die
Verriegelungen 9 und 10 durch Druckluftbeaufschlagung
entriegelt werden können
und durch Federn in ihre Ausgangsposition f und g zurückgedrückt werden.
Durch entsprechende Ausgestaltung von Verriegelungskupplung 8 und/oder
Führungsstange 7 kann
verhindert werden, dass die Verriegelungen 9 und 10 vorzeitig
in ihre Ausgangsposition f und g zurückgedrückt werden. Beispielsweise
kann die Länge
der Führungsstange 7 im
Verhältnis
zu dem Weg, den der Stempel 5 aus der Stanzvorrichtung
herausgezogen wird, so gewählt
werden, dass die Verriegelungen 9 und 10 im herausgezogenen
Zustand der Führungsstange 7 an
die Außenfläche der
Führungsstange 7 anschlagen
und durch ihre Federkraft daran angedrückt werden. Sobald der Stempel 5 in
seine Betriebsposition b geschoben wird, kommt es dann zu einem
Einrasten der Verriegelungen 9 und 10 in die Aussparung
an der Führungsstange 7.
Hierdurch braucht die Verriegelungskupplung nur für kurze
Zeit, beispielsweise für
zwei Sekunden, durch ein zeitgesteuertes Relais mit Druckluft beaufschlagt
werden, um die Führungsstange 7 zu
entriegeln. Das Verriegeln und Einrasten erfolgt dann automatisch.
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Nach
der Reinigung des Stempels 5 und der Schnittbuchse 4 werden
noch die Ziehbuchse 13 und die Matrize 19 gereinigt.
Nach Beendigung des Reinigungsvorganges kann die Anlage wieder in
Betrieb genommen werden. Durch die sehr kurze Reinigungsunterbrechung
werden praktisch keine Getränkebehälter als
Ausschuss beim Wiederanlaufen der Anlage produziert.