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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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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 197 51 238 A1 ist eine Vorrichtung zur Herstellung eines Werkstücks durch Stanzen bekannt, wobei der Stanzstempel Bestandteil einer selbständig ausbaubaren Stempeleinheit ist und wobei mindestens einer der Stempel in der Stempeleinheit austauschbar vorgesehen ist.
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Aus der Übersetzung der europäischen Patentschrift
DE 602 02 629 T2 ist eine Stanzform und ein Verfahren zum Stanzen von Verpackungsmaterial mit einem Schneidmesser bekannt, wobei vorgesehen ist, dass der Stanzvorgang einen kombinierten Auswurf- und Säuberungsvorgang beinhaltet.
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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.
