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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufweiten von
Rohrstücken mit einer Spreizvorrichtung und einer Vielzahl
von Formlamellen, die mittels der Spreizvorrichtung radial bewegbar sind.
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Derartige
Vorrichtung sind nach dem Stand der Technik bekannt und werden bevorzugt
zum radialen Aufweiten von dünnwandigen Rohrstücken
verwendet, um beispielsweise Getränke- oder Konservendosen
formschön auszugestalten. Die gewünschte Formgestaltung
des Rohres ist dabei abhängig von der äußeren
Form der Formlamellen, so dass nahezu beliebige Dosenformen herstellbar
sind, da der Formgestaltung der einzelnen Formlamellen prinzipiell
keine Grenzen gesetzt sind. Allerdings sind erfahrungsgemäß zylindersymmetrische
Formen bevorzugt, so dass für eine gewünschte
Dosenform in der Regel nur eine Vielzahl von gleich ausgestalteten Formelementen
verwendet wird.
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Beispielsweise
wird in der
WO 96/20798 ein Expandierautomat
zum Verformen von Dosenrohlingen vorgeschlagen, wobei der Expandierautomat
einen kontinuierlich rotierenden Drehturm mit einer Vielzahl von
Expandierwerkzeugen aufweist. Zum Verformen sind an den Expandierwerkzeugen
Segmente (Formlamellen) vorgesehen, die radial führbar sind.
Dazu sind nutartige Vertiefungen vorgesehen, in welchen Führungsfüße
der Segmente passgenau laufen können. Ferner ist in einem
Führungsfuß ein Federbolzen vorgesehen, welcher
das Segment radial nach innen drückt.
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Eine ähnliche
Vorrichtung wird in der
WO 96/40457 vorgeschlagen.
Die darin offenbarten Segmente weisen ebenfalls Führungsfüße
auf, die in nutartigen Vertiefungen führbar sind. Zur Rückführung der
Segmente sind Spiralfedern vorgesehen, die in den Führungshaltern
senkrecht zur Längsachse der Vorrichtung angeordnet sind.
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Nachteilig
an dem bekannten Stand der Technik ist, dass durch die notwendige
Länge der Linearführung der Segmente die Vorrichtung
einen verhältnismäßig gro ßen
Durchmesser, bezogen auf den Durchmesser des aufzuweitenden Zylinders,
aufweist, was insbesondere bei einer Mehrfachanordnung in Rundläufermaschinen
zu einer entsprechend großen und damit kostenintensiven
Maschine führt. Darüber hinaus ist das System überbestimmt,
da die vertikale Position der Formlamellen zum einem durch die Linearführung
und zum anderen durch die in Anlage befindlichen Koni der Konusstange
bestimmt wird. Derartig überbestimmte Systeme müssen
stets sehr genau gefertigt werden, da nur geringfügige
Abweichungen von der optimalen Form zu einer Schwergängigkeit
oder gar zum Verklemmen der Formlamellen und mithin zu einem größeren
Verschleiß führen.
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Ferner
wird durch die Axialbewegung der Konusstange eine erhebliche Normalkraft
auf die Linearführungen ausgeübt, die sich in
hoher Reibkraft und im Verschleiß äußert,
was erfahrungsgemäß mit der Zeit zum Blockieren
innerhalb des Führungsablaufes führt, womit häufige
Reparatur- und Wartungsarbeiten der Anlage verbunden sind. Ein weiterer Nachteil
besteht darin, dass die Längsführung der Segmente
relativ platzraubend ist, so dass nur eine geringe Anzahl von Segmenten
einsetzbar ist. Je weniger Segmente jedoch verwendet werden, desto vieleckiger
wird die zu formende Dose, was der aus ästhetischen Gründen
bevorzugten runden Formgestaltung entgegensteht.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum
Aufweiten von Rohrstücken zu schaffen, mit dem die oben
genannten Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll die Vorrichtung
wesentlich kompakter, verschleißärmer und schmutzunempfindlicher
ausgebildet sein.
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Diese
Aufgabe wird durch die Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst,
die eine Spreizvorrichtung und eine Vielzahl von Formlamellen aufweist,
die mittels der Spreizvorrichtung radial bewegbar sind. Erfindungsgemäß sind
die Formlamellen drehbeweglich auf Schwingen (7, 7')
gelagert sind, die ihrerseits wiederum zumindest mittelbar drehbeweglich
auf einer Halterung angeordnet sind. Durch die drehbewegliche Lagerung
der Formlamellen kann auf die herkömmliche und anfällige
Linearführung der Formlamellen verzichtet werden, so dass
insbesondere die Anzahl der angeord neten Formlamellen gegenüber
herkömmlichen Vorrichtungen erhöht werden kann.
Bei einer üblicherweise bevorzugten runden Dosenform werden
8 bis 16 Formlamellen eingesetzt und verwendet. Sofern allerdings
eine polygonale Dosenform erzielt werden soll, bietet sich die Verwendung
von 2 bis 8, vorzugsweise 2 bis 4, Formlamellen an. Durch die Lagerung
der Formlamellen auf zumindest mittelbar drehbeweglich gelagerten Schwingen
wird erreicht, dass die Formlamellen parallel zueinander radial
nach außen geführt werden können. Die
Schwingen können somit unmittelbar drehbeweglich auf einer
starren Halterung angeordnet sein. Es ist im Rahmen der vorliegenden
Erfindung allerdings auch denkbar, dass die Schwingen über
ein elastisches Verbindungsmittel mit der Halterung verbunden sind.
Ferner ist auch eine Anordnung denkbar, bei der die Formlamellen
auf einer Kette von Schwingen angeordnet sind, wobei die Schwingen jeweils
miteinander beweglich verbunden sind. Durch die beschriebenen Lagerungsmöglichkeiten
wird gewährleistet, dass das aufzuweitende Rohrstück
entlang seiner gesamten Oberfläche mit gleich bleibendem
Druck geweitet wird.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden in
den Unteransprüchen beschrieben.
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Vorzugsweise
ist die Spreizvorrichtung als Konusstange ausgebildet, die längsaxial
führbar ist und koaxial zu den Formlamellen angeordnet
ist. Durch längsaxiales Verschieben der Konusstange werden
die Formlamellen radial nach außen geführt, so
dass eine über die Formlamellen gestülptes Rohrstück
aufgeweitet wird. Allerdings sind auch andere Spreizvorrichtungen
denkbar, wie beispielsweise eine Hydraulikeinrichtung mit radial
nach außen gerichteten Hubzylindern.
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Das
Rohrstück ist üblicherweise je nach gewünschter
Dosenform bereits vorgeformt. So wird vorzugsweise zum Herstellen
einer runden Dose ein Zylinderrohstück verwendet. Für
im Wesentlichen quadratische Dosen wird hingegen ein bereits quadratisch
vorgeformtes Rohstück eingesetzt.
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Damit
die aufgeweiteten Dosen von den Formlamellen wieder abnehmbar sind,
ist nach einer bevorzugten Ausführungsform ein Federelement
vorgesehen, mittels dessen die Formlamellen mit der Konusstange
in Anlage bringbar sind, so dass bei einer Rückführung
der Konusstange die Formlamellen radial nach innen bewegt werden.
Vorzugsweise ist dazu vorgesehen, dass das Federelement ein Federring
ist, wobei weiterhin vorzugsweise endseitig an den Formlamellen
jeweils mindestens ein Federring angeordnet ist.
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Nach
einer besonderen Ausgestaltung ist die Halterung eine Ringscheibe
mit darauf angeordneten Aufnahmeelementen, wodurch. eine besonders
kompakte Bauweise geschaffen wird, die sich ferner dadurch auszeichnet,
dass die Ringscheibe koaxial zu der Konusstange angeordnet ist,
so dass die Konusstange ungehindert die Formlamellen radial nach
außen bewegen kann.
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Nach
bevorzugten Ausführungsformen ist die Konusstange komplett
konisch ausgebildet oder es ist eine Vielzahl von konusförmigen
Abschnitten vorgesehen, vorzugsweise sind zwei konusförmige Abschnitte
vorhanden. Die komplett konische Ausführungsform hat den
Vorteil, dass die Kraft, die die Formlamellen radial nach außen
drückt, entlang der gesamten Längsachse auf die
Formlamellen gleichmäßig verteilt wird. Damit
wird eine konstante und gleichmäßige Formgebung
der Rohrstücke erzielt. Sofern eine Dosenform gewünscht
ist, die größere Ausformungen aufweisen soll,
ist hingegen eine Konusstange vorteilhaft, die mindestens zwei konische Abschnitte
aufweist, da damit bei gleich bleibendem längsaxialen Hub
der Konusstange eine größere radiale Verschiebung
der Formlamellen durchgeführt werden kann.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung sind zwischen der Konusstange
und den Formlamellen Gleitscheiben angeordnet, die die Reibung zwischen der
Konusstange und den Formlamellen minimieren, was Verschleißerscheinungen
an den Formlamellen weitestgehend verhindert. Insbesondere kann
damit auch die Kraft verringert werden, die nötig ist,
um die Konusstange um eine gewisse Strecke längsaxial zu bewegen.
Um weitere Reibungskräfte zu verhindern, ist die Konusstange
verdrehsi cher gegenüber den Formlamellen gelagert, vorzugsweise
mittels eines Querbolzens.
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Konkrete
Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand
der Figuren erläutert. Dabei zeigen die:
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1a und
b einen Querschnitt durch eine Vorrichtung und eine perspektivische
Ansicht der Vorrichtung zur Herstellung einer runden Dose und
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2a und
b einen Querschnitt durch eine Vorrichtung und eine perspektivische
Ansicht der Vorrichtung zur Herstellung einer im wesentlichen eckigen
Dose.
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Die
Vorrichtung 1 zum Aufweiten von Rohrstücken besteht
im Wesentlichen aus den Formlamellen 2, 2', die
im dargestellten Fall koaxial zu der Achse A gelagert sind, sowie
der mittig davon angeordneten Konusstange 3, die längsaxial
zur Achse A in Pfeilrichtung 4 führbar ist. Die
Konusstange 3 weist zwei konusförmige Bereiche 5, 5' auf,
die an den Formlamellen 2, 2' anliegen. Das untere
Ende der Formlamellen ist über ein Drehgelenk 6, 6' mit
einer Schwinge 7, 7' verbunden, die ihrerseits
wiederum über ein Drehgelenk 8, 8' auf
einer Halterung 9 angeordnet ist. Jeweils endseitig an
den Formlamellen sind Federringe 11, 11', 11'' oder
Zugfedern 15, 15' vorgesehen, die den Zusammenhalt
der Formlamellen gewährleisten.
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Zum
Aufweiten wird ein Rohrstück zunächst über
die Formlamellen 2, 2' gestülpt, bis
er am unteren Ende der Formlamelle zur Anlage kommt. Anschließend
wird die Konusstange 3 in Pfeilrichtung 12 längsaxial
bewegt, so dass die Formlamellen aufgrund der konusförmigen
Ausgestaltung radial nach außen entlang den Pfeilrichtungen 13, 13' geführt werden.
Die Außenseite der Formlamellen drückt das Rohrstück
so weit auseinander, bis die endgültige Form erreicht ist.
Sobald dies geschehen ist, wird die Konusstange 3 entgegen
der Pfeilrichtung 12 geführt. Aufgrund der nach
innen wirkenden Kräfte der Federringe 11, 11', 11'' bzw.
der Zugfedern 15, 15' bleiben dabei die Formlamellen
mit der Konusstange in Anlage, so dass der Durchmesser bzw. die
Breite der Vorrichtung so klein wird, dass das aufgeweitete Rohrstück
nach oben entnommen werden kann und Platz für ein nächstes
Rohrstück geschaffen wird.
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Die
in 1a und b dargestellte Vorrichtung ist insbersondere
dafür geeignet ein Rohrstück in eine runde Dose
zu formen, wozu eine Vielzahl von Formlamellen 2, 2' angeordnet
sind.
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Zum
Formen einer im Wesentlichen eckigen Dose ist eine Vorrichtung gemäß der 2a und
b vorgesehen, die sich durch zwei einzelne gegenüberliegende
Formlamellen 2, 2' auszeichnet. Im Unterschied
zu der Vorrichtung nach den 1a und b sind
als Federelemente Zugfedern 15, 15' vorgesehen,
die dafür sorgen, dass die Formlamellen 2, 2' stets
in Anlage mit der Konusstange 3 sind.
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Selbstverständlich
kann mit der Vorrichtung nach den 1a und b
auch ein ursprünglich eckiges Rohstück entsprechend
verformt werden. Umgekehrt ist es mit der Vorrichtung nach den 2a und
b ebenfalls möglich runde Rohstücke in eckige
Dosen zu formen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 96/20798 [0003]
- - WO 96/40457 [0004]