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Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Schneiden beispielsweise Laserschneiden eines Dosenrohlings. Insbesondere soll mit der Vorrichtung und dem Verfahren der axiale Endabschnitt eines Dosenrohlings abgeschnitten werden. Der Dosenrohling weist eine Mantelfläche und einen Dosenboden auf. Abhängig vom Herstellungsverfahren dieses Dosenrohlings kann der Rand uneben und gezackt sein. In diesen Fällen ist es notwendig, den axialen Endabschnitt des Dosenrohlings mit einem Schneidmittel abzutrennen. Das Schneidmittel kann ein Laserstrahl oder ein mechanische Schneidwerkzeug sein.
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Aus
DE 28 01 475 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Metalldose bekannt. Dort wird vorgeschlagen, den axialen Endabschnitt durch Laserschneiden zu entfernen. Der Dosenrohling wird dabei über eine Magnet- oder Vakuumeinheit durch eine Halteeinrichtung mit einem drehbaren Teller gehalten. Eine Mehrzahl von Halteeinrichtungen ist auf einem Drehtisch einer Fördereinrichtung angeordnet. Neben dem Drehtisch ist ein Laser angeordnet, der den axialen Endabschnitt eines Dosenrohlings abtrennen kann.
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Aus
DE 10 2009 003 699 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Dosenrohlingen sowie Dosen bekannt. Dort werden Kunststoffdosen aus sogenannten Vorformlingen durch Streckblasen hergestellt. Zum Zuschneiden dient eine Laserschneideinheit, die jedoch nicht näher beschrieben ist.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik kann es als eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden, eine Vorrichtung zum Schneiden für Dosenrohlinge zu schaffen, die ein effizientes Bearbeiten der Dosenrohling erlaubt und einfach aufgebaut ist. Außerdem soll ein einfaches und wirtschaftliches Verfahren zum Schneiden von Dosenrohlingen angegeben werden.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 17 gelöst.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Vorrichtung zum Schneiden eines Dosenrohlings eine um eine erste Drehachse rotierende Fördereinrichtung mit mehreren Dosenaufnahmen auf. Jede Dosenaufnahme dient zur Aufnahme jeweils eines Dosenrohlings. Der Dosenrohling wird durch eine Halteeinrichtung in der Dosenaufnahme positioniert und gehalten. Die Halteeinrichtung weist einen um eine zweite Drehachse drehbaren Teller auf, wobei die zweite Drehachse insbesondere mit der Längsachse des Dosenrohlings übereinstimmt. Ein Schneidmittel bewegt sich angepasst an die Bewegung der Fördereinrichtung und insbesondere angepasst an die Drehgeschwindigkeit der Dosenaufnahmen um die erste Drehachse. Während des Schneidens wird der betreffende Dosenrohling daher sowohl um die erste Drehachse, als auch um die zweite Drehachse bewegt. Da ein Stillstand oder eine Verzögerung der Fördereinrichtung während des Schneidens nicht erforderlich ist, kann eine große Anzahl von Dosenrohlingen pro Zeiteinheit bearbeitet werden. Bei einem Ausführungsbeispiel der Vorrichtung dreht sich die Fördereinrichtung mit 210 Umdrehungen pro Minute und weist zehn Dosenaufnahmen auf. Auf diese Weise lassen sich 2100 Dosen pro Minute bearbeiten. Die Kontaktdauer des Schneidmittels mit dem Dosenrohling ist sehr kurz und vorzugsweise kleiner als 100 Millisekunden, beispielsweise 15 bis 50 Millisekunden.
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Als Schneidmittel kann ein mechanisches Schneidwerkzeug mit einer Schneide aus Diamant oder Keramik dienen. In einem Drehwinkelbereich der Fördereinrichtung um die erste Drehachse wird die Schneide mit der Mantelfläche des Dosenrohlings in Kontakt gebracht. Hierfür kann das Schneidwerkzeug radial oder schräg zur ersten Drehachse verschiebbar an der Fördereinrichtung angeordnet sein. Vorzugsweise ist jeder Dosenaufnahme ein separates Schneidwerkzeug zugeordnet.
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Alternativ kann als Schneidmittel auch ein Laserstrahl verwendet werden. Eine Laserquelle zur Erzeugung des Laserstrahls ist stationär an einem Maschinengestell befestigt, so dass sich die Fördereinrichtung und die Dosenrohlinge relativ zur Laserquelle bewegen. Als Laserquelle kann beispielsweise ein Festkörperlaser und vorzugsweise ein Faserlaser verwendet werden. Der Laserstrahl kann als Dauerstrahl während der Kontaktdauer abgegebenen werden. Die Vorrichtung weist eine Umlenkeinrichtung auf, die zwischen der Laserquelle und einem Bearbeitungsbereich angeordnet ist und den Laserstrahl in den Bearbeitungsbereich auf einen Dosenrohling umlenkt. Beispielsweise kann die Umlenkeinrichtung hierfür wenigstens eine Reflexionsfläche aufweisen. Das Umlenken des Laserstrahls erfolgt dabei angepasst an die Drehbewegung der Fördereinrichtung bzw. des Dosenrohlings um die erste Drehachse. Die Fokuslage des Laserstrahls bleibt währen der Bearbeitung des Dosenrohlings gegenüber der ersten und/oder zweiten Drehachse unverändert. Aufgrund der an die Bewegung der Dosenrohlinge um die erste Drehachse angepassten Umlenkung und der Drehung der Dosenrohlinge um ihre Längsachse kann der Dosenrohling entlang seines gesamten Umfangs bearbeitet werden, ohne die Fokuslage ändern zu müssen. Gleichzeitig dreht sich die Fördereinrichtung kontinuierlich um die erste Drehachse.
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Um die Fokuslage des Laserstrahls an der Mantelfläche des Dosenrohlings relativ zum Dosenboden einzustellen, kann die Umlenkeinrichtung parallele zur ersten Drehachse und/oder zur zweiten Drehachse verschiebbar gelagert sein. Dadurch lassen sich Dosenrohlinge mit unterschiedlichen Höhen in derselben Vorrichtung bearbeiten.
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Beim Ausführungsbeispiel weist die Umlenkeinrichtung mehrere Reflexionsflächen auf. Die Umlenkeinrichtung kann dabei mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Fördereinrichtung um die erste Drehachse drehen und insbesondere drehfest mit der ersten Fördereinrichtung verbunden sein. Bei dieser Ausgestaltung ist es vorteilhaft, wenn die Anzahl der Reflexionsflächen mit der Anzahl der Dosenaufnahmen übereinstimmt. Jeder Dosenaufnahme ist dabei eine Reflexionsfläche zugeordnet, über die der Laserstrahl auf den dort befindlichen Dosenrohling gerichtet werden kann. Die Refelexionsflächen sind in Umfangsrichtung um die erste Drehachse gesehen nicht eben, sondern vorzugsweise konvex ballig ausgeführt, da sie sich relativ zum einfallenden Laserstrahl aus der Laserquelle bewegen und der Fokuspunkt des umgelenkten ausfallenden Laserstrahls während des Schneidens gegenüber der zweiten Drehachse unverändert mitgeführt werden muss.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Halteeinrichtung ein Halteelement auf, das zwischen einer Ruhestellung und einer Haltestellung verlagerbar ist. In der Ruhestellung gibt das Haltelement die Dosenaufnahme frei, so dass ein Dosenrohling aufgenommen oder abgegeben werden kann. In der Haltestellung sichert und stützt das Halteelement den Dosenrohling in der Dosenaufnahme. Hierfür kann ein Teil des Halteelements den Dosenrohling an seiner Mantelfläche abstützen, so dass eine genaue Positionierung des Dosenrohlings für das Laserschneiden gewährleistet ist.
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Zum Abstützen des Dosenrohlings kann das Halteelement beispielsweise ein bogenförmiges oder ringförmiges Stützteil aufweisen. Dieses Stützteil kann die Mantelfläche des Dosenrohlings in der Haltestellung in Umfangsrichtung teilweise oder vollständig umschließen. Es ist dabei insbesondere von Vorteil, wenn das Stützteil an seiner Innenseite ein Luftlager aufweist. Dadurch lässt sich der Dosenrohling exakt positionieren. Außerdem werden Beschädigungen durch Kratzer oder gar Verformungen vermieden.
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Zur Verlagerung des Halteteils zwischen der Ruhestellung und der Haltestellung kann die Vorrichtung bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Kurvenschiene aufweisen. Dabei kann ein mit dem Halteteil mechanisch verbundener Kurvenfolger an der Kurvenschiene anliegen. Der Kurvenfolger folgt der Kurvenschiene während der Drehung der Fördereinrichtung um die erste Drehachse und kann dadurch abhängig von dem Verlauf der Kurvenschiene eine Verschiebung des Halteteils bewirken. Die Stellung des Halteteils bzw. die Verschiebung des Halteteils erfolgt angepasst an die Drehstellung bzw. Drehung der Fördereinrichtung um die erste Drehachse. Es ist auf diese Weise möglich, die Position oder Bewegung des Halteteils sehr einfach an die Drehung der Fördereinrichtung um die erste Drehachse anzupassen und dadurch Drehabschnitte zu definieren, in denen ein Dosenrohling abgestützt oder freigegeben wird.
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Der Teller kann permanent angetrieben sein oder alternativ stillstehen, wenn der Dosenrohling in der Dosenaufnahme aufgenommen und/oder aus der Dosenaufnehme abgegeben wird. Wenn der Teller bei einer Ausführung mit einem Antriebsrad drehfest verbunden ist, kann die Drehung des Dosenrohlings um seine Längsachse sehr einfach durch Drehung des Antriebsrades bewirkt werden. Um eine Drehung des Antriebsrades zu erreichen, kann beispielsweise eine bogenförmige Antriebsschiene koaxial zur ersten Drehachse vorhanden sein. Gelangt das Antriebsrad in Kontakt mit der bogeninneren Seite der Antriebsschiene rollt es auf dieser Seite ab und bewirkt eine Drehung des Tellers um die zweite Drehachse. Vorzugsweise ist die Länge der bogeninneren Seite der Antriebsschiene größer als der Umfang des Antriebsrades, so dass der Teller bzw. der Dosenrohling mehr als eine vollständige Umdrehung um die zweite Drehachse durchführt, während das Antriebsrad an der Antreffschiene anliegt. Dies stellt sicher, dass für das vollständige Abschneiden eines axialen Endabschnitts des Dosenrohlings ausreichend Zeit zur Verfügung steht. Außerdem kann auf einfache Weise der Stillstand des Tellers bei der Aufnahme und/oder der Abgabe eines Dosenrohlings realisiert werden.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung und des Verfahrens ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung. In der Beschreibung wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels erläutert. Die Zeichnung ist ergänzend heranzuziehen. Es zeigen:
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1 eine schematische Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zum Schneiden von Dosenrohlingen mithilfe eines Lasers,
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2 eine schematische, geschnittene Teildarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Fördereinrichtung der Vorrichtung aus 1,
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3 ein Diagramm, das das Umschalten einer Halteeinrichtung zwischen zwei Stellungen I, II in Abhängigkeit von einer Drehbewegung einer Fördereinrichtung um eine erste Drehachse D1 veranschaulicht und
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4 eine alternative Ausführung der Vorrichtung mit einem mechanischen Schneidwerkzeug anstelle eines Lasers.
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Die 1 und 2 zeigen eine Vorrichtung 10 zum Schneiden von Dosenrohlingen 11 mittels eines Lasers und insbesondere zum Abschneiden eines axialen Endabschnitts 12 des Dosenrohlings 11.
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Über einen Zufuhrkanal 13 werden zu bescheidende Dosenrohlinge 11 einer Vereinzelungseinrichtung 14 zugeführt, die die Dosenrohlinge 11 an einer Aufnahmestelle 15 nacheinander aufnimmt und mit Abstand zueinander weitertransportiert. Hierfür weist die Vereinzelungseinrichtung 14 ein Transportrad 16 auf, das um eine Transportrad-Drehachse 17 drehbar gelagert ist. Beim Ausführungsbeispiel dreht sich das Transportrad 16 entgegen dem Uhrzeigersinn. An seinem Außenumfang weist das Transportrad mehrere und beispielsgemäß zehn regelmäßig beabstandete Transportausnehmungen 18 auf, die jeweils zum Transport eines Dosenrohlings 11 dienen. Die Transportradausnehmungen 18 weisen einen vorzugsweise kreisbogenförmigen ersten Ausnehmungsabschnitt 19 auf, dessen kreisbogenförmiger Verlauf beim bevorzugten Ausführungsbeispiel an dem Durchmesser der Mantelfläche 20 des Dosenrohlings 11 angepasst ist. An dem ersten Ausnehmungsabschnitt 19 schließt sich ein ebener zweiter Ausnehmungsabschnitt 21 an, der tangential zum ersten Ausnehmungsabschnitt 19 verläuft.
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Koaxial zum Transportrad 16 ist ein Führungselement 22 angeordnet, das eine Führungsfläche aufweist, entlang der die Dosenrohlinge 11 bei der Drehung des Transportrades 16 entlang gleiten. Der Abstand des Führungselements 22 von den Transportradausnehmungen 18 bzw. der Transportrad-Drehachse 17 ist an den Durchmesser der Mantelfläche 20 der Dosenrohlinge 11 angepasst.
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Es versteht sich, dass anstelle einer sich drehenden Vereinzelungseinrichtung 14 auch eine die Dosenrohlinge 11 linear fördernde Vereinzelungseinrichtung vorgesehen sein könnte, beispielsweise in Form eines Schraubenförderers.
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An einer Übergabestelle 26 werden die transportierten und vereinzelten Dosenrohlinge 11 von der Vereinzelungseinrichtung 14 an eine Fördereinrichtung 27 übergeben. Die Fördereinrichtung 27 ist drehbar um eine erste Drehachse D1 angeordnet. Die Fördereinrichtung 27 dreht sich entgegengesetzt zum Transportrad 16 und beispielsgemäß in einer Drehrichtung R im Uhrzeigersinn. Die Drehzahl des Transportrades 16 und die Drehzahl der Fördereinrichtung 27 sind identisch und können beim Ausführungsbeispiel bis zu etwa 210 Umdrehungen pro Minute betragen.
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Die Fördereinrichtung 27 weist mehrere und beispielsgemäß zehn Dosenaufnahmen 28 auf, die gleichmäßig verteilt am Umfang der Fördereinrichtung 27 angeordnet sind. Der Übersicht halber ist in 1 lediglich in einigen Dosenaufnahmen 28 sowie in einigen Transportausnehmungen 18 ein Dosenrohling 11 dargestellt. Die Fördereinrichtung 27 ist in 1 lediglich sehr stark schematisiert veranschaulicht. Deren wesentliche Bestandteile sind in der Teildarstellung der Fördereinrichtung 27 in 2 dargestellt.
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Jeder Dosenaufnahme 28 ist eine Halteeinrichtung 29 zum Halten und Positionieren des Dosenrohlings 11 zugeordnet. Die Halteeinrichtung 29 enthält einen um eine zweite Drehachse D2 drehbaren Teller 30. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel gehört zu dem Teller 30 ein Zwischenstück 31, dessen Oberseite an die Kontur des Dosenbodens 32 angepasst ist, der eine von außen gesehen konkave, zentrale Einwölbung aufweist, in die ein entsprechender Vorsprung 33 des Zwischenstücks 31 eingreift. Das Zwischenstück 31 ist austauschbar und wird abhängig von den zu bearbeitenden Dosenrohlingen 11 auf einem Basisteil des Tellers 30 angeordnet.
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Der Teller 30 ist drehfest auf einer Welle 37 angeordnet. Die Welle 37 ist koaxial zur zweiten Drehachse D2 über eine erste Lageranordnung 38 an einem Träger 39 drehbar gelagert. Der Träger 39 weist zwei in Richtung der zweiten Drehachse D2 beabstandete Schenkel 40 auf, die entlang der zweiten Drehachse D2 durchbrochen sind und jeweils ein Lager der ersten Lageranordnung 38 tragen. Die Welle 37 durchsetzt die beiden Schenkel 40. Zwischen den beiden Schenkeln 40 weist der Träger 39 eine Ausnehmung 41 auf. In diesem Bereich ist ein Antriebsrad 42 drehfest auf der Welle 37 abgeordnet.
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Der Träger 39 ist mit seinem inneren Endbereich 43 drehfest mit einer Antriebswelle 44 der Fördereinrichtung 27 verbunden. Die Antriebswelle 44 ist koaxial zur ersten Drehachse D1 angeordnet. Beim Ausführungsbeispiel stützt sich das innere Ende 43 auf einem Flansch 45 der Antriebswelle 44 ab. An zwei axial beabstandeten Stellen ist die Antriebswelle 44 mit Hilfe einer zweiten Lageranordnung 45 und einer dritten Lageranordnung 46 drehbar an einem nicht im Einzelnen dargestellten und lediglich schematisch angedeuteten Maschinengestell 47 gelagert.
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Am Maschinengestell ist beispielsgemäß unterhalb des Trägers 43 eine Kurvenschiene 51 angeordnet, die beim Ausführungsbeispiel mit konstantem Abstand zur ersten Drehachse D1 verläuft und ringförmig geschlossen ist. Die Kurvenschiene 51 ist entlang ihres Verlaufs in mehrere Umfangsabschnitte unterteilt, die parallel oder schräg zu einer Ebene verlaufen, die rechtwinklig zur ersten Drehachse D1 orientiert ist. Beim Ausführungsbeispiel weist die Kurvenschiene 51 zwei axial beabstandete Abschnitte auf, die parallel zu der Ebene verlaufen und über zwei Abschnitte miteinander verbunden sind, die schräg zu dieser Ebene verlaufen.
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An der Kurvenschiene 51 liegt ein Kurvenfolger 52 an. Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel umgreift der Kurvenfolger 52 die Kurvenschiene 51 und liegt in Richtung der ersten Drehachse D1 gesehen von zwei entgegengesetzten Seiten an der Kurvenschiene 51 an. Der Kurvenfolger 52 weist beim Ausführungsbeispiel zwei Rollen 53 auf, die von entgegengesetzten Seite an der Kurvenschiene 51 anliegen. Die Rollen sind drehbar an einem Betätigungselement 56 befestigt, das durch ein Loch 57 des Trägers 39 hindurchragt und an seinem dem Kurvenfolger 52 entgegengesetzten Ende ein Halteelement 58 trägt. Das Betätigungselement 56 ist beim Ausführungsbeispiel stab- oder stangenförmig ausgeführt und erstreckt sich im Wesentlichen in Richtung der ersten Drehachse D1. Über eine Führungseinrichtung 59, die beim bevorzugten Ausführungsbeispiel als Rollenführung ausgestaltet ist, ist das Betätigungselement 56 in Richtung der ersten Drehachse D1 verschiebbar am Träger 39 gelagert. Abhängig vom Verlauf der Kurvenschiene 51 wird das Betätigungselement 56 in Richtung der ersten Drehachse positioniert oder bewegt, wodurch auch das am Betätigungselement 56 angeordnete Halteelement 58 axial zwischen eine Ruhestellung I und einer Haltestellung II bewegbar ist. Die Haltestellung II ist in 2 gestrichelt dargestellt.
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Das Halteelement 58 weist ein austauschbares Bogen- oder ringförmiges Stützteil auf, das beispielsgemäß als Stützring 60 ausgeführt ist. In der Ruhestellung I umschließt Stützring 60 den Teller 30 und/oder das Zwischenstück 31. Durch Verschieben des Betätigungselements 56 in Richtung der ersten Drehachse D1 kann der Stützring 60 axial vom Teller 30 wegverschoben werden, um die Mantelfläche 20 des Dosenrohlings 11 ringförmig zu umschließen und den Dosenrohling 11 zu positionieren bzw. abzustützen. Der Innendurchmesser des Stützrings 60 ist größer als der Außendurchmesser der Mantelfläche 20, wodurch zwischen der Mantelfläche 20 und dem Stützring 60 ein Luftspalt 61 gebildet ist. Dieser Luftspalt 61 dient dazu, ein Luftlager zwischen dem Stützring 60 und dem Dosenrohling 11 auszubilden. Hierfür ist eine Druckluftzufuhr 62 vorgesehen, so dass Druckluft zum Stützring 60 gefördert und dort über am Umfang verteilt angeordnete nicht dargestellte Düsen radial nach innen ausgestoßen werden kann. Die Druckluftzufuhr 62 ist beim Ausführungsbeispiel an das Betätigungselement 56 angeschlossen. Im Betätigungselement 56 und im Halteelement 58 verläuft ein nicht dargestellter Druckluftkanal, um den Stützring 60 bzw. dessen Düsen mit Druckluft zu versorgen.
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Der Dosenrohling 11 wird durch die Halteeinrichtung 29 am Teller 30 gehalten. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel erfolgt dies durch Erzeugung eines Unterdrucks im Bereich der konkaven Vertiefung des Dosenbodens 32. Zu diesem Zweck verläuft ein Unterdruckkanal 65 durch das Zwischenstück 31, den Teller 30 und die Welle 37 koaxial zur zweiten Drehachse D2. Über ein drehbar mit der Welle 37 verbundenes Anschlussstück 66 ist eine Unterdruckpumpe über eine Unterdruckleitung 67 mit dem Unterdruckkanal 65 verbunden.
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Als Schneidelement 69 zum Schneiden des Dosenrohlings 11 dient bei dem Ausführungsbeispiel nach 1 und 2 ein Laser. Eine Laserquelle 70 ist vorgesehen, die einen Laserstrahl 71 erzeugt, der entlang eines Strahlengangs geführt wird und beim Ausführungsbeispiel aus der Laserquelle 70 in etwa parallel zu der ersten Drehachse D1 austritt. Der Laserstahl 71 wird über eine Umlenkeinrichtung 72 umgelenkt und auf den zu schneidenden Dosenrohling 11 gerichtete. Die Umlenkeinrichtung 72 lenkt den Laserstrahl 71 dabei angepasst an die Drehbewegung der Fördereinrichtung 27 um die erste Drehachse D1 um, so dass der Fokuspunkt F des Laserstrahls 71 mit der Drehbewegung der Fördereinrichtung 27 und damit mit der Drehbewegung des Dosenrohlings 11 um die erste Drehachse D1 mitbewegt wird. Der Fokuspunkt F befindet sich beim Ausführungsbeispiel zwischen den beiden Drehachsen D1, D2 in einer Ebene, die die beiden Drehachsen D1, D2 enthält. Der Abstand des Fokuspunkts F von der ersten Drehachse D1 und der zweiten Drehachse D2 ist während des Laserschneidens eines Dosenrohlings 11 konstant. Am Fokuspunktes F stellt der Lasterstrahl 71 das Schneidmittel 69 dar.
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Der Fokuspunkt F wird lediglich bei der Einrichtung der Vorrichtung 10 an die Dimension der zu bearbeitenden Dosenrohlinge 11 angepasst. Hierfür kann die Umlenkeinrichtung 72 axial parallel zur ersten Drehachse D1 verschoben werden, wodurch der Abstand des Fokuspunkts F vom Teller 30 in Richtung der zweiten Drehachse gemessen variiert und damit der Abstand der Schnittkante vom Dosenboden 32 eingestellt werden kann. Ferner ist eine Fokussiereinheit 73 mit einer oder mehrerer Linsen in den Strahlengang zwischen der Laserquelle 70 und der Umlenkeinrichtung 72 eingesetzt, um die Entfernung des Fokuspunkts F von der ersten Drehachse D1 bzw. von der zweiten Drehachse D2 einzustellen, so dass der Fokuspunkt F genau auf der Mantelfläche 20 des Dosenrohlings 11 angeordnet ist. Die Lage des Fokuspunktes F kann über die axiale Verschiebung der Umlenkeinrichtung 72 und die Fokussiereinheit 73 eingestellt werden. Die wenigstens eine Linse der Fokussiereinheit 73 kann hierfür in Richtung des Strahlenverlaufs der Lasterstrahls 71 verschiebbar angeordnet sein. Auch der Durchmesser des Fokuspunktes F kann über die Fokussiereinheit 73 verändert werden.
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Die Umlenkeinrichtung 72 weist wenigstens eine und beispielsgemäß mehrere Reflexionsflächen 74 auf. Die Anzahl der Reflexionsflächen 74 entspricht beispielsgemäß der Anzahl der Dosenaufnahmen 28 der Fördereinrichtung 27. Die Reflexionsflächen 74 sind geneigt zur ersten Drehachse D1 angeordnet und beim Ausführungsbeispiel in Umfangsrichtung um die erste Drehachse D1 gekrümmt und insbesondere konvex ballig ausgeführt. Die Reflexionsflächen 74 sind zu einer geschlossenen Spiegelfläche um die erste Drehachse D1 herum angeordnet. Auf diese Weise wird sozusagen ein Facettenspiegel 75 gebildet, der eine kegelstumpfartige Form aufweist. Die Mantelfläche dieses Kegelstumpfes ist in einzelne gekrümmte Facetten, die die Reflexionsflächen 74 bilden, unterteilt. Die Reflexionsflächen 74 grenzen unter Bildung einer Kante unmittelbar aneinander an. Die Umlenkeinrichtung 72 und beispielsgemäß der Facettenspiegel 75 ist bewegungsgekoppelt mit der Fördereinrichtung 27. Beim Ausführungsbeispiel ist eine drehfeste Verbindung zwischen der Umlenkeinrichtung 72 und der Fördereinrichtung 27 hergestellt. Zu diesem Zweck ist der Facettenspiegel 75 drehfest mit der Antriebswelle 44 verbunden und koaxial zur ersten Drehachse D1 angeordnet. Jede Reflexionsfläche 74 ist einer Dosenaufnahme 28 zugeordnet und so ausgerichtet, dass der Laserstrahl 71 während des Schneidens zu der zugeordneten Dosenaufnahme 28 abgelenkt wird.
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Die Vorrichtung 10 weist ferner eine Absaugeinheit 80 auf, um die Schneidabfälle und insbesondere den abgetrennten Endabschnitt 12 abzusaugen.
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Koaxial zur ersten Drehachse D1 ist ferner eine bogenförmige Antriebsschiene 81 angeordnet, die mit dem Antriebsrad 42 zusammenarbeitet. Die Länge der bogeninneren Seite 82 der Antriebsschiene 81 ist dabei so bestimmt, dass diese größer ist als der Umfang des Antriebsrades 42. Rollt das Antriebsrad 42 auf der bogeninneren Seite 82 der Antriebsschiene 81 durch die Drehung der Fördereinrichtung 27 und die erste Drehachse D1 ab, so wird über die Welle 37 und den Teller 30 eine Drehung des Dosenrohlings 11 um seine Längsachse bewirkt, die mit der zweiten Drehachse D2 übereinstimmt. Da die Länge der bogeninneren Seite 82 größer ist als der Umfang des Antriebsrades führt der Dosenrohling 11 mehr als eine vollständige Drehung um seine Längsachse aus, so dass ausreichend Zeit bleibt, den Dosenrohling 11 mit Hilfe des Lasers zu beschneiden.
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Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist in Drehrichtung R vor der Antriebsschiene 81 ein Bürstenteil 83 angeordnet. Über die weichen Borsten des Bürstenteils 83 wird das Antriebsrad 42 langsam und verschleißarm beschleunigt, bevor es dann mit der Antriebsschiene 81 zur Anlage gelangt und auf dieser abrollt.
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Die Antriebsschiene 81 kann radial zur ersten Drehachse D1 elastisch ausgebildet und/oder federnd gelagert sein, um einen ausreichenden Kontakt mit dem Antriebsrad 42 sicherzustellen und gleichzeitig einen verschleißarmen Kontakt zu gewährleisten. Alternativ oder zusätzlich kann auch das Antriebsrad 42 aus elastischem Material hergestellt sein.
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Die Vorrichtung 10 kann hängend oder liegend angeordnet sein. Die beiden Drehachsen D1, D2 können dabei im Wesentlichen horizontal oder im Wesentlichen vertikal ausgerichtet sein.
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Das Laserschneiden eines Dosenrohlings 11 erfolgt folgendermaßen:
An der Übergabestelle 26 werden die Dosenrohlinge 11 durch die Vereinzelungseinrichtung 14 übergeben und nacheinander in die Dosenaufnahme 28 der Fördereinrichtung 27 eingeführt. Die Fördereinrichtung 27 dreht sich in Drehrichtung R. Sobald der Dosenrohling 11 auf dem Teller 30 bzw. dem Zwischenstück 31 angeordnet ist, wird er durch den erzeugten Unterdruck am Teller 30 gehalten. In einem ersten Drehbereich A im Anschluss an die Übergabestelle 26 wird die Halteeinrichtung 29 und beispielsgemäß das Halteelement 58 mit dem Stützring 60 von der Ruhestellung I in die Haltestellung II gebracht. Die Kurvenschiene 51 weist in diesem ersten Drehabschnitt A einen ansteigenden Verlauf auf, wodurch das Betätigungselement 56 axial verschoben wird. Im Anschluss an diesen ersten Drehabschnitt A verläuft die Kurvenschiene 51 in einem zweiten Drehabschnitt B wieder parallel zu einer Ebene, die rechtwinklig zur ersten Drehachse D1 orientiert ist. Dadurch verbleibt die Halteeinrichtung 29 in ihrer Haltestellung II. Die Stellung der Halteeinrichtung in den Drehbereichen ist in 3 schematisch dargestellt.
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In diesem zweiten Drehabschnitt B ist die Antriebsschiene 81 angeordnet. Das Antriebsrad 42 wird durch den Kontakt mit der bogeninneren Seite 82 der Antriebsschiene 81 gedreht und führt zu einer Rotation des Dosenrohlings 11 um seine Längsachse bzw. die zweite Drehachse D2. In einem Teilabschnitt B1 wird der Dosenrohling 11 durch das Schneidmittel 69 und beispielsgemäß den Laserstrahl 71 geschnitten. In diesem Teilabschnitt B1 bewegt sich eine Reflexionsfläche 74 der Umlenkeinrichtung 72 entlang der Stelle, an der der Laserstrahl 71 auf die Umlenkeinrichtung 72 bzw. den Facettenspiegel 75 auftrifft. Dadurch wird der einfallende Laserstrahl 71 reflektiert und der ausfallende Laserstrahl 71 auf den der Reflexionsfläche 74 zugeordneten Dosenrohling 11 gerichtet. Der Fokuspunkt F liegt auf der Mantelfläche 20.
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Sobald durch die fortgesetzte Drehung der Fördereinrichtung 27 der Dosenkörper 11 den Teilbereich 31 verlässt, kann der Laserstrahl 71 auf die nächste Reflexionsfläche 74 der Umlenkeinrichtung 72 einfallen. Dadurch wird der Laserstrahl 71 auf den nächsten zu schneidenden Dosenrohling 11 gerichtet. Die Dosenrohlinge 11 können somit beschnitten werden, ohne dass deren Bewegung um die erste Drehachse D1 verzögert oder gestoppt werden müsste. Die Dosenrohlinge 11 werden bei kontinuierlicher und konstanter Rotationsbewegung der Fördereinrichtung 27 beschnitten. Die Laserquelle 70 ist vorzugsweise ununterbrochen aktiviert. Der Laserstrahl 71 ist vorzugsweise nur für eine Zeitdauer auf einen Dosenrohling 11 gerichtet, die der Dauer einer Umdrehung des Tellers um die zweite Drehachse D2 entspricht. Anschließend wird der Laserstrahl 71 auf den nächsten Dosenrohling 11 umgelenkt.
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Die Schnittreste und beispielsgemäß der abgetrennte Endabschnitt 12 werden durch die Absaugeinrichtung 80 im Anschluss an den Teilbereich B1 abgesaugt. Nachdem der Dosenrohling den zweiten Drehabschnitt B durchlaufen hat, erreicht er einen dritten Drehabschnitt C, indem die Halteeinrichtung 29 von Ihrer Haltestellung II wieder in die Ruhestellung I zurückgefahren wird. Hierfür verläuft die Kurvenschiene 51 abfallend, so dass das Betätigungselement 56 eingefahren werden kann. Der Dosenrohling 11 ist in der Ruhestellung I der Halteeinrichtung 29 nur noch am Teller 30 oder dem Zwischenstück 31 gehalten. An einer Abgabestelle 90 wird der beschnittene Dosenrohling 11 aus der Dosenaufnahme 28 in einen Abgabekanal 91 abgegeben. Bei Erreichen der Abgabestelle 90 wird der Unterdruck zum Halten des Dosenrohlings 11 aufgehoben. Es kann eine Leitfläche 92 an der Abgabestelle 90 vorgesehen sein, gegen die der Dosenrohling 11 durch die Drehbewegung der Fördereinrichtung 27 bewegt und dadurch aus der Dosenaufnahme 28 herausgeführt wird, bevor sich diese zur Übergabestelle 26 weiterdreht und dort einen neuen Dosenrohling 11 aufnimmt.
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Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel entspricht der Teilbereich B1 in etwa einem Winkelbereich von 36°. Der Teilbereich B1, in dem der Dosenrohling 11 bearbeitet wird entspricht daher 360° geteilt durch die Anzahl der Dosenaufnahmen 28.
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Anstelle eines Lasers kann als Schneidmittel 69 auch ein Schneidwerkzeug 100 mit einer Schneide 101 dienen, wie dies in 4 schematisch veranschaulicht ist. Die Schneide kann aus polykristallinem Diamant (PKD) oder aus keramischem Material bestehen. Das Schneidwerkzeug 100 ist verschiebbar an der Fördereinrichtung 27 gelagert. Jeder Dosenaufnahme ist ein separates verschiebbares Schneidwerkzeug zugeordnet.
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Eine Steuerkurve 102, beispielsweise in Form einer Schiene oder einer Steuerscheibe, dient zur Verschiebung des Schneidwerkzeugs 100 in Richtung auf die zugeordnete zweite Drehachse D1 hin oder von dieser weg. Die Steuerkurve 102 ist drehfest gegenüber der Fördereinrichtung 27 angeordnet. Über Kurvenfolgereinrichtungen 103 liegen die Schneidwerkzeuge 100 linear verschiebbar an der Steuerkurve 102 an. Durch den Verlauf der Steuerkurve 102 werden die Schneidwerkzeuge 100 positioniert oder verschoben abhängig von der Drehung der Fördereinrichtung 27 zur Steuerkurve 102. In der ausgefahrenen Position PA ist die Schneide 102 in Kontakt mit der Mantelfläche 20 des Dosenrohlings 11, während sie in der eingefahrenen Position PE mit Abstand zum Dosenrohling positioniert ist. Dadurch, dass die Schneidwerkzeuge 100 sich mit der Fördereinrichtung 27 um die erste Drehachse D1 drehen, kann auch bei dieser zweiten Ausführungsform ein Abschneiden des Endabschnitts 12 des Dosenrohlings 11 erfolgen, wenn sich dieser um die erste Drehachse D1 bewegt und gleichzeitig um seine eigene Längsachse dreht.
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Die Ausführung der Vorrichtung 10 nach 4 arbeitet wie die erste Ausführung, so dass diesbezüglich auf die Beschreibung zum Ausführungsbeispiel nach 1 bis 3 verwiesen werden kann. Der Unterschied zwischen den beiden Ausführungsbeispielen besteht darin, dass anstelle einer Laserquelle 70 und einer Umlenkeinrichtung 72 beim zweiten Ausführungsbeispiel ein mechanisches Schneidwerkzeug 100 verwendet wird, das auf der Fördereinrichtung 27 angeordnet ist und sich mit dieser um die erste Drehachse dreht. Ansonsten entspricht der Aufbau der zweiten Ausführungsform der Vorrichtung 10 nach 4 der ersten Ausführungsform nach 1 und 2.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung 10 sowie ein Verfahren für das Schneiden eines Dosenrohlings 11, wobei ein axialer Endabschnitt des Dosenrohlings 11 abgetrennt wird. Der Dosenrohling 11 wird durch eine Fördereinrichtung 27 während des Schneidvorgangs mit konstanter Geschwindigkeit um eine erste Drehachse D1 bewegt. Vorzugsweise wird als Schneidmittel 69 ein Laserstrahl 71 verwendet. Eine Umlenkeinrichtung 72, beispielsgemäß ein Facettenspiegel 75 mit mehreren Reflexionsflächen 74 lenkt dem Laserstrahl 71 an einem Fokuspunkt F im Bereich einer Dosenaufnahme 28 der Fördereinrichtung 27. Dort befindet sich die Mantelfläche 20 des Dosenrohlings 11. Durch die Drehung des Dosenrohlings 11 um seine Längsachse D2 wird dessen axialer Endabschnitt 12 abgetrennt. Dabei wird das Umlenken des Laserstrahls 71 mit Hilfe der Umlenkeinrichtung 72 an die Drehbewegung der Fördereinrichtung 27 um die erste Drehachse D1 angepasst, so dass sich der Fokuspunkt F des Laserstrahls bezüglich der Längsachse des Dosenrohlings 11 während des Laserschneidens nicht verändert, auch wenn sich der Dosenrohling um die erste Drehachse D1 dreht, die mit Abstand zur Längsachse des Dosenrohlings 11 und vorzugsweise parallel zu dieser verläuft.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Vorrichtung
- 11
- Dosenrohling
- 12
- Endabschnitt des Dosenrohlings
- 13
- Zufuhrkanal
- 14
- Vereinzelungseinrichtung
- 15
- Aufnahmestelle
- 16
- Transportrad
- 17
- Transportrad-Drehachse
- 18
- Transportradausnehmung
- 19
- erster Ausnehmungsabschnitt
- 20
- Mantelfläche
- 21
- zweiter Ausnehmungsabschnitt
- 22
- Führungselement
- 26
- Übergabestelle
- 27
- Fördereinrichtung
- 28
- Dosenaufnahme
- 29
- Halteeinrichtung
- 30
- Teller
- 31
- Zwischenstück
- 32
- Dosenboden
- 33
- Vorsprung
- 34
- Basisteil des Tellers
- 37
- Welle
- 38
- erste Lageranordnung
- 39
- Träger
- 40
- Schenkel
- 41
- Ausnehmung
- 42
- Antriebsrad
- 43
- inneres Ende des Trägers
- 44
- Antriebswelle
- 45
- zweite Lageranordnung
- 46
- dritte Lageranordnung
- 47
- Maschinengestell
- 51
- Kurvenschiene
- 52
- Kurvenfolger
- 53
- Rolle
- 56
- Betätigungselement
- 57
- Loch
- 58
- Stützteil
- 59
- Führungseinrichtung
- 60
- Stützring
- 61
- Luftspalt
- 62
- Druckluftzufuhr
- 65
- Unterdruckkanal
- 66
- Anschlussstück
- 67
- Unterdruckleitung
- 69
- Schneidelement
- 70
- Laserquelle
- 71
- Laserstrahl
- 72
- Umlenkeinrichtung
- 73
- Fokussiereinheit
- 74
- Reflexionsfläche
- 75
- Facettenspiegel
- 80
- Absaugeinheit
- 81
- Antriesbsschiene
- 82
- bogeninnere Seite
- 83
- Bürstenteil
- 90
- Abgabestelle
- 91
- Abgabekanal
- 92
- Leitfläche
- 100
- Schneidwerkzeug
- 101
- Schneide
- 102
- Steuerkurve
- 103
- Kurvenfolgereinrichtung
- A
- erster Drehabschnitt
- B
- zweiter Drehabschnitt
- B1
- Teilabschnitt
- C
- dritter Drehabschnitt
- D1
- erste Drehachse
- D2
- zweite Drehachse
- F
- Fokuspunkt
- PA
- ausgefahrene Position
- PE
- eingefahrene Position
- R
- Drehrichtung
- I
- Ruhestellung
- II
- Haltestellung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2801475 [0002]
- DE 102009003699 A1 [0003]
