DE112005000961T5

DE112005000961T5 - Verfahren zum Formen eines Behälters mit einem Verstärkungselement

Info

Publication number: DE112005000961T5
Application number: DE112005000961T
Authority: DE
Inventors: Kenneth R. Atlanta Potter
Original assignee: Peerless Machine and Tool Corp
Current assignee: Peerless Machine and Tool Corp
Priority date: 2004-04-28
Filing date: 2005-04-25
Publication date: 2007-04-26
Also published as: WO2005105420A1; US20080135165A1

Abstract

Verfahren zum Formen eines Behälters mit einem Verstärkungselement, das die Schritte umfaßt:
a) Einlegen eines Rohlings in eine Presse;
b) Vorbereiten der Presse, einen Behälter zu formen;
c) Umformen des Rohlings in einen Behälter mit der Presse;
d) Einlegen eines Verstärkungselementes in die Presse; und
e) Verbinden des Behälters und des Verstärkungselementes miteinander.

Description

Verwandte Anmeldung
Die vorliegende PCT-Patentanmeldung nimmt die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 60/566,219, die am 28. April 2004 eingereicht wurde und den Titel „Method for forming container with reinforcing member" hat, in Anspruch. Sofern nachstehend nicht eingeschlossen, ist der Gegenstand, der in dieser Anmeldung offenbart ist, hiermit ausdrücklich in der vorliegenden Anmeldung enthalten.
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf geformte Behälter mit einem Verstärkungselement. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Formen eines Behälters aus Karton (oder anderen geeigneten Materialien) mit einem Verstärkungselement.
Hintergrund und Zusammenfassung
Behälter aus Karton oder anderen geeigneten Materialien, die verschiedene Werkstoffe und Gegenstände aufnehmen, werden seit einiger Zeit hergestellt. Die Bauweise solcher Behälter wird jedoch weiterhin verbessert, um Behälter mit einer höheren Festigkeit herstellen zu können. Die Behälterfestigkeit kann den Betrag des Gewichtes bestimmen, das ein Behälter tragen kann. Verschiedene Konstruktionsfaktoren können verändert werden, um die Festigkeit des Behälters zu erhöhen, wie z.B. das Material des Behälters und die Stärke des Materials. Auch können Verstärkungselemente benutzt werden, um die Festigkeit des Behälters zu erhöhen.
Verstärkungselemente können aus demselben Material ausgebildet sein wie der Behälter. Ein Verstärkungselement kann um den Umfang eines Behälterrandes angeordnet sein, wobei der Halt verstärkt wird. Das Verstärkungselement erlaubt einem Behälter mit einem Flansch, am Flansch angehoben zu werden, ohne daß der Behälter zusammenfällt, wenn er Gewicht trägt, während der Behälter seine Form behält. Auch können Verstärkungselemente eine glattere Dichtungsoberfläche bereitstellen. Verstärkungselemente sind auf dem Fachgebiet bekannt und werden gegenwärtig benutzt.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Formen eines Behälters mit einem Verstärkungselement. In einer veranschaulichenden Ausführungsform des Verfahrens hat eine Presse eine Matrize und einen Stempel, um einen Behälter zu formen. Während der Behälter in der Presse bleibt, wird anschließend ein Verstärkungselement in die Presse eingeführt. Das Verstärkungselement und der umgeformte Behälter werden dann zusammengepreßt und miteinander erwärmt, um ein Verbinden des Verstärkungselements und des Behälters zu erlauben.
Ein weiteres veranschaulichendes Verfahren weist einen Stempel, eine Matrize und einen Ziehring auf, um einen Behälter zu formen. Die Matrize weist ein Vakuum auf, um den Behälter zu halten, wenn der Stempel und die Matrize voneinander entfernt werden. Ein Verstärkungselement wird dann auf dem Stempel zentriert und der Stempel und die Matrize werden anschließend geschlossen, während Wärme aufgebracht wird, wodurch eine Verbindung des Verstärkungselements und des Behälters bewirkt wird.
In einem weiteren veranschaulichenden Verfahren kann das Verstärkungselement in Form eines Ringes sein. Ein Verstärkungsring wird aus einem Vorratsbehälter für Verstärkungsringe genommen, wobei ein Vakuum benutzt wird, um den Verstärkungsring zu ergreifen. Das Vakuum plaziert den Verstärkungsring dann an einer Führung, um den Verstärkungsring zum Stempel und zur Matrize zu bringen. Der Verstärkungsring wird dann zwischen die Formwerkzeuge eingebracht, wobei der Ring durch die Anwendung von sowohl Druck als auch Wärme mit einem vorher umgeformten Behälter verbunden werden kann.
Die oben genannten veranschaulichenden Verfahren bieten mehrere Vorteile gegenüber gegenwärtigen Verfahren des Formens von Behältern mit Verstärkungselementen. Ein Vorteil ist, daß die erwärmten, behälterumformenden Formwerkzeuge beim Verbinden des Verstärkungselements mit dem Behälter benutzt werden können. Dadurch kann eine Kombination aus Wärme und Druck verwendet werden, um die Schicht auf dem umgeformten Behälterflansch und dem Verstärkungselement weich zu machen, während die beiden durch die Formwerkzeuge unter Druck gehalten werden. Dieser Weichmacheffekt ermöglicht es, eine Verbindung zwischen dem Verstärkungselement und dem Behälter zu bilden. Additive können benutzt werden, um den Verbindungseffekt der aufgebrachten Wärme und des ausgeübten Drucks zu vergrößern. Auch können Klebstoffe zur Ergänzung der Verbindung benutzt werden. Aufgrund der Verwendung des Stempels und der Matrize als behälterformende Formwerkzeuge brauchen keine anderen verbindungsformenden Maschinen verwendet werden.
Ein weiterer Vorteil der veranschaulichenden Verfahren ist das Positionieren des Verstärkungselements und des Behälters. Die Matrize hält den Behälter, während das Verstärkungselement zentriert wird, wobei der Stempel benutzt wird und wobei sich der Behälter und das Verstärkungselement somit einfach ausrichten können, bevor sie miteinander verbunden werden. Ein anderer Vorteil der veranschaulichenden Verfahren ist, daß die Zeit zum Bilden der Verbindung zwischen dem Verstärkungselement und dem Behälter reduziert ist. Der Behälter kann aufgrund des erwärmten Stempels und der erwärmten Matrize während des gesamten Formprozesses über der Umgebungstemperatur bleiben. Wenn das Verstärkungselement in die Formwerkzeuge eingeführt wird, ist der Behälter bereits erwärmt. Dies erlaubt es, die Zeit zu reduzieren, in der Druck ausgeübt wird, da der Behälter nicht erneut erwärmt werden muß, um die Verbindung mit dem Verstärkungselement zu bilden.
Zusätzliche Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden einem Fachmann nach Prüfung der folgenden detaillierten Darstellungen ersichtlich, wobei die beste Art des Ausführens des Verfahrens, wie sie momentan verstanden wird, beispielhaft veranschaulicht ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die anhängenden Zeichnungen beschrieben, die nur als nicht beschränkende Beispiele angeführt sind und in denen:
1A eine Querschnittsansicht einer veranschaulichenden Ausführungsform eines Behälters ohne Verstärkungsring ist.
1B eine Querschnittsansicht einer veranschaulichenden Ausführungsform eines Behälters mit einem Verstärkungsring ist.
1C eine genaue Querschnittsansicht des Behälters von 1B ist.
2 veranschaulichend eine schematische Darstellung einer Maschinenanlage beim Einlegen eines Rohlings in eine Presse zeigt.
3 veranschaulichend eine schematische Darstellung der Maschinenanlage von 2 bei der Vorbereitung zum Formen eines Behälters zeigt.
4 veranschaulichend eine schematische Darstellung der Maschinenanlage von 2 beim Formen eines Behälters zeigt.
5 veranschaulichend eine schematische Darstellung der Maschinenanlage von 2 beim Einlegen eines Verstärkungsrings in eine Presse zeigt.
6 veranschaulichend eine schematische Darstellung der Maschinenanlage von 2 beim Positionieren eines Verstärkungsrings in eine Presse zeigt.
7 veranschaulichend eine schematische Darstellung der Maschinenanlage von 2 beim Verbinden eines umgeformten Behälters mit einem Verstärkungsring zeigt.
In den verschiedenen Ansichten bezeichnen entsprechende Bezugszeichen stets entsprechende Teile. Das Beispiel, das hier dargelegt ist, veranschaulicht Ausführungsformen des Verfahrens zum Formen eines Behälters mit einem Verstärkungsring. Ein solches Beispiel soll keinesfalls als Beschränkung des Umfanges der Erfindung ausgelegt werden.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
1A zeigt eine Querschnittsansicht einer veranschaulichenden Ausführungsform eines Behälters 10 ohne ein Verstärkungselement. 1B zeigt eine Querschnittsansicht einer veranschaulichenden Ausführungsform eines Behälters 12 mit einem Verstärkungselement in Form eines Verstärkungsringes 14. Wie gezeigt ist, bedeckt der Verstärkungsring 14 einen Bereich an einem Flansch 16 und Seiten 15, 17 des Behälters 12. Jedoch ist klar, daß der Verstärkungsring 14 größere oder kleinere Bereiche bedecken kann als der gezeigte Bereich.
1C zeigt eine detaillierte Querschnittsansicht des Verstärkungsrings 14 und des Behälters 12, die zusammengefügt sind. Diese detaillierte Figur zeigt insbesondere, wie der Verstärkungsring 14 am Flansch 16 und der Seite 17 des Behälters 12 positioniert ist. Die gezeigten Dicken des Behälters 12 und des Verstärkungsringes 14 sind übertrieben dargestellt und nicht maßstabsgetreu.
2 zeigt veranschaulichend eine schematische Darstellung der Maschinenanlage beim Einlegen eines Rohlings in eine Presse. 2 zeigt veranschaulichend die Maschinenanlage, die eine Presse 20, einen Ringspender 22 und eine Rohlingschneidemaschine 24 umfaßt. Der in 2 gezeigte Schritt zeigt die Presse 20 mit dem umgeformten Behälter und einem Verstärkungsring 26, der darin positioniert ist. Der Behälter 26 ist bereit, durch eine Seite 28 hindurch die Presse 20 zu verlassen. Während der Behälter 26 die Presse 20 verläßt, gelangt ein Rohling 30 durch eine Seite 34 hindurch auf einer Führung 32 für Rohlinge in die Presse 20 hinein. Der Rohling 30 wird aus der Rohlingschneidemaschine 24 ausgeworfen und bewegt sich dann durch ein Rollensystem 38 auf der Führung 32 für Rohlinge. Während des in 2 veranschaulichend gezeigten Schrittes wird ein Ringspender 22 vorbereitet, um einen Verstärkungsring aus einem Ringvorratsbehälter 40 zu entfernen und diesen an der Führung 42 für Ringe zu plazieren.
3 zeigt veranschaulichend eine schematische Darstellung der Maschinenanlage bei der Vorbereitung zum Formen eines Behälters. Ein Ziehring 46 wird von Luftzylindern mit gesteuertem Druck, die einen Stempel 44 umgeben, eine festgelegte Strecke nach oben gedrückt. Wenn die Matrize 49 und der Stempel 44 voneinander beabstandet sind, ist der Rohling 30 zwischen der Matrize 49 und dem Stempel 44 positioniert. Der Rohling 30 wird vom Stempel 44 und dem Ziehring 46 gehalten (veranschaulichend in 3 gezeigt). Die Matrize 49 und der Stempel 44 werden als Vorbereitung zum Formen eines Behälters erwärmt. Die Matrize 49 und der Stempel 44 sind so geformt, daß sie der Geometrie des fertiggestellten Behälters entsprechen und dreidimensionale Behälter aus einem Kartonrohling, wie z.B. dem Rohling 30, bilden. Während sich die Matrize 49 schließt, um den Stempel 44 zu berühren, wird der Rohling 30 unter Spannung über den Ziehring 46 gezogen und in die Matrize 49 hinein gedrückt. Aufgrund der Spannung kann ein Behälter ohne unerwünschte Falten geformt werden.
4 zeigt veranschaulichend eine schematische Darstellung der Maschinenanlage beim Formen eines Behälters. Sind die Matrize 49 und der Stempel 44 erwärmt, werden sowohl Druck als auch Wärme während des Formprozesses auf den Rohling 30 aufgebracht. Während ein Behälter aus dem Rohling 30 umgeformt wird, wird der Verstärkungsring 48 aus dem Ringvorratsbehälter 40 entfernt. Der Verstärkungsring 48 wird vom Boden des Ringvorratsbehälters 40 mit Saugnäpfen 50, 52 entnommen, die an einem Ringentnahmesystem 54 angebracht sind. Sobald das Ringentnahmesystem 54 passend positioniert ist, werden die Saugnäpfe 50, 52 deaktiviert, wodurch der Verstärkungsring 48 auf die Führung 42 für Ringe freigegeben wird. Die Wahl des Zeitpunktes der Freigabe ist auf die Tätigkeit der Presse 20 abgestimmt.
5 zeigt veranschaulichend eine schematische Darstellung der Maschinenanlage von 2 beim Einlegen des Verstärkungsrings 48 in die Presse 20. Während dieses Schrittes bewegt sich die Matrize 49 vom Stempel 44 weg und die zur Beaufschlagung des Ziehrings 46 verwendeten Druckzylinder werden entleert. Der Rohling 30 wurde zum Behälter 60 umgeformt. Die Matrize 49 hat ein Vakuum, das den Behälter 60 festhält, wenn sich die Matrize 49 wegbewegt. Die Matrize 49 und der Stempel 44 bleiben während dieses Schrittes erwärmt.
6 zeigt veranschaulichend eine schematische Darstellung der Maschinenanlage von 2 beim Positionieren des Verstärkungsringes 48 in die Presse 20 hinein. Während dieses Schrittes hat die Führung 42 für Ringe den Verstärkungsring 48 auf den Stempel 44 geleitet. Aufgrund der entsprechenden Form des Stempels 44 und des Verstärkungsringes 48 kann sich der Verstärkungsring 48 um den Stempel 44 zentrieren. Wenn der Verstärkungsring 48 an seinem Platz ist, kann die Matrize 49 betätigt werden, um den Behälter 60 und den Verstärkungsring 48 zusammenzupressen, wodurch eine Verbindung gebildet wird.
7 zeigt veranschaulichend eine schematische Darstellung der Maschinenanlage von 2 beim Verbinden des Behälters 60 mit dem Verstärkungsring 48. Während dieses Schrittes pressen die Matrize 49 und der Stempel 44 den Behälter 60 und den Verstärkungsring 48 zusammen. Der von der Matrize 49 aufgebrachte Vakuumdruck wird deaktiviert. Die Druckzylinder des Ziehrings 46 werden noch einmal aktiviert, wodurch der Ziehring 46 Druck auf den Behälter 60 und den Verstärkungsring 48 ausübt. Während des gesamten Formprozesses bleiben die Matrize 49 und der Stempel 44 erwärmt. Dies ermöglicht einen Verbindungsprozeß, der kürzer ist als ein Prozeß, bei dem sich ein Behälter, wie z.B. der Behälter 60, abkühlen kann. Wenn sich der Behälter 60 abkühlen kann, erfordert das, daß der Behälter 60 wieder erwärmt wird, um sich mit dem Verstärkungsring 48 zu verbinden. Die Wärmeeigenschaften des Stempels 44 und der Matrize 49 können wirksam zum Halten der Wärme verwendet werden.
Nachdem der Behälter 60 und das Verstärkungselement 48 miteinander verbunden sind, bewegt sich die Matrize 49 vom Stempel 44 weg. Der Ziehring 46 dehnt sich gleichzeitig in Richtung der Matrize 49 aus. Der Ziehring 46 dehnt sich so weit aus, wie es sein Bewegungslimit erlaubt. Wenn die Matrize 49 einen geeigneten Betrag entfernt ist, wird der Behälter 60 mit dem damit verbundenen Verstärkungsring 48 aus der Presse 20 ausgeworfen. 7 zeigt ferner den Rohling 33 auf der Führung 32 für Rohlinge, wobei der Rohling 33 zur Positionierung an dem Stempel 44 bereit ist, als Vorbereitung auf ein Wiederholen des Formprozesses.
In allen verschiedenen Ansichten bezeichnen entsprechende Bezugszeichen entsprechende Teile. Das Beispiel, das hier dargelegt ist, veranschaulicht eine Ausführungsform der Erfindung in einer einzelnen Gestalt. Ein solches Beispiel soll keinesfalls als Beschränkung des Umfanges der Erfindung ausgelegt werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf bestimmte Mittel, Materialien und Ausführungen aus der vorangehenden Beschreibung geschildert ist, kann ein Fachmann leicht die wesentlichen Merkmale der Erfindung feststellen und verschiedene Änderungen und Abwandlungen können gemacht werden, um sie verschiedenen Verwendungszwecken und Eigenschaften anzupassen, ohne vom Erfindungsgedanken und vom Rahmen der Erfindung abzuweichen.
Zusammenfassung
Ein Verfahren zum Formen eines Behälters (60) mit einem Verstärkungselement (48) aus Karton oder anderen geeigneten Materialien. Das Verfahren umfaßt das Formen eines Behälters (60) aus einem Rohling (30) durch den Gebrauch einer Presse (20). Ein Verstärkungselement (48) wird angrenzend an den Behälter (60) und die Presse (20) angeordnet. Das Verstärkungselement (48) wird anschließend durch den Gebrauch der Presse (20) mit dem Behälter (60) verbunden.

Claims

Verfahren zum Formen eines Behälters mit einem Verstärkungselement, das die Schritte umfaßt: a) Einlegen eines Rohlings in eine Presse; b) Vorbereiten der Presse, einen Behälter zu formen; c) Umformen des Rohlings in einen Behälter mit der Presse; d) Einlegen eines Verstärkungselementes in die Presse; und e) Verbinden des Behälters und des Verstärkungselementes miteinander.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Presse einen Stempel und eine Matrize aufweist, wobei beide Preßoberflächen haben.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Schritt des Einlegens eines Rohlings umfaßt: 1) Freigeben eines Rohlings auf eine Führung für Rohlinge; 2) Führen des Rohlings mittels der Führung für Rohlinge in die Presse; und 3) Positionieren des Rohlings zwischen dem Stempel und der Matrize.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Schritt des Vorbereitens der Presse umfaßt: 1) Erwärmen des Stempels und der Matrize; 2) Aktivieren eines Ziehringes, um den Rohling über den Stempel zu ziehen.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Schritt des Formens des Behälters umfaßt: 1) in Eingriff bringen des Stempels und der Matrize; 2) Pressen des Rohlings durch den Eingriff des Stempels und der Matrize; 3) Umformen des Rohlings in einen Behälter; und 4) dem Behälter die Form der Preßoberflächen des Stempels und der Matrize verleihen.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Schritt des Einlegens des Verstärkungselementes umfaßt: 1) außer Eingriff bringen des Stempels und der Matrize; 2) Halten des Behälters in der Matrize; 3) Entnehmen des Verstärkungselementes aus einem Vorratsbehälter; 4) Plazieren des Verstärkungselementes auf einer Führung für Elemente; 5) Führen des Verstärkungselementes mittels der Führung für Elemente in die Presse; und 6) Positionieren des Verstärkungselementes auf dem Stempel.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Schritt des Verbindens des Behälters und des Verstärkungselements miteinander umfaßt: 1) erneutes in Eingriff bringen des Stempels und der Matrize; 2) Zusammenpressen des Behälters und des Verstärkungselementes; und 3) Verbinden des Verstärkungselementes mit dem Behälter durch den Einsatz von Wärme und Druck.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der Schritt des Verbindens des Behälters und des Verstärkungselementes ferner das Zuführen eines Additivs umfaßt, um den Verbindungseffekt der aufgebrachten Wärme und des Druckes zu vergrößern.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der Schritt des Verbindens des Behälters und des Verstärkungselementes ferner das Zuführen eines Klebstoffes umfaßt, um die Verbindung zwischen dem Behälter und dem Verstärkungselement zu verbessern.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Rohling Karton aufweist.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Verstärkungselement einen Verstärkungsring aufweist.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der Verstärkungsring so am Stempel positioniert ist, daß der Stempel durch den Verstärkungsring hindurch angeordnet ist, wodurch der Verstärkungsring um den Stempel herum zentriert wird.
Behälter mit einem Verstärkungselement, der durch ein Verfahren gebildet ist, das folgende Schritte umfaßt: a) Einlegen eines Rohlings in eine Presse; b) Vorbereiten der Presse, einen Behälter zu formen; c) Umformen des Rohlings in einen Behälter mit der Presse; d) Einlegen eines Verstärkungselementes in die Presse; und e) Verbinden des Behälters und des Verstärkungselementes miteinander.
Behälter nach Anspruch 13, bei dem die Presse einen Stempel und eine Matrize aufweist, wobei beide Preßoberflächen haben.
Behälter nach Anspruch 14, bei dem der Schritt des Einlegens eines Rohlings umfaßt: 1) Freigeben eines Rohlings auf eine Führung für Rohlinge; 2) Führen des Rohlings mittels der Führung für Rohlinge in die Presse; und 3) Positionieren des Rohlings zwischen dem Stempel und der Matrize.
Behälter nach Anspruch 14, bei dem der Schritt des Vorbereitens der Presse umfaßt: 1) Erwärmen des Stempels und der Matrize; 2) Aktivieren eines Ziehringes, um den Rohling über den Stempel zu spannen.
Behälter nach Anspruch 14, bei dem der Schritt des Formens des Behälters umfaßt: 1) in Eingriff bringen des Stempels und der Matrize; 2) Pressen des Rohlings durch den Eingriff des Stempels und der Matrize; 3) Umformen des Rohlings in einen Behälter; und 4) dem Behälter die Form der Preßoberflächen des Stempels und der Matrize verleihen.
Behälter nach Anspruch 17, bei dem der Schritt des Einlegens des Verstärkungselementes umfaßt: 1) außer Eingriff bringen des Stempels und der Matrize; 2) Halten des Behälters in der Matrize; 3) Entnehmen des Verstärkungselementes aus einem Vorratsbehälter; 4) Plazieren des Verstärkungselementes auf einer Führung für Elemente; 5) Führen des Verstärkungselementes mittels der Führung für Elemente in die Presse; und 6) Positionieren des Verstärkungselementes auf dem Stempel.
Behälter nach Anspruch 17, bei dem der Schritt des Verbindens des Behälters und des Verstärkungselements miteinander umfaßt: 1) erneutes in Eingriff bringen des Stempels und der Matrize; 2) Zusammenpressen des Behälters und des Verstärkungselementes; und 3) Verbinden des Verstärkungselementes mit dem Behälter durch den Einsatz von Wärme und Druck.
Behälter nach Anspruch 13, bei dem der Rohling Karton aufweist.
Behälter nach Anspruch 18, bei dem das Verstärkungselement einen Verstärkungsring aufweist.
Behälter nach Anspruch 21, bei dem der Verstärkungsring so am Stempel positioniert ist, daß der Stempel durch den Verstärkungsring hindurch angeordnet ist, wodurch der Verstärkungsring um den Stempel herum zentriert wird.