DE1479249C - Vorrichtung zum Herstellen von Ver schlußkappen aus Kunststoff, bei der Patri zen und Matrizen in gleicher Anzahl gegen uberhegend kreisförmig auf rotierenden Scheiben angebracht sind - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von Verschlußkappen aus Kunststoff, bei der Patrizen und Matrizen in gleicher Anzahl gegenüberliegend kreisförmig auf rotierenden Scheiben angebracht sind, wobei die Patrizen durch Nocken nacheinander betätigbar sind und der zu verformende Kunststoff als Streifen der Vorrichtung zuführbar ist. Mit derartigen Formmaschinen sollen aus thermoplastischem Kunststoffmaterial in Form von Bändern oder Streifen in schneller Folge kontinuierlich Verschlußkappen verschiedener Ausführungen mit und ohne Gewinde in großen Stückzahlen hergestellt werden. Diese Kappen werden in der Vorrichtung automatisch in verschiedenen Arbeitsgängen gefertigt. Vom Formen der Kappen an über das Aus- und Abschneiden vom Streifen- oder Bandwerkstoff bis zum Gewindeformen und dem nachfolgenden Auswurf der fertigen Verschlußkappe aus der Vorrichtung reichen diese Arbeitsgänge.

Es sind Vorrichtungen zum Formen von Gegenständen aus Kunststoff bekannt, bei denen eine gleiche Anzahl Patrizen und Matrizen gegenüberliegend auf rotierenden Scheiben angebracht sind. Die Patrizen werden durch Nocken nacheinander betätigt, und der zu verformende Kunststoff wird der Vorrichtung als Streifen zugeführt.

Mit den bekannten Vorrichtungen können nur flache Gegenstände ohne Gewinde wirtschaftlich hergestellt werden, da ein automatisches Entformen dieser Gegenstände nicht möglich ist.

Bei einer anderen bekannten Presse zum Herstellen von Schraubkappen wird die Matrize bzw. die Patrize hydraulisch oder pneumatisch betätigt. Durch Zuführeinrichtungen, z. B. Rundteller, die durch einstellbare Kurven zwischen Füllort und Preßort bewegbar sind, kann das Arbeiten der Presse automatisiert werden.

Die bekannten Vorrichtungen zum Herstellen von Verschlußkappen sind konstruktiv aufwendig und nicht geeignet, die Aufgabe nach der Erfindung zu lösen, die darin besteht, Verschlußkappen mit großer Geschwindigkeit kontinuierlich aus band- oder streifenförmigem thermoplastischem Kunststoffmaterial wirtschaftlich in großen Mengen herzustellen, wie es durch die Vorrichtung nach der Erfindung erreicht wird, die dadurch gekennzeichnet ist, daß auch die Matrizen durch Nocken nacheinander betätigbar sind und daß jede Patrize und jede Matrize mit einer Ausstoßvorrichtung versehen ist, die ebenfalls durch Nocken betätigbar ist. Ferner ist vorgesehen, daß jede Patrize einen Formstempel aufweist, der an seinem der Matrize zugewandten Ende mit einem Außengewinde versehen ist, daß der Formstempel über eine zylindrische Hohlwelle mit einem Zahnrad verbunden ist und daß Mittel vorgesehen sind, durch die das Zahnrad während der letzten Phase des Formvorganges drehbar ist.

In den Zeichnungen, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen, ist Fig. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung,

F i g. 2 eine Vorderansicht der Vorrichtung, F i g. 3 ein Längsschnitt durch den Formteil der Vorrichtung,

F i g. 4 eine Vorderansicht einer der beiden Wangen der Vorrichtung mit eingebauter Nockentrommel,

F i g. 5 eine Vorderansicht einer der beiden drehbaren Formscheiben der Vorrichtung, wobei ein Teil weggeschnitten ist,

F i g. 6 ein Querschnitt durch eine Patrize und deren Lagerteile,

F i g. 7 ein Querschnitt durch eine Matrize und deren Lagerteile,

F i g. 8 eine schematische Darstellung der Nockenprofile in abgewickelter Form,

F i g. 9 eine Darstellung der einzelnen Phasen eines vollständigen, automatisch durchgeführten Arbeitsspiels der Vorrichtung,

Fig. 10, G ein Querschnitt durch eine fertige Kappe mit Innengewinde und

Fig. 10, H ein Querschnitt durch eine fertige Kappe ohne Gewinde.

Fig. 1 zeigt die Vorrichtung in einer Ausführungsform für die Herstellung von Kunststoffkappen mit Innengewinde. Auf dem Bett 1 der Vorrichtung sind zwei miteinander im Abstand gegenüberliegende Wangen 2 und la befestigt, in deren Mitte eine Welle 3 drehbar gelagert ist, die über ein Reduktionsgetriebe 5 und eine Kupplung 6 von einem auf dem Bett 1 befestigten Motor 4 angetrieben werden kann. Auf der Innenseite der beiden Wangen 2 und la ist jeweils eine Ringnut vorgesehen. In diese Ringnuten sind Nockentrommeln 7 bzw. la eingesetzt, an deren freien Seiten, wie aus F i g. 3 ersichtlich ist, in drei konzentrischen Kreisen die Nocken 8, 8a und Sb bzw. 8', 8 a' und Sb' angeordnet sind. Zwischen den / Wangen 2 und 2 a sind Formscheiben 9 und 9 a mit der Welle 3 starr verbunden. Sie sind in der Weise angeordnet, daß zwischen ihnen ein ringförmiger freier Zwischenraum 10 entsteht. Zwischen ihnen und den Wangen 2 und la sollen gleichfalls ringförmige freie Zwischenräume 11 bzw. 11 α bleiben. In der Formscheibe 9 ist eine Mehrzahl von Patrizen 12 vorgesehen, die nahe dem äußeren Rand der Formscheibe 9 in gleichem Abstand voneinander kreisförmig angeordnet sind, und zwar so, daß sie sich koaxial zur Welle 3 in der Formscheibe 9 hin- und herbewegen können. In der Formscheibe 9 a ist eine der Anzahl der Patrizen 12 entsprechende Anzahl von Matrizen 13 gelagert, die den Patrizen 12 genau gegenüberliegen und in gleicher Weise wie diese beweglich sind. Jede der Patrizen 12 und jede der Matrizen 13 weist eine Lagerplatte 14 auf. Eine einzelne Patrize ist in F i g. 6 und eine einzelne Matrize in F i g. 7 dargestellt.

Wie aus Fig. 6 ersichtlich, sind in der Lagerplatte

14 der Patrize 12 zwei gegenüber den Nocken 8 und 8 a der Nockentrommel 7 angeordnete Rollen 15 und

15 a gelagert. Zwischen den Rollen 15 und 15 a ist eine mittlere Rolle 15 b gegenüber dem Nocken 8 b in dem gegabelten Ende eines Gleitblocks 16 gelagert, der in der Mitte der Lagerplatte 14 und teilweise in einer zylindrischen Hohlwelle 18 gleitend geführt ist, dessen äußeres Ende als ein mit einem Außengewinde 17 a versehener Formstempel 17 ausgebildet ist. Das andere Ende der Hohlwelle 18 ist in der Lagerplatte 14 gelagert. Nahe der Lagerplatte 14 ist die Hohlwelle 18 mit einem Zahnrad 19 versehen, mit dem die Hohlwelle 18 gedreht werden kann.

Ein Ausstoßkolben 20 ist mit seiner Kolbenstange in der Stirnseite des in der Bohrung der Hohlwelle 18 geführten Endabschnitts des Gleitblocks 16 befestigt. Die Stirnseite des Ausstoßkolbens 20 schließt normalerweise mit der Stirnseite des Formstempels 17 ab. Um den Ausstoßkolben 20 in seiner Normalstellung zu halten, ist in der Bohrung der Hohlwelle' 18 eine Schraubenfeder 21 um die Kolbenstange an-

gebracht, die vorgespannt ist, um den Formstempel 17 in seiner zurückgezogenen Normalstellung zu halten. In bestimmten Arbeitsstellungen der Vorrichtung kann die Hohlwelle 18 und somit der Formstempel 17 mit dem Zahnrad 19 gedreht werden, während der Ausstoßkolben 20 durch die Wirkung der auf dem Nocken 8 b laufenden mittleren Rolle 15 b und gegen die Wirkung der Schraubenfeder 21 über den Gleitblock 16 und die Kolbenstange in dem Hohllager 18 hin- und herbewegt wird, so daß er abwechselnd aus der offenen Stirnseite des Formstempels 17 heraus- und wieder in diesen eintritt. Dabei wird die aus Stempelkolben 20, Kolbenstange, Gleitblock 16 und mittlerer Rolle 15 α bestehende Montagegruppe von der Schraubenfeder 21 auf Grund ihrer Vorspannung in die Ausgangsstellung zurückgebracht, in der der Nocken 8 b nicht auf die mittlere Rolle 15 b einwirkt.

Bei der so ausgebildeten Patrize liegt die Lagerplatte 14 in dem ringförmigen Zwischenraum 11, und die Hohlwelle 18 ist in einer in der Formscheibe 9 vorgesehenen Bohrung 22 gelagert. Eine Vielzahl derartiger Bohrungen 22 sind längs der Umfangskante der Formscheibe 9 angeordnet, und eine Patrize der oben beschriebenen Konstruktion ist in jeder der Bohrungen 22 vorgesehen. An beiden Seiten der zylindrischen Hohlwelle 18 sind Stifte 23 und 23 a vorgesehen, die mit einem Ende in parallel zu der Bohrung 22 verlaufenden Bohrungen 24 bzw. 24 a der Formscheibe 9 gelagert und mit dem anderen Ende in der Lagerplatte 14 befestigt sind. Auf den Stiften 23 und 23 a sind Druckfedern 25 bzw. 25 a angeordnet, die die Lagerplatte 14 derart belasten, daß die Rollen 15 und 15 α gegen die Nocken 8 und 8 a gedrückt werden, so daß, wenn sich die Formscheibe 9 gegenüber der Wange 2 dreht, die Lagerplatte 14 und die zylindrische Hohlwelle 18 mit dem Formstempel 17 in der Weise vor- und zurückbewegt werden wie die auf den Nocken 8 und 8 α laufenden Rollen 15 und 15 a, wobei der Ausstoßkolben 20 in Abhängigkeit von dem Profil des Nockens 8 b entweder gleichzeitig oder unabhängig bewegt wird, um seine Ausstoßbewegung auszuführen.

Die Matrize 13 weist eine ähnliche Ausbildung wie die Patrize 12 auf, unterscheidet sich jedoch von der Patrize 12 dadurch, daß der Stempel 27 an seinem äußeren Ende als Matrizenform 26 ausgebildet ist und mit der Lagerplatte 14 a einstückig hergestellt ist und sich daher nicht um seine Achse drehen kann. Sonst gleicht die Matrize 13 der Patrize 12, indem die Rollen 15' und 15 a' gegenüber den Nocken 8' und 8 a' der Nockentrommel 7 a an der Lagerplatte 14 a zu beiden Seiten der mittleren Rolle 15 b' angeordnet sind, die gegenüber dem mittleren Nocken 8 b' von dem Gleitblock 16' gehalten wird.

Der Gleitblock 16' liegt in der Lagerplatte 14 a und hält das innere Ende des mit einer Schraubenfeder 21' umwickelten Ausstoßkolbens 20', während die äußere Stirnfläche des Ausstoßkolbens 20' mit dem Profil der Matrizenform 26 abschneidet. Ebenso wie die Patrize 12 wird auch die Matrize 13 derart in ihrer Lage festgehalten, daß ihre Lagerplatte 14 a in dem ringförmigen Zwischenraum 11a zwischen der drehbaren Formscheibe 9 α und der Wange 2 α liegt, wobei der Stempel 27 in der Bohrung 22' liegt, die in der drehbaren Formscheibe 9 α vorgesehen und mit der Bohrung 22 der Formscheibe 9 symmetrisch ausgerichtet ist. Die Anzahl der Bohrungen 22' am Umfangsrand der Formscheibe 9 α entspricht der Anzahl der Bohrungen in der Formscheibe 9, und jede der Bohrungen 22' weist eine Matrize 13 der beschriebenen Konstruktion auf. Mit Druckfedern 25' und 25 ei versehene Stifte 23' und 23 a' sind zwischen der Lagerplatte 14 a und der Formscheibe 9 a in Bohrungen 24' und 24 a' derart angeordnet, daß die Matrize 13 mit den Rollen 15' und 15 a' gegen die Nocken 8' und 8 d gedrückt wird, so daß die Matrizenform 26 und der Ausstoßkolben 20' während des Formvorgangs zusammen mit der Patrize 12 hin- und herbewegt werden. Der Formvorgang wird später eingehender beschrieben.

Der Formstempel 17 und die Matrizenform 26 sind entsprechend der Größe und Form der herzustellenden Kunststoffkappe zu bemessen und auszubilden. Die ringförmigen Zwischenräume 11 und 11a, in denen die Hauptteile der Patrizen 12 und der Matrizen 13 liegen, und der ringförmige Zwischenraum 10 zwischen den drehbaren Formscheiben 9 und 9 a müssen entsprechend der Größe der erforderlichen Matrizen und Patrizen bemessen werden.

Die Vorrichtung zum Drehen des Formstempels 17 der Patrize 12 besteht im wesentlichen aus einem Zahnsegment 28, das auf der Innenfläche der Wange 2 befestigt und in F i g. 4 dargestellt ist. Wenn sich die Lagerplatte 14 einer gegebenen Patrize 12 diesem Zahnsegment 28 während des betriebsmäßigen Drehens der Formscheibe 9 nähert, greift das Zahnrad 19 auf der Hohlwelle 18 in die Zähne des Zahnsegments 28 ein. Somit rollt es sich während des Drehens der Formscheibe 9 auf dem Zahnsegment 28 ab und bewirkt ein Drehen der Hohlwelle 18 und des Formstempels 17, während sich die Patrize 12 in einer kreisförmigen Bahn bewegt.

Oberhalb oder seitlich der Vorrichtung ist eine Materialzuführungsvorrichtung 29 zur Einführung von durch Erhitzen auf den gewünschten Grad erweichtem Kunststoff in Form eines kontinuierlichen Bandes oder Streifens vorgesehen. Ein Behälter 30 zur Entnahme des nach dem Formvorgang verbleibenden Abfalls ist an dem Bett 1 der Maschine vorgesehen, und ein Schaufelrad 31 zur Entfernung der hergestellten Kappen ist an der Wange 2 a angeordnet, wie in F i g. 2 dargestellt ist. Das Schaufelrad 31 wird durch die drehbare Formscheibe 9 α mittels einer auf deren Umfangsfläche vorgesehenen Verzahnung 32 betätigt, wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, oder kann durch irgendwelche anderen geeigneten Mittel angetrieben werden.

Die Nocken 8, 8 a und Sb der Nockentrommel 7 und die Nocken 8', 8 a' und 8 b' der Nockentrommel 7a sind in der in den Fig. 4 und 8 dargestellten Weise angeordnet und ausgebildet. In F i g. 8, in der die Nockenprofile zum Zwecke der Erläuterung in abgewickelter Form dargestellt sind, sind die Nocken beider Nockentrommeln 7 und 7 a sich gegenüberliegend für einen vollständigen Arbeitszyklus wiedergegeben.
Der Betrag, um den diese Nocken im Profil steigen und fallen, wird durch die Größe der herzustellenden Kappe bestimmt. Die Bewegungen der Patrize 12 und der Matrize 13 während des Betriebs werden durch das Profil dieser Nocken derart gesteuert, daß eine sich ergänzende Bewegung zur Ausführung des im wesentlichen aus dem Formen, Schneiden, Entformen und Auswerfen bestehenden Formvorgangs zustande kommt.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist wie folgt:

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Das durch Erhitzen erweichte Kunststoffmaterial P wird in Form eines Bandes oder Streifens durch den ringförmigen Zwischenraum 10 zwischen den drehbaren Fonnscheiben 9 und 9 a von einer Seite in die Vorrichtung eingeführt, wie in F i g. 4 dargestellt ist. Die Formscheiben 9 und 9 α drehen sich in der in Fig. 4 mit dem Pfeil bezeichneten Richtung, und somit wird die Patrize 12 durch die Nocken 8, 8 a und 8 b und die Matrize 13 durch die Nocken 8', 8 a' und 8 b' betätigt, wodurch die in Fig. 9 dargestellten koordinierten Bewegungsabläufe erzielt werden. Wie insbesondere aus den F i g. 8 und 9 ersichtlich ist, bewegt sich die Patrize 12 beim Eintreffen des KunststoffmaterialsP in der Stellung5 (Fig. 8) und der entsprechenden Stellung A (Fig. 9) auf das Material zu. In der Stellung S₁ wird das Material durch den Formstempel 17 in die Matrizenform 26 eingepreßt, wie in der Stellung B in Fig. 9 dargestellt ist. Darauf bewegen sich die Patrize 12 und die Matrize 13 gemeinsam auf die Formscheibe 9 zu, bis die Spitze der Matrizenform 26 leicht in die Bohrung 22 eintritt, wie in der Stellung C in F i g. 9 dargestellt ist, um das Kunststoffmaterial P von dem Werkstück Pa abzuschneiden. Nachdem das Werkstück Pa von dem Kunststoffmaterial P durch Abschneiden getrennt wurde, tritt die Matrize 13 zurück, wie in der Stellung D dargestellt ist, und läßt das Werkstück Pa auf dem Formstempel 17 zurück. Wie in der Stellung D in F i g. 9 dargestellt ist, tritt der Ausstoßkolben 20' infolge der Wirkung des Nokkens 86' in der Stellung S₃ für kurze Zeit aus der Matrizenform 26 heraus, um eine zwangläufige Trennung des Werkstücks Pa von dem Kunststoffmaterial P zu gewährleisten. In der Stellung S₁ beginnt sich die Matrize 13 vorwärts zu bewegen und bewegt sich so lange nach außen, bis die Stellung S₅ erreicht ist, während sich die Patrize 12 ebenfalls geringfügig nach außen bewegt. Der Ausstoßkolben 20 der Patrize 12 tritt leicht heraus, und das Werkstück Pa wird zwischen dem Ausstoßkolben 20 und der Matrizenform 26 eingeklemmt. In der Stellung S₅ kommt das an der zylindrischen Hohlwelle 18 der Patrize 12 vorgesehene Zahnrad 19 mit dem Zahnsegment 28 in Eingriff, wodurch der Formstempel 17 und die Hohlwelle 18 gedreht werden, während sich die Patrize 12 infolge der Drehung der Formscheiben 9 und 9 a in einer kreisförmigen Bahn bewegt.

Wie erwähnt, ist der Formstempel 17 mit einem Außengewinde 17 a versehen. Da die Richtung der Drehung so gewählt ist, daß der Formstempel 17 aus dem Werkstück Pa herausgeschraubt wird, verbleibt durch die Drehung des Formstempels 17 ein Gewinde an der inneren Umfangsfläche des Werkstücks Pa. Genauer gesagt, von der Stellung S₅ bis zur Stellung S₆ (F i g. 8) tritt die Matrize 13 ganz allmählich zurück, während sich der Formstempel 17 dreht. Der Ausstoßkolben 20 der Patrize 12 bewegt sich ebenfalls allmählich nach außen und folgt der Bewegung der Matrize 13, so daß das Werkstück Pa auf der Strecke zwischen den Stellungen S₅ und S₆ zwischen dem Ausstoßkolben 20 und der Matrizenform 26 gehalten wird. Dieser Zustand ist in der Stellung £ in Fig. 9 dargestellt. Da sich der Formstempel 17 während dieser ganzen Zeit dreht, wird das im Werkstück Pa geformte Gewinde während des Entformens nicht beschädigt. In der Stellung S₆ kommt das Zahnrad 19 mit dem Zahnsegment 28 außer Eingriff, wodurch die Drehung des Formstempels 17 beendet wird. Von der Stellung S₆ bis zur Stellung. S₇ tritt die Matrize 13 schnell und vollständig zurück, während der Ausstoßkolben 20 ebenfalls zurücktritt, und in der Stellung S₇ tritt der Ausstoßkolben 20' heraus und stößt das Werkstück Pa von der Matrizenform 26 ab, wie bei der Stellung F in Fig. 9 dargestellt ist. Das Werkstück Pa fällt in eine Schaufel des sich drehenden Schaufelrads 31, das das Werkstück in einen darunterliegenden Behälter fördert, aus dem die hergestellten Kappen entnommen werden können. Der Abfall fällt in das Bett 1 der Maschine.

Die vorstehend beschriebene Folge der Formvorgänge, die gemeinsam von der Patrize 12 und der Matrize 13 ausgeführt werden, beginnt in der Winkelstellung, in der das Kunststoffmaterial P in die Maschine eingeführt wird, und endet in einer anderen Winkelstellung, die zu dem Einlaßpunkt in einem Winkel von etwa 180° liegt. Die vorstehende Beschreibung basiert auf der Herstellung von Kappen von der mit Pa bezeichneten Art, die, wie unter G in Fig. 10 dargestellt ist, mit einem Innengewinde Sp versehen sind. Wenn das Außengewinde 17 a fortgelassen wird, können jedoch auch Kappen ohne Gewinde, wie die unter H in Fig. 10 dargestellte Kappe Pa', hergestellt werden.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung klar hervorgeht, kann mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung ein band- oder streifenförmiges thermoplastisches Kunststoffmaterial schnell und kontinuierlich in Verschlußkappen verarbeitet werden, die in großen Mengen hergestellt werden können und an der inneren Umfangsfläche ein Gewinde aufweisen können oder nicht.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Herstellen von Verschlußkappen aus Kunststoff, bei der Patrizen und Matrizen in gleicher Anzahl gegenüberliegend kreisförmig auf rotierenden Scheiben angebracht sind, wobei die Patrizen durch Nocken nacheinander betätigbar sind und der zu verformende Kunststoff als Streifen der Vorrichtung zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Matrizen (13) durch Nocken (8', 8 a') nacheinander betätigbar sind und daß jede Patrize (12) und jede Matrize (13) mit einer Ausstoßvorrichtung (20, 20') versehen ist, die ebenfalls durch Nocken (8 b, 8 b') betätigbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Patrize (12) einen Formstempel (17) aufweist, der an seinem der Matrize (13) zugewandten Ende mit einem Außengewinde (17 a) versehen ist, daß der Formstempel (17) über eine zylindrische Hohlwelle (18) mit einem Zahnrad (19) verbunden ist und daß Mittel vorgesehen sind, durch die das Zahnrad (19) während der letzten Phase des Formvorganges drehbar ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen