DE1479316B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Umbördeln des oberen Randes eines dünnwandigen, oben offenen Behälters aus thermoplastischem Kunststoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umbördeln des oberen Randes eines dünnwandigen, oben offenen Behälters aus thermoplastischem Kunststoff, bei dem der Behälter mit Matrize und Stempel geformt, dessen oberer Rand radial und zum Boden hin umgelegt und der vorgefertigte Behälter am oberen Rand am zum Boden gerichteten Bereich von dem Ausgangsmaterial abgetrennt wird.

Bei der Herstellung von Behältern aus Kunststoff entsteht beim Heraustrennen des Behälters aus der zur Herstellung verwendeten Folie an der Schneidkante Grat. Dieser Grat bildet eine scharfe Kante, die am oberen Rand des Behälters freiliegt. Da gerade diese Stelle beim Trinken mit dem Mund eines Benutzers in Berührung gerät, kann eine solche scharfe Kante zu Schnittverletzungen führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein Umbördeln des oberen Randes eines Kunststoffbehälters zu sorgen, derart, daß die an dieser Stelle vorhandene scharfe Kante in einen Bereich eingerollt wird, an den der Mund beim Trinken aus dem Behälter nicht herankommt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Behälter zumindest am oberen Rand bis zur Plazifizierung erwärmt und der zum Boden gerichtete Bereich der Randumbördelung auf die Behälterwandung zu umgelegt wird. Es ist vorteilhaft, daß der zum Boden gerichtete Bereich der Randumbördelung unter radialer Spannungsfreiheit der angrenzenden Behälterbereiche auf die Bodenwandung zu umgelegt wird, daß der Behälter zwangsgeführt mit seiner radial und zum Boden hin umgelegten Randumbördelung in mindestens eine stufenlos von einer Ausgangsform in eine Endform übergehende Auskehlung eingreift und beim Durchlaufen derselben progressiv der zum Boden gerichtete Bereich der Randumbördelung auf die Behälterwandung zu eingerollt wird und daß die Randumbördelung des Behälters auf die Behälterwandung zu in gestapelter Lage des Behälters eingerollt wird.

Dadurch wird erreicht, daß der scharfe Rand, der beim Heraustrennen des geformten Behälters aus der zur Herstellung benutzten Folie an der oberen Öffnung des Behälters entsteht, und zwar an einer Stelle, mit der beim Trinken aus einem solchen Behälter die Lippen des Trinkenden in Berührung gelangen, in eine solche Lage eingerollt wird, daß die Lippen des Trinkenden mit ihm nicht mehr in Berührung gelangen können, um dadurch Verletzungen an den Lippen oder auch beim Halten des Bechers an den Händen auszuschließen.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, die gemäß der Erfindung durch parallel zueinander angeordnete, den Behälter jeweils zwischen sich achsparallel aufnehmende Walzen mit jeweils einer die Randumbördelung des Behälters umgreifenden auf einer Schraubenlinie gelegene Auskehlung, welche allmählich von einer Ausgangsform in eine Endform übergeht, gekennzeichnet ist.

Es ist zweckmäßig, daß die Tiefe der Auskehlung vom Einlaufende zum Auslaufende hin allmählich abnimmt, daß der Übergang von der Ausgangsform bzw. von der Ausgangstiefe zur Endform bzw. Endtiefe stufenlos erfolgt, daß die Auskehlung einen V-förmigen Querschnitt mit angerundeter Wurzel aufweist, daß mehrere dicht bei dicht angeordnete Walzensätze vorgesehen sind, wobei mindestens eine mindestens zwei Walzensätzen gemeinsam ist, und daß mindestens eine der Walzen heizbar ist.

Die Erfindung ist im nachfolgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen ist

F i g. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung zum Einrollen des Umbördelungsrandes,

F i g. 2 ein Schaubild eines Behälters, dessen Rand in der in F i g. 1 gezeigten Vorrichtung eingerollt wird,

F i g. 3 eine Einzelheit im Schnitt durch das obere Ende des Behälters vor dem Einrollen,

F i g. 4 eine Einzelheit im Schnitt durch das obere Ende des Behälters nach dem Einrollen,

F i g. 5 ein waagerechter Schnitt an der Linie 5-5 der Fig. 1,

F i g. 6 ein Schnitt an der Linie 6-6 der F i g. 1,

F i g. 7 ein senkrechter Schnitt durch die Vorrichtung zum Einrollen des Behälterrandes an der Linie 7-7 der F i g. 5,

F i g. 8 ein Längsschnitt als Einzelheit durch den Mantel einer der Einrollwalzen und die

F i g. 9 bis 12 Arbeitsphasen als Einzelheiten beim Einrollen des Behälterrandes.

In den F i g. 2 bis 4 ist ein aus thermoplastischer Kunststoffolie, insbesondere Polystyrol, hergestellter Behälter gezeigt. Der Behälter 20 hat eine konische Seitenwandung 22. Ein mittlerer Bereich der Wandung weist Rippen 24 auf, die der Seitenwandung Steifigkeit verleihen und beim Servieren von Heißgetränken den Wärmeübergang zur Hand des Benutzers dämmen. Am Boden weist die Seitenwandung vorteilhafterweise eine Ringstufe 26' auf, durch die die Stapelbarkeit des Behälters verbessert wird. Die Seitenwandung endet oben in der in F i g. 3 gezeigten Randumbördelung 26. Die Kante der Randumbördelung springt vor, kann also mit dem Mund eines Trinkenden oder mit den Fingern eines Haltenden in Berührung kommen. Gelegentlich weist diese Kante einen scharfen Grat auf. Um diese scharfe Kante aus dem Berührungsbereich mit der Hand oder mit den Lippen zu entfernen, wird die Randumbördelung eingerollt, so daß ein eingerollter Rand 28 entsteht (F i g. 4). Dieser eingerollte Rand ist ferner deshalb vorteilhaft, weil er dem oberen Rand eine größere Steifigkeit als das die einfache Randumbördelung verleiht.

In F i g. 1 ist eine Vorrichtung 30 zum Einrollen der Randumbördelung 26 dargestellt. Die Vorrichtung umfaßt eine Platte 32, die von Standbeinen 34 getragen ist. Die Standbeine 34 tragen ferner eine Grundplatte 36, die sich unterhalb der Platte 32 befindet. In einem Abstand von der Platte 32 ist ein Getriebegehäuse 38 auf einem Blechzylinder 40 angeordnet. Unterhalb der Grundplatte 36 befindet sich ein Antriebsmotor 42, der über einen Riemen 45 ein Untersetzungsgetriebe 44 antreibt. Das Untersetzungsgetriebe 44 treibt eine Welle 46 an, die sich durch die Grundplatte 36 und die Platte 32 bis in das Getriebegehäuse 38 erstreckt.

Gemäß Fig. 7 ist die Welle 46 mit dem Untersetzungsgetriebe 44 über eine Kupplung 48 verbunden. Die Welle ist in der Nähe ihres unteren Endes mit Kugellagern 50 in der Platte 32 gelagert. Unterhalb der Kugellager und unterhalb einer Distanzbuchse 54 ist eine Mutter 52 auf die Welle aufgeschraubt. Am oberen Ende der Welle 46 befindet

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sich ein Antriebsritzel 56. Dieses Ritzel befindet sich leitungen 108 und 110 für die Heizspule 106 sind in dem Getriebegehäuse 38. Das Getriebegehäuse be- durch die Bohrung 90 des Wellenstummels 82 zu steht aus einem Paar horizontal angeordneter, verti- Schleifringen 112 und 114 geführt. Die Schleifringe kai im Abstand zueinanderliegender Platten 58. Zur sind auf einer isolierenden Muffe 116 am unteren Abstandshaltung dienen geeignete Distanzstücke 60. 5 Ende des Wellenstummels angeordnet.
Die Welle 46 ist in Lagerbuchsen 59 gelagert, die in Gemäß den F i g. 6 und 7 wird der Strom über die den Platten 58 angeordnet sind. in den Bürstenhaltern 120 und 122 befindlichen Kohle-Gemäß den F i g. 5 und 7 kämmt das Antriebs- bürsten 124 und 126 den Schleifringen zugeführt,
ritzel 56 mit drei Planetenrädern 61, 62 und 63. Es Die Walze 98 α auf der Welle 46 weist keine Heizhandelt sich zwar nicht um Planetenräder im eigent- io spule auf. Infolge ihrer zentralen Lage wird diese liehen Sinne, da sie nicht um das Ritzel 56 kreisen. Walze jedoch ausreichend mitgeheizt. Die Charakte-Die Planetenräder sind als hohle Zahnkränze aus- ristik der Auskehlung 104 ist aus den F i g. 8 bis 12 gebildet. Deren Hohlräume 64 haben einen verhält- zu ersehen. Die Auskehlung ist V-förmig. Die Ausnismäßig großen Durchmesser. An beiden Seiten der kehlungen haben, wie in Fig. 8 bei 128 angedeutet, Planetenräder befinden sich gleichfalls hohle Naben 15 am oberen Ende der Walze ihre größte Tiefe. Die 66. Diese Naben sind mittels Kugellagern 68 in Aus- Tiefe nimmt bis auf einen Minimalwert bei 130 in der nehmungen der Platten 58 gelagert. Nähe des unteren Endes ständig ab. Von dort aus Über den Umfang der jeweiligen Planetenräder 61, nimmt die Tiefe der Auskehlungen wieder zu und 62 und 63 sind eine Anzahl von Ritzeln 70 verteilt. erreicht bei 132 einen Maximalwert.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind um 20 Ein Stapel 134, bestehend aus Behältern 20, wird ein Planetenrad herum sechs solcher Ritzel angeord- mit den Böden nach oben durch die Hohlräume 64 net. Einige dieser Ritzel sind je zwei benachbarten eines jeden der Planetenräder 61, 62 und 63 ein-Planetenrädern gemeinsam. So kämmt beispielsweise geführt. Die Randumbördelungen der Behälter gelandas Ritzel 70 α sowohl mit dem Planetenrad 61 als gen in die Auskehlungen 104 der umgebenden auch mit dem Planetenrad 62. Das Ritzel 70 b kämmt 25 Walzen 98. Die Auskehlungen 104 haben über die sowohl mit dem Planetenrad 62 als auch mit dem gesamte Walzenlänge einen V-förmigen Querschnitt, Planetenrad 63. Das Ritzel 70 c kämmt sowohl mit und die Wurzel ist bei 138 angerundet. Der von den dem Planetenrad 63 als auch mit dem Planetenrad Flanken 136 gebildete Winkel ist konstant. Mit ab-61. Gemäß Fig. 7 sind die Ritzel 70 auf Wellen- nehmender Tiefe der Auskehlungen 104 wird der Abstummel 72 angeordnet. Diese Wellenstummel sind 30 stand der Flanken 136 bis zum Punkt geringster Tiefe beidseitig in Buchsen 74 gelagert, welche in Aus- bei 130 kleiner. Die Randumbördelungen 26 nehmen nehmungen der Platten 58 des Getriebegehäuses 38 in den V-förmigen Auskehlungen 104 der umgebenangeordnet sind. Über die nach unten gerichteten den Walzen zunächst die in F i g. 9 gezeigte Lage ein. Enden 76 der Wellen 72 sind zylindrische Stopfen 78 Die Auskehlung ist rechtsgängig, und die Walzen wergeschoben und mittels einer kleinen Schraube 80 be- 35 den in Draufsicht nach links angetrieben,
festigt. In der Platte 32 sind Wellenstummel 82 mit Die Behälter 20 werden also von den Walzen nach entsprechenden Stopfen 96 mittels Kugellager 84 unten geführt, so daß die Randumbördelungen zugleichachsig gelagert. Auf die unteren Enden der nächst in die in F i g. 10 gezeigte Lage eingerollt wer-Wellenstummel 82 sind wie bei der Welle 46 Muttern den, da der an dem äußeren Walzenmantel ge-86 aufgeschraubt, welche mit Distanzhülsen 88 unter- 40 messene Abstand der Flanken 136 kleiner geworden halb der Kugellager 84 zusammenwirken. Die Wellen- ist. Als Folge davon erfolgt ein Einrollen der Randstummel 82 haben eine Längsbohrung 90, die im umbördelung in der dargestellten Weise. Dieses Einoberen Teil 92 der Wellenstummel 82 aufgebohrt ist. rollen erfolgt allmählich mit progressiv abnehmender Die Wellenstummel 82 weisen weiterhin Flansche 94 Tiefe der Auskehlung. Wie bereits ausgeführt, sind großen Durchmessers auf. Diese tragen die hohl- 45 die Behälter 20 aus thermoplastischem Kunststoff zylindrischen Stopfen 96. Über den jeweiligen Stop- hergestellt. Infolge der Erwärmung der Walzen durch fen 78 und den entsprechenden gegenüberliegenden die Heizspulen 106 ist die Verformung der Randhohlzylindrischen Stopfen 96 nebst Flansch 94 ist umbördelungen zu einem eingerollten Rand eine eine hohle zylindrische Walze 98 geschoben. Auch bleibende Verformung, die ohne Bruchgefahr durchüber die Stopfen 100 und 102 der Welle 46 ist eine 50 geführt werden kann. Bei einem weiteren Abwärtsderartige Walze geschoben. Der äußere Mantel der wandern der Behälter wird die Randumbördelung Walzen 98 weist eine konkave Auskehlung 104 auf, noch stärker eingerollt, so daß der fertig eingerollte die über die gesamte Länge der Walzen geführt ist. . Rand 28 gemäß der Darstellung in F i g. 11 sich genau Die Mittelwalze 98 α wird vorteilhafterweise mit drei der Form der V-förmigen Auskehlung anpaßt. Infolge Auskehlungen versehen, damit sie einwandfrei mit 55 der nunmehr wieder zunehmenden Tiefe der Ausden drei Walzensätzen zusammenarbeiten kann. Sie kehlungen wird der eingerollte Rand beim weiteren kann aber auch ohne Auskehlung ausgeführt werden Abwärtswandern des Behälters von der Auskehlung und lediglich als Lagerrolle dienen. Die Charakte- freigegeben.

ristik der Auskehlung ist im nachfolgenden noch er- Die von den Walzen freigegebenen Behälter fallen läutert. Die Peripherien der Walzen tangieren einen 60 in das unter dem Stapel angeordnete Rohr 140. Das Kreis, der etwas kleiner ist als der Durchmesser des untere Ende 142 dieses Rohrs ist abgewinkelt und bei Hohlraumes 64 in den Planetenrädern. Das geht 144 offen, so daß die Behälter von dem zentral gedeutlich aus den F i g. 5 und 7 hervor. legenen Untersetzungsgetriebe 44 weg nach außen Alle Walzen 98, mit Ausnahme der Mittelwalze fallen. Das ist durch den Pfeil in F i g. 7 angedeutet. 98 a, sind mit einer Heizspule 106 ausgerüstet. Diese 65 Die Behälter können in einen Sammelbehälter fallen steckt mit ihren Enden einerseits in der Bohrung des und in diesem gesammelt werden. Sie können auch Stopfens 78 und andererseits in dem aufgebohrten einem Förderband zugeführt oder direkt in Kartons Teil 92 des Wellenstummels 82. Die Zuführungs- verpackt werden.

Die Behälter werden von den Walzen in Drehung versetzt, so daß der Behälterrand kontinuierlich auf seinem gesamten Umfang bearbeitet wird. Da die Auskehlungen der Walzen auf einer Schraubenlinie liegen, der Behälter sich in vertikaler Lage befindet und, mit den auf Schraubenlinien gelegenen Auskehlungen mehrerer Walzen gleichzeitig zusammenwirkt, bildet die Schraubenfläche einer Auskehlung einen Winkel mit dem Behälterrand. Würde der Behälter so herum eingesetzt, daß die Auskehlung die Randumbördelung nach außen zu ziehen trachtet, so würde kein einwandfreies Einrollen möglich sein. Die Auskehlung muß die Randumbördelung nach innen drücken. Bei rechtsgängigem Gewinde und einer Drehung nach links bei Blickrichtung von oben müssen die Behälter umgekehrt zugeführt werden, also mit dem Boden nach oben.

Die Steigung der Auskehlungen in den Walzen ist von der Stapelhöhe der Behälter abhängig, da die Behälter nicht zusammengestaucht werden dürfen. Vorteilhafterweise ziehen die Walzen die Behälter beim Einrollen leicht. auseinander. Bei einer Stapelhöhe, d. h. der Differenz des obersten Randes zweier aufeinanderfolgender Behälter, von 6 mm, beträgt die Steigung des Schraubenganges 7,5 mm. Es hat sich gezeigt, daß ein Unterschied von 1,5 mm ausreicht, um die Behälter beim Durchlaufen der Vorrichtung geringfügig auseinanderzuziehen. Als Folge davon gelangen die Behälter in lose zusammengestapelter Form in die Verpackungsbehälter. Das ist der Idealzustand beim Einsatz der Behälter in Verkaufsautomaten.

Beim Arbeiten mit der Vorrichtung werden drei Stapel von 75 bis 100 Behältern mit den Böden nach oben in jede der Einlaßöffnungen eingeführt. Die Behälter können von Hand oder automatisch zugeführt werden. Die Vorrichtung arbeitet mit 300 Umdrehungen pro Minute. Bei drei Stapeln ergibt sich dadurch ein Durchlauf von 900 Behältern pro Minute. Die Vorrichtung hat also eine sehr hohe Verformungsleistung bei einem ersichtlich sehr geringen Platzbedarf.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Umbördeln des oberen Randes eines dünnwandigen, oben offenen Behälters aus thermoplastischem Kunststoff, bei dem der Behälter mit Matrize und Stempel geformt, und dessen oberer Rand radial und zum Boden hin umgelegt und der vorgefertigte Behälter am oberen Rand am zum Boden gerichteten Bereich von dem Ausgangsmaterial abgetrennt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter zumindest am oberen Rand bis zur Plastifizierung erwärmt und der zum Boden gerichtete Bereich der Randumbördelung auf die Behälterwandung zu umgelegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Boden gerichtete Bereich der Randumbördelung unter radialer Spannungsfreiheit der angrenzenden Behälterbereiche auf die Behälterwandung zu umgelegt wird.

3. Verfahren nach den Ansrpüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter zwangsgeführt mit seiner radial und zum Boden hin umgelegten Randumbördelung in mindestens eine stufenlos von einer Ausgangsform in eine Endform übergehende Auskehlung eingreift und beim Durchlaufen derselben progressiv der zum Boden gerichtete Bereich der Randumbördelung auf die Behälterwandung zu eingerollt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Randumbördelung des Behälters auf die Behälterwandung zu in gestapelter Lage des Behälters eingerollt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch parallel zueinander angeordnete, den Behälter zwischen sich achsparallel aufnehmende, Walzen (98) mit jeweils einer die Randumbördelung (26) des Behälters (20) umgreifenden auf einer Schraubenlinie gelegenen Auskehlung (104), die allmählich von einer Ausgangsform in eine Endform übergeht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Auskehlung (104) vom Einlaufende zum Auslaufende hin allmählich abnimmt.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang von der Ausgangsform bzw. von der Ausgangstiefe zur Endform bzw. Endtiefe stufenlos erfolgt.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskehlung (104) einen V-förmigen Querschnitt mit angerundeter Wurzel aufweist.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere dicht bei dicht angeordnete Walzensätze vorgesehen sind, wobei mindestens eine Walze (98) mindestens zwei Walzensätzen gemeinsam ist.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Walzen (98) heizbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen