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Vorrichtung zur Herstellung von Behältern, die einen in eine Hülse
eingesetzten Einsatz aufweisen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Behältern, die aus einem
Kunststoffeinsatz und einer diesen umgebenden, verhältnismäßig steifen Hülse bestehen.
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Diese Vorrichtung weist einen Ziehdorn und eine Matrize auf, die mindestens
einen Matrizenhohlraum zum Formen mindestens eines Teiles des Einsatzes durch Verformen
eines Kunststoffrohlings unter Erhitzen besitzt.
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Gemäß dem Hauptpatent ist die Matrize an einer intermittierend umlaufend
angetriebenen Welle montiert und nacheinander in verschiedene Stellungen führbar.
In einer dieser Stellungen, der Formungsstellung, ist der mit dem Matrizenhohlraum
fluchtende Ziehdorn axial relativ zum Matrizenhohlraum in diesen hinein und aus
diesem heraus bewegbar. Dabei ist eine Druckdifferenz zwischen dem Matrizenhohlraum
und dem Ziehdorn herstellbar, so daß sich mindestens Teile des Formlings an die
Innenwand des Matrizenhohlraums - insbesondere eine zylindrische Innenwand
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anlegen. In einer anderen dieser Stellungen ist eine Uberführungseinrichtung, die
in dieser Uberführungsstellung mit dem Matrizenhohlraum fluchtet, axial relativ
zum Matrizenhohlraum bewegbar. Von dort ist die Überführungseinrichtung in eine
weitere Position, die Einpaßposition, bewegbar, in der der Einsatz in vorher fertiggestellte,
bereitgehaltene Hülsen durch axiale Relativbewegung zu einer Hülsenhalteeinrichtung
geschoben wird.
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Gemäß dem Hauptpatent kann die Uberführungsvorrichtung als zweite
Formvorrichtung ausgestaltet sein, so daß jede der Formvorrichtungen zum Formen
einer Hälfte des Einsatzes dient. Außerdem sind Schweißvorrichtungen vorgesehen,
die diese beiden Hälften des Einsatzes mit ein ander verschweißen, wenn die diese
beiden Teile enthaltenden Matrizenhohlräume einander gegenüberstehen, so daß bei
einer anschließenden Auseinanderbewegung der beiden Matrizenhohlräume die Uberführungseinrichtung,
die die eine Hälfte des zusammengesetzten Einsatzes in ihrem Matrizenhohlraum zurückhält,
auch die andere Hälfte des Einsatzes mitnimmt und in der weiteren Stellung den fertigen
zweiteiligen Einsatz in die bereitgehaltene Hülse einschiebt.
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Für mannigfaltige Zwecke ist es jedoch erwünscht, einen gegebenenfalls
einteiligen Einsatz in offenem Zustand in die bereitgehaltene Hülse einzuschieben,
worauf anschließend dieser fertige offene Behälter gefüllt und nach einem beliebigen
bekannten Verfahren dichtend verschlossen werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung
dieser
Art die ltberführungsvorrichtung in einfacher Weise derart zu gestalten, daß sie
imstande ist, auch einen einteiligen Einsatz, der in einer vorgeschalteten Formvorrichtung
tiefgezogen wurde, ohne Bearbeitung desselben zu übernehmen und in der späteren
Stellung unverschlossen in die bereitgehaltene Hülse einzusetzen. Diese Aufgabe
wird dadurch gelöst, daß die Vberführungseinrichtung als Abzugseinrichtung zum Abziehen
des Einsatzes oder Einsatzteiles aus dem Matrizenhohlraum ausgebildet ist.
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Dabei kann ie e Abzugseinrichtung als Greifer-, Saug-, Schweiß- und/oder
Klebeeinrichtung ausgebildet sein.
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Vorzugsweise ist die Greifervorrichtung zum Fassen des im Matrizenhohlraum
befindlichen geformten Einsatzes an der Innenseite in der Nähe des offenen Randes
als elastisch aufweitbarer Greifring ausgebildet, der durch Keilwirkung zwischen
Flächen gegeneinander verschiebbarer und in zeitlich abgestimmter Weise gesteuerten
Halte elemente spreizbar bzw. aufweitbar ist.
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Die Wirkung dieser Maßnahme im Verein mit den oben im Zusammenhang
mit dem Hauptpatent genannten Maßnahmen besteht darin, daß die Halteelemente mit
dem zwischen ihnen getragenen elastisch aufweitbaren Greifring gerade genügend weit
in das offene Ende des im Matrizenhohlraum enthaltenen Einsatzes hineinbewegt und
anschließend gegeneinander bewegt werden, so daß der Greifring in einem geringen
Abstand mm offenen Rand des Einsatzes gespreizt wird und an der Innenfläche des
Einsatzes angreift. Durch Relativverschiebung dieser Greifereinrichtung und des
Matrizenhohlraums wird anschließend der Einsatz aus dem Matrizenhohlraum herausbewegt,
und
in der Einpaßposition, wenn älso diese Uberführungseinrichtung
einer bereitgehaltenen Hülse gegenübersteht, wird der an der Greifereinrichtung
getragene Einsatz durch abermalige Relativverschiebung in die Hülse eingesetzt,
worauf anschließend die beiden Halteelemente der Greifereinrichtung auseinanderbewegt
werden und der Greifring entspannt und durch weiteres Zurückziehen der Teile aus
dem Einsatz herausbewegt wird.
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Vorteilhafterweise kann der Greifring ein Rundschnurring aus Gummi
oder gummielastischem Material sein.
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Die Halteelemente können zweckmäßigerweise ein in einem mit Druckmittel
beaufschlagbaren Zylinder geführt er hohler äußerer Kolben und ein in diesem und
an einem mit dem Zylinder verbundenen zentralen Führungsstift geführter innerer
Kolben sein. Durch geeignete Wahl der bei Kolbenzylinderaggregaten bekannten Anschläge
werden bei Einführen des Druckmittels in den Zylinder zunächst beide Kolben ausgeschoben,
bis der innere Kolben an einer Weiterbewegung gehindert ist. Zu diesem Zeitpunkt
befindet sich der aufweitbare Greifring bereits in seiner für den Angriff an der
Innenwand des Einsatzes bereiten Stellung. Eine Weiterbewegung des äußeren Kolbens,
die nur durch den Greifring selbst behindert ist, hat eine Aufweitung des Greifringes
unter Keilwirkung zur Folge, indem zu diesem Zweck mindestens an einem der Teile
die den Greifring berührende Fläche als Keilfläche ausgebildet ist.
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Der innere Kolben kann vorteilhafterweise entgegen der
Wirkrichtung
des Druckmittels durch eine Feder belastet sein. Mittels dieser Feder kann die Rückführung
der beiden Kolben in die Ruhestellung bewirkt werden, wenn der Zylinder entlastet
wird. Statt dessen könnte natürlich vorgesehen sein, den Zylinder für diese Phase
an eine Vakuumquelle anzuschließen.
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Vorteilhafterweise kann der Hub der verschiebbaren Teile nur gerade
ausreichen, um ein Eintreten der Wirkteile, nämlich des elastischen Greifringes
und der ihn spreizenden Halteelemente, in dem Bereich des Randes des Einsatzes und
ein Austreten aus diesem zu gestatten, und der Zylinder des Greifers kann in einem
Greiferträger angeordnet sein, der als Ganzes in der Hubrichtung der verschiebbaren
Halteelemente mit einer Hublänge verschiebbar ist, die der Länge des Einsatzes entspricht.
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Die Hublänge ist dabei um ein Maß größer als die Länge des Einsatzes,
so daß ein Weiterdrehen der Matrize und der Greifereinrichtung mit dem daran getragenen
Einsatz ohne gegenseitige Behinderung möglich ist.
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Der Antrieb des Greiferträgers kann vorteilhafterweise von zwei Kurventrieben
abgeleitet sein, nämlich einem Kurventrieb, dessen Kurvenfolger an dem um seine
Welle umlaufenden Greiferträger angeordnet ist und dessen Kurvenscheibe frei drehbar
an der Welle montiert ist und über einen Lenker mittels eines zweiten Eurventriebes
intermittierend hin und her drehbar angetrieben ist. Auf diese Weise ist es möglich,
dem Greiferträger, wenn er sich in bezug auf den zugeordneten Matrizenhohlraum bzw.
auf den zugeordneten Hülsenträger in ausgerichteter Stellung befindet, mittels einer
normalerweise ruhenden Kurvenscheibe, die für das Ausziehen
des
Einsatzes aus dem Matrizenhohlraum bzw. zum Einschieben des fertigen Einsatzes in
eine bereitgehaltene Hülse erforderliche hin- und hergehende Bewegung zu erteilen.
Im Interesse der Zeitersparnis ist es dabei günstig, wenn die Kurven der Eurventriebe
derart ausgelegt sind, daß der Greiferträger bei Annäherung an die Stellung für
das Ergreifen und Ausziehen eines Einsatzes aus dem Matrizenhohlraum einen wesentlichen
Teil seines Auswärtshubes und in dieser Stellung nur den Rest des Auswärtshubes
und im wesentlichen den ganzen Rückhub ausführt und in der Stellung für das Einschieben
des Einsatzes in die Hülse im wesentlichen den ganzen Auswärtshub und nur einen
Teil des Rückhubes und erst in mindestens einem Teil des folgenden Schaltschrittes
den Rest des Rückhubes ausführt. Durch Verlegung eines Teiles der Hubbewegung des
Greiferträgers in den Zeitabschnitt des Schaltschrittes, bei dem der Greiferträger
zwischen den einzelnen Stellungen bewegt wird, ist eine wesentliche Zeitersparnis
erzielbar.
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Vorteilhafterweise können gleiche Kurventriebe an beiden Stirnseiten
der Maschine angeordnet sein.
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Im Interesse der Erhöhung der Produktionsleistung ist es zweckmäßig,
Gruppen von Formdornen, Matrizenhohlräumen, Greifern und Hülsenträgern in gleicher
Anzahl und Anordnung zu Einheiten zusammenzufassen.
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Auf der Zeichnung sind ein Behälter sowie bevorzugte Ausführungsformen
einer Vorrichtung zu dessen Herstellung beispielsweise dargestellt.
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Fig. 1 zeigt einen aus zwei Teilen zusammengesetzten Behälter in perspektivischer
Darstellung ohne Verschluß.
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Fig. 2 zeigt schematisch den Betrieb einer Vorrichtung nach der Erfindung.
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Fig. 3 zeigt in Perspektive eine sternförmige Anordnung mehrerer einzeln
anschiebbarer Greifereinrichtungen mit Kurventrieben für den Greiferträgerantrieb.
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Fig. 4 und 5 sind Schnitte durch eine Greifereinrichtung.
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Wie Fig. 1 zeigt, besteht der Behälter 2 aus einer zylindrischen Hülse
4 aus verhältnismäBig steifem Material, beispielsweise Pappe, die beiderseits offen
ist und deren untere Kante 6 durch Umrollen des Materials versteift ist, so daß
der Behälter auf diese Kante aufgesetzt werden kann.
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In die zylindrische Hülse 4 ist ein Einsatz 8 aus tiefziehbarem Kunststoff,
beispielsweise Polyvinylchlorid, eingefügt, der aus einem zylindrischen Mantel 10
besteht, der an seinem einen Ende durch eine halbkugelige Stirnwand 12 verschlossen
ist. Die freie Kante des offenen Endes ist zu einem auswärts gerichteten Flansch
14 ausgebildet, der die nicht umgerollte freie Kante der zylindrischen Hülse 4 übergreift.
Im gefüllten, gebrauchsfertigen Zustand kann dieser Behälter mit einer an dem Flansch
14 angeschweißten Verschlußfolie oder mit einem in das offene Ende des Behälters
eingesetzten Deckel verschlossen sein. Der Verschluß und seine Herstellung sind
nicht Gegenstände der Erfindung.
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In Fig. 2 ist dargestellt, wie mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
der Einsatz 8 vom Matrizenhohlraum 79 durch eine Abzugseinrichtung abgezogen und
in die Hülse 4 eingesetzt wird. Im rechten Teil der Figur ist schematisch im Teilschnitt
ein Matrizenblock 160 dargestellt, der an vier Seiten jeweils einen oder eine Reihe
von Matrizenhohlräumen 79 aufweist.
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Dieser Matrizenblock 160 ist intermittierend in Pfeilrichtung um die
Welle 161 drehbar, so daß die nach unten weisenden Matrizenhohlräume dazu zur Verfügung
stehen, daß ein Ziehdorn 34 das ursprünglich ebene Material Fp des Einsatzes in
den Matrizenhohlraum eindrückt und daß durch beispielsweise Einströmen von Druckmittel
durch die Kanäle 46 des Ziehdornes 34 eine Druckdifferenz zwischen dem Matrizenhohlraum
und dem Ziehdorn 34 entsteht, der die zylindrische Wandung des Einsatzes an die
zylindrische Wandung des Natrizenhohlraumes anlegt. Nachdem der Ziehdorn 34 aus
dem Matrizenhohlraum herausgezogen ist, wird der Matrizenblock 160 um 900 im Uhrzeigersinn
verschwenkt, so daß der Einsatz 8, der sich noch im Matrizenhohlraum 79 befindet,
nach links gerichtet ist. Der Matrizenhohlraum 79 steht über Kanäle 80 mit Leitungen
in Verbindung, so daß der oben erwähnte Druckunterschied auch durch Vakuumleitungen
erzeugbar ist. In dieser seitlichen Stellung ist die Uberführungseinrichtung 166,
die edbenfalls um eine Welle, beispielsweise im Gegenuhrzeigersinn intermittierend
um jeweils 90° drehbar ist, axial relativ zum Einsatz 8 bewegbar, so daß die als
Saug- oder Schweiß- bzw. Klebeeinrichtung ausgebildete Abzugseinrichtung 5a an den
äußeren Rand 14 des Einsatzes 8 heranbewegbar ist und durch die Saugwirkung, durch
leichtes Ankleben oder leichtes Anschweißen
der Einsatz 8 aus
dem Matrizenhohlraum 79 bei einer entgegengesetzten axialen Relativbewegung abgezogen
wird. Anschließend wird die Uberführungseinrichtung 166 um 900 im Gegenuhrzeigersinn
verschwenkt, so daß der Einsatz 8 - wie dargestellt -nach oben weist. Bei einem
weiteren Verschwenken um 900 im Gegenuhrzeigersinn befindet sich der Einsatz 8 gegenüber
einer Hülsenhalteeinrichtung 15, die eine Hülse 4 hält, so daß der Einsatz 8 und
die Hülse 4 fluchten. Durch axiales Aufeinanderzubewegen der Ilberführungseinrichtung
166 auf die Hülsenhalteeinrichtung 15 wird der Einsatz 8 in die Hülse hineingeschoben,
bis sie darin beispielsweise durch Reibungskräfte infolge einer leichten Konizität
so weit festgehalten ist, daß nach anschließendem Zurückziehen der Vberführungseinrichtung
166 oder der Hülsenhalteeinrichtung 15 sich der Einsatz 8 von der Abzugseinrichtung
5a ablöst. Dieses Ablösen kann auch dadurch erfolgen, daß die Saugwirkung aufgehoben
wird oder daß im Falle der Verwendung einer Schweißeinrichtung eine kurze Temperaturerhöhung
der Flächen der Abzugseinrichtung 5a erfolgt, die mit dem Rand 14 des Einsatzes
8 verbunden sind, so daß dieser leicht aufschmilzt und sich von der Abzugseinrichtung
5a löst.
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Gemäß Fig. 3 tragen die Greiferträger 178 die als Schweißeinrichtungen
ausgebildeten Greifer, deren Zahl und Anordnung mit denen der Matrizenhohlräume
in den Formkästen übereinstimmen, sind an dem Greiferstern 166 radial auswärts verschiebbar
angeordnet. Jeder Greiferträger 178 weist an jeder Stirnseite eine Rolle 180 auf,
die in der Nut 182 einer ortsfesten Kurvenscheibe 184 geführt ist, während die Welle
168 umläuft. Die Kurvennut 182 verläuft etwa in der in Fig. 10 angedeuteten
Weise.
Das Ausschieben und Zurückziehen eines Greiferträgers setzt nun eine Relativverdrehung
des Greifersternes 166 gegenüber der Kurvenscheibe 184 voraus.
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Andererseits muß aber die Radialbewegung des Greiferträgers 178, insbesondere
seine Einwärtsbewegung beim Ausziehen der Einsätze 8 bei ruhendem Greiferstern erfolgen.
Zur Erzeugung der geforderten Relativdrehung des Greifersternes gegenüber der Kurvenscheibe
ist nun mit einem mittels eines Zapfenlagers 186 mit der Kurvenscheibe 184 angelenkten
Winkelstück 188 ein Lenker 190 verbunden, der mittels eines Kurventriebes in zeitlich
abgestimmter Weise derart antreibbar ist, daß bereits bei Annäherung eines Greiferträgers
178 an die Stellung II die Kurvenscheibe 184 vorübergehend in Richtung der Welle
168 gedreht wird, so daß das in dieser Phase sonst bereits einsetzende radiale Ausschieben
des Greiferträgers 178 verzögert wird. Wenn der Greiferträger 178 die Stellung II
erreicht hat und die Stillstandzeit des Greifersternes zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Schaltschritten bereits begonnen hat, wird die Kurvenscheibe entgegen dem während
des Schaltschrittes auftretenden Drehsinn der Welle 168 um einen ausreichenden Winkel
verdreht, um den Greiferträger 178 so weit auszuschieben, daß seine Schweißränder
5 an die Ränder der Matrizenhohlräume 79 herangeführt werden. Zu diesem Zeitpunkt
erfolgt übrigens die Druckluft zufuhr über die Druckluftleitung 108, durch die die
Schweißränder 5 oder auch z. B. die in Fig. 4 und 5 dargestellten Greifereinrichtungen
ausgeschoben und an den Einsätzen 8 zum Angriff gebracht werden. Bei andauernder
Drehung der Survenscheibe 184 und bei noch immer stillstehendem Greiferstern 166
erfolgt der volle Rückhub des Greiferträgers 178, bei dem der Einsatz 8 vollends
aus dem Formhohlraum
ausgezogen wird. Erst dann erfolgt der nächste
Schaltschritt des Greifersternes.
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Der Verlauf der Kurvennut 182 ist im Bereich der Stellung III gerade
spiegelbildlich zu dem im Bereich der Stellung II. Infolgedessen ist der kinematische
Ablauf der Bewegung des Greiferträgers 178 in dieser Stellung gerade entgegengesetzt
demjenigen beim Ausziehen des Behältereinsatzes. Dies bedeutet, daß der Arbeitshub
des Greifersterns zum Einschieben eines Behältereinsatzes in eine Hülse zur Gänze,
der Rückhub jedoch nUi zum Teil während der Stillstandszeit des Greifersternes stattfindet,
während der Rest des Rückhubes bereits während des Schaltschrittes auftritt.
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Die Greiferträger stehen unter der Druckluftzufuhr, bis der betreffende
Greiferträger 178 die Stellung III erreicht hat und in dieser so weit ausgeschoben
ist, daß die Einsätze 8 in die Hülsen 4 vollends eingeschoben sind. Zu diesem Zeitpunkt
werden die Zylinder 86 der Greifer entlüftet, und die Greifer geben die Einsätze
8 durch kurzzeitiges Erhitzen und Abschmelzen der angeschweißten Ränder wieder frei,
bevor der betreffende Greiferträger 178 durch die Rückdrehung der Eurvenscheibe
184 zurückgezogen wird.
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Die in den Fig. 4,5 dargestellte Greifereinrichtung besteht im wesentlichen
aus einem Zylinderkörper 86, der mit einem zentralen Führùngsstift 88 fest verbunden
ist.
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Diese beiden Teile begrenzen den Arbeitsraum des Zylinders, in dem
ein innerer Kolben 90, der von einer Feder 92 gegen den Boden des Zylinders 3 hin
belastet ist und durch Einführung eines Druckmittels in den Arbeitsraum
des
Zylinders bis zum Eingriff von Anschlägen 94 an dem Führungsstift 88 und an dem
Kolben 90 ausschiebbar ist, und ein äußerer Kolben 96 spielen. Der Kolben 96 besteht
aus einem im wesentlichen zylindrischen Teil, der zwischen den Wänden des Zylinders
96 und der Außenfläche des inneren Kolbens 90 frei bewegbar ist.
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Die Vorderkante 98 dieses äußeren Kolbens hat einen abgeschrägten
Kantenabschnitt 100.
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Zwischen dem vorderen Abschnitt 102 des inneren Kolbens 90 und dem
vorderen Teil 104 des äußeren Kolbens 96 befindet sich ein Greiferring 106 aus elastischem
Material, beispielsweise Kautschuk.
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Der Arbeitsraum des Zylinders ist über eine Druckmittelleitung 108
mit Druckmittel beschickbar.
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Wenn die soeben beschriebene Greifereinrichtung einem Matrizenhohlraum
mit einem darin enthaltenen, geformten Einsatz 8 gegenübersteht, wird ein Druckmittel,
vorzugsweise Druckluft, durch die Druckmittelleitung 108 eingeführt. Wie aus Fig.
5 ersichtlich, wird der innere Kolben 90 entgegen der Wirkung der Feder 92 bis zu
dem Eingriff der Anschläge 94 ausgeschoben. Auf diese Weise wird der vordere Teil
102 des inneren Kolbens 90, der den elastischen Greiferring 106 trägt, in die offene
Seite des Einsatzes 8 eingeführt.
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Da das in den Zylinder 86 eingeführte Druckmittel auch auf den äußeren
Kolben 96 wirkt, wird dieser ebenfalls ausgeschoben, und der abgeschrägte Abschnitt
100 der Vorderkante 98 des äußeren Kolbens 96 wird gegen den Greiferring
106
gedrückt, so daß dieser in den in Fig. 5 dargestellten aufgeweiteten Zustand gebracht
wird.
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In diesem Zustand wird der aufgeweitete Greiferring 106 gegen die
Innenfläche des Einsatzes 8 angepreßt, so daß dieser festgehalten wird. Wenn nun
die Greifereinrichtung mit dem daran befestigten Einsatz 8 von der Matrize 78 fortbewegt
wird, nimmt sie den Einsatz 8 mit.
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-Patentansprüche-