DE19531103A1 - Verfahren zur Herstellung von hygienefreundlichen eckigen Behältern und Vorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von eckigen Behältern, insbesondere Vakuumbehälter für Lebens­ mittel, bei dem ein Blech entsprechend der gewünschten Eck­ bereiche geschnitten oder gestanzt wird, woraufhin die in eine Ecke zusammenlaufenden Blechteilflächen zu senkrecht oder annähernd senkrecht zueinanderstehenden Wänden gebogen und dann über eine Schweißnaht, die noch endbehandelt wird, miteinander verbunden werden. Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zur Herstellung von eckigen Behältern und damit zur Verwirklichung des Verfahrens mit Schneid- oder Stanzwerkzeugen sowie mit Biege- und Schweißeinrichtungen.

Behälter unterschiedlichster Volumen, auch solche, die als Vakuumbehälter eingesetzt werden sollen, werden im so­ genannten Tiefziehverfahren hergestellt. Dabei wird aus einer entsprechenden Blechfläche unter Einsatz von Druck und/oder Vakuum eine Verformung des Bleches vorgenommen, die zu einem entsprechend geformten Behälter führt. Damit ist es möglich, Behälter in rechteckiger Grundform mit Innenkanten zu verse­ hen, deren Radien eine einfache Reinigung, vornehmlich im Lebensmittel- und Chemiebereich erlauben. In den Ecken laufen meist drei Flächen mit den damit korrespondierenden drei Ra­ dien zu einer Achtelhohlkugel zusammen. Das Tiefziehverfahren erfordert entsprechende Maschinen und Einrichtungen, die in der Regel nur die Herstellung von Großserien erlauben. Klei­ nere Serien, d. h. also insbesondere Spezialbehälter werden durch Biegen und Zusammenbringen der Blechteilflächen, die dann durch Schweißen zusammengebracht und zusammengehalten werden. Die zusammenstoßenden Blechteilflächen werden ent­ sprechend mit halben Radien versehen, was einen großen Her­ stellungsaufwand erfordert. Besonders schwierig ist aber das anschließende Entfernen von Schweißraupen genau im Kantbe­ reich. Werden diese Schweißraupen aber nicht mit der nötigen Sorgfalt und dem nötigen Erfolg beseitigt, ist das Reinhalten von derartigen Behältern unmöglich oder zumindestens nur mit entsprechendem Aufwand zu erreichen. Eine hygienefreundliche Ausgestaltung ist bei derartig von Hand hergestellten Behäl­ tern in aller Regel kaum oder nur mit großem Aufwand zu er­ reichen. Auch das Prägeverfahren ist nicht befriedigend ein­ zusetzen, weil nur große Radien und geringe Behältertiefen zu erreichen sind.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, auch in Einzelferti­ gung herstellbare Behälter, insbesondere für den Lebensmit­ telbereich mit hygienefreundlichen Biegeradien bzw. Eckberei­ chen zu schaffen.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die als Schweißnaht vorgesehene senkrechte Schnittlinie aus dem Biegeradius bzw. der Biegelinie heraus und im Abstand und parallel zur Biegelinie verlaufend gelegt wird, daß als Klinkung ein dreistrahliger Stern so aus den Blechteilflächen ausgenommen wird, daß nach dem Biegevorgang und dem Beiklop­ fen des Eckbereiches seine Strahlenspitzen aus dem Zentrum einer Achtelhohlkugel in die Flächen verlaufen und die Strah­ lensockel gegen Null reduziert sind.

Durch das Verlegen der Schweißnaht aus dem Zentrum der Achtelhohlkugel heraus in eine der meist drei angrenzenden Flächen ist zunächst einmal die Möglichkeit geschaffen, die Schweißnaht einfacher und besser herzustellen, weil dieser Bereich wesentlich besser zugänglich ist als der Biegeradien­ bereich bzw. der Kantbereich. Darüber hinaus ist aber eine solch hergestellte Naht von Schweißraupen wesentlich leichter zu befreien und ist damit wesentlich hygienefreundlicher. Das Sauberhalten der Eckbereich ist damit annähernd so zu bewerk­ stelligen, wie beim Tiefziehverfahren hergestellten Behäl­ tern. Ein Unterschied für den Nutzer solcher Behälter ist nicht erkennbar. Im Eckbereich sind nach dem Beiklopfen le­ diglich kurze und sehr schmale Schweißnähte (dreistrahliger Stern) auszufüllen. Auch hier kann der Schweißprozeß wesent­ lich leichter durchgeführt und der Abreinigungsprozeß vor­ genommen werden.

Nach einer zweckmäßigen Ausbildung des Verfahrens ist vorgesehen, daß die Biegung zuerst der in einer Ebene ver­ laufenden Biegelinien entsprechend und in einem Arbeitsgang und erst dann gemäß der senkrecht dazu verlaufenden Biegeli­ nie folgend vorgenommen wird. Damit ist sichergestellt, daß die axial verlaufenden Biegelinien zu einer gleiche Biegung bzw. Kante führen, während dann anschließend die quasi senk­ recht verlaufende Biegung in einem zweiten Arbeitsgang pro­ blemlos vorgenommen werden kann. Die dann voreinander stehen­ den Kanten können, da sie genau voreinander stehen, durch Schweißen gut miteinander verbunden werden.

Ziel ist es, auch im Bereich des dreistrahligen Sterns mit möglichst wenig Schweißkanten auszukommen und beim Biegen bereits die einzelnen Kanten bzw. Strahlenbereiche so anein­ anderzubringen, daß sie ohne viel Material einbringen zu müs­ sen, durch Schweißen zu verbinden sind. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Breite der Strahlensockel des dreistrahligen Sterns in Abhängigkeit von der Material­ stärke eingestellt wird und zwar mit steigender Materialstär­ ke breiter werdend. Je geringer die Materialstärke, desto schmaler ist der Strahlensockel. Eine wirksame und gezielte Verbindung bzw. ein Abdichten in diesem Bereich ist so zu erreichen.

Gemäß einer Weiterbildung ist dann vorgesehen, daß die Breite der Strahlensockel mit zunehmendem Biegeradius zuneh­ mend eingestellt wird. Dies bedeutet, daß je größer der Bie­ geradius, desto breiter der Strahlensockel ist. Je größer der Biegeradius, desto länger ist darüber hinaus der einzelne Strahl.

Rein theoretisch ist es möglich, auch Biegeradien unter 3 mm einzusetzen, doch müssen dazu die Biegewerkzeuge geson­ dert eingestellt werden. Die Erfindung sieht daher vor, daß als Klinkung bei Biegeradien zwischen 3-15/20 mm ein drei­ strahliger und bei Biegeradien über 15/20 mm ein mehrstrah­ liger Stern aus den Blechteilflächen ausgenommen wird. In aller Regel erfolgt dies durch Stanzung oder auch durch Schweißen o. a. Arbeiten. Bei einem mehrstrahligen Stern, vorzugsweise einem Mehrfachen von drei, entfallen auf eine der drei angrenzenden Flächen jeweils eine entsprechende An­ zahl von Strahlen.

Als Materialien kommen letztlich alle zum Biegen ver­ formbaren Stoffe in Frage. Besonders vorteilhaft ist es gemäß dem vorliegenden Verfahren, die Blechteilflächen aus V2A, St52, Acrylharz, thermoplastischen Kunststoffen, Verbundholz- oder Verbundstahlblechen zu schneiden, zu stanzen oder zu formen und dann nach Herstellung der Klinkung zu biegen. Ge­ rade für den Bereich der Lebensmittelbehälter sind V2A und letztlich auch Acrylharzwerkstoffe besonders zu bevorzugen.

Der dreistrahlige Stern wird in der Regel mit der gerade verlaufenden Strahlenflanken ausgefüllt. Insbesondere bei dickeren Blechen oder auch größeren Behältern kann es aber zweckmäßig sein, die Strahlenflanken zur Verkleinerung der Schweißbereiches aufeinander zulaufend gebogen ausgeschnitten auszubilden, um so wie erwähnt die verbleibenden Spalten beim Biegen und Beiklopfen des Eckbereiches möglichst schmal zu halten. Bei entsprechend gebogener Ausführung der Strahlen­ flanken kann auch bei derartiger problematischeren Behältern ein sehr schmaler Schlitz vorgegeben werden, der dann noch mit Schweißmaterial ausgefüllt werden muß.

Zur Verwirklichung des Verfahrens dient eine Vorrich­ tung, bei der als Schneidwerkzeug und/oder als Schweißein­ richtungen eine CNC gesteuerte Lasermaschine dient. Mit Hilfe einer entsprechenden Ausbildung kann eine relativ einfache Vorrichtung verwirklicht werden, wobei vorteilhafterweise auf Stanzwerkzeuge u. ä. verzichtet werden kann. Nicht verzichten kann man auf Biegeeinrichtungen, die aber mit einer kombi­ nierten Schneid- und Schweißeinrichtung korrespondierend ar­ beiten, so daß der Aufwand für das Herstellen der entspre­ chenden erfindungsgemäßen Behälter weiter reduziert werden kann.

Eine weitere Möglichkeit das Verfahren über eine zweckmäßig ausgebildete Vorrichtung zu Verwirklichen ist die, bei der die Stanze mit einem die gesamte Klinkung aufweisen­ den Stanzwerkzeug ausgerüstet ist. Hier wird der Biegeprozeß und auch der Schweißprozeß getrennt vorgenommen, dafür dann aber das Herstellen der Ausklinkung wesentlich vereinfacht werden, da die gesamte Klinkung mit einem einzigsten Stanz­ werkzeug und Stanzvorgang hergestellt werden kann.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß keine halben Radien gebogen werden müssen, so daß Schwie­ rigkeiten mit den Matrizen der Biegemaschinen völlig entfal­ len, da die Matrizen weder herausfallen noch überbeansprucht werden können. Die zum Einsatz kommenden Biegeeinrichtungen biegen nach dem Schneiden oder Stanzen genau gemäß der vor­ gegebenen Biegelinien, wobei statt der bisher vier Biegevor­ gänge nur noch zwei erforderlich sind. Diese Reduzierung der Biegevorgänge bringt den Vorteil einer hohen Winkelgenauig­ keit ohne jeden weiteren Aufwand, so daß insgesamt Behälter hergestellt werden können, die wesentlich optimaler aussehen und vor allem eingesetzt werden können. Durch das Schweißen entstehen zwar auch beim erfindungsgemäßen Verfahren Schweiß­ raupen, doch aufgrund der sehr präzisen Biegeergebnisse kann man von außen beim Schweißen sich auf das Verlaufenlassen in der Naht beschränken, so daß von vornherein wenig Nacharbei­ ten erforderlich sind. Weiterhin liegt die Schweißnaht nicht in einem zwei Flächen verbindenen Radius, sondern in einer Fläche, so daß ein Entfernen eventuell auftretender Schweiß­ raupen kaum Schwierigkeiten erbringt. Die vornehmlich drei Strahlensockel des Sterns werden vor dem Verschweißen von außen beigeklopft. Das Nacharbeiten auf der Innenseite ist gegenüber üblichen Verfahren erheblich leichter, da die Ge­ samtschweißstrecken deutlich weniger und die Nahtbreiten vor allem deutlich geringer sind. Vorteilhaft ist weiter, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren neben rechtwinkligen Ecken auch nicht rechtwinklige Ecken hergestellt werden können, also kleiner oder größer 90° und ungleichwinklige Ecken. Vor­ teilhaft ist weiter, daß mit einer einzigen Maschine ge­ schnitten und geschweißt werden kann, so daß ein deutlich geringerer Investitionsaufwand erforderlich ist. Vorteilhaft ist schließlich, daß mit diesem Verfahren die unterschied­ lichsten, durch Biegen verformbaren Materialien entsprechend eingesetzt werden können, so daß neben Kleinstserien letzt­ lich sogar einzelne Behälter hergestellt werden können, wenn dies erforderlich ist. Damit können auch hochwertige Materia­ lien Verwendung finden, die eben wegen der hohen Preise sich nur für Spezialeinsätze eignen, bisher aber aufgrund der auf­ wendigen Herstellung überhaupt nicht einzusetzen waren.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegen­ standes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbei­ spiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 den Eckbereich eines Behälters, herge­ stellt nach dem erfindungsgemäßen Verfah­ ren,

Fig. 2 ein Blech nach dem Ausschneiden oder Stanzen aber vor dem Biegen und Ver­ schweißen in Draufsicht und

Fig. 3 eine Vorrichtung zum Schneiden und Schweißen, ggf. auch Biegen von Blechen in Draufsicht.

Fig. 1 zeigt nur einen Teilbereich eines Behälters 1, um zu verdeutlichen, wie der Eckbereich eines solchen Behälters hergestellt werden kann. Mit 2 ist der Behälterboden, mit 3 die eine Seitenwand und mit 4 die zweite Seitenwand bezeich­ net.

Um die besondere Herstellungsweise bzw. damit natürlich auch das Endergebnis gut charakterisieren zu können, ist die parallel zur Ecke 13 verlaufende Schweißnaht 12 sehr deutlich herausgehoben. Das untere Ende, d. h. das zum Behälterboden weisende Ende der Schweißnaht 12 bildet die Klinkung 5 bzw. einen dreistrahligen Stern. Die Strahlenspitzen 6 weisen in die Seitenwände 3, 4 bzw. den Behälterboden 2, während die Strahlensockel 7 zum Verbinden und Abdichten dieses Bereiches dienen.

Fig. 2 zeigt wie bereits weiter oben erwähnt ein Blech 1, das zu einem Eckbereich gemäß Fig. 1 verarbeitet werden soll. Die in einer Ebene verlaufenden Biegelinien 9, 10 wer­ den dabei in einem ersten gemeinsamen Arbeitsgang verwirk­ licht, indem das Blech 18 entsprechend gebogen wird. Dann erfolgt eine Biegung entsprechend der Biegelinie 8. Diese Biegelinie 8 verläuft senkrecht zu den beiden anderen ver­ laufenden Biegelinien 9, 10.

Mit 11 ist der Biegelinienrand bezeichnet, um zu ver­ deutlichen, daß es sich nicht um eine rechtwinklige, kantige Ecke im engeren Sinne handelt, sondern vielmehr um eine ent­ sprechende Achtelhohlkugel, die das spätere Reinigen des In­ nenraums eines Behälters 1 wesentlich erleichtert und damit den Hygienevorschriften genügt.

Mit 14, 15 sind die Linien bezeichnet, die aus dem Bie­ geradius herausführen und nach dem Biegen miteinander ver­ schweißt werden. Mit 16 und 17 sind die Linien bezeichnet, die nach dem Biegen die Schweißnaht 12 bildend verschweißt werden. Weiter vorn ist bereits darauf hingewiesen worden, daß beim Biegen diese Linien 14 und 15 bzw. 16 und 17 so dicht voreinander stoßen, daß sich auch im weiteren eine Schweißnaht 12 ergibt, die wenig Schweißmaterial erfordert und die leicht abzureinigen und später auch im Gebrauch zu reinigen ist. Fig. 3 zeigt quasi schematisch ein Schneidwerk­ zeug 19 mit einer kombinierten Schweißeinrichtung 20. Ange­ deutet ist, daß der lange Arm der kombinierten Schneidwerk­ zeug 19 bzw. Schweißeinrichtung 20 teleskopierbar ist, um so unterschiedlichste Stellungen wahrnehmen zu können. Die Spit­ ze 24 des Armes 23 ist um das Gelenk 25 schwenkbar, so daß die daran befestigte Lasermaschine 21 in jede Position ge­ bracht werden kann, um einmal zu schneiden und zum anderen auch ggf. auch um zu schweißen.

Die kombinierte Schneid-/Schweißmaschine 19, 20 bzw. die Lasermaschine 21 ist einem Scheide- und Kanttisch 22 zuge­ ordnet, wobei hier die zum Kanten bzw. Biegen notwendigen Biegemaschinenteile nicht dargestellt sind.

Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden, werden allein und in Kombination als erfin­ dungswesentlich angesehen.

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung von eckigen Behältern, insbesondere Vakuumbehälter für Lebensmittel, bei dem ein Blech entsprechend der gewünschten Eckbereiche geschnitten oder gestanzt wird, woraufhin die in eine Ecke zusammenlau­ fenden Blechteilflächen zu senkrecht oder annähernd senkrecht zueinanderstehenden Wänden gebogen und dann über eine Schweißnaht, die doch endbehandelt wird, miteinander verbun­ den werden, dadurch gekennzeichnet, daß die als Schweißnaht vorgesehene senkrechte Schnittlinie aus dem Biegeradius bzw. der Biegelinie heraus und im Abstand und parallel zur Biegelinie verlaufend gelegt wird, daß als Klinkung ein dreistrahliger Stern so aus den Blechteilflächen ausgenommen wird, daß nach dem Biegevorgang und dem Beiklop­ fen des Eckbereiches seine Strahlenspitzen aus dem Zentrum einer Achtelhohlkugel in die Flächen verlaufen und die Strah­ lensockel gegen Null reduziert sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegung zuerst der in einer Ebene verlaufenden Biege­ linien entsprechend und in einem Arbeitsgang und erst dann gemäß der senkrecht dazu verlaufenden Biegelinie folgend vor­ genommen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Strahlensockel des dreistrahligen Sterns in Abhängigkeit von der Materialstärke eingestellt wird und zwar mit steigender Materialstärke breiter werdend.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Strahlensockel mit zunehmendem Biegeradius zunehmend eingestellt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Klinkung bei Biegeradien zwischen 3-15/20 mm ein dreistrahliger und bei Biegeradien über 15/20 mm ein mehr­ strahliger Stern aus den Blechteilflächen ausgenommen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 und Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Strahlenspitzen abhängig vom Biegeradius und zwar mit zunehmendem Biegeradius länger gewählt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechteilflächen aus V2A, St52, Acrylharz, thermopla­ stischen Kunststoffen, Verbundholz- oder Verbundstahlblechen geschnitten, gestanzt oder geformt und dann nach Herstellung der Klinkung gebogen werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenflanken zur Verkleinerung des Schweißberei­ ches aufeinanderzulaufend gebogen ausgeschnitten werden.

9. Vorrichtung zur Herstellung von eckigen Behäl­ tern und damit zur Verwirklichung des Verfahrens nach An­ spruch 1 bis Anspruch 8, mit Schneid- (19) oder Stanzwerkzeu­ gen sowie mit Biege- und Schweißeinrichtungen (20), dadurch gekennzeichnet, daß als Schneidwerkzeug (19) und/oder als Schweißeinrichtung 20 eine CNC gesteuerte Lasermaschine (21) dient.

10. Vorrichtung zur Herstellung von eckigen Behäl­ tern und damit zur Verwirklichung des Verfahrens nach An­ spruch 1 bis Anspruch 8, mit Stanzwerkzeugen (19) sowie mit Biege- und Schweißeinrichtung (20), dadurch gekennzeichnet, daß die Stanz mit einem die gesamte Klinkung (5) aufweisenden Stanzwerkzeug (19) ausgerüstet ist.