DE4424755A1 - Method for forming closures in packaging e.g. sausage skins - Google Patents
Method for forming closures in packaging e.g. sausage skinsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von festen Verschlüssen an Verpackungsbehältern, wie z. B. Beutel oder Schläuche, durch Biegeknicken von Ver schließklammern in Form von vorzugsweise offenen, symmetri schen und U-förmigen Profilen mit dünnen Stegen und unter schiedlichen Schubmittelpunkten sowie Wölbwiderständen, die zu einem endlosen Band verbunden sind. Aus den so vorgefer tigten Profilen werden durch ein Werkzeug, bestehend aus ei nem Verschließstempel und einer Matrize, die Verschlüsse her gestellt. Dabei ist der Verschließstempel derart gegen die Matrize beweglich angeordnet, daß er die Flansche eines der Matrize zugeführten Profile gegeneinander biegt und zum Steg des Profils hin zusammenpreßt. Derartige Einrichtungen werden auch als Clipmaschinen und die mit diesen Maschinen erzeugten Verschlüsse als Clips bezeichnet und finden insbesondere An wendung zum Verschließen von Wursthüllen. Da die U-Profile aus zusammenhängenden Bandmaterial der Vorrichtung zugeführt werden, müssen diese, bevor der Verschließvorgang beginnt, zunächst voneinander durch einen Schneidvorgang getrennt wer den. Als Materialien für die Verschließklammern erweisen sich Metalle, insbesondere Aluminium, am zweckmäßigsten.The invention relates to a method and an apparatus for Manufacture of tight closures on packaging containers, such as B. bags or hoses, by bending of Ver closing clips in the form of preferably open, symmetrical and U-shaped profiles with thin bars and under different thrust centers as well as arching resistances, the are connected to an endless band. From the so preceded Profiles are created using a tool consisting of egg a locking stamp and a die, the closures posed. The seal stamp is so against Movable die that he flanges one of the Profiles fed to the die bend against each other and to the web of the profile. Such facilities will be also as clip machines and those produced with these machines Closures are called clips and are particularly popular application for closing sausage casings. Because the U profiles fed from coherent strip material of the device before the closing process begins, first separated from each other by a cutting process the. The materials for the locking clips prove to be Metals, especially aluminum, are most appropriate.
Vorrichtungen zur Herstellung von Verschlüssen an Ver packungsbehältern sind seit den 60iger Jahren bekannt und seitdem nur unwesentlich verbessert worden. Das diesen Vor richtungen innewohnende Verfahren wurde von der Fachwelt bisher noch nicht erkannt und konnte aus diesem Grund auch nicht optimal gestaltet werden. Die bekannten geometrischen Formen der Verschließwerkzeuge basieren lediglich auf empiri schen Ermittlungen. Es wurden Verschließwerkzeuge mit einem Stempel und einer Matrize realisiert, die mit einem relativ großen Kraftaufwand letztendlich das gewünschte Ergebnis be wirken. Die Ursachen liegen in einem nicht theoretisch durch dachten optimalen Biege- und Knickvorgang, welcher letztlich durch einen hohen Preßdruck, der auch gleichzeitig oft die Ursache für die hohe Wärmbelästigung durch die Maschine ist, ausgeglichen werden muß.Devices for the production of closures on ver Packing containers have been known since the 1960s has only been slightly improved since then. That this before The process inherent in the direction was developed by experts not yet recognized and for this reason could not be designed optimally. The well-known geometric Shapes of the closing tools are only based on empiri investigations. There were closing tools with one Stamp and a die realized with a relative great effort ultimately the desired result Act. The causes do not lie theoretically thought optimal bending and bending process, which ultimately due to a high pressure, which is often the same The cause of the high heat pollution caused by the machine is must be balanced.
Da die Kräfte beim Biegen und Knicken nicht zielgerichtet auf die Verschließklammer einwirken, versucht die Klammer irgend wie diesen Kräften, vorrangig seitlich, auszuweichen. In der DE PS 3940262 wird dieser Mangel durch das Einfräsen einer Nut in das Verschließwerkzeug beseitigt, die der Breite der Verschließklammer entspricht. Damit wird zwar ein seitliches Ausweichen der Verschließklammer verhindert, nicht aber der hohe Preßdruck verringert. Andere Lösungen zielen darauf ab, nicht das Verschließwerkzeug, sondern die Geometrie der Ver schließklammern zu verändern. Damit wurde eine Verbesserung der Haltbarkeit der Klammern an den Beutel- oder Schlauchen den gegen Verrutschen oder Öffnen erreicht, nicht aber die wesentlichen bereits dargestellten Mängel des Verschließvor ganges.Because the forces during bending and kinking are not targeted act on the locking clip, the clip tries something like evading these forces, primarily sideways. In the DE PS 3940262 this deficiency is caused by milling a Groove in the capping tool that eliminates the width of the Locking clip corresponds. This makes it a lateral one Prevention of the locking clip prevents, but not the high pressure reduced. Other solutions aim to not the closing tool, but the geometry of the ver to change the closing brackets. It was an improvement the durability of the clips on the bag or hose achieved against slipping or opening, but not that essential deficiencies of the closing device already described ganges.
Alle bekannten Verschließwerkzeuge arbeiten nach folgendem Prinzip: Eine U-förmige Klammer wird schubweise in die Ma trize bewegt und von dem restlichen stangenförmigen Material abgetrennt. Die Schneide ist dabei direkt mit dem Stempel verbunden, so daß zugleich mit dem Schneiden ein gewisses Biegen des einen horizontalen Flansches erfolgt. Die Ver schließklammer wird dabei in ihrer Breite soweit verkleinert, daß das U-förmige Profil horizontal in den Stempel paßt und somit seine Zuordnung zum Stempel erfolgt. Durch diesen Vor gang wird die Verschließklammer bereits asymmetrisch verformt und die anschließende Biegung erfolgt ebenfalls asymmetrisch. Mit dem Stempel werden alle Flansche des U-förmigen Profils (ein horizontaler Flansch ist bereits durch den Schneidevor gang leicht abgeknickt und der andere besitzt eine horizon tale Ausgangsstellung) solange gebogen, bis sie aneinander stoßen. All known closing tools work according to the following Principle: A U-shaped bracket is inserted into the dimensions in batches trize moves and from the remaining rod-shaped material severed. The cutting edge is directly with the stamp connected, so that at the same time with the cutting a certain Bending of a horizontal flange is done. The Ver The width of the closing clip is reduced so far, that the U-shaped profile fits horizontally in the stamp and thus it is assigned to the stamp. Through this before the locking clip is already deformed asymmetrically and the subsequent bend is also asymmetrical. With the stamp, all flanges of the U-shaped profile (A horizontal flange is already cut through gear slightly bent and the other has a horizon tale initial position) bent until they meet bump.
Nun wirkt der Stempel stoßartig mit seiner Stempelkraft FS als Knickkraft und die Flansche knicken ein, d. h. es tritt sowohl ein Knicken als auch ein Biegen ein. Die Verschließ klammer wird nun auf ihre Endhöhe gepreßt und dabei, je nach Lage im Werkzeug, mehr oder weniger asymmetrisch geformt, denn alle geschlossenen Verschließklammern sehen im Endresul tat unterschiedlich aus. Durch den starken Preßdruck (= Stem pelkraft FS) wird das Material der Verschließklammern verfe stigt und es findet gewissermaßen ein Kaltfließpressen statt. Trotz vieler Versuche das Resultat des Verschließvorganges zu verbessern, mußten diese, ohne die komplexe Analyse aller der dem Verfahren zugrunde liegenden physikalischen Gesetzmäßig keiten, erfolglos bleiben.Now the stamp acts in a jerky manner with its stamping force F S as a buckling force and the flanges buckle, ie both buckling and bending occur. The locking clip is now pressed to its final height and, depending on the position in the tool, more or less asymmetrically shaped, because all closed locking clips look different in the end result. Due to the strong pressing pressure (= stamping force F S ), the material of the locking clips is strengthened and a cold extrusion takes place, so to speak. Despite many attempts to improve the result of the closing process, these had to remain unsuccessful without the complex analysis of all the physical laws underlying the process.
Bei dünnwandigen offenen Profilen spielen im Zusammenhang mit der Biegung, Knickung und Torsion sowie dem Schub außer der Querschnittsfläche und dem Flächenschwerpunkt weitere geome trische Querschnittsgrößen wie die Flächenmomente 2. Grades, die statischen Flächenmomente, der Wölbwiderstand und der Schubmittelpunkt (Querkraftmittelpunkt) eine Rolle. Wenn der Stabquerschnitt Symmetrieachsen besitzt, dann liegt der Schubmittelpunkt M auf diesen (Fig. 12). Hier können die durch die Flansch- und Stegschubspannungen hervorgerufenen inneren Kräfte zusätzliche Torsionsspannungen bewirken, wenn die Wir kungslinie der resultierenden Belastung (als Querkraft) au ßerhalb des Schubmittelpunktes M liegt. Für die verwendeten offenen Profile als Clip sollten deshalb der Abstand des Schubmittelpunktes von der Stegmittellinie aus bestimmt und anschließend die wirkenden Kräfte (Querkräfte, Flanschkräfte, Stegkräfte) und Momente (Torsionsmoment durch die Flansch kräfte, Torsionsmoment durch die Stegkräfte) ermittelt wer den.In the case of thin-walled open profiles, in connection with the bending, kinking and torsion as well as the thrust, in addition to the cross-sectional area and the center of gravity, other geometric cross-sectional sizes such as the second degree surface moments, the static surface moments, the arch resistance and the shear center (shear center) play a role. If the rod cross-section has axes of symmetry, then the center of thrust M lies on it ( FIG. 12). Here, the internal forces caused by the flange and web shear stresses can cause additional torsional stresses if the effective line of the resulting load (as a shear force) lies outside the shear center M. For the open profiles used as a clip, the distance of the shear center from the web center line should therefore be determined and then the acting forces (transverse forces, flange forces, web forces) and moments (torsional moment due to the flange forces, torsional moment caused by the web forces) should be determined.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrich tung zur Herstellung von Verschlüssen an Verpackungsbehältern durch Biegeknicken von symmetrischen offenen Profilen unter schiedlicher Ausgangsformen zu schaffen, mit welchen die Biege- und Knickkräfte reduziert werden, die Lärmbelästigung verringert und ein fester und sicherer Verschluß erzeugt wird.The object of the invention is a method and a Vorrich device for the manufacture of closures on packaging containers by bending of symmetrical open profiles below to create different starting forms with which the Bending and buckling forces are reduced, the noise pollution reduced and creates a firm and secure closure becomes.
In Realisierung der Aufgabe der Erfindung, gemäß dem 1. Pa tentanspruch bezüglich des Verfahrens und dem 3. Patentan spruch bezüglich der Vorrichtung, wurde durch Analyse der Vorgänge an bekannten Verschließeinrichtungen, welche U-för mige Profile verwenden, ein optimales Verfahren zum symmetri schen Biegeknicken gefunden und in Umsetzung dieses Verfah rens ein neues Werkzeug als Vorrichtung geschaffen, welches aus einem Verschließstempel, einer Matrize und einer Schneide besteht, jedoch für den Verschließstempel eine völlig neue Geometrie bedingt.In realizing the object of the invention, according to the 1st Pa Tent claim regarding the process and the 3rd patent device, was determined by analyzing the Operations on known locking devices, which U-för Use profiles, an optimal method for symmetri bending bends found and in implementation of this procedure rens created a new tool as a device which from a sealing stamp, a die and a cutting edge exists, but a completely new one for the sealing stamp Geometry conditional.
Gemäß dem Verfahren erfolgt nach den Schneiden das Biegen und Knicken der horizontalen und schrägen Flansche des Profilkör pers. Zur analytischen Erfassung der Vorgänge kann von ver schiedenen Ansätzen (Kraft- oder Momentengleichung) ausgegan gen werden. Es wurde gefunden, das für die Berechnung der Durchbiegung der Flansche des Profilkörpers der Ansatz über das auf die Flansche wirkende Biegemoment am geeignetsten ist (Fig. 1).According to the method, the horizontal and oblique flanges of the profile body are bent and kinked after the cutting. Various approaches (force or moment equation) can be used to analytically record the processes. It was found that the approach via the bending moment acting on the flanges is most suitable for calculating the deflection of the flanges of the profile body ( FIG. 1).
Die Durchbiegung wB berechnet sich daraus nach der GleichungThe deflection w B is calculated from the equation
und als optimaler Biegeradius rB wurde unter zusätzlicher Einführung eines material- und geometrieabhängigen Korrektur faktors (Jakob′sche Konstante) jB and the optimal bending radius r B was introduced with the addition of a material and geometry-dependent correction factor (Jakob constant) j B
ermittelt.determined.
Für die Analyse des Knickvorganges war es notwendig, eben falls ausgehend von der Momentenbeziehung MK = f(FS,FR), von den möglichen Euler-Knickfällen den zweckmäßigsten (richtigen) für die Lösung der Aufgabe herauszufinden. Die zwei schrägen Flansche des Profilkörpers sind in Verbindung zu seinem Steg als Einspannung anzusehen und das freie Ende der Flansche wird durch eine Axialkraft (hier die Stempel kraft FS) belastet und es wirkt gleichzeitig an der Rundung des Stempels eine Reibkraft FR ≅ µ·FS.For the analysis of the buckling process, it was necessary to find the most appropriate (correct) one for the solution of the task based on the moment relationship M K = f (F S , F R ), of the possible Euler buckling cases. The two oblique flanges of the profile body are to be regarded as clamping in connection with its web and the free end of the flanges is loaded by an axial force (here the punch force F S ) and at the same time a friction force F R ≅ µ · acts on the roundness of the punch F S.
Wird ein Träger (Fig. 2a), dem entspricht ein schräger Flansch des Profils, durch die Axialkraft FS entsprechend den Ver hältnissen nach Fig. 2b verformt, so erzwingt FR am Loslager stets eine Verschiebung von v = 0.If a carrier ( Fig. 2a), which corresponds to an oblique flange of the profile, deformed by the axial force F S according to the United States according to Fig. 2b, F R always forces a displacement of v = 0 on the floating bearing.
Nach dem Freischneiden eines Trägerteils berechnet sich das Biegemoment MK zuAfter a carrier part has been cut free, the bending moment M K is calculated
MK = Fv + FR(1-z) = -EIv′′M K = Fv + F R (1-z) = -EIv ′ ′
woraus folgtFrom which follows
Die RandbedingungenThe boundary conditions
führen zu der Koeffizientendeteminante der Unbekannten A, B und lead to the coefficient determinant of unknowns A, B and
Der zugehörige Eigenwert errechnet sich ausThe associated eigenvalue is calculated
α1 = tan (α1)α1 = tan (α1)
zu α1 = 4,49341
und daraus bestimmt sich die kritische Last zuto α1 = 4.49341
and the critical load is determined from this
und der Durchbiegeverlauf v(z) ist gleichand the deflection curve v (z) is the same
Der optimale Knickradius ergibt sich auch hier aus der Glei chungThe optimal bending radius also results from the glide chung
mit jK als material- und geometrieabhängiger Konstante (Jakob′sche Konstante).with j K as a material and geometry dependent constant (Jakob constant).
Die Endhöhe des Verschlusses wird, indem sich der Ver schließstempel weiter auf die Matrize zubewegt, durch weite res Formen (Biegen und Knicken) sowie Pressen nach den Radien rB und rK entsprechend den GleichungenThe final height of the closure is moved further towards the die by the closing die moving through further shaping (bending and kinking) and pressing according to the radii r B and r K according to the equations
undand
erreicht.reached.
Ausgehend von den durch das Verfahren bestimmten optimalen Radien rB und rK, sind diese auf den Stempel des Verschließ werkzeuges zu übertragen. Da alle Vorgänge symmetrisch zu ei ner Symmetrieachse in der Mitte des zu verformenden Profils ablaufen, ergeben sich notwendigerweise unterschiedliche Ra dien.Based on the optimum radii r B and r K determined by the method, these are to be transferred to the stamp of the closing tool. Since all processes take place symmetrically to an axis of symmetry in the middle of the profile to be deformed, different radii necessarily result.
Der Verschließstempel besitzt deshalb als wesentliches Merk mal in seinen Randbereichen, symmetrisch zur Symmetrieachse, zwei Kreisabschnitte mit einem wesentlich größeren Radius rB für das Biegen der schrägen Flansche des Profilkörpers und in seinem zentralen Bereich um die Symmetrieachse für das Biege knicken einen kleineren Radius rK. Die Länge des Kreisab schnittes für den kleineren Radius rK bestimmt sich aus der Sehne zwischen den Punkten A und C, die in einem Abstand b* vom Scheitelpunkt B auf der Symmetrieachse verläuft. Der Ab stand b* berechnet sich aus der GleichungAs a key feature, the sealing ram therefore has two circular sections with a much larger radius r B for bending the oblique flanges of the profile body and symmetrical to the axis of symmetry and a smaller radius r K in its central area around the axis of symmetry for the bending . The length of the circular section for the smaller radius r K is determined from the chord between points A and C, which runs at a distance b * from the apex B on the axis of symmetry. The distance b * is calculated from the equation
Entsprechend der Breite des U-förmigen Profils wird zur Her stellung der Symmetrie, welche sonst durch den Schneidevor gang beeinträchtigt werden würde noch ein dritter Radius r₀ eingeführt. Der Keilwinkel der Schneide beträgt dazu zweckmä ßigerweise etwa β = 45° und Radius r₀ zur Führung des Profils durch den Stempel während des Schneidens wird etwas größer als bei den bekannten Werkzeugen gewählt.According to the width of the U-shaped profile, the Her position of the symmetry, which otherwise by the cutting a third radius r₀ would be affected introduced. The wedge angle of the cutting edge is expedient for this Approximately β = 45 ° and radius r₀ for guiding the profile by the stamp during cutting becomes a little bigger than chosen for the known tools.
An Hand von Zeichnungen wird die Theorie des Biege- und Knickvorganges näher erläutert und an zwei Ausführungsbei spielen mit U-Profilen unterschiedlicher Abmessungen und Form dargestellt. Es zeigen:The theory of bending and Buckling process explained in more detail and two execution examples play with U-profiles of different dimensions and shapes shown. Show it:
Fig. 1 Ein auf einen einseitig eingespannten Flansch (Balken) wirkendes Moment Fig. 1 A moment acting on a flange (beam) clamped on one side
Fig. 2a Einen einseitig eingespannten Flansch (Balken), des sen freies Ende axial verschiebbar gelagert ist Fig. 2a A one-sided clamped flange (beam), the sen free end is axially displaceably mounted
Fig. 2b Die Wirkung der Kräfte auf den in Fig. 2a dargestell ten Flansch (Balken) Fig. 2b The effect of the forces on the dargestell th in Fig. 2a flange (bar)
Fig. 3 Darstellung der drei wesentlichen Verformungsschrit te des U-förmigen Profils Fig. 3 shows the three essential Verformungsschrit te of the U-shaped profile
Fig. 4 Die asymmetrische Verformung eines U-Profils nach dem Stand der Technik Fig. 4 The asymmetrical deformation of a U-profile according to the prior art
Fig. 5 Darstellung des Biegevorganges nach dem Freischnei den des U-Profils an Hand eines Profils mit schrägen Flanschen Fig. 5 representation of the bending process after Freischnei the U-profile using a profile with oblique flanges
Fig. 6 Darstellung des Biegevorganges nach dem Freischnei den des U-Profils an Hand eines Profils mit schrägen und senkrechten Flanschteilen Fig. 6 representation of the bending process after Freischnei the U-profile using a profile with oblique and vertical flange parts
Fig. 7 Darstellung des Biegeknickvorganges an Hand eines Profils mit schrägen Flanschen Fig. 7 representation of the bending process using a profile with oblique flanges
Fig. 8 Darstellung des Biegeknickvorganges an Hand eines Profils mit schrägen und senkrechten Flanschteilen Fig. 8 representation of the bending process using a profile with oblique and vertical flange parts
Fig. 9 Darstellung der kinetischen Verschließkurven für die Profile nach Fig. 5-8 abgeleitet aus der Theorie der Biegeknickung Fig. 9 representation of the kinetic closing curves for the profiles according to Fig. 5-8 derived from the theory of bending
Fig. 10 Darstellung des Form- und Preßvorganges an Hand ei nes Profils mit schrägen und senkrechten Flanschtei len Fig. 10 representation of the molding and pressing process on the basis of a profile with inclined and vertical flange parts
Fig. 11 Geometrie des Verschließstempels mit den aus der Analyse des Verfahrens ermittelten Radien Fig. 11 geometry of the Verschließstempels with the determined from the analysis of the method radii
Fig. 12 Darstellung verschiedener Verschlußstabprofile mit dünnen Stegen Fig. 12 representation of different locking rod profiles with thin webs
Fig. 13 Darstellung des Wölbwiderstandes CM in Abhängigkeit von der Schubmittelpunktkoordinate d und unter schiedlicher Verschlußstabprofile. Fig. 13 representation of the arching resistance C M as a function of the shear center coordinate d and under different locking rod profiles.
Fig. 1 beschreibt die Wirkung eines Momentes auf einen der schrägen Flansche (mit der Einspannstelle A und dem freien Ende B) mit den geometrischen Abmaßen eines schrägen U-förmi gen Profils (Clip 1) an der Stelle z = l₁ = 7,5 und eines U-förmigen Profils mit senkrechten und schrägen Flanschteilen (Clip 2) an der Stelle z = l₂ = 11,3. Fig. 1 describes the effect of a moment on one of the oblique flanges (with the clamping point A and the free end B) with the geometric dimensions of an oblique U-shaped profile (clip 1 ) at the point z = l₁ = 7.5 and a U-shaped profile with vertical and oblique flange parts (clip 2 ) at the point z = l₂ = 11.3.
Aus dem AnsatzFrom the beginning
und dem Flächenträgheitsmomentand the area moment of inertia
mit den Querschnittsabmaßen b und h ergibt sich eine Durchbiegung vonwith the cross-sectional dimensions b and h results in a Deflection of
an der Stelle B ist x = ξ = 1, worausat point B is x = ξ = 1, from which
folgt.follows.
Bei den Querschnittsabmaßen für Clip 1 mit b₁ = 4 mm und h₁ = 1,25 mm und für Clip 2 mit b₂ = 5 mm und h₂ = 2 mm ergeben sich als BiegeradienThe cross-sectional dimensions for clip 1 with b₁ = 4 mm and h₁ = 1.25 mm and for clip 2 with b₂ = 5 mm and h₂ = 2 mm result in bending radii
Fig. 2a und Fig. 2b stellt einen schrägen Flansch als einen einseitig eingespannten Balken dar, dessen freies Ende axial verschiebbar gelagert ist und Fig. 2b die Wirkung der Kräfte auf den in Fig. 2a dargestellten Balken zur Verdeutlichung des Knickvorganges. Aus der Berechnung der kritischen Last Fig. 2a and Fig. 2b shows an inclined flange as a beam clamped on one side, the free end of which is axially displaceably mounted and Fig. 2b shows the effect of the forces on the beam shown in Fig. 2a to illustrate the buckling process. From the calculation of the critical load
und dem Durchbiegeverlaufand the deflection course
ergibt sich für die Berechnung des optimalen Radius rK für die Knickungresults for the calculation of the optimal radius r K for the buckling
Aus Fig. 3 sind die drei wesentlichen Verformungsschritte ei nes U-förmigen Profils mit einem linken 1 und einem rechten horizontalen Flansch 1′, einem linken 2 und einem rechten schrägen Flansch 2′ und einem Steg 3 zu erkennen. Die Teil bilder stellen a) das Schneiden und Anknicken des linken ho rizontalen Flansches dar, b) das Biegen der schrägen Flansche und c) das Knicken und Pressen bis zum fertigen Clipver schluß.From Fig. 3, the three essential deformation steps egg nes U-shaped profile with a left 1 and a right horizontal flange 1 ', a left 2 and a right oblique flange 2 ' and a web 3 can be seen. The partial pictures represent a) the cutting and kinking of the left horizontal flange, b) the bending of the oblique flanges and c) the kinking and pressing until the finished clip closure.
Fig. 4 zeigt die asymmetrische Verformung eines U-Profils 4 nach dem Stand der Technik. Durch den zu geringen Radius r des Stempels 5 wird der Clip während des Schneidvorganges mit der Scheide 11 in die Matrize (nicht dargestellt) und in den Radius r des Stempels 5 mit r-x gedrückt und dabei aus seiner zur Schwerpunktkoordinate symmetrischen Lage um einige Grad Φ (z. B. Φ = 4°) gedreht. Es ist leicht zu ersehen, daß zwangs läufig auch alle weiteren Biege- und Knickabläufe asymme trisch verlaufen müssen. Fig. 4 shows the asymmetrical deformation of a U-profile 4 according to the prior art. Due to the radius r of the punch 5 being too small, the clip is pressed with the sheath 11 into the die (not shown) and into the radius r of the punch 5 with rx during the cutting process, and thereby by a few degrees Φ from its position symmetrical to the center of gravity coordinate. e.g. Φ = 4 °) rotated. It is easy to see that all other bending and kinking processes must inevitably run asymmetrically.
In Fig. 5 ist der Biegevorgang nach dem Freischneiden des U-Profils 4 mit der Schneide 11, die am Stempel 5 angeordnet ist, an der Schnittstelle 12 am Beispiel eines kleineren Profils mit schrägen Flanschen dargestellt. Die Fig. 5 zeigt den linken schrägen Flansch des Profils 4 nach dem Schneidvorgang a und nach dem Biegevorgang b. Es ist zu erkennen, das sich beim Schneiden mit einer bekannten Vorrichtung zunächst der Punkt P0B einer Flanschkante des U-Profils 4 zum Punkt P0B bewegt und ein Biegen des linken schrägen Flansches vom Punkt P0B zum Punkt P1B auf einer Kreisbahn durch Reibung des Punktes P0B an einer Krümmung des Verschließstempels 5 erfolgt, wobei der Radius rB der Kreis bahn durch die GleichungIn FIG. 5, the bending operation after the cutting free of the U-profile 4 with the cutting edge 11, which is disposed on the plunger 5, shown at the interface 12 using the example of a smaller profile with inclined flanges. Fig. 5 shows the left oblique flange of the profile 4 after the cutting process a and after the bending process b. It can be seen that when cutting with a known device, the point P 0B of a flange edge of the U-profile 4 first moves to the point P 0B and a bending of the left oblique flange from the point P 0B to the point P 1B on a circular path by friction of the point P 0B at a curvature of the closing punch 5 , the radius r B of the circular path through the equation
bestimmt wird und durch die Geometrie des Ver schließstempels festgelegt ist. Die Durchbiegung ist mit wB angegeben.is determined and is determined by the geometry of the locking die. The deflection is indicated with w B.
In Fig. 6 sind die Verhältnisse an einem etwas größeren Profil 4 mit schrägen und senkrechten Flanschteilen dargestellt. Auch hier erfolgt der Biegevorgang nach den gleichen Verhält nissen wie in Fig. 5, nur daß die Größe des Radius, bestimmt nach der GleichungIn Fig. 6, the conditions are shown on a slightly larger profile 4 with oblique and vertical flange parts. Again, the bending process takes place according to the same ratios as in Fig. 5, only that the size of the radius, determined according to the equation
eine andere sein muß.must be another.
Der Biegeknickvorgang eines Profils 4 mit schrägen Flanschen ist schematisch in Fig. 7 dargestellt. Der Punkt P1B bewegt sich jetzt durch die Stempelkraft FS und die Reibkraft FR auf einer Kreisbahn mit dem RadiusThe bending buckling process of a profile 4 with oblique flanges is shown schematically in FIG. 7. The point P 1B now moves on a circular path with the radius due to the stamp force F S and the friction force F R
zum Punkt P1K.to point P 1K .
Fig. 8 zeigt den analogen Vorgang für das Profil 4 mit einem schrägen und einem senkrechten Flanschanteil. Jedoch bewegt sich durch den Knickvorgang der Punkt P1B in entgegengesetz ter Richtung zum Punkt P1K. Fig. 8 shows the analogous process for the profile 4 with an oblique and a vertical flange portion. However, the point P 1B moves through the buckling process in the opposite direction to the point P 1K .
Die optimale Gestaltung der Radien für den Verschließstempel ist aus Fig. 9 zu entnehmen. Sie wurden aus den kinetischen Verschließkurven nach Fig. 5-8 auf der Basis der Theorie der Biegeknickung abgeleitet. Fig. 9 zeigt den streng symmetrisch ablaufenden Vorgang, a) für das Profil mit den schrägen Flan schen und b) mit dem Profil mit den schrägen und senkrechten Flanschteilen. Zu entnehmen sind die unterschiedlichen Radien rB für die Biegung und rK für die Knickung.The optimal design of the radii for the closing stamp can be seen in FIG. 9. They were derived from the kinetic closing curves according to Fig. 5-8 on the basis of the theory of bending. Fig. 9 shows the strictly symmetrical process, a) for the profile with the oblique flanges and b) with the profile with the oblique and vertical flange parts. The different radii r B for the bend and r K for the kink can be seen.
Der letzte Verfahrensschritt ist in Fig. 10 skizziert. Mit ihm wird durch weiteres Formen (Biegen und Knicken) sowie Pressen des Profils 4 entsprechend den GleichungenThe last process step is outlined in FIG. 10. With it by further shaping (bending and kinking) and pressing the profile 4 according to the equations
undand
die Endhöhe des Verschlusses erreicht, indem sich der Verschließstempel, der in der Fig. 10 nur durch seine Ra dien rB und rK dargestellt ist, weiter auf die Matrize (nicht dargestellt) zubewegt.the final height of the closure is reached by the closing punch, which is shown in FIG. 10 only by its radii r B and r K , moving further towards the die (not shown).
In Fig. 11 ist die Geometrie des Verschließstempels 5 nach der Vorrichtung mit den aus der Analyse des Verfahrens ermittel ten Radien rB und rK dargestellt. Die der Matrize (nicht dar gestellt) zugewandte Fläche des Verschließstempels 5 besitzt eine, um eine in der Mitte des Verschließstempels 5 verlau fenden Symmetrieachse 6, gekrümmte Fläche, welche sich symme trisch zu der Symmetrieachse 6 aus einem zentralen gekrümmten Bereich 7 mit dem RadiusIn Fig. 11, the geometry of the Verschließstempels 5 r after the device having the ermittel th from the analysis of the method radii B and R K shown. The die (not shown) facing surface of the sealing die 5 has a curved surface about a symmetrical axis 6 in the middle of the sealing die 5 , which surface is symmetrical about the symmetry axis 6 from a central curved region 7 with the radius
und einem linken 8 und einem rechten gekrümmten Randbereich 8′ mit dem Radiusand a left 8 and a right curved edge region 8 'with the radius
zusammensetzt. Der zentrale gekrümmte Bereich 7 er streckt sich vom Punkt A zum Punkt C und die derart gebildete Sehne hat einen Abstand b* zum Scheitelpunkt C der Krümmung 7. Die linke gekrümmte Fläche 8 trägt an ihrem Ende eine Ge genschneide 9 und die rechte gekrümmte Fläche 8′ besitzt eine Verlängerung 10 mit dem Radius r₀, die der Symmetriesierung des Profils 4 nach dem Schneidvorgang mit der Schneide 11 dient und die Matrize (nicht dargestellt) eine zur Aufnahme des Profils 4 entsprechende, aber mit einer geringeren Höhe als das Profil 4 ausgeführten Form besitzt.put together. The central curved region 7 extends from point A to point C and the chord thus formed has a distance b * to the apex C of the curvature 7 . The left curved surface 8 carries at its end a Ge cutting edge 9 and the right curved surface 8 'has an extension 10 with the radius r₀, which serves to symmetrize the profile 4 after the cutting process with the cutting edge 11 and the die (not shown) has a shape corresponding to receiving the profile 4 , but with a lower height than the profile 4 .
Die im Verfahren genutzten und nutzbaren offenen symmetri schen Profile mit dünnen Stegen haben unterschiedliche Schub mittelpunkte d und Wölbwiderstände CM. Ein Vergleich der in Fig. 12 beispielsweise dargestellten verschiedenen Profile zeigt, daß beim Schubmittelpunkt das quadratische offene Pro fil (Fig. 12c) gefolgt vom Dreieckprofil (Fig. 12b), dem Recht eckprofil (Fig. 12a) und dem Kreisprofil (Fig. 12d) den besten Wert hat. Beim Wölbwiderstand ergibt sich, daß das Rechteck profil den Bestwert ergibt, gefolgt vom Dreieckprofil im ge schlossenen Zustand (d. h. als geschlossenes Profil mit einem Schlitz). Fig. 13 stellt diese Fakten in einem Diagramm in der Abhängigkeit CM = f(d, Profilart) dar. Das Rechteckprofil (Fig. 12a) scheint zusammengefaßt aus Fig. 12 und Fig. 13 die günstigste Lösung für alle Anwendungsfälle zu sein.The open symmetric profiles with thin webs used and usable in the process have different shear centers d and arching resistances C M. A comparison of the different profiles shown in Fig. 12 shows that at the center of thrust the square open profile ( Fig. 12c) followed by the triangular profile ( Fig. 12b), the right corner profile ( Fig. 12a) and the circular profile ( Fig. 12d ) has the best value. In the case of arch resistance, it follows that the rectangular profile gives the best value, followed by the triangular profile in the closed state (ie as a closed profile with a slot). FIG. 13 shows these facts in a diagram in the dependency C M = f (d, type of profile). The rectangular profile ( FIG. 12a) seems to be the cheapest solution for all applications when summarized from FIG. 12 and FIG. 13.
BezugszeichenlisteReference list
α Funktion von der Stempel und der Biegefestigkeitα function of the stamp and the bending strength
β Keilwinkel (Schneide)
ξ Koordinate (für x)
Φ Neigungswinkel bei schräger Biege- und Knicklage
µ Reibungskoeffizient
A Gleichungskoeffizient
b Flanschbreite
B Gleichungskoeffizient
b* Abstand der Sehne vom Scheitelpunkt der Wölbung des
Verschließstempels
CM Wölbwiderstand
d Abstand des Schubmittelpunktes von der Mittellinie des
Profils
E Elastizitätsmodul
FK kritische Knickkraft
FR Reibkraft
FS Stempelkraft
h Flanschdicke
I Flächenträgheitsmoment
jB Jakob′sche Konstante für Biegung
jK Jakob′sche Konstante für Knickung
l Flanschlänge
M Schubmittelpunkt
MB Biegemoment
MK Knickmoment
r₀ Gleitradius (zu Beginn des Biegevorganges)
rB Biegeradius
rK Knickradius
v Verschiebung (allgemein)
v′′ Krümmung der Flansche (2. Ableitung der Verschiebung)
v′ Neigung der Flansche (1. Ableitung der Verschiebung)
w Durchbiegung (Verschiebung)
wB Durchbiegung am freien Profilende.β wedge angle (cutting edge)
ξ coordinate (for x)
Φ Inclination angle with an inclined bending and kinking position
µ coefficient of friction
A equation coefficient
b flange width
B equation coefficient
b * Distance of the tendon from the apex of the curvature of the closing punch
C M warp resistance
d Distance of the shear center from the center line of the profile
E modulus of elasticity
F K critical buckling force
F R friction force
F S stamp force
h flange thickness
I area moment of inertia
j B Jakob constant for bending
j K Jakob constant for buckling
l flange length
M thrust center
M B bending moment
M K buckling moment
r₀ sliding radius (at the beginning of the bending process)
r B bending radius
r K bending radius
v displacement (general)
v ′ ′ curvature of the flanges (2nd derivative of the displacement)
v ′ slope of the flanges (1st derivative of the displacement)
w deflection
w B deflection at the free end of the profile.
Claims (5)
- a) ein symmetrisch geformtes, nach oben offenes Profil (4), eines aus einer Vielzahl gleichartiger Profile (4) zu sammengesetzten endlosen Bandes, der Matrize zugeführt wird und durch die Schneide (11) am linken horizontalen Flansch (1) des nach oben offenen Profils (4) vom Band abgeschnitten wird,
- b) während des Schneidens der linke (1) und rechte (1′) ho rizontale Flansch angewinkelt wird, indem sich sowohl links als auch rechts der Punkt P0S zum Punkt P0B bewegt und ein Biegen der schrägen Flansche (2, 2′) vom Punkt P0B zum Punkt P1B auf einer Kreisbahn durch Reibung des Punktes P0B an einer Krümmung des Verschließstempels (5) erfolgt, wobei der Radius der Kreisbahn durch die Glei chung bestimmt wird und durch die Geometrie des Verschließstempels (5) festgelegt ist,
- c) gleichzeitig zum Schneiden des linken horizontalen Flan sches (1) und dem Biegen des linken schrägen Flansches (2) der rechte horizontale Flansch (1′) durch die Bewe gung des Verschließstempels (5) symmetrisch zum linken horizontalen Flansch (1) angewinkelt wird und der rechte schräge Flansch (2′) sich symmetrisch zum linken schrä gen Flansch (2) gegensinnig zur Symmetrieachse (6) des Profils (4) bewegt,
- d) bei Erreichen des Punktes P1B der beiden schrägen Flan sche (2, 2′) des Profils (4) durch die weitere Bewegung des Verschließstempels (5) gegen die Matrize der Knick vorgang beginnt, indem der Punkt P1B sich auf einer Kreisbahn gegen den Punkt P1K bewegt, wobei der Radius der Kreisbahn durch die Gleichung bestimmt wird und durch die Geometrie des Verschließstempels (5) festgelegt ist und
- c) die Endhöhe des Verschlusses, durch weiteres Formen (Biegen und Knicken) sowie Pressen des Profils (4) ent sprechend den Gleichungen und erreicht wird, indem sich der Verschleiß stempel (5) weiter auf die Matrize zubewegt.
- a) a symmetrically shaped, upwardly open profile ( 4 ), one of a plurality of similar profiles ( 4 ) to composite endless band, the die is fed and through the cutting edge ( 11 ) on the left horizontal flange ( 1 ) of the open top Profile ( 4 ) is cut off the tape,
- b) during the cutting, the left ( 1 ) and right ( 1 ′) horizontal flange is angled by moving point P 0S to point P 0B both left and right and bending the oblique flanges ( 2 , 2 ′) from point P 0B to point P 1B on a circular path by friction of point P 0B on a curvature of the closing die ( 5 ), the radius of the circular path being achieved by the equation is determined and is determined by the geometry of the closing punch ( 5 ),
- c) at the same time for cutting the left horizontal flange ( 1 ) and bending the left oblique flange ( 2 ) the right horizontal flange ( 1 ') is angled symmetrically to the left horizontal flange ( 1 ) by the movement of the closing punch ( 5 ) and the right oblique flange ( 2 ′) moves symmetrically to the left oblique flange ( 2 ) in the opposite direction to the axis of symmetry ( 6 ) of the profile ( 4 ),
- d) when the point P 1B of the two oblique flanges ( 2 , 2 ') of the profile ( 4 ) by the further movement of the closing die ( 5 ) against the die, the kinking process begins by the point P 1B being on a circular path moved towards the point P 1K , the radius of the circular path by the equation is determined and is determined by the geometry of the sealing die ( 5 ) and
- c) the final height of the closure, by further shaping (bending and kinking) and pressing the profile ( 4 ) according to the equations and is achieved by moving the wear stamp ( 5 ) towards the die.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944424755 DE4424755A1 (en) | 1994-07-03 | 1994-07-03 | Method for forming closures in packaging e.g. sausage skins |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19944424755 DE4424755A1 (en) | 1994-07-03 | 1994-07-03 | Method for forming closures in packaging e.g. sausage skins |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4424755A1 true DE4424755A1 (en) | 1996-01-04 |
Family
ID=6523073
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19944424755 Ceased DE4424755A1 (en) | 1994-07-03 | 1994-07-03 | Method for forming closures in packaging e.g. sausage skins |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4424755A1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3940262C2 (en) * | 1988-12-28 | 1992-01-16 | Herbert Dipl.-Ing. 6240 Koenigstein De Niedecker |
-
1994
- 1994-07-03 DE DE19944424755 patent/DE4424755A1/en not_active Ceased
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3940262C2 (en) * | 1988-12-28 | 1992-01-16 | Herbert Dipl.-Ing. 6240 Koenigstein De Niedecker |
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