DE69308265T2

DE69308265T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Formen eines Bodens auf einen rohrförmigen Container

Info

Publication number: DE69308265T2
Application number: DE69308265T
Authority: DE
Inventors: Dusan Sava Lajovic
Original assignee: Impact International Pty Ltd
Current assignee: Impact International Pty Ltd
Priority date: 1992-10-30
Filing date: 1993-10-26
Publication date: 1997-10-02
Anticipated expiration: 2013-10-27
Also published as: EP0595587A1; DK0595587T3; GR3023495T3; ATE149116T1; AU667577B2; AU4918093A; HK1005171A1; ES2101241T3; DE69308265D1; EP0595587B1; NZ250041A; SG47993A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anformen eines Bodens an einen rohrförmigen Behälter.
Es sind zahlreiche solcher Verfahren bekannt. Bei der Herstellung von Aluminium- und Weißblech ist beispielsweise bekannt, den Boden an den rohrförmigen Behälter anzuformen, indem benachbarte Randflansche durch Walzen in gefalzten Eingriff gebracht werden. Bei Kunststoffrohren und -behältern ist bekannt, den Boden aus einem ähnlichen Material zu formen und dann mit dem Rohr zu verkleben. Es ist auch bekannt, Kunststoffböden mit laminierten Kartonrohren zu verkleben und dgl.
Bei allen diesen Verfahren entsprechend dem Stand der Technik ist jedoch eine Anzahl einzelner Verfahrensschritte erforderlich, um zunächst den Boden selbst zu formen und ihn dann am Rohr zu befestigen. Wie dem Fachmann hinreichend bekannt ist, erhöhen übermäßig viele Verfahrensschritte dieser Art die Produktions- und Investitionskosten erheblich und führen zu verminderter zuverlässigkeit und höherem Wartungsaufwand für Ausrüstung und Prozeßlinien. Dies ist bei Anwendungen für die Massenproduktion besonders unerwünscht.
Die US-A-4,314,799 offenbart eine Formpreßmaschine für organische thermoplastische Materialien. Zum hochschnellen Formen von Artikeln werden "Tropfen" des erwärmten organischen thermoplastischen Materials nacheinander in oben offene Gesenke eingebracht, die jeweils durch eine Mehrzahl von Formelementen begrenzt und kontinuierlich auf einer horizontalen geschlossenen Bahn verfahrbar sind. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Gesenk so gestaltet, daß es das Anformen einer Stirnwand an eine Dose gestattet. Die Seiten wand der Dose wird rings um einen Stempel, der als Dorn fungiert, angeordnet, und das äußerste Ende der Seitenwand der Dose wird vom Stempel in das Gesenk eingeführt, so daß die Stirnwand durch Formpressen mit dem Seitenwandelement zu einer Baugruppe verbunden wird. Der Stempel wird gerade lang genug in dieser Stellung gehalten, daß das Material der angeformten Stirnwand stabil wird.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren und/oder eine verbesserte Vorrichtung bereitzustellen, das bzw. die zumindest einige der Nachteile des Standes der Technik überwindet oder erheblich mildert.
Demzufolge stellt die Erfindung in einer ersten Betrachtungsweise eine Vorrichtung zum Anf ormen eines Bodens an einen rohrförmigen Behälter bereit, wobei die Vorrichtung eine Matrize aufweist sowie einen Ziehring mit einer Öffnung, die ein offenes Ende der Matrize definiert, einen Stempel, der mit dem Ziehring und der Matrize zusammenwirken kann, eine Transporteinrichtung zum Zuführen eines Bandes aus thermoplastischem Material zwischen den Stempel und den Ziehring, eine Heizeinrichtung zum Erwärmen des thermoplastischen Materials und eine Halteeinrichtung zum Festhalten des Behälters in der Weise, daß ein Ende geringfügig in diese Matrize hineinragt, wobei der Stempel in einem einzigen Hub selektiv betätigbar ist, um ein Stück des Materials abzuscheren, indem der Streifen gegen den Ziehring gepreßt wird, und das Materialstück durch die Öffnung hindurch in formschlüssigen Eingriff mit der Matrize gebracht wird, so daß ein Umf angsrand des Materialstücks zum Anformen des Bodens mit dem freiliegenden Ende des Behälters in der Matrize thermoplastisch verbunden wird.
Vorzugsweise ist die Transporteinrichtung so angeordnet, daß das Band aus heißem thermoplastischem Material direkt von einer Extrusionsdüse zugeführt wird, um das Ausmaß der Zwischenabkühlung auf ein Minimum zu senken und damit das Erfordernis nach einem getrennten Heizschritt auszuschließen.
Bei einem Ausführungsbeispiel stellt die Extrusionsdüse selbst die Transporteinrichtung dar.
Vorzugsweise enthält die Vorrichtung eine Entlüftung, um die Luft während des Stempelhubzyklus aus dem Matrizenhohlraum abzuleiten.
Außerdem enthält die Vorrichtung vorzugsweise eine Auswerfeinrichtung, die so angeordnet ist, daß sie beim Zurückziehen des Stempels unter Druck stehendes Gas zwischen den Boden und die Matrize richtet, um den Behälter auszuwerfen.
Vorzugsweise werden der Stempel und die Matrize flüssigkeitsgekühlt, um die Zykluszeit auf ein Minimum zu senken.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält die Halteeinrichtung einen Innenmantel und einen komplemenären Außenmantel, die so angeordnet sind, daß sie eine nach innen bzw. nach außen gerichtete radiale Abstützung für die Seitenwände des Behälters während des Formprozesses bereitstellen. Einer der Mäntel enthält vorzugsweise eine Anschlageinrichtung, um das entfernte Ende des Rohrs zu fixieren und dadurch das Ausmaß zu bestimmen, mit dem das freiliegende Ende in die Matrize ragt. Die Anschlageinrichtung ist vorzugsweise verstellbar, um rohrförmige Behälter verschiedener Länge aufnehmen zu können. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält die Anschlageinrichtung eine ringförmige Schulter, die an dem Innenmantel angeformt ist. Gemäß einer zweiten Betrachtungsweise stellt die Erfindung ein Verfahren zum Anformen eines Bodens an einen rohrförmigen Behälter bereit, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt: Festhalten des Behälters in der Weise, daß ein Ende geringfügig in eine Matrize ragt, Erwärmen eines Bandes aus thermoplastischem Material, Zuführen des Bandes aus thermoplastischem Material zwischen einen Stempel und einen Ziehring mit einer Öffnung, die ein offenes Ende der Matrize definiert, Abscheren eines Materialstücks, indem der Streifen gegen den Ziehring gepreßt wird, und Stoßen des Materialstücks durch die Öffnung hindurch in formschlüssigen Eingriff mit der Matrize, so daß ein Umfangsrand des Materialstücks mit dem freiliegenden Ende des Behälters in der Matrize thermoplastisch zum Anformen des Bodens verbunden wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nunmehr nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden zeichnungen beschrieben; es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Schnitt; und
Fig. 2 eine Schnittansicht ähnlich der in Fig. 1 mit einem Paar Matrizenanordnungen, die so angeordnet sind, daß sie unterhalb des Stempels hin- und hergehen.
Fig. 3 ist eine Schnittansicht eines rohrförmigen Behälters mit einem Boden, der nach dem Verfahren und mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung angeformt ist.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, stellt die Erfindung eine Vorrichtung 1 zum Anformen eines Bodens 2 an einen rohrförmigen Behälter 3 bereit, der in Fig. 3 dargestellt ist. Die Vorrichtung enthält eine Matrize 5, die teilweise durch eine Matrizenfläche 6 und einen feststehenden Ziehring 7 mit einer ein offenes Ende der Matrize definierenden Öffnung 8 begrenzt wird. Ein Stempel 10 ist mittels eines herkömmlichen hydraulischen, pneumatischen oder mechanischen Betätigungselementes (nicht dargestellt) selektiv betätigbar, um mit dem Ziehring und der Matrize zusammenzuwirken.
Die Vorrichtung enthält des weiteren eine Festhalteeinrichtung 12 in Form eines Innen- bzw. Außenmantels 14 bzw. 15. Die Mäntel definieren zwischen sich einen radialen Zwischenraum zum Aufnehmen des rohrförmigen Behälters 3 und bieten dadurch während des Bodenformprozesses eine radiale Abstützung. Das Kopfende des Innenmanteis 14 gegenüber dem Stempel bildet die Matrizenfläche 6. Das entfernte Ende des Innenmantels 14 enthält eine Anschlageinrichtung in Form einer ringförmigen Schulter 20, um das entfernte Ende des Rohrs zu fixieren. Der Innen- und der Außenmantel sowie die zugehörige Schulter 20 sind so angeordnet, daß der rohrförmige Behälter so fixiert wird, daß ein freiliegendes Ende 21 geringfügig mit einigen Millimetern in den Matrizenhohlraum hineinragt.
Die Vorrichtung enthält außerdem eine Extrusionsdüse (nicht dargestellt), die oberhalb des Stempels 10 angeordnet ist, um einen Streifen oder ein Band 22 aus heißem thermoplastischem Material nach unten zwischen den Ziehring 7 und den Stempel 10 zuzuführen.
Nunmehr sei kurz die Funktion der Vorrichtung beschrieben, wobei zunächst ein rohrförmiger Behälter 3 in der Weise zwischen dem inneren und äußeren Stützmantel geladen wird, daß das freiliegende Randende 21 in den Matrizenhohlraum hineinragt. Dann wird ein Band 22 aus heißem thermoplastischem Material extrudiert und fortlaufend nach unten zwischen den Stempel 10 und den Ziehring 7 zugeführt. Das Band 22 wird direkt aus der Extrusionsdüse durch die Formvorrichtung zugeführt, so daß das neben der Matrize aufgebrachte thermoplastische Material eine geeignete Temperatur für die nachfolgenden Formvorgänge hat, ohne daß ein getrennter Heizschritt erforderlich ist.
Zum gewünschten Zeitpunkt wird der Stempel durch den Ziehring bewegt, um ein Stück des heißen Materials abzuscheren. Die Weiterbewegung des Stempels preßt das Materialstück durch die Öffnung 8 hindurch und in formenden Eingriff mit der unteren Matrizenfläche 6, wobei die Stempelfläche in dieser Phase die Matrize wirksam abschließt. Während das Materialstück in die Matrize gepreßt wird, wird der Matrizenhohlraum über Kanäle 35 im Stempel 10 entlüftet, um unbeabsichtigten Verzug des heißen Kunststoffs während des Formprozesses zu vermeiden. Das weitere Einwirken des Formdrucks über den Stempel bewirkt, daß der Umf angsrand des Materialstücks mit dem innerhalb der Matrize freiliegenden Ende 21 des Behälters thermoplastisch verbunden wird, um den Boden 2 anzuformen. Wie aus Fig. 3 am besten ersichtlich ist, ist der Matrizenhohlraum so gestaltet, daß das freiliegende Ende der Dose zwischen einer Innen- bzw. Außenlippe 32 bzw. 33 aus Kunststoffmaterial gehalten wird, um maximale mechanische und thermoplastische Bindung sowie einen luftdichten Verschluß sicherzustellen.
Nachdem der Boden angeformt worden ist, wird der Stempel zurückgezogen und die Mantelanordnung 14 und 15 von unterhalb des Stempels wegbewegt. Der Behälter mit dem soeben angeformten Boden wird dann mittels Druckluft, die durch den Kanal 35 zwischen die Matrizenfläche und den Boden eingeleitet wird, aus den ihn stützenden Mänteln ausgeworfen. Danach wird der Zyklus wiederholt.
Während der Formzyklen wird Kühlmittel durch Kühlkanäle 30 durch den Stempel geführt. Dies verhindert die Überhitzung des Stempelkopfes, mimimiert die Zyklusdauer und gestattet eine stärkere Kontrolle der Temperatur des thermoplastischen Materials während des Formprozesses. Analog kann ggf. Kühlmittel durch geeignete Kühlkanäle durch den inneren und/oder äußeren Stützmantel 14 und 15 geführt werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 sind zwei Matrizen- und Mantelbaugruppen hin- und herbewegbar unterhalb des Stempels angeordnet. Diese Anordnung gestattet, das Rohr aus einem Magazin in die freie Matrize zu laden, während der Stempel den Boden in der aktiven Matrize anformt. Die Positionen werden dann gewechselt, so daß das Rohr mit dem neuangeformten Boden ausgeworfen werden kann, während gleichzeitig ein Boden an das Rohr in der anderen Matrize angeformt wird. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann eine rotierende Trommel, die eine Reihe von Matrizenstationen trägt, bereitgestellt werden.
Gemäß dem vorliegenden Verfahren wird der Boden in einem einzigen Stempelhub ausgestoßen, in den Matrizenhohlraum transportiert und an den Behälter angeformt. Dadurch wird der Wärmeverlust auf einem Mimimum gehalten, die zum Formen des heißen Materialstücks erforderliche Kraft verringert, die Gefahr von Gratbildung innerhalb der Matrize minimiert, die Notwendigkeit für Zwischen-Heizschritte beseitigt und das Formverfahren erheblich vereinfacht. Die Erfindung stellt somit gegenüber dem Stand der Technik in wirtschaftlicher Hinsicht eine erhebliche Verbesserung dar.
Obwohl die Erfindung anhand eines bestimmten Beispiels beschrieben worden ist, versteht es sich von selbst, daß sie in zahlreichen anderen Formen verwirklicht werden kann.

Claims

1. Vorrichtung zum Anformen eines Bodens (2) an einen rohrförmigen Behälter (3), wobei die Vorrichtung eine Matrize (5)aufweist, sowie einen Ziehring (7) mit einer Öffnung (8), die ein offenes Ende der Matrize (5) definiert, einen Stempel (10), der mit dem Ziehring (7) und der Matrize (7) zusammenwirken kann, eine Transporteinrichtung zum Zuführen eines Bandes aus thermoplastischem Material (22) zwischen den Stempel (10) und den Ziehring (7), eine Heizeinrichtung zum Erwärmen des thermoplastischen Materials und eine Halteeinrichtung (12) zum Festhalten des Behälters (3) in der Weise, daß ein Ende geringfügig in die Matrize (5) hineinragt, wobei der Stempel (10) in einem einzigen Hub betätigbar ist, um ein Stück des Materials abzuscheren, indem der Streifen (22) gegen den Ziehring (7) gepreßt wird, und das Materialstück durch die Öffnung (8) hindurch in formschlüssigen Eingriff mit der Matrize (5) gebracht wird, so daß ein Umfangsrand des Materialstücks zum Anformen des Bodens (2) mit dem freiliegenden Ende des Behälters (3) in der Matrize (5) thermoplastisch verbunden wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Transporteinrichtung so angeordnet ist, daß des Band (22) aus thermoplastischem Material direkt von einer Extrusionsdüse zugeführt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Extrusionsdüse das thermoplastische Material direkt zwischen den Stempel (10) und den Ziehring (7) zuführt und damit die Transporteinrichtung darstellt.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, die des weiteren eine Entlüftung (25) enthält, um die Luft während des Stempelhubs aus dem Matrizenhohlraum abzuleiten.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, die des weiteren eine Auswerfeinrichtung enthält, die so angeordnet ist, daß sie beim Zurückziehen des Stempels unter Druck stehendes Gas zwischen den Boden und die Form richtet, um den Behälter auszuwerfen.

6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Halteeinrichtung (12) einen Innenmantel (14) und einen komplemenären Außenmantel (15) enthält, um die Seitenwände des rohrförmigen Behälters (3) während des Formprozesses innen und außen abzustützen

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, die des weiteren eine Anschlageinrichtung (20) enthält, um das entfernte Ende des rohrförmigen Behälters (2) zu fixieren und dadurch das Ausmaß zu bestimmen, mit dem das freiliegende Ende in die Matrize (5) ragt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Anschlageinrichtung (20) verstellbar ist, um ein selektives Ändern des Ausmaßes, um das das freiliegende Ende in die Matrize (5) ragt, zu gestatten und um rohrförmige Behälter (3) verschiedener Längen aufnehmen zu können.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, bei der die Anschlageinrichtung eine Schulter (20) umfaßt, die an dem Innenmantel (14) ausgeformt ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei der das proximale Ende des Innenmantels (14) gegenüber dem Stempel (10) eine Fläche (6) der Matrize (5), und der Stempel (10) eine entsprechende Gegenfläche der Matrize (5) definieren.

11. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Matrize (5) so gestaltet ist, daß das freiliegende Ende des Behälters (3) in der Matrize (5) zwischen entsprechenden Innen- und Außenlippen (32, 33) des zum Boden (2) gehörenden thermoplastischen Materials gefaßt wird, um den mechanischen Eingriff und die thermoplastische Verbindung zwischen dem Behälter (3) und dem Boden (2) zu verbessern.

12. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, die des weiteren eine Kühleinrichtung enthält, um Kühlmittel durch den Stempel (10) oder die Matrize (5) zu leiten.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12 in Verbindung mit Anspruch 6, bei der die Kühleinrichtung des weiteren so ausgeführt ist, daß sie Kühlmittel durch mindestens einen der inneren und äußeren Stützmäntel (14, 15) leitet.

14. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, die ein Paar der genannten Matrizen (5) enthält, die so angeordnet sind, daß sie unterhalb eines einzigen Stempels (10) hin- und hergehen, so daß ein Behälter (3) in eine erste der Matrizen (3) eingelegt werden kann, während der Stempel (10) einen Boden (2) an den Behälter (3) in der zweiten der Matrizen (5) anformt, wobei ein Positionswechsel gestattet, den Behälter (3) mit dem neu angeformten Boden (2) aus der zweiten Matrize (3) auszuwerfen, während gleichzeitig ein Boden (2) an dem Behälter (3) in der ersten Matrize (3) angeformt wird.

15. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, die des weiteren eine drehbare Trommel enthält, die eine Anordnung der Matrizen (5) trägt, die sequentiell mit einem oder mehreren der Stempel (10) eingesetzt werden können.

16. Verfahren zum Anformen eines Bodens (2) an einen rohrförmigen Behälter (3), wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt: Festhalten des Behälters in der Weise, daß ein Ende geringfügig in eine Matrize (5) ragt, Erwärmen eines Bandes (22) aus thermoplastischem Material, Zuführen des Bandes (22) aus thermoplastischem Material zwischen einen Stempel (10) und einen Ziehring (7) mit einer Öffnung (8), die ein offenes Ende der Matrize (5) definiert, Abscheren eines Materialstücks, indem der Streifen (22) gegen den Ziehring (7) gepreßt wird, und Stoßen des Materialstücks durch die Öffnung (8) hindurch in formschlüssigen Eingriff mit der Matrize (5), so daß ein Umfangsrand des Materialstücks zum Anformen des Bodens (2) mit dem freiliegenden Ende des Behälters (3) in der Matrize (5) thermoplastisch verbunden wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, das des weiteren folgende Schritte enthält: Einsetzen eines rohrförmigen Behälters (3) aus einem Magazin in eine erste Matrize (5), während gleichzeitig ein Boden (2) an einen anderen rohrförmigen Behälter (3) in einer zweiten Matrize (5) angeformt wird, Wechseln der Positionen der ersten und zweiten Matrize (5) und Auswerfen des anderen Behälters (3) mit dem neu angeformten Boden (2), während gleichzeitig mittels desselben Stempels (10) ein Boden (2) an den Behälter (3) in der ersten Matrize (5) angeformt wird.