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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausbilden eines
Behälters,
wie sie im Oberbegriff des begleitenden Patentanspruchs 1 beschrieben
ist. Eine derartige Vorrichtung ist aus der EP-A-0 417 864 bekannt.
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Es
ist dem Fachmann bekannt, aus Flüssigkeitsverpackungskarton
zylindrische Behälter
zu bilden, die ein vertikales zylindrisches Gehäuse, das durch Miteinanderverbinden
der entgegengesetzten Seitenwandränder des Zuschnitts mit einer
Heißsiegelbeschichtung
ausgebildet wird, und Endelemente, die den Seitenwandzuschnitt am
oberen und unteren Ende verschließen, wobei das obere Endelement eine
zum Beispiel mit einer Verschlusskappe oder einer Verschlusslasche
verschlossene Öffnung
aufweist, umfassen. Behälter
des oben beschriebenen Typs werden beim Verpacken unterschiedlicher
Getränke
in einer sterilen und luftdichten Art und Weise verwendet.
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Der
Behälter,
in den das zu konservierende Material, zum Beispiel ein Getränk, später eingefüllt wird,
wird in einer Behälterausformeinheit
automatisch ausgebildet, in der eine Gruppe sogenannter Wickeldorne
vorgesehen ist, um die das Gehäuse durch
Umwickeln ausgebildet wird. Die Wickeldorne sind in einem drehenden
Aufbau angeordnet, der die Dorne zwischen unterschiedlichen Bearbeitungsstationen
bewegt. An jeder Station wird zu einem Zeitpunkt nur ein Vorgang
durchgeführt
und somit wird allmählich
ein dosenförmiges
Behältnis
ausgebildet, dann an der letzten Bearbeitungsstation von dem Dorn
entfernt und zum Befüllen
und Verschließen
zu einer Befülleinheit
befördert.
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Die
oben beschriebene Vorrichtung ist im Stand der Technik bekannt und
zum Beispiel in den europäischen
Patenten EP-B1-0
038 488 und EP-B1-0 018 470 beschrieben. Die in den besagten Patenten
dargestellten Lösungen
sind insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass der Zuschnitt unter Verwendung
eines mechanischen Druckmittels um den Dorn gewickelt wird, das
ein Ende des Zuschnitts gegen die äußere Seitenfläche des
Dorns drückt
und sich mit der Drehbewegung des Dorns bewegt, was den Zuschnitt
um den Dorn zieht und eine geschlossene Struktur bildet, nachdem
die Seitensiegelung durchgeführt
wurde. In dem Patent EP-B1-0 018 470 ist auch eine besondere Sicherungselementeinrichtung
beschrieben, die sichert, dass der Zuschnitt während der Drehbewegung des
Dorns an der äußeren Fläche des
Dorns liegt. Die Umwickelphase, die oben beschrieben wurde, erfordert
viele sich bewegende mechanische Teile und zusätzlich muss der Dorn rotierend
angeordnet werden.
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Eine
Vorrichtung ähnlich
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist auch aus der US-A-4 285 750,
der US-A-4 250 798 und der CH-A-676 217 bekannt.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die oben beschriebenen
Nachteile auszuschließen
und eine Vorrichtung bereitzustellen, bei der die Umwicklungsphase
bei wenigstens der gleichen Betriebszuverlässigkeit einfacher gestaltet
werden kann und bei der zusätzlich
der Aufbau der Vorrichtung zum Ausbilden eines Behälters vereinfacht ist.
Um dies zu erreichen, ist eine Behälterausformeinheit gemäß der Erfindung
hauptsächlich
durch den kennzeichnenden Teil des beigefügten Patentanspruchs 1 gekennzeichnet.
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Die
Behälterausformeinheit
ist derart ausgebildet, dass die Außenfläche des Wickeldorns Saugöffnungen über den
gesamten Umfang des Dorns aufweist und dass diese Saugöffnungen
mit einer Unterdruckquelle verbunden sind, um den Zuschnitt um den
Dorn zu ziehen. Das heißt,
dass zum Umwickeln keine mechanischen Mittel notwendig sind, außer sie sind
als Hilfsmittel notwendig, und zusätzlich dazu kann der Dorn derart
angeordnet werden, dass er in dem Aufbau, der den Dorn hält und bewegt,
nicht drehbar ist, d.h. kein zusätzlicher
Antriebsstrang ist in der Behälterausformeinheit
für die
Drehbewegung notwendig. Mit Hilfe der Saugkraft kann auch der Wickelzug
eingestellt werden, wodurch die Festigkeit des Zuschnitts gestaltet
wird.
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Eine
vertikale Reihe von Saugöffnungen
an einem speziellen Punkt auf dem Umfang des Dorns wird in der oben
erwähnten
Veröffentlichung
EP-B1-0 038 488 erwähnt.
Diese Saugöffnungen
verursachen jedoch kein Wickeln des Zuschnitts um den Dorn und sie
stehen nicht in direktem Kontakt mit der Innenfläche des Zuschnitts, weil sie
lediglich zur Positionierung des separaten Streifens ausgestaltet
sind, der als eine Hilfe zum Versiegeln vor dem tatsächlichen mechanischen
Wickeln dient.
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Insofern
die anderen vorteilhaften Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung betroffen sind, wird auf die abhängigen Patentansprüche, die beigefügt sind,
und auf die später
angeführten
Erläuterungen
Bezug genommen.
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Im
Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die
begleitenden Zeichnungen genauer beschrieben, in denen:
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1 einen
Längsquerschnitt
einer Dose, die einen Teil des Behälters bildet, darstellt,
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2 eine
Ansicht der Behälterausformeinheit
gesehen von oben ist, bei der eine Behälterausformeinheit gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet ist,
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3 eine
Seitenansicht der Behälterausformeinheit
ist,
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4 eine
Seitenansicht des Wickeldorns und der in der besagten Vorrichtung
verwendeten Hilfswickeleinrichtung ist,
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5 ein
schematisches Diagramm ist, das das Ausbildungsstadium des Gehäuses des
Behälters
zeigt,
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6 im
vertikalen Schnitt den Transfer des Wickeldorns zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stationen
und die Anordnung des Ansaugens an diesen Stationen zeigt, und
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7 das
Ausbilden eines Behälters
einer alternativen Form darstellt.
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Zum
Zwecke dieses Dokuments werden die folgenden Begriffe für die unterschiedlichen
Teile des Flüssigkeitsbehälters verwendet:
- – Behälter: Verkaufsverpackung
oder Gehäuse gemäß dem Zusammenhang.
- – Verkaufsverpackung:
fertiger und verschlossener Flüssigkeitsbehälter, der
mit den gewünschten
Inhalten befüllt
ist.
- – Gehäuse: Unbefüllte und
unverschlossene äußere Schale
der Verkaufsverpackung.
- – Dose:
Behälter,
der charakteristischerweise einen Teil aufweist, der gewickelt ist,
um im horizontalen Querschnitt durch die Längsachse einen geschlossenen
Aufbau zu bilden, d.h. einen Seitenwandzuschnitt, der an einem oder
beiden Enden mit einem Endelement verschlossen ist.
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Seitenwandzuschnitt:
Gerader, ebener Teil, der üblicherweise
aus Flüssigkeitsverpackungskarton
gebildet ist, und wenn verbunden, das Gehäuse bildet und aus einem Material
mit größerer Fläche, zum
Beispiel aus einem langen Streifen geschnitten werden kann.
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Äußere Fläche des
Zuschnitts oder Zuschnittmaterials: Oberfläche, die in einem fertiggestellten
Behälter
die von außen
sichtbare Oberfläche bildet
und üblicherweise
mit einem Druck und einer Heißsiegelbeschichtung
versehen ist.
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Innere
Fläche
des Zuschnitts oder Zuschnittmaterials: Oberfläche, die in dem fertiggestellten
Behälter
die Oberfläche
bildet, die mit den Inhalten in Kontakt steht und die üblicherweise
mit einer Heißsiegelbeschichtung
versehen ist.
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Zuschnittmaterial:
Rohstoff für
Zuschnitte, üblicherweise
Flüssigkeitsverpackungskarton
mit einer Heißsiegelbeschichtung.
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Die
Verpackungsmaschine beinhaltet eine Behälterausformeinheit, in der
der vertikale Abschnitt des dosenförmigen Gehäuses mit einem geschlossenen
Aufbau im Horizontalquerschnitt, d.h. das Gehäuse O, das in 1 dargestellt
ist, ausgebildet wird, an dem das Endelement P, das das offene Ende des
Gehäuses
verschließt,
angebracht wird. Der derart erzielte dosenförmige Behälter mit noch einem offenen
Ende wird zu der Befülleinheit
der Verpackungsmaschine vorgeschoben, in dem die endgültige Verkaufsverpackung
ausgebildet wird. Die Befülleinheit
ist hier nicht im Detail erläutert.
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Die
Behälterausformeinheit,
die in 2 dargestellt ist, weist einen Transfertisch 1 auf,
der sich in der horizontalen Ebenen dreht, und auf seinem Umfang
sind in festgelegten Winkelintervallen Formierelemente vorgesehen,
die den Behälter
in seinen unterschiedlichen Ausbildungsstadien halten. Die Formierelemente
sind miteinander identisch und umfassen jeweils einen vertikalen
Dorn 2, um den der Seitenwandzuschnitt für das Gehäuse ausgebildet
wird und der im Folgenden als Wickeldorn bezeichnet wird.
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Zusätzlich zu
dem Transfertisch 1 umfasst die Behälterausformeinheit einen feststehenden Rahmen,
auf dem sich der Tisch dreht und der im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnet
ist. Der Rahmen beinhaltet eine Anzahl an Bearbeitungsstationen
entsprechend der Anzahl an Wickeldornen 2 und an jeder
Station wird eine spezielle Ausbildungsstufe der Dose durchgeführt, die
an einem Ende offen ist. Bei der Stoppstufe, während der die Bearbeitungsstationen
gewisse Betriebsphasen durchführen,
sind die Dorne an den Bearbeitungsstationen angeordnet und in der
Vorschubstufe werden sie in einer kurzen Drehbewegung des Tischs
entsprechend der Länge
des Winkelabstands zwischen den Wickeldornen 2 für die nächste Bearbeitungsstufe
zu der nächsten
Station vorgeschoben.
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Im
Folgenden werden die unterschiedlichen Bearbeitungsstationen genauer
beschrieben, hauptsächlich
gemäß der Aufgabe,
die sie beim Ausbilden des dosenförmigen Gehäuses durchführen. An allen Stationen sind
Teile an dem Rahmen 10 angebracht, wodurch ihre Bewegung
oder andere Funktion die gewünschten
Betriebsphasen durchführen.
Die beweglichen Teile sind auf dem Rahmen hauptsächlich außerhalb des kreisförmigen Wegs
der Wickeldorne angeordnet und/oder über den Dornen oder sie sind derart
platziert, dass sie zeitweise in den Weg der Dorne eingreifen und
sich für
die Dauer der Vorschubstufe aus dem Weg der Dorne bewegen. Diese unterschiedlichen
Teile sind in 2 nicht genauer dargestellt,
aber die Figur stellt nur die tragenden Strukturen der unterschiedlichen
Stationen dar, an denen die Funktionsteile, die oben beschrieben
wurden, angebracht sind.
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Ein
Zuschnitt mit festgelegter Höhe
wird von dem unteren Ende der Zuschnittsbahn geschnitten und mit
Hilfe von Transfereinrichtungen auf dem Rahmen der Station zu der
Wickelstation A transferiert. Der Zuschnitt wird gegen den Wickeldorn 2 gedrückt und
in der Form, die durch die Außenfläche des
Dorns bestimmt wird, um diesen gewickelt. Der Körper des dosenförmigen Gehäuses wird
dann ausgebildet. Der Horizontalschnitt des Körpers weist eine geschlossene
Form auf, wenn ein zylindrischer Dorn verwendet wird, dessen Form
rund ist.
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An
der Seitenwandsiegelstation B werden die Seitenränder des Zuschnitts, die an
der Wickelstation überlappend
platziert wurden, permanent miteinander versiegelt. Dies wird mit
Hilfe einer Pressfläche
durchgeführt,
die die aufeinanderliegenden Ränder
zusammendrückt
und zugleich die Heißsiegelbeschichtung
auf der inneren Fläche
des Zuschnitts kühlt,
die zuvor in den Verbindungszustand erwärmt wurde.
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An
der Vorwärmstation
C wird heiße
Luft in den seitenversiegelten Teil in Richtung seines oberen Endes
geblasen, wodurch die Heißsiegelbeschichtung
auf der Innenfläche
des Zuschnittmaterials an diesem Punkt auf eine geeignete Temperatur
erwärmt
wird.
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An
der Endelementstation D werden Endelemente, die in ihrem Umriss
der Form des horizontalen Schnitts des Körpers des Gehäuses entsprechen, durch
Abstanzen von der kontinuierlichen Zuschnittsbahn M, die der Station
zugeführt
wird, getrennt, wonach das Endelement durch eine Öffnung gezwungen
wird, wobei die Kanten des Endelements gleichzeitig gefaltet werden.
Danach wird das Endelement derart unter Verwendung der Stirnseite
des Wickeldorns als Gegenfläche
auf das offene obere Ende des Gehäuses nach unten gedrückt, dass
die umgefalteten Außenkanten
des Elements gegen die Innenfläche
des Gehäuses
gedrückt
werden.
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An
der ersten Erwärmstation
E wird heiße Luft
auf die Außenfläche des
Endelements geblasen, die es in Richtung der Kanten führt, wodurch
die untere Fläche
des Elements an den umgefalteten Kanten in Richtung der Innenfläche des
oberen Endes des Gehäuses
erwärmt
wird.
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An
der zweiten Erwärmstation
F wird der gleiche Prozess wiederholt, um ein angemessenes Erwärmen des
gesamten Umfangs des oberen Endes zu sichern.
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An
der Festpressstation G wird die obere Kante des Gehäuses, die über der
nach oben gefalteten Kante des Endelements liegt, durch Drücken davon
von oben in Richtung der Mitte und nach unten gefaltet, worauf sich
die obere Kante über
die äußere Kante
des Endelements faltet, die nach oben gefaltet ist.
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An
der ersten Endsiegelstation H wird die Schürze des Gehäuses gegen die nach oben gefaltete
Kante des Endelements gedrückt,
woraufhin die an den vorangegangenen Erwärmungsstufen erwärmten Heißsiegelbeschichtungen
aneinander anhaften und die nach oben gefaltete äußere Kante des Endelements
verbleibt permanent innerhalb der oberen Kante, die zu einer U-Form
gefaltet ist.
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An
der zweiten Endsiegelstation I werden die gleichen Betriebsphasen
wie bei den vorangegangenen Stationen mit unterschiedlichen Teilen
wiederholt, um eine gleichförmige
Abdichtung um den gesamten Umfang des dosenförmigen Gehäuses zu erzielen, welches in
diesem Stadium bereits fertiggestellt ist.
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An
der letzten Bearbeitungsstation, der Behälterentfernungsstation J, wird
das dosenförmige Gehäuse von
dem Wickeldorn 2 angehoben und entlang des Förderwegs
zu der Befülleinheit
der Verpackungsmaschine gefördert.
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Wenn
die fertiggestellte Dose von dem Wickeldorn 2 entfernt
wird, bewegt sich der Dorn wieder mit einer kurzen Rotationsbewegung
des Tischs 1 zu der Wickelstation A, um einen neuen Seitenwandzuschnitt
aufzunehmen, und die oben erwähnten
Bearbeitungsstufen werden wiederholt.
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Eine
typische Bearbeitungszeit an jeder Station A–J beträgt ungefähr 500 ms, was den Transfer von
einer Station zur nächsten
beinhaltet. Daher können
die Behälter
in der Behälterausformeinheit
in ungefähr
5 Sekunden ausgeformt werden und die Produktionskapazität beträgt eine
Dose/0,5 s, d.h. ungefähr
120/Min.
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3 stellt
die Vorrichtung zum Ausbilden eines Behälters gemäß der vorliegenden Erfindung dar,
wobei die Vorrichtung eine Wickelstation A und den Wickeldorn 2,
der zur Wickelstation gebracht wird, beinhaltet.
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Die
Zuschnitte, die die äußere Schale
der Behälter
bilden, werden als kontinuierliches Zuschnittmaterial, als Zuschnittsbahn
L, die ein Flüssigkeitsverpackungskarton
ist, von der Materialrolle R, geführt durch zwei Rollen 11,
die zwischen sich die Zuschnittsbahn L in Richtung der Wickelstation
A vorschieben, zugeführt.
Vor dem Herunterführen
zu der Station A bildet die Bahn L eine nach oben gekrümmte Schlaufe,
deren Höhe
durch Fotozellen überwacht wird.
Hat sich die Höhe
der Schlaufe auf das Niveau, das durch die untere Fotozelle überwacht
wird, abgesenkt, wird mehr Bahn durch Drehen einer der Rollen, die
die Antriebsrolle ist, nach oben zugeführt, bis die Höhe der Schlaufe
das durch die obere Fotozelle überwachte
Niveau erreicht.
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Nach
der Schlaufe wird die Bahn durch eine Führungseinrichtung zu der vertikalen
Förderbahn geführt. Die
Bahn L verläuft
gerade nach unten zu der Wickelstation A zwischen und geführt durch
Transferbändern 14,
die in dem Rahmen der Behälterausformeinheit
integriert sind. Es bestehen zwei Paare an Transferbändern 14 nahe
den äußeren Kanten der
Bahn L und in Paaren stützen
die Bänder
die Bahn von entgegengesetzten Seiten mit Hilfe von Leerlauf rollen,
die gegen die Rückseitenfläche des Bands
anliegen. Die Bänder
können
sogenannte Zahnriemen sein und die Leerlauf rollen und die Antriebsrollen
der Bänder
entsprechend Zahnräder.
Im vertikalen Bewegungspfad der Bahn L befindet sich auch ein Kerbelement 13,
das in feststehenden Intervallen, d.h. an den Schnittlinien der
Zuschnitte, die zu schneiden sind, eine Kerbe in die Kante der Bahn
L schneidet, um ein Überlappen
der Endfalten zu vermeiden. Die aufgedruckten Markierungen auf der Bahn
L werden durch eine Fotozelle erfasst, die die Transferbänder 14 derart
steuert, dass die zu kerbenden Punkte richtig positioniert sind.
Dieses Lesegerät der
aufgedruckten Markierungen ist mit dem Bezugszeichen 21 gekennzeichnet.
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Auf
der Höhe
der Transferbänder
sind in dem Rahmen der Einheit auch Heizeinrichtungen 15,
wie beispielsweise Luftdüsen,
vorgesehen, die die Außenkanten
der Zuschnittsbahn an den Oberflächen, die
in der Versiegelung bei der Wickelstufe zusammenkommen, d.h. eine
Kante der äußeren Fläche des
Zuschnitts und die andere Kante auf der Innenfläche des Zuschnitts, erwärmen. Somit
werden die Heißsiegelbeschichtungen
auf der Außen-
und Innenfläche
des Zuschnitts auf eine geeignete Temperatur erwärmt. Die Düsen öffnen sich nahe den Transferbändern 14 nahe
dem freien Kantenbereich der Bahn. Da die Zuschnittsbahn L durch
Impulse der Transferbänder 14 nach
unten bewegt wird, wird die Bahn stets einer Erwärmung über eine gewisse Höhe ausgesetzt,
wenn die Bahn anhält,
und dieser Abstand reicht in Bezug auf die Höhe des zu beschneidenden Zuschnitts
aus. Beide der Düsen
sind derart platziert, dass sie die Heißluft auf die Oberfläche der Zuschnittsbahn
in den Bereich zwischen den Zuschnittlinien führen, aber die Schnittlinie
unerwärmt belassen,
damit die durch das Erwärmen
erweichte Beschichtung das Beschneiden nicht beeinflusst. Die Höhe des Bereichs,
der durch die Düsen
beeinflusst wird, kann gleich der vertikalen Länge der Zuschnitte sein, zum
Beispiel ein Mehrfaches der vertikalen Länge des auf dem Zuschnitt zu
erwärmenden
Bereichs, und auch in diesem Fall wird die Luftströmung von den
Düsen derart
geführt,
dass die Schnittpunkte unerwärmt
bleiben.
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Die
Zuschnittsbahn L wird durch die Förderbänder 14 derart vorgeschoben
und angehalten, dass die untere Kante der Bahn zum Schneiden des Zuschnitts
auf dem richtigen Niveau liegt und der Teil über der unteren Kante innerhalb
des Bereichs der Druckplatte bzw. Schieberplatte A2 liegt, die hinter der
Bahn liegt, und gleichzeitig eine Haltesaugkraft von der Druckplatte
durch die Saugöffnungen
in der Oberfläche
der Platte (nicht dargestellt) auf den Zuschnitt ausgeübt wird.
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Unter
den Transferbandpaaren ist an der Wickelstation A in dem Rahmen über der
Druckplatte A2 eine Schneideinrichtung A1 angeordnet, so dass sie
sich nach vorne und hinten bewegen kann, wobei die Schneideinrichtung
eine gerade scharfe Schneide aufweist, die mit einem in Richtung
des Wickeldorns gerichteten Hub und an der äußeren Fläche der Zuschnittsbahn an der
feststehenden Gegenfläche
A8 endend von dem unteren Ende des Zuschnittstreifens entlang der
horizontalen Schnittlinie einen Zuschnitt O1 mit einer gewissen
Höhe abschneidet. Der
Zuschnitt O1 bildet den Seitenwandzuschnitt des Gehäuses mit
einer gewissen geschlossenen Form in seinem horizontalen Schnitt,
wobei die Form durch den Wickeldorn 2, der zu der Wickelstation
A gebracht wird und später
genauer beschrieben wird, bestimmt wird. Wie es oben erwähnt wurde,
werden die untere Kante des Zuschnitts und gleichzeitig die Schnittlinie
vor dem Schneiden korrekt ausgerichtet. Dies wird in der Praxis
mit Hilfe der zuvor erwähnten aufgedruckten
Markierung durchgeführt,
wobei die Fotozelle die aufgedruckte Markierung und die Transferbänder 14 erfasst.
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4 stellt
den Wickeldorn 2, um den das Gehäuse O ausgebildet wird, genauer
dar. Der Dorn entspricht in seiner Form der Form des Innenabschnitts
des Behälters
und auf seiner Außenfläche sind Öffnungen 4 vorgesehen,
die mit Luftkanälen 3 verbunden
sind, die von unten zugeführt
sind und mit deren Hilfe der Zuschnitt O1 auf den Wickeldorn gesaugt
werden kann. Es sind Öffnungen
um den gesamten Umfang des Dorns und auch in unterschiedlichen Höhen in Richtung
der Längsachse
des Dorns ausgebildet, um eine Saugkraft auf der gesamten äußeren Fläche des
Dorns zu erzeugen. Der Luftkanal 3 bildet innerhalb des
Dorns 2 einen Hohlraum, in dem die Saugkraft mittels einer
Anordnung, die später
beschrieben wird, angelegt wird und von dem Bohrlöcher radial
abzweigen und an den Öffnungen 4 enden.
Zusätzlich
ist in dem Ansaugdorn zwischen dem Hohlraum und der Außenfläche eine
Gruppe an Kanälen
für Kühlmedium
(nicht dargestellt) vorgesehen, die von dem Saugsystem getrennt
sind.
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Der
Zuschnitt O1 wird mit einer kurzen Bewegung der Druckplatte A2 in
Richtung des Wickeldorns 2 gedrückt, während die Haltesaugkraft den Zuschnitt
an der vorderen Fläche
des Dorns hält,
wonach eine der vertikalen Kanten des Zuschnitts gegen die äußere Fläche des
Dorns liegt. Die Oberfläche
der Druckplatte und entsprechend der Zuschnitt sind in Bezug auf
die Außenfläche des
Dorns, mit dem der Zuschnitt zuerst in Kontakt kommt, parallel, aber
der Weg der Druckbewegung verläuft
schräg nach
unten (Pfeil), was eine leichtere Platzierung unterschiedlicher
Strukturen in Bezug auf die Stirnseite der Schnittlinie ermöglicht,
welche Strukturen den Zuschnitt nicht behindern werden, und der
Wickeldorn 2 kann zur gleichen Zeit nahe zu der Druckplatte geführt werden.
Der Bewegungspfad der Druckplatte A2 kann jedoch auch horizontal
sein, d.h. senkrecht zur Außenfläche des
Dorns 2.
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Hinter
dem Zuschnitt O1 entspricht die Oberfläche A3 des Kantenbereichs der
Druckplatte, die gegen den Kantenbereich des Zuschnitts gegen den Dorn 2 drückt, im
horizontalen Querschnitt der Außenfläche des
Wickeldorns, d.h. sie ist konkav, so dass ein kleiner Sektor der
Kante des Zuschnitts bereits in diesem Stadium gegen den Dorn liegt.
Aufgrund des Saugeffekts der Saugöffnungen 4 an diesem
Punkt auf dem Wickeldorn, verbleibt die Kante des Zuschnitts O1
gegen den Dorn gehalten. Hat die Druckplatte den Zuschnitt gegen
den Wickeldorn 2 gedrückt,
wird die Haltesaugkraft auf der Vorderfläche der Platte weggenommen.
Danach zieht sich die Druckplatte in ihre Ausgangsposition zurück und das untere
Ende der Zuschnittsbahn L, die von oben zugeführt werden kann, kann zum neuen
Beschneiden und Drücken
des Zuschnitts wieder vor die Druckplatte abgesenkt werden.
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5 stellt
schematisch im Querschnitt den Vorgang des Zuschnittwickelstadiums
des Zuschnitts dar. Der Zuschnitt O1, der mit Hilfe der Saugkraft über die
Innenfläche
einer Kante gegen den Wickeldorn 2 gehalten wird, wird
einmal um den Dorn 2 gewickelt, während die Saugkraft die Saugöffnungen 4, die
aufeinanderfolgend in Richtung des Umfangs des Dorns verlaufen,
den freien Teil des Zuschnitts O1 näher zu dem Dorn und gegen die
Außenfläche des Dorns 10 saugt.
Die Innenfläche
des Zuschnitts liegt dann vollständig
gegen die Außenfläche des
Dorns 2. Gleichzeitig wird die Heißsiegelbeschichtung, die auf der
Innenfläche
des zweiten, freien vertikalen Rands des Zuschnitts O1 vorgesehen
ist und die durch die Heizeinrichtung 15 auf den Verbindungszustand
erwärmt
wurde, auf dem ersten vertikalen Rand des Zuschnitts platziert,
der sich auch im Verbindungszustand befindet, und der Seitenwandzuschnitt
des Gehäuses
wird geformt, wobei die Form des Gehäuses durch die Außenfläche des
Dorns bestimmt wird. Die Breite des Zuschnitts O1, d.h. der Abstand
zwischen den vertikalen Kanten, ist natürlich mit Bezug auf den Durchmesser
des Dorns bestimmt, so dass der überlappende
Teil auf den Kanten des Zuschnitts breit genug ist, um eine dauerhafte
Versiegelung zu sichern.
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Auf
der Außenfläche des
Dorns 2, gesehen im Horizontalschnitt, sind Saugöffnungen 4 vorgesehen,
die in festen Intervallen über
den gesamten Umfang des Dorns verteilt sind und auch über seine
gesamte Höhe,
d.h.
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Öffnungen
sind ausreichend dicht auf dem gesamten Bereich der vertikalen Außenfläche des Dorns
verteilt. Zusätzlich
sind die Öffnungen 4 durch Nuten,
die in der Oberfläche
ausgebildet sind, miteinander verbunden, um zu gestatten, dass die
Saugkraft im Bereich zwischen den Öffnungen eine Auswirkung hat
(4). Diese Struktur gestattet das Ausüben einer
starken Saugkraft, die bereits selbst ausreichend sein kann, um
die Innenfläche
des Zuschnitts O1 fest gegen die Außenfläche des Dorns zu ziehen. Da
die Saugkraft zu Beginn relativ schwach sein kann und die Saugkraft
ansteigt, wenn der um den Dorn zu wickelnde Zuschnitt allmählich mehrere Öffnungen
bedeckt, kann es ratsam sein, beim Umwickeln des Zuschnitts um den
Dorn, insbesondere wenn der Zuschnitt aus einem steifen Material
gebildet ist, auch Hilfsmittel, wie beispielsweise Luftstrahle,
die von außen
und in Richtung des Abschnitts des Zuschnitts, der noch nicht gegen
den Dorn 2 liegt und die den Zuschnitt gegen den Dorn 2 drücken, gerichtet
werden, oder alternativ mechanische Hilfsmittel zu verwenden. Der
Zweck dieser Mittel besteht darin, den Endteil des Zuschnitts noch
nicht gegen die Außenfläche des
Dorns 2 näher
zu dem Dorn zu drücken,
weil das endgültige
Pressen des Zuschnitts gegen den Dorn stets mittels der Saugkraft
erzielt wird. Diese Hilfskräfte,
die in Richtung der Außenfläche des
Zuschnitts gerichtet sind, sind mit den Pfeilen in 5 dargestellt.
Werden Luftstrahlen verwendet, können
wenigstens einige der Luftstrahle mit Hilfe von Luftdüsen erzeugt
werden, die auf der Druckplatte A2 angeordnet sind, wobei die Luftdüsen auf
dem Bereich der Platte hinter dem freien Teil des Zuschnitts O1
platziert oder an der Druckplatte außerhalb der Oberfläche, die
gegen den Zuschnitt O1 drückt,
angeordnet sind, wobei sie, wenn sie auf der Seite der Platte angeordnet
sind, geeignetermaßen ausgerichtet
werden können.
Die Luftdüsen
sind mit Druckluft verbunden und sie können ihre Funktion aufnehmen,
sobald die Haltesaugkraft der Druckplatte aufgehoben ist.
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Im
Folgenden wird eine mechanische Hilfswickeleinrichtung beschrieben.
Hat die Druckplatte A2 die Kante des Zuschnitts O1 gegen den Dorn
gedrückt,
bewegt sich der vertikale Sicherungsarm A5, der derart angeordnet
ist, dass er sich um den Dorn dreht, durch die aufrechte Kerbe A4
in der Druckplatte A2 in der Richtung der Druckbewegung von hinter der
Druckplatte auf die Außenfläche des
Zuschnitts und beginnt während
seiner Rotationsbewegung den Zuschnitt O1 näher zu dem Dorn 2 zu
zwingen. Die besagte Kerbe A4 entspricht größtenteils der Höhe der Druckplatte
und trennt einen Streifen mit einer konkaven Druckfläche A3,
die zuvor erwähnt
wurde, auf der Kante der Platte von dem Rest der Druckplatte A2,
die mit der Haltesaugkraft versehen ist, wobei der Streifen die
Kante des Zuschnitts gegen den Dorn drückt. Hat sich der Sicherungsarm
A5 zu der Vorderseite der Druckplatte A2 bewegt, kann die Druckplatte
sofort in ihre Ausgangsposition nach hinten zurückgeführt werden. Wie es in 4 dargestellt ist,
wurde der Sicherungsarm A5 an einem Aufbau A6 angebracht, der derart
angeordnet ist, dass er sich über
den Dorn 2 dreht. Die Struktur A6 kann zum Beispiel ein
Rad sein, das mit einer Riemenübertragung
A7 gedreht wird oder mittels einer anderen Einrichtung und dessen
vertikale Rotationsachse den Umlauf des Arms um den Dorn 2 bestimmt.
Der Umlauf bzw. die Umlaufbahn des Arms, die mit einer gestrichelten
Linie in 5 dargestellt ist, kann in Bezug
auf die Mittellängsachse 2a des
Dorns derart exzentrisch sein, dass ein Teil des einen freien Endes der
Kante des Zuschnitts O1, der lang genug ist, außerhalb der Umlaufbahn liegt,
damit der Arm den Zuschnitt näher
zu dem Dorn drücken
kann. Die Umlaufbahn wurde auch derart angeordnet, dass an einem
Punkt, an dem nur ein kurzer Teil des Zuschnitts frei ist und nicht
gegen den Dorn liegt, die Bahn des Sicherungsarms A5 am nächsten zu
dem Dorn 2 verläuft,
damit sich die freie vertikale Kante sicher auf die vertikale Kante,
die zuerst gegen den Dorn gedrückt
wird, dreht. Die Bahn kann an dieser Stelle nahezu an einer Tangente
der Außenfläche des
Dorns 2 liegen. Hat sich der Sicherungsarm A5 einen vollen Kreis
gedreht und am Sieglungspunkt die freie Kante des Zuschnitts auf
die erste Kante gedrückt,
bewegt er sich ein bisschen in eine Position, in der er einen neuen
Dorn nicht daran hindert, sich zu der Wickelstation A zu bewegen,
um einen neuen Zuschnitt O1 aufzunehmen, der mit der Druckplatte
A2 vorgedrückt
wird. Es ist jedoch möglich,
dass der Sicherungsarm nur beim Beginn der Wickelstufe in Kontakt mit
dem Zuschnitt steht, weil, wenn die Öffnungen 4 allmählich mit
dem Zuschnitt in der Richtung des Umfangs bedeckt sind, auch der
Saugeffekt zunimmt. Der Sicherungsarm A5 kann dann direkt in seiner Ausgangsposition
innerhalb der Bahn der Dorne 2 verbleiben.
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In 5 stellt
der Pfeil A9 wieder den Luftaufprall dar, der derart erfolgt, dass
er in der Wickelrichtung vor dem Siegelungspunkt in Richtung der
Oberfläche
des Dorns 2 ausgeübt
wird, um zu sichern, dass das Ende des Zuschnitts O1 gegen den Dorn
und die andere Kante des Zuschnitts gedrückt wird. Dieser Luftaufprall,
der mit einer Düse
oder einer Gruppe an Düsen
als ein schmaler Luftstrahl mit gewisser Höhe ausgebildet sein kann, kann
insbesondere mit dem mechanischen Wickelhilfsmittel verwendet werden.
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Würde der
Zuschnitt O1 an der Außenfläche des
Wickeldorns 2 in der oben beschriebenen Art und Weise angebracht,
bewegt sich der Dorn mit dem Zuschnitt darum entlang einer horizontalen
Bahn zur nächsten
Station, der Seitenwandsiegelstation B, an der die Vertikalfläche, die
zu kühlen
ist, mit einer horizontalen Bewegung gegen den Siegelpunkt gedrückt wird,
wobei die Oberflächen
der überlappenden
Kantenabschnitte des Zuschnitts, die gegeneinander liegen, fest
aneinandergepresst werden, die Heißsiegelbeschichtung im Verbindungszustand
auf der Innenfläche
der einen freien Kante des Zuschnitts schnell abkühlt und
die Siegelung dauerhaft wird und somit das Gehäuse O ausgebildet wird. In
den folgenden Stufen wird ein Endelement an dem Ende des Gehäuses O,
das um den Dorn 2 liegt, durch Aufdrücken von oben in die Öffnung,
die in dem oberen Ende des Zuschnitts vorliegt, und die einen geschlossenen
Umfang im Horizontalschnitt aufweist, angebracht.
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6 stellt
dar, wie die Saugkraft in dem Wickeldorn 2 erzeugt wird.
Die Wickeldorne sind in einer vertikalen Position auf dem Umfang
des Transfertischs 1 angebracht, der derart angeordnet
ist, dass er sich in Impulsen um die vertikale Rotationsachse dreht.
Die Figur stellt die Wickeldorne 2 an der Wickelstation
A und an der Siegelstation B dar. Aus Klarheitsgründen sind
die Bearbeitungselemente an den Stationen A und B nicht dargestellt
und auch die Wickeldorne sind ohne das Gehäuse A um sie herum dargestellt.
Der Luftkanal 3, der mit den Saugöffnungen 4 verbunden
ist, erstreckt sich durch den Transfertisch 1 als Luftkanal 3,
der sich auf der unteren Fläche
des Tischs öffnet.
Gegen die untere Fläche
des Tischs ist in dem Rahmen 10 der Behälterausformeinheit ein feststehendes
Saugelement 16 vorgesehen, das beispielsweise aus Kunststoff
gebildet ist, wobei die Oberfläche
des Elements eng gegen die Bewegungsfläche des Transfertischs 1 liegt.
Das Saugelement 16 beinhaltet eine Saugkammer 17,
die mit einer Saugkraft in Verbindung steht, die durch eine herkömmliche
Einrichtung erzeugt wird, wobei die Saugkraft schematisch durch
die Pfeile S dargestellt wird.
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In
der Seitenwandsiegelstation B enthält das Saugelement 16 eine
andere Saugkammer 19, die über den Druckreduzierungspunkt 18 mit
der gleichen Saugkraft S wie die Saugkammer 17 verbunden ist,
die von der Saugkammer 17 zu der anderen Saugkammer 19 tritt.
Deshalb kann ein größerer Unterdruck
in der Saugkammer 17 als in der Saugkammer 19 erzeugt
werden, wenn der Zuschnitt vollständig um den Dorn 2 in
der Form des Gehäuses
O gewickelt ist, in der er die Saugöffnungen 4 bedeckt. Strukturell
wurde der Druckreduzierungspunkt 18 durch Ausgestalten
einer niedrigen Nut in der Oberfläche des Saugelements 16,
die gegen die untere Fläche
des Transfertischs anliegt, ausgebildet, die die Kammern 17 und 19 verbindet.
In dem Kanal zwischen der zweiten Saugkammer 19 und der
Außenluft
bei Normaldruck ist ein Regelelement, z.B. eine Drosselschraube 20,
vorgesehen, mittels dem der Unterdruck in der Kammer 19 eingestellt
werden kann.
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Bewegt
sich der Wickeldorn 2 zu der Wickelstation A, um den Zuschnitt
O1 aufzunehmen, gleitet gleichzeitig der Luftkanal 3, der
durch den Transfertisch 1 läuft, um die Saugkammer 17 des
Saugelements zu treffen, und das Ansaugen in dem Dorn beginnt unmittelbar.
Wurde der Zuschnitt O1 um die Außenfläche des Zuschnitts gewickelt,
bewegt sich der Dorn zu der Seitenwandsiegelstation B, woraufhin der
Luftkanal 3, der über
den Tisch läuft,
nun in Kontakt mit der zweiten Saugkammer 19 kommt, die
einen geringeren Unterdruck aufweist. Somit wird für die Dauer
der Seitenwandversiegelung die Saugkraft in dem Dorn erneut erzielt
und die Saugkraft sichert während
der Seitenversiegelung den Zuschnitt O1 um den Dorn. Der niedrigere
Unterdruck sichert, dass das Gehäuse
O, welches während
dem Seitenversiegeln in seinen endgültigen Umfangsformen ausgeformt
ist, nicht zu eng um den Dorn 2 gezogen wird, um das nachfolgende
Abnehmen leichter zu gestalten. Während der Transferbewegung
steht die niedrige Nut zwischen den Kammern 17 und 19 in
Kontakt mit der Öffnung
des Luftkanals 3 auf der Oberfläche des Tischs und sichert,
dass die Saugkraft während dem
Transfer zur Seitenwandsiegelstation nicht aufhört. Die Seitenwandsiegelstation
kann auch vollständig
ohne Saugkraft sein, wobei die Saugkammer nur in der Wickelstation
vorgesehen ist, vorausgesetzt, dass der Transfer zu der Seitenwandsiegelstation
und die Seitenversiegelung schnell ablaufen.
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Bewegt
sich der Wickeldorn 2 von der Seitenwandsiegelstation B,
bewegt er sich aus der Reichweite des Saugelements 16 und die
verbleibenden Bearbeitungsstufen in den Stationen C–J können ohne
Saugkraft durchgeführt
werden. Es ist jedoch auch möglich,
die Gruppe der Kanäle,
die durch den Dorn 1 und den Tisch 1 laufen, an
den Bearbeitungsstationen auszunutzen, an denen es notwendig ist, die
Dose/das Gehäuse
in Stellung zu halten.
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Alternativ
kann das Saugelement 16 auch gegen die bogenförmige Seitenkante
des Transfertischs liegen, wobei sein prinzipieller Aufbau genau der
gleiche ist, aber dann die Luftkanäle 3 des Tischs auf
der Seitenkante des Tischs offen sind, anstatt auf der unteren Fläche, und
die Saugkammern sind benachbart dieser Seitenkante angeordnet. Die
Seitenkante des Tischs muss in diesem Fall jedoch hoch genug sein,
d.h. eine gewisse minimale Stärke
des Tischs ist notwendig.
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Zusätzlich zu
dem Luftkanal 3 und den Saugöffnungen 4, die beschrieben
wurden, sind in den Saugdornen auch Kanäle für ein Kühlmedium, wie beispielsweise
Wasser, vorgesehen. Diese Kanäle sind
mit Einlass- und Auslasskanälen
verbunden, die durch den Tisch 1 dringen. Diese Kühlmediumzirkulation,
die dazu gedacht ist, ein übermäßiges Erwärmen des
Dorns an den unterschiedlichen Bearbeitungsstufen zu verhindern,
ist nicht genauer beschrieben.
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Die
Figuren stellen die zylindrische Form des Wickeldorns 2 dar,
aus der folgt, dass das äußere Gehäuse, das
auszubilden ist, auch eine zylindrische Form aufweist. Der Dorn
kann geringfügig
verjüngt sein,
d.h. sein Durchmesser am oberen Ende, d.h. an dem freien oberen
Ende, kann geringfügig
kleiner sein als der am unteren Ende, um das Entfernen des Zuschnitts
leichter zu gestalten. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht
auf zylindrische Dorne und Verpackungen mit ähnlicher Form beschränkt, sondern
der Horizontalschnitt des Dorns und des entsprechenden gewickelten
Zuschnitts können
auch gerade Teile umfassen, die an runden Kanten miteinander verbunden
sind; zum Beispiel kann der Dorn in seinem Horizontalschnitt rechteckig
mit abgerundeten Ecken ausgebildet sein. In all diesen Fällen ist
der Zuschnitt O1, der vor dem Umwickeln beschnitten wird, in seiner
Form rechteckig, in welchem Fall seine Breite, d.h. ein horizontales
Maß der
Länge des äußeren Umfangs
des Wickeldorns entspricht, welcher Länge die Breite der Seitenversiegelung
zugefügt wird.
Es ist jedoch möglich,
auch einen Wickeldorn zu verwenden, der sich deutlich nach oben
verjüngt,
wobei der horizontale Schnitt des Dorns nicht konstant ist, sondern
nach oben in der vertikalen Richtung abnimmt und der Dorn in seiner
dreidimensionalen Form einen abgestumpften Kegel bildet. Im Prinzip kann
ein rechteckiger Zuschnitt um einen solchen Dorn gewickelt werden,
wobei die Seitenversiegelung in ihrer Breite nicht gleich sein wird
und die oberen und unteren Kanten nicht gleich sein werden, insbesondere
bei Kegeln mit großem
Spitzenwinkel. Zur besseren Entsprechung kann der Zuschnitt O1,
der auszuschneiden ist, in Form einer begradigten konischen Schale
ausgebildet sein. 7 stellt einen derartigen Zuschnitt
O1 und einen Wickeldorn 2 dar. In diesem Fall wird das
Umwickeln in Analogie in Bezug auf den zylindrischen Dorn durchgeführt. Aufgrund
der speziellen Form des Zuschnitts O1 werden diese am besten durch
Stanzen aus einem größeren Material
getrennt. Sie können
nacheinander auf die Druckplatte zugeführt werden. Wenn der Sicherungsarm
mit einem kegelförmigen
Dorn verwendet wird, kann der Sicherungsarm parallel zu der vertikalen Mittelachse
des Dorns verlaufen, weil der Zweck des Arms als eine Hilfseinrichtung
lediglich darin besteht, das Umwickeln des Zuschnitts um den Dorn
zu sichern und der tatsächliche
Vorgang, in dem der Zuschnitt seine Form annimmt, stets hauptsächlich mit Hilfe
der Saugkraft durchgeführt
wird. Es ist jedoch auch möglich,
diesen Sicherungsarm in einer solchen Richtung anzuordnen, dass
seine Drehbewegung der kegelförmigen
Schale folgt. Es ist auch möglich,
bei dieser Lösung
einen Luftaufprall von außen zu verwenden.
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Die
Figuren stellen auch einen Hubring dar, der mit dem Bezugszeichen 5 gekennzeichnet
ist, und zwar an dem unteren Ende des Dorns 2, wobei mit
dem Hubring die Position des Zuschnitts/Gehäuses um den Dorn eingestellt
werden kann. Der Hubring 5, der durch eine geeignete Steuerspur
(nicht dargestellt) geführt
ist, hebt den Zuschnitt/das Gehäuse
an den Stationen C–J
an, um das Bearbeiten des oberen Endes des Zuschnitts/Gehäuses zu
erleichtern.
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Um
die unterschiedlichen Bewegungen zu erzeugen und sie zu synchronisieren,
können
die üblichen
Lösungen
der Mechanik und Automatik, wie beispielsweise Pneumatikzylinder,
Sensoren und Servoantriebe verwendet werden. Die Dauer der Saugkraft,
die den Zuschnitt hält,
und der Hilfsluftstrahle, wenn diese beim Umwickeln verwendet werden,
kann mittels schnell wirkender Ventile, wie beispielsweise Magnetventilen,
gesteuert werden. Die Betriebsphasen der Umwickelstufe A, beginnend
mit der Stufe, wenn die Druckplatte A2 beginnt, den geschnittenen
Zuschnitt O1 vorzudrücken,
und am Ende an der Stufe, wenn der Zuschnitt um den Dorn 2 gewickelt
wurde, können
schnell durchgeführt
werden, und die Dauer dieser Stufe beträgt charakteristischer Weise
weniger als eine Sekunde, zum Beispiel ca. 500 ms.