DK169022B1 - Fremgangsmåde og apparat til formning af kanten af en beholder af termoplastisk materiale - Google Patents

Description

DK 169022 B1

Opfindelsen vedrører en fremgangsmåde til formning af kanten af en beholder af termoplastisk materiale, der er åben ved toppen, og afsluttes med en udvendig flange, der er buet opad og strækker sig nedad, 5 samt et apparat til udøvelse af denne fremgangsmåde.

Pra GB patentskrift nr. 951 242 og 1 101 031 kendes fremgangsmåder til kantning af beholdere af termoplastisk materiale, der er åbne ved toppen, og afsluttes med en udvendig flange, hvilke fremgangsmåder er 10 baseret på deformation, ved hjælp af flere endeløse skruer med gevind med varierende tværsnit, af flangen, der opvarmes til en sådan temperatur, at materialet gøres plastisk. Ved fremgangsmåden deformeres flangen og rundes til den ønskede form ved hjælp af flere kante-15 elementer, der roterer i forhold til beholderen som skal kantes.

I disse fremgangsmåder er opvarmning af flangen en integrerende del af kantecyklen, og i tilfælde af at kanteelementerne standses forbliver flere beholdere 20 fanget mellem kanalerne dannet af varmevalserne, der som følge af deres høje temperatur hurtigt vil bevirke, at de fangede beholderes flanger smelter, hvilket giver anledning til ulemper, som følge af nærværelsen af smeltet materiale mellem gevindene i valserne.

25 I denne situation er det nødvendigt at standse maskinen for en længere periode, således at de fangede beholdere kan blive fjernet og de gevindskårne valser kan blive renset.

Et yderligere tidstab opstår ved at de gevind-30 skårne valser skal opvarmes til deres korrekte temperatur før kantningen kan genoptages.

Under de ovenfor omtalte kanteprocesser kan gevindet, som bøjer og runder flangen ikke udføre sin korrekte funktion når flangetykkelsen overstiger be-35 stemte værdier.

I gevind-kanteapparater udøver hvert kanteele-ment ved kontaktpunkterne mellem flangen og kanteval- DK 169022 B1 2 serne et tryk i aksialretningen på flangen, hvilket gør det vanskeligt at holde diameteren af beholdermundingen fuldstændigt cirkulær, og at holde tykkelsen af kanten konstant.

5 Med de omtalte fremgangsmåder til kantning kan beholdere af f.eks. krystallinsk polystyren ikke modstå vridningen som følge af rotationen af beholderen i forhold til gevindvalsen. Denne vridning fremkalder spændinger, der resulterer i, at det pågældende materiale 10 kollaberer. Med beholdere af f.eks. polypropylen vil kantningen kunne resultere i, at kanten let ruller sig ud, fordi den ikke er tilstrækkelig stabiliseret, når den forlader maskinen.

Fra EP-patentansøgning nr.· 0103440 kendes en 15 fremgangsmåde til formning af kanten af en beholder af skumplast.

Herved opstår der som følge af materialet andre problemer end ved beholdere, der er fremstillet af termoplastisk folie som i nærværende opfindelse. I den 20 kendte fremgangsmåde bliver der i den indvendige side af kantflangen dannet en bøjningsnot og herefter bøjes kanten langs denne not.

Hovedhensigten med opfindelsen er at gøre det muligt at kante beholdere af krystallinsk polystyren, 25 polypropylen og lignende materialer, medens ulemper, der kendes fra de kendte kantefremgangsmåder, samtidig elimineres.

Denne hensigt opnås ifølge opfindelsen ved en fremgangsmåde af den indledningsvis angivne art, der er 30 ejendommelig ved, at den omfatter følgende cyklisk gentagelige trin, fremadskridende opvarmning af blot flangen på mindst én beholder, medens beholderen eller enhver af beholderne i en stabel fremføres fra stablen til en formestation, naturlig eller tvungen afkøling af 35 i det mindste én formmatrice i formest at ionen, indførelse af den eller af enhver således opvarmet flange i DK 169022 B1 3 den afkølede formmatrice i formestationen, og lukning af formestationen, således at der udøves et tryk på den opvarmede flange i hele dennes udstrækning til dannelse af en formet kant.

5 Ved udøvelse af ovennævnte fremgangsmåde kan ifølge opfindelsen anvendes et apparat, der er ejendommelig ved, at det omfatter en kantformeindretning med i det mindste én formmatrice og en korresponderende formpatrice, en drejelig bærer, der bærer formmatricen 10 eller alle formmatricerne og afgiver disse cyklisk fra en ladestilling i hvilken de lades med en flange for en beholder, til trinvis drejning gennem dels en formstilling i hvilken de ligger ud for en korresponderende formpatrice til formning af flangen til en formet kant, 15 dels en udtagestilling, i hvilken beholderen eller enhver med kant forsynet beholder, der udtages af formmatricen, bringes i en kølestilling i hvilken hver formmatrice afgiver den under kantformningsforløbet optagne varme, en indføringsindretning med mindst én gruppe af 20 parallelle , opvarmede og med gevind forsynede, drejelige cylindre med lige store indbyrdes vinkelafstande og som er egnet til hver at gribe et afsnit af flangen i en række af med flanger forsynede beholdere og opvarme disse medens beholderne indsættes fra stabler af be-25 holdere i kantformningsindretningens ladestilling, var-meindretninger for de med gevind forsynede cylindre, og dyseindretninger, der er forbundet med en trykluftkilde og som udøver et stråletryk på hver af de fra indføringsindretningen afgivne beholdere med varm flange, 30 for at bringe beholderne ind i kantformnings indretningens formmatrice.

Til opnåelse af beholderens stabilitet og med henblik på opnåelse af en energibesparelse, sker der ifølge opfindelsen, uden for formestationen, under til-35 førelsen af beholdere til denne, en opvarmning af den på beholderen formede flange. Samtidig afkøles forme- DK 169022 B1 4 stationens formmatrice på naturlig eller kunstig måde og herefter indbringes den opvarmede kant i formmatricen. Derefter lukkes formen, dvs. formpatricen føres ind i formmatricen, således at den ombøjede kantf lange 5 sættes under et ensartet tryk over hele sin ringformede udstrækning. Straks efter formningen sker der på grund af anlægget mod den afkølede formmatrice en stærk afkøling og derved gøres kantens form blivende.

Fremgangsmåden adskiller sig derved helt fra de 10 kendte fremgangsmåder til formning af en kant, i hvilken formen altid opvarmes og først ved udtagelse af beholderen fra formen kan der ske en langsom afkøling og stabilisering.

Den væsentlige fordel, der opnås ved fremgangs-15 måden og apparatet ifølge opfindelsen er, at det herved er muligt at kante beholdere af krystallinsk polystyren, polypropylen og lignende materialer.

Det er også en fordel at anvendelsen af fremgangsmåden og apparatet ifølge opfindelsen gør det mu-20 ligt at fremstille beholdere med en fuldstændig cirkulær munding, og med en kant, der har konstant højde og tykkelse.

En yderligere fordel er, at når der benyttes særlige plasticmaterialer såsom f.eks. normal polysty-25 ren, kan flangeopvarmningstemperaturen holdes under værdier, der benyttes i kendte fremgangsmåder, medens i tilfældet af slagfast polystyren, et materiale der almindeligvis anvendes til fremstilling af drikkebægre, kan kantningen foregå uden opvarmning af flangen, hvil-30 ket resulterer i væsentlige energibesparelser og formindskede produktionsomkostninger.

Endnu en fordel fremkommer ved, at de første trin i fremgangsmåden kan skilles fra resten, således at i tilfælde af en fejl eller en forhindring i forme-35 stationen kan organerne, der udøver de første trin, fås til at genvinde beholderne så det undgås, at de fanges DK 169022 B1 5 og varmes for meget op med deraf følgende ulemper, uden derfor at tilførslen og opvarmningen afbrydes. Når reparationen ved kantformningsstationen er afsluttet, kan kantformningen genoptages med det samme, ved at orga-5 nerne til udøvelse af de første trin i fremgangsmåden returneres til deres normale arbejdsstillinger.

Opfindelsen vil nu blive nærmere beskrevet ved hjælp af en udførelsesform og med henvisning til tegningen , på hvilken 10 fig. 1 er et delsnit af en maskine ifølge opfin delsen, der i fremstillingscyklen har en enhed til tilførsel, opvarmning og afgivelse, hvor afgivelsen kan dirigeres til en anden retning, fig. 2 et delsnit af maskinen i fig. 1, hvor 15 tilførsels-, opvarmnings- og afgivelsesenheden er isoleret fra driftscyklen, fig. 3 et delsnit af opvarmningsindretningen i maskinen i fig. 1 set vinkelret på beholdernes fremføringsretning, 20 fig. 4 et delsnit langs linien 4-4 i fig. 3, fig. 5 et delsnit i større målestok af en detalje i fig. 4, fig. 6 et frontbillede af pladen der bærer formmatricen i en maskine ifølge opfindelsen, 25 fig. 7 et delsnit af en formpatrice og en form matrice, vist i åben stilling med et bæger der er placeret med henblik på kantning, fig. 8 et billede som fig. 7, hvor formene er lukket og bægret er kantet, og 30 fig. 9 et delsnit af en luftblæseindretning til placering af et bæger mellem formmatricer.

I det følgende er tilsvarende eller ækvivalente dele forsynet med ens henvisningstal. Fig. 1 viser en tilførselsindretning, der i det væsentlige består af et 35 transportbånd 30, placeret på valser 30' og 30", hvor 30' er drivvalsen placeret ved tilgangen til en maskine til udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

DK 169022 B1 6 På dette bånd bæres stabler 27 af bægre 21, der skubbes fra bånden gennem tragte 29, som leder hver stabel af bægre til en indretning i hvilken bægrenes flanger 35 opvarmes.

5 Opvarmningsindretningen omfatter sæt af valser 22, 22', 22" der bæres drejeligt ved hjælp af en bevægelig ramme 25 med hoveder 24, 24' og som drives ved hjælp af en motor via hensigtsmæssige organer til overføring af bevægelsen som f.eks. remme, kæder eller 10 tandhjul, der ikke er vist på tegningen. Valserne i hvert sæt er udvendigt gevindskåret, således at de danner endeløse skruer med et gevind med konstant stigning og tværsnit, der som det fremgår af fig. 4 og 5 har en flad top 38 og hvis gevindfure 37 er fladbundet.

15 Stigningen af disse gevind er større end delingen af bægerstablen 27 placeret på båndet 30.

Selvom det ikke er vist på tegningen, kan stigningen af disse gevind være den samme som delingen af bægerstablen 27 på båndet, og kan være stigende i det 20 sidste afsnit af valsesættet, således at i det mindste den øverste beholder 1 separeres fra stablen af resterende beholdere, for at lette fjernelsen af den øverste beholder ved afslutningen af opvarmningstrinnet.

25 Som det fremgår af fig. 5 har gevindfuren 37 i skruen sådanne dimensioner, at det kan indeholde flangen 35 der skal kantes, idet bægrene optages et for et og fjernes fra de andre i stablen.

I hver valse 22, 22', 22" er fastgjort et 30 varmeelement 28, der er i stand til at opvarme hele valsen på yderfladen. Den tilførte varmemængde er også tilstrækkelig til at opvarme flangerne af bægrene, som kan være udført af polypropylen eller andre komplekse plastmaterialer, som ikke er tilstrækkelig deformerbare 35 ved moderate temperaturer.

Som det ses af fig. 3 er valsesættenes akser placeret symmetrisk og med et mellemrum, som kan juste- DK 169022 B1 7 res ved hjælp af tandstangsjusteringsorganer 32 på en sådan måde, at de tre bægerstabler 27 ligger på linie. Rotationen af varmevalserne 22, 22', 22" får hele bægret til at rotere om sin længdeakse, således at kon-5 taktpunktet mellem gevindene på de tre valser og bægrets flange 35 til stadighed ændres, og hele flangen er således opvarmet på det tidspunkt, hvor den forlader valserne.

Som det fremgår af fig. 9 fjernes bægrene 21 10 fra udløbet for opvarmningsindretningen ved hjælp af en stråle af komprimeret luft fra tre dyser 36, placeret parallelt med længdeaksen af de bægre, der kantes, og forbundet med en luftkompressor, som ikke er vist på tegningen. Lufttrykket i dyserne er på et minimum, idet 15 bægrene allerede er blevet separeret fra de øvrige, der stadig er under opvarmning. Disse luftstråler er rettet radialt og i fremføringsretningen, antydet med en pil 20 i fig. 4, på en sådan måde, at de passerer ind i mellemrummet, der adskiller den øverste beholder 21 20 fra de andre, der opvarmes, og skaber et større tryk på indersiden af bægerets bund end det tryk, der virker på ydersiden af bunden. Under indvirkning af denne trykkraft føres bægeret ind i kanteindretningens formdele, der som det fremgår af fig. 1 og 2, består af to plader 25 40 og 41.

En cirkulær plade 40 bærer tolv formmatricer, medens en plade 41 bærer tre formpatricer 50.

Formmatricerne 49 er fordelt i grupper på tre langs siderne af et kvadrat, hvis midtpunkt falder sam-30 men med pladens rotationsakse. På kvadratets øverste side er placeret de tre positioner 42 til indføring i matricerne 49, på højre side er de tre positioner 43 til formning af kanten, ved bunden er de tre positioner 44 til udtagelse og på venstre side er endelig de tre 35 positioner 45 for matricer som altid er tomme, og som køles ved naturligt eller tvunget tab af varme absorberet under formning og stabilisering af kanten.

DK 169022 B1 8

Ved hjælp af en kontinuert følge af delrotationer på en kvart omdrejning af pladen 40, der er presset på en aksel 54, som ved hjælp af et leje 53 er forbundet til en reduktionsgearmekanisme 60, der dri-5 ves af en ikke illustreret motor, bæres hvert sæt af formmatricer cyklisk gennem de forskellige positioner til positionen 43 til formning af kanten mod et sæt af formpatricer 50. Patricerne bevæger sig frem og tilbage i deres egen aksialretning, drevet ved hjælp af 10 en ekcentrik 26 via en forbindelsesstang 55 med justerbar længde, og hvis ender er fastgjort til tappe 57 og 58 og hvor pladen 41, som bærer formpatricerne 50 har understøtninger 58. Nævnte understøtninger 58 glider mellem styr 59, der er ud i et med den faste 15 ramme 23, som også bærer den bevægelige ramme 24, 24', 25.

Som det fremgår af fig. 7 og 9 er hver formmatrice indvendigt og nedstrøms for formfladerne forsynet med et tætningselement 46 bestående af en ring med en 20 elastisk deformerbar læbe 47, som rager frem mod det indre af formen. Når læben er i hvilestillingen er dens mindste omkreds en smule mindre end omkredsen af det tilsvarende parti af bægeret mod hvilken tætningen dannes, medens omkredsen af læben i den belastede tilstand 25 tilpasser sig samme størrelse som omkredsen af det parti af bægeret, med hvilken den er i kontakt.

Det i det væsentlige kegleformede bæger 21 træder ind i formmatricen drevet af luftstrålerne fra dyserne 36 og placeres som vist i fig. 7 med den ene 30 ende 35' af flangen 35 næsten i kontakt med konturen 48 af matricen.

Ringen 46 holder sammen med læben 47 bægeret i position under det trin, i hvilken pladen 40 roterer, så bægeret overføres fra indføringspositionen 42 35 til formepositionen 43 og derfra til udkastpositionen 44.

DK 169022 B1 9

For at hindre bægrene i at indtage uønskede stillinger under positioneringstrinnet og derved blokere maskinen ved udløbet fra flangeopvarmningszonen er der tilvejebragt tre styreruller 39, der sikrer kor-5 rekt sidebevægelse af bægrene, hvilke ruller er ud i et med pladen 24 i den bevægelige ramme 25, som bærer både tilførselsindretningen og flangeopvarmningsindretningen .

Når tre bægre 21 er placeret mellem matricerne 10 49, som er placeret i position 42, udfører pladen 40 en første kvart omdrejning, hvorved formene og de tilhørende bægre overføres til positionen 43, og et sæt af tomme forme 49 flyttes fra positionen 45 til positionen 42.

15 Lukningen af patricerne 50 mod matricerne 49 sker når matricerne er i positionen 43 og bevirker mekanisk deformation af flangerne ved kompression, medens et yderligere sæt af øverste bægre 21 placeres i formene 49, der har nået positionen 42.

20 Patricerne 50 med deres ringformede recesser 50', se fig. 7 og 8, komprimerer de buede partier mod toppen af flangen 35 og får bægrene 21 til at bevæge sig aksialt frem mellem hullerne i matricerne 49. Efterhånden som bægrene føres frem i formhullerne forø-25 ges diameteren af læben 47 og der opnås en maksimumdiameter, når fremføringen af bægrene ophører. Under denne indføring af bægrene 27 i matricerne belastes flangen 35, hvis yderste dels 35' yderkant er i kontakt med matricen 49's kontur 48, som følge af den konus-30 formede del 49' af konturen 48 af matricen og ved den kompression, der udøves ved hjælp af patricens ringformede recesser 50', således at den bøjes indad hvorved den indtager den i fig. 8 illustrerede endelige stilling, hvor formene 49, 50 er vist fuldstændig luk-35 ket·

Af ovenstående fremgår det, at den kombinerede kompressionseffekt, der hovedsagelig udøves ved hjælp 10 DK 169022 B1 af de ringformede recesser 50' og af konusformen 49', virker samtidig over hele flangen 35's yderflade.

Et resultat af dette er en kraftig køleeffekt, som sluttelig stabiliserer hele kanten og virker over hele 5 flangens overflade.

Som følge af tilførsels- og opvarmningsenhedens evne til at rotere om aksen 52 kan trinnene til tilførsel, opvarmning og fjernelse af de øverste beholdere 21 separeres fra de øvrige kantningstrin. Som følge af 10 dette kan nævnte trin, hvis der optræder små fejl i kantformningsindretningen, holdes i drift medens kantformningsindretningen er standset. I dette tilfælde udkastes de genstande, som skal kantes, og som i mellemtiden fortsætter med at bevæge sig gennem opvarmnings-15 sonen, i en egnet genvindingsbeholder, eller træder ind i stabelkanaler, som dog ikke er vist på tegningen.

Dette gør det muligt at opretholde flangetemperaturen af bægrene der skal kantes, indenfor sådanne værdier, at det påfølgende kantetrin kan genoptages 20 umiddelbart efter at fejlen er blevet afhjulpet under et kort driftsstop.

I tilfælde af et længerevarende driftsstop, der f.eks. skyldes fejl, der ikke kan afhjælpes øjeblikkeligt, fjernes tilførslen til kantopvarmningsindretning 25 fra produktionslinien, medens de genstande, der er beliggende mellem opvarmningsvalserne fortsætter med at bevæge sig fremad. På denne måde tømmes nævnte valser fuldstændig, og de genstande der er placeret i opvarmningsindretningen kan genanvendes.

30 Det ses at ved praktisk udøvelse af fremgangsmå den må alle struktuelle varianter af maskinen betragtes som faldende indenfor opfindelsens område, incl. de der er nødvendige for at kante flanger på beholdere med kvadratisk eller rektangulær munding.

35

Claims (6)

1. Fremgangsmåde til formning af kanten af en beholder (21) af termoplastisk materiale, der er åben ved toppen og afsluttes med en udvendig flange (35), der er buet opad og strækker sig nedad, kende- 5 tegnet ved, at den omfatter følgende cyklisk gentagelige trin, - fremadskridende opvarmning af blot flangen (35) på mindst én beholder (21), medens beholderen eller enhver af beholderne i en stabel (27) fremføres fra 10 stablen til en formestation, - naturlig eller tvungen afkøling af i det mindste én formmatrice (49) i formestationen, - indførelse af den eller af enhver således opvarmet flange (35) i den afkølede formmatrice (49) i 15 formestationen, og - lukning af formestationen, således at der udøves et tryk på den opvarmede flange (35) i hele dennes udstrækning til dannelse af en formet kant.

2. Apparat til udøvelse af fremgangsmåden ifølge 20 krav l, kendetegnet ved, at det omfatter - en kantformeindretning med i det mindste én formmatrice (49) og en korresponderende formpatrice (50), en drejelig bærer (40), der bærer formmatricen (49) eller alle formmatricerne (49) og afgiver disse 25 cyklisk fra en ladestilling (42) i hvilken de lades med en flange (35) for en beholder (21), til trinvis drejning gennem dels en formstilling (43) i hvilken de ligger ud for en korresponderende formpatrice (50) til formning af flangen (35) til en formet kant, dels en 30 udtagestilling (44), i hvilken beholderen (21) eller enhver med kant forsynet beholder (21), der udtages af formmatricen, bringes i en kølestilling (45) i hvilken hver formmatrice (49) afgiver den under kantformningsforløbet optagne varme, 35. en indførings indretning med mindst én gruppe af parallelle , opvarmede og med gevind forsynede, dre- DK 169022 B1 12 jelige cylindre (22, 22·, 22''), med lige store indbyrdes vinkelafstande og som er egnet til hver at gribe et afsnit af flangen (35) i en række af med flanger forsynede beholdere (21) og opvarme disse medens beholderne 5 indsættes fra stabler (27) af beholdere (21) i kantformningsindretningens ladestilling, - varmeindretninger (28) for de med gevind forsynede cylindre (22, 22', 22''), og - dyseindretninger (36), der er forbundet med en 10 trykluftkilde og som udøver et stråletryk (20) på hver af de fra indføringsindretningen afgivne beholdere (21) med varm flange, for at bringe beholderne (21) ind i kantformningsindretningens formmatrice (49).

3. Apparat ifølge krav 2, kendetegnet 15 ved, at hver formmatrice (49) har forreste, ved flangen anliggende og kanten formende flader (48, 49') og en bagerste holdeindretning (46) med en elastisk deformerbar ringformet læbe (47), der indgriber med ydersiden af en i formmatricen (49) placeret beholder (21) og 20 holder denne i stilling.

4. Apparat ifølge krav 3, kendetegnet ved, at holdeindretningen (46) består af et stort antal ringsektorer, der rager ind i formmatricen (49) og hver er forsynet med en elastisk deformerbar læbe (47).

5. Apparat ifølge krav 2-4, kendeteg net ved, at det opstrøms for indføringsindretningen har såvel en transportindretning til tilførsel af stabler (27) af beholdere (21) til hver gruppe af med gevind forsynede cylindre (22, 22', 22'') i indførings-30 indretningen, som en ramme (25) til understøtning af såvel indføringsindretningen som transportindretningen, hvilken i drift er svingbar i forhold til kantformnings ind retningen.

6. Apparat ifølge krav 5, kendetegnet 35 ved, at rammen (25) er svingbar om en aksel (52), der er placeret ved den fjerneste ende af transportindret- DK 169022 B1 13 ningen og forløber i ret vinkel på fremføringsretningen af beholdren (21), der skal forsynes med en kant.