WO2012028632A1 - Formschulter und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

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    • B65B9/22—Forming shoulders; Tube formers
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    • B23K31/02—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to soldering or welding
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/04—Tubular or hollow articles
    • B23K2101/06—Tubes

Definitions

  • the invention relates to a forming shoulder and a method for its production.
  • Such forming shoulders usually comprise a shoulder part and a prism part, which are connected to one another along a forming edge.
  • One way to make such forming shoulders is to make each forming shoulder individually by hand by first making the required parts and then assembling. After
  • Prism parts for round tube cross sections are also made of pipe material in practice, the
  • Cylinder diameter are kept in stock, with only one very short piece is required per format. Machining during the production of the forming edge and possibly when turning the tube is expensive machine work.
  • the final shape can be created by gradually bending the sheet metal blank with constant control of the bending result with the help of specially made
  • the spatial shape of the shoulder part does not agree with the theoretically determined shape, then the intrinsically exact contour of the forming edge on the prism part is also invalidated. It can, for example, wrinkles in the
  • a ledge or groove can be milled on the outside of the prism part to fit the
  • the shape gauge comprises at least one attachable to the prism portion of a forming shoulder first mold element with a contact edge, which by at least linear contact with the
  • Solution facilitates the exact Anformung the shoulder part of the prismatic part, however, form shoulders, where the prism part has a very complex cross-section, yet difficult to produce, because first the form of the form must be accurately formed on the prism part and attached thereto. Especially with these complex cross-sections, however, the exact positioning of the form is very difficult.
  • Such complex cross-sections occur, for example, in forming shoulders for stand-up pouches with stabilizing seams (e.g., Stabilopack, Quadroseal).
  • stabilizing seams e.g., Stabilopack, Quadroseal.
  • An object of the invention is therefore a
  • a Another object is to provide a form shoulder, which can be produced with simple, inexpensive and labor-saving means with reproducibly high accuracy.
  • a method is to be given, with the form shoulders with complex cross section of
  • Prism parts can be produced.
  • the contact edge can still flat metal blank of the
  • controllable machine tool can be produced.
  • the course of the contact edge can already in the construction of the
  • Form shoulder depending on the concrete form of the Forming edge and the material thicknesses of shoulder part and Prismateil be determined.
  • this contour results, for example, as a cut line of the two parts as a by-product, and the two-dimensional coordinates of the contact edge obtained by processing the prism part in the CAD program can be used to control the machine tool that produces the contact edge.
  • connection seam small shape deviations from the desired shape
  • the Umformkante is brought exactly in the desired shape.
  • Tubular bags comprises in a known manner a shoulder part and a prism part, along a Umformkante
  • the prism part and the shoulder part are each formed from flat sheet metal blanks and inserted the shoulder part in an incorporated on the prism along the Umformkante in the material of the prism part bearing edge and is firmly connected to the prism part.
  • the shoulder portion is positioned relative to the prism portion with high accuracy so that the two
  • shoulder part and prism part are positioned before shoulder part and prism part be joined together, for example, by welding or soldering.
  • the forming edge can be shaped in this way exactly as it is structurally predetermined.
  • the distance between the contact edge and the forming edge is greater at each point, the sharper the angle enclosed by the forming surfaces of the shoulder part and prism part at this point.
  • Fig. 2 shows the sheet metal blank for the prism part of Fig. 1 after forming
  • Fig. 3 in two views and a data representation of the assembly of shoulder part and prism part.
  • the flat sheet metal blank in Fig. 1 has on its upper side an edge which in cooperation with an edge of the shoulder part not shown in the finished
  • the forming edge 2 will form.
  • the prism part 1 has a contact edge 4 produced by milling.
  • this contact edge 4 does not extend over its entire length parallel to
  • Forming edge 2 but their distance from the forming edge 2 depends on what angle the prism part 1 in the finished Forming shoulder with the shoulder part 3 includes. In this case, the distance between the contact edge 4 of the forming edge 2 is greater, the sharper that of the prism part 1 with the shoulder part

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Formschulter, bei dem ein Prismateil (1) und ein Schulterteil (3) mit jeweils einer vorbestimmten dreidimensionalen Form hergestellt und anschließend entlang einer gemeinsamen dreidimensionalen Umformkante (2) miteinander verbunden werden, wobei das Prismateil (1) und das Schulterteil (3) als flache Blechzuschnitte vorgefertigt werden, am noch ebenen Blechzuschnitt des Prismateils (1) durch spanende Bearbeitung eine Anlegekante (4) erzeugt wird, die Blechzuschnitte von Prismateil (1) und Schulterteil (3) durch Umformen in die vorbestimmte dreidimensionale Form gebracht werden, das Schulterteil (3) entlang der Anlegekante (4) am Prismateil (1) angeordnet wird, und anschließend Prismateil (1) und Schulterteil (3) miteinander verbunden werden, sowie ein Verfahren zur Herstellung der Formschulter.

Description

Formschulter und Verfahren zu ihrer Herstellung
Die Erfindung betrifft eine Formschulter und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Aus DE 203 20 160 Ul ist eine Formschulter zum Formen einer Folienbahn zu einem Schlauch bekannt, die einer äußere
Schulterfläche aufweist, über welche die Folienbahn zu einer durch eine Umlenkkante begrenzten Einlassöffnungen und durch diese hindurch in ein Rohr geführt ist, wobei wenigstens ein Teil der Umlenkkante durch einen im Verhältnis zur gesamten Formschulter kleinen Einsatz gebildet ist, wodurch nach normalem Verschleiß der Umlenkkante nicht der gesamte räumliche Formkörper, sondern nur der Einsatz ausgewechselt werden muss .
Zur Herstellung von Formschultern, wie sie beispielsweise bei der Herstellung von Schlauchbeuteln verwendet werden, sind verschiedene Verfahren bekannt. Derartige Formschultern umfassen üblicherweise ein Schulterteil und ein Prismateil, die entlang einer Umformkante miteinander verbunden sind. Eine Möglichkeit zur Herstellung solcher Formschultern besteht darin, jede Formschulter einzeln in Handarbeit herzustellen, indem zunächst die benötigten Einzelteile angefertigt und anschließend montiert werden. Nach der
Montage der Einzelteile werden die Maßhaltigkeit der
Formschulter und ihr Verhalten im Einsatz geprüft und im Allgemeinen in mehreren Schritten eine Feinbearbeitung durchgeführt, um Abweichungen von den Sollmaßen zu
beseitigen und eine knitterfreie Umformung zu erreichen. Diese Vorgehensweise ist sehr arbeits- und zeitaufwändig und gute Ergebnisse sind schwer reproduzierbar. Neuere Herstellungsverfahren stützen sich auf moderne
Berechnungsmethoden zur Ermittlung der benötigten
Umformfläche des Schulterteils und des Prismateils sowie der Form der Umformkante, computergestützte Konstruktion und möglichst präzise Herstellung der Formschulter als Ganzes oder der dafür benötigten Einzelteile und anschließende Montage der Formschulter aus den Einzelteilen. Die
Herstellung der Formschulter als Ganzes kann beispielsweise durch Fräsen erfolgen. Hierdurch kann das vorher theoretisch ermittelte Modell sehr genau realisiert werden, allerdings ist dieses Verfahren sehr aufwändig an Material und Technik. Es wird daher nur für relativ kleine Formschultern (bis zu einer Schlauch-beutelbreite von 50 mm) angewendet.
Häufiger kommt ein Verfahren zur Anwendung, bei dem die theoretisch ermittelten Einzelteile maschinell hergestellt und anschließend manuell zusammengefügt werden.
Beispielsweise werden bei einer aus Blechzuschnitten
hergestellten Formschulter zunächst die ebenen Abwicklungen der Einzelteile von Schulterteil und Prismateil sowie gegebenenfalls eines Flanschs und Stützelementen durch
Laserschneiden oder Fräsen präzise zugeschnitten. Prismateil und Schulterteil werden anschließend weitgehend manuell gerundet und manuell zueinander positioniert und durch
Schweißen oder Löten fixiert. Die Rundungsgenauigkeit des Prismateils ist durch Rundungsmaschinen recht genau
herstellbar und messbar.
Prismateile für runde Schlauchquerschnitte werden in der Praxis auch aus Rohrmaterial gefertigt, wobei die
Umformkante auf einer CNC-Fräsmaschine sehr präzise
herausgefräst wird. Dieses Verfahren ist jedoch aufwändig. Zunächst müssen die Rohre für die verschiedensten
Zylinderdurchmesser vorrätig gehalten werden, wobei pro Format immer nur ein sehr kurzes Stück benötigt wird. Die spanende Bearbeitung bei der Herstellung der Umformkante sowie gegebenenfalls beim Ausdrehen des Rohrs ist teure Maschinenarbeit .
Um die Biegeform des Schulterteils aus einem Blechzuschnitt herzustellen, sind verschiedene Methoden bekannt. Zum einen kann die endgültige Form durch schrittweise manuelles Biegen des Blechzuschnitts bei stetiger Kontrolle des Biegeergebnisses mit Hilfe von extra angefertigten
Biegelehren hergestellt werden. Es ist relativ einfach und schnell, die Form der Schulterblechs vorzubiegen, also zunächst relativ ungenau herzustellen, beispielsweise mit einer Abweichung von +/-10 mm von der vorgegebenen Form. Erforderlich ist jedoch eine Genauigkeit von mindestens +/ - 0,2 mm. Deshalb erfordert diese Methode eine große Erfahrung des Arbeiters und viel Zeit. Zum anderen kann die Formung des Schulterteils gleichzeitig mit der Montage des Schulterteils an das vorbereitete
Prismateil erfolgen. Dies geht schneller, ist jedoch
ungenauer. Stimmt die räumliche Form des Schulterteils nicht mit der theoretisch bestimmten Form überein, dann wird auch die an sich exakte Kontur der Umformkante am Prismateil entwertet. Es können beispielsweise Falten bei der
Schlauchformung entstehen.
Bei Prismateilen, die aus Rohrmaterial hergestellt werden, kann beispielsweise an der Außenseite des Prismateils ein Absatz oder eine Nut eingefräst werden, um die
Positionierung des Schulterteils relativ zur Umformkante zu erleichtern. Bei der Montage der Formschulter wird das
Schulterteil mit seiner der Umformkante des Prismateils zugewandten Innenkante auf diesen Absatz oder in diese Nut gedrückt und fixiert. Neben der genaueren Positionierung des Schulterteils wird hierdurch auch eine genauere Feinbiegung eines vorgebogenen Schulterteils möglich. Die Herstellung des Absatzes ist hingegen sehr aufwändig und erfordert die Verwendung einer mehrachsigen CNC-Fräsmaschine .
Aus DE 10 2007 050 697 B3 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Formschulter bekannt, bei dem ein Prismateil und ein Schulterteil hergestellt und anschließend entlang einer Umformkante miteinander verbunden werden, wobei das
Prismateil mit der Umformkante vorgefertigt wird, am
Prismateil eine Formlehre angebracht wird, das Schulterteil entsprechend der von der Formlehre vorgegebenen Form am Prismateil angeordnet wird, und anschließend Prismateil und Schulterteil miteinander verbunden werden. Die Formlehre umfasst mindestens ein am Prismateil einer Formschulter anbringbares erstes Formelement mit einer Anlegekante, welches durch mindestens linienhaften Kontakt zum
Schulterteil die Form des Schulterteils relativ zur
Umformkante des Prismateils definiert. Die vorgeschlagene
Lösung erleichtert die exakte Anformung des Schulterteils an das Prismateil, jedoch sind Formschultern, bei denen das Prismateil einen sehr komplexen Querschnitt hat, dennoch schwierig herstellbar, weil zunächst die Formlehre exakt an das Prismateil angeformt und daran befestigt werden muss. Insbesondere bei diesen komplexen Querschnitten ist jedoch die exakte Positionierung der Formlehre sehr schwierig.
Solche komplexen Querschnitte treten beispielsweise bei Formschultern für Standbodenbeutel mit Stabilisierungsnähten (z.B. Stabilopack, Quadroseal) auf. Solche komplexen
Querschnitte sind nur durch Umformen ebener Blechzuschnitte wirtschaftlich herstellbar. Die Verwendung einer Formlehre zur Positionierung des Schulterteils am Prismateil bringt in diesen Fällen aus den oben genannten Gründen nur sehr eingeschränkte Erleichterung bei der Verbindung von
Schulterteil und Prismateil.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine
Formschulter sowie ein Herstellungsverfahren dafür
anzugeben, das die obigen Schwierigkeiten überwindet. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine Formschulter anzugeben, die mit einfachen, preiswerten und arbeitssparenden Mitteln bei reproduzierbar hoher Genauigkeit hergestellt werden kann. Darüber hinaus soll ein Verfahren angegeben werden, mit dem Formschultern mit komplexem Querschnitt des
Prismateils hergestellt werden können.
Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Formschulter mit den Mekmalen des Anspruchs 3 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt .
Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Formschulter, bei dem ein Prismateil und ein Schulterteil mit jeweils einer vorbestimmten dreidimensionalen Form hergestellt und
anschließend entlang einer gemeinsamen dreidimensionalen Umformkante miteinander verbunden werden, wird
vorgeschlagen, das Prismateil und das Schulterteil als flache Blechzuschnitte vorzufertigen, danach am noch ebenen Blechzuschnitt des Prismateils durch spanende Bearbeitung eine Anlegekante zu erzeugen, die Blechzuschnitte von
Prismateil und Schulterteil durch Umformen in die
vorbestimmte dreidimensionale Form zu bringen, das
Schulterteil entlang der Anlegekante am Prismateil
anzuordnen und anschließend Prismateil und Schulterteil miteinander zu verbinden.
Die Anlegekante kann am noch ebenen Blechzuschnitt des
Prismateils einfach und mit hoher Genauigkeit hergestellt werden. Hierfür wird lediglich eine zweidimensional
arbeitende CNC-Fräs- oder Schleifmaschine benötigt.
Selbstverständlich kann die Anlegekante, wenn auch mit höherem manuellen Aufwand, auch ohne eine numerisch
steuerbare Werkzeugmaschine hergestellt werden. Der Verlauf der Anlegekante kann bereits bei der Konstruktion der
Formschulter in Abhängigkeit von der konkreten Form der Umformkante sowie der Materialstärken von Schulterteil und Prismateil ermittelt werden. Bei der Verwendung moderner CAD-Programme ergibt sich diese Kontur beispielsweise als Schnittlinie beider Teile quasi als Nebenprodukt, und die durch Abwicklung des Prismateils im CAD-Programm gewonnenen zweidimensionalen Koordinaten der Anlegekante können zur Steuerung der Werkzeugmaschine verwendet werden, die die Anlegekante herstellt.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass nach dem Verbinden von Prismateil und Schulterteil die
Umformkante durch spanende Bearbeitung nachbearbeitet wird. Prismateil und Schulterteil werden üblicherweise durch
Schweißen oder Hartlöten miteinander verbunden. Dabei lässt es sich nicht immer vermeiden, dass die Verbindungsnaht geringe Gestaltabweichungen gegenüber der Soll-Form
aufweist. Dadurch kann die Maßhaltigkeit der Umformkante beeinträchtigt werden, worunter letztlich die Qualität der hergestellten Schlauchbeutel leidet. Durch spanende
Nachbearbeitung, beispielsweise durch Fräsen oder Schleifen, wird die Umformkante exakt in die gewünschte Form gebracht.
Die vorgeschlagene Formschulter zur Herstellung von
Schlauchbeuteln umfasst in bekannter Weise ein Schulterteil und ein Prismateil, die entlang einer Umformkante
miteinander verbunden sind, und ist dadurch gekennzeichnet, dass das Prismateil und das Schulterteil jeweils aus flachen Blechzuschnitten geformt sind und das Schulterteil in eine am Prismateil entlang der Umformkante in das Material des Prismateils eingearbeitete Anlegekante eingelegt und darin fest mit dem Prismateil verbunden ist. Dadurch wird das Schulterteil relativ zum Prismateil mit hoher Genauigkeit so positioniert, dass die beiden die
Umformkante der Formschulter bildenden Kanten von
Schulterteil und Prismateil relativ zueinander exakt
positioniert sind, bevor Schulterteil und Prismateil miteinander beispielsweise durch Schweißen oder Löten verbunden werden. Die Umformkante kann auf diese Weise exakt so geformt werden, wie dies konstruktiv vorgegeben ist.
In einer Ausgestaltung der Formschulter ist vorgesehen, dass der Abstand der Anlegekante zur Umformkante an jeder Stelle umso größer ist, je spitzer der von den Umformflächen von Schulterteil und Prismateil eingeschlossene Winkel an dieser Stelle ist.
Dies bedeutet, dass der Abstand der Anlegekante von der Umformkante des Prismateils abhängig vom Winkel zwischen Schulterteil und Prismateil variiert. Hierdurch wird
erreicht, dass Schulterteil und Prismateil unabhängig von diesem Winkel relativ zueinander korrekt positioniert sind.
Nachfolgend werden ein Ausführungsbeispiel der beschriebenen Formschulter und das Verfahren zu ihrer Herstellung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen
Fig. 1 einen ebenen Blechzuschnitt für ein Prismateil mit einer eingearbeiteten Anlegekante,
Fig. 2 den Blechzuschnitt für das Prismateil aus Fig. 1 nach dem Umformen, und
Fig. 3 in zwei Ansichten und einer Dataildarstellung den Zusammenbau von Schulterteil und Prismateil.
Der ebene Blechzuschnitt in Fig. 1 weist an seiner Oberseite eine Kante auf, die im Zusammenwirken mit einer Kante des hier nicht dargestellten Schulterteils in der fertigen
Formschulter die Umformkante 2 bilden wird. Entlang dieser Umformkante 2 weist das Prismateil 1 eine durch Fräsen hergestellte Anlegekante 4 auf. Diese Anlegekante 4 verläuft jedoch nicht über ihre gesamte Länge parallel zur
Umformkante 2, sondern ihr Abstand zur Umformkante 2 hängt davon ab, welchen Winkel das Prismateil 1 in der fertigen Formschulter mit dem Schulterteil 3 einschließt. Dabei ist der Abstand der Anlegekante 4 von der Umformkante 2 umso größer, je spitzer der vom Prismateil 1 mit dem Schulterteil
3 eingeschlossene Winkel ist. Wie im Zusammenhang mit dem Herstellungsverfahren bereits beschrieben, wird der ebene Blechzuschnitt anschließend zum Prismateil 1 umgeformt, das in Fig. 2 dargestellt ist. In dieser Darstellung wird erkennbar, wie sich die Anlegekante
4 entlang der Umformkante 2 erstreckt. Anschließend wird das ebenfalls zunächst als ebener
Blechzuschnitt hergestellte und anschließend in die
vorgegebene Form umgeformte Schulterteil 3 mit dem
Prismateil 1 zusammengefügt. Dabei wird die der Umformkante 2 zugewandte Kante des Schulterteils 3 in die Anlegekante 4 des Prismateils 1 eingelegt. Damit sind Prismateil 1 und Schulterteil 3 relativ zueinander exakt positioniert und können schließlich fest miteinander verbunden werden.
Bezugszeichenliste Prismateil
Umformkante
Schulterteil
Anlegekante

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer Formschulter, bei dem ein Prismateil (1) und ein Schulterteil (3) mit jeweils einer vorbestimmten dreidimensionalen Form hergestellt und anschließend entlang einer
gemeinsamen dreidimensionalen Umformkante (2) miteinander verbunden werden, wobei
das Prismateil (1) und das Schulterteil (3) als flache Blechzuschnitte vorgefertigt werden,
am noch ebenen Blechzuschnitt des Prismateils (1) durch spanende Bearbeitung eine Anlegekante (4) erzeugt wird,
die Blechzuschnitte von Prismateil (1) und
Schulterteil (3) durch Umformen in die vorbestimmte dreidimensionale Form gebracht werden,
das Schulterteil (3) entlang der Anlegekante (4) am Prismateil (1) angeordnet wird,
und anschließend Prismateil (1) und Schulterteil (3) miteinander verbunden werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verbinden von Prismateil (1) und
Schulterteil (3) die Umformkante (2) durch spanende Bearbeitung nachbearbeitet wird.
3. Formschulter zur Herstellung von Schlauchbeuteln, umfassend ein Schulterteil (3) und ein Prismateil (1), die entlang einer Umformkante (2) miteinander verbunden sind, wobei das Prismateil (1) und das Schulterteil (3) jeweils aus flachen Blechzuschnitten geformt sind und das Schulterteil (3) in eine am Prismateil (1) entlang der Umformkante (2) in das Material des Prismateils (1) eingearbeitete
Anlegekante (4) eingelegt und darin fest mit dem Prismateil verbunden ist.
Formschulter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Anlegekante (4) zur Umformkante (2) an jeder Stelle umso größer ist, je spitzer der von den Umformflächen von Schulterteil (3) und
Prismateil (1) eingeschlossene Winkel an dieser
Stelle ist.
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