WO2021063776A1 - Vorrichtung und verfahren zum herstellen eines sicherungsrings an einer verschlusskappe für einen behälter - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum herstellen eines sicherungsrings an einer verschlusskappe für einen behälter Download PDF

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WO2021063776A1
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cutting
closure cap
support mandrel
jacket
support
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PCT/EP2020/076615
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Pascal Friedli
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Packsys Global Ag
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26F—PERFORATING; PUNCHING; CUTTING-OUT; STAMPING-OUT; SEVERING BY MEANS OTHER THAN CUTTING
    • B26F1/00—Perforating; Punching; Cutting-out; Stamping-out; Apparatus therefor
    • B26F1/18—Perforating by slitting, i.e. forming cuts closed at their ends without removal of material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26D—CUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D3/00—Cutting work characterised by the nature of the cut made; Apparatus therefor
    • B26D3/16—Cutting rods or tubes transversely
    • B26D3/164—Cutting rods or tubes transversely characterised by means for supporting the tube from the inside
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26F—PERFORATING; PUNCHING; CUTTING-OUT; STAMPING-OUT; SEVERING BY MEANS OTHER THAN CUTTING
    • B26F2210/00—Perforating, punching, cutting-out, stamping-out, severing by means other than cutting of specific products
    • B26F2210/04—Making plastic pilferproof screw caps by cutting a tamper ring

Definitions

  • the invention relates to a device for producing a locking ring on a closure cap for a container, in particular for a beverage bottle.
  • the invention further relates to an arrangement for producing a closure cap for a container comprising the device and a method for producing a closure cap for a container.
  • closure caps for such containers are usually provided with a locking ring.
  • This locking ring is connected to a base part of the closure cap that fulfills the closing function via a predetermined breaking point, so that when the container is opened, the predetermined breaking point is inevitably damaged and the first opening of the container can thus be reliably recognized from the outside.
  • the safety ring is held on the container when the cap part is pulled off or unscrewed at least until the predetermined breaking point breaks.
  • the container has an undercut in the form of a bead, for example, on a connecting piece on which the closure cap sits, usually in the pulling direction, which the locking ring engages behind from below, ie counter to an opening direction.
  • the locking ring prevents it from being pulled off the bead of the container, so that the predetermined breaking point tears open.
  • a circumferential, sometimes interrupted, inwardly folded fold is formed on the locking ring, with which the locking ring engages behind the bead on the container. It is also known to provide a thickened section on the locking ring instead of a fold.
  • the breaking point can be designed in such a way that a connection between the base part and the locking ring remains after it has been removed.
  • the opening of the container should be freely accessible when the base part is removed, which is easily possible, for example, by means of a suitable design of the predetermined breaking point or the locking ring.
  • the base part is thus captively attached to the container via the locking ring when it is intended to be used. This is advantageous in terms of ecological compatibility, in particular a reduction in, for example, uncontrolled disposal of plastic waste.
  • closure cap is described, for example, in US 2016/0288961 A1 (M. J. Maguire).
  • several cuts are made in a closure cap blank, which form a predetermined breaking point in such a way that the base part of the closing cap remains connected to the locking ring via several webs after the breaking of the predetermined breaking point.
  • such securing rings are produced by cutting the predetermined breaking point into a sealing cap blank.
  • such methods are mostly imprecise, as e.g. the folded fold of the locking ring forms an imprecise cutting surface.
  • Other processes such as laser cutting are time-consuming and costly.
  • the object of the invention is to create a device belonging to the technical field mentioned at the outset, as well as a method which enables the reliable and cost-effective production of closure caps with a locking ring for containers.
  • a device for producing a securing ring on a closure cap for a container comprises a stationary cutting knife with a cutting blade extending along a cutting path, the cutting path of which is one in a jacket
  • Closure cap blank to be generated slot geometry between a base part of the closure cap and the locking ring corresponds.
  • the device further comprises a transport device for transporting the closure cap blank along the cutting path, the transport device having a support mandrel for supporting the jacket of the closure cap blank, in particular for direct support on a
  • Inside of the jacket includes, such that the jacket is rolled on the cutting blade during a cutting process, the support mandrel having a rotatable bearing with which it is rotatably mounted about an axis of rotation oriented perpendicular to the cutting path.
  • the invention is characterized in that in a support section of the support mandrel which is opposite the cutting blade during the cutting process, a groove geometry is formed which corresponds at least to the slot geometry to be generated, the device comprising a synchronization device by means of which a movement of the transport device along the Cutting path can be synchronized with a rotary movement of the support mandrel about the axis of rotation.
  • the “cutting path” denotes a path section of a transport path of the closure cap blank defined by the transport device during the cutting process.
  • the cutting section is arranged in a transport plane which is perpendicular to the axis of rotation of the support mandrel.
  • the transport plane is typically aligned horizontally.
  • the “cutting knife” denotes an arrangement of one or more cutting blades, which are typically elongated.
  • the cutting blades usually have a blade which carries the cutting edges of the cutting blade. In a projection parallel to the axis of rotation of the support mandrel on the transport plane, the cutting edges can be straight or, in particular, concave when viewed from the blade, be curved.
  • the "slot geometry” denotes the course of one or more slot sections which are to be produced on the closure cap blank or which are to be present on the completed closure cap.
  • the slot geometry has interruptions, whereby connection points between the base part and the locking ring remain.
  • the connection points form, for example, support or retaining webs, which are provided in the sense of predetermined breaking points for a complete or partial separation of the base part from the locking ring for separation, and / or connection sections which are provided for a partial separation to remain, ie the After a partial separation, the base part remains connected to the locking ring in the connecting section.
  • the "cutting edge course" of the cutting blade refers to the following two, generally superimposed, courses of the cutting edge: A longitudinal course, which describes the cutting edge course along the cutting path and a height course, which the cutting path in a direction perpendicular to the cutting path and parallel to the axis of rotation of the support mandrel designated.
  • the longitudinal course of the cutting blade can be interrupted accordingly, for example. If, for example, a corrugated profile of the slot geometry is to be produced in the jacket of the closure cap, the cutting blade has a corresponding corrugated height profile. Should it be necessary that, in addition to the slot geometry, only weakened areas are to be created in the jacket of the closure cap blank, i.e.
  • the "transport device” denotes a device which is designed in such a way that the closure cap blank can be transported past the cutting knife in the cutting path in such a way that a cutting process, ie cutting into the casing of the closure cap blank by the stationary cutting knife, takes place.
  • the support mandrel of the transport device engages with the support section in an interior of the closure cap blank in such a way that the jacket of the closure cap blank is guided from the interior of the support section against the cutting blade in an instantaneous cutting area.
  • the support area of the support mandrel supports the jacket in particular through direct contact with the inside of the jacket in the current cutting area.
  • Direct contact here means direct contact of the support area of the support mandrel with the inner surface of the jacket section at least in the current cutting area, ie in that jacket section in which a cutting process is currently taking place.
  • the transport of the closure cap blank by the transport device comprises a translational movement along the transport path (feed) as well as a rotary movement superimposed on this feed about an axis of rotation parallel or coaxial to the axis of rotation of the support mandrel.
  • the rotational movement of the closure cap blank is supported or achieved by a rotation of the support mandrel about the axis of rotation defined by the rotatable bearing. In this way, the jacket of the closure cap blank can be rolled off on the cutting blades during transport along the cutting path.
  • the groove geometry according to the invention in the support area of the support mandrel corresponds at least to the slot geometry to be generated, ie the groove geometry is designed in such a way that it covers at least the course of the entire cutting blade in the course of a complete cutting process.
  • the groove geometry for example for manufacturing reasons, can also include further groove sections which go beyond the slot geometry defined by the cutting knife or its cutting blades. It goes without saying that the same groove sections can cover different sections of the course of the cutting blade in the course of more than one revolution of the support mandrel during the cutting process.
  • the groove geometry is preferably formed on a lateral surface in the support section of the support mandrel.
  • the support section rests, in particular with the jacket surface, on an inner surface of the jacket of the closure cap blank.
  • a largest radial outside diameter of the support section is preferably smaller than a smallest radial inside diameter of the closure cap blank so that it can be easily placed on and removed from the support mandrel in the direction of the axis of rotation, ie also along a longitudinal axis of the support mandrel. Due to the smaller diameter, the supporting section in this case rolls with its jacket surface on the inner surface of the jacket of the closure cap blank during the cutting process. In this case, the support mandrel thus executes more than one revolution around its axis of rotation for a complete revolution of the closure cap blank.
  • a largest radial outside diameter of the support section largely corresponds to a smallest radial inside diameter of the closure cap blank, so that the closure cap blank can sit snugly on the support section of the support mandrel.
  • one complete revolution of the support mandrel corresponds to one complete revolution of the closure cap blank.
  • the jacket surface of the support section can be adapted to a course of the inner surface of the jacket of the closure cap blank.
  • the outer surface of the support section apart from a groove geometry that is at most not rotationally symmetrical thereon, is configured essentially rotationally symmetrical with respect to the axis of rotation of the support mandrel.
  • the device comprises a synchronization device, by means of which a movement of the transport device along the cutting path can be synchronized with a rotary movement of the support mandrel about the axis of rotation.
  • a synchronization device by means of which a movement of the transport device along the cutting path can be synchronized with a rotary movement of the support mandrel about the axis of rotation.
  • the sealing cap blank is carried along via the support area of the support mandrel, among other things, and is also rolled onto the cutting blades in a synchronized manner, ie experiences a corresponding advance with correspondingly superimposed, synchronized rotary movement.
  • the synchronization device can for example comprise a mechanical or an electronic coupling.
  • a synchronized coupling of the feed of the transport device with the rotary movement of the support mandrel can be achieved, e.g. via a gear.
  • a correspondingly synchronized control of separate drives can be provided for the advance of the transport device and the rotary movement of the support mandrel.
  • a control or regulation is conceivable, which e.g. receives data on the current position and / or rotary position via sensors and controls or regulates the respective drives accordingly.
  • the groove geometry formed in the support area has the advantage that the jacket of the blanking cap receives largely complete support during the cutting process in the current cutting area, which only needs to be interrupted in the area of the slot geometry to be generated, i.e. in the circumference of the groove geometry.
  • the cutting blade or its cutting edge can penetrate the jacket and, in particular, engage in the groove geometry without contact, i.e. be introduced into the groove in a direction perpendicular to the axis of rotation of the support mandrel. In this way, a reliable and well-defined cut for generating the slot geometry is achieved.
  • the transport device in particular the support mandrel, or areas or parts of the closure cap blank that are not intended for cutting despite the completely penetrating cut.
  • the slot geometry can be produced in a particularly reliable manner with high cutting accuracy.
  • the closure capsule blank can also be processed with the jacket unfolded, in contrast to solutions in the prior art, where the section of the jacket folded over to form the securing ring also had to perform a support function when generating the slot geometry.
  • the slot geometry to be generated comprises sections which extend at an angle of less than 90 ° to the axis of rotation of the support mandrel.
  • the slot geometry can comprise sections which are inclined with respect to the transport plane or, if desired, are perpendicular to it, that is to say are arranged parallel to the axis of rotation of the support mandrel.
  • the cutting edge of the cutting blade can have a height profile which comprises sections which can rise or fall in a direction parallel to the axis of rotation.
  • Such bends in the slot geometry have the advantage, in particular at the ends of slot sections, that tearing or tearing of the slot in further areas of the closure cap can be prevented or inhibited.
  • the slot geometry can be guided by such bends in such a way that, for example, in areas of greater stress such as a wide interruption in the slot geometry provided as an articulated connection point, a bulge or widening can be created to improve the support.
  • the slot geometry is simple and only comprises sections which are arranged at an angle of 90 ° with respect to the axis of rotation, i.e. straight slot sections parallel to the transport plane.
  • the cutting blade is preferably arranged relative to the support mandrel in such a way that the cutting blade, in particular a cutting edge of the cutting blade, engages in the groove geometry of the support mandrel during the cutting process. In this way it can be ensured that the jacket of the closure cap blank is completely cut through without damaging the cutting knife, the transport device, in particular the support mandrel, or areas or parts of the closure cap blank that are not intended for cutting.
  • the cutting blade can also remain radially outside the groove during the cutting process, the groove ensuring that no damage occurs in the event of slight deviations in the radial direction.
  • An axial extension of the groove geometry of the support mandrel in the direction of the axis of rotation at least in sections which are oriented perpendicular to the axis of rotation of the support mandrel is advantageously 0.2-0.8 mm, in particular 0.3-0.5 mm.
  • the specifically preferred dimensions of the groove geometry depend, for example, on the width with which the slot geometry is to be formed in the jacket or the cutting width of the cutting blades. A certain tolerance in the relative movement of the support mandrel with respect to the stationary cutting knife must also be taken into account. It has been shown that an expansion of 0.2 to 0.8 mm provides sufficient support for the jacket with sufficient space for the cutting edge to engage for most applications.
  • a smaller expansion of the groove geometry of 0.3 to 0.5 mm is preferred, with which better support of the jacket and thus ultimately a better sectional view can be achieved.
  • a larger expansion of the groove geometry may typically be necessary, since additional space must be created for the engagement of the cutting edges of the cutting blades due to the rotary movement of the support mandrel.
  • the cutting knife can have a modular design and comprise one or more exchangeable cutting elements which complement each other to form the cutting blade. In this way it can be achieved that sections of the cutting knife, which e.g. experience higher wear, e.g. dull faster, can be replaced separately. Likewise, a complex cutting edge course of the cutting knife can be built up modularly in a simple manner by assembling, for example, several straight but relatively inclined sections of different cutting elements.
  • sections with an angle of 90 ° with respect to the axis of rotation of the support mandrel and sections with an angle of less than 90 ° can be provided by different cutting elements.
  • a cutting element can preferably also comprise all sections of the cutting knife inclined by an angle of less than 90 °, while the remaining sections are provided by one or more further cutting elements. In this way, the inclined sections, which are usually more heavily worn, can be exchanged together.
  • these can be replaced by different Cutting elements are provided or each comprise a plurality of replaceable cutting elements.
  • the cutting blade (s) of the cutting knife is or are designed in one piece, for example as integral stamped and bent parts on which the cutting edges are formed.
  • the cutting knife can have a plurality of cutting blades which are arranged one above the other in the direction of the axis of rotation of the support mandrel, in particular at least partially overlapping.
  • multi-layer slot geometry can be generated in a simple manner in the course of, for example, only one complete revolution of the closure cap blank.
  • multi-layer designates a slot geometry which has slot sections arranged at different heights in the direction of the axis of rotation of the support mandrel.
  • the slot geometry is defined by at least 1.25 revolutions of the support mandrel and the groove geometry of the support mandrel corresponds to a superposition of the slot geometry during the at least 1.25 revolutions.
  • the support area of the support mandrel rolls on the inside of the jacket during the cutting process in such a way that in the course of the 1.25 revolutions of the support mandrel, the closure cap blank preferably executes exactly one full turn.
  • the support section can have an outer circumference which is smaller than an inner circumference of the jacket of the closure cap blank, which simplifies the insertion and / or removal of the support mandrel into or out of the interior of the closure cap blank.
  • the generation of different sections of the slot geometry in the course of more than one revolution can be advantageous, especially in the case of a complex slot geometry, which includes, for example, intersecting slot sections.
  • the synchronization device preferably comprises a synchronization mechanism which mechanically synchronizes an axis of the rotatable mounting of the support mandrel with a movement of the transport device along the cutting path.
  • a mechanical synchronization mechanism typically comprises a gearbox which couples the axis, ie an axis body or a shaft, of the support mandrel with the feed of the transport device.
  • the transmission can comprise components that interact with each other in a form-fitting and / or force-fitting manner, such as gear wheels, friction rollers, ring-shaped internal gears or traction drives such as V-belts / toothed belts or chains, etc.
  • the transmission is typically designed in such a way that there is a forced coupling between the rotary movement of the axis and the advance of the transport device.
  • the synchronization mechanism preferably comprises a ring with internal toothing that is stationary opposite the transport device and on which a toothed wheel that interacts with the axis of the rotatable mounting of the support mandrel, in particular that is firmly connected to the axis, rolls during the movement of the transport device, at least in the area of the cutting path.
  • the transmission can of course also have a coupling device, by means of which the two movements can be decoupled if necessary, e.g. for maintenance.
  • the synchronization device is accomplished electrically, for example by a corresponding control of separate drives for the advance of the transport device and the rotary movement of the support mandrel.
  • the synchronization device preferably comprises a first electric motor for driving an axis of the rotatable mounting of the support mandrel, a second electric motor for moving the transport device along the cutting path, ie for advancing the transport device, and a control device for synchronizing a movement of the first motor and of the second motor.
  • servomotors, stepper motors or linear motors or combinations thereof can be used as electric motors, with which the desired movements can be achieved.
  • the synchronization device can, for example, comprise a separately driven toothed belt which, via a pinion seated on the axis of the support mandrel, the Rotational movement of the support mandrel is synchronized with the advance of the transport device.
  • each support mandrel can also have a separate drive.
  • the synchronization device preferably also comprises one or more sensors with which, for example, a rotational position of the axis of the support mandrel and / or a position of the transport device can be monitored or measured.
  • the corresponding measurements can be evaluated by the control, which means that the synchronization can be continuously adjusted. It is also understood that the control can be designed as a control loop.
  • the transport device is designed as a turntable, with several support mandrels preferably being arranged along a circumference of the turntable.
  • the cutting blade of the cutting knife preferably extends along the circumference of the turntable.
  • An axis of rotation of the turntable is preferably arranged parallel to the axes of rotation of the support mandrels, the support mandrels being moved past the cutting knife when the turntable is rotated.
  • the turntable can, for example, have two support structures which are largely parallel to each other and are arranged perpendicular to the axis of rotation, on which the support mandrels can be mounted directly or indirectly.
  • the axes of the support mandrels can be rotatably mounted on one of the support structures, for example with one of their end areas.
  • the turntable can advantageously also be designed in such a way that the axes of the support mandrels are only supported on one side of the turntable.
  • a support or guide for the closure capsule blanks can be present, which supports or guides them along the transport path.
  • a support surface is preferably arranged parallel to the transport plane, at least in the region of the cutting path.
  • the invention also relates to an arrangement for producing a closure cap for a container, comprising a device for producing a securing ring as described here and a device for producing an inwardly folded section of the casing of the closure cap.
  • An inward folding here denotes a folding of the jacket section, in particular a section of the securing ring, in a direction which is directed towards the interior of the closure cap.
  • the device for producing the inwardly folded section of the device for producing the securing ring is preferably arranged downstream in the processing direction.
  • the closure cap with the slot geometry produced in the device according to the invention can thus be fed to the downstream device for producing the folded section, for example, from its transport device or from a further transport system.
  • the securing ring already generated by the slot geometry is folded inwards at least in sections, so that the production of the closure cap can be completed with the folding.
  • the device for producing the inwardly folded section of the device for producing the securing ring can also be arranged upstream in the processing direction.
  • a jacket section which after the production of the slot geometry lies in the area of the locking ring, can be folded inward beforehand.
  • the already inwardly folded section does not hinder the cutting process, since in this case too the support mandrel with its support area rests in the current cutting area, in particular directly, on the inner surface of the jacket.
  • the inwardly folded part of the securing ring ultimately forms a projection running around the inside of the jacket, which is designed as a ring-like and optionally interrupted fold.
  • the fold engages behind a bead formed on the container and thus locks the locking ring in the manner of a barb to prevent it from being pulled off. This ensures that the locking ring remains on the container when the base part of the closure cap is completely or partially separated from the locking ring, i.e. the predetermined breaking point provided by the slot geometry is broken.
  • the projection can also be formed by a thickened jacket section. In this case, there is no need to fold the jacket section.
  • the slot geometry can, however, be created in the same way as with the variants with a rebate.
  • the invention also relates to a method for producing a closure cap for a container with an arrangement as described here, comprising the following steps: a) providing a closure cap blank; b) Manufacture of a locking ring by creating a slot geometry in the jacket of the closure cap blank in a cutting process by rolling the jacket along a cutting blade of a stationary cutting knife that extends along a cutting path, the cutting path of which corresponds to the slot geometry to be produced, the jacket being supported by a support mandrel during rolling which is mounted rotatably about an axis of rotation oriented perpendicular to the cutting path, with a groove geometry in a support section of the support mandrel which is opposite the cutting blade during the cutting process and with which the support mandrel rests in a momentary cutting area, in particular directly, on an inner surface of the jacket is formed which corresponds to the slot geometry to be generated, and wherein a rotational movement of the support mandrel is synchronized with an advance of the jacket along the cutting path, and
  • an inwardly folded section of the jacket is produced by producing a slot geometry in accordance with step b).
  • the inwardly folded section is produced before the securing ring is produced, there is no need to rework the closure cap that has already been cut. If the inwardly folded section is only produced after the securing ring has been produced, the closure cap blank is provided in the unfolded state. After the securing ring has been produced by producing the slot geometry in the device according to the invention, the closure cap with the slot geometry introduced is fed to the device for producing a folded section. In this, the securing ring produced by means of the slot geometry produced is folded inwards, starting from the jacket of the closure cap.
  • An unfolded jacket of the closure cap blank is understood here to mean that the jacket is configured in a single layer in the radial direction, that is to say that there are no sections of the jacket are arranged overlapping in a direction perpendicular to the axis of rotation of the support mandrel.
  • the support mandrel rests with the support area, in particular directly, on an inner surface of the jacket, the jacket is supported by the support mandrel during the cutting process.
  • the support area thus forms a well-defined cutting base for generating the slot geometry.
  • the cutting blade can penetrate completely through the jacket and, for example, intervene in the groove geometry without other parts of the closure cap or the support mandrel being able to be damaged.
  • the rotational movement is synchronized with the advance of the jacket along the cutting path in such a way that a section of the groove geometry is arranged opposite the cutting blade at every moment during the cutting process in the current cutting area of the cutting edge.
  • the cutting blade in particular its cutting edge, is preferably brought into engagement with the groove geometry in the support section of the support mandrel during the cutting process.
  • FIGS. 1 a-1 c show a closure cap with a locking ring for closing a container
  • 2a shows a cross-sectional view of a device according to the invention through a support mandrel with a closure cap blank with an unfolded jacket
  • 2b shows a detail of a cross-sectional view of an inventive
  • FIG. 3 shows a view of a cutting knife with two cutting blades and a groove geometry of the support mandrel
  • FIG. 4 shows a detail of the exterior view of the device according to the invention in the area of a cutting section without a blanking cap;
  • FIG. 5 shows a combined external view with a partial sectional view of a device according to the invention in the area of a cutting path without a blanking cap;
  • FIG. 6 shows a plan view along an axis of rotation of a support mandrel onto a circularly curved transport path in a cutting path along a curved cutting knife;
  • FIG. 7 shows a device according to the invention with a transport device comprising a turntable and a stationary synchronization ring;
  • FIG. 8 shows a device according to the invention with a transport device comprising a turntable and with a separately driven synchronization belt.
  • a transport device comprising a turntable and with a separately driven synchronization belt.
  • FIGS. 1a to 1c show a closure cap 1 for closing a container.
  • FIG. 1a shows a side view
  • FIG. 1b an oblique image
  • FIG. 1c a cross section through a main axis A of the closure cap 1.
  • the closure cap 1 comprises a circular end face 2 and a largely tubular socket-shaped jacket 3, which extends away from the end face 2 concentrically with the main axis A of the closure cap 1.
  • the end face 2 closes the tubular socket-shaped jacket 3 at one longitudinal end in the direction of the main axis A and is arranged concentrically with this.
  • the closure cap 1 is essentially rotationally symmetrical with respect to the main axis A.
  • the jacket 3 can be divided into three length sections 3.1 to 3.3.
  • the jacket section 3.1 together with the end face 2 forms a base part 4 of the closure cap 1, which closes the opening of the bottle neck.
  • the base part 4 typically has on the inside of the jacket 3 a connecting means such as an internal thread or a snap means (not shown), with which it can be attached to the bottle neck by screwing or snapping it on.
  • the jacket section 3.3 forms a securing ring 5 which remains on the bottle neck when the base part 4 is removed from the bottle.
  • the jacket section 3.3 Towards an open end of the jacket 3, the jacket section 3.3 has a subsection 3.3a which is provided for folding into an interior 1.1 of the closure cap 1.
  • the subsection 3.3 a is shown in an unfolded state of the securing ring 5.
  • the cross section according to FIG. 1c shows the closure cap 1 of FIGS. 1a and 1b after the subsection 3.3a has been folded inward and forms an inwardly protruding fold.
  • the inwardly protruding fold is provided for engaging behind an undercut formed on the bottle neck in the form of a bead or a notch.
  • the slot geometry 6 is formed between the base part 4 and the securing ring 5, which in the present case comprises two incoherent, partially circumferential slots 6.1 and 6.2.
  • the slots 6.1 and 6.2 are formed spaced apart in the longitudinal direction A on the jacket 3. Since the slot geometry 6 is thus formed in two layers, the further jacket section 5.2 is created, which forms an intermediate ring between the base part 4 and the securing ring 5. It goes without saying that in the case of a single-layer slot geometry 6, ie if, for example, only the slot 6.1 is present, the jacket section 5.2 and thus the intermediate ring are omitted.
  • the slot geometry 6 is produced by means of a device according to the invention and acts at least partially as a predetermined breaking point for the complete or partial separation of the base part 4 from the securing ring 5 during an initial removal of the base part 4 from the bottle neck.
  • FIG. 1a shows the unrolled slot geometry 6 superimposed for better clarity of its course.
  • FIG. 1 b shows the slot geometry 6 as it is formed on the closure cap 1.
  • the slot 6.1 delimits the base part 4 in the longitudinal direction A and is designed to be largely completely circumferential apart from a wide interruption 6.1a.
  • the wide interruption 6.1a forms a connection point between the intermediate ring formed by the jacket section 3.2 and the base part 4, which is not intended to be separated when the base part 4 is removed.
  • the further course of the slot 6.1 has several narrow interruptions 6.1b, which provide holding or support webs between the base part 4 and the intermediate ring formed by the jacket section 3.2.
  • the holding or supporting webs form predetermined breaking points which are provided for separation when the base part 4 is removed from the bottle neck for the first time, i.e. are broken.
  • the slot 6.1 is angled towards the end face 2, i.e. has end sections 6.1c which have an angle of less than 90 ° with respect to the direction A.
  • the slot 6.2 only partially surrounds the jacket 3 and has a wide interruption 6.2a, which in FIG. 1a is arranged on the opposite side of the closure cap 1, ie opposite the interruption 6.1a with respect to the longitudinal axis A (in FIG the jacket section 3.3a indicated).
  • the wide interruption 6.2a forms a Connection point between the intermediate ring formed by the jacket section 3.2 and the locking ring 5, which is not intended to be separated when the base part 4 is removed.
  • the further course of the slot 6.2 has several narrow interruptions 6.2b, which provide holding or support webs acting as predetermined breaking points between the intermediate ring formed by the jacket section 3.2 and the securing ring 5.
  • the slot 6.2 has a bulge 6.2c directed away from the base part 4, which is composed of a section offset parallel to the main course of the slot 6.2 in the direction of A and two connecting sections inclined with respect to A.
  • the slot 6.2 including the bulge 6.2c is designed to be contiguous.
  • the base part 4 After the base part 4 has been removed for the first time, ie when the holding or support webs 6.1b and 6.2b have been separated or broken, the base part 4 remains via the intermediate ring formed by the jacket section 3.2 over the wide interruption 6.1a of the slot 6.1 and The connection points formed by the wide interruption 6.2a of the slot 6.2 are connected to the locking ring 5.
  • the base part 4, intermediate ring and locking ring 5 can thus be pulled apart in a zigzag shape from one another after the first removal, the connection points formed by the wide interruptions 6.1a and 6.2a serving as an articulated connection between the parts.
  • FIG. 2a shows a detail of a schematic cross-sectional view of a device 10 according to the invention through a support mandrel 12 of a transport device 11 during a cutting process.
  • a closure cap blank 1 A from which the closure cap 1 is produced by introducing the slot geometry 6 with slots 6.1 and 6.2 with the device 10, is in the illustration of FIG. 2a from the support mandrel 12 in the area of a cutting path S (see, for example, FIG. 3) the device 10 on a fixed cutting knife 13 transported past along a transport path.
  • the support mandrel 12 engages with a support area 12.1 in the interior space 1.1 of the closure cap blank 1A.
  • a largest radial diameter d of the support mandrel 12 in the support area 12.1 is smaller than the largest radial diameter D of an axial end-side opening of the closure cap blank 1A.
  • the opening at the end is determined by the unfolded subsection 3.3a of the casing section 3.3. This ensures that the support mandrel 12 can easily be introduced into the interior 1.1 in a loading area of the device 10 (not shown) in which the closure cap blank 1A is grasped by the transport device 11.
  • the support mandrel 12 can easily be removed again from the interior 1.1 in a removal area (not shown). Due to the smaller diameter d, the axis of rotation B of the support mandrel 12 and the main axis A of the closure cap blank 1A are offset from one another, i.e. are not arranged coaxially.
  • the support area 12.1 has a circular cylindrical section 12.2 with which the support mandrel 12 rests directly on an inner side of the jacket 3, in particular in the jacket section 3.2, of the closure cap blank 1A in a current cutting area arranged at the cutting knife 13.
  • the support mandrel 12 is arranged on a rotary table 14 of the device 10 so as to be rotatable about an axis of rotation B (see, for example, FIGS. 6 and 7).
  • the turntable 14 provides a feed along the transport path T while a rotation of the support mandrel 12 or the support area 12.1 about the axis of rotation B supports a superimposed rotation of the blanking cap 1A.
  • the current transport path T is aligned at least in the area of the cutting path S essentially perpendicular to the axis of rotation B and is perpendicular to the plane of the drawing in the illustration of FIG. 2a.
  • the longitudinal axis A of the closure cap blank 1A is arranged parallel to the axis of rotation B of the support mandrel 12.
  • a support surface 16 supports the closure cap blank 1A on the end face 2 and prevents the closure cap blank 1A from slipping off in the direction from B.
  • the locking ring 5 of the closure cap blank 1A is unfolded during the cutting process, ie the subsection 3.3a of the jacket section 3.3 is not folded into the interior 1.1 of the closure cap blank 1A and extends away from the end face 2 in the direction of A.
  • the fixed cutting knife 13 is arranged on a holding structure 15 of the device 10 that is fixed opposite the turntable 14 in such a way that a cutting blade 13.2 of the cutting knife 13 protrudes in the area of the jacket 3 into the transport path of the closure cap blank 1A.
  • a contact surface 15.1 of the holding structure 15 serves to support the closure cap blank 1A laterally, i.e. perpendicular to the direction of rotation B, on an outer side of the jacket section 3.1 (see also FIGS. 4 and 5).
  • a groove geometry 7 is formed in the support area 12.1 on the circular cylindrical section 12.2, which in the present case comprises two groove sections 7.1 and 7.2.
  • the groove geometry 7, i.e. the groove sections 7.1 and 7.2, are designed and arranged in such a way that the sections of a cutting edge of the cutting blade 13.1 or 13.2 (see also Fig. 4 or 5) which are respectively arranged in the current cutting area protrude into one of the groove sections 7.1 or 7.2.
  • the cutting blade 13.1 or 13.2 penetrates the jacket 3 in the current cutting area, in particular in the jacket area 3.2, and creates a local section of the slots 6.1 or 6.2 of the slot geometry 6 of the closure cap 1.
  • FIG. 2b shows a partial view of a device 10 ′, which essentially corresponds to the device 10.
  • device 10 ' is provided for cutting a closure cap blank 1 A' which has a sub-section 3.3a 'of a jacket section 3.3' of a jacket 3 'which is already folded inward before the cutting process.
  • a cylindrical section 12.2 'of the support mandrel 12' directly supports the inside of a jacket 3 'of the closure cap blank 1 A'.
  • a support area 12.1 'of a support mandrel 12' of the device 10 ' is designed in such a way that there is space for receiving the already folded sub-section 3.3a'.
  • FIG. 3 shows in an upper area a schematic view of the cutting knife 13 with two cutting blades 13.1 and 13.2 and in a lower area a representation of the corresponding groove geometry 7 of the support mandrel 12 with groove sections 7.1 and 7.2.
  • a height profile of the cutting blades 13.1 and 13.2 corresponds to the superimposed representation of the slots 6.1 and 6.2 in FIG. 1a.
  • the main direction of the cutting blades 13.1 and 13.2 is oriented in the direction of the transport path T and their entire length defines the cutting path S.
  • the main direction of the cutting blades 13.1 and 13.2 is oriented perpendicular to the axis of rotation B of the support mandrel 12.
  • the cutting blades 13.1 and 13.2 are arranged one above the other in the direction of B and partially overlap in a projection along the axis of rotation B.
  • the lower cutting blade 13.1 comprises two sections separated by a wide interruption 13.1a. Each of these sections has several narrow interruptions 13.1 b. Towards the wide interruption 13.1a, angled sections 13.1c 1 are formed at the ends, which are inclined with respect to the direction B, i.e. have an angle ⁇ ⁇ 90 °.
  • the length of the cutting blade 13.1 in its main direction along the transport path T is dimensioned such that it corresponds at least to the length of an outer circumference of the jacket 3 of the closure cap blank 1A.
  • the slit 6.1 is produced with the cutting blade 13.1, the slit areas produced by the end areas 13.1d and 13.1e adjoining or slightly overlapping after one complete revolution of the closure cap blank 1A.
  • the cut 6.1 produced by the cutting blade 13.1 is thus formed continuously at the outer ends facing away from the wide opening 6.1a.
  • the wide interruption 13.1a of the cutting blade 13.1 creates the interruption 6.1a of the slot 6.1, while the narrow interruptions 13.1b produce the narrow interruptions 6.1b.
  • the cutting blade 13.2 is arranged centrally above the cutting blade 13.1 in the transport direction T. In the area of the wide interruption 13.1a, the cutting blade 13.2 has a bulge 13.2c in the direction of the axis of rotation B.
  • the bulge 13.2c is seated composed of three cutting edge sections 13.2c 1 and 13.2c2.
  • the cutting edge sections 13.2c 1 are inclined with respect to the direction B, ie have an angle a ⁇ 90 °.
  • the cutting edge section 13.2c2 which runs perpendicular to the direction B, is arranged between the inclined cutting edge sections 13.2c 1.
  • the bulge 13.2c produces the bulge 6.2a of the slot 6.2. Outside the bulge 13.2c, the cutting blade 13.2 has several narrow interruptions 13.2b, which produce the interruptions 6.2b in the slot 6.2.
  • the cutting blade 13.2 is overall shorter than the cutting blade 13.1 and thus only covers part of the outer circumference of the closure cap blank 1A. This results in the wide interruption 6.2a of the slot 6.2 due to the cutting-free sections 13.2a along S.
  • the lower section of FIG. 3 shows the corresponding groove sections 7.1 and 7.2 of the support mandrel 12, which are formed in the support area 12.1, in particular in the circular cylindrical jacket section 12.2.
  • the view in FIG. 3 shows the circular cylindrical jacket section 12.2 being rolled onto an imaginary plane.
  • a length of a circumference U of the circular cylindrical casing section 12.2 is shorter than the cutting path S.
  • the cutting path S in the present case corresponds essentially to a length of an outer circumference of the casing 3 of the closure cap blank 1A.
  • the support mandrel 12 thus executes more than one revolution about its axis of rotation B.
  • FIGS. 4 and 5 show a detail of an exterior view (FIG. 4) and a combined exterior view with a partial sectional view (FIG. 5) of the device 10 according to the invention in the area of the cutting path S without a blanking cap 1A.
  • the support mandrel 12 of the transport device 10 is moved in a translatory manner along a transport direction T (Feed rate V).
  • the support mandrel 12 rotates with the support area 12.1 about its axis of rotation B in such a way that the groove geometry 7 with groove sections 7.1 and 7.2 formed in the circular cylindrical jacket surface 12.2 of the support area 12.1 is rolled congruently onto the cutting blades 13.1 and 13.2 of the cutting knife 13.
  • the groove geometry 7 has a course which covers the cutting course on the circumference of the support area 12.1 in the course of more than one revolution of the support mandrel 12 (see also FIG. 3, for example).
  • the cutting blades 13.1 and 13.2 engage in the current cutting area in the groove sections 7.1 and 7.2 (see also FIG. 5, for example).
  • the contact surface 15.1 has teeth which interact with the longitudinal corrugation of the outside of the jacket section 3.1 in such a way that the closure cap blank 1A is rotated along the transport direction when the support mandrel 12 is advanced.
  • the toothing of the contact surface 15.1 thus acts as an internal toothing into which the longitudinal corrugation engages like a toothed wheel.
  • a distance between the support mandrel 12 and the contact surface 15.1 and the cutting blades 13.1 and 13.2 is dimensioned such that the closure cap blank 1A can be arranged or clamped between the support area 12.1 and the contact surface 15.1 and the cutting blades 13.1 and 13.2.
  • the transport path T is curved, preferably circular, at least in the region of the cutting path S.
  • the cutting knife 13, i.e. in particular the cutting blades 13.1 and 13.2 are correspondingly curved and follow the course of the transport path T.
  • the cutting knife 13 can have a modular structure and in particular have an easily exchangeable cutting edge module 13.3 in which the inclined sections 13.1c 1 and 13.2c 1 are arranged. Since experience has shown that these sections are exposed to greater wear, it is advantageous to design at least this area so that it can be replaced separately.
  • FIG. 6 shows schematically a plan view along the axis of rotation B of the support mandrel 12 onto the transport path T along a circularly curved path.
  • the cutting knife 13 or its cutting blades 13.1 and 13.2 are curved according to the transport path T, so that the support mandrel 12 on its path of movement during the advance V of the transport device 10 at a constant distance from the cutting knife 13 along this is moved.
  • the support mandrel 12 rotates about its axis of rotation B in a rotational movement R.
  • the transport path T in the area of the cutting knife 13 defines the cutting path S.
  • FIG. 7 shows a schematic view of the device 10 according to the invention with the transport device 11, which comprises the turntable 14 and the support mandrel 12.
  • the support mandrel 12 is mounted on the turntable 14 (shown in dashed lines).
  • the turntable 14 is only indicated schematically here and can comprise one or more support structures on which the support mandrel 12 is mounted on one or more counter bearings 14.1 with respect to the turntable 14 so as to be rotatable about the axis of rotation B.
  • the support mandrel 12 can also have, for example, a housing in which the rotatable bearing is formed and which is firmly anchored on the turntable 14.
  • the turntable 14 is mounted on a stationary folded structure (not shown) of the device 10 such that it can rotate about an axis of rotation C.
  • a rotary movement r of the turntable 14 about the axis of rotation C defines the advance V of the support mandrel 12 of the transport device 11 along the transport path T.
  • the transport path T is thus circular. It goes without saying that a plurality of support mandrels 12 can be arranged rotatably on the turntable 14 along the circumference, which are moved simultaneously along the transport path T and pass the cutting path S one after the other.
  • a gear 12.4 is fixedly arranged coaxially with the axis of rotation B on an axle body 12.3 of the support mandrel 12, which is arranged coaxially with the axis of rotation B.
  • the gear wheel 12.4 rolls on an internal toothing 17.1 of a ring 17 which is stationary with respect to the turntable 14.
  • the rotary movement R of the support mandrel 12 can be synchronized with the feed rate V given by the rotary movement of the turntable 14.
  • the rotational movements R and r have opposite directions of rotation.
  • the synchronization can be selected such that the lateral surface 12.2 of the support mandrel 12, including the groove geometry 7, is rolled exactly on the cutting knife 13, so that the cutting edges of the cutting blades 13.1 and 13.2 are each arranged in the groove sections 7.1 and 7.2 in the current cutting area could be.
  • the gear 12.4 together with the ring 17 thus forms part of a simple to design synchronization device of the device 10.
  • the gears 12.4 of all support mandrels 12 can roll on the same ring 17, so that it couples the rotary movements R of the support mandrels 12 about the respective axes of rotation B.
  • FIG. 8 shows an alternative embodiment of the device 10 in which a synchronization of the rotary movements R and r of the support mandrel 12 or of the turntable 14 (not shown in FIG. 8) is achieved via a separate drive 18.
  • the drive 18 drives a toothed belt 19 which runs via pinions 12.5 from several support mandrels 12 which are rotatably mounted about local axes of rotation B on the turntable 14.
  • the toothed belt 19 runs on the outside in a direction opposite to the direction of rotation of the rotary movement r of the turntable 14 over the pinion 12.5, so that the support mandrels 12 rotate around the respective axis of rotation B with the opposite direction of rotation to r.
  • the toothed belt 19 thus couples the rotary movement of all support mandrels 12 about their respective axis of rotation B and rotates with the turntable 14.
  • By controlling the drive 18, an independent synchronization of the rotary movements R of the support mandrels 12 with the advance V of the transport device 11 can be achieved.
  • a device according to the invention enables a particularly reliable and inexpensive production of closure caps with a locking ring for containers, with complex slot geometries being able to be created to create a predetermined breaking point between the base part and the locking ring.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen eines Sicherungsrings an einer Verschlusskappe für einen Behälter, welche ein stationäres Schneidmesser mit einer sich entlang einer Schneidstrecke erstreckenden Schneidklinge umfasst, deren Schneidenverlauf einer in einem Mantel eines Verschlusskappenrohlings zu erzeugenden Schlitzgeometrie zwischen einem Grundteil der Verschlusskappe und dem Sicherungsring entspricht. Weiter umfasst die Vorrichtung eine Transporteinrichtung zum Transportieren des Verschlusskappenrohlings entlang der Schneidstrecke, wobei die Transporteinrichtung einen Stützdorn zum Stützen des Mantels des Verschlusskappenrohlings aufweist, derart, dass der Mantel während eines Schneidvorgangs auf der Schneidklinge abgewälzt wird, wobei der Stützdorn eine drehbare Lagerung aufweist, mit welcher er um eine senkrecht zur Schneidstrecke orientierten Drehachse drehbar gelagert ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass in einem Stützabschnitt des Stützdorns, welcher während des Schneidvorgangs der Schneidklinge gegenüberliegt, eine Nutgeometrie ausgebildet ist, welche wenigstens der zu erzeugenden Schlitzgeometrie entspricht, wobei die Vorrichtung eine Synchronisationseinrichtung umfasst, mittels welcher ein Vorschub der Transporteinrichtung entlang der Schneidstrecke mit einer Drehbewegung des Stützdorns um die Drehachse synchronisierbar ist. Die Erfindung betrifft weiter ein Anordnung umfassend eine derartige Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Ausführung auf einer derartigen Anordnung.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Sicherungsrings an einer Verschlusskappe für einen Behälter
Technisches Gebiet Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen eines Sicherungsrings an einer Verschlusskappe für einen Behälter, insbesondere für eine Getränkeflasche. Die Erfindung betrifft weiter eine Anordnung zur Herstellung einer Verschlusskappe für einen Behälter umfassend die Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Verschlusskappe für einen Behälter. Stand der Technik
Um für die Verbraucher beim Kauf eines Behälters, wie z.B. einer Getränkeflasche, sicher zu stellen, dass sich der Behälter noch im Originalzustand befindet und nicht zuvor absichtlich oder unabsichtlich geöffnet wurde, werden Verschlusskappen für derartige Behälter zumeist mit einem Sicherungsring versehen. Dieser Sicherungsring ist mit einem die Verschlussfunktion erfüllenden Grundteil der Verschlusskappe über eine Sollbruchstelle verbunden, so dass beim Öffnen des Behälters die Sollbruchstelle zwangsweise beschädigt wird und damit von aussen her das erstmalige Öffnen des Behälters sicher erkennbar ist. Um diese Sicherungsfunktion zu gewährleisten, wird der Sicherungsring beim Abziehen oder Abschrauben des Kappenteils wenigstens bis zum Bruch der Sollbruchstelle am Behälter gehalten. Hierzu weist der Behälter an einem Stutzen, auf welchem die Verschlusskappe sitzt, üblicherweise in Abziehrichtung einen Hinterschnitt in der Form z.B. eines Wulstes auf, der vom Sicherungsring von unten her, d.h. entgegen einer Öffnungsrichtung, hintergriffen wird. Dadurch sperrt der Sicherungsring beim Abnehmen der Verschlusskappe gegen ein Abziehen am Wulst des Behälters, sodass es zu einem Aufreissen der Sollbruchstelle kommt. Typischerweise ist am Sicherungsring zu diesem Zweck ein umlaufender, mitunter unterbrochener, nach innen gefalteter Falz ausgebildet, mit welchem der Sicherungsring den Wulst am Behälter hintergreift. Es ist auch bekannt, anstelle eines Falzes einen verdickten Abschnitt am Sicherungsring vorzusehen.
Um zu verhindern, dass das Grundteil nach dem Abnehmen von dem Behälter getrennt werden kann, kann die Solbruchstelle derart ausgebildet sein, dass nach dem Abnehmen eine Verbindung zwischen dem Grundteil und dem Sicherungsring bestehen bleibt. Dabei sollte die Öffnung des Behälters bei abgenommenen Grundteil frei zugänglich sein, was z.B. durch geeignete Ausführung der Sollbruchstelle bzw. des Sicherungsrings ohne weiteres möglich ist. Das Grundteil ist somit im Rahmen einer vorgesehenen Benutzung über den Sicherungsring unverlierbar am Behälter befestigt. Dies ist mit Blick auf eine ökologische Verträglichkeit, insbesondere eine Verringerung von z.B. unkontrolliert entsorgten Plastikabfällen, vorteilhaft.
Eine derartige Verschlusskappe ist beispielsweise in der US 2016/0288961 A1 (M. J. Maguire) beschrieben. H ierbei werden mehrere Schnitte in einen Verschlusskappenrohling eingebracht, welche eine Sollbruchstelle derart bilden, dass das Grundteil der Verschlusskappe nach dem Bruch der Sollbruchstelle über mehrere Stege mit dem Sicherungsring verbunden bleibt.
In der Regel werden derartige Sicherungsringe durch Einschneiden der Sollbruchstelle in einen Verschlusskappenrohling erzeugt. Derartige Verfahren sind jedoch meist ungenau, da z.B. der umgefaltete Falz des Sicherungsrings eine unpräzise Schneidunterlage bildet. Zudem besteht das Risiko, das bei Abweichungen im Verschlusskappenrohling z.B. der Falz des Sicherungsrings oder andere Teile beim Schnitt verletzt werden, was die Zuverlässigkeit der so produzierten Verschlusskappe beeinträchtigen kann. Andere Verfahren wie z.B. Laserschneiden sind aufwändig und kostenintensiv.
Es besteht somit ein Bedürfnis nach einer einfachen und zuverlässigen Möglichkeit zur Flerstellung einer Verschlusskappe mit einer Sollbruchstelle, welche die Nachteile des Standes der Technik überwindet und insbesondere eine zuverlässige und einfache Flerstellung komplexer Schlitzgeometrien der Sollbruchstelle erlaubt. Darstellung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, eine dem eingangs genannten technischen Gebiet zugehörende Vorrichtung sowie ein Verfahren zu schaffen, die bzw. das eine zuverlässige und kostengünstige Herstellung von Verschlusskappen mit einem Sicherungsring für Behälter ermöglicht.
Die Lösung der Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 definiert. Gemäss der Erfindung umfasst eine Vorrichtung zum Herstellen eines Sicherungsrings an einer Verschlusskappe für einen Behälter, insbesondere für eine Getränkeflasche, ein stationäres Schneidmesser mit einer sich entlang einer Schneidstrecke erstreckenden Schneidklinge, deren Schneidenverlauf einer in einem Mantel eines
Verschlusskappenrohlings zu erzeugenden Schlitzgeometrie zwischen einem Grundteil der Verschlusskappe und dem Sicherungsring entspricht. Weiter umfasst die Vorrichtung eine Transporteinrichtung zum Transportieren des Verschlusskappenrohlings entlang der Schneidstrecke, wobei die Transporteinrichtung einen Stützdorn zum Stützen des Mantels des Verschlusskappenrohlings, insbesondere zur direkten Unterstützung an einer
Mantelinnenseite, umfasst, derart, dass der Mantel während eines Schneidvorgangs auf der Schneidklinge abgewälzt wird, wobei der Stützdorn eine drehbare Lagerung aufweist, mit welcher er um eine senkrecht zur Schneidstrecke orientierten Drehachse drehbar gelagert ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass in einem Stützabschnitt des Stützdorns, welcher während des Schneidvorgangs der Schneidklinge gegenüberliegt, eine Nutgeometrie ausgebildet ist, welche wenigstens der zu erzeugenden Schlitzgeometrie entspricht, wobei die Vorrichtung eine Synchronisationseinrichtung umfasst, mittels welcher eine Bewegung der Transporteinrichtung entlang der Schneidstrecke mit einer Drehbewegung des Stützdorns um die Drehachse synchronisierbar ist. Im vorliegenden Sinne bezeichnet die "Schneidstrecke" einen Streckenabschnitt eines von der Transporteinrichtung definierten Transportweges des Verschlusskappenrohlings während des Schneidvorgangs. Die Schneidstrecke ist dabei in einer Transportebene angeordnet, welche senkrecht zur Drehachse des Stützdorns steht. Typischerweise ist die Transportebene horizontal ausgerichtet. Das "Schneidmesser" bezeichnet vorliegend eine Anordnung von einer oder mehreren Schneidklingen, welche typischerweise länglich ausgebildet sind. Die Schneidklingen weisen in der Regel ein Blatt auf, welches die Schneiden der Schneidklinge trägt. Die Schneiden können in einer Projektion parallel zur Drehachse des Stützdorns auf die Transportebene geradlinig oder, insbesondere vom Blatt her gesehen konkav, gekrümmt sein.
Die "Schlitzgeometrie" bezeichnet den Verlauf eines oder mehrerer Schlitzabschnitte, welche auf dem Verschlusskappenrohling erzeugt werden sollen bzw. auf der fertiggestellten Verschlusskappe vorhanden sein sollen. Die Schlitzgeometrie weist Unterbrüche auf, wodurch Verbindungsstellen zwischen dem Grundteil und dem Sicherungsring bestehen bleiben. Die Verbindungsstellen bilden dabei z.B. Stütz- oder Haltestege, welche im Sinne von Sollbruchstellen bei einer ganzen oder teilweisen Trennung des Grundteils vom Sicherungsring zur Trennung vorgesehen sind, und/oder Verbindungsabschnitte, welche bei einer teilweisen Trennung dazu vorgesehen sind, bestehen zu bleiben, d.h. das Grundteil bleibt nach einer teilweisen Trennung mit dem Sicherungsring im Verbindungsabschnitt verbunden.
Der "Schneidenverlauf" der Schneidklinge bezeichnet vorliegend gesamthaft die folgenden zwei, im Allgemeinen überlagerten, Verläufe der Schneide: Einen Längsverlauf, welcher den Schneidenverlauf längs der Schneidstrecke bezeichnet sowie einen Höhenverlauf, welcher den Schneidenverlauf in einer Richtung senkrecht zur Schneidstrecke und parallel zur Drehachse des Stützdorns bezeichnet. Um die Unterbrüche zwischen einzelnen Schlitzabschnitten der Schlitzgeometrie zur erzeugen, kann z.B. der Längsverlauf der Schneidklinge entsprechend unterbrochen sein. Falls z.B. ein gewellter Verlauf der Schlitzgeometrie im Mantel der Verschlusskappe erzeugt werden soll, hat die Schneidklinge einen entsprechenden welligen Höhenverlauf. Sollte es erforderlich sein, dass zusätzlich zu der Schlitzgeometrie auch nur geschwächte Bereiche im Mantel des Verschlusskappenrohlings erzeugt werden sollen, d.h. Bereiche, in welchen der Mantel der Verschlusskappe eingeschnitten, aber nicht durchschnitten werden soll, kann zusätzlich auch ein Tiefenverlauf vorhanden sein, welcher den Schneidenverlauf in einer Richtung senkrecht zur Schneidstrecke und senkrecht zur Drehachse des Stützdorns bezeichnet. Die "Transporteinrichtung" bezeichnet eine Vorrichtung, welche derart ausgebildet ist, dass der Verschlusskappenrohling in der Schneidstrecke derart am Schneidmesser vorbeitransportiert werden kann, dass ein Schneidvorgang, d.h. ein Einschneiden des Mantels des Verschlusskappenrohlings durch das stationäre Schneidmesser, erfolgt. Typischerweise greift der Stützdorn der Transporteinrichtung mit dem Stützabschnitt derart in einen Innenraum des Verschlusskappenrohlings ein, dass der Mantel des Verschlusskappenrohlings vom Innenraum her vom Stützabschnitt in einem momentanen Schneidbereich gegen die Schneidklinge geführt wird. Dabei unterstützt der Stützbereich des Stützdorns den Mantel insbesondere durch direkte Anlage an einer Mantelinnenseite im momentanen Schneidbereich. "Direkte Anlage" bezeichnet hierbei einen unmittelbarenKontakt des Stützbereichs des Stützdorns mit der Innenfläche des Mantelabschnitts zumindest im momentanen Schneidbereich, d.h. in demjenigen Mantelabschnitt, in welchem gerade ein Schneidvorgang erfolgt.
Der Transport des Verschlusskappenrohlings durch die Transporteinrichtung umfasst eine translatorische Bewegung längs des Transportweges (Vorschub) sowie eine diesem Vorschub überlagerte Drehbewegung um eine zur Drehachse des Stützdorns parallele oder koaxiale Drehachse. Die Drehbewegung des Verschlusskappenrohlings wird von einer Drehung des Stützdorns um die durch die drehbare Lagerung definierte Drehachse unterstützt bzw. erreicht. Auf diese Weise kann der Mantel des Verschlusskappenrohlings während des Transports längs der Schneidstrecke auf den Schneidklingen abgewälzt werden.
Die erfindungsgemässe Nutgeometrie im Stützbereich des Stützdorns entspricht wenigstens der zu erzeugenden Schlitzgeometrie, d.h. die Nutgeometrie ist derart ausgebildet, dass sie im Zuge eines vollständigen Schneidvorgangs wenigstens den Verlauf der gesamten Schneidklinge erfasst. Dies schliesst nicht aus, dass die Nutgeometrie z.B. aus herstellungstechnischen Gründen auch weitere Nutabschnitte umfassen kann, welche über die vom Schneidmesser bzw. von dessen Schneidklingen definierte Schlitzgeometrie hinausgehen. Es versteht sich, dass dieselben Nutabschnitte im Zuge von mehr als einer Umdrehung des Stützdorns während des Schneidvorgangs verschiedene Abschnitte des Verlaufs der Schneidklinge erfassen können. Die Nutgeometrie ist bevorzugt an einer Mantelfläche im Stützabschnitt des Stützdorns ausgebildet. Der Stützabschnitt liegt, insbesondere mit der Mantelfläche, während des Schneidvorgangs, insbesondere im momentanen Schneidbereich und bevorzugt direkt, an einer Innenfläche des Mantels des Verschlusskappenrohlings an. Ein grösster radialer Aussendurchmesser des Stützabschnitts ist dabei bevorzugt kleiner als ein kleinster radialer Innendurchmesser des Verschlusskappenrohlings, damit dieser problemlos in Richtung der Drehachse, d.h. auch längs einer Längsachse des Stützdorns, auf diesen aufgesetzt und wieder von diesem abgenommen werden kann. Aufgrund des kleineren Durchmessers rollt der Stützabschnitt in diesem Fall während des Schneidvorgangs mit seiner Mantelfläche auf der Innenfläche des Mantels des Verschlusskappenrohlings ab. Für einen vollständigen Umlauf des Verschlusskappenrohlings führt der Stützdorn in diesem Fall somit mehr als eine Umdrehung um seine Drehachse aus. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass ein grösster radialer Aussendurchmesser des Stützabschnitts einem kleinsten radialen Innendurchmesser des Verschlusskappenrohlings weitgehend entspricht, sodass der Verschlusskappenrohling satt auf dem Stützabschnitt des Stützdorns sitzen kann. In diesem Fall entspricht eine vollständige Umdrehung des Stützdorns einem vollständigen Umlauf des Verschlusskappenrohlings. Die Mantelfläche des Stützabschnitts kann an einen Verlauf der Innenfläche des Mantels des Verschlusskappenrohlings angepasst sein. Im Allgemeinen ist die Mantelfläche des Stützabschnitts, abgesehen von einer allenfalls nicht rotationssymmetrisch daran ausgebildeten Nutgeometrie, im Wesentlichen rotationssymmetrisch bezüglich der Drehachse des Stützdorns ausgebildet.
Erfindungsgemäss umfasst die Vorrichtung eine Synchronisationseinrichtung, mittels welcher eine Bewegung der Transporteinrichtung entlang der Schneidstrecke mit einer Drehbewegung des Stützdorns um die Drehachse synchronisierbar ist. Auf diese Weise können der Vorschub der Transporteinrichtung sowie die Drehbewegung des Stützdorns, insbesondere im Bereich der Schneidstrecke, derart miteinander gekoppelt werden, dass die Nutgeometrie des Stützdorns im momentanen Schneidbereich mit dem Schneidenverlauf der Schneidklinge übereinstimmend an dieser vorbeibewegt wird, d.h. in jedem Moment ist im momentanen Schneidbereich der Schneide der Schneidklinge gegenüberliegend ein Abschnitt der Nutgeometrie angeordnet. Der Verschlusskappenrohling wird dabei unter anderem über den Stützbereich des Stützdorns mitgenommen und ebenfalls synchronisiert auf den Schneidklingen abgewälzt, d.h. erfährt einen entsprechenden Vorschub mit entsprechend überlagerter, synchronisierter Drehbewegung.
Die Synchronisationseinrichtung kann z.B. eine mechanische oder eine elektronische Kopplung umfassen. Mechanisch kann z.B. über ein Getriebe eine synchronisierte Kopplung des Vorschubs der Transporteinrichtung mit der Drehbewegung des Stützdorns erreicht werden. Elektronisch kann z.B. eine entsprechend synchronisierte Steuerung separater Antriebe für den Vorschub der Transporteinrichtung und die Drehbewegung des Stützdorns vorgesehen sein. Dabei ist eine Steuerung oder eine Regelung denkbar, welche z.B. über Sensoren Daten zur aktuellen Position und/oder Drehstellung erhält und die jeweiligen Antriebe entsprechend steuert bzw. regelt.
Die im Stützbereich ausgebildete Nutgeometrie hat den Vorteil, dass der Mantel des Verschlusskappenrohlings während des Schneidvorgangs im momentanen Schneidbereich eine weitgehend vollständige Unterstützung erfährt, welche nur im Bereich der zu erzeugenden Schlitzgeometrie, d.h. im Umfang der Nutgeometrie, unterbrochen zu sein braucht. Gleichzeitig kann die Schneidklinge bzw. deren Schneide durch den Mantel hindurchdringen und, insbesondere berührungslos, in die Nutgeometrie eingreifen, d.h. in eine Richtung senkrecht zur Drehachse des Stützdorns in die Nut eingebracht werden. Auf diese Weise wird ein zuverlässiger und wohldefinierter Schnitt zur Erzeugung der Schlitzgeometrie erreicht. Insbesondere besteht kein Risiko, dass trotz vollständig durchdringendem Schnitt z.B. das Schneidmesser, die Transporteinrichtung, insbesondere der Stützdorn, oder nicht zum Schneiden vorgesehene Bereiche bzw. Teile des Verschlusskappenrohlings beschädigt werden.
Aufgrund der, insbesondere direkten, Unterstützung des Mantels im Schneidbereich kann die Schlitzgeometrie auf besonders zuverlässige Weise mit hoher Schnittgenauigkeit erzeugt werden. Insbesondere kann der Verschlusskapselrohling auch mit ungefaltetem Mantel bearbeitet werden, im Gegensatz zu Lösungen im Stand der Technik, wo der zur Bildung des Sicherungsrings umgefaltete Abschnitt des Mantels auch eine Stützfunktion beim Erzeugen der Schlitzgeometrie wahrnehmen musste. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die zu erzeugende Schlitzgeometrie Abschnitte, welche sich in einem Winkel kleiner als 90° zur Drehachse des Stützdorns erstrecken. Mit anderen Worten heisst dies, dass die Schlitzgeometrie Abschnitte umfassen kann, welche bezüglich der Transportebene geneigt sind oder, sofern gewünscht, senkrecht auf dieser stehen, das heisst parallel zur Drehachse des Stützdorns angeordnet sind. Entsprechend kann die Schneide der Schneidklinge einen Höhenverlauf aufweisen, welcher Abschnitte umfasst, die in einer Richtung parallel zur Drehachse ansteigend oder abfallend sein können. Auf diese Weise können komplexe Schlitzgeometrien erzeugt werden, welche eine vielseitige Anwendung der erfindungsgemässen Vorrichtung ermöglichen. Derartige Abwinkelungen der Schlitzgeometrie haben insbesondere an den Enden von Schlitzabschnitten den Vorteil, dass ein Abreissen bzw. Einreissen des Schlitzes in weitere Bereich der Verschlusskappe verhindert bzw. gehemmt werden kann. Zudem kann durch derartige Abwinkelungen die Schlitzgeometrie derart geführt werden, dass z.B. in Bereichen grösserer Belastung wie z.B. einem als gelenkige Verbindungsstelle vorgesehenen breiten Unterbruch in der Schlitzgeometrie zur Verbesserung der Abstützung eine Ausbuchtung bzw. Verbreiterung geschaffen werden kann.
Es ist jedoch auch denkbar, dass die Schlitzgeometrie einfach ausgebildet ist und nur Abschnitte umfasst, welche unter einem Winkel von 90° bezüglich der Drehachse angeordnet sind, d.h. geradlinige Schlitzabschnitte parallel zur Transportebene.
Bevorzugt ist die Schneidklinge derart relativ zum Stützdorn angeordnet, dass die Schneidklinge, insbesondere eine Schneide der Schneidklinge, während des Schneidvorgangs in die Nutgeometrie des Stützdorns eingreift. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass der Mantel des Verschlusskappenrohlings vollständig durchschnitten wird, ohne dass das Schneidmesser, die Transporteinrichtung, insbesondere der Stützdorn, oder nicht zum Schneiden vorgesehene Bereiche bzw. Teile des Verschlusskappenrohlings beschädigt werden. Alternativ kann die Schneidklinge während des Schneidvorgangs aber auch radial ausserhalb der Nut verbleiben, wobei durch die Nut sichergestellt ist, dass bei geringfügigen Abweichungen in radiale Richtung keine Beschädigung erfolgt. Mit Vorteil beträgt eine axiale Ausdehnung der Nutgeometrie des Stützdorns in Richtung der Drehachse mindestens in Abschnitten, welche zur Drehachse des Stützdorns senkrecht ausgerichtet sind, 0.2 - 0.8 mm, insbesondere 0.3 - 0.5 mm. Die konkret bevorzugten Masse der Nutgeometrie hängen z.B. davon ab, mit welcher Breite die Schlitzgeometrie in dem Mantel ausgebildet werden soll bzw. welche Schnittbreite die Schneidklingen ergeben. Dabei ist auch eine gewisse Toleranz in der Relativbewegung des Stützdorns gegenüber dem feststehenden Schneidmesser zu berücksichtigen. Es hat sich gezeigt, dass eine Ausdehnung von 0.2 bis 0.8 mm für die meisten Anwendungen eine ausreichende Unterstützung des Mantels mit ausreichend Platz für den Eingriff der Schneide bereitstellt. Bevorzugt ist jedoch eine geringere Ausdehnung der Nutgeometrie von 0.3 bis 0.5 mm, womit eine bessere Unterstützung des Mantels und damit letztlich ein besseres Schnittbild erreicht werden kann. In Abschnitten, welche sich in einem Winkel kleiner als 90° zur Drehachse des Stützdorns erstrecken, kann typischerweise eine grössere Ausdehnung der Nutgeometrie erforderlich sein, da aufgrund der Drehbewegung des Stützdorns zusätzlicher Platz für den Eingriff der Schneiden der Schneidklingen geschaffen werden muss.
Das Schneidmesser kann modular ausgebildet sein und eines oder mehrere auswechselbare Schneidelemente umfassen, welche sich zur Schneidklinge ergänzen. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass Abschnitte des Schneidmessers, welche z.B. einen höheren Verschleiss erfahren, z.B. schneller abstumpfen, separat ausgewechselt werden können. Ebenso kann ein komplexer Schneidenverlauf des Schneidmessers auf einfache Weise durch Zusammensetzen von z.B. mehreren geradlinigen, aber relativ geneigten Abschnitten verschiedener Schneidelemente modular aufgebaut werden.
Insbesondere können Abschnitte mit einem Winkel von 90° bezüglich der Drehachse des Stützdorns und Abschnitte mit einem Winkel von weniger als 90° von unterschiedlichen Schneidelementen bereitgestellt werden. Bevorzugt kann ein Schneidelement auch sämtliche um einen Winkel von weniger als 90° geneigten Abschnitte des Schneidmessers umfassen, während die übrigen Abschnitte von einem oder mehreren weiteren Schneidelementen bereitgestellt werden. Auf diese Weise können die in der Regel stärker abgenutzten geneigten Abschnitte gemeinsam ausgetauscht werden. Ebenso können im Falle von mehreren Schneidklingen des Schneidmessers diese durch unterschiedliche Schneidelemente bereitgestellt werden oder jeweils mehrere auswechselbare Schneidelemente umfassen. Es ist allerdings auch denkbar, dass die Schneidklinge(n) des Schneidmessers einstückig ausgebildet ist bzw. sind, z.B. als integrale Stanz-Biegeteile, an welchen die Schneiden ausgebildet sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Schneidmesser mehrere Schneidklingen aufweisen, welche in Richtung der Drehachse des Stützdorns, insbesondere zumindest teilweise überlappend, übereinander angeordnet sind. Damit kann im Zuge z.B. nur eines vollständigen Umlaufs des Verschlusskappenrohlings auf einfache Weise eine mehrlagige Schlitzgeometrie erzeugt werden. Mehrlagig bezeichnet in diesem Zusammenhang eine Schlitzgeometrie, welche in Richtung der Drehachse des Stützdorns auf verschiedenen Höhen angeordnete Schlitzabschnitte aufweist.
In einer je nach Anforderung ebenfalls bevorzugten Ausführungsform ist die Schlitzgeometrie durch mindestens 1.25 Umdrehungen des Stützdorns definiert und die Nutgeometrie des Stützdorns entspricht einer Überlagerung der Schlitzgeometrie während der mindestens 1.25 Umdrehungen. Dabei rollt der Stützbereich des Stützdorns während des Schneidvorgangs derart an einer Mantelinnenseite des Mantels ab, dass im Zuge der 1.25 Umdrehungen des Stützdorns der Verschlusskappenrohling bevorzugt genau eine volle Umdrehung ausführt. Auf diese Weise wird erreicht, dass der Stützabschnitt einen Aussenumfang aufweisen kann, welcher kleiner ist, als ein Innenumfang des Mantels des Verschlusskappenrohlings, womit ein Ein- und/oder Ausbringen des Stützdorns in den bzw. aus dem Innenraum des Verschlusskappenrohlings vereinfacht wird. Zudem kann die Erzeugung von verschiedenen Abschnitten der Schlitzgeometrie im Zuge von mehr als einer Umdrehung insbesondere bei einer komplexen Schlitzgeometrie vorteilhaft sein, welche z.B. sich kreuzende Schlitzabschnitte umfasst.
Ebenso ist es auch denkbar, dass zur Durchführung eines vollständigen Schneidvorgangs der Verschlusskappenrohling selbst mehr als einen vollständigen Umlauf durchführt. Es versteht sich, dass im Falle von mehreren für einen vollständigen Schneidvorgang erforderlichen Umläufen die Schneidstrecke in der Regel einen längeren Abschnitt des Transportweges umfasst, als im Falle eines Schneidvorgangs, welcher nur einen Umlauf erfordert. Bevorzugt umfasst die Synchronisationseinrichtung einen Synchronisationsmechanismus, welcher eine Achse der drehbaren Lagerung des Stützdorns mechanisch mit einer Bewegung der Transporteinrichtung entlang der Schneidstrecke synchronisiert. Ein mechanischer Synchronisationsmechanismus umfasst typischerweise ein Getriebe, welches die Achse, d.h. einen Achskörper oder eine Welle, des Stützdorns mit dem Vorschub der Transporteinrichtung koppelt. Das Getriebe kann dabei form- und/oder kraftschlüssig zusammenwirkende Komponenten wie z.B. Zahnräder, Reibrollen, ringförmige Innenverzahnungen oder Zugmitteltriebe wie Keil-/Zahnriemen oder Ketten etc. umfassen. Typischerweise ist das Getriebe derart ausgestaltet, dass eine Zwangskopplung zwischen der Drehbewegung der Achse und dem Vorschub der Transporteinrichtung besteht. Bevorzugt umfasst der Synchronisationsmechanismus einen gegenüber der Transporteinrichtung feststehenden Ring mit einer Innenverzahnung, auf welcher ein mit der Achse der drehbaren Lagerung des Stützdorns zusammenwirkendes, insbesondere fest mit der Achse verbundenes, Zahnrad bei der Bewegung der Transporteinrichtung zumindest im Bereich der Schneidstrecke abrollt.
Das Getriebe kann selbstverständlich auch eine Kupplungsvorrichtung aufweisen, durch welche die beiden Bewegungen im Bedarfsfall, z.B. zur Wartung, entkoppelt werden können.
Ebenso ist es denkbar, dass die Synchronisationseinrichtung auf elektrischem Wege bewerkstelligt wird, z.B. durch eine entsprechende Steuerung von separaten Antrieben für den Vorschub der Transporteinrichtung und die Drehbewegung des Stützdorns. Hierzu umfasst die Synchronisationseinrichtung bevorzugt einen ersten elektrischen Motor zum Antrieb einer Achse der drehbaren Lagerung des Stützdorns, einen zweiten elektrischen Motor für die Bewegung der Transporteinrichtung entlang der Schneidstrecke, d.h. für den Vorschub der Transporteinrichtung, und eine Steuerungsvorrichtung zur Synchronisierung einer Bewegung des ersten Motors und des zweiten Motors. Als elektrische Motoren können dabei z.B. Servomotoren, Schrittmotoren oder Linearmotoren bzw. Kombinationen derselben zum Einsatz kommen, mit welchen die gewünschten Bewegungen erreicht werden. Die Synchronisationseinrichtung kann z.B. einen separat angetriebenen Zahnriemen umfassen, welcher über ein auf der Achse des Stützdorns sitzendes Ritzel die Drehbewegung des Stützdorns mit dem Vorschub der Transporteinrichtung synchronisiert. Alternativ kann z.B. auch jeder Stützdorn einen separaten Antrieb aufweisen.
Die Synchronisationseinrichtung umfasst je nach Bedarf bevorzugt auch einen oder mehrere Sensoren, mit welchen z.B. eine Drehposition der Achse des Stützdorns und/oder eine Position der Transporteinrichtung überwacht bzw. gemessen werden kann. Die entsprechenden Messungen können von der Steuerung ausgewertet werden, womit eine laufende Anpassung der Synchronisation erfolgen kann. Ebenso versteht es sich, dass die Steuerung als Regelkreis ausgebildet sein kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Transporteinrichtung als Drehtisch ausgebildet, wobei bevorzugt mehrere Stützdorne entlang eines Umfangs des Drehtisches angeordnet sind. Dabei erstreckt sich die Schneidklinge des Schneidmessers bevorzugt längs des Umfangs des Drehtisches. Eine Drehachse des Drehtisches ist bevorzugt parallel zu den Drehachsen der Stützdorne angeordnet, wobei die Stützdorne bei Drehung des Drehtisches an dem Schneidmesser vorbeibewegt werden. Der Drehtisch kann z.B. zwei weitgehend parallel voneinander beabstandete und senkrecht zur Drehachse angeordnete Tragstrukturen aufweisen, an welchen die Stützdorne direkt oder indirekt gelagert sein können. Die Achsen der Stützdorne können dabei z.B. mit einem ihrer Endbereiche an einer der Tragstruktur drehbar gelagert sein. Der Drehtisch kann mit Vorteil aber auch derart ausgebildet sein, dass die Achsen der Stützdorne nur einseitig am Drehtisch gelagert sind. Es versteht sich, dass als Teil des Drehtischs selbst oder als separater, z.B. feststehender, Teil eine Unterstützung oder Führung für die Verschlusskapselrohlinge vorhanden sein kann, welche diese längs des Transportweges unterstützt bzw. führt. Eine Unterstützungsfläche ist dabei zumindest im Bereich der Schneidstrecke bevorzugt parallel zur Transportebene angeordnet.
Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung zur Herstellung einer Verschlusskappe für einen Behälter, umfassend eine Vorrichtung zum Herstellen eines Sicherungsrings wie vorliegend beschrieben sowie eine Vorrichtung zur Erzeugung eines nach innen gefalteten Abschnitts des Mantels der Verschlusskappe. Ein Falten nach innen bezeichnet hier ein Falten des Mantelabschnitts, insbesondere eines Abschnitts des Sicherungsrings, in einer Richtung, welche zum Innenraum der Verschlusskappe hin gerichtet ist. Bevorzugt ist die Vorrichtung zur Erzeugung des nach innen gefalteten Abschnitts der Vorrichtung zum Herstellen des Sicherungsrings in der Verarbeitungsrichtung nachgeordnet. Die Verschlusskappe mit der in der erfindungsgemässen Vorrichtung erzeugten Schlitzgeometrie kann somit z.B. von deren Transporteinrichtung oder von einer weiteren Transportanlage der nachgeordneten Vorrichtung zur Erzeugung des gefalteten Abschnitts zugeführt werden. In diesem Fall wird der bereits durch die Schlitzgeometrie erzeugte Sicherungsring zumindest abschnittweise nach innen gefaltet, so dass die Herstellung der Verschlusskappe mit dem Falten abgeschlossen werden kann. Alternativ kann die Vorrichtung zur Erzeugung des nach innen gefalteten Abschnitts der Vorrichtung zum Herstellen des Sicherungsrings in der Verarbeitungsrichtung auch vorgeordnet sein. In diesem Fall kann ein Mantelabschnitt, welcher nach dem Herstellen der Schlitzgeometrie im Bereich des Sicherungsringes liegt, vorgängig nach innen gefaltet werden. Erfindungsgemäss behindert der bereits nach innen gefaltete Abschnitt den Schneidvorgang nicht, da der Stützdorn auch in diesem Fall mit seinem Stützbereich jeweils im momentanen Schneidbereich, insbesondere direkt, an der Mantelinnfläche anliegt.
In beiden Fällen bildet der nach innen gefaltete Teil des Sicherungsrings letztlich einen innenseitig am Mantel umlaufenden Vorsprung, welcher als ringartiger und gegebenenfalls unterbrochener Falz ausgebildet ist. Der Falz hintergreift beim Aufsetzen auf den Behälter, z.B. auf einen Flaschenhals, einen am Behälter ausgebildeten Wulst und sperrt somit den Sicherungsring im Sinne eines Widerhakens gegen ein Abziehen sperrt. Damit kann sichergestellt werden, dass der Sicherungsring am Behälter verbleibt, wenn der Grundteil der Verschlusskappe vom Sicherungsring ganz oder teilweise getrennt wird, d.h. die von der Schlitzgeometrie bereitgestellte Sollbruchstelle gebrochen wird.
Statt durch einen nach innen gefalteten Teils des Sicherungsrings kann der Vorsprung auch durch einen verdickten Mantelabschnitt gebildet sein. Es erübrigt sich in diesem Fall das Falten des Mantelabschnittes. Die Schlitzgeometrie kann aber auf dieselbe Weise erzeugt werden wie bei den Varianten mit Falz.
Die Erfindung betrifft weiter auch ein Verfahren zur Herstellung einer Verschlusskappe für einen Behälter mit einer Anordnung wie vorliegend beschrieben, umfassend folgende Schritte: a) Bereitstellen eines Verschlusskappenrohlings; b) Herstellen eines Sicherungsrings durch Erzeugen einer Schlitzgeometrie im Mantel des Verschlusskappenrohlings in einem Schneidvorgang durch Abwälzen des Mantels entlang einer sich entlang einer Schneidstrecke erstreckenden Schneidklinge eines stationären Schneidmessers, deren Schneidenverlauf der zu erzeugenden Schlitzgeometrie entspricht, wobei während des Abwälzens der Mantel durch einen Stützdorn gestützt wird, welcher um eine senkrecht zur Schneidstrecke orientierte Drehachse drehbar gelagert ist, wobei in einem Stützabschnitt des Stützdorns, welcher während des Schneidvorgangs der Schneidklinge gegenüberliegt und mit welchem der Stützdorn in einem momentanen Schneidbereich, insbesondere direkt, an einer Mantelinnenfläche des Mantels anliegt, eine Nutgeometrie ausgebildet ist, welche der zu erzeugenden Schlitzgeometrie entspricht, und wobei eine Drehbewegung des Stützdorns mit einem Vorschub des Mantels entlang der Schneidstrecke synchronisiert erfolgt, und
Insbesondere wird vor oder nach dem Herstellen des Sicherungsrings durch Erzeugung einer Schlitzgeometrie gemäss Schritt b) ein nach innen gefalteter Abschnitt des Mantels erzeugt.
Wird der nach innen gefaltete Abschnitt vor dem Herstellen des Sicherungsrings erzeugt, kann eine Nachbearbeitung der bereits geschnittenen Verschlusskappe entfallen. Wird der nach innen gefaltete Abschnitt erst nach dem Herstellen des Sicherungsrings erzeugt, wird der Verschlusskappenrohling in ungefaltetem Zustand bereitgestellt. Nach dem Herstellen des Sicherungsrings durch Erzeugung der Schlitzgeometrie in der erfindungsgemässen Vorrichtung wird die Verschlusskappe mit der eingebrachten Schlitzgeometrie der Vorrichtung zur Erzeugung eines gefalteten Abschnitts zugeführt. In dieser wird der mittels der erzeugten Schlitzgeometrie hergestellte Sicherungsring ausgehend vom Mantel der Verschlusskappe nach innen gefaltet.
Unter einem ungefalteten Mantel des Verschlusskappenrohlings wird hierbei verstanden, dass der Mantel in radialer Richtung einlagig ausgebildet ist, d.h. dass keine Abschnitte des Mantels in einer Richtung senkrecht zur Drehachse des Stützdorns überlappend angeordnet sind.
Indem erfindungsgemäss der Stützdorn im momentanen Schneidbereich mit dem Stützbereich, insbesondere direkt, an einer Mantelinnenfläche des Mantels anliegt, ist der Mantel während des Schneidvorgangs vom Stützdorn unterstützt. Der Stützbereich bildet somit eine wohldefinierte Schneidunterlage zur Erzeugung der Schlitzgeometrie. Insbesondere kann die Schneidklinge vollständig durch den Mantel hindurchdringen und z.B. in die Nutgeometrie eingreifen, ohne dass andere Teil der Verschlusskappe oder des Stützdorns beschädigt werden können. Die Synchronisierung der Drehbewegung mit dem Vorschub des Mantels entlang der Schneidstrecke erfolgt dabei bevorzugt derart, dass in jedem Moment während des Schneidvorgangs im momentanen Schneidbereich der Schneide der Schneidklinge gegenüberliegend ein Abschnitt der Nutgeometrie angeordnet ist.
Bevorzugt wird bei der Durchführung des Verfahrens während des Schneidvorgangs die Schneidklinge, insbesondere deren Schneide, mit der Nutgeometrie im Stützabschnitt des Stützdorns zum Eingriff gebracht.
Aus der nachfolgenden Detailbeschreibung und der Gesamtheit der Patentansprüche ergeben sich weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Merkmalskombinationen der Erfindung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die zur Erläuterung des Ausführungsbeispiels verwendeten Zeichnungen zeigen schematisch:
Fig. 1 a-1 c eine Verschlusskappe mit einem Sicherungsring zum Verschliessen eines Behälters;
Fig. 2a eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemässen Vorrichtung durch einen Stützdorn mit einem Verschlusskappenrohling mit ungefaltetem Mantel; Fig. 2b einen Ausschnitt einer Querschnittsansicht einer erfindungsgemässen
Vorrichtung durch einen Stützdorn mit einem Verschlusskappenrohling mit gefaltetem Mantel;
Fig. 3 eine Ansicht eines Schneidmessers mit zwei Schneidklingen sowie einer Nutgeometrie des Stützdorns;
Fig. 4 eine ausschnittweise Aussenansicht der erfindungsgemässen Vorrichtung im Bereich einer Schneidstrecke ohne Verschlusskappenrohling;
Fig. 5 eine kombinierte Aussenansicht mit Teilschnittansicht einer erfindungsgemässen Vorrichtung im Bereich einer Schneidstrecke ohne Verschlusskappenrohling;
Fig. 6 eine Draufsicht längs einer Drehachse eines Stützdorns auf einen kreisförmig gekrümmten Transportweg in einer Schneidstrecke entlang eines gekrümmten Schneidmessers;
Fig. 7 eine erfindungsgemässen Vorrichtung mit einer Transporteinrichtung umfassend einen Drehtisch und einem feststehenden Synchronisationsring;
Fig. 8 eine erfindungsgemässen Vorrichtung mit einer Transporteinrichtung umfassend einen Drehtisch und mit einem separat angetriebenen Synchronisationsriemen. Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Figuren 1a bis 1c zeigen eine Verschlusskappe 1 zum Verschliessen eines Behälters. Die Figur 1a zeigt eine Seitenansicht, die Figur 1 b ein Schrägbild und die Figur 1c einen Querschnitt durch eine Flauptachse A der Verschlusskappe 1. Ohne Einschränkung der Allgemeinheit wird im Folgenden zur vereinfachten Darstellung anstelle allgemein auf einen Behälter auf eine Flasche mit einem Flaschenhals Bezug genommen, welche von der Verschlusskappe 1 verschlossen werden kann. Die entsprechende Anwendung bei anders geformten Behältern erschliesst sich unmittelbar.
Die Verschlusskappe 1 umfasst eine kreisförmige Stirnseite 2 sowie einen weitgehend rohrstutzenförmigen Mantel 3, welcher sich konzentrisch mit der Hauptachse A der Verschlusskappe 1 von der Stirnseite 2 weg erstreckt. Die Stirnseite 2 schliesst den rohrstutzenförmigen Mantel 3 an einem Längsende in Richtung der Hauptachse A ab und ist konzentrisch mit dieser angeordnet. Die Verschlusskappe 1 ist abgesehen von einer im Mantel 3 vorhandenen Schlitzgeometrie 6 (siehe unten) sowie z.B. einem innenseitig allenfalls vorhandenen Innengewinde (nicht dargestellt) bezüglich der Hauptachse A im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet.
Der Mantel 3 kann in drei Längenabschnitte 3.1 bis 3.3 unterteilt werden. Der Mantelabschnitt 3.1 zusammen mit der Stirnseite 2 bildet ein Grundteil 4 der Verschlusskappe 1, welches die Öffnung des Flaschenhalses verschliesst. Das Grundteil 4 weist typischerweise innenseitig am Mantel 3 ein Verbindungsmittel wie ein Innengewinde oder ein Schnappmittel auf (nicht gezeigt), mit welchem es am Flaschenhals durch Aufschrauben oder Aufschnappen befestigt werden kann. Aussenseitig am Mantelabschnitt 3.1 ist eine Längsriffelung vorhanden, welche das manuelle Abnehmen des Grundteils 4 vom Flaschenhals z.B. durch eine Schraubbewegung erleichtert.
Der Mantelabschnitt 3.3 bildet einen Sicherungsring 5, welcher bei einem Abnehmen des Grundteils 4 von der Flasche am Flaschenhals verbleibt. Zu einem offenen Ende des Mantels 3 hin weist der Mantelabschnitt 3.3 einen Unterabschnitt 3.3a auf, welcher zum Falten in einen Innenraum 1.1 der Verschlusskappe 1 vorgesehen ist. In den Fig. 1a und 1 b ist der Unterabschnitt 3.3a in einem ungefalteten Zustand des Sicherungsrings 5 dargestellt. Der Querschnitt gemäss Fig. 1c zeigt die Verschlusskappe 1 der Fig. 1a und 1 b, nachdem der Unterabschnitt 3.3a nach innen gefaltet wurde und einen nach innen ragenden Falz bildet. Der nach innen ragende Falz ist zum Hintergreifen eines am Flaschenhals ausgebildeten Hinterschnitts in der Form eines Wulstes oder einer Kerbe vorgesehen. Mit dem Falz kann der Sicherungsring 5 am Hinterschnitt des Flaschenhalses verhakt und gegen ein Abziehen gesichert werden. Zwischen dem Grundteil 4 und dem Sicherungsring 5 ist die Schlitzgeometrie 6 ausgebildet, welche vorliegend zwei unzusammenhängende, teilweise umlaufende Schlitze 6.1 und 6.2 umfasst. Die Schlitze 6.1 und 6.2 sind in Längsrichtung A beabstandet am Mantel 3 ausgebildet. Da die Schlitzgeometrie 6 somit zweilagig ausgebildet ist, entsteht der weitere Mantelabschnitt 5.2, welcher einen Zwischenring zwischen dem Grundteil 4 und dem Sicherungsring 5 bildet. Es versteht sich, dass bei einlagiger Schlitzgeometrie 6, d.h. falls z.B. nur der Schlitz 6.1 vorhanden ist, der Mantelabschnitt 5.2 und damit der Zwischenring entfällt. Die Schlitzgeometrie 6 ist mittels einer erfindungsgemässen Vorrichtung hergestellt und wirkt zumindest teilweise als Sollbruchstelle zum ganzen oder teilweisen Trennen des Grundteils 4 vom Sicherungsring 5 während eines erstmaligen Abnehmens des Grundteils 4 vom Flaschenhals.
Figur 1a zeigt überlagert die abgerollte Schlitzgeometrie 6 zur besseren Anschaulichkeit deren Verlaufs. Figur 1 b zeigt die Schlitzgeometrie 6 wie sie an der Verschlusskappe 1 ausgebildet ist.
Der Schlitz 6.1 begrenzt das Grundteil 4 in Längsrichtung A und ist bis auf einen breiten Unterbruch 6.1a weitgehend vollständig umlaufend ausgebildet. Der breite Unterbruch 6.1a bildet eine Verbindungsstelle zwischen dem vom Mantelabschnitt 3.2 gebildeten Zwischenring und dem Grundteil 4, welche beim Abnehmen des Grundteils 4 nicht zum Trennen vorgesehen ist. Der weitere Verlauf des Schlitzes 6.1 weist mehrere schmale Unterbrüche 6.1b auf, welche Halte- bzw. Stützstege zwischen dem Grundteil 4 und dem vom Mantelabschnitt 3.2 gebildeten Zwischenring bereitstellen. Die Halte- bzw. Stützstege bilden Sollbruchstellen, welche bei einem erstmaligen Abnehmen des Grundteils 4 vom Flaschenhals zur Trennung vorgesehen sind, d.h. gebrochen werden. An den zum Unterbruch 6.1a hin gerichteten Enden ist der Schlitz 6.1 zur Stirnseite 2 hin abgewinkelt, d.h. weist Endabschnitte 6.1c auf, welche einen Winkel kleiner als 90° gegenüber der Richtung A aufweisen.
Der Schlitz 6.2 umläuft den Mantel 3 nur teilweise und weist einen breiten Unterbruch 6.2a auf, der in Fig. 1a auf der abgewandten Seite der Verschlusskappe 1, d.h. dem Unterbruch 6.1a bezüglich der Längsachse A gegenüberliegend, angeordnet ist (in Fig.1c hinter dem Mantelabschnitt 3.3a angedeutet). Der breite Unterbruch 6.2a bildet eine Verbindungsstelle zwischen dem vom Mantelabschnitt 3.2 gebildeten Zwischenring und dem Sicherungsring 5, welche beim Abnehmen des Grundteils 4 nicht zum Trennen vorgesehen ist. Der weitere Verlauf des Schlitzes 6.2 weist mehrere schmale Unterbrüche 6.2b auf, welche als Sollbruchstellen wirkende Halte- bzw. Stützstege zwischen dem vom Mantelabschnitt 3.2 gebildeten Zwischenring und dem Sicherungsring 5 bereitstellen. Im Bereich des Unterbruchs 6.1a des ersten Schlitzes 6.1 weist der Schlitz 6.2 eine vom Grundteil 4 weg gerichtete Ausbuchtung 6.2c auf, welche sich aus einem gegenüber dem Hauptverlauf des Schlitzes 6.2 in Richtung von A parallel versetzten Abschnitt sowie zwei gegenüber A geneigten Verbindungsabschnitten zusammensetzt. Abgesehen von den Unterbrüchen 6.2b ist der Schlitz 6.2 einschliesslich der Ausbuchtung 6.2c zusammenhängend ausgebildet.
Nach einem erstmaligen Abnehmen des Grundteils 4, d.h. wenn die Halte- bzw. Stützstege 6.1 b und 6.2b getrennt bzw. gebrochen wurden, bleibt das Grundteil 4 somit via dem vom Mantelabschnitt 3.2 gebildeten Zwischenring über die vom breiten Unterbruch 6.1a des Schlitzes 6.1 und dem breiten Unterbruch 6.2a des Schlitzes 6.2 gebildeten Verbindungsstellen mit dem Sicherungsring 5 verbunden. Grundteil 4, Zwischenring und Sicherungsring 5 können somit nach dem ersten Abnehmen zickzackförmig zueinander auseinandergezogen werden, wobei die von den breiten Unterbrüchen 6.1a und 6.2a gebildeten Verbindungsstellen als gelenkige Verbindung zwischen den Teilen dienen. Dies ermöglicht ein einfach abnehmbares und wieder aufsetzbares Grundteil 4 der Verschlusskappe 1, welches unverlierbar über den Zwischenring mit dem am Flaschenhals verankerten Sicherungsring 5 verbunden bleibt. Zudem ist sichergestellt, dass ein erstmaliges Öffnen des Behälters, d.h. ein erstmaliges Abnehmen des Grundteils 4, unmittelbar für einen Verbraucher erkennbar ist.
Figur 2a zeigt ausschnittsweise eine schematische Querschnittsansicht einer erfindungsgemässen Vorrichtung 10 durch einen Stützdorn 12 einer Transporteinrichtung 1 1 während eines Schneidvorgangs. Ein Verschlusskappenrohling 1 A, aus welchem durch Einbringen der Schlitzgeometrie 6 mit Schlitzen 6.1 und 6.2 mit der Vorrichtung 10 die Verschlusskappe 1 hergestellt wird, wird in der Darstellung der Fig. 2a vom Stützdorn 12 im Bereich einer Schneidstrecke S (siehe z.B. Fig. 3) der Vorrichtung 10 an einem feststehenden Schneidmesser 13 längs eines Transportweges vorbeitransportiert. Hierzu greift der Stützdorn 12 mit einem Stützbereich 12.1 in den Innenraum 1.1 des Verschlusskappenrohlings 1A ein.
Ein grösster radialer Durchmesser d des Stützdorns 12 im Stützbereich 12.1 ist kleiner als der grösste radiale Durchmesser D einer axialen endseitigen Öffnung des Verschlusskappenrohlings 1A. Die endseitige Öffnung ist vorliegend durch den ungefalteten Unterabschnitt 3.3a des Mantelabschnitts 3.3 bestimmt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der Stützdorn 12 in einem Ladebereich der Vorrichtung 10 (nicht gezeigt), in welchem der Verschlusskappenrohling 1A von der Transporteinrichtung 1 1 erfasst wird, einfach in den Innenraum 1.1 eingebracht werden kann. Ebenso kann der Stützdorn 12 zur Entnahme der fertiggestellten Verschlusskappe 1 in einem Entnahmebereich (nicht gezeigt) wieder einfach aus dem Innenraum 1.1 ausgebracht werden. Aufgrund des kleineren Durchmessers d sind die Drehachse B des Stützdorns 12 und die Hauptachse A des Verschlusskappenrohlings 1A zueinander versetzt, d.h. nicht koaxial angeordnet.
Der Stützbereich 12.1 weist einen kreiszylindrischen Abschnitt 12.2 auf, mit welchem der Stützdorn 12 in einem beim Schneidmesser 13 angeordneten momentanen Schneidbereich direkt an einer Innenseite des Mantels 3, insbesondere im Mantelabschnitt 3.2, des Verschlusskappenrohlings 1A anliegt. Der Stützdorn 12 ist um eine Drehachse B drehbar an einem Drehtisch 14 der Vorrichtung 10 angeordnet (siehe z.B. Fig. 6 und 7). Der Drehtisch 14 sorgt dabei für einen Vorschub längs des Transportweges T während eine Drehung des Stützdorns 12 bzw. des Stützbereichs 12.1 um die Drehachse B eine überlagerte Drehung des Verschlusskappenrohlings 1A unterstützt. Bei Drehung des Stützdorns 12 um die Drehachse B rollt der Stützabschnitt 12.1 auf der Innenseite des Mantels 3 ab. Der momentane Transportweg T ist zumindest im Bereich der Schneidstrecke S im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse B ausgerichtet und steht in der Darstellung der Fig. 2a senkrecht zur Zeichnungsebene. Die Längsachse A des Verschlusskappenrohlings 1A ist parallel zur Drehachse B des Stützdorns 12 angeordnet. Eine Unterstützungsfläche 16 unterstützt den Verschlusskappenrohling 1A an der Stirnseite 2 und verhindert ein Abrutschen des Verschlusskappenrohlings 1A in Richtung von B. Der Sicherungsring 5 des Verschlusskappenrohlings 1A ist während des Schneidvorgangs ungefaltet, d.h. der Unterabschnitt 3.3a des Mantelabschnitts 3.3 ist nicht in den Innenraum 1.1 des Verschlusskappenrohlings 1A gefaltet und erstreckt sich von der Stirnseite 2 weg weisend in Richtung von A.
Das feststehende Schneidmesser 13 ist an einer gegenüber dem Drehtisch 14 feststehenden Haltestruktur 15 der Vorrichtung 10 derart angeordnet, dass eine Schneidklinge 13.2 des Schneidmessers 13 im Bereich des Mantels 3 in den Transportweg des Verschlusskappenrohlings 1A hineinragt. Eine Anlagefläche 15.1 der Haltestruktur 15 dient der lateralen, d.h. senkrecht zur Drehrichtung B gerichteten, Unterstützung des Verschlusskappenrohlings 1A an einer Aussenseite des Mantelabschnitts 3.1 (siehe auch Fig. 4 und 5).
Im Stützbereich 12.1 am kreiszylindrischen Abschnitt 12.2 ist eine Nutgeometrie 7 ausgebildet, welche vorliegend zwei Nutabschnitte 7.1 und 7.2 umfasst. Die Nutgeometrie 7, d.h. die Nutabschnitte 7.1 und 7.2, sind derart ausgebildet und angeordnet, dass die jeweils im momentanen Schneidbereich angeordneten Abschnitte einer Schneide der Schneidklinge 13.1 oder 13.2 (siehe auch Fig. 4 oder 5) in einen der Nutabschnitte 7.1 oder 7.2 hineinragen. Die Schneidklinge 13.1 oder 13.2 durchdringt dabei im momentanen Schneidbereich den Mantel 3, insbesondere im Mantelbereich 3.2, und erzeugt einen lokalen Abschnitt der Schlitze 6.1 bzw. 6.2 der Schlitzgeometrie 6 der Verschlusskappe 1.
Figur 2b zeigt eine Teilansicht einer Vorrichtung 10', welche im Wesentlichen der Vorrichtung 10 entspricht. Im Unterschied zur Vorrichtung 10 ist die Vorrichtung 10' jedoch zum Schneiden eines Verschlusskappenrohlings 1 A' vorgesehen, welcher einen bereits vor dem Schneidvorgang nach innen gefalteten Unterabschnitt 3.3a' eines Mantelabschnitts 3.3' eines Mantels 3' aufweist. Ein zylindrischer Abschnitt 12.2' des Stützdorns 12' unterstützt direkt die Innenseite eines Mantels 3' des Verschlusskappenrohlings 1 A'. Ein Stützbereich 12.1 ' eines Stützdorns 12' der Vorrichtung 10' ist dabei derart ausgebildet, dass Raum zur Aufnahme des bereits gefalteten Unterabschnitts 3.3a' besteht. Zudem befindet sich die Vorrichtung 10' in der Darstellung der Fig. 2b in einem Bereich der Schneidstrecke S, in welchem im momentanen Schneidbereich Abschnitte beider Schneidklingen 13.1 und 13.2 gleichzeitig jeweils in Nutabschnitte 7.1 ' bzw. 7.2' des Stützdorns 12' hineinragen. Die Schneidklingen 13.1 und 13.2 durchdringen in diesem momentanen Schneidbereich gleichzeitig einen Mantelabschnitt 3.2' des Mantels 3' des Verschlusskappenrohlings 1 A'.
Figur 3 zeigt in einem oberen Bereich eine schematische Ansicht des Schneidmessers 13 mit zwei Schneidklingen 13.1 und 13.2 und in einem unteren Bereich eine Darstellung der entsprechenden Nutgeometrie 7 des Stützdorns 12 mit Nutabschnitten 7.1 und 7.2. Ein Höhenverlauf der Schneidklingen 13.1 und 13.2 entspricht dabei der überlagerten Darstellung der Schlitze 6.1 und 6.2 der Fig. 1a. Die Schneidklingen 13.1 und 13.2 sind mit ihrer Hauptrichtung in Richtung des Transportweges T ausgerichtet und definieren mit ihrer gesamten Länge die Schneidstrecke S. Die Hauptrichtung der Schneidklingen 13.1 und 13.2 ist senkrecht zur Drehachse B des Stützdorns 12 ausgerichtet. Die Schneidklingen 13.1 und 13.2 sind in Richtung von B übereinander angeordnet und überlappen in einer Projektion längs der Drehachse B teilweise.
Die untere Schneidklinge 13.1 umfasst zwei durch einen breiten Unterbruch 13.1a getrennte Abschnitte. Jeder dieser Abschnitte weist mehrere schmale Unterbrüche 13.1 b auf. Zum breiten Unterbruch 13.1a hin sind endseitig abgewinkelte Abschnitte 13.1 c 1 ausgebildet, welche gegenüber der Richtung B geneigt sind, d.h. einen Winkel ß <90° aufweisen. Die Länge der Schneidklinge 13.1 in ihrer Hauptrichtung längs des Transportweges T ist derart bemessen, dass diese wenigstens der Länge eines äusseren Umfangs des Mantels 3 des Verschlusskappenrohlings 1A entspricht. Mit der Schneidklinge 13.1 wird der Schlitz 6.1 erzeugt, wobei nach einem vollständigen Umlauf des Verschlusskappenrohlings 1A die von Endbereichen 13.1d und 13.1e erzeugten Schlitzbereiche aneinandergrenzen bzw. geringfügig überlappen. Der von der Schneidklinge 13.1 erzeugte Schnitt 6.1 ist somit an den äusseren, vom breiten Unterbruch 6.1a abgewandten Enden durchgehend ausgebildet. Der breite Unterbruch 13.1a der Schneidklinge 13.1 erzeugt den Unterbruch 6.1a des Schlitzes 6.1, während die schmalen Unterbrüche 13.1 b die schmalen Unterbrüche 6.1b erzeugen.
Die Schneidklinge 13.2 ist in Transportrichtung T mittig über der Schneidklinge 13.1 angeordnet. Im Bereich des breiten Unterbruchs 13.1a weist die Schneidklinge 13.2 eine Ausbuchtung 13.2c in Richtung der Drehachse B auf. Die Ausbuchtung 13.2c setzt sich aus drei Schneidenabschnitten 13.2c 1 und 13.2c2 zusammen. Die Schneidenabschnitte 13.2c 1 sind gegenüber der Richtung B geneigt, d.h. weisen einen Winkel a <90° auf. Zwischen den geneigten Schneidenabschnitten 13.2c 1 ist der Schneidenabschnitt 13.2c2 angeordnet, welcher senkrecht zur Richtung B verläuft. Die Ausbuchtung 13.2c erzeugt die Ausbuchtung 6.2a des Schlitzes 6.2. Ausserhalb der Ausbuchtung 13.2c weist die Schneidklinge 13.2 mehrere schmale Unterbrüche 13.2b auf, welche die Unterbrüche 6.2b im Schlitz 6.2 erzeugen.
Die Schneidklinge 13.2 ist gesamthaft kürzer ausgebildet, als die Schneidklinge 13.1 und überdeckt somit nur einen Teil des Aussenumfangs des Verschlusskappenrohlings 1A. Damit ergibt sich aufgrund der schneidenfreien Abschnitte 13.2a längs S der breite Unterbruch 6.2a des Schlitzes 6.2.
Der untere Abschnitt der Fig. 3 zeigt die entsprechenden Nutabschnitte 7.1 und 7.2 des Stützdorns 12, welche im Stützbereich 12.1, insbesondere im kreiszylindrischen Mantelabschnitt 12.2, ausgebildet sind. Die Ansicht der Fig. 3 zeigt dabei eine Abwälzung des kreiszylindrischen Mantelabschnitts 12.2 auf eine gedachte Ebene. Eine Länge eines Umfangs U des kreiszylindrischen Mantelabschnitts 12.2 ist kürzer als die Schneidstrecke S. Die Schneidstrecke S entspricht vorliegend im Wesentlichen einer Länge eines Aussenumfangs des Mantels 3 des Verschlusskappenrohlings 1A. Im Zuge eines vollen Umlaufs des Verschlusskappenrohlings 1A führt der Stützdorn 12 somit mehr als eine Umdrehung um seine Drehachse B aus. Im Zuge nur einer vollständigen Umdrehung des Stützdorns 12 wird die Schneidklinge 13.1 somit nur teilweise vom Nutabschnitt 7.1 überdeckt. Die senkrecht zur Drehrichtung B ausgerichteten Endbereiche 13.1 d und 13.1e der Schneidklinge 13.1 werden daher von ebenfalls senkrecht zur Drehrichtung B ausgerichteten Endbereichen 7.1e bzw. 7.1 d des Nutabschnitts 7.1 im Zuge einer vorherigen bzw. einer nachfolgenden Umdrehung des Stützdorns 12 überdeckt (in Fig. 3 gestrichelt angedeutet).
Figuren 4 und 5 zeigen ausschnittweise eine Aussenansicht (Fig. 4) sowie eine kombinierte Aussenansicht mit Teilschnittansicht (Fig. 5) der erfindungsgemässen Vorrichtung 10 im Bereich der Schneidstrecke S ohne Verschlusskappenrohling 1A. Der Stützdorn 12 der Transporteinrichtung 10 wird längs einer Transportrichtung T translatorisch bewegt (Vorschub V). Gleichzeitig rotiert der Stützdorn 12 mit dem Stützbereich 12.1 um seine Drehachse B, derart, dass die in der kreiszylindrischen Mantelfläche 12.2 des Stützbereichs 12.1 ausgebildete Nutgeometrie 7 mit Nutabschnitten 7.1 und 7.2 deckungsgleich auf den Schneidklingen 13.1 und 13.2 des Schneidmessers 13 abgewälzt wird. Die Nutgeometrie 7 weist dabei einen Verlauf auf, welcher den Schneidenverlauf am Umfang des Stützbereichs 12.1 im Zuge von mehr als einer Umdrehung des Stützdorns 12 überdeckt (siehe z.B. auch Fig. 3). Die Schneidklingen 13.1 und 13.2 greifen dabei im momentanen Schneidbereich in die Nutabschnitte 7. 1 bzw. 7.2 ein (siehe z.B. auch Fig. 5).
Die Anlagefläche 15.1 weist eine Zahnung auf, welche mit der Längsriffelung der Aussenseite des Mantelabschnitts 3.1 derart zusammenwirkt, dass der Verschlusskappenrohling 1A bei einem Vorschub V des Stützdorns 12 längs der Transportrichtung mitgedreht wird. Die Zahnung der Anlagefläche 15.1 wirkt somit als eine Innenverzahnung, in welche die Längsriffelung zahnradartig eingreift. Ein Abstand des Stützdorns 12 von der Anlagefläche 15.1 sowie den Schneidklingen 13.1 und 13.2 ist derart bemessen, dass der Verschlusskappenrohling 1A zwischen Stützbereich 12.1 und der Anlagefläche 15.1 sowie den Schneidklingen 13.1 und 13.2 angeordnet oder eingeklemmt sein kann. Wie aus Fig. 5 ersichtlich, ist der Transportweg T zumindest im Bereich der Schneidstrecke S, bevorzugt kreisförmig, gekrümmt. Das Schneidmesser 13, d.h. insbesondere die Schneidklingen 13.1 und 13.2 sind entsprechend gekrümmt und folgen dem Verlauf des Transportweges T.
Das Schneidmesser 13 kann modular aufgebaut sein und insbesondere ein einfach auswechselbares Schneidenmodul 13.3 aufweisen, in welchem die geneigten Abschnitte 13.1 c 1 und 13.2c 1 angeordnet sind. Da diese Abschnitte erfahrungsgemäss einem höheren Verschleiss ausgesetzt sind, ist es von Vorteil, zumindest diesen Bereich separat austauschbar auszugestalten.
Figur 6 zeigt schematisch eine Draufsicht längs der Drehachse B des Stützdorns 12 auf den Transportweg T längs eines kreisförmig gekrümmten Pfades. Das Schneidmesser 13 bzw. dessen Schneidklingen 13.1 und 13.2 sind dem Transportweg T entsprechend gekrümmt, sodass der Stützdorn 12 auf seiner Bewegungsbahn während des Vorschubs V der Transporteinrichtung 10 in kontantem Abstand zum Schneidmesser 13 längs diesem bewegt wird. Gleichzeitig rotiert der Stützdorn 12 um seine Drehachse B in einer Rotationsbewegung R. Der Transportweg T im Bereich des Schneidmessers 13 definiert die Schneidstrecke S.
Figur 7 zeigt eine schematische Ansicht der erfindungsgemässen Vorrichtung 10 mit der Transporteinrichtung 1 1, welche den Drehtisch 14 und den Stützdorn 12 umfasst. In der Ausführungsform der Fig. 7 ist der Stützdorn 12 am Drehtisch 14 (gestrichelt dargestellt) gelagert. Der Drehtisch 14 ist hierbei nur schematisch angedeutet und kann ein oder mehrere Tragestrukturen umfassen, an welchen der Stützdorn 12 an einer oder mehreren Gegenlagern 14.1 bezüglich des Drehtisches 14 drehbar um die Drehachse B gelagert ist. Der Stützdorn 12 kann aber auch z.B. ein Gehäuse aufweisen, in welchem die drehbare Lagerung ausgebildet ist und welches fest am Drehtisch 14 verankert ist.
Der Drehtisch 14 ist um eine Drehachse C drehbar an einer feststehenden Flaltestruktur (nicht gezeigt) der Vorrichtung 10 gelagert. Eine Drehbewegung r des Drehtisches 14 um die Drehachse C definiert den Vorschub V des Stützdorns 12 der Transporteinrichtung 1 1 längs des Transportweges T. Bei der Ausführungsform der Vorrichtung 10 mit Drehtisch 14 ist der Transportweg T somit kreisförmig. Es versteht sich, dass längs des Umfangs mehrere Stützdorne 12 am Drehtisch 14 drehbar gelagert angeordnet sein können, welche gleichzeitig längs des Transportweges T bewegt werden und nacheinander die Schneidstrecke S passieren.
An einem koaxial mit der Drehachse B angeordneten Achskörper 12.3 des Stützdorns 12 ist koaxial mit der Drehachse B ein Zahnrad 12.4 fest angeordnet. Das Zahnrad 12.4 rollt an einer Innenverzahnung 17.1 eines bezüglich des Drehtisches 14 feststehenden Rings 17 ab. Auf diese Weise kann eine Synchronisation der Drehbewegung R des Stützdorns 12 mit dem durch die Drehbewegung des Drehtisches 14 gegebenen Vorschub V erreicht werden. Die Drehbewegungen R und r weisen dabei einen entgegengesetzten Drehsinn auf. Bei geeigneter Ausbildung der Verzahnung kann die Synchronisation derart gewählt werden, dass die Mantelfläche 12.2 des Stützdorns 12 umfassend die Nutgeometrie 7 exakt auf dem Schneidmesser 13 abgewälzt wird, sodass die Schneiden der Schneidklingen 13.1 und 13.2 im momentanen Schneidbereich jeweils in den Nutabschnitten 7.1 und 7.2 angeordnet sein können. Das Zahnrad 12.4 zusammen mit dem Ring 17 bildet somit Teile einer einfach auszubildenden Synchronisationseinrichtung der Vorrichtung 10. Bei mehreren Stützdornen 12 können die Zahnräder 12.4 aller Stützdorne 12 auf demselben Ring 17 abrollen, sodass dieser die Drehbewegungen R der Stützdorne 12 um die jeweiligen Drehachsen B koppelt. Figur 8 zeigt eine alternative Ausführungsform der Vorrichtung 10, bei welcher eine Synchronisation der Drehbewegungen R und r des Stützdorns 12 bzw. des Drehtisches 14 (in Fig. 8 nicht dargestellt) über einen separaten Antrieb 18 erreicht wird. Der Antrieb 18 treibt einen Zahnriemen 19 an, welcher über Ritzel 12.5 von mehreren drehbar um lokale Drehachsen B am Drehtisch 14 gelagerte Stützdorne 12 läuft. Der Zahnriemen 19 läuft aussenseitig in einer dem Drehsinn der Drehbewegung r des Drehtisches 14 entgegengesetzten Richtung über die Ritzel 12.5, sodass die Stützdorne 12 mit entgegengesetztem Drehsinn zu r um die jeweilige Drehachse B rotieren. Der Zahnriemen 19 koppelt damit die Drehbewegung aller Stützdorne 12 um ihre jeweilige Drehachse B und rotiert mit dem Drehtisch 14 mit. Durch Steuerung des Antriebs 18 kann eine unabhängige Synchronisation der Drehbewegungen R der Stützdorne 12 mit dem Vorschub V der Transporteinrichtung 1 1 erreicht werden.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass mit einer Vorrichtung gemäss der Erfindung eine besonders zuverlässige und kostengünstige Flerstellung von Verschlusskappen mit einem Sicherungsring für Behälter ermöglicht, wobei komplexe Schlitzgeometrien zur Erzeugung einer Sollbruchstelle zwischen dem Grundteil und dem Sicherungsring erzeugbar sind.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Herstellen eines Sicherungsrings an einer Verschlusskappe für einen Behälter, umfassend: a) ein stationäres Schneidmesser mit einer sich entlang einer Schneidstrecke erstreckenden Schneidklinge, deren Schneidenverlauf einer in einem Mantel eines Verschlusskappenrohlings zu erzeugenden Schlitzgeometrie zwischen einem Grundteil der Verschlusskappe und dem Sicherungsring entspricht; eine Transporteinrichtung zum Transportieren des Verschlusskappenrohlings entlang der Schneidstrecke, wobei die Transporteinrichtung einen Stützdorn zum Stützen des Mantels des Verschlusskappenrohlings, insbesondere zur direkten Unterstützung an einer Mantelinnenseite, umfasst, derart, dass der Mantel während eines Schneidvorgangs auf der Schneidklinge abgewälzt wird, wobei der Stützdorn eine drehbare Lagerung aufweist, mit welcher er um eine senkrecht zur Schneidstrecke orientierten Drehachse drehbar gelagert ist; dadurch gekennzeichnet, dass c) in einem Stützabschnitt des Stützdorns, welcher während des Schneidvorgangs der Schneidklinge gegenüberliegt, eine Nutgeometrie ausgebildet ist, welche wenigstens der zu erzeugenden Schlitzgeometrie entspricht; und d) die Vorrichtung eine Synchronisationseinrichtung umfasst, mittels welcher ein Vorschub der Transporteinrichtung entlang der Schneidstrecke mit einer
Drehbewegung des Stützdorns um die Drehachse synchronisierbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitzgeometrie Abschnitte umfasst, welche sich in einem Winkel kleiner als 90° zur Drehachse des Stützdorns erstrecken.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidklinge derart relativ zum Stützdorn angeordnet ist, dass die Schneidklinge während des Schneidvorgangs in die Nutgeometrie des Stützdorns eingreift.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine axiale Ausdehnung der Nutgeometrie des Stützdorns in Richtung der Drehachse mindestens in Abschnitten, welche zur Drehachse des Stützdorns senkrecht ausgerichtet sind, 0.2 - 0.8 mm beträgt, insbesondere 0.3 - 0.5 mm.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidmesser modular ausgebildet ist und mehrere auswechselbare Schneidelemente umfasst, welche sich zur Schneidklinge ergänzen.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidmesser mehrere Schneidklingen aufweist, welche in Richtung der Drehachse des Stützdorns, insbesondere zumindest teilweise überlappend, übereinander angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitzgeometrie durch mindestens 1.25 Umdrehungen des Stützdorns um seine Drehachse definiert ist und dass die Nutgeometrie des Stützdorns einer Überlagerung der Schlitzgeometrie während der mindestens 1.25 Umdrehungen entspricht.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisationseinrichtung einen Synchronisationsmechanismus umfasst, welcher eine Achse der drehbaren Lagerung des Stützdorns mechanisch mit einer Bewegung der Transporteinrichtung entlang der Schneidstrecke synchronisiert.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisationseinrichtung einen ersten elektrischen Motor zum Antrieb einer Achse der drehbaren Lagerung des Stützdorns umfasst, einen zweiten elektrischen Motor für die Bewegung der Transporteinrichtung entlang der Schneidstrecke und eine Steuerungsvorrichtung zur Synchronisierung einer Bewegung des ersten elektrischen Motors und des zweiten elektrischen Motors.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinrichtung als Drehtisch ausgebildet ist, wobei mehrere Stützdorne entlang eines Umfangs des Drehtisches angeordnet sind, und dass die Schneidklinge des Schneidmessers sich dem Umfang des Drehtisches entlang erstreckt.
1 1. Anordnung zur Herstellung einer Verschlusskappe für einen Behälter, umfassend a) eine Vorrichtung zum Herstellen eines Sicherungsrings nach einem der Ansprüche 1 bis 10; b) eine Vorrichtung zur Erzeugung eines nach innen gefalteten Abschnitts des Mantels der Verschlusskappe.
12. Anordnung nach Anspruch 1 1, wobei die Vorrichtung zur Erzeugung des nach innen gefalteten Abschnitts des Mantels der Verschlusskappe der Vorrichtung zum Herstellen des Sicherungsrings in Verarbeitungsrichtung nachgeordnet ist.
13. Verfahren zur Herstellung einer Verschlusskappe für einen Behälter, umfassend folgende Schritte: a) Bereitstellen eines Verschlusskappenrohlings; b) Herstellen eines Sicherungsrings durch Erzeugen einer Schlitzgeometrie im Mantel des Verschlusskappenrohlings in einem Schneidvorgang durch Abwälzen des Mantels entlang einer sich entlang einer Schneidstrecke erstreckenden Schneidklinge eines stationären Schneidmessers, deren Schneidenverlauf der zu erzeugenden Schlitzgeometrie entspricht, wobei während des Abwälzens der Mantel durch einen Stützdorn gestützt wird, welcher um eine senkrecht zur Schneidstrecke orientierte Drehachse drehbar gelagert ist, wobei in einem Stützabschnitt des Stützdorns, welcher während des Schneidvorgangs der Schneidklinge gegenüberliegt und mit welchem der Stützdorn in einem momentanen Schneidbereich, insbesondere direkt, an einer Mantelinnenfläche des Mantels anliegt, eine Nutgeometrie ausgebildet ist, welche der zu erzeugenden Schlitzgeometrie entspricht, und wobei eine Drehbewegung des Stützdorns mit einem Vorschub des Mantels entlang der Schneidstrecke synchronisiert erfolgt.
14. Verfahren gemäss Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass vor oder nach dem
Herstellen des Sicherungsrings durch Erzeugen einer Schlitzgeometrie gemäss Schritt b) ein nach innen gefalteter Abschnitt des Mantels erzeugt wird.
15. Verfahren gemäss Anspruch 14, wobei der Verschlusskappenrohling mit ungefaltetem Mantel bereitgestellt wird und der nach innen gefaltete Abschnitt des Mantels nach dem Herstellen des Sicherungsrings erzeugt wird, indem der mittels der erzeugten
Schlitzgeometrie hergestellte Sicherungsring ausgehend vom Mantel der Verschlusskappe nach innen gefaltet wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei während des Schneidvorgangs die Schneidklinge mit der Nutgeometrie im Stützabschnitt des Stützdorns zum Eingriff gebracht wird.
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