WO2022058032A1 - Falzwellenanordnung für einen verschliesser - Google Patents

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WO2022058032A1
WO2022058032A1 PCT/EP2020/076267 EP2020076267W WO2022058032A1 WO 2022058032 A1 WO2022058032 A1 WO 2022058032A1 EP 2020076267 W EP2020076267 W EP 2020076267W WO 2022058032 A1 WO2022058032 A1 WO 2022058032A1
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WO
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seaming
head
ejection
slider
elastic element
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Application number
PCT/EP2020/076267
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English (en)
French (fr)
Inventor
Pascal Hirt
Alex NIEDERBERGER
Original Assignee
Ferrum Packaging Ag
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Publication date
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Priority to BR112023000545A priority patent/BR112023000545A2/pt
Priority to CA3188750A priority patent/CA3188750A1/en
Priority to PCT/EP2020/076267 priority patent/WO2022058032A1/de
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    • B21D51/00—Making hollow objects
    • B21D51/16—Making hollow objects characterised by the use of the objects
    • B21D51/26—Making hollow objects characterised by the use of the objects cans or tins; Closing same in a permanent manner
    • B21D51/2653—Methods or machines for closing cans by applying caps or bottoms
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    • B21D51/30—Folding the circumferential seam
    • B21D51/32—Folding the circumferential seam by rolling

Definitions

  • the invention relates to a folding shaft arrangement for a seamer.
  • the invention further relates to a seamer and a seaming station with a seaming shaft arrangement according to the invention, a spring assembly for a seaming shaft arrangement according to the invention, and a method for closing a can.
  • the cans pass through a can seamer after being filled with the beverage or food, with the filled can bodies entering via a feed path and can lids (including lids) entering via a further feed path.
  • the can seamer usually has several stations of the same type arranged in the form of a carousel (hereinafter also referred to as carousel), in each of which a can body is closed with a can end.
  • the can lids are guided onto the can body and held on the can body with an ejection head arranged on a seaming head. This holding by the ejection head occurs only while the can is rising (combination of can body and can lid).
  • the ejection head is no longer engaged.
  • the can body with the can end is seamed at the edge using a seaming roller and thus sealed.
  • the can body with the can end is additionally rotated around its own axis of symmetry by means of the seaming head.
  • the folding rollers and folding heads are arranged on a respective folding shaft for rotation.
  • a generic can seamer is described in DE 749636 and DE4234115 A1.
  • the can seamer comprises a clamping device for receiving a can to be seamed. In the operating state, the can to be sealed is placed in the clamping device and secured by it in the axial direction and radially at an upper end (by the seaming head).
  • a can lid is also centered over the can opening of the can body to be closed.
  • the can body has a circumferential can flange and the can lid has a circumferential can lid flange.
  • the can seamer additionally comprises two seaming rollers, each rotatably mounted about an axis, which press the can flange and the can end flange together by means of a force that acts essentially radially, the pressing being carried out by continuous rolling in the circumferential direction along the circumference of the can opening he follows.
  • the ejection plate may be at least partially located within the seaming head and is movable in a vertical direction relative to the seaming head.
  • the cans When the can end is seamed onto the can body, the cans generally run in the carousel of the seamer around an axis of rotation.
  • the units consisting of the seaming head and, as a rule, two seaming rollers are arranged on a circumference of the carousel.
  • the sealer usually includes a large number of these units.
  • the can lid is placed on the can body, the filled can body is lifted with the lid against the seaming head and sealed. Thereafter, the sealed can is lowered again and removed from the seaming head.
  • centrifugal forces are generated which can throw the can outwards and lead to interruptions in machine operation.
  • This is due to the ejection heads avoided, which follow the raising movement and / or the lowering movement of the can and, through the effect of a force on the can, preferably on the can lid, during the raising / lowering, generate a frictional force which (between the can and a folding plate, which is generated via the Hold-down force (of an ejection head) and then effected with a lifting spring) counteracts the centrifugal force.
  • This force is preferably defined over a predetermined, set stroke distance of the ejection head (e.g. over a cam-controlled position of the lifting station and the ejection head).
  • the lid and body are held down in a controlled manner before, during and/or after the hemming process.
  • EP 3 520 924 A1 discloses a seaming shaft arrangement for a seamer for seaming a can end onto a can body, which includes a seaming head for fixing the can end on the can body.
  • the folding shaft arrangement includes an ejection bar and an ejection head arranged on the ejection bar.
  • the ejector head with the ejector rod is movable relative to the seaming head in an axial direction of the ejector rod.
  • the ejection head includes a spring assembly, via which the ejection head is spring-mounted on the ejector rod. As a result, a force determined by a spring force of the spring assembly is exerted on the can lid.
  • the object of the invention is therefore to provide a folding shaft arrangement for a closer and a folding station, in particular a spring assembly for a folding shaft arrangement according to the invention, which avoids the disadvantageous effects known from the prior art.
  • a seaming shaft arrangement and a seamer are to be provided, by means of which damage to the cans is largely avoided.
  • the object is achieved by a folding shaft arrangement according to the invention, a spring pack for the folding shaft arrangement according to the invention, as well as a closer and a folding station with the folding shaft arrangement according to the invention and by the method according to the invention.
  • a seaming shaft arrangement for a seamer for fastening (in particular seaming) a can end to a can body comprising a seaming head for fixing the can end the can body.
  • the folding shaft arrangement also includes an ejection bar and an ejection head arranged on the ejection bar. The ejector head can be moved with the ejector rod relative to the seaming head in an axial direction of the ejector rod.
  • the folding shaft arrangement also includes a spring assembly via which the ejector head is resiliently mounted on the ejector rod.
  • the folding shaft arrangement according to the invention is characterized in that the spring assembly includes a slider which is arranged on the ejection rod so as to be movable in the axial direction.
  • the spring assembly comprises a first elastic element arranged between a first contact surface of the slider and a first support surface of the ejector rod and a second elastic element arranged between a second contact surface of the slider and a second support surface of the ejector head.
  • the slider can be supported on the ejection head in such a way that the ejection head can be resiliently mounted on the ejection rod via the first elastic element (or is mounted depending on an operating state).
  • the ejector head is preferably movably attached/arranged at one end of the ejector rod, with the spring assembly being arranged in particular first at the end of the ejector rod and then the ejector head, so that the ejector head is resiliently mounted via the spring assembly at the end of the ejector rod.
  • the folding shaft arrangement according to the invention has the particular advantage over the prior art that a staggered transmission of force is possible for centered fixing of the can lid and/or can body.
  • the can lid can preferably first be acted upon by a second spring force of the second elastic element (which preferably serves to "guide” the can lid in the area of a lid guide with a slight force) and then subjected to a first spring force of the first elastic element, in order to hold the can in place when it rises, so that it remains centric until the can in retracts the folding head.
  • the slider is supported on the ejection head (or part of the ejection head) in such a way that the ejection head is resiliently mounted on the ejection rod via the first elastic element (i.e. by moving the slider in the axial direction to the ejection head or by Movement of the ejector head in the axial direction to the slider, e.g. when the can is approached).
  • the folding shaft arrangement can also comprise a folding shaft on which the folding head is arranged (and by which the folding head can be rotated).
  • Both the ejector rod and the ejector head can be arranged at least partially in an interior of the seaming shaft and/or seaming head, where they are movable relative to the seaming head and/or the seaming shaft in the axial direction (and at least the ejection head also moves out of the interior can be).
  • the ejector head together with the ejector rod can also be resiliently mounted on the folding shaft (as is known in the prior art).
  • the slider can preferably be supported on the ejector head in such a way that the ejector head is resiliently mounted on the ejector rod exclusively via the first elastic element, since a force between Can and folding shaft arrangement is transferred via the ejection head to the slider and then to the first elastic element (and no longer via the second elastic element to the slider and then to the first elastic element).
  • the ejection head can comprise a fastening element and an ejection element.
  • the ejector element is movably attached to the ejector rod via the fastening element.
  • the ejector element and the fastening element are firmly screwed to one another, in particular via a thread.
  • the ejector element can be designed as a block or preferably as an ejector plate which, in an operating state, comes into contact with the can body via the can lid.
  • the ejection head includes the fastening element, forces can be transmitted from/via the fastening element (in particular directly) to the slider, since the slider can then be supported on the ejection head via the fastening element (depending on the compression of the second elastic element).
  • the ejection head is provided with a spring assembly as a resilient module and preferably with the ejection plate (also ejection pad) screwed on.
  • the spring package mentioned does not have to be replaced when changing the format. In the case of format changes, in particular only the ejector plate screwed onto the lower end of the spring assembly (which can be made of stainless steel, for example) can be exchanged.
  • the first elastic element can be a first spring, in particular a first spiral field
  • the second elastic element can be a second spring, in particular a second spiral spring.
  • a first spring force of 70-160 N, in particular 80-150 N can be transmitted to the ejection head by the first elastic element be (in the operating state).
  • a second spring force of 5-30 N, in particular 10-20 N can be transmitted to the ejection head (in the operating state) by the second elastic element.
  • the spring assembly thus acts particularly preferably in two stages with different spring rates and preload forces.
  • the setting for different lid formats can be carried out with a first stage (second elastic element) with approx.
  • the ejection head can transfer forces (in particular directly) to the slider, since the slider is then supported on the ejection head.
  • the first elastic element is then (in particular exclusively) active and presses against a lifting direction of the can.
  • What was done in the prior art via a cam-controlled position of a lifting station and the ejection block should lead to a controlled and definable force when the can is clamped between the components mentioned by means of a spring assembly.
  • the first elastic element is preferably significantly more prestressed and acts in particular between 80-150N on a spring deflection of up to 2mm, depending on the element used.
  • the slider can particularly preferably be designed as a sleeve which is arranged around the second elastic element.
  • the slider can be designed as a sleeve, which is arranged between the second elastic element and the ejection rod.
  • the first elastic element and the second elastic element are preferably arranged on different sides of the slider with respect to the axial direction, in particular on different sides of a circumferential projection of the slider.
  • the first and second contact surfaces can be arranged essentially parallel to one another and, in particular, also orthogonally to the axial direction.
  • the attachment member may comprise an attachment sleeve which is (at least partially) arranged around the ejection rod, the slider, the first elastic element and the second elastic element, the attachment sleeve comprising a projection on which the slider is supportable such that the ejection head ( in particular exclusively) is resiliently mounted on the ejector rod via the first elastic element.
  • the fastening element can be arranged (fixed) on the ejector rod, in particular by means of a screw connection or clamp connection, the fastening element preferably being arranged movably in the axial direction via a sliding bush.
  • a clamping screw is preferably used, which is introduced into a corresponding thread on the ejector rod for arranging.
  • the fastening element is not firmly screwed to the ejector rod.
  • This sliding bush which is located between the ejector rod and the screw connection, can Travel spring deflection (of the first and second elastic element) on the sliding surface of the fastening element.
  • This sliding surface is limited in particular by the screw connection on a first side and by the ejector rod and/or the preload sleeve on the other side, so that the movement of the fastening element is also limited.
  • the ejector plate can then be screwed, clamped or bolted/pinned to the fastener.
  • the ejector rod may include a biasing sleeve fixed to the ejector rod and including a projection by which a travel of the slider (particularly when the slider is the sleeve) is limited in the axial direction via the biasing sleeve.
  • the spring deflection of the first elastic element can thus be limited by the pretensioning sleeve, so that the slider cannot be moved any further in the direction of the end of the ejector rod.
  • a prestressing shoulder is thus formed by the prestressing sleeve, on which the slider can be supported.
  • the ejection element can be arranged such that it can rotate about an axis of rotation running in the axial direction relative to the fastening element. In this way, a rotation relative to the fastening element or relative to the ejection rod can take place during the closing.
  • the first support surface (on which the first elastic element is supported on the ejector rod) can be designed as a step, in particular as a disk arranged between the step and the first elastic element.
  • the seaming shaft arrangement according to the invention can also comprise a first seaming roller and in particular a second seaming roller for seaming the can end onto the can body.
  • the seaming shaft assembly may include a lifting element, wherein the can body with the can lid is arranged during a seaming process between the lifting element and the seaming head, in particular between the lifting element and the ejection head.
  • a seamer for closing a can comprising a seaming shaft arrangement according to the invention.
  • the seamer is therefore particularly preferably a can seamer.
  • the seamer according to the invention can include a carousel with a large number of folding shaft arrangements according to the invention, as well as a first feed for can bodies, in particular can bodies filled with a product, to the carousel and a second feed for can ends to the carousel.
  • the seamer may include an outlet for seamed cans from the carousel.
  • the can seamer (or the seaming shaft arrangement) preferably comprises one or more seaming rollers (as known from the prior art) for seaming the can.
  • the seaming rollers are brought into contact with their respective seaming profile with the can end flange of the can end and the can end flange of the can body.
  • the seaming roller is then rotated in the circumferential direction of the can, with the can flange being seamed to the can lid flange.
  • the can is preferably clamped between the seaming head (or ejection head) and a support (in particular the lifting element), with the seaming head being rotated with the seaming shaft about the seaming axis (which in particular runs parallel to the axial direction).
  • the can can be understood to mean a rotationally symmetrical container which is closed by means of the can seamer and the associated seaming roller.
  • a can can preferably comprise plastic, cardboard or a metal, in particular aluminum or steel.
  • the seamer according to the invention can be analogous to the can seamers already known from the prior art, but differs in the folding shaft arrangement or the spring assembly. This results in the advantage that the known can seamer/sealer can be modified with the folding shaft arrangement according to the invention in order to avoid the disadvantages of the prior art.
  • the can seamer preferably comprises, as in the prior art, a clamping device made up of a seaming head and a lifting element, with which the can is fixed in the axial and radial direction for seaming and can be rotated in the circumferential direction.
  • the seamer can preferably comprise at least two seaming rollers, preferably with different seam profiles, so that cans can be seamed according to a double-seam principle, in which the cans are generally seamed in two stages.
  • Each seaming roller is responsible for one step.
  • a method for fastening a can lid to a can body is also proposed.
  • a folded shaft arrangement according to the invention is provided.
  • the can end and can body are fed to the seaming shaft assembly.
  • the can lid is positioned on the can body and the can body is positioned on the lifting element.
  • a spring force is exerted on the can end with the spring-loaded ejection head until the can is pressed into the seaming head together with the loosely attached end by the lifting movement of the lifting element (while maintaining the spring force).
  • the can end is seamed to the can body by means of at least one seaming roller.
  • the ejection head is not (or no longer) engaged.
  • the can is removed from the seaming shaft arrangement.
  • the can end and can body can be brought together at a defined point before the actual seaming process.
  • the can lids are preferably fed in by a gassing rotor on which the can lids lie.
  • the can bodies are fed by a hopper feeder.
  • the can bodies go from the container infeed onto one of the respective lifting elements (which are integrated into the carousel).
  • the lifting elements preferably carry out a cam-controlled lifting movement in order to retract the can body from below onto the can end and later onto the seaming head.
  • the can body comes into contact with the can lid.
  • the ejector heads (preferably the ejector elements) are used so that the combination of can body and can lid can make the rest of the ascent together.
  • the ejector head is fixed, for example by means of a thread, to the ejector rod, which makes a linear movement along the axial direction within a folding shaft (the folding head is fixed to the folding shaft).
  • the can end is first clamped in the end feed (by the second force of the second elastic element).
  • the ejection head changes the direction of the stroke and moves up smoothly with the lifting element (whereby the can end is fixed centered on the can body by the first force of the first elastic element).
  • the supporting function of the ejector element ends when the can body and can end enter the seaming head. From this moment on, the can is clamped between the lifting element and the seaming head. The actual folding process is then carried out.
  • FIG. 1 shows a plan view of a sealer according to the invention
  • Figure 2 is a side view of a folding station
  • FIG. 3A shows a sectional illustration of a first embodiment of a folding shaft arrangement according to the invention under the influence of a second elastic element
  • FIG. 3B shows a further sectional illustration of the embodiment according to FIG. 3A under the influence of a first elastic element
  • FIG. 4 shows an exploded view of an ejection head according to the invention, in which a spring assembly according to the invention is also shown;
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a second embodiment of a folding shaft arrangement according to the invention.
  • FIG. 1 shows a plan view of a sealer 1000 according to the invention.
  • the seamer 1000 for seaming a can comprises a lid feed 11 for feeding a can lid 101 to a can body 100, a gassing rotor 15 for supplying gas to the can body 100 and a seaming station 14 for closing the can body 100 with the can lid 101.
  • the can end 101 is introduced into the closer 1000 along the arrow C through the end feeder 11 .
  • the can lids 101 are arranged on the gassing rotor 15.
  • the can lids 101 are transported further by rotating the gassing rotor 15 .
  • the can bodies 100 are introduced through the container feed 12 into the container receptacles 17 of the gassing rotor 15 .
  • the can body 100 is gassed with a gas such as carbon dioxide or nitrogen in area D and combined with the can lid 101 .
  • the gassing takes place along the arrow B with the gas supply 16. After the gassing, the can body 100 with the lid 101 is passed through the container outlet 13 from the gassing rotor 15 to the seaming station 14 and sealed there.
  • the can end 101 and the can body 100 are combined as previously described.
  • the can bodies 100 are linearly fed via the container feeder 12 .
  • the can bodies pass from the container feed 12 to one of the respective lifting elements 22 of the folding station 14, which is designed as a carousel (preferably arranged in the form of a vertical shaft).
  • the lifting elements 22 carry out a cam-controlled lifting movement, with the can bodies 100 being guided onto the can lids 101 from below. After a certain lifting distance, the can body 100 and the can lid 101 touch.
  • an ejection head according to the invention (not shown here) is used to clamp the can body 100 and the can lid 101 .
  • Fig. 2 shows a side view of a seaming station 14 according to the invention with a can body 100 to be closed and a can lid 101.
  • the folding station 14 includes a clamping device, which includes the lifting element 22 and a folding head 2, the folding head 2 over the folding shaft 3' is fixed.
  • the folding station 14 comprises at least one folding roller 10 with a folding roller profile 111, which is rotatably mounted via a roller shaft 3A.
  • the can lid 101 is centered over the opening of the can body 100 . In the region of the can opening, the can body 100 has a circumferential can flange and the can lid 101 has a circumferential can lid flange.
  • the seaming roller 10 is brought into contact with the can flange and the can end flange via the seaming roller profile 111 .
  • the can flange and the can end flange are pressed together by means of a force that acts essentially radially via the seaming roller 10 .
  • the pressing is carried out by a continuous rolling of the seaming roller 10 in the circumferential direction along the circumference of the can opening.
  • the can body 100 is rotated by the clamping device in that the seaming head 2 is rotated with the seaming shaft 3' around the seaming axis X (corresponds to an axial direction).
  • 3A and 3B show sectional views of a first embodiment of a folding shaft arrangement 1 according to the invention.
  • the folding shaft arrangement 1 comprises the folding head 2, which is arranged on the folding shaft 3', and an ejector rod 3 and arranged on the ejection rod 3 and with the ejection rod 3 relative to the folding head 2 (and the folding shaft 3') in an axial direction X of the Ejector bar 3 movable ejector head 4.
  • the ejector bar 3 is movably arranged essentially in the interior of the folding head 2 (and folding shaft 3').
  • the folding shaft arrangement 1 further includes a spring assembly 5 via which the ejector head 4 is resiliently mounted on the ejector rod 3 .
  • the spring assembly 5 comprises a slider 6 arranged on the ejector rod 3 so that it can move in the axial direction X, and a first elastic element 51 arranged between a first contact surface 61 of the slider 6 and a first support surface 31 of the ejector rod 3.
  • the spring assembly 5 also comprises a second elastic element 52 arranged between a second contact surface 62 of the slider 6 and a second support surface 42 of the ejection head 4.
  • the slider 6 can be supported on the ejection head 4 (in an operating state) in such a way that the ejection head 4 is resiliently mounted on the ejection rod 3 exclusively via the first elastic element 51 .
  • the first elastic element 51 is a first coil spring 51 and the second elastic element 52 is a second coil spring 52.
  • the ejection head 4 comprises a fastening element 43 and an ejection element 41 which form a coherent part.
  • the ejector head 4 is movably arranged on the ejector rod 3 via the fastening element 43 (fastening not shown here).
  • the fastening element 43 has a sleeve 45 which is arranged around the ejection rod 3 , the slider 6 , the first spiral spring 51 and the second spiral spring 52 .
  • the sleeve 45 has a projection 44 which is directed in the direction of the ejector rod 3 and on which the slider 6 can be supported (on a slider support surface). This projection 44 thus includes the slider support surface. This makes it possible for the ejector head 4 to be resiliently mounted on the ejector rod 3 via the first spiral spring 51 , since force is transmitted between the first spiral spring 51 and the ejector element 41 via the slider 6 .
  • FIG. 3A shows the can end 101 held in a lid guide (not shown).
  • the cover 101 is acted upon by the ejection element 41 with the second spring force of the second spring 52 .
  • the lid 101 can be placed on the can body 100 in a centered manner.
  • the ejector head 4 changes the direction of the stroke and moves evenly with the lifting element (below the can 100, 101, not shown) upwards, with the can lid 101 being held in place by the first force of the first elastic feather
  • the lid 101 is acted upon by the ejection element 41 exclusively with the first spring force of the first spring 51 and can thus enter the seaming head 2 centered with the can body 100 .
  • the slider 6 is supported on the projection 44 of the ejection head 4 so that only the first spring force acts.
  • FIG. 3B shows the can lid 101 as it is arranged centered on the can body 100 and engaged by the seaming head 2 . From this moment the can 100 , 101 is clamped between the lifting element (not shown) and the seaming head 2 . The actual folding process is then carried out.
  • FIG. 4 shows an exploded view of the individual elements of the ejection head 4 according to the invention according to FIGS. 3A and B, in which, in addition to the ejection head 4, the spring assembly according to the invention is shown. However, the ejector head 4 is not shown in its entirety, since parts such as the ejector element are not shown at the lower end.
  • the first contact surface 61 of the slider 6 and the second contact surface 62 of the slider 6 are located on opposite sides of a circumferential ring of the slider 6.
  • a slide bush (or slide bearing) 92 is fastened with a screw 8 .
  • the fastening element 43 is not screwed to the ejector rod 3, but is movably arranged thereon (via the sliding bush 92, which is limited at the top and bottom, or on two sides with respect to the axial direction X).
  • the movement of the fastening element 43 on the ejector rod 3 is limited by the preload sleeve 7 and the screw 8 .
  • the fastening element 43 thus slides on the sliding bush 92.
  • the fastening element can travel the entire spring deflection (of the first and second elastic element) on a sliding surface of the sliding bush 92 .
  • This sliding surface is delimited by the screw 8 on a first side and by the preload sleeve 7 on the other side.
  • the first support surface is on the disk 310 which, as shown in Figure 3, is supported on a step 311 of the ejector rod.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a second embodiment of a folding shaft arrangement 1 according to the invention 3A and B, but the slider 6 is a sleeve 6, which is arranged around the second spiral spring 52 and can transfer the first spring force directly to the ejector head 4, which is movably arranged on the ejector rod 3.
  • the power can be transmitted from the first spring 51 when the sleeve 6 completely encloses the second spring 52 and is supported on the ejection element 41 .

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Falzwellenanordnung (1) für einen Verschliesser (1000) zum Befestigen eines Dosendeckels (101) an einem Dosenkörper (100). Die Falzwellenanordnung (1) umfasst einen Falzkopf (2) zum Fixieren 5 des Dosendeckels (101) auf dem Dosenkörper (100), und eine Ausstossstange (3) sowie ein an der Ausstossstange (3) angeordneter und mit der Ausstossstange (3) relativ zum Falzkopf (2) in einer axialen Richtung (X) der Ausstossstange (3) bewegbarer Ausstosskopf (4). Die Falzwellenanordnung (1) umfasst weiter ein Federpaket (5), über welches der 10 Ausstosskopf (4) federnd an der Ausstossstange (3) gelagert ist. Das Federpaket (5) umfasst einen an der Ausstossstange (3) in der axialen Richtung (X) beweglich angeordneten Gleiter (6), sowie ein zwischen einer ersten Anlagefläche (61) des Gleiters (6) und einer ersten Stützfläche (31) der Ausstossstange (3) angeordnetes erstes elastisches Element (51) und ein 15 zwischen einer zweiten Anlagefläche (62) des Gleiters (6) und einer zweiten Stützfläche (42) des Ausstosskopfes (4) angeordnetes zweites elastisches Element (52). Der Gleiter (6) ist derart an dem Ausstosskopf (4) abstützbar, dass der Ausstosskopf (4) über das erste elastische Element (51) federnd an der Ausstossstange (3) gelagert ist.

Description

Falzwellenanordnunq für einen Verschliesser
Die Erfindung betrifft eine Falzwellenanordnung für einen Verschliesser. Die Erfindung betrifft weiter einen Verschliesser und eine Falzstation mit einer erfindungsgemässen Falzwellenanordnung, ein Federpaket für eine erfindungsgemässe Falzwellenanordnung, sowie ein Verfahren zum Verschliessen einer Dose.
Bei der Abfüllung von Getränkedosen oder Lebensmitteldosen durchlaufen die Dosen nach der Befüllung mit dem Getränk oder dem Lebensmittel einen Dosenverschliesser, wobei die befüllten Dosenkörper über einen Zuführweg einlaufen und über einen weiteren Zuführweg Dosendeckel (auch Deckel) einlaufen. Der Dosenverschliesser weist üblicherweise mehrere karussellförmig angeordnete gleichartige Stationen (im folgenden auch Karussell) auf, in denen jeweils ein Dosenkörper mit einem Dosendeckel verschlossen wird. Die Dosendeckel werden dabei auf die Dosenkörper geführt und mit einem an einem Falzkopf angeordneten Ausstosskopf auf dem Dosenkörper gehalten. Dieses Halten durch den Ausstosskopf erfolgt nur während eines Aufstiegs der Dose (Verbund aus Dosenkörper und Dosendeckel). Nachdem die Dose im Falzkopf eingespannt ist, ist der Ausstosskopf vorerst nicht mehr im Eingriff. In dem Dosenverschliesser werden dabei die Dosenkörper mit dem Dosendeckel randseitig über eine Falzrolle gefalzt und somit verschlossen. In der Regel wird der Dosenkörper mit dem Dosendeckel dabei mittels des Falzkopfes zusätzlich um die eigene Symmetrieachse rotiert. Zur Rotation sind die Falzrollen und Falzköpfe an einer jeweiligen Falzwelle angeordnet. Ein gattungsgemässer Dosenverschliesser ist in der DE 749636 und der DE4234115 A1 beschrieben. Der Dosenverschliesser umfasst eine Einspannvorrichtung zur Aufnahme einer zu verschliessenden Dose. Im Betriebszustand ist die zu verschliessende Dose in die Einspannvorrichtung eingebracht und durch diese in axialer Richtung und an einem oberen Ende radial (durch den Falzkopf) gesichert. Ebenso ist ein Dosendeckel über der Dosenöffnung des zu verschliessenden Dosenkörpers zentriert eingebracht. Der Dosenkörper weist im Bereich der Dosenöffnung einen umlaufenden Dosenflansch und der Dosendeckel einen um laufenden Dosendeckelflansch auf. Zum Verschliessen der Dosenöffnung durch den Dosendeckel umfasst der Dosenverschliesser zusätzlich zwei um jeweils eine Achse drehbar gelagerte Falzrollen, die den Dosenflansch und den Dosendeckelflansch mittels einer im Wesentlichen radial wirkenden Kraft miteinander verpressen, wobei die Verpressung durch ein kontinuierliches Abrollen in Umfangsrichtung entlang des Umfangs der Dosenöffnung erfolgt.
Bei den Verschliessern des Standes der Technik kann sich die Ausstossplatte zumindest teilweise innerhalb des Falzkopfes befinden und ist relativ zum Falzkopf in einer vertikalen Richtung beweglich. Beim Falzen des Dosendeckels an den Dosenkörper laufen die Dosen in der Regel in dem Karussell des Verschliessers um eine Rotationsachse. An einem Umfang des Karussells sind die Einheiten aus dem Falzkopf und in der Regel zwei Falzrollen angeordnet. Üblicherweise umfasst der Verschliesser dabei eine Vielzahl dieser Einheiten. Beim Umlaufen des Karussells wird der Dosendeckel auf den Dosenkörper gelegt, der befüllte Dosenkörper mit dem Deckel gegen den Falzkopf angehoben und verschlossen. Danach wird die verschlossene Dose wieder abgesenkt und von dem Falzkopf entfernt.
Je nach Arbeitsgeschwindigkeit entstehen relativ hohe Fliehkräfte, die die Dose nach aussen werfen können und zu Unterbrechungen des Maschinenbetriebes führen können. Dies wird durch die Ausstossköpfe vermieden, welche der Anhebe-Bewegung und / oder der Absenkungsbewegung der Dose folgen und durch Auswirkung einer Kraft auf die Dose, vorzugsweise auf den Dosendeckels, während des Anhebens / Absenkens, eine Reibkraft erzeugen, welche (zwischen Dose und einem Falzteller, die über die Niederhaltekraft (eines Ausstosskopfes) und danach mit einer Hubfeder erwirkt wird) der Fliehkraft entgegenwirkt .
Diese Kraft wird vorzugsweise über einen vorbestimmten, eingestellten Hubweg des Ausstosskopfes definiert (z.B. über eine kurvengesteuerte Lage der Hubstation und des Ausstosskopfes). Es erfolgt also ein kontrolliertes Niederhalten von Deckel und Körper vor, bei und / oder nach dem Falzprozess.
Bereits bei geringen Abweichungen der Dosen- beziehungsweise Deckeldimensionen von den für den eingestellten Hubweg zugrunde gelegten Dimensionen kann es zu Schäden kommen, da die Dose bei einer ungenauen Zentrierung beim Einfahren / Aufstieg in den Falzkopf knicken kann (also wenn eine Kraft auf die Dose zu gross wird, weil die Dose nicht richtig zentriert ist). Ist die vom Ausstosskopf ausgeübte Kraft zu klein kann eine ungenügende Fixierung der Dose die Folge sein, wodurch die ungenaue Zentrierung resultieren kann. Die Dosen tendieren also zum Kollabieren, wenn sie beim Aufstieg nicht adäquat durch den Ausstosskopf gehalten werden.
Aus der EP 3 520 924 A1 ist eine Falzwellenanordnung für einen Verschliesser zum Falzen eines Dosendeckels an einen Dosenkörper bekannt, welche einen Falzkopf zum Fixieren des Dosendeckels auf dem Dosenkörper umfasst. Ausserdem umfasst die Falzwellenanordnung eine Ausstossstange sowie ein an der Ausstossstange angeordneten Ausstosskopf. Hierbei ist der Ausstosskopf mit der Ausstossstange relativ zum Falzkopf in einer axialen Richtung der Ausstossstange beweglich. Der Ausstosskopf umfasst dabei ein Federpaket, über welches der Ausstosskopf federnd an der Ausstossstange gelagert ist. Dadurch wird auf den Dosendeckel eine durch eine Federkraft des Federpaketes bestimmte Kraft ausgeübt.
Problemen mit der Prozesssicherheit aufgrund von "Undefinierten" Bedingungen (insbesondere einer inkonstanten, nicht definierten Kraft, sodass die Dose nicht sauber gehalten wird) sollen vermieden werden. Es ist keine spezifische Kraft Einstellung möglich, was aufgrund von Fertigungs-, Deckel- und Dosentoleranzen dazu führt, dass man die Niederhaltekräfte nicht korrekt einstellen kann. Es entstehen ungleichmässige Niederhaltekräfte, die dazu führen, dass die Dose während des Aufstieges nicht sauber auf dem Falzteller gehalten werden kann. So fahren die Dosen unruhig/exzentrisch in den Falzkopf ein und werden durch den Falzkopf «zwangszentriert». Dabei entstehen hohe Kräfte/Spannungen im Dosenkörper, was zum Kollabieren der Dose führen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Falzwellenanordnung für einen Verschliesser und eine Falzstation, insbesondere ein Federpaket für eine erfindungsgemässe Falzwellenanordnung, bereitzustellen, welche die aus dem Stand der Technik bekannten nachteiligen Wirkungen vermeiden. Insbesondere soll eine Falzwellenanordnung und ein Verschliesser bereitgestellt werden, durch welche Schäden an den Dosen weitgehend vermieden werden.
Die Aufgabe wird durch eine erfindungsgemässe Falzwellenanordnung, ein Federpaket für die erfindungsgemässe Falzwellenanordnung, sowie einen Verschliesser und eine Falzstation mit der erfindungsgemässen Falzwellenanordnung und durch das erfindungsgemässe Verfahren gelöst.
Erfindungsgemäss wird eine Falzwellenanordnung für einen Verschliesser zum Befestigen (insbesondere Falzen) eines Dosendeckels an einem Dosenkörper, umfassend einen Falzkopf zum Fixieren des Dosendeckels auf dem Dosenkörper, vorgeschlagen. Die Falzwellenanordnung umfasst ausserdem eine Ausstossstange sowie ein an der Ausstossstange angeordneten Ausstosskopf. Der Ausstosskopf ist dabei mit der Ausstossstange relativ zum Falzkopf in einer axialen Richtung der Ausstossstange bewegbar. Die Falzwellenanordnung umfasst weiter ein Federpaket, über welches der Ausstosskopf federnd an der Ausstossstange gelagert ist.
Die erfindungsgemässe Falzwellenanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Federpaket einen Gleiter umfasst, welcher beweglich in der axialen Richtung an der Ausstossstange angeordnet ist. Ausserdem umfasst das Federpaket ein zwischen einer ersten Anlagefläche des Gleiters und einer ersten Stützfläche der Ausstossstange angeordnetes erstes elastisches Element und ein zwischen einer zweiten Anlagefläche des Gleiters und einer zweiten Stützfläche des Ausstosskopfes angeordnetes zweites elastisches Element. Hierbei ist der Gleiter derart an dem Ausstosskopf abstützbar, dass der Ausstosskopf über das erste elastische Element federnd an der Ausstossstange gelagert werden kann (beziehungsweise in Abhängigkeit eines Betriebszustandes gelagert ist).
Vorzugsweise ist der Ausstosskopf an einem Ende der Ausstossstange beweglich befestigt / angeordnet, wobei insbesondere zuerst das Federpaket an dem Ende der Ausstossstange angeordnet ist und dann der Ausstosskopf, sodass der Ausstosskopf über das Federpaket am Ende der Ausstossstange federnd gelagert ist.
Durch den erfindungsgemässen Gleiter mit den beiden elastischen Elementen hat die erfindungsgemässe Falzwellenanordnung gegenüber dem Stand der Technik insbesondere den Vorteil, dass eine gestaffelte Kraftübertragung zum zentrierten Fixieren von Dosendeckel und / oder Dosenkörper möglich ist. Der Dosendeckel kann dabei vorzugsweise zuerst mit einer zweiten Federkraft des zweiten elastischen Elementes beaufschlagt werden (die vorzugsweise dazu dient, den Dosendeckel im Bereich einer Deckelführung mit einer leichten Kraft zu "führen".) und anschliessend mit einer ersten Federkraft des ersten elastischen Elementes beaufschlagt werden, um die Dose bei einem Aufstieg festzuhalten, damit diese solange zentrisch bleibt, bis die Dose in den Falzkopf einfährt.. Der Gleiter wird dabei derart an dem Ausstosskopf (oder einem Teil des Ausstosskopfes) abgestützt, dass der Ausstosskopf über das erste elastische Element federnd an der Ausstossstange gelagert ist (also durch Bewegung des Gleiters in der axialen Richtung zum Ausstosskopf beziehungsweise durch Bewegung des Ausstosskopfes in der axialen Richtung zum Gleiter, z.B. beim Heranfahren der Dose).
Somit wird gegenüber der EP 3 520 924 A1 , im speziellen durch den erfindungsgemässen Gleiter, eine bessere Krafteinteilung ermöglicht (Niederhaltekräfte können also korrekt definiert werden, um gleichmässige Niederhaltekräfte zu ermöglichen), wodurch Schäden wie ein Knicken der Dose beim Einfahren in den Falzkopf aufgrund einer mangelnden Zentrierung der Dose verhindert werden können. Des Weiteren kann eine Prozesssicherheit der Maschine erhöht werden.
In Ausführung der Erfindung kann die Falzwellenanordnung ausserdem eine Falzwelle umfassen, an welcher der Falzkopf angeordnet ist (und durch welche der Falzkopf rotierbar ist). Sowohl die Ausstossstange als auch der Ausstosskopf können zumindest teilweise in einem Inneren von Falzwelle und / oder Falzkopf angeordnet sein, wobei sie relativ zu Falzkopf und / oder der Falzwelle in der axialen Richtung beweglich sind (und wobei zumindest der Ausstosskopf auch aus dem Inneren heraus bewegt werden kann). Hierbei kann der Ausstosskopf zusammen mit der Ausstossstange auch federnd an der Falzwelle gelagert sein (wie im Stand der Technik bekannt).
Der Gleiter kann vorzugsweise derart an dem Ausstosskopf abgestützt werden, dass der Ausstosskopf ausschliesslich über das erste elastische Element federnd an der Ausstossstange gelagert ist, da eine Kraft zwischen Dose und Falzwellenanordnung über den Ausstosskopf auf den Gleiter und dann auf das erste elastische Element übertragen wird (und nicht mehr über das zweite elastische Element auf den Gleiter und dann auf das erste elastische Element).
Bei einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung kann der Ausstosskopf ein Befestigungselement und ein Ausstosselement umfassen. Das Ausstosselement ist dabei über das Befestigungselement beweglich an der Ausstossstange befestigt Das Ausstosselement und das Befestigungselement sind insbesondere über ein Gewinde fest miteinander verschraubt. Prinzipiell kann das Ausstosselement als ein Block oder vorzugsweise als eine Ausstossplatte ausgestaltet sein, welche in einem Betriebszustand über den Dosendeckel mit dem Dosenkörper in Kontakt tritt. Umfasst der Ausstosskopf das Befestigungselement, so können Kräfte vom / über das Befestigungselement (insbesondere direkt) auf den Gleiter übertragen werden, da der Gleiter dann über das Befestigungselement an dem Ausstosskopf abgestützt werden kann (je nach Kompression des zweiten elastischen Elements).
Anstelle eines direkt auf die Ausstossstange geschraubten Ausstossblocks wird der Ausstosskopf mit einem Federpaket als federndes Modul und vorzugsweise mit der angeschraubten Ausstossplatte (auch Ausstosspad) versehen. Das genannte Federpaket muss bei einem Formatwechsel nicht ausgetauscht werden. Bei Formatwechseln kann insbesondere nur die, am unteren Ende des Federpaketes aufgeschraubte, Ausstossplatte (welche zum Beispiel aus Edelstahl gefertigt sein kann) ausgetauscht werden.
In der Praxis kann das erste elastische Element eine erste Feder, insbesondere eine erste Spiralfelder sein und / oder das zweite elastische Element eine zweite Feder, insbesondere eine zweite Spiralfeder sein. Ausserdem kann durch das erste elastische Element eine erste Federkraft von 70-160 N, insbesondere 80-150 N, auf den Ausstosskopf übertragen werden (im Betriebszustand). Ausserdem kann durch das zweite elastische Element eine zweite Federkraft von 5-30 N, insbesondere 10-20 N, auf den Ausstosskopf übertragen werden (im Betriebszustand). Das Federpaket wirkt somit besonders bevorzugt in zwei Stufen mit unterschiedlichen Federraten und Vorspannkräften. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann dabei mit einer ersten Stufe (zweites elastisches Element) mit ca. 10-20N und einem Federweg von bis zu 1 mm die Einstellung für verschiedene Deckelformate durchgeführt werden. Aufgrund einer flachen Federkennlinie mit nur ca. 1 N/mm ändert sich die wirkende Kraft über den definierten Federweg nur wenig. Dies führt insbesondere zu einer vordefinierten, gleichmässigen Klemmkraft auf den Deckel. Eine Deckelgeometrie hat, solange eine Niederhaltehöhe im Bereich des Federweges des zweiten elastischen Elements ist, keinen Einfluss mehr.
Sobald die erste Stufe ihren vollständigen Federweg zurückgelegt hat beziehungsweise bis die erste Stufe einen vorgebbaren Federweg zurückgelegt hat (durch eine Kompression des zweiten elastischen Elementes und durch Abstützen des Gleiters), kann der Ausstosskopf Kräfte (insbesondere direkt) auf den Gleiter übertragen, da der Gleiter dann an dem Ausstosskopf abgestützt ist.
Durch das Abstützen des Gleiters ist dann (insbesondere ausschliesslich) das erste elastische Element aktiv und drückt entgegen einer Hubrichtung der Dose. Was im Stand der Technik über eine kurvengesteuerte Lage einer Hubstation und des Ausstossblocks gemacht wurde, soll mittels Federpaket zu einer kontrollierten und definierbaren Kraft bei einer Einspannung der Dose zwischen den genannten Komponenten führen.
Das erste elastische Element ist vorzugsweise deutlich mehr vorgespannt und wirkt insbesondere je nach eingesetztem Element zwischen 80-150N auf einem Federweg von bis zu 2mm. Somit kann eine zuverlässige Zentrierung der Dose beim Aufstieg zum Falzkopf erreicht werden, sodass das Knicken von Dosen durch den Falzkopf vorgebeugt werden kann, auch bei Dosen mit einem dünneren Dosenmaterial.
Besonders bevorzugt kann der Gleiter als eine Hülse ausgestaltet sein, welche um das zweite elastische Element angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann der Gleiter als eine Hülse ausgestaltet sein, welche zwischen dem zweiten elastischen Element und der Ausstossstange angeordnet ist.
Das erste elastische Element und das zweite elastische Element sind vorzugsweise mit Bezug auf die axiale Richtung an unterschiedlichen Seiten des Gleiters angeordnet, insbesondere an unterschiedlichen Seiten eines umlaufenden Vorsprungs des Gleiters. Dabei können die erste und zweite Anlagefläche im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sein und im speziellen auch orthogonal zur axialen Richtung.
Das Befestigungselement kann eine Befestigungshülle umfassen, welche (zumindest teilweise) um die Ausstossstange, den Gleiter, das erste elastische Element und das zweite elastische Element angeordnet ist, wobei die Befestigungshülle einen Vorsprung umfasst, auf welchem der Gleiter derart abstützbar ist, dass der Ausstosskopf (insbesondere ausschliesslich) über das erste elastische Element federnd an der Ausstossstange gelagert ist.
In der Praxis kann das Befestigungselement an der Ausstossstange angeordnet (befestigt) sein, insbesondere mittels einer Schraubverbindung oder Klemmverbindung, wobei das Befestigungselement vorzugsweise über eine Gleitbüchse beweglich in der axialen Richtung angeordnet ist. Vorzugsweise wir eine Spannschraube verwendet, welche zum Anordnen in ein entsprechendes Gewinde an der Ausstossstange eingebracht wird. Hierbei wird das Befestigungselement jedoch nicht fest mit der Ausstossstange verschraubt. Diese Gleitbüchse, die sich zwischen Ausstossstange und der Verschraubung befindet, kann den gesamten Federweg (des ersten und zweiten elastischen Elements) auf der Gleitfläche des Befestigungselementes verfahren. Diese Gleitfläche ist insbesondere durch die Schraubverbindung an einer ersten Seite und durch die Ausstossstange und / oder die Vorspannhülse auf der anderen Seite begrenzt, sodass auch die Bewegung des Befestigungselements begrenzt ist. Die Ausstossplatte kann dann an das Befestigungselement geschraubt, geklemmt oder mit einem Bolzen / Stift befestigt werden.
Die Ausstossstange kann eine Vorspannhülse umfassen, welche an der Ausstossstange befestigt ist und einen Vorsprung umfasst, durch welchen ein Weg des Gleiters (insbesondere wenn der Gleiter die Hülse ist) in axialer Richtung über die Vorspannhülse begrenzt ist. So kann der Federweg des ersten elastischen Elementes durch die Vorspannhülse begrenzt werden, sodass der Gleiter nicht weiter in Richtung des Endes der Ausstossstange bewegt werden kann. Durch die Vorspannhülse wird also eine Vorspannschulter gebildet, auf welcher sich der Gleiter abstützen kann.
Gemäss einer anderen Ausführung kann das Ausstosselement drehbar um eine in der axialen Richtung verlaufende Drehachse gegenüber dem Befestigungselement angeordnet sein. Auf diese Weise kann eine Drehung gegenüber dem Befestigungselement beziehungsweise gegenüber der Ausstossstange während des Verschliessens erfolgen.
Die erste Stützfläche (an welcher das erste elastische Element an der Ausstossstange abgestützt ist, kann als eine Stufe ausgestaltet sein, insbesondere als eine zwischen der Stufe und dem ersten elastischen Element angeordnete Scheibe ausgestaltet sein.
Die erfindungsgemässe Falzwellenanordnung kann ausserdem eine erste Falzrolle und insbesondere eine zweite Falzrolle zum Falzen des Dosendeckels an den Dosenkörper umfassen. Ausserdem kann die Falzwellenanordnung ein Hubelement umfassen, wobei der Dosenkörper mit dem Dosendeckel während eines Falzvorgangs zwischen dem Hubelement und dem Falzkopf angeordnet ist, insbesondere zwischen dem Hubelement und dem Ausstosskopf angeordnet ist.
Erfindungsgemäss wird weiter ein Verschliesser zum Verschliessen einer Dose umfassend eine erfindungsgemässe Falzwellenanordnung vorgeschlagen. Der Verschliesser ist also insbesondere bevorzugt ein Dosenverschliesser. Hierbei kann der erfindungsgemässe Verschliesser ein Karussell mit einer Vielzahl von erfindungsgemässen Falzwellenanordnung umfassen, sowie einen ersten Zulauf für Dosenkörper, insbesondere mit einem Produkt gefüllte Dosenkörper, zu dem Karussell und einen zweiten Zulauf für Dosendeckel zu dem Karussell. Ausserdem kann der Verschliesser einen Auslauf für gefalzte Dosen von dem Karussell umfassen.
Der Dosenverschliesser (beziehungsweise die Falzwellenanordnung) umfasst zum Verschliessen der Dose bevorzugt eine oder mehrere Falzrollen (wie aus dem Stand der Technik bekannt). Im Betriebszustand werden die Falzrollen mit ihrem jeweiligen Falzprofil in Kontakt mit dem Dosendeckelflansch des Dosendeckels und dem Dosenflansch des Dosenkörpers gebracht. Durch Rotation der Dose wird dann die Falzrolle in Umfangsrichtung der Dose rotiert, wobei der Dosenflansch mit dem Dosendeckelflansch verfalzt wird. Zur Rotation der Dose, wird die Dose bevorzugt zwischen dem Falzkopf (beziehungsweise Ausstosskopf) und einer Stütze (insbesondere dem Hubelement) eingespannt, wobei der Falzkopf mit der Falzwelle um die Falzachse (welche insbesondere parallel zur axialen Richtung verläuft) rotiert wird.
Im Rahmen der Erfindung kann unter der Dose ein rotationssymmetrischer Behälter verstanden werden, welcher mittels des Dosenverschliessers und der zugehörigen Falzrolle verschlossen wird. Eine Dose kann vorzugsweise Kunststoff, Karton oder ein Metall, insbesondere Aluminium oder Stahlumfassen. Prinzipiell kann der erfindungsgemässe Verschliesser analog zu den bereits aus dem Stand der Technik bekannten Dosenverschliessern sein, unterscheidet sich jedoch in der Falzwellenanordnung beziehungsweise dem Federpaket. Hierbei ergibt sich der Vorteil das bekannte Dosenverschliesser / Verschliesser mit der erfindungsgemässen Falzwellenanordnung modifiziert werden können, um so die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden.
In der Praxis umfasst der Dosenverschliesser vorzugsweise wie im Stand der Technik eine Einspannvorrichtung aus Falzkopf und Hubelement, mit welcher die Dose zum Verschliessen in axialer und radialer Richtung fixiert wird und in Umfangsrichtung rotiert werden kann.
Prinzipiell kann der Verschliesser bevorzugt mindestens zwei Falzrollen mit vorzugsweise unterschiedlichen Falzprofilen umfassen, sodass Dosen nach einem Doppelfalzprinzip verschlossen werden können, bei welchem die Dosen in der Regel in zwei Stufen verschlossen werden. Je eine Falzrolle ist dabei für eine Stufe zuständig.
Erfindungsgemäss wird weiter ein Verfahren zum Befestigen eines Dosendeckels an einen Dosenkörper vorgeschlagen. Bei dem erfindungsgemässen Verfahren wird eine erfindungsgemässe Falzwellenanordnung bereitgestellt. Der Dosendeckel und der Dosenkörper werden zu der Falzwellenanordnung zugeführt. Der Dosendeckel wird auf dem Dosenkörper positioniert und der Dosenkörper auf dem Hubelement positioniert. Eine Federkraft wird mit dem federnd angeordneten Ausstosskopf auf den Dosendeckel solange ausgewirkt, bis durch die Hubbewegung des Hubelementes (unter Beibehaltung der Federkraft) die Dose zusammen mit dem lose aufgesetzten Deckel in den Falzkopf gepresst wird. Dann wird der Dosendeckel an den Dosenkörper mittels wenigstens einer Falzrolle gefalzt. Während des Falzens ist der Ausstosskopf nicht (mehr) im Eingriff. Zum Schluss wird die Dose aus der Falzwellenanordnung abgeführt. Wird das erfindungsgemässe Verfahren mit einem erfindungsgemässen Verschliesser durchgeführt, können Dosendeckel und Dosenkörper vor dem eigentlichen Falzprozess an einem definierten Punkt zusammengeführt werden. Das Zuführen der Dosendeckel erfolgt vorzugsweise durch einen Begasungsrotor, auf welchem die Dosendeckel aufliegen. Die Dosenkörper werden durch eine Behälterzuführung zugeführt. Die Dosenkörper gelangen von der Behälterzuführung auf eine der jeweiligen Hubelemente (welche in das Karussell integriert sind). Auf einer Umdrehung des Karussells führen die Hubelement vorzugsweise eine kurvengesteuerte Hubbewegung aus, um die Dosenkörper von unten an die Dosendeckel und später den Falzkopf einzufahren.
Nach einer bestimmten Hubstrecke kommt der Dosenkörper mit dem Dosendeckel in Berührung. Damit der Verbund aus Dosenkörper und Dosendeckel den Rest des Aufstiegs gemeinsam machen kann, kommen die Ausstossköpfe (vorzugsweise die Ausstosselemente) zum Einsatz.
Der Ausstosskopf ist zum Beispiel mittels eines Gewindes an der Ausstossstange befestigt, welche eine Linearbewegung entlang der axialen Richtung innerhalb einer Falzwelle (der Falzkopf ist an der Falzwelle befestigt) macht. Vorzugsweise kurvengesteuert wird in der Abwärtsbewegung zuerst der Dosendeckel in der Deckelzuführung geklemmt (durch die zweite Kraft des zweiten elastischen Elements). Sobald der Dosenkörper in den Dosendeckel eingefahren ist, wechselt der Ausstosskopf die Richtung des Hubs und fährt gleichmässig mit dem Hubelement nach oben (wobei der Dosendeckel durch die erste Kraft des ersten elastischen Elements zentriert auf dem Dosenkörper fixiert wird). Die unterstützende Funktion des Ausstosselements endet mit dem Einfahren von Dosenkörper und Dosendeckel in den Falzkopf. Ab diesem Moment ist die Dose zwischen Hubelement und Falzkopf eingespannt. Anschliessend wird der eigentliche Falzprozess durchgeführt. lm Folgenden werden die Erfindung und der Stand der Technik anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 eine Draufsicht eines erfindungsgemässen Verschliessers;
Fig. 2 eine Seitenansicht einer Falzstation;
Fig. 3A eine Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemässen Falzwellenanordnung unter Einwirkung eines zweiten elastischen Elements;
Fig. 3B eine weitere Schnittdarstellung der Ausführungsform gemäss Fig. 3A unter Einwirkung eines ersten elastischen Elements;
Fig. 4 eine Explosionsansicht eines erfindungsgemässen Ausstosskopfes in welcher zusätzlich ein erfindungsgemässes Federpaket dargestellt ist;
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemässen Falzwellenanordnung.
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht eines erfindungsgemässen Verschliessers 1000.
Der Verschliesser 1000 zum Verschliessen einer Dose umfasst eine Deckelzuführung 11 zur Zufuhr eines Dosendeckels 101 zu einen Dosenkörper 100, einen Begasungsrotor 15 zur Zuführung von Gas zum Dosenkörper 100 und eine Falzstation 14 zum Verschliessen des Dosenkörpers 100 mit dem Dosendeckel 101.
Im Betriebszustand wird der Dosendeckel 101 entlang des Pfeiles C durch die Deckelzuführung 11 in den Verschliesser 1000 eingebracht. Hierbei werden die Dosendeckel 101 auf dem Begasungsrotor 15 angeordnet. Durch Rotation des Begasungsrotors 15 werden die Dosendeckel 101 weiter transportiert. Dann werden die Dosenkörper 100 durch die Behälterzuführung 12 in die Behälteraufnahmen 17 des Begasungsrotors 15 eingebracht. Dort wird der Dosenkörper 100 im Bereich D mit einem Gas wie Kohlenstoffdioxid oder Stickstoff begast und mit dem Dosendeckel 101 vereint.
Die Begasung erfolgt entlang des Pfeiles B mit der Gaszufuhr 16. Nach der Begasung wird der Dosenkörper 100 mit dem Deckel 101 durch die Behälterabführung 13 vom Begasungsrotor 15 zur Falzstation 14 weitergeführt und dort verschlossen.
Vor dem eigentlichen Falzprozess werden Dosendeckel 101 und Dosenkörper 100 wie vorangehend beschrieben vereint. Die Dosenkörper 100 werden über die Behälterzuführung 12 linear zugeführt. Die Dosenkörper gelangen von der Behälterzuführung 12 auf eine der jeweiligen Hubelemente 22 der Falzstation 14, welche als ein Karussell ausgestaltet ist (vorzugsweise in Form einer Königswelle angeordnet). Auf einer Umdrehung des Karussells führen die Hubelemente 22 eine kurvengesteuerte Hubbewegung aus, wobei die Dosenkörper 100 von unten an die Dosendeckel 101 geführt werden. Nach einer bestimmten Hubstrecke berühren sich der Dosenkörper 100 und der Dosendeckel 101.
Damit der Rest des Hubs ohne Störungen gemeinsam erfolgen kann, wird ein erfindungsgemässer Ausstosskopf (hier nicht gezeigt), zum Klemmen von Dosenkörper 100 und Dosendeckel 101 verwendet.
Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemässen Falzstation 14 mit einem zu verschliessenden Dosenkörper 100 und einem Dosendeckel 101.
Gemäss Fig. 2 umfasst die Falzstation 14 eine Einspannvorrichtung, welche das Hubelement 22 und einen Falzkopf 2 umfasst, wobei der Falzkopf 2 über die Falzwelle 3’ befestigt ist. Ausserdem umfasst die Falzstation 14 mindestens eine Falzrolle 10 mit einem Falzrollenprofil 111 , welche über eine Rollenwelle 3A drehbar gelagert ist. Über der Öffnung des Dosenkörpers 100 ist der Dosendeckel 101 zentriert angeordnet. Der Dosenkörper 100 weist im Bereich der Dosenöffnung einen umlaufenden Dosenflansch und der Dosendeckel 101 einen umlaufenden Dosendeckelflansch auf.
Während des Verschliessvorgangs wird die Falzrolle 10 über das Falzrollenprofil 111 in Kontakt mit dem Dosenflansch und dem Dosendeckelflansch gebracht. Hierbei werden der Dosenflansch und der Dosendeckelflansch mittels einer im Wesentlichen radial wirkenden Kraft über die Falzrolle 10 miteinander verpresst. Die Verpressung erfolgt dabei durch ein kontinuierliches Abrollen der Falzrolle 10 in Umfangsrichtung entlang dem Umfang der Dosenöffnung.
Zum Verschliessen wird der Dosenkörper 100 dabei durch die Einspannvorrichtung rotiert, indem der Falzkopf 2 mit der Falzwelle 3’ um die Falzachse X (entspricht einer axialen Richtung) rotiert wird.
Fig. 3A und 3B zeigen Schnittdarstellungen einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemässen Falzwellenanordnung 1.
Die Falzwellenanordnung 1 umfasst den Falzkopf 2, welcher an der Falzwelle 3’ angeordnet ist, und eine Ausstossstange 3 sowie den an der Ausstossstange 3 angeordneten und mit der Ausstossstange 3 relativ zum Falzkopf 2 (und der Falzwelle 3‘) in einer axialen Richtung X der Ausstossstange 3 bewegbaren Ausstosskopf 4. Die Ausstossstange 3 ist im Wesentlichen im Inneren von Falzkopf 2 (und Falzwelle 3’) beweglich angeordnet.
Die Falzwellenanordnung 1 umfasst weiter ein Federpaket 5, über welches der Ausstosskopf 4 federnd an der Ausstossstange 3 gelagert ist. Das Federpaket 5 umfasst dabei einen an der Ausstossstange 3 in der axialen Richtung X beweglich angeordneten Gleiter 6, sowie ein zwischen einer ersten Anlagefläche 61 des Gleiters 6 und einer ersten Stützfläche 31 der Ausstossstange 3 angeordnetes erstes elastisches Element 51. Ausserdem umfasst das Federpaket 5 ein zwischen einer zweiten Anlagefläche 62 des Gleiters 6 und einer zweiten Stützfläche 42 des Ausstosskopfes 4 angeordnetes zweites elastisches Element 52.
Erfindungsgemäss ist der Gleiter 6 derart an dem Ausstosskopf 4 abstützbar (in einem Betriebszustand), dass der Ausstosskopf 4 ausschliesslich über das erste elastische Element 51 federnd an der Ausstossstange 3 gelagert ist.
In der gezeigten Ausführungsform ist das erste elastische Element 51 eine erste Spiralfelder 51 und das zweite elastische Element 52 eine zweite Spiralfeder 52.
Der Ausstosskopf 4 umfasst ein Befestigungselement 43 und ein Ausstosselement 41 , welche ein zusammenhängendes Teil bilden. Der Ausstosskopf 4 ist über das Befestigungselement 43 beweglich an der Ausstossstange 3 angeordnet (Befestigung hier nicht dargestellt).
Das Befestigungselement 43 hat eine Hülle 45, welche um die Ausstossstange 3, den Gleiter 6, die erste Spiralfeder 51 , sowie die zweite Spiralfeder 52 angeordnet ist. Die Hülle 45 hat dabei einen in Richtung der Ausstossstange 3 gerichteten Vorsprung 44, auf welchem der Gleiter 6 (an einer Gleiterstützfläche) abgestützt werden kann. Dieser Vorsprung 44 umfasst also die Gleiterstützfläche. So wird es ermöglicht, dass der Ausstosskopf 4 über die erste Spiralfeder 51 federnd an der Ausstossstange 3 gelagert ist, da eine Kraftübertragung zwischen der ersten Spiralfeder 51 und dem Ausstosselement 41 über den Gleiter 6 erfolgt. 50 wird eine gestaffelte Kraftübertragung ermöglicht, da beim Heranfahren der Dose 100, 101 durch die zweite Spiralfeder 52 erst eine zweite Federkraft von 10-20 N (um den Dosendeckel 101 in einer Deckelführung zu halten), und dann zum Fixieren des Dosendeckels 101 zentriert auf dem Dosenkörper 100 durch die erste Spiralfeder 51 eine erste Federkraft von 80-150 N ausgeübt werden kann. So wird der Dosendeckel 101 bei Hochfahren zum Falzkopf 2 durch eine definierte, gleichmässige Kraft zentriert auf dem Dosenkörper 100 gehalten, sodass ein eventuelles Knicken beim Einfahren in den Falzkopf 2 vermieden werden kann.
Fig. 3A zeigt den Dosendeckel 101 , wie er in einer nicht dargestellten den Deckelführung gehalten wird. Dabei wird der Deckel 101 durch das Ausstosselement 41 mit der zweiten Federkraft der zweiten Feder 52 beaufschlagt. So kann der Deckel 101 zentriert auf den Dosenkörper 100 aufgebracht werden.
Sobald der Dosenkörper 101 in den Dosendeckel 100 eingefahren ist, wechselt der Ausstosskopf 4 die Richtung des Hubs und fährt gleichmässig mit dem Hubelement (unter der Dose 100, 101 , nicht dargestellt) nach oben, wobei der Dosendeckel 101 durch die erste Kraft der ersten elastischen Feder
51 zentriert auf dem Dosenkörper 100 fixiert wird. Hierfür wird der Deckel 101 durch das Ausstosselement 41 ausschliesslich mit der ersten Federkraft der ersten Feder 51 beaufschlagt und kann so zentriert mit dem Dosenkörper 100 in den Falzkopf 2 einfahren. Damit nur die erste Federkraft wirkt, wird der Gleiter 6 an dem Vorsprung 44 des Ausstosskopfs 4 abgestützt.
Fig. 3B zeigt den Dosendeckel 101 , wie er zentriert auf dem Dosenkörper 100 angeordnet ist und im Eingriff des Falzkopfes 2. Ab diesem Moment ist die Dose 100, 101 zwischen Hubelement (nicht dargestellt) und Falzkopf 2 eingespannt. Anschliessend wird der eigentliche Falzprozess durchgeführt. Fig. 4 zeigt eine Explosionsansicht der Einzelelemente des erfindungsgemässen Ausstosskopfes 4 gemäss Fig. 3A und B, in welcher zusätzlich zum Ausstosskopf 4 das erfindungsgemässe Federpaket dargestellt ist. Der Ausstosskopf 4 ist jedoch nicht vollständig dargestellt, da am unteren Ende Teile wie das Ausstosselement nicht gezeigt sind.
Die erste Anlagefläche 61 des Gleiters 6 sowie die zweite Anlagefläche 62 des Gleiters 6 befinden sich an gegenüberliegenden Seiten eines umlaufenden Rings des Gleiters 6.
Ein O-Ring dichtet eine Fügestelle zwischen Ausstosselement 41 und Befestigungselement 43 ab. Eine Gleitbüchse (oder Gleitlager) 92 wird mit einer Schraube 8 befestigt.
Somit ist das Befestigungselement 43 nicht an der Ausstossstange 3 festgeschraubt, sondern beweglich daran angeordnet (über die Gleitbüchse 92 welche oben sowie unten, beziehungsweise an zwei Seiten mit Bezug auf die axiale Richtung X, begrenzt ist). Die Bewegung des Befestigungselements 43 an der Ausstossstange 3 wird dabei durch die Vorspannhülse 7 und die Schraube 8 begrenzt. Das Befestigungselement 43 gleitet somit auf der Gleitbüchse 92.
Auf einer Gleitfläche der Gleitbüchse 92 kann das Befestigungselement den gesamten Federweg (des ersten und zweiten elastischen Elements) verfahren. Diese Gleitfläche ist durch die Schraube 8 an einer ersten Seite und durch die Vorspannhülse 7 auf der anderen Seite begrenzt.
Die erste Stützfläche befindet sich auf der Scheibe 310, welche wie in Fig. 3 dargestellt auf einer Stufe 311 der Ausstossstange abgestützt wird.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemässen Falzwellenanordnung 1. Grundliegend ist der Aufbau analog zu der Falzwellenanordnung gemäss Fig. 3A und B, jedoch ist der Gleiter 6 eine Hülse 6, welche um die zweite Spiralfeder 52 angeordnet ist und die erste Federkraft direkt auf den beweglich an der Ausstossstange 3 angeordneten Ausstosskopf 4 übertragen kann. Die Kraftübertragung von der ersten Feder 51 kann dabei erfolgen, wenn die Hülse 6 die zweite Feder 52 vollkommen umschliesst und auf dem Ausstosselement 41 abgestützt ist.

Claims

Patentansprüche
1 . Falzwellenanordnung für einen Verschliesser (1000) zum Befestigen eines Dosendeckels (101 ) an einem Dosenkörper (100) umfassend: einen Falzkopf (2) zum Fixieren des Dosendeckels (101 ) auf dem Dosenkörper (100), und eine Ausstossstange (3) sowie ein an der Ausstossstange (3) angeordneter und mit der Ausstossstange (3) relativ zum Falzkopf (2) in einer axialen Richtung (X) der Ausstossstange (3) bewegbarer Ausstosskopf (4), wobei die Falzwellenanordnung (1 ) weiter ein Federpaket (5) umfasst, über welches der Ausstosskopf (4) federnd an der Ausstossstange (3) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Federpaket (5) einen an der Ausstossstange (3) in der axialen Richtung (X) beweglich angeordneten Gleiter (6), sowie ein zwischen einer ersten Anlagefläche (61 ) des Gleiters (6) und einer ersten Stützfläche (31 ) der Ausstossstange (3) angeordnetes erstes elastisches Element (51 ) und ein zwischen einer zweiten Anlagefläche (62) des Gleiters (6) und einer zweiten Stützfläche (42) des Ausstosskopfes (4) angeordnetes zweites elastisches Element (52) umfasst, wobei der Gleiter (6) derart an dem Ausstosskopf (4) abstützbar ist, dass der Ausstosskopf (4) über das erste elastische Element (51 ) federnd an der Ausstossstange (3) gelagert ist.
2. Falzwellenanordnung nach Anspruch 1 , wobei der Gleiter (6) derart an dem Ausstosskopf (4) abstützbar ist, dass der Ausstosskopf (4) ausschliesslich über das erste elastische Element (51 ) federnd an der Ausstossstange (3) gelagert ist.
3. Falzwellenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Gleiter (6) eine Hülse (6) ist, welche um das zweite elastische Element (52) angeordnet ist.
4. Falzwellenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Gleiter (6) eine Hülse (6) ist, welche zwischen dem zweiten elastischen Element (52) und der Ausstossstange (3) angeordnet ist.
5. Falzwellenanordnung nach Anspruch 4, wobei die Ausstossstange (3) eine Vorspannhülse (7) umfasst, welche an der Ausstossstange (3) befestigt ist und einen Vorsprung umfasst, durch welchen ein Weg des Gleiters (6) in der axialen Richtung (X) über die Vorspannhülse (7) begrenzt ist.
6. Falzwellenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Stützfläche (31 ) als eine Stufe (311 ) ausgestaltet ist, insbesondere als eine zwischen der Stufe (311 ) und dem ersten elastischen Element (51 ) angeordnete Scheibe (310) ausgestaltet ist.
7. Falzwellenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Ausstosskopf (4) ein Befestigungselement (43) und ein Ausstosselement (41) umfasst und das Ausstosselement (41) über das Befestigungselement (43) beweglich an der Ausstossstange (3) befestigt ist.
8. Falzwellenanordnung nach Anspruch 7, wobei das Befestigungselement (43) eine Befestigungshülle (45) umfasst, welche um die Ausstossstange (3), den Gleiter (6) das erste elastische Element (31 ) und das zweite elastische Element (52) angeordnet ist, wobei die Befestigungshülle (45) einen Vorsprung (44) umfasst auf welchem der Gleiter (6) derart abstützbar ist, dass der Ausstosskopf (4) über das erste elastische Element (51 ) federnd an der Ausstossstange (3) gelagert ist. Falzwellenanordnung nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Befestigungselement (43) an der Ausstossstange (3) befestigt ist, insbesondere mittels einer Schraubverbindung (8) an der Ausstossstange (3) befestigt ist. Falzwellenanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das Ausstosselement (41) drehbar um eine entlang der axialen Richtung (X) verlaufenden Drehachse gegenüber dem Befestigungselement (43) angeordnet ist. Falzwellenanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei das Ausstosselement (41) fest mit dem Befestigungselement (43) verbunden und / oder verschraubt und / oder geklemmt ist. Falzwellenanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 11 , wobei das Befestigungselement (43) in der axialen Richtung (X) beweglich auf einer an der Ausstossstange (3) abgeordneten Gleitbüchse (92) angeordnet ist. Falzwellenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erste elastische Element (51) eine erste Feder (51 ), insbesondere eine erste Spiralfelder (51 ) ist und / oder das zweite elastische Element (52) eine zweite Feder (52), insbesondere eine zweite Spiralfeder (52) ist. Falzwellenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei durch das erste elastische Element (51 ) eine erste Federkraft von 70-160 N, insbesondere 80-150 N, auf den Ausstosskopf (4) übertragbar ist und wobei durch das zweite elastische Element (52) eine zweite Federkraft von 5-30 N, insbesondere 10-20 N, auf den Ausstosskopf (4) übertragbar ist.
15. Falzstation umfassend eine Falzwellenanordnung (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche umfassend eine erste Falzrolle (10) und insbesondere eine zweite Falzrolle zum Befestigen des Dosendeckels (101 ) an dem Dosenkörper (100).
16. Falzstation nach Anspruch 15 umfassend ein Hubelement (22), wobei der Dosenkörper (101 ) mit dem Dosendeckel (100) während eines Falzvorgangs zwischen dem Hubelement (22) und dem Falzkopf (2) angeordnet ist, insbesondere zwischen dem Hubelement (22) und dem Ausstosskopf (4) angeordnet ist.
17. Verschliesser, umfassend: ein Karussell mit einer Vielzahl von Falzwellenanordnungen (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 14; einen ersten Zulauf (12) für Dosenkörper (100), insbesondere mit einem Produkt gefüllte Dosenkörper, zu dem Karussell; einen zweiten Zulauf (11 ) für Dosendeckel (101 ) zu dem Karussell; und einen Auslauf für gefalzte Dosen von dem Karussell.
18. Verfahren zum Befestigen eines Dosendeckels (101 ) an einen Dosenkörper (100), umfassend:
Bereitstellen einer Falzwellenanordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 14;
Zuführen des Dosendeckels (101 ) und des Dosenkörpers (100) an die Falzwellenanordnung (1 );
Positionieren des Dosendeckels (101 ) auf den Dosenkörper (100); Positionieren des Dosenkörpers (100) auf einem Hubelement (22); Ausüben einer Federkraft auf den Dosendeckel (101 ) mit dem federnd angeordneten Ausstosskopf (4);
Falzen des Dosendeckels (101 ) an den Dosenkörpers (100) mittels wenigstens einer Falzrolle (10), insbesondere mit zwei Falzrollen, und dem Falzkopf (2); synchrones Absenken des Ausstosskopfes (4) und des Hubelements (22) unter Beibehaltung der Federkraft auf den Dosendeckel (101 ); Abheben des Ausstosskopfes (4) vom Dosendeckel (101); und Ausleiten der gefalzten Dose aus der Falzwellenanordnung (1 ). Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Dosendeckel (101) mittels der zweiten Federkraft in einem Bereich einer Deckelführung geführt wird und auf den Dosenkörper (100) geführt wird, wobei der Dosenkörper
(100) und der Dosendeckel (101 ) mit dem Hubelement (22) angehoben werden und beim Anheben die erste Federkraft mit dem Ausstosskopf (4) auf den Dosendeckel (101 ) ausgeübt wird, wobei bei dem Anheben die erste Federkraft auf den Dosendeckel
(101 ) ausgeübt wird, indem der Gleiter (6) derart an dem Ausstosskopf (4) abgestützt wird, dass der Ausstosskopf (4) über das erste elastische Element (51 ) federnd an der Ausstossstange (3) gelagert ist. ederpaket für eine Falzwellenanordnung (1 ) nach einem der Ansprüche
1-14 umfassend: den Gleiter (6), sowie das an der ersten Anlagefläche (61 ) des Gleiters (6) angeordnete erste elastische Element (51 ) und das an der zweiten Anlagefläche (62) des Gleiters (6) angeordnete zweite elastische Element (52).
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