[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs
1 (siehe z.B. DE-A-86165).
[0002] Aus der CH 642 316 A5 sowie der DE 196 18 310 A1 sind Verschlüsse für Verpackungsbehälter
bekannt. Hierbei kommt ein vergleichsweise aufwändiges Expandierwerkzeug zum Einsatz,
welches Segmente aufweist, die radial antreibbar sind und in ihrer radial äußeren
Betriebsendstellung einen Abstand voneinander aufweisen. Entsprechend unrund ist der
Dichtbereich des auf diese Weise gebildeten Gebindes.
[0003] Aus der DE 26 40 215 A1 ist ein aus einem Unterteil und einem mit dessen oberem Randbereich
zusammenwirkenden Verschlusselement bestehender metallischer Behälter bekannt. Der
obere Randbereich des Unterteils besteht aus einem radial außenseitig vorspringendem,
durch eine Anrollung gebildeten Wulst, auf welchen unter Zwischenanordnung einer Dichtungsmasse
ein mit einer kernseitigen Vertiefung ausgebildetes Verschlusselement aufgelegt wird.
Die Außenseite des Verschlusselementes ist im Ausgangszustand nach Art einer zur Unterseite
hin offenen, zur Überlagerung des Wulstes bestimmten Ringsicke geformt und endet ebenfalls
mit einer Anrollung, die zur Außenseite, d.h. von der Ringsicke fort orientiert ist.
Im Bereich der Kernvertiefung des Verschlusselements verlaufen im Ausgangszustand
die Wandungen des Verschlussteils und des Unterteils annähernd vertikal, wobei sich
eine dünne Klebstoffschicht entlang des gesamten Berandungsbereichs von Verschlusselement
und Unterteil erstreckt, wobei ausgehend von diesem Zustand eine formschlüssige Festlegung
beider Teile durch Bildung einer Sicke erreicht wird, die ausgehend von dem Kernteil
des Verschlusselements beide der genannten Wandungen in radialer Richtung durchdringt.
Zur Sickenbildung wird eine Sickrolle benutzt und es findet eine Sickenbildung im
Wesentlichen im Bereich der senkrechten Wandungsabschnitte des Verschlusselements
und des Unterteils statt.
[0004] Aus der DE 36 24 769 A1 ist es an sich bekannt, einen im Querschnitt im Wesentlichen
rechteckigen, schalenförmigen Behälter mit einem sich nach außen erstreckenden Umfangsflansch
durch einen blattförmigen, ebenen Deckelzuschnitt aus einer Metallfolie zu verschließen.
Dies geschieht mit einem in mehrere bewegliche Sektionen unterteilten Bördelrahmen.
Mit den Sektionen wird der Rand des Deckelzuschnitts um den Umfangsflansch gebördelt.
Dabei liegt ein Werkzeugoberteil auf dem Deckelabschnitt auf. Jede Sektion ist mit
einem Gelenkviereck an einem stationären Halteteil angelenkt. Eine untere, hakenartige
Brödelkante jeder Sektion wird bei einer axialen Verschließbewegung des Werkzeugs
im Bogen von außen nach innen geführt und vollendet dabei die Randbördelung.
[0005] Aus der GB-PS 357 558 ist es an sich bekannt, die Ränder einer Behälteröffnung und
eines in die Behälteröffnung eingesetzten, tassenförmigen Deckels durch gemeinsame
Expansion formschlüssig miteinander zu verbinden. Radial außerhalb der Ränder befindet
sich ein längsgeteilter, aus Sektoren zusammengesetzter Gegenhaltering mit radial
innen eingeformten Umfangsrillen. Innerhalb der Ränder ist ein Gummiring angeordnet.
Der Gummiring sitzt auf einer Stange, die unterhalb des Gummirings einen Teller trägt.
Auf der Oberseite des Gummirings liegt ein Drückring, der mit einer oberen Buchse
auf der Stange geführt ist. Eine axiale Annäherung des Tellers und des Drückringes
hat zur Folge, dass der Gummiring radial nach außen expandiert und dabei die Ränder
in die Rillen des Gegenhalteringes presst. Wenn die Verbindung dicht werden soll,
wird zwischen die Ränder Wachs eingebracht.
[0006] Aus der DE-PS 86 165 ist es an sich bekannt, den freien Rand des Unterteils eines
Verpackungsbehälters radial nach innen um einen verstärkenden Einlegedraht herum einzurollen.
Um diesen freien Rand wird eine Ringsicke eines Deckels gelegt. Von der Ringsicke
erstreckt sich außen ein senkrechter Flansch nach unten über den ersten Randbereich
des Unterteils des Verpackungsbehälters. Außen über den Flansch wird ein genau passender
Ring gestülpt, der mit einem ringförmigen Ansatz oben auf die Ringsicke drückt. Von
der Ringsicke erstreckt sich innen nach unten ein zweiter Randbereich des Deckels.
Radial innen an den zweiten Randbereich werden einander gegenüberliegende Expandierrollen
angesetzt, deren jede an einem gekrümmten Hebel frei drehbar gelagert ist. Ein radial
äußeres Ende eines jeden Hebels ist an einem Joch gelagert, während ein radial inneres
Ende jedes Hebels durch einen Block heb- und senkbar ist. Beim Senken des Blockes
relativ zu dem Joch werden die Expandierrollen radial nach außen geschwenkt, während
sie um die Längsachse des Verpackungsbehälters umlaufen. Dabei wird der zweite Randbereich
des Deckels zur Erzielung einer formschlüssigen Verbindung unter die Einrollung des
Unterteils bis in Berührung mit einer Innenfläche des ersten Randbereichs des Unterteils
expandiert. Der Ring wirkt als Gegenhalter und verhindert ein radiales Expandieren
des ersten Randbereichs des Unterteils und des äußeren Flansches des Deckels. Die
Sickenbildung bei der aus dieser Fundstelle bekannten Vorrichtung entspricht im Wesentlichen
derjenigen der DE 26 40 215.
[0007] Schließlich ist aus der DE-AS 1 196 616 eine selbsttätige Deckelverschließmaschine
für Trommeln und dergleichen bekannt. Mit einem axialen Rand eines Trommelunterteils
ist ein radial äußerer Rand eines Deckelringes verbunden. Ein radial innerer Rand
des Deckelringes reißt eine Außenanrollung auf, die eine durch einen Deckel zu verschließende
Öffnung umgibt. Eine Art Eindrückdeckel wird in die Öffnung gedrückt und legt sich
mit einem ringförmigen Randhaken über die Außenanrollung. Ein Verschließkopf weist
mehrere Rollenpaare mit jeweils einer radial inneren Gegendruckrolle einer radial
äußeren Verschließrolle auf. Bei radialer Relativbewegung zwischen der Trommel und
einem umlaufenden Verschließkopf werden die Rollen jedes Rollenpaares durch ein Hebelgetriebe
zueinander geschwenkt. Dabei legt sich die Gegendruckrolle radial innen an den Randhaken,
während die Verschließrolle den radial äußeren, freien Abschnitt des Randhakens um
die Außenanrollung des Deckelrings herum formt.
[0008] Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art
mit Hinblick auf die Verschlusssicherheit und die Dichtwirkung der Verpackungsbehälter
zu erhöhen und ein verbessertes, insbesondere kostengünstigeres Expandierwerkzeug
vorzuschlagen. Gelöst ist diese Aufgabe bei einer solchen Vorrichtung durch die Merkmale
des Anspruchs 1.
[0009] Eine Relativdrehung kann grundsätzlich durch Drehung des Expandierwerkzeugs und/oder
des Verpackungsbehälters bewirkt werden, wobei jedoch eine Drehung des Expandierwerkzeugs
bei stillstehendem Verpackungsbehälter bevorzugt wird. Das Expandierwerkzeug ist in
diesem Falle einfacher, kostengünstiger sowie wartungsfreundlicher. Die Blechverformung
durch das Expandieren geschieht wesentlich schonender und über den Umfang gleichmäßiger
als bisher, so dass sich in der Folge eine noch bessere Dichtwirkung zwischen dem
Unterteil und dem Verschlusselement ergibt. Auch ergibt sich eine besonders schonende
Weise der Blechverformung, welche zu einem kreisrunden und in Umfangsrichtung überall
gleichmäßig verformten Verschlussbereich zwischen dem Unterteil und dem Verschlussbereich
führt. Der geschlossene Verpackungsbehälter kann einfach aus der Maschine entnommen
werden.
[0010] Die Ausbildung der Vorrichtung gestaltet sich konstruktiv einfach und kostengünstig
und es kann diese als besonders betriebssicher angesehen werden. Als Antrieb für das
erfindungsgemäße Betätigungselement kommt vorzugsweise eine pneumatische Kolben-Zylinder-Einheit
in Betracht. Infolge der erfindungsgemäßen Ausbildung der Führung der Schlitten ergibt
sich eine sehr gleichmäßige und zuverlässige Betätigung der Expandierrollen. Dies
gilt vor allem dann, wenn vorzugsweise mehr als eine Expandierrolle, z.B. drei Expandierrollen
in dem Expandierwerkzeug verwendet werden.
[0011] Durch die Merkmale des Anspruchs 2 lässt sich das Expandierwerkzeug besonders leicht
und schnell und mit geringem Aufwand auf Verpackungsbehälter unterschiedlicher Durchmesser
umrüsten.
[0012] Die Merkmale des Anspruchs 3 sind konstruktiv besonders vorteilhaft.
[0013] In den meisten Fällen führen die Merkmale des Anspruchs 4 zu einer völlig ausreichenden
Abdichtung des Gebindes. Wenn man darüber hinaus im Bereich der ersten und zweiten
Wand der Randbereiche eine formschlüssige Verbindung wünscht, kann man gemäß Anspruch
5 oder 6 vorgehen.
[0014] Diese und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der
in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Verschließmaschine;
Fig. 2 die Draufsicht auf die Maschine gemäß Fig. 1;
Fig. 3 die Ansicht gemäß einer Linie III-III in Fig. 1 in vergrößerter Darstellung;
Fig. 4 im Wesentlichen die Schnittansicht nach Linie IV-IV in Fig. 3 durch eine Vorrichtung
zum Verschließen eines Verpackungsbehälters als Bestandteil der Verschließmaschine
gemäß Fig. 1;
Fig. 5 und 6 jeweils einen Längsschnitt durch die Vorrichtung gemäß Fig. 4 in unterschiedlichen
weiteren Betriebsphasen,
Fig. 7 die Ansicht gemäß Linie VII-VII in Fig. 6,
Fig. 8 das Detail VIII in Fig. 6 in vergrößerter, spiegelbildlicher Darstellung,
Fig. 9 einen Längsschnitt durch einen Teil einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung,
Fig. 10. die Expandierrolle gemäß Fig. 9 in vergrößerter Darstellung mit einem Teil
des zugehörigen Verpackungsbehälters,
Fig. 11 einen Längsschnitt durch einen Teil der Ausführungsform gemäß Fig. 3,
Fig. 12 die Expandierrolle gemäß Fig. 11 mit einem Teil des zugehörigen Verpackungsbehälters
im Längsschnitt,
Fig. 13 einen Längsschnitt durch einen Betätigungsantrieb der Vorrichtung,
Fig. 14 eine schematische Darstellung des Expandiervorgangs für eine Vorrichtung mit
drei Expandierrollen und
Fig. 15 eine schematische Darstellung des Expandiervorgangs für eine Vorrichtung mit
zwei Expandierrollen.
[0015] Fig. 1 zeigt eine Verschließmaschine 1 mit einem Ständer 2. In dem Ständer 2 ist
mit senkrechter Längsachse 3 eine Spindel 4 drehbar gelagert, die über ein Kegelradgetriebe
5 wahlweise in den beiden Drehrichtungen drehend antreibbar ist. Mit der Spindel 4
steht eine Spindelmutter 6 im Eingriff, an der - gegen Drehung gesichert - eine Traverse
7 befestigt ist.
[0016] Mit der Traverse 7 ist eine Halterung 8 fest verbunden, die in einer Führung 9 des
Ständers 2 auf und ab verschiebbar ist. Die Halterung 8 trägt einen elektrischen Antriebsmotor
10, der über einen Treibriemen 11 eine Riemenscheibe 12 drehend antreibt. An der Riemenscheibe
12 ist koaxial eine Welle 13 befestigt, die sich nach unten der Länge nach durch eine
zweistufige Kolben-Zylinder-Einheit 14 erstreckt. Am unteren Ende der Welle 13 ist
ein Teller 15 befestigt. Der Teller 15 trägt in diesem Ausführungsbeispiel radial
verschiebbar drei Expandierrollen 16, 17 und 18 (vgl. Fig. 3) in gleichem Winkelabstand
voneinander. Eine Längsachse 19, 20 und 21 jeder Expandierrolle 16 bis 18 ist parallel
zu einer Längsachse 22 dieser Vorrichtung 23 zum Verschließen von Verpackungsbehältern
angeordnet. Der Teller und die Expandierrollen 16 bis 18 sind Bestandteile eines Expandierwerkzeugs
24 der Vorrichtung 23.
[0017] Fig. 2 verdeutlicht weitere Merkmale der Verschließmaschine 1.
[0018] Gemäß Fig. 3 ist jede Expandierrolle 16 bis 18 frei drehbar an einer Achse 25, 26
und 27 gelagert. Jede Achse 25 bis 27 ist in einer als Bohrung ausgebildeten Aufnahme
28, 29 oder 30 eines Schlittens 31, 32 und 33 festgelegt. Diese Festlegung kann zum
Beispiel gemäß Fig. 11 geschehen. Jeder Schlitten 31 bis 33 ist in einer Führung 34,
35 und 36 des Tellers 15 radial verschiebbar. Der Teller 15 ist über stabile Säulen
37, 38 und 39, die sich parallel zu der Längsachse 22 erstrecken, drehfest mit der
Welle 13 verbunden.
[0019] Mit dem Expandierwerkzeug gemäß Fig. 3 können auf einfache Weise Packungsbehälter
mit unterschiedlichen Durchmessern verschlossen werden. Die Aufnahmen 28 bis 30 jedes
Schlittens 31 bis 33 sind, bezogen auf die Längsachse 22, in radialer Richtung im
Abstand voneinander angeordnet. Die radiale Anordnung der Aufnahmen 28 bis 30 richtet
sich nach den unterschiedlichen Durchmessern derjenigen Verpackungsbehälter, die mit
diesem Expandierwerkzeug 24 verschlossen werden sollen. In Fig. 3 stecken die Achsen
25 bis 27 jeweils in der mittleren Aufnahme 29. Entsprechend kann mit dieser Anordnung
ein Verpackungsbehälter mit mittlerem Durchmesser verschlossen werden. Soll nun ein
Verpackungsbehälter mit größerem Durchmesser verschlossen werden, werden die Expandierrollen
16 bis 18 mit ihren Achsen 25 bis 27 aus den Aufnahmen 29 entfernt und lediglich in
die weiter außen liegenden Aufnahmen 28 umgesteckt. Soll andererseits ein Verpackungsbehälter
mit kleinerem Durchmesser verschlossen werden, werden die Achsen 25 bis 27 mit den
Expandierrollen 16 bis 18 in die Aufnahmen 30 gesteckt.
[0020] In allen Zeichnungsfiguren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszahlen versehen.
[0021] Das Expandierwerkzeug 24 gemäß Fig. 4 weicht insofern von denjenigen in Fig. 3 ab,
als in Fig. 4 jeder Schlitten, zum Beispiel 31, 32, nur die eine Aufnahme 29 für die
Achse, zum Beispiel 25, 26, der zugehörigen Expandierrolle 16, 17 aufweist. Diese
kostengünstige Ausführungsform der Schlitten 31, 32 ist dafür bestimmt, große Mengen
von Verpackungsbehältern 40 mit gleichbleibendem Durchmesser zu verschließen. Es können
jedoch mit dem Expandierwerkzeug 24 gemäß Fig. 4 auch Verpackungsbehälter 40 mit unterschiedlichem
Durchmesser verschlossen werden, wenn entsprechend Sätze von Expandierrollen 16, 17
mit größerem oder kleinerem Durchmesser, als in Fig. 4 dargestellt, verwendet werden.
[0022] Der Verpackungsbehälter 40 gemäß Fig. 4 weist ein Unterteil 41 aus Blech und ein
Verschlußelement 42 aus Blech auf. Randbereiche des Unterteils 41 und des Verschlußelements
42 sollen in einen sich radial nach innen öffnenden Innenraum 43 eines Sicherungsrings
44 expandiert werden. Einzelheiten dazu werden im Zusammenhang mit Fig. 8 verdeutlicht
werden. Zum Zweck des Expandierens liegen sich eine erste Wand 45 des Unterteils 41
und eine zweite Wand 46 des Verschlußelements 42 gegenüber.
[0023] Der Teller 15 ist von einem parallel zu der Längsachse 22 heb- und senkbaren Drückwerkzeug
47 umgeben.
[0024] Der Teller 15 weist eine zentrische Lagerbuchse 48 auf, in der ein unterer Zapfen
49 eines Betätigungselements 50 parallel zu der Längsachse 22 verschiebbar geführt
ist. In ähnlicher Weise ist ein oberer Zapfen 51 des Betätigungselements 50 in einer
Lagerbuchse 52 der Welle 13 axial verschiebbar gelagert. Zwischen den Zapfen 49, 51
ist ein radial nach außen vorspringender Kragen 53 des Betätigungselements 50 befestigt.
Jeweils an einem Lagerbolzen 54 des Kragens 53 ist ein Ende einer Lasche 55 heb- und
senkbar angelenkt. Das andere Ende jeder Lasche 55 ist mit einem Lagerbolzen 56 des
zugehörigen Schlittens 31, 32 gelenkig verbunden.
[0025] Eine in Fig. 13 im einzelnen dargestellte untere Stufe der zweistufigen Kolben-Zylinder-Einheit
14 dient dazu, das Betätigungselement 50 gesteuert parallel zu der Längsachse 22 zu
heben oder zu senken. Dazu ist der obere Zapfen 51 des Betätigungselements 50 an einer
Kolbenstange 57 befestigt, an der ein unterer Kolben 58 festgelegt ist, der in einem
Zylinder 59 verschiebbar und abgedichtet gelagert ist. Der untere Kolben 58 dient
dazu, das Betätigungselement um einen Hub 60 abzusenken. Dazu wird der Oberseite des
unteren Kolbens 58 durch einen Kanal 61 gesteuert Druckluft zugeführt (siehe auch
Fig. 13). Das Ende des Hubes 60 ist dadurch definiert, daß eine Unterseite 62 des
unteren Kolbens 58 auf einer Anschlagfläche 63 des Zylinders 59 aufsetzt. Der Zylinder
59 ist im übrigen Bestandteil der Welle 13.
[0026] In Fig. 4 befinden sich die Expandierrollen 16, 17 in einer radial inneren Ausgangsstellung,
in welcher die Expandierrollen 16, 17 in die zweite Wand 46 des Verpackungsbehälters
40 eintauchen können.
[0027] Dazu wird mittels der oberen Stufe der zweistufigen Kolben-Zylinder-Einheit 14 das
gesamte Expandierwerkzeug mitsamt der Welle 13 und der unteren Stufe der zweistufigen
Kolben-Zylinder-Einheit 14 gemäß Fig. 13 abgesenkt. Diese erste Stufe besteht aus
einer pneumatischen Kolben-Zylinder-Einheit, die sich koaxial nach oben an die Struktur
in Fig. 13 anschließt und im einzelnen nicht dargestellt zu werden braucht. In den
Fig. 5 und 6 ist das Expandierwerkzeug 24 auf diese Weise maximal abgesenkt worden.
In diesem Zustand sind die Expandierrollen 16, 17 in die zweite Wand 46 des Verschlußelements
42 (Fig. 4) eingetaucht.
[0028] In Fig. 5 ist dabei zwischen der Expandierrolle 16 und der gegenüberliegenden zweiten
Wand 46 ein geringes radiales Spiel erkennbar. Dies bedeutet, daß die Expandierung
noch nicht eingesetzt hat. Zuvor wurde das Drückwerkzeug 47 in Berührung mit dem Sicherungsring
44 (Fig. 8) abgesenkt. Die dabei auf den Sicherungsring 44 ausgeübte axiale Druckkraft
64 (Fig. 8) wird so groß gewählt, daß sich eine ausreichende Dichtkompression einer
Ringdichtung 65 (Fig. 8) einstellt.
[0029] Jetzt wird in Fig. 5 Druckluft auf die Oberseite des unteren Kolbens 58 geleitet.
Dies hat zur Folge, daß das Betätigungselement 50 um den Hub 60 bis in die in Fig.
6 gezeigte Stellung nach unten verschoben wird. In dieser Stellung befindet sich die
Expandierrolle 17 in ihrer radial äußeren Betriebsendstellung und ist der Verschluß
des Verpackungsbehälters 40 fertig expandiert und verschlossen.
[0030] Sobald dies geschehen ist, kann das Drückwerkzeug 47 wieder außer Berührung mit dem
Verpackungsbehälter 40 angehoben und auch das Betätigungselement 50 wieder angehoben
werden. Dadurch bewegt sich die Lasche 55 aus der waagerechten Endstellung in Fig.
6 wieder zurück in die geneigte Ausgangsstellung gemäß Fig. 5. Gleichzeitig fahren
die Expandierrollen 16 bis 18 (Fig. 3) aus ihrer radial äußeren Betriebsstellung zurück
in ihre radial innere Ausgangsstellung gemäß Fig. 5. Danach wird das Expandierwerkzeug
24 wieder in seine obere Ausgangsstellung gemäß Fig. 4 angehoben, wodurch der an seinem
oberen Ende verschlossene Verpackungsbehälter 40 frei zur Entnahme aus der Verschließmaschine
1 ist.
[0031] Fig. 7 zeigt weitere Einzelheiten der Ausbildung des Betätigungselements 50, der
Lasche 55, des Schlittens 32 und der Führung 35.
[0032] Gemäß Fig. 8 ist eine obere Öffnung 66 des Unterteils 1 des Verpackungsbehälters
40 durch das Verschlußelement 42 dicht verschlossen. Das Unterteil 41 und das Verschlußelement
42 bestehen aus Weißblech von zum Beispiel 0,31 mm Dicke.
[0033] Ein erster Randbereich 67 des Unterteils 41 ist mit einem zweiten Randbereich 68
des Verschlußelements 42 dicht verbunden. Ein erster freier Endbereich 69 des ersten
Randbereichs 67 ist als eine Außenanrollung ausgebildet. An die zweite Wand 46 schließt
sich oben ein zweiter freier Endbereich 70 des zweiten Randbereichs 68 an. Der zweite
freie Endbereich 70 endet in einer Anrollung 71 und trägt innen die Ringdichtung 65.
Die Ringdichtung 65 wirkt mit dem ersten freien Endbereich 69 abdichtend zusammen.
Die erforderliche axiale Dichtanpressung geschieht schon vor dem Expandieren der Expandierrollen,
zum Beispiel 17, dadurch, daß das Drückwerkzeug 47 die axiale Druckkraft 64 auf die
obere Begrenzung des Sicherungsrings 44 ausübt.
[0034] In dem in Fig. 8 gezeigten, durch die Expandierrollen 16 bis 18 (Fig. 3) expandierten
Endzustand liegen der erste 69 und der zweite Endbereich 70 in dem Innenraum 43 des
Sicherungsrings 44. Dabei hat sich eine radial äußere Seite 72 der ersten Wand 45
gegen einen als Anschlag wirkenden, radial inneren Rand 73 eines Untergurts 74 des
Sicherungsrings 44 gelegt. Die formschlüssige Verriegelung ist gemäß Fig. 8 dadurch
zustande gekommen, daß sich während der Expansion der erste freie Endbereich 69 in
vollem Umfang über den Untergurt 74 bewegt hat. Der Sicherungsring 44 kann in jeder
beliebigen, an sich bekannten Weise ausgebildet sein. Es kann sich dabei zum Beispiel
um einen Spannring handeln, der sich leicht öffnen und auch wieder verschließen läßt.
[0035] Während der Expansion ist gemäß Fig. 8 an ein axial äußeres Ende der zweiten Wand
46 eine sich über das äußere Ende hinaus radial nach innen erstreckende Sicke 75 angeformt
worden. Die Sicke 75 versteift den zweiten Randbereich 68 und gestattet dem zweiten
freien Endbereich 70 eine optimale Formgestaltung innerhalb des Innenraums 43.
[0036] Aus Fig. 9 ist erkennbar, wie die Expandierrolle 16 über ein gestrichelt eingetragenes
Wälzlager 76 an einem unteren Fortsatz 77 der Achse 25 frei drehbar gelagert ist.
Sobald die Expandierrolle 16 radial nach außen in Berührung mit dem Verpackungsbehälter
40 bewegt wird, wird sie durch Reibung drehend mitgenommen. Die aktive, radial äußere
Fläche der Expandierrolle 16 ist in besonderer Weise konturiert. Dies wird im Zusammenhang
mit Fig. 10 erläutert.
[0037] Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 findet ein Verschlußelement 42 mit einer
mittigen Entnahmeöffnung 78 Verwendung. Die Entnahmeöffnung 78 ist durch einen entfernbaren
und wieder eindrückbaren Stopfen 79 aus Kunststoff dicht verschlossen. Es können aber
auch alle anderen auf dem Markt erhältlichen Verschlüsse aus Kunststoff oder Metall
eingesetzt werden, zum Beispiel auch Kunststoff-Schraubverschlüsse.
[0038] Gemäß Fig. 10 werden durch die Expandierrolle 16 die erste Wand 45 und die zweite
Wand 46, zumindest über einen Teil ihrer axialen Länge, unter einem negativen Winkel
80 zur Längsachse 22 geformt, wobei sich der Durchmesser zu einem Innenraum 81 des
Verpackungsbehälters 40 vergrößert. Durch diese Konizität ergibt sich am Ende des
Expandierens die formschlüssige Verriegelung zwischen der ersten Wand 45 und der zweiten
Wand 46, ohne daß hier ein zusätzlicher Sicherungsring, wie der Sicherungsring 44
in Fig. 8, erforderlich wäre.
[0039] Fig. 11 zeigt den Schlitten 31 gemäß Fig. 3 im Längsschnitt. Allerdings ist hier
die Achse 25 nicht in die mittlere Aufnahme 29, sondern in die radial innere Aufnahme
30 eingesteckt. Die Achse 25 ist oben durch einen Sicherungsring 82 axial gesichert.
Die Expandierrolle weist an ihrer radial äußeren, aktiven Fläche 83 eine sich radial
nach außen erstreckende Umfangsprofilierung 84 auf. Da in diesem Ausführungsbeispiel
die Expandierrolle 16 verhältnismäßig weit radial innen sitzt, um einen Verpackungsbehälter
mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser zu verschließen, ist das Drückwerkzeug 47
in Fig. 11 entsprechend weit radial nach innen gezogen.
[0040] Fig. 12 zeigt die Expandierrolle 16 gemäß Fig. 11 in ihrer radial äußeren Betriebsendstellung.
Dabei hat die Umfangsprofilierung 84 der Expandierrolle 16 in den Wänden 45, 46 komplementäre
Umfangssicken 85 und 86 ausgeformt. Die Umfangssicken 85, 86 führen zu einer formschlüssigen
Verriegelung der Randbereiche 67, 68 gegenüber einander.
[0041] Fig. 13 zeigt einen Längsschnitt durch den Betätigungsantrieb für die radiale Verschiebung
der Schlitten 31 bis 33 (Fig. 3). Der untere Teil dieses Betätigungsantriebs war schon
im Zusammenhang mit Fig. 4 beschrieben worden. Die Kolbenstange 57 setzt sich nach
oben hin fort und ist mit ihrem oberen Ende 87 in einer Bohrung 88 der Welle 13 geführt.
Auf ein Gewinde der Kolbenstange 57 ist eine Mutter 89 geschraubt, mit der ein oberer
Kolben 90 axial auf den unteren Kolben 58 und dieser wiederum axial auf den oberen
Zapfen 51 des Betätigungselements 50 gespannt wird. Der obere Kolben 90 ist abgedichtet
in einem oberen Zylinder 91 geführt, der wie der untere Zylinder 59 Bestandteil der
Welle 13 ist. Zwischen den Zylindern 59, 91 ist eine Platte 92 abgedichtet eingespannt.
Eine weitere Platte 93 ist zwischen dem oberen Zylinder 91 und einem Luftleitabschnitt
94 der Welle 13 ebenfalls als Bestandteil der Welle 13 vorgesehen. Der Luftleitabschnitt
94 ist durch Wälzlager 95 und 96 in einer stationären Manschette 97 drehbar gelagert.
Einer ersten inneren Ringnut 98 der Manschette 97 kann, wie durch den strichpunktierten
Pfeil 99 angedeutet ist. Druckluft gesteuert zugeleitet werden. Diese Druckluft gelangt
über ein Kanalsystem 100 in dem Luftleitabschnitt 94 und der Platte 93 sowie eine
Verbindungsleitung 101 in den Kanal 61 und damit auf die Oberseite des unteren Kolbens
58. Dies bewirkt eine Abwärtsbewegung des Betätigungselements 50 und damit eine radial
nach außen gerichtete Bewegung der Expandierrollen 16 bis 18 (Fig. 3).
[0042] Wenn dagegen einer zweiten Ringnut 102 der Manschette 94 im Sinne des strichpunktierten
Pfeils 103 Druckluft zugeführt wird, gelangt diese in ein Kanalsystem 104 in dem Luftleitabschnitt
94 und der Platte 93 und von dort durch eine Verbindungsleitung 105 in einen Kanal
106 der Platte 92 und auf die Unterseite des oberen Kolbens 90. Dies bewirkt ein Anheben
des Betätigungselements 50 und ein radiales Zurückziehen der Expandierrollen 16 bis
18.
[0043] In Fig. 14 ist die Wirkungsweise des Expandierwerkzeugs 24 schematisch dargestellt.
Die Expandierrollen 16 bis 18 sind mit voll ausgezogenen Kreisen in ihrer radial inneren
Ausgangsstellung (Fig.5) jeweils in einem Winkelabstand von 120° Grad voneinander
dargestellt. Sie liegen innen an der zweiten Wand 46 (Fig. 5) an. Zum Expandieren
läuft das Expandierwerkzeug 24 mit den Expandierrollen 16 bis 18 in Richtung des Pfeils
107 um. Die Expandierrollen 16 bis 18 werden dabei zunehmend auf spiraligen Bahnen
in Richtung des Pfeils 107 und radial nach außen bewegt, bis die zweite Wand 46 und
damit der Verschlußbereich des Verpackungsbehälters 40 genügend expandiert worden
ist. Dieser Endzustand ist für die Expandierrolle 16 in strichpunktierten Linien rechts
oben in Fig. 14 dargestellt. Selbstverständlich haben die beiden anderen Expandierrollen
17 und 18 bis dahin die gleiche radial äußere Position wie die Expandierrolle 16 eingenommen.
Die Geschwindigkeit der radialen Auswärtsbewegung der Expandierrollen 16 bis 18 und
damit bei gegebener Umlaufgeschwindigkeit des Expandierwerkzeugs 24 die Anzahl der
spiraligen Bahnen 108, die jede Expandierrolle 16 bis 18 bis zur Vollendung der Expandierung
zurücklegt, hängt von mehreren Parametern ab. Solche Parameter sind zum Beispiel die
Verformbarkeit und Dicke der Bleche des Unterteils 41 und des Verschlußelements 42
im Verschlußbereich. In jedem Fall kann die Expandierung so schonend vor sich gehen,
daß sich eine einwandfreie Abdichtung im Verschlußbereich nach der Expandierung ergibt.
[0044] Fig. 15 ist eine der Fig. 14 entsprechende schematische Darstellung für den Fall,
daß das Expandierwerkzeug 24 nur zwei, sich diametral gegenüberliegende Expandierrollen
16 und 17 aufweist. Die Expandierrollen 16, 17 sind in ihrer radial inneren Ausgangslage
in Fig. 15 wiederum mit voll ausgezogenen Kreisen dargestellt und liegen innen an
der zweiten Wand 46 (vgl. Fig. 5) an. Die zweite Wand 46 hat in diesem Ausgangszustand
einen inneren Radius 109.
[0045] Zum Expandieren läuft das Expandierwerkzeug 24 in Richtung des Pfeils 107 bei feststehendem
Verpackungsbehälter um. Dabei werden die Expandierrollen 16, 17 kontinuierlich radial
nach außen bewegt, so daß sich die Berührungszone jeder Expandierrolle 16, 17 auf
einer spiraligen Bahn 110 und 111 um einen Winkel 112 und 113 von je 180° Grad bewegt.
Am Ende dieses Weges nehmen die Expandierrollen 16, 17 die in Fig. 15 strichpunktiert
eingezeichneten Stellungen ein. Es sei angenommen, daß es sich hierbei schon um die
radial äußeren Betriebsendstellungen (Fig. 6) der Expandierrollen 16, 17 handelt.
Würde an dieser Stelle der Umlauf des Expandierwerkzeugs 24 in Richtung des Pfeils
107 beendet, würde sich keine kreiszylindrische Innenfläche der zweiten Wand 46 ergeben.
Diese ideale kreisringförmige Zylinderfläche 46 ist in Fig. 15 gestrichelt eingezeichnet.
Vielmehr würden dann vor jeder Expandierrolle 16, 17 sichelförmige Konturen der zweiten
Wand 46 zwischen der jeweiligen spiraligen Bahn 108, 109 und dem gestrichelten Kreis
46 stehenbleiben. Diese sichelförmigen Konturen werden dadurch beseitigt, daß die
Expandierrollen 16, 17 aus ihren in Fig. 15 strichpunktiert eingetragenen Stellungen
noch mindestens je 180° Grad weiter in Richtung des Pfeils 107 umlaufen gelassen werden,
ohne daß dabei eine weitere radiale Auswärtsbewegung der Expandierrollen 16, 17 stattfindet.
Nach diesem Glättungsschritt weist die zweite Wand 46 die in Fig. 15 gestrichelt eingezeichnete
kreiszylindrische Form mit dem Radius 114 auf. In Fig. 15 ist auch der radiale Hub
115 der Expandierrollen 16, 17 zwischen ihrer radial inneren Ausgangsstellung (Fig.
5) und ihrer radial äußeren Betriebsendstellung (Fig. 6) eingezeichnet.
1. Vorrichtung zum dichten Verbinden eines ersten Randbereichs (67) eines Unterteils
(41) eines Verpackungsbehälters (40) aus Blech mit einem zweiten Randbereich (68)
eines Verschlusselementes (42) aus Blech,
wobei der zweite Randbereich (68) eine mit dem ersten Randbereich (67) zusammenwirkende
Ringdichtung (65) trägt,
wobei sich innerhalb der Ringdichtung (65) eine erste Wand (45) des ersten Randbereichs
(67) und eine zweite Wand (46) des zweiten Randbereichs (68) radial gegenüberliegen,
wobei das Verschlusselement (42) mit der Ringdichtung (65) auf den ersten Randbereich
(67) legbar ist,
mit einem zur Ausübung einer axialen Druckkraft (64) bis zu einer ausreichenden Dichtkompression
der Ringdichtung (65) bestimmten Drückwerkzeug (47),
mit einem, mit einer radial inneren Seite des zweiten Randbereichs (68) in Berührung
bringbaren Expandierwerkzeug (24), wobei der erste (67) und der zweite Randbereich
(68) durch das Expandierwerkzeug (24) gemeinsam expandierbar sind, bis eine formschlüssige
Verriegelung erreicht ist,
wobei das Expandieniverkzeug (24) und der Verpackungsbehälter (40) zumindest während
eines Expandierzyklus relativ zueinander um ihre gemeinsame Längsachse (22) drehbar
sind,
wobei das Expandierwerkzeug (24) wenigstens eine Expandierrolle (16 bis 18) aufweist
und
wobei jede Expandierrolle (16 bis 18) während jedes Expandierzyklus zwischen einer
radial inneren Ausgangsstellung und einer radial äußeren Betriebsstellung bewegbar
ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass jede Expandierrolle (16 bis 18) frei drehbar an einem Schlitten (31 bis 33) gelagert
ist, wobei jeder Schlitten (31 bis 33) in einer Führung eines Tellers (15) radial
verschiebbar ist,
dass der Teller (15) drehfest über eine Welle (13) mit einem Antriebsmotor (10) in Verbindung
steht,
dass jeder Schlitten (31 bis 33) an einem Ende einer Lasche (55) angelenkt ist,
dass das andere Ende jeder Lasche (55) an einem parallel zu der Längsachse (22) des Expandierwerkzeugs
(24) entlang der Welle (13) bewegbaren Betätigungselement (50) angelenkt ist,
dass das Expandierwerkzeug einschließlich des Betätigungselements (50) durch eine Kolben-Zylinder-Einheit
(14) entlang der Welle (13) zwischen einer Ruhelage, in der sich die wenigstens eine
Expandierrolle (16 bis 18) außerhalb der Randbereiche (67,68) befindet und einer Betriebsstellung,
in der die wenigstens eine Expandierrolle (16 bis 18) in die Randbereiche (67,68)
eingetaucht ist, gesteuert hin und her antreibbar ist und
dass sich die Welle (13) durch die Kolben-Zylinder-Einheit (14) hindurch erstreckt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schlitten (31 bis 33) mehrere, in radialem Abstand voneinander angeordnete
Aufnahmen (28 bis 30) für die zugehörige Expandierrolle (16 bis 18) aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Längsachse (19 bis 21) jeder Expandierrolle (16 bis 18) parallel zu der Längsachse
(22) des Expandierwerkzeugs (24) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass eine mit dem zweiten Randbereich (68) in Berührung tretende Fläche (83) jeder Expandierrolle
(16 bis 18) kreiszylindrisch ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass eine mit dem zweiten Randbereich (68) in Berührung tretende Fläche (83) jeder Expandierrolle
(16 bis 18) sich zum Innenraum (81) des Verpackungsbehälters (40) erweiternd kegelstumpfförmig
ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass eine mit dem zweiten Randbereich (68) in Berührung tretende Fläche (83) jeder Expandierrolle
(16 bis 18) eine Umfangsprofilierung (84) aufweist.
1. Device for connecting a first edge region (67) of a base portion (41) of a sheet metal
packaging container (40) in a sealing manner to a second edge region (68) of a sheet
metal closure element (42),
wherein the second edge region (68) supports an annular seal (65) which cooperates
with the first edge region (67),
wherein within the annular seal (65) a first wall (45) of the first edge region (67)
and a second wall (46) of the second edge region (68) lie opposite each other in a
radial manner, wherein the closure element (42) can be placed with the annular seal
(65) on to the first edge region (67),
having a pressing tool (47) which is intended to exert an axial compressive force
(64) until a sufficient sealing compression of the annular seal (65) is achieved,
having an expansion tool (24) which can be brought into contact with a radially inner
side of the second edge region (68), wherein the first (67) and second edge region
(68) can be expanded jointly by means of the expansion tool (24), until a positive
locking arrangement is achieved,
wherein at least during an expansion cycle the expansion tool (24) and the packaging
container (40) can be rotated relative to each other about their common longitudinal
axis (22),
wherein the expansion tool (24) comprises at least one expansion roller (16 to 18)
and
wherein each expansion roller (16 to 18) can be moved during each expansion cycle
between a radially inner starting position and a radially outer operating position,
characterised in that
each expansion roller (16 to 18) is mounted in a freely rotatable manner on a slide
(31 to 33), wherein each slide (31 to 33) can be displaced radially in a guide of
a disk (15),
the disk (15) is connected in a non-rotatable manner via a shaft (13) to a drive motor
(10),
each slide (31 to 33) is articulated to an end of a bracket (55),
the other end of each bracket (55) is articulated to an actuating element (50) which
can be moved in parallel with the longitudinal axis (22) of the expansion tool (24)
along the shaft (13),
the expansion tool including the actuating element (50) can be driven reciprocally
in a controlled manner by means of a piston-cylinder unit (14) along the shaft (13)
between a non-operative position, in which the at least one expansion roller (16 to
18) is located outside the edge regions (67, 68), and an operating position, in which
the at least one expansion roller (16 to 18) is received into the edge regions (67,
68), and
the shaft (13) extends through the piston-cylinder unit (14).
2. Device as claimed in claim 1,
characterised in that each slide (31 to 33) comprises several receptacles (28 to 30) for the associated
expansion roller (16, to 18), said receptacles being disposed at a radial spacing
from each other.
3. Device as claimed in claim 1 or 2,
characterised in that a longitudinal axis (19 to 21) of each expansion roller (16 to 18) is disposed in
parallel with the longitudinal axis (22) of the expansion tool (24).
4. Device as claimed in any one of claims 1 to 3,
characterised in that a surface (83) of each expansion roller (16 to 18) which comes into contact with
the second edge region (68) is circular-cylindrical.
5. Device as claimed in any one of claims 1 to 3,
characterised in that a surface (83) of each expansion roller (16 to 18) which comes into contact with
the second edge region (68) is formed in the shape of a truncated cone widening towards
the inner space (81) of the packaging container (40).
6. Device as claimed in any one of claims 1 to 3,
characterised in that a surface (83) of each expansion roller (16 to 18) which comes into contact with
the second edge region (68) comprises a peripheral profile (84).
1. Dispositif pour l'assemblage étanche d'une première zone de bord (67) d'une partie
inférieure (41) d'un récipient d'emballage (40) en tôle avec une deuxième zone de
bord (68) d'un élément de fermeture (42) en tôle,
dans lequel la deuxième zone de bord (68) porte un joint torique (65) coopérant
avec la première zone de bord (67),
dans lequel une première paroi (45) de la première zone de bord (67) et une deuxième
paroi de la deuxième zone de bord (68) se font face dans le sens radial à l'intérieur
du joint torique (65), l'élément de fermeture (42) avec le joint torique (65) pouvant
être posé sur la première zone de bord (67),
avec un outil de compression (47) destiné à exercer une force de pression axiale
(64) jusqu'à une compression d'étanchéité suffisante du joint torique (65),
avec un outil d'expansion (24) pouvant être mis en contact avec une face interne
dans le sens radial de la deuxième zone de bord (68), la première zone de bord (67)
et la deuxième (68) pouvant être élargies ensemble par l'outil d'expansion (24) jusqu'à
ce qu'un verrouillage par engagement positif soit obtenu,
l'outil d'expansion (24) et le récipient d'emballage (40) pouvant tourner l'un
par rapport à l'autre autour de leur axe longitudinal (22) commun au moins pendant
un cycle d'expansion,
l'outil d'expansion (24) présentant au moins un galet d'expansion (16 à 18) et
chaque galet d'expansion (16 à 18) pouvant être déplacé pendant chaque cycle d'expansion
entre une position de départ intérieure dans le sens radial et une position de service
extérieure dans le sens radial,
caractérisé en ce que chaque galet d'expansion (16 à 18) est supporté de manière à pouvoir tourner librement
sur un chariot (31 à 33), chaque chariot (31 à 33) pouvant être déplacé dans le sens
radial dans un guide d'un plateau (15),
en ce que le plateau (15) est relié de manière solidaire en rotation par un arbre (13) avec
un moteur d'entraînement (10),
en ce que chaque chariot (31 à 33) est articulé à une extrémité d'une patte (55),
en ce que l'autre extrémité de chaque patte (55) est articulée sur un élément d'actionnement
(50) mobile le long de l'arbre (13) parallèlement à l'axe longitudinal (22) de l'outil
d'expansion (24),
en ce que l'outil d'expansion y compris l'élément d'actionnement (50) peut être entraîné de
manière contrôlée en va-et-vient par une unité de piston (14) le long de l'arbre (13)
entre une position de repos dans laquelle le ou les galets d'expansion (16 à 18) se
trouvent en dehors des zones de bord (67, 68) et une position de service dans laquelle
le ou les galets d'expansion (16 à 18) sont introduits dans les zones de bord (67,
68), et
en ce que l'arbre (13) s'étend à travers l'unité de vérin (14).
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque chariot (31 à 33) présente plusieurs logements (28 à 30) écartés les uns des
autres dans le sens radial pour les galets d'expansion (16 à 18) correspondants.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un axe longitudinal (19 à 21) de chaque galet d'expansion (16 à 18) est disposé parallèlement
à l'axe longitudinal (22) de l'outil d'expansion (24).
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une surface (83) de chaque galet d'expansion (16 à 18) venant en contact avec la deuxième
zone de bord (68) est en forme de cylindre circulaire.
5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une surface (83) de chaque galet d'expansion (16 à 18) venant en contact avec la deuxième
zone de bord (68) est conformée en tronc de cône s'élargissant vers l'intérieur (81)
du récipient d'emballage (40).
6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une surface (83) de chaque galet d'expansion (16 à 18) venant en contact avec la deuxième
zone de bord (68) est profilée (84) sur sa circonférence.