Verfahren und Vorrichtung zum Spannen und Pressen eines Kunststoffdeckels

Abstract

 Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Spannen und/oder Pressen eines Gegenstandes mit wenigstens zwei Werkzeugen ist dadurch gekennzeichnet, daß nur eines der Werkzeuge von außen beeinflußt gegen den Gegenstand gefahren wird, während die anderen Werkzeuge unter Umlenkung der Kraftrichtung des ersten Werkzeuges gegen den Gegenstand gepreßt werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Spannen und/oder Pressen eines Gegenstandes mit wenig­stens zwei Werkzeugen.

[0002] Bei den bekannten Verfahren werden die Werkzeuge getrennt von Druckzylindern beaufschlagt, was zwar eine verhältnis­mäßig einfache Konstruktion ergibt, im Funktionsablauf aber zu mehr oder weniger großen Ungenauigkeiten führt.

[0003] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfah­ren sowie eine Vorrichtung vorzuschlagen, die mit höchster Präzision ablaufen bzw. funktionieren.

[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nur eines der Werkzeuge von außen beeinflußt gegen den Gegen­stand gefahren wird, während die anderen Werkzeuge unter Umlenkung der Kraftrichtung des ersten Werkzeuges gegen den Gegenstand gepreßt werden. Durch diese Koppelung der Werkzeuge untereinander arbeiten diese synchron, so daß ein optimales Spannen und/oder Pres­sen des Gegenstandes erzielt wird.

[0005] Sehr vorteilhaft ist es auch, wenn erfindungsgemäß die Bedienungskraft des einen Werkzeuges gleichzeitig auf ein vorzugsweise symmetrisches Hebelwerk geleitet, dort um 180 Grad umgelenkt und das zweite Werkzeug in entgegenge­setzter Richtung zum ersten Werkzeug bewegt wird. Dadurch ist eine zusätzliche Abstützung des Gegenstandes nicht erforderlich.

[0006] Eine weitere sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt, darin, daß die zum Bedienen der Werkzeuge von außen einwirkende Kraft auf zwei symmetrisch zur Kraftachse ange­ordnete Schrägflächen wirkt, die unter dem Einfluß der Bedienungskraft aufeinander zu und damit gegen den Gegen­stand bewegt werden.

[0007] Auch durch dieses Verfahren wirken zwei Werkzeuge symme­trisch aufeinander zu, so daß eine Abstützung des Gegenstan­des gegen die Preßkräfte unnötig ist.

[0008] Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeich­net, daß ein erstes Werkzeug auf zwei parallelen Führungen verschiebbar gelagert und mit einer Brücke versehen ist, an welcher mittig die Bedienungskraft eingeleitet wird und deren beide Enden mit zwei drehbar gelagerten Hebeln verbun­den sind, die ihrerseits mit dem zweiten Werkzeug in Verbin­dung stehen und dieses in entgegengesetzter Richtung zum ersten Werkzeug bewegen.

[0009] Mit dieser Vorrichtung wird die in das erste Werkzeug einge­leitete Kraft aufgeteilt und ein Teil über die drehbar gelagerten Hebel um 180 Grad umgelenkt, wodurch das mit diesem Teil beaufschlagte zweite Werkzeug sich gegen das erste Werkzeug bewegt, wobei der zu spannende bzw. zu pres­sende Gegenstand zwischen beiden Werkzeugen eingespannt wird.

[0010] Eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch ge­kennzeichnet, daß an einem ersten längsverschiebbar gelager­ten Werkzeug zwei symmetrisch angeordnete Flächen angeordnet sind, welche mit an zwei weiteren Werkzeugen angeordneten Schrägflächen in Verbindung stehen und diese gegeneinander bewegen. Dadurch werden von einem Werkzeug zwei weitere Werkzeuge synchron gesteuert, so daß ein gleichzeitiges Angreifen aller Werkzeuge am zu spannenden bzw. zu pressen­den Gegenstand gewährleistet ist.

[0011] Sehr vorteilhaft ist es dabei, wenn erfindungsgemäß die am ersten längsverschiebbaren Werkzeug vorgesehenen symmetri­schen Flächen als drehbar gelagerte Rollen ausgebildet sind. Damit wird eine besonders leichtgängige Betätigung der weiteren Werkzeuge erzielt.

[0012] Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß an der Brücke des ersten Werk­zeuges zwei Schubstangen befestigt sind, die an ihrem Ende mittels eines Quersteges verbunden sind, der zwei Stößel trägt, welche jeweils mit dem einen Ende mit dem einen Arm der drehbar gelagerten Hebel verbunden sind, deren anderer Arm über Schubstößel mit einer Brücke des zweiten Werkzeuges verbunden ist.

[0013] Diese Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht eine weitgehend verlustfreie Umlenkung der Betätigungskraft für das zweite Werkzeug.

[0014] Sehr vorteilhaft ist es auch, wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung auch die weiteren Werkzeuge jeweils auf zwei parallelen Führungsstangen gelagert sind. Damit ist eine einwandfreie Parallelverschiebung der einzel­nen Werkzeuge und damit ein exaktes Angreifen am Gegenstand gewährleistet.

[0015] Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß zwischen den beiden weiteren Werkzeugen zwei Druckfedern angeordnet sind, deren Windungen um die paralle­len Führungsstangen herum verlaufen. Damit ist gewährleistet, daß die beiden Werkzeuge nach ihrer Entlastung durch das erste Werkzeug wieder in ihre vom Gegenstand entfernte Ausgangsposition zurückkehren.

[0016] Eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung liegt darin, daß die weiteren Werkzeuge an ihrem dem ersten bzw. zweiten Werkzeug zugekehrten Ende mit einer Anlagefläche versehen sind, mit der sich diese Werkzeuge an das erste bzw. zweite Werkzeug in ihrer eingefahrenen Endstellung anlegen. Damit ist einerseits ein Überspannen des Gegenstandes durch die weiteren Werkzeuge ausgeschlossen, andererseits aber ein lückenloses Pressen des Gegenstandes gewährleistet.

[0017] Insbesondere beim dem Versiegeln dienenden Pressen des Gegenstandes ist es gemäß der Erfindung besonders vorteil­haft, wenn die Werkzeuge gegen ein zentrales Innenwerkzeug arbeiten, das der Form der Außenwerkzeuge entsprechend ausgebildet ist.

[0018] Dabei ist es gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfin­dung vorteilhaft, wenn das Innenwerkzeug mit einer Innenboh­rung sowie von dieser ausgehenden, radial verlaufenden Schlitzen versehen ist, welche das Innenwerkzeug in einzelne Segmente unterteilen, und wenn im Innern der Innenbohrung ein axial verschiebbarer Stempel vorgesehen ist, welcher im eingefahrenen Zustand das Innenwerkzeug aufweitet. Damit ist es möglich, die äußeren Werkzeuge an den Gegen­stand ohne erheblichen Preßdruck anzulegen und dann diesen durch den Stempel des Innenwerkzeuges zu erzeugen.

[0019] Sehr vorteilhaft ist es auch, wenn erfindungsgemäß das Innenwerkzeug als Sonotrode einer Ultraschall-Schweißein­richtung ausgebildet ist.

[0020] In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungs­beispiels veranschaulicht. Dabei zeigen:

Fig. 1 und 2 eine im Querschnitt ovale Dose, die beider­seits mit einem Kunststoffdeckel verschlossen ist und

Fig. 3 eine schematisch dargestellte Vorrichtung zum Einschweißen der Kunststoffdeckel.

[0021] Mit 1 ist in den Fig. 1 und 2 eine ovale Dose bezeichnet, die aus einem einteiligen Zuschnitt 2 aus Karton gewickelt und entlang einer Längsnaht 3 verschlossen ist. Der Karton­zuschnitt ist mit Kunststoff beschichtet und damit schweiß- oder siegelbar. An beiden Enden ist die Dose 1 mit je einem identischen Deckel 4 verschlossen, der etwas nach innen eingezogen ist. Der Rand 5 dieses Deckels ist U-förmig ausgebildet, so daß das jeweilige Ende des Mantel-Zuschnit­tes 2 in diesen Rand 5 einfassen und mit diesem versiegelt werden kann.

[0022] Die in Fig. 3 dargestellte Vorrichtung 10 zum Einsiegeln der Deckel in die Dose weist ein erstes Werkzeug 11 auf, dessen eines Ende zum Angreifen am Rand des Deckels 4 vorgesehen und diesem entsprechend ausgebildet ist. Das andere Ende dieses Werkzeuges ist mit einer Kolbenstange 12 eines Zylin­ders 13 verbunden, welcher das Werkzeug gegen den Deckel preßt. Am Werkzeug 11 ist eine Brücke 14 befestigt, mit welcher das erste Werkzeug auf zwei parallel zueinander verlaufenden Führungen 15 und 16 längsverschiebbar gelagert ist.

[0023] An den beiden Enden der Brücke 14 ist je eine Schubstange 17,18 angebracht, die beide außerdem an den beiden Enden eines Quersteges 19 befestigt sind. An diesem Quersteg 19 greifen zwei symmetrische Hebelwerke an, die jeweils einen drehbar gelagerten zweiarmigen Hebel 20,21 aufweisen, dessen einer Arm über einen Stößel 22,23 mit dem Quersteg 19 und dessen anderer Arm über einen weiteren Schubstößel 24,25 mit einer weiteren Brücke 26 verbunden sind, an der ein zweites Werkzeug 27 befestigt ist. Dieses zweite Werkzeug 27 arbei­tet dem ersten Werkzeug 11 genau entgegen, aber im gleichen Maße. Die Brücke 26 ist dazu auf zwei parallel zueinander verlaufenden Führungen 28 und 29 längsverschiebbar gelagert. An beiden Brücken 14 und 26 sind je zwei drehbar gelagerte Rollen 30,31, bzw. 32,33 vorgesehen, die symmetrisch zu einander angeordnet sind und an Schrägflächen 34,35 bzw. 36,37 angreifen. Diese Schrägflächen 34 bis 37 sind mit zwei weiteren Werkzeugen 38 und 39 verbunden, welche auf zwei weiteren einander gegenüberliegenden Seiten des Deckels angreifen, wodurch dieser auf seinem gesamten Umfang von Werkzeugen beaufschlagt wird, wobei die Rollen 30 bis 33 das Zusammenfahren dieser weiteren Werkzeuge über die Schrägflä­chen bewirken. Auch diese weiteren Werkzeuge 38,39 sind durch Führungsstangen 40,41 verbunden, wobei um diese Füh­rungsstangen Druckfedern 42,43 herumgeschlungen sind, welche die beiden Werkzeuge 38,39 auseinanderdrücken. Die beiden weiteren Werkzeuge 38,39 sind beiderseits ihrer eigentlichen Anpreßfläche mit jeweils einer Anlagefläche 44,45 bzw. 46,47 versehen, mit der sich diese Werkzeuge an die bereits teil­weise eingefahrenen ersten und zweiten Werkzeuge 11 und 27 anlegen.

[0024] Die Vorrichtung ist darüber hinaus mit einem zentralen Innenwerkzeug 48 ausgerüstet, das in den eingezogenen Ab­schnitt des Deckels 4 eingreift. Dieses Innenwerkzeug 48 ist mit einer zentralen Innenbohrung 49 versehen, in die ein nicht dargestellter Stempel eingreift, der axial verschieb­bar und konisch ausgebildet ist. Von der Innenbohrung 49 gehen radial nach außen verlaufende Schlitze 50 aus, durch welche das Innenwerkzeug so weit flexibel ist, daß es durch den Stempel aufgeweitet werden kann. Der zum Versiegeln notwendige Druck auf den Deckelrand kann somit vom Innen­werkzeug aufgebracht werden. Es ist aber auch möglich, die Außenwerkzeuge über das Anlegen hinaus noch weiter zusammen­zufahren und den Schweißdruck von außen aufzubringen.

[0025] Die zum Verschweißen des Kunststoffdeckels mit der Kunst­stoffbeschichtung des Behälter-Mantels notwendige Wärme kann dadurch aufgebracht werden, daß das Innenwerkzeug 48 als Sonotrode einer Ultraschall-Schweißeinrichtung ausgebildet ist. Es ist aber auch möglich, die notwendige Wärmemenge von außen z.B. durch Heißluftgebläse oder Wärmestrahlung auf den Deckel aufzubringen.

Ansprüche

1. Verfahren zum Spannen und/oder Pressen eines Gegenstandes mit wenigstens zwei Werkzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß nur eines der Werkzeuge von außen beeinflußt gegen den Gegenstand gefahren wird, während die anderen Werkzeuge unter Umlenkung der Kraftrichtung des ersten Werkzeugs gegen den Gegenstand gepreßt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedienungskraft des einen Werkzeuges gleichzeitig auf ein vorzugsweise symmetrisches Hebelwerk geleitet, dort um 180 Grad umgelenkt und das zweite Werkzeug in entgegenge­setzter Richtung zum ersten Werkzeug bewegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Bedienen der Werkzeuge von außen einwirkende Kraft auf zwei symmetrisch zur Kraftachse angeordnete Schrägfächen wirkt, die unter dem Einfluß der Bedienungs­kraft aufeinander zu und damit gegen den Gegenstand bewegt werden.

4. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Werkzeug (11) auf zwei parallelen Führungen (15,16) verschiebbar gelagert und mit einer Brücke (14) versehen ist, an welcher mittig die Bedienungskraft eingeleitet wird und deren beide Enden mit zwei drehbar gelagerten Hebeln (20,21) verbunden sind, die ihrerseits mit dem zweiten Werkzeug (27) in Verbindung stehen und dieses in entgegengesetzter Richtung zum ersten Werkzeug (22) bewegen.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einem ersten längsverschieb­bar gelagerten Werkzeug (11) zwei symmetrisch angeordnete Flächen (30,31,32,33) angeordnet sind, welche mit an zwei weiteren Werkzeugen (38,39) angeordneten Schrägflächen (34,35,36,37) in Verbindung stehen und diese gegeneinander bewegen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die am ersten längsverschiebbaren Werkzeug (11) vorgesehenen symmetrischen Flächen als drehbar gelagerte Rollen (30,31, 32,33) ausgebildet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Brücke (14) des ersten Werkzeuges (11) zwei Schubstangen (17,18) befestigt sind, die an ihrem Ende mittels eines Quersteges (19) verbunden sind, der zwei Stößel (22,23) trägt, welche jeweils mit dem einen Ende mit dem einen Arm der drehbar gelagerten Hebel (20,21) verbunden sind, deren anderer Arm über Schubstößel (24,25) mit einer Brücke (26) des zweiten Werkzeuges (27) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeich­net, daß auch die weiteren Werkzeuge (38,39) jeweils auf zwei parallelen Führungsstangen (40,41) gelagert sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden weiteren Werkzeugen (38,39) zwei Druck­federn (42,43) angeordnet sind, deren Windungen um die parallelen Führungsstangen (40,41) herum verlaufen.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch ge­kennzeichnet, daß die weiteren Werkzeuge (38,39) an ihrem dem ersten bzw. zweiten Werkzeug (11 bzw. 27) zugekehrten Ende mit einer Anlagefläche (44,45,46,47) versehen ist, mit der sich diese Werkzeuge an das erste bzw. zweite Werkzeug in ihrer eingefahrenen Endstellung anlegen.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuge (11,27,38,39) gegen ein zentrales Innenwerkzeug (48) arbeiten, das der Form der Außenwerkzeuge entsprechend ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenwerkzeug mit einer zentralen Innenbohrung (49) sowie von dieser ausgehenden, radial verlaufenden Schlitzen versehen ist, welche das Innenwerkzeug in einzelne Segmente unterteilen, und daß im Innern der Innenbohrung ein axial verschiebbarer Stempel vorgesehen ist, welcher im eingefah­renen Zustand das Innenwerkzeug aufweitet.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeich­net, daß das Innenwerkzeug als Sonotrode einer Ultraschall-­Schweißeinrichtung ausgebildet ist.

Zeichnung