CH689203A5 - Verfahren und Vorrichtung zum Beschneiden von Hohlkoerpern. - Google Patents

Description

  
 



  Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschneiden von runden Hohlkörpern wie Dosen, Tuben oder dergleichen auf Länge und Zertrennen des abgeschnittenen ringförmigen Randes sowie eine Vorrichtung für diesen Zweck mit einer längsverschiebbaren Zu- und Wegführung für die Hohlkörper, mit einem Anschlag für dessen eines Ende, zu einer aus einem inneren Schneidwerkzeug und einem äusseren Gegenschneidwerkzeug bestehenden Längenbeschneidevorrichtung und zu einer aus einem inneren Zertrennwerkzeug und aus einem äusseren Gegenzertrennwerkzeug bestehenden Zertrennvorrichtung für den abgetrennten ringförmigen Rand. 



  Derartige Verfahren und derartige Vorrichtungen sind bekannt. Beispielsweise ist aus der DE-C2 2 725 188 oder auch der DE-AS 1 627 161 eine Vorrichtung zum Beschneiden eines zylindrischen Metallkörpers bekannt. Hierbei wird der einseitig offene Dosenrohling auf einen sich drehenden Dorn mittels eines Kolbens oder auch mit Luftdruck aufgeschoben. Der Dorn weist ein inneres Messer auf, dem ein äusseres drehbares Messer zustellbar ist. Neben dem inneren Messer ist ein Zahnrad angeordnet, das mit einem äusseren angetriebenen Zahnrad kämmt und die Drehbewegung des Dornes bewirkt, wobei auch durch die Zähne des eingreifenden Zahnrads das vom Dosenrohling abgeschnittene Metall mitgenommen wird, d.h. die Zahnradpaarung dient auch als Zertrennvorrichtung.

   Bei dieser Vorrichtung wird der Boden des Rohlings auf der Stirnseite des Dorns abgestützt, wodurch die Abschneidlänge der Dose fixiert wird. Bei unterschiedlichen Stärken des Bodens führt das auch zu Dosen mit unterschiedlich langen Aussenlängen. Da die Dosenrohlinge mit einer Temperatur von ca. 120 DEG C zugeführt werden, erwärmt und dehnt sich der Dorn aus, was wiederum zu immer längeren Dosen führt.

   Probleme entstehen auch dadurch, dass der Dosenrohling vollständig auf den Dorn aufgeschoben werden muss, was einerseits Zeit erfordert und somit die Taktzeiten begrenzt, und andererseits, da der  Dorn sich beim Auf- und Abschieben in Rotation befindet, der Dosenrohling von Null auf die Rotationsgeschwindigkeit beschleunigt werden muss, was Schleifspuren im Innern der Dose hervorrufen kann, die beim späteren Lackieren Schwach- oder Fehlstellen bilden und somit die Qualität der Lackierung beeinträchtigen. Die beschnittene Dose muss dann über die gesamte Länge des Dorns abgezogen werden, was ebenfalls die Taktgeschwindigkeit herabsetzt. Da die Dosenrohlinge über die Länge als auch über den Querschnitt Ungleichmässigkeiten aufweisen, man spricht auch von "Bananen", muss der Dorn gewisse Abweichungen von der Idealform tolerieren können, d.h. es muss etwas Spiel bestehen.

   Je geringer das Spiel zwischen dem Innendurchmesser des Rohlings und dem äusseren Durchmesser des Innenschneidmessers ist, desto höher ist aber die Qualität des Schneidvorgangs. Das äussere Messer wird als umlaufendes Segmentmesser gestaltet, da es nur beim Schnitt in Kontakt mit dem Gegenmesser treten muss, hingegen beim Ab- und Aufschieben der Dose auf den Dorn ausser Kontakt bleiben muss. Diese Anordnung erfordert einen erheblichen Platzbedarf und erschwert das Auffangen und Entfernen der zertrennten Metallspäne.

   Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschneiden von runden Hohlkörpern wie Dosen, Tuben oder dergleichen auf Länge und Zertrennen des abgeschnittenen ringförmigen Randes, wobei die Vorrichtung die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 2 aufweist, dahingehend zu verbessern, dass ein schneller, sauberer Schnitt auf konstant gleiche Aussenlängen schnell mit hohen Taktgeschwindigkeiten und einfach durchführbar ist. 



  Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 2 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen. Nachstehend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel unter Bezug auf Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: 
 
   Fig. 1 die Gesamtansicht einer Vorrichtung zum Beschneiden von Dosenrohlingen; 
   Fig. 2 einen Blick auf das schrittgeschaltete Transportmittel und die Zu- und Wegführung für die Dosenrohlinge bzw. abgeschnittenen Dosen; 
   Fig. 3 die Beschneide- und Zertrennvorrichtung der Vorrichtung in teilweisem Schnitt; 
   Fig. 4 die Draufsicht auf die Beschneide- und Zertrennvorrichtung in Richtung Pfeil F in Fig. 3 gesehen; 
   Fig. 5 einen Schnitt V-V gemäss Fig. 3. 
 



  Die in den Fig. 1 bis 5 dargestellte Vorrichtung zum Beschneiden von Dosenrohlingen weist ein Rahmengestell 1 auf, auf dem ein schrittgeschalteter Antrieb 2 für eine Transporttrommel 3 angeordnet ist. Die Transporttrommel 3 weist über den Umfang verteilt schalenartige Aufnahmen 4 zur Aufnahme von Dosenrohlingen bzw. Dosen 5 auf. In den Aufnahmen 4 sind eine oder mehrere in einer Reihe angeordnete Austrittsöffnungen 6 vorgesehen, die an eine Leitung 7 für Saugluft angeschlossen sind. 



  Oberhalb der Transporttrommel 3 ist eine Zu- und Wegführung 8 am Rahmengestell 1 angeordnet. Die Zu- und Wegführung 8 dient zum Aufnehmen und Zuführen eines Dosenrohlings zum Beschneiden und zum Wegführen der beschnittenen Dose zurück auf die Transporttrommel, wozu beliebige bekannte Transportmittel einsetzbar sind. Im Ausführungsbeispiel weist die Zu- und Wegführung 8 eine vorzugsweise auswechselbare Klemmschale 9 auf, deren Schalenform dem jeweils zu bearbeitenden Hohlkörper angepasst sein kann. Die Klemmschale 9 ist mittels Führungen 10, eines Schwenkhebels 11 (Fig. 2) sowie einer Steuerwelle 12 durch einen nichtgezeigten Antrieb auf- und abbewegbar (s. Pfeil a in Fig. 1). Zur Begrenzung der Klemmkraft auf den Dosenrohling bzw. die Dose 5 in Richtung auf die Transporttrommel 3 ist die Klemmschale 9 durch eine - gegebenenfalls einstellbare - Druckfeder 13 beaufschlagt. 



  Anstelle einer Klemmschale 9 können auch beliebige andere Vorrichtungen zum Erfassen von Dosen, z.B. bewegliche Greifer- oder Haltevorrichtungen unter Verwendung von Saug- oder Magnetkräften vorgesehen sein. 



  Mit den Führungen 10 ist ein Schieber 14 mit einem verstellbaren Anschlag 15 verbunden. Die Zu- und Wegführung 8 ist auf einer im Rahmengestell 1 gelagerten Führungswelle 16 angeordnet und mittels einer Zugstange 16a und eines nicht dargestellten Antriebs in Richtung auf die Beschneidevorrichtung 17 hin und weg von ihr hin- und herbewegbar (s. Pfeil b in Fig. 1). 



  Die Beschneidevorrichtung 17 ist zusammen mit einer Zertrennvorrichtung 18 an einem um eine feststehende Achse 19, die am Rahmengestell 1 befestigt ist, rotierbaren Werkzeugträger 20 angeordnet. Am freien zur Transporttrommel 3 weisenden Ende der feststehenden Achse 19 ist auswechselbar ein Beschneidekopf 21 angeordnet, der ein inneres Zertrennwerkzeug 22 in Form eines Zertrennrads und ein inneres Schneidwerkzeug 23 in Form eines Ringmessers mit einem Zuführkonus 24 zum zentrierten Zuführen des Dosenrohlings 5 über das Ringmesser aufweist. 



  Auf der Achse 19 ist ein Antriebsrad 25 gelagert, das zwei Steuerkurven 26, 27 trägt. Der rotierende Werkzeugträger 20 ist einerseits auf der Achse 19 und andererseits auf dem Antriebsrad 25 gelagert. Im Werkzeugträger 20 sind diametral einander gegenüber zwei Pendelachsen 28 angeordnet, auf denen je ein Kipphebel 29 mit Rollen 30 (Fig. 5) an den freien Enden angeordnet ist. Jeweils eine der Rollen 30 steht mit einer der Steuerkurven 26 bzw. 27 in Kontakt, während die jeweils andere Rolle 30 durch einen Federmechanismus 31 beaufschlagt ist, um ein spielfreies Anliegen der jeweils anderen Rolle 30 an der jeweiligen Steuerkurve 26 bzw. 27 zu ermöglichen. Die Pendelachsen 28 sind aus dem Werkzeugträger 20 im Bereich des Beschneidekopfs 21 herausgeführt und tragen jeweils einen Schwenkhebel 32, 33 (Fig. 4).

   An dem einen Schwenkhebel 32 ist  ein äusseres Schneidwerkzeug 34 in Form eines drehbar gelagerten Rollschermessers und am anderen Schwenkhebel 33 ein äusseres Zertrennwerkzeug 35 in Form eines drehbar gelagerten Zertrennrades befestigt. 



  Zwischen dem äusseren Zertrennwerkzeug 35 und dem Schwenkhebel 33 kann ein federndes Element, z.B. in Form einer Blattfeder 36 (siehe Fig. 4) vorgesehen sein, damit das derart federnd angeordnete Zertrennrad, wenn zertrennte Metallteile in den Eingriffsbereich der beiden Zertrennräder gelangen, ausweichen kann. Zur Erhöhung der Verschleissfestigkeit und/oder zur Herabsetzung der Haftung und Reibung ist vorteilhafterweise die Oberfläche, insbesondere der Zertrennwerkzeuge, behandelt, beispielsweise durch das PVD (Plasma Vapor Disposition)-Verfahren oder durch Nitrieren oder durch das CVD (Chemical Vapor Disposition)-Verfahren. 



  Das Antriebsrad 25 ist über eine Transmission 37 (Fig. 3) mit einer Antriebsscheibe 38 und der Werkzeugträger 20 über eine Transmission 37 min  mit einer Antriebsscheibe 38 min verbunden, die gemeinsam auf einer Achse angeordnet und durch einen nicht dargestellten Antrieb angetrieben werden. Die Antriebsscheiben 38 und 38 min  weisen einen unterschiedlichen Durchmesser auf, um ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis zu erzielen. Hierbei ist zwischen dem rotierenden Werkzeugträger 20 und dem rotierenden Antriebsrad 25 eine Differenzdrehzahl von einer Umdrehung je Takt vorzusehen, z.B. 3:4, 4:5, 6:7 usw. 



  Innerhalb der festen Achse 19 ist ein Kanal 39 ausgeführt, der an eine nicht dargestellte Blasluftquelle anschliessbar ist. Im Bereich des Beschneidkopfs 21 und des Werkzeugträgers 20 mit dem äusseren Schneidwerkzeug 34 und dem äusseren Zertrennwerkzeug 35 ist ein geschlossenes Gehäuse 40 (in Fig. 1 angedeutet) angeordnet, das im Bereich des Beschneidekopfs 21 eine Durchgangsöffnung zum Durchgang für die Dosenrohlinge bzw. Dosen 5 aufweist. Das Gehäuse 40 ist im unteren Teil an eine Absaugvorrichtung (nicht dargestellt) angeschlossen, um die durch die Zertrennvorrichtung 18 zertrennten Teile des vom  Dosenrohling abgeschnittenen Randes sofort abzusaugen und aus dem Schneid- und Zertrennraum zu entfernen. Hierdurch kann die Entsorgung dieser Teile gezielt und störungsfrei erfolgen und es können keine zertrennten Teile unkontrolliert im Raum herumfliegen. 



  Die Vorrichtung arbeitet wie folgt. Durch ein beliebiges bekanntes Transportmittel werden von einer Presse die Dosenrohlinge 5 der Transporttrommel 3 zugeführt, in deren Aufnahmen 4 sie mittels durch die Austrittsöffnungen 6 zugeführter Saugluft beim schrittweisen Weitertransport gehalten werden. In ihrer obersten Stellung werden die Dosenrohlinge 5 durch die abgesenkte Klemmschale 9 erfasst, wobei der Schieber 14 mit seinem Anschlag 15 durch die Bewegung der Zugstange 16a in die Position hinter den Dosenrohling gelangt und ihn in Richtung auf den Beschneidekopf 21 zu bewegt.

   Der Anschlag 15 ist so eingestellt, dass das offene Ende des Dosenrohlings 5 über das innere Schneidwerkzeug 23 auf das innere Zertrennwerkzeug 22 gelangt, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, wobei der Abstand zwischen dem Anschlag 15 und den Messern der Schneidvorrichtung die endgültige Länge der Dosen bestimmt. 



  Im Ausführungsbeispiel ist das Übersetzungsverhältnis der Antriebsscheiben 38, 38 min  zum Antriebsrad 25 bzw. zum Werkzeugträger 20 mit 4:5 Umdrehungen pro Gesamtzyklus gewählt, wobei zum eigentlichen Beschneidevorgang nur ein Viertel eines Arbeitszyklus zur Verfügung steht, da die restliche Zeit für Händlingsaufgaben benötigt wird. Während des Beschneidevorgangs macht der Werkzeugträger 20 1,25 Umdrehungen, d.h. 5 Umdrehungen (4mal 1,25) pro Gesamtzyklus. Hierbei werden das äussere Schneidwerkzeug 34 und das äussere Zertrennwerkzeug 35 über die entsprechenden Steuerkurven 26, 27 gesteuert, was voraussetzt, dass diese Steuerkurven 26, 27 eine Umdrehung relativ zum Werkzeugträger 20 pro Arbeitszyklus machen.

   Dies wird dadurch erreicht, dass man die Steuerkurven 26, 27 durch das Antriebsrad 25 mit einer Differenzdrehzahl von einer Umdrehung pro Arbeitszyklus zum Werkzeugträger 20 antreibt. Das  Übersetzungsverhältnis der Antriebsscheibe 38 mit dem Antriebsrad 25 zur Antriebsscheibe 38 min  mit dem Werkzeugträger 20 wurde mit 5:4 Umdrehungen pro Gesamtzyklus gewählt. 



  Hierdurch wird erreicht, dass das äussere Schneidwerkzeug 34 an den jeweils auf dem Beschneidekopf 21 befindlichen Dosenrohling 5 angestellt wird und eine genau auf die gewünschte Länge beschnittene Dose 5 abschneidet, wonach der abgeschnittene Ring durch das angestellte Zertrennwerkzeug 35 zertrennt und sofort mittels der oben erwähnten Absaugvorrichtung aus dem Gehäuse 40 abgesaugt und einer einfachen Entsorgung zugeführt werden kann. In dem Zyklus ist ausreichend Zeit gelassen, um die exakt beschnittene Dose wieder mittels der Klemmschale 9, gegebenenfalls unterstützt durch Zufuhr von Blasluft durch den Kanal 39 in der Achse 19, vom Beschneidekopf 21 zu entfernen.

   Hierbei ist darauf zu achten, dass die Blasluft- und Klemmwirkung der Klemmschale 9 auf die abgeschnittene Dose 5 grösser als die Reibung innerhalb der Aufnahme 4 sein muss, um ein störungsfreies Entfernen der abgeschnittenen Dose vom Beschneidekopf zurück auf die Transporttrommel 3 zu gewährleisten. Hierzu kann die Klemmschale 9 mit einer die Reibung erhöhenden Wirkfläche, z.B. mit einem derartigen Belag versehen sein. Zusätzlich oder auch alternativ kann die Klemmschale 9 auch an eine - vorzugsweise steuerbare - Saugluftquelle angeschlossen werden. Die abgeschnittenen Dosen werden durch die Transporttrommel 3 einer nicht dargestellten Abnahmestelle und einer Weiterbearbeitung zugeführt. 



  Dadurch, dass der Anschlag 15 am Aussenboden des Dosenrohlings 5 angreift, werden alle Dosen mit einer gleichen Aussenlänge abgeschnitten, da die Stärke des Dosenbodens wie beim Stand der Technik keinen Einfluss auf die Abschneidelänge hat. Dadurch, dass kein langer Aufschiebedorn vorgesehen ist, kann er sich auch nicht durch die mit Temperaturen bis 120 DEG C aus der Presse kommenden Dosenrohlinge aufwärmen und durch Dehnung die Abschneidelänge verändern. Dadurch, dass der Schneidekopf 21 still steht, braucht auch der Dosenrohling nicht mehr in  Rotation versetzt zu werden, so dass auch keine dadurch bedingten Schleifspuren auftreten können. 



  Durch den verhältnismässig kurzen Zentrierkonus 24 wird ein Dosenrohling nur mit einem minimalen notwendigen Abschnitt auf das innere Schneidwerkzeug 23 und das innere Zertrennwerkzeug 22 aufgeschoben, so dass das innere Schneidwerkzeug 23 auch genauer an den inneren Dosendurchmesser anpassbar ist, der in einem kleinen Bereich auch kleineren Schwankungen unterliegt, was im Effekt eine bessere Schnittqualität erlaubt. Durch den kurzen Aufschubweg ist die Leistung der Vorrichtung praktisch unabhängig von der Dosenlänge. 



  Dadurch, dass das äussere Schneidwerkzeug und das äussere Zertrennwerkzeug in einem rotierenden Werkzeugträger angeordnet sind, ist dieser äusserst klein und leicht zugänglich, so dass auch bei Formatwechseln auf leichte Weise in kürzester Zeit nur wenige Teile auszuwechseln sind, die zudem voreingestellt werden können. Hierdurch wird auch ein Formatwechsel wesentlich erleichtert und ist viel schneller durchführbar. Durch das abdeckende Gehäuse 40 kann die Zertrennung praktisch gekapselt werden, was die Sicherheit erhöht und eine bessere Entsorgung ermöglicht. 



  Die erfindungsgemässe Vorrichtung ermöglicht es, die Lage der Schnittkante zur Transportlage in einer Dosenfertigungsanlage auch bei unterschiedlichen Dosenlängen konstant zu halten. 

Claims (17)

1. Verfahren zum Beschneiden von runden Hohlkörpern wie Dosen und Tuben auf Länge und Zertrennen des abgeschnittenen ringförmigen Randes, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörper mittels einer Zuführung mit einstellbarem Anschlag mit einem Ende nur mit einer kurzen Länge über ein fest angeordnetes Schneidwerkzeug auf ein fest angeordnetes Zertrennwerkzeug aufgeschoben und durch ein um die Hohlkörperachse rotierendes Gegenschneidmesser auf Länge beschnitten und der abgeschnittene ringförmige Rand durch ein ebenfalls um die Hohlkörperachse rotierendes Gegenzertrennwerkzeug zertrennt werden.

2.

Vorrichtung zur Herstellung des Erzeugnisses nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zu- und Wegführung (8) eine auf- und abbewegbare aussen am zylindrischen Körperumfang des Hohlkörpers angreifende Halterung aufweist, wobei der Anschlag (15) mit der Halterung verbunden ist und dass das innere Zertrennwerkzeug (22) und das innere Schneidwerkzeug (23) fest und das äussere Zertrennwerkzeug (35) und das äussere Schneidwerkzeug (34) jeweils drehbar gelagert und um die Hohlkörperlängsachse rotierbar angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung eine dem Hohlkörper angepasste auswechselbar angeordnete Klemmschale (9) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmschale (9) durch eine Feder (13) beaufschlagt ist.

5.

Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmschale (9) eine reibungserhöhende Wirkfläche aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmschale (9) an eine steuerbare Saugluftquelle angeschlossen ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (15) verstell- und/oder auswechselbar angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Schneidwerkzeug (23) einen Zuführkonus (24) aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das äussere Zertrennwerkzeug (35) und das äussere Schneidwerkzeug (34) jeweils schwenkbeweglich an einem rotierbaren Werkzeugträger (20) angeordnet sind.

10.

Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkbewegungen des äusseren Schneidwerkzeugs (34) und des äusseren Zertrennwerkzeugs (35) jeweils mittels eines Hebels, einer Schwenkachse (28), eines Kipphebels (29) mit Rollen (30) durch jeweils eine Steuerkurve (26 bzw. 27) steuerbar sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkurven (26; 27) auf einem Antriebsrad (25) angeordnet sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehbewegungen des rotierenden Werkzeugträgers (20) und des Antriebsrads (25) über ein Übersetzungsgetriebe miteinander gekoppelt sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem rotierenden Werkzeugträger (20) und dem rotierenden Antriebsrad (25) eine Differenzdrehzahl von einer Umdrehung je Takt besteht.

14.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das äussere Zertrennwerkzeug (35) federnd angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschneide- und Zertrennvorrichtung (17, 18) in einem Gehäuse (40) mit einer Ausnehmung zum Durchgang des Hohlkörpers gekapselt angeordnet sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (40) an eine Absaugleitung angeschlossen ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Zertrennwerkzeuge (22, 35) zur Erhöhung der Verschleissfestigkeit und/oder Herabsetzung der Haftung und Reibung oberflächenbehandelt sind.