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Die Erfindung betrifft eine Formschulter und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
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Aus
DE 203 20 160 U1 ist eine Formschulter zum Formen einer Folienbahn zu einem Schlauch bekannt, die einer äußere Schulterfläche aufweist, über welche die Folienbahn zu einer durch eine Umlenkkante begrenzten Einlassöffnungen und durch diese hindurch in ein Rohr geführt ist, wobei wenigstens ein Teil der Umlenkkante durch einen im Verhältnis zur gesamten Formschulter kleinen Einsatz gebildet ist, wodurch nach normalem Verschleiß der Umlenkkante nicht der gesamte räumliche Formkörper, sondern nur der Einsatz ausgewechselt werden muss.
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Zur Herstellung von Formschultern, wie sie beispielsweise bei der Herstellung von Schlauchbeuteln verwendet werden, sind verschiedene Verfahren bekannt. Derartige Formschultern umfassen üblicherweise ein Schulterteil und ein Prismateil, die entlang einer Umformkante miteinander verbunden sind. Eine Möglichkeit zur Herstellung solcher Formschultern besteht darin, jede Formschulter einzeln in Handarbeit herzustellen, indem zunächst die benötigten Einzelteile angefertigt und anschließend montiert werden. Nach der Montage der Einzelteile werden die Maßhaltigkeit der Formschulter und ihr Verhalten im Einsatz geprüft und im Allgemeinen in mehreren Schritten eine Feinbearbeitung durchgeführt, um Abweichungen von den Sollmaßen zu beseitigen und eine knitterfreie Umformung zu erreichen. Diese Vorgehensweise ist sehr arbeits- und zeitaufwändig und gute Ergebnisse sind schwer reproduzierbar.
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Neuere Herstellungsverfahren stützen sich auf moderne Berechnungsmethoden zur Ermittlung der benötigten Umformfläche des Schulterteils und des Prismateils sowie der Form der Umformkante, computergestützte Konstruktion und möglichst präzise Herstellung der Formschulter als Ganzes oder der dafür benötigten Einzelteile und anschließende Montage der Formschulter aus den Einzelteilen. Die Herstellung der Formschulter als Ganzes kann beispielsweise durch Fräsen erfolgen. Hierdurch kann das vorher theoretisch ermittelte Modell sehr genau realisiert werden, allerdings ist dieses Verfahren sehr aufwändig an Material und Technik. Es wird daher nur für relativ kleine Formschultern (bis zu einer Schlauchbeutelbreite von 50 mm) angewendet.
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Häufiger kommt ein Verfahren zur Anwendung, bei dem die theoretisch ermittelten Einzelteile maschinell hergestellt und anschließend manuell zusammengefügt werden. Beispielsweise werden bei einer aus Blechzuschnitten hergestellten Formschulter zunächst die ebenen Abwicklungen der Einzelteile von Schulterteil und Prismateil sowie gegebenenfalls eines Flanschs und Stützelementen durch Laserschneiden oder Fräsen präzise zugeschnitten. Prismateil und Schulterteil werden anschließend weitgehend manuell gerundet und manuell zueinander positioniert und durch Schweißen oder Löten fixiert. Die Rundungsgenauigkeit des Prismateils ist durch Rundungsmaschinen recht genau herstellbar und messbar.
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Prismateile für runde Schlauchquerschnitte werden in der Praxis auch aus Rohrmaterial gefertigt, wobei die Umformkante auf einer CNC-Fräsmaschine sehr präzise herausgefräst wird. Dieses Verfahren ist jedoch aufwändig. Zunächst müssen die Rohre für die verschiedensten Zylinderdurchmesser vorrätig gehalten werden, wobei pro Format immer nur ein sehr kurzes Stück benötigt wird. Die spanende Bearbeitung bei der Herstellung der Umformkante sowie gegebenenfalls beim Ausdrehen des Rohrs ist teure Maschinenarbeit.
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Um die Biegeform des Schulterteils aus einem Blechzuschnitt herzustellen, sind verschiedene Methoden bekannt.
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Zum einen kann die endgültige Form durch schrittweise manuelles Biegen des Blechzuschnitts bei stetiger Kontrolle des Biegeergebnisses mit Hilfe von extra angefertigten Biegelehren hergestellt werden. Es ist relativ einfach und schnell, die Form der Schulterblechs vorzubiegen, also zunächst relativ ungenau herzustellen, beispielsweise mit einer Abweichung von +/–10 mm von der vorgegebenen Form. Erforderlich ist jedoch eine Genauigkeit von mindestens +/–0,2 mm. Deshalb erfordert diese Methode eine große Erfahrung des Arbeiters und viel Zeit.
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Zum anderen kann die Formung des Schulterteils gleichzeitig mit der Montage des Schulterteils an das vorbereitete Prismateil erfolgen. Dies geht schneller, ist jedoch ungenauer. Stimmt die räumliche Form des Schulterteils nicht mit der theoretisch bestimmten Form überein, dann wird auch die an sich exakte Kontur der Umformkante am Prismateil entwertet. Es können beispielsweise Falten bei der Schlauchformung entstehen.
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Bei Prismateilen, die aus Rohrmaterial hergestellt werden, kann beispielsweise an der Außenseite des Prismateils ein Absatz oder eine Nut eingefräst werden, um die Positionierung des Schulterteils relativ zur Umformkante zu erleichtern. Bei der Montage der Formschulter wird das Schulterteil mit seiner der Umformkante des Prismateils zugewandten Innenkante auf diesen Absatz oder in diese Nut gedrückt und fixiert. Neben der genaueren Positionierung des Schulterteils wird hierdurch auch eine genauere Feinbiegung eines vorgebogenen Schulterteils möglich. Die Herstellung des Absatzes ist hingegen sehr aufwändig und erfordert die Verwendung einer mehrachsigen CNC-Fräsmaschine.
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Aus
DE 10 2007 050 697 B3 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Formschulter bekannt, bei dem ein Prismateil und ein Schulterteil hergestellt und anschließend entlang einer Umformkante miteinander verbunden werden, wobei das Prismateil mit der Umformkante vorgefertigt wird, am Prismateil eine Formlehre angebracht wird, das Schulterteil entsprechend der von der Formlehre vorgegebenen Form am Prismateil angeordnet wird, und anschließend Prismateil und Schulterteil miteinander verbunden werden. Die Formlehre umfasst mindestens ein am Prismateil einer Formschulter anbringbares erstes Formelement mit einer Anlegekante, welches durch mindestens linienhaften Kontakt zum Schulterteil die Form des Schulterteils relativ zur Umformkante des Prismateils definiert. Die vorgeschlagene Lösung erleichtert die exakte Anformung des Schulterteils an das Prismateil, jedoch sind Formschultern, bei denen das Prismateil einen sehr komplexen Querschnitt hat, dennoch schwierig herstellbar, weil zunächst die Formlehre exakt an das Prismateil angeformt und daran befestigt werden muss. Insbesondere bei diesen komplexen Querschnitten ist jedoch die exakte Positionierung der Formlehre sehr schwierig.
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Solche komplexen Querschnitte treten beispielsweise bei Formschultern für Standbodenbeutel mit Stabilisierungsnähten (z.B. Stabilopack, Quadroseal) auf. Solche komplexen Querschnitte sind nur durch Umformen ebener Blechzuschnitte wirtschaftlich herstellbar. Die Verwendung einer Formlehre zur Positionierung des Schulterteils am Prismateil bringt in diesen Fällen aus den oben genannten Gründen nur sehr eingeschränkte Erleichterung bei der Verbindung von Schulterteil und Prismateil.
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Aus
DE 10 2010 036 229 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Formschulter bekannt, bei dem ein Prismateil und ein Schulterteil mit jeweils einer vorbestimmten dreidimensionalen Form hergestellt und anschließend entlang einer gemeinsamen dreidimensionalen Umformkante miteinander verbunden werden, wobei das Prismateil und das Schulterteil als flache Blechzuschnitte vorgefertigt werden, am noch ebenen Blechzuschnitt des Prismateils durch spanende Bearbeitung eine Anlegekante erzeugt wird, die Blechzuschnitte von Prismateil und Schulterteil durch Umformen in die vorbestimmte dreidimensionale Form gebracht werden, das Schulterteil entlang der Anlegekante am Prismateil angeordnet wird, und anschließend Prismateil und Schulterteil miteinander verbunden werden. Die vorgeschlagene Lösung erleichtert die Herstellung einer aus Prismateil und Schulterteil bestehenden Formschulter durch die mechanische Bearbeitung im ebenen Zustand enorm. Jedoch sind die ökonomischen Aufwendungen zur Herstellung der Formschultern immer noch groß. Vor allem das Fügen des Prismateils und Schulterteils erfordert einen erhöhten Arbeitsaufwand, da sowohl Prismateil als auch Schulterteil vor dem Fügen aufgrund der dreidimensionalen Form exakt mechanisch bearbeitet werden müssen.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Formschulter sowie ein Herstellungsverfahren dafür anzugeben, das die obigen Schwierigkeiten überwindet. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine Formschulter anzugeben, die mit einfachen, preiswerten und arbeitssparenden Mitteln hergestellt werden kann.
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Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Formschulter mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.
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Bei dem Verfahren zur Herstellung einer Formschulter, bei dem ein Schulterteil mit einer vorbestimmten dreidimensionalen Form hergestellt wird, wird vorgeschlagen, das Schulterteil als flachen Blechzuschnitt vorzufertigen, das Schulterteil in die vorbestimmte dreidimensionale Form zu bringen, so dass eine Schulterteilkante eine dreidimensionale Umformkante der Formschulter bildet, und in der Oberfläche des Schulterteils eine entlang der Umformkante verlaufende Hohlkehle gebildet wird.
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Hierdurch können sowohl der Materialeinsatz als auch der Arbeitsaufwand der Herstellung einer Formschulter reduziert werden. Dies liegt in erster Linie daran, dass das Prismateil und das Schulterteil im Bereich der Umformkante nicht mehr aneinander angepasst und miteinander verbunden werden müssen. Auf das Prismateil kann sogar verzichtet werden. Vorteilhaft ist außerdem, dass aufgrund des reduzierten Materialeinsatzes die Reinigung der Formschulter wesentlich erleichtert werden kann.
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Zum Verbinden der Formschulter mit einer Schlauchbeutelmaschine kann jedoch weiterhin beispielsweise ein Kalibrierring vorgesehen sein, welcher geeignet ist, die Position der Formschulter zur Schlauchbeutelmaschine einstellen zu können und dessen Innenkontur die Querschnittskontur des herzustellenden Sachlauchbeutels definiert, d.h. den Schlauchbeutel kalibriert.
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Dazu wird in einer Ausgestaltung des Verfahrens vorgeschlagen, dass ein Kalibrierring und eine Formlehre hergestellt werden, am Kalibrierring eine Formlehre angebracht wird, das Schulterteil entsprechend der von der Formlehre vorgegebenen Form so an der Formlehre angebracht wird und dass die Umformkante mit einem Abstand zum Kalibrierring angeordnet und auf den Kalibrierring projizierbar ist.
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Die Hohlkehle kann beispielsweise direkt durch plastische Verformung des Schulterteils im Bereich der Umformkante aus der Oberfläche des Schulterteils gebildet werden, wobei diese plastische Verformung beispielsweise sukzessive, entlang der Umformkante voranschreitend, von Hand vorgenommen werden kann. Entlang der Umformkante an der Einlassöffnung der Formschulter kann somit sehr flexibel eine Hohlkehle ausgebildet und gegebenenfalls auch nachträglich korrigiert werden. Die Hohlkehle kann aber beispielsweise auch durch spanende Bearbeitung des Schulterteils, beispielsweise durch Fräsen oder Schleifen einer Hohlkehle in die Oberfläche des Schulterteils, gebildet werden.
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Um unterschiedlichen Einlaufwinkeln einer Folienbahn über die Umformkante in die Einlassöffnung gerecht zu werden, d.h. den Einlauf dahingehend zu optimieren, dass sich die Folienbahn möglichst faltenfrei an der Umformkante anlegt und bei der Formgebung zum Schlauch keine so großen Spannungen in der Folienbahn entstehen, die evtl. zum Reißen der Folienbahn führen könnten, ist es zweckmäßig die Hohlkehle entlang der Umformkante mit variabler Hohlkehlenbreite und/ oder variabler Hohlkehlentiefe auszubilden.
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Da die plastische Verformung des Schulterteils zur Ausbildung der Hohlkehle mit geeigneten Werkzeugen vorgenommen wird, kann vorgesehen sein, dass die Umformkante im Anschluss an die Ausbildung der Hohlkehle mechanisch nachbearbeitet wird. Während der plastischen Verformung entstandene Grate im Bereich der Umformkante können hierdurch entfernt werden, so dass die Folienbahn nicht verletzt werden kann.
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Die vorgeschlagene Formschulter zur Herstellung von Schlauchbeuteln umfasst ein Schulterteil mit vorgegebener dreidimensionaler Form. Hierbei ist das Schulterteil durch Umformung aus einem flachen Blechzuschnitt hergestellt, wobei eine Schulterteilkante eine dreidimensionale Umformkante der Formschulter bildet und wobei in der Oberfläche des Schulterteils eine entlang der Umformkante verlaufende Hohlkehle ausgebildet ist.
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In einer Ausgestaltung der Formschulter, umfasst die Formschulter einen Kalibrierring und eine Formlehre, wobei die Formlehre am Kalibrierring angeordnet ist und das Schulterteil entsprechend der von der Formlehre vorgegeben Form so an der Formlehre angeordnet ist, dass die Umformkante mit einem Abstand zum Kalibrierring angeordnet und auf den Kalibrierring projizierbar ist.
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Zweckmäßig ist es, dass die Hohlkehle entlang der Umformkante mit variabler Hohlkehlenbreite und/ oder variabler Hohlkehlentiefe ausgebildet ist.
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Nachfolgend werden ein Ausführungsbeispiel der beschriebenen Formschulter und das Verfahren zu ihrer Herstellung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen
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1 ein Detail einer tiefen Hohlkehle an der Umformkante,
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2 eine Schnittansicht eines Schulterteils im Bereich einer tiefen Hohlkehle an der Umformkante,
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3 ein Detail einer flachen Hohlkehle an der Umformkante,
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4 eine Schnittansicht eines Schulterteils im Bereich einer flachen Hohlkehle an der Umformkante und
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5 eine erfindungsgemäße Formschulter.
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5 zeigt eine Zusammenbauzeichnung einer erfindungsgemäßen Formschulter 1, umfassend ein Schulterteil 2, einen Kalibrierring 3 und eine Formlehre 4. Mittels des Kalibrierrings 3 wird die fertige Formschulter 1 mit einer nicht dargestellten Verpackungsmaschine zur Herstellung von Schlauchbeuteln verbunden. Am Kalibrierring 3 ist die Formlehre 4 angebracht, an welcher wiederrum das Schulterteil 2 angebracht ist. Das Schulterteil 2 wird vor dem Fügen mit der Formlehre 4 durch Umformen eines ebenen Blechteils in eine der Formlehre 4 entsprechende dreidimensionale Form gebracht. Das Schulterteil 2 wird entsprechend der von der Formlehre 4 vorgegebenen Form so an der Formlehre 4 angebracht, dass eine Schulterteilkante eine mit einem Abstand zum Kalibrierring 3 angeordnete und eine auf den Kalibrierring 3 projizierbare dreidimensionale Umformkante 5 bildet. In der Oberfläche des Schulterteils 2 ist eine entlang der Umformkante 5 verlaufende Hohlkehle 6 ausgebildet.
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Während des Fügens vom Schulterteil 2 und Formlehre 4 können Anpassungsarbeiten der Form des Schulterteils 2 vorgenommen werden, um einen passgenauen Sitz auf der Formlehre 4 zu erreichen.
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In Abhängigkeit des Einlaufwinkels einer nicht dargestellten Folienbahn über die Hohlkehle 6 und über die Umformkante 5 in die Einlassöffnung 7 ist die Umformkante 5 mit unterschiedlichen Hohlkehlenbreiten L1, L2, Hohlkehlentiefen T1, T2 sowie entsprechenden Umformkantenwinkeln A1, A2 ausgebildet. 2 zeigt einen Schnitt durch das Schulterteil 2 entlang der in 5 dargestellten Schnittlinie B. 4 hingegen zeigt einen Schnitt durch das Schulterteil 2 entlang der in 5 dargestellten Schnittlinie A. Im Bereich der Umformkante 5 der Schnittlinie A läuft die Folienbahn unter einem anderen Winkel in die Einlassöffnung 7 der Formschulter 1 ein als im Bereich der Umformkante 5 der Schnittlinie B. Aus der zu 2 gehörigen Detailansicht der Umformkante 5 in 1 mit der Hohlkehlenbreite L1 und der Hohlkehlentiefe T1 und der zu 4 gehörigen Detailansicht der Umformkante 5 in 3 mit der Hohlkehlenbreite L2 und der Hohlkehlentiefe T2 sind die Unterschiede in der Ausbildung der Umformkante 5 und der Hohlkehle 6 deutlich erkennbar.
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Vorteilhafterweise können die Hohlkehlenbreiten L1, L2, die Hohlkehlentiefen T1, T2 und die entsprechenden Umformkantenwinkel A1, A2 an der fertigen, d.h. zusammengebauten, Formschulter 1 ausgebildet und, wenn erforderlich, verändert werden, so dass auch eine Anpassung an ein Material der nicht dargestellten Folienbahn möglich ist, wenn dieses Material beispielsweise für die Herstellung anderer Schlauchbeutel gewechselt wird. Im Gegensatz zum Stand der Technik kann die Umformkante 5 ebenfalls leicht an sich verändernde Gegebenheiten, wie beispielsweise Materialverschleiß des Schulterteils 2 angepasst werden.
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Bezugszeichenliste
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- L1
- erste Hohlkehlenbreite
- T1
- erste Hohlkehlentiefe
- A1
- erster Umformkantenwinkel
- L2
- zweite Hohlkehlenbreite
- T2
- zweite Hohlkehlentiefe
- A2
- zweiter Umformkantenwinkel
- 1
- Formschulter
- 2
- Schulterteil
- 3
- Kalibrierring
- 4
- Formlehre
- 5
- Umformkante
- 6
- Hohlkehle
- 7
- Einlassöffnung
- A
- Schnittlinie
- B
- Schnittlinie
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 20320160 U1 [0002]
- DE 102007050697 B3 [0011]
- DE 102010036229 A1 [0013]
