DE3237885A1

DE3237885A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen einer foerderschnecke fuer gefaesse

Info

Publication number: DE3237885A1
Application number: DE19823237885
Authority: DE
Inventors: Egon 8402 Neutraubling Schneider
Original assignee: Krones AG; Krones AG Hermann Kronseder Maschinenfabrik
Current assignee: Krones AG
Priority date: 1982-10-13
Filing date: 1982-10-13
Publication date: 1984-04-19
Also published as: DE3237885C2

Description

Beschreibung
VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM HERSTELLEN EINER FÖRDERSCHNECKE FÜR GEFÄSSE Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Förderschnecke für Gefäße gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Förderschnecken für Gefäße, wie sie insbesondere in Flaschenbehandlungsmaschinen in den verschiedensten Formen und Größen zum Einsatz kommen, bestehen im allgemeinen aus massivem Kunststoff, ggf. mit metallischen Achsen. Die Herstellung derartiger "Massivschnecken" auf drehbankähnlichen Scnneckenschneidmaschinen mittels rotierender Schneid- oder Fräswerkzeuge bereitet keine großen Probleme.
Ferner sind schon Förderschnecken für Gefäße bekannt geworden, die aus einem starren Kern sowie aus einer Vielzahl von auf diesem befestigten elastischen Kunststoffborsten verschiedener Länge bestehen, deren Enden den Gewindegang bilden. Diese "Bürsten schnecken" weisen hinsichtlich der Lärmemission und des Verschleißverhaltens entscheidende Vorteile gegenüber den Massivschnecken auf. Ihre Herstellung war bisher jedoch äußerst problematisch.
Ein einzelnes Einsetzen der verschieden langen Borsten, entsprechend dem Formverlauf des Gewindeganges,kommt infolge des enoren Kostenaufwands von vornherein nicht in Frage. Auch ein unmittelbares Bearbeiten eines Rohlings in Form einer walzenförmigen Rundbürste durch Fräsen oder Schneiden ist infolge der Nachgiebigkeit der Borsten grundsätzlich nicht möglich. Es wurde daher bereits vorgeschlagen, die Rundbürste zunächst mit einem lösbaren Bindemittel wie z.B. geschmolzenem Wachs auszugießen, nach dem Verfestigen des Bindemittels in gleicher Weise wie bei einer Massivschnecke den Gewindegang zu fräsen und danach das Bindemittel wieder herauszulösen (deutsche Patentanmeldung P 31 32 048.1).
Dieses Verfahren bringt von der Qualität der fertigen Bürstenschnecken her recht gute Ergebnisse. Der Zeitaufwand für die Fertigung einer Bürstenschnecke ist jedoch sehr hoch und es kommt noch der Materialaufwand für das Bindemittel hinzu.
Der Erfindung liegt die daher die Aufgabe zugrunde, ein besonders kostengünstiges Verfahren zum Herstellen von Bürstenschnecken aufzuzeigen, mit dem die verschiedensten Gewindegang-Querschnitte erzeugt werden können. Außerdem soll eine einfach und betriebssicher aufgebaute Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens geschaffen werden.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Bei einem erfindungsgemaßen Verfahren kann von einem kostengünstig herstellbaren Rohling in Form einer zylindrischen oder konischen Rundbürste ausgegangen werden. Eine Vorbehandlung zur gegenseitigen Fixierung der Borsten ist nicht erforderlich. Dementsprechend entfällt auch eine Nachbehandlung zur Entfernung des Versteifungsmittels oder dgl. Trotzdem ist ein sauberes, exaktes Abtrennen der überflüssigen Borstenbereiche möglich, da beim Abschmelzen oder Durchschmelzen keine nennenswerten Seitenkräfte auf die Borsten einwirken. Der gesamte Borstenüberstand kann auf einmal entfernt werden, so daß sich kurze Bearbeitungszeiten ergeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit erstmals eine rationelle Serienfertigung von Bürstenschnecken für Gefäße insbesondere für Flaschenbehandlungsmaschinen.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung ist im Anspruch 2 angegeben. Wird dementsprechend die Wärmezufuhr auf die gewünschte Trennstelle konzentriert, so läßt sich bei geringstem Energieaufwand ein besonders exaktes Abtrennen erzielen.
Bei bestimmten Borstenmaterialien mit relativ niedrigem Flammpunkt kann es vorkommen, daß sich Borsten während des Abschmelzens entzünden und dann unkontrolliert abbrennen. Hierdurch können Abweichungen vom exakten Formverlauf des Gewindegangs sowie unerwünschte Verklumpungen benachbarter Borstenenden oder Tropfenbildungen entstehen. Um dies zu verhindern, könnte das Abschmelzen unter einer sauerstofffreien Schutzgasatmosphäre erfolgen. Auch könnte die Rundbürste kurz vor dem Abschmelzen mit Löschschaum bedeckt werden. Diese Verfahrensweisen erhöhen allerdings den Aufwand. Anders verhält es sich bei der im Anspruch 3 wiedergegebenen Weiterbildung der Erfindung. Hierbei wird ohne zusätzliche Maßnahmen ein Entflammen von Borsten zuverlässig verhindert. Trotzdem ist bei entsprechender Wahl der Arbeits-bzw. Vorschubgeschwindigkeit ein einwandfreies Abtrennen der Borsten möglich. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß eine etwaige "Brückenbildung" zwischen benachbarten Borstenenden durch Fadenbildung oder dgl. keinerlei Nachteile hat.
Ganz im Gegenteil kann hierdurch die Standfestigkeit der Förderschnecke erhöht werden.
Desweiterenist es nicht unbedingt erforderlich, die Borsten an der Trennstelle vollständig zu verflüssigen, bis die unerwünschten Enden von selbst abfallen. Es ist vielmehr zweckmäßig, gemäß der im Anspruch 5 angegebenen Weiterbildung der Erfindung das Abtrennen der Borsten durch den mechanischen Druck einer Schneide zu unterstützen. Hierdurch läßt sich ein besonders exakter "Schnit" und eine Reduzierung des Energieverbrauchs erzielen.
Für die Wärmezufuhr zu den Borsten sind verschiedene Wege gangbar. So kann z.B. elektromagnetische Strahlung in verschiedenen Frequenzbereichen oder erhitztes Gas eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft ist jedoch die direkte Wärmeübertragung gemäß der im Anspruch 6 angegebenen Weiterbildung der Erfindung.
Ein entsprechendes Heizelement kann gemäß der im Anspruch 7 angegebenen Weiterbildung der Erfindung besonders einfach erwärmt und in seiner Temperatur gesteuert werden, ist gemäß der im Anspruch 8 enthaltenen Weiterbildung der Erfindung besonders einfach auf den gewünschten Querschnitt des Gewindegangs einzustellen und ermöglicht ein äußerst exaktes und schnelles Abtrennen der Borsten, insbesondere dann, wenn es gemäß der im Anspruch 9 angegebenen Weiterbildung der Erfindung eingesetzt wird.
Hinsichtlich der Vorrichtung wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch die im Anspruch 10 angegebenen Merkmale gelöst.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich durch einfachen Umbau einer herkömmlichen Dreh- bzw. Schneckenschneidmaschine erstellen; ein Umrüsten auf die Fertigung von Massivschnecken ist jederzeit möglich. Besonders hervorzuheben ist die einfache Fertigung des gebogenen Heizelements aus einem Stück Draht oder Band, das lediglich um mindestens den halben Umfang eines Gefäßes, für das die Förderschnecke bestimmt ist, eng herum gebogen werden muß, um später den passenden Querschnitt des Gewindegangs zu erzeugen. Bei der Vielzahl von Flaschenformen in der Praxis ist dies äußerst vorteilhaft.
Eine Reihe weiterer Weiterbildungen der Erfindung, die einerseits zu einem einfachen Aufbau der Vorrichtung und andererseits zu einer energiesparenden und exakten Fertigung des Gewindegangs beitragen, sind ln den Ansprüchen 11 bis 15 angegeben.
Im nachstehenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 die schematische Draufsicht auf eine Vorrichtung zum Herstellen von Bürstenschnecken Fig. 2 den Schnitt A B nach Fig. 1 Fig. 3 den Schnitt C D nach Fig. 1 Die Vorrichtung nach Fig. 1 bis 3 besteht im wesentlichen aus einer herkömmlichen Schneckenschneidmaschine mit einem Maschinenbett 1, einer Arbeitsspindel 2 mit einem Spannfutter 3, einem Reitstock 4, einer Leitspindel 5 und einem Werkzeugträger 6. Der- Getriebemotor 7 für die Arbeitsspindel 2 und der Getriebemotor 8 für die Leitspindel 5 sind elektronisch regelbar und zwar durch ein gemeinsames programmierbares Steuergerät 9. Je nach Programm wird z.B. die den WerkzeugträgerS parallel zur Arbeitsspindel 2 verschiebende Leitspindel 5 mit einem konstanten Übersetzungsverhältnis zur Arbeitsspindel 2 angetrieben, mit einem allmählich zu- oder abnehmenden Übersetzungsverhältnis usw. Auf diese Weise können sowohl Förderschnecken mit über die gesamte Länge konstanter Steigung als auch Förderschnecken mit sich in einer bestimmten Weise ändernden Steigung gefertigt werden.
Auf dem quer zur horizontalen Arbeitsspindelachse verschiebbarenOberschiitten 10 des parallel zur Arbeitsspindelachse verschiebbaren Werkzeugträgers 6 ist ein U-förmig gebogenes Heizelement 11 aus einem hochkar;t stehenden Metallband oder Flachmaterial angeordnet. Die halbkreisförmige Wölbung des Heizelements 11 weist zur Arbeitsspindelachse hin, wobei seine waagrecht verlaufende Symmetrieachse die Arbeitsspindelachse in einem rechten Winkel schneidet. Außerdem ist das Heizelement 11, wie die Fig. 3 zeigt, etwas um seine Symmetrieachse gekippt, so daß seine Trenn- oder Schneidebene, definiert durch die obere Schmalseite, mit der durch die Arbeitsspindelachse und die Symmetrieachse des Heizelements 11 definierten Ebene einen spitzen Winkel oC einschließt. Die vorbeschriebene Anordnung ist zur Erzeugung eines Gewindegangs in einer Förderschnecke für zylindrische Flaschen bestimmt, deren Außendurchmesser in etwa dem inneren Krümmungskreis des Heizelements 11 entspricht. Dementsprechend wird die Form des Heizelements 11 auf einfache Weise dadurch erzeugt, daß ein Stück Bandmaterial oder Flachmaterial von einem Querschnitt von beispielsweise 10 x 1 mm mit seinem mittleren Bereich um eine Flasche eng herumgebogen wird, bis die beiden gleich lang abstehenden Enden parallel zueinander verlaufen.
Ferner ist das Heizelement 11 an seiner oberen Schmalseite unter Bildung einer Schneide nach-außen hin abgeschrägt.
Die beiden freien Enden des aus einer warmfesten Widerstandslegierung bestehenden Heizelements i1 sind unter Zwischenschaltung von Isoliermaterial am Oberschlitten 10 lösbar befestigt und stehen außerdem mit jeweils einem flexiblen, isolierten Kabel 12 in leitender Verbindung. Die beiden Kabel 12 sind an eine regelbare Stromquelle 13 angeschlossen. Das Heizelement 11 kann durch entsprechende Steuerung der Stromstärke auf die gewünschte Arbeitstemperatur erhitzt werden. Diese liegt z .B. bei der Bearbeitung von Borsten aus Polyamid mit einem Schmelzpunkt von 320 Grad Celsius und einem Flammpunkt von 560 Grad Celsius zwischen 450 und 500 Grad Celsius, auf jeden Fall also unterhalb des Flammpunkts. Bei Verwendung eines Heizelements 11 mit einem Querschnitt von 10 x 1 mm für eine normale Getränkeflasche ist je nach Material eine Stromstärke in der Größenordnung von 50 bis 100 Ampere erforderlich. Gut geeignet für das Heizelement 11 ist z.B. VACROMIUM 80 der Fa. Vacuumschmelze GmbH in Hanau.
Das mit der vorbeschriebenen Vorrichtung durchführbare Verfahren zur Herstellung einer Förderschnecke für Gefäße läuft folgendermaßen ab: Zur Vorbereitung wird der Werkzeugträger 6 manuell nach rechts verfahren, bis das Heizelement 11 die strichliert eingezeichnete Anfangsposition I einnimmt. Nun wird ein Rohling 14 in Form einer zylindrischen Rundbürste mit Kunststoffborsten 19 und einem steifen, rohrförmigen Kern 15 zwischen dem Spannfutter 3 und dem Reitstock 4 eingespannt, so daß er der Drehung der Arbeitsspindel 2 exakt folgt. Das Steuergerät 9 wird entsprechend der gewünschten Steigung des Schneckengangs 16 und der gewünschten Arbeitsgeschwindigkeit programmiert und der Oberschlitten 10 wird entsprechend der gewünschten Tiefe des Schneckengangs 16 eingestellt. Die Stromquelle 13 wird eingeschaltet und derart eingeregelt, daß sich die gewünschte Arbeitstemperatur des Heizelements 11 einstellt.
Die Vorbereitungsphase ist hiermit abgeschlossen.
Nun beginnt die eigentliche Arbeitsphase durch ein gemeinsames Ingangsetzen der Getriebemotoren 7 und 8 durch das Steuergerät 9. Die Arbeitsspindel 2 dreht sich mit der vorgegebenen Drehzahl in Pfeilrichtung, so daß sich ihr Umfang auf Seite des Heizelements 11 nach unten bewegt. Die Leitspindel 5 dreht sich mit der vorgegebenen Drehzahl, wodurch der Werkzeugträger 6 mit dem Heizelement 11 kontinuierlich in Pfeilrichtung nach links verfahren wird. Dabei dringt das Heizelement 11 allmählich in den Borstenbesatz des Rohlings 14 ein und läuft über die gezeichnete Zwischenstellung II bis zur strichliert angedeuteten Endposition III. Danach ist die Herstellung der Bürstenschnecke abgeschlossen und diese kann aus der Vorrichtung entnommen werden.
Während der Arbeitsphase wird ein Teil der Borsten 19 des Rohlings 14 durch die obere Schmalseite bzw. Schneide des heißen Heizelements 11 in einem eng begrenzten Bereich auf eine Temperatur überhalb des Schmelzpunkts, jedoch unterhalb des Flammpunkts, erwärmt und dadurch zum Schmelzen gebracht.
Unter evtl. Mitwirkung des mechanischen Schneidendrucks werden dadurch die außerhalb des Schmelzbereichs liegenden Borstenenden abgetrennt und fallen durch den offenen Innenraum des Heizelements 11 hindurch nach unten weg. In einem einzigen Arbeitsgang wird somit der gewünschte Gewindegang 16 erzeugt, wobei die Vorschubgeschwindigkeit ausreichend langsam zu wählen ist, um ein vollständiges Durchschmelzen der Borsten zu sichern.
Bei der vorliegenden Erzeugung des Gewindegangs mit einem linienförmigen Trennelement entsteht insofern eine gewisse Abweichung von der idealen Form des Gewindegangs, als an der hinteren, nachlaufenden Flanke ein geringer Materialüberschuß verbleibt. Infolge der Elastizität der Borsten hat diese Abweichung normalerweise keine nachteiligen Auswirkungen; sie kann im Sinne einer engen, geräuscharmen Führung der Gefäße sogar erwünscht sein. Andererseits ist auf einfache Weise eine Korrektur möglich, in dem z.B. das Heizelement 11 zur Veränderung der Querschnittsform etwas gekippt wird, wie die Fig. 3 zeigt. Eine andere Möglichkeit, die insbesondere für stark von der Kreisform abweichende Querschnitte geeignet ist, ist in Fig. 2 angedeutet. Hier ist ein zweites Heizelement li gleicher Form über dem ersten Heizelement 11 angeordnet.
In diesem Falle übernimmt das zweite Heizelement 17 die Hauptarbeit, während das erste Heizelement 11 nur noch an den Seitenflanken des Gewindegangs 16 geringfügige Korrekturen vermittelt. In Fig. 2 ist außerdem gezeigt, wie das Heizelement 11 in seinem außerhalb des Gewindegangs 16 liegenden Bereich durch Stützen 18 zusätzlich fixiert werden kann.
L e e r s e i t e

Claims

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM HERSTELLEN EINER FÖRDERSCHNECKE FÜR GEFÄSSE Patentansprüche i. Verfahren zum Herstellen einer Förderschnecke für Gefäße.

wobei in eine walzenartige Rundbürste mit Kunststoffborsten ein an den GefäRquerschnitt angepaßter Gewindegang durch entsprechendes Kürzen bestimmter Borsten eingearbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die zu entfernenden Borstenteile durch eine gezielte Wärme zufuhr weggeschmolzen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmezufuhr derart eng begrenzt erfolg. daß die Borsten nur im Bereich einer definierten Trennstelle durchschmelzen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten im Schmelzbereich auf eine Temperatur erwärmt werden-, die zwischen dem Schmelzpunkt und dem Flammpunkt des Borstenmaterials liegt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verarbeitung von Rundbürsten mit Polyamid Borsten diese im Schmelzbereich auf eine Temperatur von 45G bis 500 Grad Celsius erwärmt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet. daß das Abtrennen der Borstenteile im Schmelzbereich durch mechanischen Druck unterstützt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet. daß die Wärmezufuhr zu der Borsten in einem linienförmigen Bereich mittels eines draht- oder bandförmigen Heizelements erfolgt..
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß -das Heizelement durch direkten Stromdurchfluß erwärmt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement durch teilweises Herumbiegen um ein Gefäß, für welches die Förderschnecke bestimmt ist, an essen Querschnitt angepaßt wird.
Verfahren nach einem der Anspruche 6 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement unter Beibehaltung seiner Winkelposition gegenüber der Mittelachse der Förderschnecke ähnlich wie ein zu förderndes Gefäß an der rotierenden Förderschnecke entlang geführt und dabei der.Gewindegang in seiner vollen Tiefe erzeugt wird.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer antreibbaren Arbeitsspindel, an der ein Spannorgan für einen Schneckenrohling befestigt ist,-sowie mit einem parallel und synchron zur Arbeitsspindel bewegbaren Werkzeugträger, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Werkzeugträger (6) ein draht- oder bandförmiges Heizelement (11, 17) angeordnet ist, das entsprechend dem Querschnitt des zu erzeugenden Gewindegangs gebogen und an eine Energiequelle (13) anschließbar ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (11,17) aus einer metallischen Widerstandslegierung besteht und an eine verstellbare Stromquelle (13) angeschlossen ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (11,17) einen rechteckigen Querschnitt aufweist und an seiner an den Borsten angreifenden Schmalseite mit einer Schneide versehen ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (11,17) mit seiner an den Borsten angreifenden Arbeitsfläche in einer durch die Arbeitsspindelachse verlaufenden Ebene liegt.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche lObis 12 dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (11,17) mit seiner an den Borsten angreifenden Arbeitsfläche unter einem spitzen Winkel (oC) ) um eine senkrecht zur Arbeitsspindelachse gerichtete Achse gegenüber der durch diese Achse und die Arbeitsspindelachse definierten Ebene gekippt ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeiqhnet, daß auf dem Werkzeugträger (6) vorzugsweise überhalb dem ersten Heizelement (11) ein zweites gleichförmiges Heizelement (17) befestigt ist.