DE3341228A1 - Formwerkzeug fuer einen behaelter-kopfteil aus kunststoff - Google Patents
Formwerkzeug fuer einen behaelter-kopfteil aus kunststoffInfo
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Description
EUROPEAN PATENTATTORNEYS
-3-
MANlTZ, FINSTERWALD & ROTERMUND
Karl Mägerle
Im vorderen Erb 1 8700 Küsnacht/Schweiz
DEUTSCHE PA1FNTANWÄLTE
DR. GERHART MANITZ ■ DiPL -PHYS.
MANFRED FINSTERWALD · DiPL -ing , dipl -wirtsch
HANNS-JÖRG ROTERMUND · dipl-phys.
DR. HELIANE HEYN ■ DlPL-CHEM.
WERNER GRÄMKOW · Dipl.-ING. (1939-1982)
BRITISH CHARTERED PATENT AGENT
JAMES G. MORGAN ■ B. SC. (PHYS.). d.m.s.
ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPAISCHEN PATENT. REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFK
MANDATAIRES AGREES PRES L'OFFICE EUROPEEN DES BF
8000 MÜNCHEN 22 · ROBERT-KOCH-STRASSE 1 TELEFON (089) 224211 · TELEX 05-29672 PATMI
TELEGRAMME INDUSTRIEPATENT MÜNCHEN
München, den
P/Sp-M 3551
P/Sp-M 3551
Formwerkzeug für einen Behälter-Kopfteil aus Kunststoff
MANlTZ · FINSTERWALD · HEYN · MORGAN · 8000 MÜNCHEN 22 ROBFHT KOCH-STRASSE 1 · TEL. (089) 224211 ■ TELEX 05-29672 PATMF
HANNS-JÖRG ROTERMUND ■ 7000 STUTTGART 50 (BAD CANNSfATT) · SEELBERGSTR. 23/25 · TEL. (0711) 5672 61
Χ/ΠΙ WCOAMU-PM AK
I ILO
Formwerkzeug für einen Behälter-Kopf.teil aus Kunststoff
Die Erfindung betrifft ein Formwerkzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Verpackungstuben, deren Kopfteil in der eingangs genannten Art rausgestaltet sind, sind bekannt. Dabei ist der Tubenhals als
vorgefertigter Teil so in den Tubenkopf eingepresst, dass er in den Tubenkörper hineinragt.Die Nebenzugänge stehen
ebenso wie der Halskanal mit dem Innenraum der Tube in Verbindung und dienen zur Ausbildung eines Stranges, der an
seiner Oberfläche parallel verlaufende Streifen aufweist. Sofern das Füllgut in der Nachbarschaft der Nebenzugänge
eine vom übrigen Füllgut abweichende Farbe hat, können diese Streifen farbig sein.
Da die Nebenzugänge des Tubenhalses äussere Hinterschneidungen
bilden, weisen die bekannten Formwerkzeuge, neben einem den Halskanal bildenden inneren Teil einen mehrteiligen
äusseren Teil, z.B. mit radial beweglichen Backen auf, um beim Entformen des gespritzen Tubenhalses die Hinterschneidungen
freizugeben.
Von den Gestehungskosten solcher Werkzeuge abgesehen, ist der Aufwand für deren Betätigung beträchtlich. Hinzu kommt,
dass diese infolge vergleichsweise rascher Abnutzung der Backenteile eine kurze Lebensdauer haben. Die Herstellung solcher
Halsteile ist deshalb teuer.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb ein Formwerkzeug für die Herstellung von Kopfteilen zu schaffen, welches ohne
radial bewegte Teile auskommt.
D
ft -
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäss mit den
im Anspruch lvgekennzeichneten Massnahmen.
Da die Nebenzugänge in den Halskanal dort eintstehen, wo der erste Abschnitt des Stiftes spielfrei mit der Hülsenbohrung
zusammenwirkt, nämlich in den zwischen den Nuten befindlichen ümf angsbereichen dieses Abschnittes und da
diese ümfangsbereiche über die ganze Eindringtiefe des
ersten Abschnittes verlaufende Rippen bilden, entfallen sowohl äussere wie innere Hinterschneidungen. Das Formwerkzeug
lässt sich somit allein durch axiale Relativbewegung von Hülse und Stift öffnen und schliessen, wobei auch der
hergestellte Kopfteil in axialer Richtung entformt werden kann.
Das erfindungsgemässe Werkzeug lässt sich sowohl für die
Herstellung der Halsteile im Spritzverfahren wie auch für jene im 'Pressverfahren anwenden.
Gemäss einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemässen
Werkzeuges sitzt das Ende des weiteren Abschnittes des Stiftes in einer von der Hülsenbohrung gebildeten Führung.
Hierdurch werden die im ersten Abschnitt zwischen den Nuten gebildeten Rippen, insbesondere beim Oeffnen und
Schliessen des Werkzeuges entlastet und deren Abnützung durc/)
Reibung vermindert.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der erste Abschnitt des Stiftes konisch ist und in einen Teil der Hülsenbohrung von
gleicher Konizität eingreift. Damit kann sichergestellt werden, dass die Nebenzugänge auch dann noch vollständig ausgeformt
werden, wenn der erste Abschnitt an dessen Rippen eine Abnützung erfahren hat. Entsprechend der Abnützung kann der
Stift tiefer in die Hülse eindringen bis das entstandene Spiel zwischen dessen erstem Abschnitt und dem entsprechen-
COPV
(ρ
-JS-
den Teil der Hülsenbohrung aufgehoben ist. Wenn dabei in bevorzugter Weise der Stift sich mit dem Ende des weiteren
Abschnittes in der Hülse axial abstützt, um den Schliessdruck des Werkzeuges abzufangen und ein Einstauchen der
Rippen zu verhindern, so lässt sich durch Nachbearbeitung dieses Endes das tiefere Eindringen ermöglichen.
Zweckmässigerweise ist das Ende des weiteren Abschnittes des Stiftes durch einen zylindrischen Zapfen und die Führung
durch einen zylindrischen Teil der Hülsenbohrung gebildet, wobei die Eindringtiefe des Zapfens in den zylindrischen
Bohrungsteil grosser ist als die Eindringtiefe des ersten Abschnittes in die Hülsenbohrung. Damit stützt
und zentriert der Zapfen den Stiftteil in bezug auf die Hülsenbohrung beim Schliessen des Werkzeuges noch bevor
der erste Abschnitt in die Hülsenbohrung eindringt.
Ein entscheidender Vorteil des erfindungsgemässen Werkzeuges besteht darin, dass es eine wesentlich rationellere
Herstellung von Behälterköpfen, bzw. Behältern gestattet, deren Hals in der vorerwähnten Weise ausgebildet ist und
es entspricht einem weiteren Erfindungsgedanken, dass der Behälterkopf einstückig hergestellt, d.h. der Halskanal
im gleichen Formvorgang wie der Kopf selbst gebildet wird.
Dementsprechend können nach diesen weiteren Erfindungsgedanken die Hülse und der Stift Teile eines Formwerkzeuges
bilden, das z.B. den ganzen Tubenkopf, einschliesslich Halsteil, formt; entweder als vorgefertigter Teil der Tube
oder unter gleichzeitiger Verbindung mit einem vorgefertigten Tubenkörper oder -rohr zu einer fertigen Verpackungstube
.
Diese Verpackungstube ist für die Erzeugung eines gemeinsamen
Produktenstranges aus Füllgut, das sich einerseits im Bereich des Tubenrohrs und anderseits im Bereich der
BAD ORIGINAL .
Nebenzugänge befindet und das sich z.B. durch Farbe und/ oder Aromatisierungsgrad oder -art unterscheidet, geeignet,
gleichgültig ob die Aromaunterschiede produktions- oder lagerungsbedingt sind.
Das erfindungsgemässe Formwerkzeug ist nachfolgend anhand
eines Ausführungsbeispieles und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
c·' - O O if I ΔΔΟ
•tr "
Figur 1 einen Axialschnitt durch das Formwerkzeug nach dem Ausführungsbeispiel
Figur 2 einen vergrössert dargestellten Ausschnitt aus Figur 1.
In Fig. 1 ist mit 1 allgemein eine Matrize und mit 2 allgemein ein Stempel eines Formwerkzeuges bezeichnet. Das
Formwerkzeug dient der Herstellung eines Tubenkopfes 4 aus Kunststoff unter gleichzeitiger Verbindung desselben
mit einem vorgefertigten Tubenrohr 5. Das Tubenrohr 5 besteht dabei entweder ganz aus Kunststoff oder einem Kunststoff
schichten aufweisendem Verbindungsmaterial, das z.B. eine metallische Zwischenschicht enthält.
Die Matrize 1 ist aus einem Schulterteil 6 und einem Gewindeteil 7 aufgebaut, wobei die Gewindeteile in einer
Büchse 8 drehbar gelagert und über nicht dargestellte Mittel antreibbar sind; das Schulterteil 6 ist an der
Büchse starr befestigt.
Durch den Gewindeteil 7 der Matrize 1 erstreckt sich koaxial zu diesem ein Stift 9, der in einem Lagereinsatz 10
verschiebbar geführt ist und einen in der Büchse 8 angeordneten Kopf 11 aufweist. Eine Druckfeder 12, die in einer
an der Büchse 8 angebrachten Schraubkappe 13 abgestützt ist, greift am Kopf 11 an und wirkt einer Verschiebung des
Stiftes 9 nach abwärts entgegen.
Die Büchse 8 ist in einem nur andeutungsweise dargestellten Drehtisch 14 eingesetzt, der um eine nicht dargestellte
vertikale Achse schrittweise bewegbar ist. Der Drehtisch 14 bildet Teil einer Maschine zur Herstellung von Tuben,
die eine Mehrzahl von Stationen aufweist. An jener Station
der Maschine,an welcher das Formwerkzeug geschlossen wird, nachdem in dieses Kunststoff zur Erzeugung des Tuben-
kopfes eingebracht wurde, ist am Gestell der Maschine, das bei 15 angedeutet ist, eine Zylinder-Kolben-Einheit 16 angebracht.
Eine Kolbenstange 17 der Einheit 16 wirkt bei deren Betätigung mit einem Stössel 18 zusammen, der am
Kopf 11 des Stiftes 9 starr befestigt ist, um den letztere in der dargestellten Lage zu halten. In Fig. 1 ist die
z.B. pneumatisch betätigbare Einheit bzw. deren Kolbenstange in der Ruhelage dargestellt, in welcher diese den
am Kopf 11 befestigten Stössel 18 für die Drehung des Drehtisches 14 freigegeben hat.
Der Stempel 2, welcher das Tubenrohr 5 trägt, umfasst einen in bekannter, hier nicht dargestellter Weise beweglich
mit dem Drehtisch 14 verbundenen zylindrischen Dorn 20 sowie eine an dessen freiem Ende angebrachte Patrize
die mit der Matrize 1 zusammenwirkt. Die Anordnung des Dornes 20, bzw. des Stempels 2 kann so gewählt sein, dass
die Patrize 19 der Matrize 1 beim Umlauf des Drehtisches 14 ständig zugeordnet bleibt, z.B. in der in der DE-OS
30 23 415 dargestellten Weise. Die Patrize 19 dringt zusammen mit dem Tubenrohr 5 in den Schulterteil 6 der Matrize
1 ein und begrenzt mit der letzteren einen Formhohlraum 21, der mit thermoplastischem Kunststoff gefüllt
ist. Beim Schliessen des Formhohlraumes 21 durch axiale Bewegung des Stempels 2 in Richtung der Matrize wird dabei
der Kunststoff zu dem dargestellten Tuben-Kopfteil 4 geformt und gleichzeitig mit dem Tubenrohr 5 vermittels der
im Kunststoff enthaltenen Wärme verschweisst. Das Einbringen des Kunststoffes in den Formhohlraum kann erfolgen
während der Stempel 2 aus der unmittelbaren Nachbarschaft der Matrize entfernt ist, z.B. in der, in der vorerwähnten
DE-OS 30 23 415 erläuterten Art und Weise.
In Uebereinstimmung mit der Erfindung ist nun eine Hülse vorgesehen,die im dargestellten „Ausführungsbeispiel durch
die Patrize 19 gebildet ist. Die Hülse könnte aber, wenn
COPV
AO
nicht der ganze Tubenkopf hergestellt werden soll von der
Patrize unabhängig sein. Beim Herstellen eines einstückigen Tubenkopfes wäre es aber auch möglich, die
Patrize aus zwei (oder mehr) Teilen zu bilden, wobei die die Hülse einen radial inneren Körper der Patrize bildet.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Patrize 19 eine Bohrung 22 auf. Wie aus Fig. 2 näher ersichtlich
ist, besitzt die Bohrung einen konischen Teil 23 sowie einen zylindrischen Teil 24 mit reduziertem Durchmesser.
Der Stift 9 der sich durch den Formhohlraum 21 hindurch erstreckt, ragt mit einem ersten konischen Abschnitt 25
in den Teil 23 sowie mit einem zylindrischen Abschnitt 26 am freien Ende in den Teil 24. Dabei sitzt die Stirnfläche
27 des Stiftes 9 auf dem Boden 28 der Bohrung 22 auf, während der Abschnitt 25,dessen Konizität geringfügig
kleiner als jene des Teiles 23 ist, spielfrei mit diesem Bohrungsteil zusammenwirkt. Die auf den Stift 9 in axialer
Richtung ausgeübte Kraft wird jedoch am Boden 28 abgefangen.
Zwischen dem ersten konischen Abschnitt 25 und dem zylindrischen Abschnitt 26 weist der Stift 9 einen weiteren
ebenfalls konischen Abschnitt 29 auf und bildet mit dem Teil 23 der Bohrung einen Hohlraum 30. Im ersten konischen
Abschnitt 25 besitzt der Stift 9 mehrere über den Umfang gleichmässig verteilt angeordnete Nuten 31 die axial verlaufen
und den Hohlraum 30 mit dem Formhohlraum 21 verbinden. Dementsprechend kann beim vollständigen Schliessen
des Formwerkzeuges Kunststoff aus dem sich verkleinernden Formhohlraum 21 über die Nuten 31 auch in den Hohlraum 30
eindringen und sowohl diesen, wie auch die Nuten ausfüllen.
Beim Schliessvorgang des Formwerkzeuges, welcher eingeleitet
wird, nachdem eine dosierte Menge von Kunststoff
ORIGfNAL
z.B. in Form eines Ringes in die Matrize 1 eingebracht wurde, dringt der Stift 9-infolge Axialbewegung des
Stempels 2 gegen die Matrize 1 - in die Bohrung 22 ein. Dabei kommt zuerst der zylindrische Abschnitt 26 in Eingriff
mit dem zylindrischen Teil 24, da die Eindringtiefe dieses Abschnittes in den Teil 24 grosser ist als jene des
ersten Abschnittes 25 in den Teil 23 der Bohrung 22. Durch diesen Eingriff wird der Stift 9 in der Bohrung 22 zentriert.
Kommt schliesslich die Stirnfläche 27 zur Anlage am Boden 28 der Bohrung, während gleichzeitig der erste
Abschnitt 25 die in Eingriff bzw. Berührung mit dem Teil 23 der Bohrung gelangt, so ist von den zwischen den Nuten
31 vorhandenen Flächen dieses Abschnittes nur eine geringfügige Belastung aufzunehmen. Die Spielfreiheit des Eingriffes
zwischen Abschnitt 25 und Teil 23 kann deshalb übei eine grosse Anzahl von Schliessvorgängen des Formwerkzeuges
aufrechterhalten werden.
Da die vorgespannte Druckfeder 12 den Stift 9 normalerweise in einer Lage hält,in welcher der Kopf 11 am Lagereinsatz
10 ansteht, trifft dieser Stift mit seiner Stirnfläche 27 auf den Boden 28 der Bohrung 22 auf, bevor die Patrize 19
in den Schulterteil 6 eindringt. Bewegt sich der Stempel 2
bei der Schliessbewegung weiter in Richtung der Matrize 1, so verschiebt sich der Stift 9 entgegen der Wirkung der
Feder 12. Die in den Schulterteil 6 eindringende Patrize 19 beginnt nun den in diesen eingebrachten Kunststoff durch
Verdrängung zu verteilen und zwar einerseits in den Gewindeteil 7. Andererseits fliesst verdrängter Kunststoff im
Schulterteil an das, die Patrize überragende Ende des Tubenrohres 5, um sich mit diesem zu verbinden. Schliesslich
dringt verdrängter Kunststoff auch in die Nuten 31 bzw. den Hohlraum 30. Um den im'Kunststoff durch die Verringerung
des Volumens des Formhohlraumes sich rasch aufbauenden Druck an einer Verschiebung des Stiftes 9 entgegen
der Wirkung der Feder 12 zu hindern, wirkt auf den letzten
copy
ML*
Teil des Schliessweges des Stempels 2 der Kolbenstange 17 über den Stössel 18 dieser Verschiebung entgegen. Die
Zylinder-Kolbeneinheit L4t*iaWe<* d-iesem Zwecke nach An kunft
des dargestellten Formwerkzeuges an der entsprechenden Station betätigt worden, um die Kolbenstange 17 Yj_'. ' ■
unter Druck in eine obere Endlage zu verfahren. Die an der Kolbenstange 17 wirksame Sperrkraft ist zwar geringer
als die Schliesskraft des Stempels 2. Der Stempel 2 kann deshalb die dargestellte Schliesslage dadurch erreichen,
dass der Stift 9 über den Stössel 18 die Kolbenstange um ein geringes Mass nach abwärts bewegt. Anderseits ist aber
die Sperrkraft genügend gross, um eine Verschiebung des Stiftes 9 unter den im Formhohlraum entwickelten Druck des
Kunststoffes zu verhindern.
Im dargestellten Zustand des Formwerkzeuges hat dieses aus dem in plastifiziertem Zustand in den Formhohlraum 21 eingebrachten
Kunststoff einen an das Tubenrohr 5 angeschweissten Tubenkopf 4 gebildet.Dieser Tubenkopf umfasst
nicht nur die Verbindung mit dem Tubenrohr herstellenden kegelstumpfförmigen Schulterteil, sondern auch einen Gewindehals
32 und eine in das Innere der Tube ragende Schürze 33. Dabei begrenzen Gewindehals 32 und Schürze 33
zusammen einen axial durchgehenden Halskanal 34, der einerseits
über eine Mündung 35 mit dem Inneren der Tube verbunden ist. Anderseits ist das Innere der Tube über seitliche
Nebenzugänge 36 mit dem Halskanal verbunden. Diese Nebenzugänge werden durch den Abschnitt 25 an dessen Umfang
verteilt, entsprechend den Zwischenräumen zwischen den Nuten 31 gebildet und zwar in jenem Axialbereich der spielfrei
mit dem Teil 23 der Bohrung 22 zusammenwirkt. Entsprechend den Nuten 31 im Abschnitt 25 bilden sich im Halskanal
34 radial einwärts ragende Rippen 37 ab, die sich bis in die Nachbarschaft der Austrittsöffnung 38 des HaIskanales
34 erstrecken. Die Entformung des hergestellten und
mit dem Tubenrohr verbundenen Tubenkopfes 4 erfolgt durch Rückzug des Stempels 2 unter Drehung des Gewindeteiles 7
der Matrize so, dass der Gewindehals 32 herausgeschraubt wird.
COPY
Claims (7)
- PatentansprücheFormwerkzeug für einen Behälter-Kopfteil aus Kunststoff der einen durchgehenden axialen Halskanal und in diesen einmündende seitliche Nebenzugänge aufweist, mit einem äusseren Werkzeugteil und einem in diesen eindringenden axial beweglichen inneren Werkzeugteil, dadurch gekennzeichnet, dass der äussere Werkzeugteil eine im Umfangsrichtung ungeteilte Hülse (19) und der einstückige innere Werkzeugteil einen Stift (9) mit einem die Hülsenbohrung (22) spielfrei eindringenden ersten Abschnitt (25) aufweist, der in Längsrichtung verlaufende Nuten (31) besitzt sowie einen weiteren Abschnitt (26) mit einem gegenüber dem ersten Abschnitt und der Hülsenbohrung verjüngten Querschnitt.
- 2. Formwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende des weiteren Abschnittes (26) des Stiftes (9) in einer von der Hülsenbohrung (22) gebildeten Führung (24) sitzt.
- 3. Formwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (25) des Stiftes (9) konisch ist und in einen Teil (23) der Hülsenbohrung von gleich« oder grösserer Konizität einqreift, wobei der Stift sich mit dem Ende (27) des weiteren Abschnittes (26) in der Hülse (19) axial abstützt.
- 4. Formwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Abschnitt (26) des Stiftes (9) durch einen zylindrischen Zapfen und die Führung durch einen zylindrischen Teil (24) der Hülsenbohrung (22) gebildet ist und dass die Eindringtiefe des Zapfens in den zylindrischen Bohrungsteil grosser ist als die Eindringtiefe des ersten Abschnittes (25) in die Hülsenbohrung.H2;i982 . copy" -----
- 5. Formwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (9) in einer Matrize (1) sitzt und die Hülse eine Patrize (19) bildet, wobei die Matrize und Patrize gemeinsam einen Formhohlraum (21) begrenzen, durch welchen sich der Stift erstreckt und welcher mit einem zwischen Hülse und Stift gebildeten Hohlraum (30) in Verbindung steht.
- 6. Formwerkzeug nach Anspruch 5 zur Herstellung von Verpackungstuben, dadurch gekennzeichnet, dass die Patrize(19) durch den Endteil eines Stempels (2) gebildet ist, auf welchen Tubenrohre (5) aufsteckbar sind.
- 7. Formwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (9) in der Matrize (1) entgegen der Wirkung einer Feder (12) verschiebbar angeordnet ist.BAD ORIGINAL
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