DE4038888A1 - Verfahren zur herstellung einer formschulter bei schlauchbeutelmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Formschulter bei Schlauchbeutelmaschinen, mit deren Hilfe aus einer der Formschulter kontinuierlich zugeführten fla­ chen Folie aus Kunststoff ein zunächst endloser Kunststoff- Schlauch mit überlappten Längsstößen geformt wird, die an­ schließend versiegelt werden, wobei die Formschulter im we­ sentlichen aus einem zentralen Rohrstück und einem an die­ sem einstückig ansetzenden Kragenstück besteht, dessen Flä­ che an eine von einem Scheitel symmetrisch und keilförmig zusammenlaufende Berandung eines Endes des Rohrstücks naht­ los, aber möglichst scharfkantig anschließt und so eine Um­ lenkkante für die Folie bildet, sowie eine Formschulter nach diesem Verfahren.

Bei der Herstellung von Schlauchbeuteln aus einer zunächst flachen Folie in einer Schlauchbeutelmaschine wird die quasi-endlose Folie von einer Rolle abgezogen, über die Formschulter geleitet und in einen Kunststoff-Schlauch mit überlapptem Längsstoß umgeformt, der seinerseits ein seiner Form angepaßtes Füllrohr umschließt. Nachdem der Längsstoß zu einer Längsnaht versiegelt ist, wird mit einer ersten Quersiegelung eine Bodennaht erzeugt. Wenn der Schlauchbeu­ tel über das Füllrohr gefüllt wurde, erfolgt sein Verschluß durch eine mit einer zweiten Quersiegelung hergestellten Kopfnaht, wobei gleichzeitig die Bodennaht für den nächst­ folgenden Kunststoffbeutel gesiegelt wird.

Ein wesentlicher Faktor in diesem Prozeß ist ohne Zweifel die geschickte Gestaltung und technische Ausführung der Formschulter. Sie muß einerseits sicherstellen, daß die geometrischen Verhältnisse für den Übergang des als Verpackungsmaterial eingesetzten Kunststoffes von der fla­ chen Folie auf den zylindrischen Kunststoff-Schlauch dem mathematischen Idealzustand möglichst nahekommen, und zum anderen soll ihre von der Folie überstrichene Oberfläche eine hohe Standfestigkeit haben, um nicht durch vorzeitigen Verschleiß einen Wechsel der Formschulter zu erzwingen. Die am ehesten zum Verschleiß neigende Stelle wiederum an der Formschulter ist ihre Umlenkkante, an der die Folie um einen Winkel umgelenkt wird, der größer sein kann als drei rechte. Die Herstellung einer langlebig funktionstüchtigen Formschulter ist deshalb ein zentrales Problem bei derarti­ gen Schlauchbeutelmaschinen.

Es ist seit langem bekannt, eine solche Formschulter in Blechkonstruktion herzustellen. Das Kragenstück wird dabei vorgeformt und mit einem entsprechenden Rohrstück ver­ schweißt, dessen zugehörige, in Form einer Durchdringung berandete Stirnseite vorher - etwa durch Sägen - die erfor­ derliche Kontur erhält. In den Stoff beider Teile, der die Umlenkkante bildet, wird dabei noch ein schmales Formstück aus einem verschleißfesten Spezialstahl eingelötet, das ge­ härtet wird, wenn die - gegebenenfalls auch spanende - Be­ arbeitung der folienumformenden Kontur des Kragenstückes beendet ist. Ein solches Verfahren kann einer mathematisch korrekten Kontur nur annähernd nahekommen, und auch das nur mit erheblichem manuellen Aufwand.

Eine einfachere Gestaltung eines Kragenstückes ist in der DE-Offenlegungsschrift 34 36 616 beschrieben, wo dazu le­ diglich ein flexibles Stahlband verwendet wird, das sich verschiedenen Durchmessern des Füllrohres anpassen läßt. Der damit erzielte Vorteil wird aber dadurch zunichte ge­ macht, daß dabei auf eine die Folie behutsam umformende, an die Umlenkkante heranführende Kontur verzichtet werden mußte, die sonst einen Teil der im Betrieb erheblichen Ab­ zugs- und Umformkräfte aufnimmt. Es können zwischen der letzten Führungsrolle für die Folie vor der Formschulter und der Umlenkkante Spannungen in der Folien-Bahn auftre­ ten, die zu einem schnellen Verschleiß der gesamten Form­ schulter führen.

Aus der DE-Patentschrift 12 54 522 ist es auch bereits be­ kannt, eine Formschulter einstückig in der Weise herzustellen, daß ein biegsames Glasfasergewebestück um einen Dorn mit dem Innendurchmesser des Rohrstückes herum­ gelegt wird, wobei die Formschulter durch ein aushärtbares Kunstharz vorversteift wird. Wenn sich die gewünschte Form eingestellt hat, wird die Biegesteifigkeit der Formschulter durch wiederholtes Einlegen weiterer Gewebestücke auf das erforderliche Maß verbessert, wobei jede einzelne Schicht jeweils wiederum mit dem aushärtenden Kunstharz bestrichen wird. Das Glasfasergewebestück kann dabei auch in ein Mo­ dell der Formschulter eingelegt werden. Obwohl sich bei diesem Verfahren zunächst tatsächlich - theoretisch - die ideale Kragen-Kontur einstellen mag, kann diese Form be­ reits bei der vorversteiften ersten Faltung kaum exakt ver­ wirklicht werden; selbst bei Unterstützung durch ein Modell ist damit zu rechnen, daß auch bei großer Geschicklichkeit leichte Abweichungen von der idealen Konfiguration un­ vermeidlich sind. Vor allem aber die nachfolgenden Arbeits­ gänge zur Verbesserung der Steifigkeit der gesamten Form­ schulter führen zu weiteren Abweichungen, die den raschen Verschleiß der Formschulter vorprogrammieren, der sich, ausgehend von der Umlenkkante, in der Ausbildung von Riefen äußert, die auf die Führungsflächen am Kragenstück und am Rohrstück übergreifen und dann eine regelgerechte Herstel­ lung der Kunststoffbeutel schnell zunichte machen.

Es ist demzufolge die Aufgabe der Erfindung, eine Form­ schulter der eingangs näher bezeichneten Art in ihrer für die Umlenkung der flachen Folie zu dem Kunststoff-Schlauch wesentlichen Konfiguration geometrisch exakt und unbeein­ flußt von handwerklicher Geschicklichkeit und darüber hinaus so herzustellen, daß sie vor allem im Bereich der Umlenk­ kante eine hohe Standfestigkeit besitzt, ohne ihre für eine ideale Führung und Umlenkung der Folie zuständige Kontur wesentlich zu verändern. Dabei soll die Formschulter ein­ fach und kostensparend hergestellt werden können.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Rohling für die Formschulter nach einem Modell so gegossen wird, daß er bis auf ein Bearbeitungs-Aufmaß der optimalen, aus der Höhe des Kragenstückes, dem Innendurchmesser des Rohrstückes und dem Winkel zwischen der Berandung des Rohr­ stückes und dem Kragenstück gebildeten geometrisch exakten Flächenkonfiguration der Formschulter gleicht, und danach die mathematisch exakte Formschulter aus dem Rohling her­ ausgefräst wird, wobei die zu fräsenden Flächen höherer Ordnung für das Fräsen vorzugsweise als Freiformflächen an­ genähert werden.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Durch die Erfindung werden die ausführlich erörterten Män­ gel des Standes der Technik im wesentlichen beseitigt. Sowohl die Herstellung des Modells als auch die Bearbeitung des daraus gewonnenen Rohlings erfolgen vollautomatisiert, wobei der erforderliche mathematische Algorithmus mit weni­ gen vorgegebenen Parametern auskommt, so daß die geräte­ technische Realisierung nicht mit komplizierten Berechnun­ gen belastet ist.

Aber auch die Standzeit einer erfindungsgemäßen Formschul­ ter ist nun erheblich verbessert, wobei auch hier der er­ forderliche manuelle Aufwand in Grenzen gehalten wird und es außerdem jetzt gelingt, eine Formschulter aufzuarbeiten, wenn sie tatsächlich unzulässige Veränderungen im Dauerbe­ trieb erfahren hat. Damit ist es aber auch möglich, die nunmehr mit einer erfindungsgemäß hergestellten Formschul­ ter ausgerüsteten Schlauchbeutelmaschinen länger zu betrei­ ben, ohne daß ein verschlissenes Bauteil gewechselt werden muß, weil, wie bereits oben angedeutet wurde, gerade die Formschulter bisher das verschleißintensivste Funktionsteil war.

Von besonderem Vorteil ist weiterhin, daß durch den Einsatz der Buchse die volle Länge der Umformkante aus gehärtetem Material besteht, während dies bei der bekannten Herstel­ lungsweise der Blechschultern nur im oberen Bereich möglich ist.

Die Erfindung wird noch nachstehend anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 und 3 eine erfindungsgemäße Formschulter in Verbund­ bauweise in Vorder- und Seitenansicht und in Draufsicht in schematischer, bezüglich der gekrümmten Flächen aber CAD- gestützten, exakten Darstellung.

In der Fig. 1 ist eine Formschulter 1 zu erkennen, die aus einem Rohrstück 2 und einem Kragenstück 3 zusammengesetzt ist. Die Anordnung der Formschulter 1 innerhalb der ge­ samten Schlauchbeutelmaschine und die damit zusammenhän­ genden mechanisch-apparativen Einzelheiten sind für die Er­ findung unwesentlich, im übrigen dem Fachmann geläufig und daher in der Zeichnung weggelassen; auch die über die Form­ schulter 1 laufende Folie selbst ist nicht dargestellt. Sie wird von der Außenkontur des Kragenstückes 3 her über eine Umlenkkante 4 auf die Innenkontur des Rohrstückes 2 umge­ lenkt und dabei über das ebenfalls nicht sichtbare Füllrohr geleitet. Die Umlenkkante 4 folgt der Berandung der oberen Stirnseite des Rohrstückes 2, die, korrespondierend mit dem angeschlossenen Kragenstück 3, von einem Scheitel 5 nach unten bis - spitzwinklig auslaufend - in einen Überlap­ pungsschlitz 6 verläuft, der die Überlappung der Folie um Längsstoß erzeugt (Fig. 2 und 3). Eine Buchse 7 ist mit im übrigen gegenüber der Innenkontur des Rohrstückes 2 ent­ sprechender Außenkontur fest in diesem angeordnet.

Das Ausführungsbeispiel dient im wesentlichen zur Veran­ schaulichung der mit einer nach der Erfindung hergestellten Formschulter zusammenhängenden Konfiguration. Die prakti­ sche Ausführung ist, ohne die Erfindung zu verlassen, weit­ gehend variabel.

Claims (18)

1. Verfahren zur Herstellung einer Formschulter bei Schlauchbeutelmaschinen, mit deren Hilfe aus einer der Formschulter kontinuierlich zugeführten flachen Folie aus Kunststoff ein zunächst endloser Kunststoff-Schlauch mit überlappten Längsstößen geformt wird, die anschließend ver­ siegelt werden, wobei die Formschulter im wesentlichen aus einem zentralen Rohrstück und einem an diesem einstückig ansetzenden Kragenstück besteht, dessen Fläche an eine von einem Scheitel symmetrisch und keilförmig zusammenlaufende Berandung eines Endes des Rohrstücks nahtlos, aber mög­ lichst scharfkantig anschließt und so eine Umlenkkante für die Folie bildet, dadurch gekennzeichnet, daß

• - ein Rohling für die Formschulter (1) nach einem Modell so gegossen wird, daß er bis auf ein Bearbeitungs-Aufmaß der optimalen, aus der Höhe des Kragenstückes (3), dem Innen­ durchmesser des Rohrstückes (2) und dem Winkel zwischen der Berandung des Rohrstückes (2) und dem Kragenstück (3) ge­ bildeten geometrisch exakten Flächenkonfiguration der Form­ schulter (1) gleicht, und
• - danach die vorgegebene Geometrie der Formschulter (1) aus dem Rohling herausgefräst wird, wobei die zu fräsenden Flächen höherer Ordnung für das Fräsen vorzugsweise als Freiformflächen angenähert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konfiguration des Modells empirisch ermittelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konfiguration des Modells mathematisch ermittelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitung des Rohlings auf einer Fräsmaschine mit CNC-Steuerung erfolgt, die das mathematische Programm für die exakte Konfiguration der Formschulter (1) enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitung des Rohlings auf einer Fräsmaschine mit CNC-Steuerung erfolgt, die die Konfiguration durch Kopieren einer Modell-Formschulter erzeugt.

6. Formschulter nach dem Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, bestehend im wesentlichen aus einem zentralen Rohrstück und einem an diesem einstückig ansetzenden Kragenstück, dessen Fläche an eine von einem Scheitel symmetrisch und keilför­ mig zusammenlaufende Berandung eines Endes des Rohrstückes nahtlos, aber möglichst scharfkantig anschließt und so eine Umlenkkante für die Folie bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkkante (4) gehärtet ist.

7. Formschulter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück (2) an seiner Innenseite gehärtet ist.

8. Formschulter nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeich­ net, daß das Rohrstück (2) innen eine aus härtbarem Mate­ rial bestehende Buchse (7) enthält, die im Bereich der Um­ lenkkante (4) die gleiche Kontur wie das Rohrstück (2) auf­ weist.

9. Formschulter nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die Buchse (7) in dem Rohrstück (2) austauschbar angeordnet ist.

10. Formschulter nach Anspruch 6 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Buchse (7) in das Rohrstück (2) einge­ preßt ist, beispielsweise unter Temperierung der Buchse (7) und/oder des Rohrstückes (2).

11. Formschulter nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Buchse (7) in das Rohrstück (2) eingegossen ist.

12. Formschulter nach Anspruch 6 bis 8 und 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Buchse (7) an ihrer dem Rohrstück (2) zugewandten Außenseite mit Ausnehmungen, Vorsprüngen, zu­ sätzlich aufgebrachten Bauelementen oder dergl. versehen ist, die die Verankerung der Buchse (7) in dem Rohrstück (2) unterstützen.

13. Formschulter nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Buchse (7) zunächst in das Rohrstück (2) eingefügt und danach ihr endgültiger Innendurchmesser abge­ arbeitet ist.

14. Formschulter nach Anspruch 6 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rohling für die Formschulter (1) aus ei­ nem Metall besteht.

15. Formschulter nach Anspruch 6 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rohling für die Formschulter (1) aus ei­ nem Kunststoff besteht.

16. Formschulter nach Anspruch 6 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rohling für die Formschulter (1) aus ei­ nem keramischen Werkstoff besteht.

17. Formschulter nach Anspruch 6 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rohling für die Formschulter (1) aus ei­ nem gesinterten Werkstoff besteht.

18. Formschulter nach Anspruch 6 bis 13 und einem der An­ sprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling für die Formschulter (1) als hybrides Bauteil ausgeführt ist, dessen Werkstoff im Bereich der Umlenkkante (4) vom Grundwerkstoff abweicht und vorzugsweise härter als dieser ist.