Die Erfindung betrifft das Gebiet der Verpackungstechnik und den Clinchvorgang, der einem Falzen des Deckel- und Rumpfbördelrandes vorausgeht.

Für die Herstellung von unrunden Dosen und insbesondere länglichen Dosen mit geraden Seitenbereichen werden in zunehmendem Maße möglichst dünne Bleche, beispielsweise aus Aluminium, verwendet. Beispiele hierfür sind die klassischen tiefgezogenen Fischdosen. Nach dem Befüllen solcher Dosen mit dem jeweiligen Inhalt wird üblicherweise der Deckel auf das Dosenunterteil aufgeclincht, worauf dann das Dosenunterteil gemeinsam mit dem Deckel der Verschließmaschine (Falzmaschine) zugeführt wird.

Die heute verwendeten Maschinen und Zuführstraßen erlauben das Befüllen mit sehr hohen Geschwindigkeiten. Dabei kommt es nicht selten vor, daß das Volumen des Füllgutes mehr Raum einnimmt, als die Deckeldose besitzt. Dann wölben sich die Böden und Deckel während der Zusammenführung für den Clinchvorgang aus und liefern später dem Verbraucher das Bild einer Dose, deren Inhalt verdorben sein könnte: Die Wölbung des Deckels erzeugt den Eindruck, daß wegen Gärvorgängen im Innern ein durch Gärgase erzeugter Überdruck herrscht. Derartige Dosen sind daher nicht nur aus ästhetischen Gründen inakzeptabel, da der Verbraucher die Ursache für die Wölbung nicht erkennen kann. Weil zur Verminderung von Verpackungsmüll die Dosen heute üblicherweise ohne Karton in den Verkehr gebracht werden, ergibt sich zusätzlich bei ausgewölbten Dosen der Nachteil, daß sich die Ware nicht sauber stapeln läßt.

Bei solchen Dosen, die vorgestanzte Aufreißlinien besitzen, ist ein relativ großer Ausfall durch Aufbrechen des Dosendeckels an der Kerb- oder Ritzlinie zu befürchten.

Aber auch im Randbereich darf der Kern (oder Spiegel) des Deckels keine Verformungen aufweisen, um beim nachfolgenden Verschließvorgang den Verschließkopf sicher und ungehindert mit hoher Präzision in den Deckelkern eintauchen zu lassen.

Obwohl dieses Problem bereits seit längerer Zeit erkannt wurde, bleiben die bisherigen Lösungsvorschläge doch rundum unbefriedigend.

In den "klassischen Ciincheinrichtungen" werden die Dosen mit Hilfe einer Kette mit Mitnehmern zur Clinchstation (und dann auch weiter) vorwärts bewegt, während die Deckel im Takt mit Hilfe einer zweiten Kette auf die Dosen zubewegt und auf sie aufgelegt werden. Die Deckel-Kette läuft dann leer oberhalb der Clinchrollen durch die Clinchstation selbst weiter und wird anschließend zurückgeführt. Daher sind die Möglichkeiten, den Deckel von oben abzustützen, begrenzt.

Es ist eine Anordnung mit zwei synchron getriebenen Nockenscheiben bekannt, die den Deckelkern auf der Länge der Clinchung dadurch stützen, daß die Nocken in den Kern des Deckels eingreifen und die horizontal wirkenden Kräfte aufnehmen, die von den Clinchrollen für die Verformung des Deckelrandes aufgebracht werden müssen. Hierbei wird eine Kernverformung durch die horizontalen Kräfte vermieden. Die Länge der Nocken kann dabei auf die Länge des geradlinigen Deckelrandes abgestellt werden (vgl. DE 93 08 385.8 U1). Zwischen den beiden Nockenscheiben verläuft die Mitnehmerkette, so daß die Breite der Nocken sehr beschränkt ist. Diese Einrichtung ist daher nicht in der Lage, auch vertikalen Kräften beim Clinchen entgegenzuwirken. Die Formstabilität des Deckels ist daher nicht gewährleistet.

Es ist aber auch bereits eine Einrichtung bekannt, in welcher der Deckel im wesentlichen auf seiner gesamten Kernoberfläche in vertikaler Richtung abgestützt wird. Dabei werden die Dosen mit einer üblichen Mitnehmerkette bis zur Clinchstation transportiert. Dort wird die Kette im Umlauf so zurückgeführt, daß die Mitnehmer am hinteren Ende der Clinchstation von der jeweiligen Dose weggeführt werden, worauf diese zum Stillstand kommt. Ein Stempel mit einem dem Dosendeckelkem angenäherten Profil senkt sich in den Dosendeckel und hält die Dose, während antriebslose Clinchrollen an den Seiten entlanggeführt werden. Eine zweite Kette mit zu denen der ersten Kette taktversetzten Mitnehmern schiebt sodann die "geclinchte Dose" vorne aus der Clinchstation. Das Clinchen mit einer derartigen Einrichtung weist eine Reihe von Nachteilen auf. Zum einen ist der apparative Aufwand sehr groß. Die Clinchrollen müssen, da sie antriebslos sind, mit hoher Präzision genau zu dem Zeitpunkt an der Dose entlanggeführt werden, zu welcher der Stempel sich im Deckelkern befindet. Darüberhinaus ist die Geschwindigkeit, mit der erfolgreich und ohne nennenswerten Ausschuß geclincht werden kann, deutlich beschränkt: wenn der Mitnehmer die Dose freigibt, "schliddert" sie auf dem relativ glatten Untergrund (ein rauher würde den Dosenboden zerkratzen) durch den vorhandenen Impuls eine kleine Wegstrecke unkontrolliert. Anschließend muß sie wieder auf die Normalgeschwindigkeit beschleunigt werden. Bei hohen Maschinengeschwindigkeiten erhöhen sich die daraus resultierenden Ungenauigkeit infolge des höheren Impulses.

Daher sind erwünschte Verschließleistungen von mehr als 150 Stück pro Minute (Clinch/min) nicht mit guten Ergebnissen realisierbar. Solche Geschwindigkeiten sind jedoch für Massenkonsumartikel wie Fischdosen und dergleichen zur Kostensenkung wünschenswert.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Clinchen sowie eine entsprechende Vorrichtung bereitzustellen, wobei mögliche von innen auf den Deckel einwirkende Vertikalkräfte sicher abgefangen werden, welches aber gleichzeitig hohe Geschwindigkeiten erlaubt.

Unter anderem diese Aufgabe wird durch eine Stützscheibe gemäß Anspruch 1 , eine Clincheinrichtung gemäß Anspruch 6 sowie das Verfahren gemäß Anspruch 9 oder 13 gelöst.

Die Stützscheibe ist mittig antreibbar und läßt sich ggf. mit den Antrieben für die Clinchrollen koppeln, beispielsweise über eine gemeinsame Welle, wobei die Antriebskräfte über einen Kegelradtrieb von der Welle auf die Clinchrollen übertragen werden können und die Stützscheibe direkt von der Welle angetrieben wird. Die Deckel-Transportkette wird bereits kurz nach dem Ort, an welchem sie den Deckel abgibt, weg- und zurückgeführt, so daß sie nicht durch die Clinchstation läuft (Anspruch 6).

Die Stützscheibe kann als Rad oder in einer anderen auf einem Zylinder mit relativ geringer Axial-Ausdehnung beruhenden Form ausgebildet sein. Sie weist auf ihrem Umfang mindestens ein Stützelement auf, welches seinerseits ein Profil besitzt, mit dem die möglicherweise auf den Deckelkern von unten einwirkenden Vertikalkräfte wirksam aufgefangen werden können, so daß eine Auswölbung des Deckels verhindert wird (Anspruch 1).

Es ist bevorzugt, daß das Profil des Stützelementes nicht den gesamten Deckelkern (= Deckelspiegel) ausfüllt. Ggf. können Aussparungen in der Profilsohle vorgesehen sein, z.B. am Ort einer Aufreißlasche oder von möglicherweise vorhandenen Deckelprofilen.

Insbesondere ist es bevorzugt, daß in Bewegungsrichtung der Dose (und damit

Umfangsrichtung der Stützscheibe) die Profilsohle des Stützelementes verkürzt ist, so daß vorn und/oder hinten in den stärker gewölbten Bereichen der Dose jeweils mehrere Millimeter frei bleiben.

ERSATZBLATT {REGEL 26)

Das Stützelement kann in einer spezifischen Ausgestaltung in Richtung zur Scheibenmitte hin hinterschnitten sein (Anspruch 5).

In bevorzugter Weise ist die Breite der Stützelemente (in Axialrichtung der Stützscheibe) so bemessen, daß der Deckelkern seitlich ganz oder fast völlig ausgefüllt wird. Damit kann die Stützscheibe auch Horizontalkräfte aufnehmen, die von den Clinchrollen beim Clinchen und im Abschnitt des Deckelrandes in dem jeweils geclincht wird ausgehen.

Die Profilsohle eines jeden Stützelementes ist als Zylinderumfangs-Segment ausgebildet. Während die Dosen in die Clinchstation "einfahren", dreht sich die Stützscheibe gleichsinnig mit der Dosen-Linearbewegung. Die Profilsohle des Stützelementes wird auf dem Dosendeckel von vorne nach hinten abgerollt und kommt damit in einem sich auf dem Deckel linear verschiebenden Streifen (Anspruch 13) über das Gesamtverfahren betrachtet "auf seiner gesamten Fläche des Deckels" zu liegen, während die Clinchrollen die geraden Längsseiten der Dose in eben derselben Richtung von vorne nach hinten Clinchen. Die Dosen behalten dabei ihre Durchlaufgeschwindigkeit im wesentlichen bei.

Bevorzugt sind die Antriebe für die Clinchrollen so eingestellt, daß die Dose beim

Clinchen geringfügig beschleunigt wird (Anspruch 12). Kratzer infolge der veränderten auf dem Mitnehmer ruhenden Belastung können hierdurch vermieden werden.

Die Stützscheibe weist bevorzugt mehrere Stützelemente auf. Zum Beispiel können drei Stützelemente vorgesehen sein. Die tatsächlich gewählte Zahl sollte vom Umfang der Stützscheibe und den Abständen, mit denen die Dosenkörper geführt werden, abhängig gemacht werden. Die Scheibe wird bevorzugt mit einer derartigen Geschwindigkeit angetrieben, daß eine Umfangsdrehung geteilt durch die Zahl der Stützelemente genau dem Abstand zweier zur Clinchstation geführter Dosen entspricht (Anspruch 11). Dabei sollen die Winkelgeschwindigkeit der Profilsohlen der

Stützelemente mit der Geschwindigkeit des Dosenlaufs möglichst übereinstimmen.

Die Stützscheibe kann das oder die Stützelement(e) als integralen Bestandteil enthalten. Es ist aber auch möglich, daß die Stützelemente abnehmbar befestigt sind, so daß beim Wechsel der Dosengröße die entsprechenden passenden Dosen den Stützelemente angebracht werden können. Die Stützelemente können in solchen Fällen über Bolzen, Schrauben oder dergleichen befestigt sein.

Die Erfindung(en) werden nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele erläutert und ergänzt.

Figur 1 ist eine Seitenansicht einer Walze 1 mit großem Durchmesser R, die scheibenförmig ausgebildet ist und drei Stützbereiche 4, 4' und 4" an ihrem

Umfang 3 besitzt, die im Winkel von 120° angeordnet sind.

Figur 2 ist ein Schnitt in axialer Richtung entlang der Linie A-A, aus welchem Schnitt die profilierte Sohle 8' des Stützbereiches 4' erkennbar ist, die hutförmig gestaltet ist und auf ihrer Profilsohle eine Aussparung 10 hat, die zu der

Grifflasche eines Deckels X paßt.

Figur 3a,

Figur 3b, Figur 3c,

Figur 3d sind vier verschiedene Gestalten von Deckeln 20a, 20b, 20c, 20d von Metalldosen, die jeweiligen Grifflaschen 11a, 11b, 11c, 11d sind eingezeichnet und entsprechen einer jeweils anzubringenden Aussparung 10 in der Figur 2, die dort nur schematisch und in Seitenansicht für den Deckel gemäß Figur 3a oder 3d dargestellt ist.

Figur 4 zeigt zwei Momentaufnahmen in einer Darstellung, wie ein Druckstreifen S sich über den Deckelspiegel 20b des Beispiels von Figur 3b schiebt (Beginn 46, Ende 47).

In Fig. 1 und 2 ist eine Ausgestaltung der Stützscheibe gezeigt. Die Stützscheibe 1 wird mittig angetrieben, z.B. anhand einer hier nicht dargestellten Welle, die durch die kreisförmige Aussparung 2 hindurchläuft. Die Stützscheibe beruht auf einer im wesentlichen zylindrischen Form mit einem Radius R und einer Dicke oder Stärke zwischen D und D'.

An ihrem Umfang 3 weist sie drei integrale Stützelemente 4, 4', 4" auf, die jeweils eine Länge L (in Umfangsrichtung) aufweisen sollten, die deutlich geringer als die eines Deckelkerns sein sollte.

In Axialrichtung 100 ("Breite") besitzen die Stützelemente 4, 4', 4" ein gegenüber der zylindrischen Innenform der Stützscheibe selbst deutlich verbreitertes Profil ("Profilsohle") 8,8',8^ das den Maßen des jeweiligen Deckelkerns angepaßt sein sollte. Die drei Stützelemente sind regelmäßig im Abstand von jeweils 120°, angeordnet. Die Profilsohlen haben eine Länge L von etwas weniger als 60°.

Der Drehsinn der Scheibe 1 ist mit dem Pfeil 5 bezeichnet. Beim Abrollen auf den Dosendeckeln kommen die Stützelemente 4 zuerst mit dem Vorderteil 6 auf dem Vorderteil des Dosendeckelspiegels (Streifen 46 in Figur 4) zu liegen und rollen dann auf dem gleichsinnig laufenden Deckelkern bis zum hinteren Teil 7 ab (Streifen 47 in Figur 4), während gleichzeitig Clinchrollen 30,31 am Rand von Deckel und Dose entlang eingreifen, veranlaßt durch die Dosen-Linearbewegung v.

Die Profilsohlen 8,8', die in der Figur 1 in Seitenansicht und in der Figur 2 im Schnitt erkennbar sind, sollen beispielhaft an dem Stützelement 4' beschrieben werden, dessen Profilsohle 8' in Figur 2 erkennbar ist, dort ist eine Ausnehmung 10 gezeigt, die im Schnitt deutlich erscheint, die aber gemäß den Figuren 3a bis 3d als dortige spezifische, auf den jeweiligen Dosendeckel mit seinem Deckelring (Aufziehlasche) 21a,21b,21c,21d abgestimmte flächige Ausnehmung erscheint, die an der Stelle der Gesamtfläche der Profilsohle 8' placiert ist, wo der erwähnte Deckelring (kurz: 21) sich befindet. In den Figuren 3a bis 3d ist der Abruck der Randes der Ausnehmung 10a, 10b, 10c, 10d (kurz: 10) jeweils strichliniert dargestellt und umgibt mit einem geringfügigen Sicherheitsrand oder -streifen den Deckelring 21. Auch beidseitig an der Profilsohle 8' können Ausnehmungen vorgesehen sein, so daß die Richtung der einfahrenden Dose oder die Ausrichtung des zugeführten Deckels keine Relevanz hat. Der zweite Ausnahmebereich 10a' ist in Figur 3a beispielhaft dargestellt. Er liegt spiegelsymmetrisch zur (senkrecht aus dem Papier ragenden) Mittelebene des Dosendeckels, der in Aufsicht in allen Figuren 3 gezeigt wird.

In Figur 3b ist die Lage der Grifflasche 21b in einem Winkel von etwa 45° vorgesehen, wobei die Aufreißnase der Grifflasche 21b in den abgerundeten Eckbereich des in seiner Fläche kleineren Dosendeckels 20b zeigt. Auch hier ist eine, in diesem Fall rotationssymmetrisch in die gegenüberliegende Ecke zeigende und in diese Richtung ausgerichtete Ausnehmung 10b' dargestellt, die der Ausnehmung 10b entspricht, in die die Grifflasche 21b gerade hineinpaßt. Die Ausnehmung 10b" (und auch die Ausnehmung 10b) können, wenn sie weit in den abgerundeten Eckbereich hineinragen, auch bis gänzlich in den Eckbereich verlängert sein, was mit der strichlinierten Gestalt 10b" verdeutlicht wird.

ERSATZBLÄTT (REGEL 26)

In Figur 3c ist eine polygonförmige Gestalt der Ausnehmung 10c gezeigt, die zu der Grifflasche 21c paßt, hier ist die Größe der Ausnehmung und der verbleibende Freiraum zur Grifflasche 21c größer, aufgrund der gewählten sich zusammensetzenden Linienabschnitte, die Ausnehmung kann aber leichter in die Profilsohle 8,8', 8" des Stützelementes 4 eingebracht werden. In gleicher Weise ist die Ausnehmung 10d in der Figur 3d dargestellt, mit einem zugehörigen Aufreißgriff 21 d im Deckelspiegel (Deckelkern) 20d.

Die Ausnehmung 0 in der Figur 2 ist also nur eine schematische Darstellung, aller in den Figuren 3 erläuterten Ausnehmungen und jeweils von der Lage, der Richtung und der Gestalt des Aufziehrings des Deckels abhängig. Weitere geringe Ausnehmungen können vorgesehen sein, wenn der Deckel Erhebungen zur Versteifung trägt, sie sind aber bezogen auf die Gesamtfläche der Profilsohle klein.

Die Profilsohle 8' in Figur 2 ist noch in ihrem Querschnitt näher zu verdeutlichen, hinsichtlich der nach rückwärts orientierten Zurückversetzungen 9a, 9b (Hinterschneidungen), die eine hutförmige Gestalt durch einen flachen vorderen Auflagebereich der Profilsohle und einen zurückversetzten Zwischen-Stützabschnitt definieren, der in die innere Scheibe 1 mit Durchmesser D' einmündet. Diese Scheibe kann im Mittenbereich noch einmal, in ihrem axialen - die Achse ist mit 100 bezeichnet - Ausmaß reduziert sein, um die Anbringung durch die zentrale Öffnung 2 zu erleichtern. Das reduzierte Ausmaß ist D, das stufig über D', die Breite des Zwischenabschnitts des Stützelementes 4' und die noch breitere Profilsohle 8' sich in Achsrichtung 100 von innen nach außen erweitert.

Die Clinchrollen 30,31 , die in Figur 4 veranschaulicht sind, greifen seitlich an dem Rand des Deckels ein und führen dort einen Clinchvorgang aus, bei dem der Bördelrand des Deckels um den Falzrand des Unterteils des Behälters leicht umgelegt wird, aber noch nicht zu einem Falz verformt wird. Die Dose, die in Figur 4 in Aufsicht gezeigt ist, entspricht - als Beispiel - der Dose aus Figur 3b mit einem links nach links aufwärts und einem Winkel von etwa 45° gelegten Ziehring 21b, der in die Ausnehmung 10b der Profilsohle 8 paßt. Die Profilsohle 8 ist in Figur 1 in einem vorderen Bereich 6 und einem hinteren Bereich 7 gezeigt, bezogen auf die Drehrichtung 5. Dieser vordere Bereich 6 greift bei Hereinfahren der Dose mit dem aufgesetzten Deckel 20b in Figur 4 zuerst auf den Deckelspiegel 20b ein und begründet dort einen streifenförmigen Bereich 46, der Stützfunktion hat, während die Clinchrollen 30,31 , die in Richtung der Achse 100 der Stützscheibe 1 beabstandet sind, ihre Aufgabe ausführen. In dem

Bereich, in dem die Clinchung verläuft, stützt die Stützscheibe zunächst mit dem anfänglichen Bereich 6 den Deckelspiegel von aufwärts ab, so daß in einem so großen Bereich der Oberfläche Stützfunktion erzielt wird, daß möglicherweise auftretende Vertikalkräfte, die von innen auf den Deckel 20b (den Deckelspiegel bzw. den Deckelkern) einwirken, wirksam (im Bereich zwischen den Clinchrollen 30,31) abgefangen werden. Der streifenförmige Bereich 46 verschiebt sich bei der Bewegung der Dose, die die Linearbewegung v hat, über den Deckelspiegel 20b herüber und eine weitere Momentanaufnahme ist in der Figur 4 im hinteren Teil des Deckelspiegels 20b gezeigt. Auch hier Clinchen die Rollen 30,31 (dieselben Rollen, die nicht verlagert sind, die nur seitlich versetzt sind, um die Linearbewegung der Dose zu beschreiben) und nachdem sowohl die Dose sich linear vorwärts bewegt hat, als auch die Stützscheibe 1 sich umfänglich gedreht hat, greift der hintere Bereich 7 ebenso streifenförmig auf den Dosendeckel ein, bildet einen Stützstreifen 47, wie das auch im Einlaufbereich mit dem anfänglichen Stützstreifen 46 der Fall war; nur in diesem Momentanbild ist der Stützstreifen aufgrund der Gestaltung der Profilsohle 8, 8', 8" durchgehend, weil kein Deckelring 21b zu berücksichtigen ist und die Profilsohle 8 hier keine Ausnehmung 10b zu haben braucht und auch nicht hat.

Das Vorübergleiten des Streifens S über den Deckelkern 20b erfaßt nahezu die gesamte Fläche des Deckelkerns, zwar nicht hinsichtlich der Momentanaufnahmen gleichzeitig, so doch aber über die Bewegung des Dosenkörpers durch die Clinchstation hindurch akkumuliert.

In den Beispielen der Figuren 3 ist der Flächenbereich, der mit dieser streifenförmigen Stützzone S erfaßt wird so ausgebildet, daß das Deckelformat von Figur 3a einen Stützbereich von ca. 75% der Deckelfläche hat (ohne die zweite Ausnehmung 10a'), daß die Gestalt der Figur 3b eine Abdeckung von ca. 60% hat (ohne die zweite Ausnehmung 10b' oder 10b") und daß die Figur 3c auch etwa 60% (etwas geringer) an Flächendeckung erreicht, wobei anzumerken ist, daß je geringer die Deckelfläche wird, der Prozentsatz der Abdeckung etwas herabgesetzt wird, in jedem Fall aber oberhalb von 50% verbleibt, auch bei dem kleinsten handelsüblichen Deckelformat. Das hat seinen Grund darin, daß die Deckellasche immer (aufgrund der Größe des menschlichen Fingers) eine bestimmte Größe haben wird und deshalb bezogen auf die Deckelgröße prozentual einen jeweils größeren Raum auf dem Deckelspiegel 20 einnimmt.

In Figur 3d ist die Überdeckung bei dem dort dargestellten Hansa-Format der Dose (langovale Fischdose) sogar etwa bei 85% und für den Fall, daß ein Deckelformat der Menü-Dosen gewählt wird, steigt die Flächendeckung über 90% an.

Zu Figur 4 bleibt noch anzumerken, daß die Umfangsgeschwindigkeit 5 in Höhe des Radius oder Durchmessers der Profilsohle 8 in etwa die Geschwindigkeit ist, die die Dose als Geschwindigkeit v bei ihrer Einfahrbewegung in die Clinchstation hat.

Der in Figur 4 gezeigte Streifen S, der in zwei Momentanaufnahmen als einlaufender Streifen 46 und auslaufender Streifen 47 abgebildet ist, ist in seiner Erstreckung an die Eingriffe der Clinchrollen 30,31 anzupassen. Aufgrund des großen Radius R der Stützscheibe 1 wird meist ein streif enförmiger Stützbereich erzielt, der breiter ist als eine Linie (die hypothetisch und rein mathematisch das einzige verbindende Element eines gekrümmten Bereiches mit einer Ebene, die tangential anliegt, ist); dieser Stützbereich wird umso breiter (in Vorschubrichtung der Dose) werden, je dünner und weicher und damit je flexibler das Deckelmaterial ist und je höher der von innen auf den Deckelspiegel 20b wirkende Druck ist. Er wird auch umso größer sein, je größer der Radius R der Stützscheibe 1 ist und nach physikalischen Überlegungen bewegt er sich mit derselben Geschwindigkeit v über den Deckel, wie die Dose an den Clinchrollen 30,31 vorbeiläuft. Der strichliniert eingezeichnete sich bewegende Streifen S verdeutlicht das in Figur 4.