Einrichtung zum konischen Expandieren von Behälterzargen aus Blech
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum konischen Expandieren von Behälterzargen aus Blech, mit einer Anzahl in einem Lamellenträger gelagerten Lamellen, die mittels eines Stützelementes gleichzeitig und konzentrisch zur Längsachse der Einrichtung um einen für jede Lamelle individuellen Drehpunkt verschwenkbar sind.
Einrichtungen dieser Art, mit denen vorzugsweise zylindrische Zargen konisch ausgeweitet werden, sind in verschiedenen Ausführungsformen bekanntgeworden.
Insbesondere ist auch eine Ausführungsform der hier beschriebenen Art bekannt, wo die konische Aufweitung der Zarge durch eine relativ kleine Anzahl Lamellen erfolgt. Der Nachteil dieser bekannten Ausführungsform besteht darin, dass mit der gleichen, als Werkzeugeinheit auf eine Presse oder dergleichen aufsetzbare Einrichtung entweder nur eine einzige Behältergrösse bzw. eine einzige Wandneigung herstellbar ist oder, wenn die Einrichtung mit einem oder mehreren Werkzeugen zwar einen grösseren Durchmesserbereich bestreicht, die Behälter der grossen Durchmesser eher ein Polygon mit deutlich ausgeprägten Ecken und ungleichen (verschiedenen) Seitenlängen als eine runde Form ergeben, wobei eben diese Eigenschaften den Behältermänteln ein unruhiges Aussehen verleihen.
Der Grund, dass bisher Expandiereinrichtungen mit nur relativ kleinen Lamellenzahlen versehen wurden, bestand offenbar darin, dass es schwierig war, die Lagerung dieser schwenkbaren Lamellen in befriedigender Weise zu lösen, ohne aufwendige Konstruktionen wählen zu müssen oder die Demontierbarkeit der Lamellen zu erschweren.
Aufgabe der Erfindung ist deshalb, eine Einrichtung zum Expandieren von Behältermänteln aus Blech zu schaffen, die die genannten Nachteile vermeidet, einen einfachen, für einen grossen Durchmesserbereich leicht anpassbaren Aufbau ermöglicht und die Herstellung eines Behältermantels in konischer, wenigstens annähernd runder Form mit guter Oberflächengleichmä ssigkeit bei möglichst gleichmässiger Materialbeanspruchung erlaubt. Die erfindungsgemässe Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Drehpunkt jeder Lamelle durch zwei Auflagepunkte einer Rundung am Fussende der Lamelle definiert ist und dass ein in eine Einrastung am Lamellenfuss eingreifendes nachgiebiges Zugelement gleichzeitig die Rundung gegen die genannten Auflagepunkte drückt und die Lamellen im Lamellenträger gegen Herausziehen sichert.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstan- des ist nachstehend anhand der Zeichnung erläutert, in welcher
Fig. 1 eine in zwei Arbeitsstellungen, teilweise im Längsschnitt zum Teil verkürzt dargestellte Expandiereinrichtung zeigt, die auf einer hydraulischen Presse aufgebaut ist.
Fig. 2 zeigt in einer gleichen Schnittdarstellung wie Fig. 1 im Detail die Lagerung einer Lamelle im grösseren Massstab.
Fig. 3 eine Frontansicht des Führungekranzes für die Lamellen,
Fig. 4 eine einzelne Lamelle in teilweiser Schnittdarstellung,
Fig. 5 eine teilweise längsgeschnittene Teildarstellung des beweglichen Spreizkonus und
Fig. 6 eine Viertels darstellung des Spreizkonus in Pfeilrichtung VI nach Fig. 5.
Die in Fig. 1 allgemein mit 1 bezeichnete Einrichtung zum Expandieren von Behältermänteln oder Behälterzargen ist mittels einer Flanschanordnung 2 auf einem Antriebsaggregat 3 montiert. Die Hauptbestandteile der Einrichtung 1 sind ein von der Flanschanordnung 2 getragener Werkzeugkopf 4, eine Anzahl zentrisch zur Längsachse 1-1 angeordneter Lamellen 5, die im Werkzeugkopf 4 schwenkbar gelagert sind, sowie ein von einer Zugstange 6 getragener Spreizkonus 7.
Die Basis des Werkzeugkopfes 4 bildet ein Tragkonus 8, der mit einer Flanschplatte 9 der Fianschan- ordnung 2 fest verbunden ist. Die Flanschplatte 9 ist mittels eines Zentrierrings 10 auf einer mit dem Antriebsaggregat 3 fest verbundenen Montageplatte 11 zentriert und durch nur schematisch dargestellte Befesti gungrmittel 12 darauf gesichert.
Der Werkzeugkopf 4 weist über dem Tragkonus 8 einen Aufbau auf, der insgesamt nachfolgend als Lamellenträger bezeichnet wird und aus einem Basisring 13, einem Führungskranz 14, einem Stützring 15, einer Schlagplatte 16 und einem Schulterring 17 besteht.
Dieser Aufbau, dessen Bestandteile durch schematisch gezeigte Verbindungselemente miteinander verbunden sind, ist, wie aus den Darstellungen der Fig. 1 und 2 hervorgeht, auf dem Tragkonus 8 längsverschiebbar.
Der Schulterring 17 übergreift mit seiner Flanschpartie 17' die Flanschpartie 18' einer Laufmutter 18, deren Gewinde in das Aussengewinde 8' am Tragkonus 8 eingreift. Letzterer ist mit mindestens einer Keilbahn 19 versehen, in die ein mit dem Basisring 13 verschraubter Keil 20 eingreift, wodurch eine Drehung des erwähnten Lamellenträgers gegenüber dem Tragkonus 8 bzw. der mit diesem fest verbundenen Flanschplatte 9 verhindert ist. Die Sicherung des Lamellenträgers auf dem Tragkonus erfolgt mittels einer Kontermutter 21, welche gegen die Laufmutter 18 festziehbar ist.
Der in Fig. 3 in einer Viertelsdarstellung in Frontansicht gezeigte Führungskranz 14 und der Stützring 15 begrenzen, wie aus Fig. 1 oder besser aus Fig. 2 ersichtlich, einen Raum 22, in dem eine in Ruhelage, d. h. bei ausgebauten Lamellen 5 auf dem Flanschabschnitt 15' des Stützringes 15 rundum aufliegende, zu einem Ring gebogene Schraubenfeder 23 eingebaut ist, deren Enden in geeigneter Weise, z. B. durch Eindrehen eines konisch gewickelten Endes in das zylindrisch gewickelte andere Ende der Feder, miteinander so verbunden sind, dass Zugkraft von einem zum andern Federende übertragen wird.
Wie Fig. 3 zeigt, besitzt der Führungskranz 14 radiale Führungsnuten 14', die gegen das Zentrum offen sind und deren Anzahl mit der in der Einrichtung vorgesehenen Lamellenzahl übereinstimmt. Diese Führungsnuten 14' fluchten axial mit ähnlich gestalteten Schlitzen im Stützring 15 und dienen zum Einsetzen der Lamellen 5 im Lamellenträger.
Jede Lamelle weist, wie aus Fig. 4 hervorgeht, eine gerundete, mit einer Eingriffs Öffnung 24 versehene Fusspartie 25, 25', eine nach vorn teilweise konisch verjüngte und schräg in eine Kopfpartie 26 auslaufende Brustpartie 27 und eine Rückenpartie 28 auf. Der Radius R der Rundung 25' entspricht zweckmässig der halben Lamellenhöhe H.
Wie in den Fig. 2 und 4 ersichtlich, ist es zweckmässig, die Längsachse X der Eingriffsöffnung 24 gegenüber der Lamellenlängsachse etwas nach vorn (links) zu neigen, um eine zuverlässige Umfassung der Feder 23 sicherzustellen. Das Einhängen der Lamellen im Lamellenträger erfolgt in der Weise, dass man die Lamellen gegenüber der im obern Teil der Fig. 1 gezeigten Lage in Uhrzeigerrichtung etwas nach aussen schwenkt und den Lamellenfuss in die bezügliche Führungsnute im Führungskranz 14 und den damit fluchtenden Schlitz im Stützring 15 einführt, bis seine Rundung 25' sowohl an der Konusfläche 8" als auch an der Schlagplatte 16 anliegt. In dieser Stellung stehen die ringförmig gebogene Schraubenfeder 23 und die Eingriffsöffnung 24 im Lamellenfuss 25 so einander gegenüber, dass letztere beim Einwärtsschwenken der Lamelle in Gegenuhrzeigerrichtung die Schraubenfeder 23 umfasst.
Gleichzeitig wird die Feder durch den fussseitigen Abschnitt der Eingriffs öffnung gegen die Innenseite des Führungskranzes 14 gedrückt. Die Lage der Eingriffsöffnung 24 ist so vorgesehen, dass in der in der Fig. 1 oben und in Fig. 2 gezeigten Stellung die Feder 23 auch dann vom Umfang des Flansches 15' am Stützring 15 abgehoben wird, wenn der Lamellenträger bezüglich des Tragkonus 8 in seiner vordersten Stellung steht.
Auf diese Weise wird bewirkt, dass die Rundung 25' des Lamellenfusses 25 stets sowohl an einem Punkt P gegen die Konusfläche 8" als auch an einem Punkt Q gegen die Schlagplatte 16 gedrückt wird, so dass bei einem genau festgelegten Mittelpunkt M der Rundung 25' mit dem Radius R ein bestimmter Drehpunkt für die Verschwenkung der Lamelle 5 festgelegt und eine spielfreie Halterung jeder Lamelle im Lamellenträger erzielbar ist.
Vorzugsweise sind die Breite der Lamellen, die Steigung der Feder und deren Drahtdurchmesser so auf ,einander abgestimmt, dass pro Lamelle ungefähr zwei Windungen der Feder umgriffen werden.
In Fig. 1 zeigt die obere Bildhälfte eine Lamelle 5 in Ruhelage, wobei ihr Rücken 28 parallel zur Längsachse I-I verläuft. Diese Lage ergibt sich aus der Stellung des Spreizkonus 7, der auf dem vordern Ende der Zugstange 6 befestigt ist. Vorzugsweise sind die Neigung des Spreizkonusmantels und die Neigung der Schrägfläche im äusseren Abschnitt 27' der Lamellenbrust 27 so gewählt, dass sie in dieser Lage parallel zu einanderverlaufen bzw. aufeinander aufliegen. Um die Lamellen 5 stets in Berührung mit dem Spreizkonus 7 zu halten, werden sie durch Spannfedern 29, die zwischen einem Bolzen 30 am Lamellenkopf und einem zentrischen Ankerring 31 eingehängt sind, radial nach innen gezogen.
Die untere Hälfte der Fig. 1 zeigt im geschnittenen Teil links die Stellung des Spreizkonus 7', wenn die Zugstange 6 durch das Antriebsaggregat 3 in eine bestimmte, im vorliegenden Fall in die maximale Rückzugsstellung gebracht worden ist. Durch diese Konusverschiebung werden die Lamellen 5 in gezeigter Weise nach aussen verschwenkt, wobei sie um den durch die Anlage der Rundung des Lamellenfusses am Tragkonus 8 und an der Schlagplatte 16 definierten Drehpunkt schwingen, so dass nun der Lamellenrücken zusammen mit der Längsachse I-I einen bestimmten Winkel einschliesst.
Die Relativstellung zwischen Spreizkonus 7' und Lamelle 5 in Fig. 1 unten links entspricht der maximalen Lamellenspreizung im gezeigten Beispiel und entspricht der gewünschten Expandierung eines strichliert angedeuteten Behältermantels 32, der als zylindrische Zarge soweit auf die Einrichtung bei zusammengefahrenen Lamellen aufgeschoben wird, bis das bezügliche Zargenende an einem Anschlag 33 anstösst. Solche Anschläge werden vorzugsweise auf einzelne Lamellen aufgesetzt und können bei entsprechender Gestaltung genau einstellbar auf den bezüglichen Lamellen befestigt werden.
Nach dem Expandieren der Zarge wird der Spreizkonus 7 durch die Zugstange 6 wieder in seine Ausgangslage zurückgebracht, und der Behältermantel kann durch einen Abstreifer oder Auswerfer 36, der durch eine ebenfalls im Antriebsaggregat 3 untergebrachte Bewegungseinheit aus einer mit ausgezogenen Strichen gezeigten Rückzugsstellung Z in eine strichliert gezeigte Auswerfstelle A gebracht werden kann.
Wie aus den Fig. 5 und 6 hervorgeht, ist der Spreizkonus 7 mit Führungswarzen 34 versehen, die achspar- allel auf einem Teilstück des Konusmantels angebracht sind. Die Länge dieses Teilstücks richtet sich nach der Lamellenteilung und der Konusneigung und beträgt im Beispiel etwa 2/3 der Mantellänge. Die Lamellen sind in der kopfnahen schrägen Partie 27' je zwischen zwei Führungswarzen 34 geführt, deren seitliche Begrenzungen 34', 34" gegen den kleinen Konusdurchmesser konvergieren. Die zwischen den Führungswarzen 34 liegenden Flächen 35 sind plan geschliffen.
Um sowohl bei diesen Flächen als auch an der beim Expandieren mit dem Konus in Berührung stehenden Stelle der Lamellen, nämlich dem Ansatzpunkt der kopfnahen Schrägfläche 27' an der Lamellenbrust, Anfressungen möglichst zu vermeiden, wird die genannte Stelle vorzugsweise mit einem Einsatz 36 aus weicherem Material ausgerüstet.
Der Vorteil einer erfindungsgemäss aufgebauten Expandiereinrichtung besteht nicht allein darin, dass infolge der gezeigten Lamellenlagerung die Anzahl der in einem Lamellenträger unterbringbaren Lamellen zur Hauptsache nur von der minimal erforderlichen Quersteifigkeit derselben abhängt. Die durch die Feder 23 bewirkte Arretierung der Lamellen gestattet ein rasches Ein- und Ausbauen derselben, ohne umfangreiche Demontagen an der Einrlchtung vornehmen zu müssen.
Die innerhalb bestimmter Grenzen flexible Arretierung der Lamellen durch die Schraubenfeder 23 gestattet, den Ausgangs abstand A des Lamellenrückens (Fig. 1) gegenüber der Längsachse 1 : 1 durch einfaches Längsverschieben des Anlagepunktes der Lamellenfuss-Rundung 25' an der Konusfläche 8" am Tragkonus 8 und der Endlage des Spreizkonus 7 am Lamellenkopf 26 über einen relativ grossen Bereich stufenlos zu verändern.
Dies geschieht dadurch, dass der aus den Hauptteilen 13, 14, 15, 16 und 17 bestehende Lamellenträger durch Drehen der Laufmutter 18 so längs dem Tragkonus 8 verschoben wird, bis der Abstand A dem halben Zargeninnendurchmesser inkl. Spielabstand entspricht.
Fig. 2 zeigt zwei in dieser Weise erzielbare radiale Endlagen des Lamellenrückens, wobei diejenige mit dem geringst radialen Abstand (innen) mit ausgezogenen Linien, diejenige mit dem grössten radialen Abstand (aussen) strichpunktiert eingetragen ist. Die Anpassung der Endlagen des Spreizkonus 7 erfolgt durch Einstellen des Bewegungsbereiches der Zugstange 6.
Die Möglichkeit, eine relativ grosse Zahl von Lamellen vorzusehen, ermöglicht eine weitgehendst gleichmässige Streckung des Zargenmaterials. Bei geeigneter Disposition von Einrichtungssätzen für verschiedene Zargendurchmesser lassen sich an allen Lamellenträgerund Stützkonusgrössen die gleichen Lamellen verwenden.
Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Expandieren einrichtung besteht darin, dass diese lediglich an zwei Orten mit an der Antriebseinrichtung festen Elementen verbunden ist, nämlich mit der Montageplatte 11, an der der Flansch 9 festgeschraubt ist, und an der Zugstange 6, auf der der Spreizkonus 7 sitzt. Bei Werkzeugauswechslungen sind daher nur Verbindungselemente an den genannten Stellen zu lösen.
Die in den Fig. 1 bis 6 gezeigten Gestaltungsdetails lassen sich selbstverständlich variieren oder besondern Ansprüchen anpassen. So braucht die Lamellenbrust nicht angefast zu sein, sondern kann die gleiche Breite wie die übrigen Partien der Lamelle aufweisen, sofern diese der Teilung entsprechend wählbar ist. Der Lamellenrücken kann, anstatt flach zu sein, eine geeignet ge stakete Kontur aufweisen, vor allem dann, wenn möglichst rund expandiert werden soll. Anstelle einer Schraubenfeder 23 kann ein anderes elastisches Spannmittel treten, das die beschriebenen Funktionen der Schraubenfeder zu erfüllen vermag, und der Spreizkonus 7 kann durch ein Spreizelement ersetzt werden, das eine gleichzeitige und genau koaxiale Verschwenkung der Lamellen gestattet.