CN101164716A - 利用电协调装置形成金属容器的设备 - Google Patents

Abstract

一种用于形成金属容器的设备(10)，包括被电协调以在金属容器上执行局部和/或广度变形操作的一个或多个装置，包括一个或多个接口装置(12)，其中装置之间的运动通过适于协调并使这些相同的装置同步的装置以间接的方式实现。

Description

利用电协调装置形成金属容器的设备

技术领域

本发明涉及用于形成金属容器的设备，该设备包括被电协调以执行金属容器的局部和/或广度变形的一个或多个装置。

更具体地说，本发明涉及如上所述的设备，该设备尤其适于在由铝、铝合金、钢或其它合适的材料制成的金属容器的侧表面上，均匀地以连续方式执行多个按顺序的操作。这种例如由金属、毛坯、挤塑、压制或深拉件制成的容器初始具有后来加工或成形的圆柱形形状。

背景技术

这些容器在部分地或总体上使侧表面变形和/或拔斜率(taper)的操作次序之前，能够在内侧和/或外侧被涂覆并沿着外侧表面用平版印刷；该后面的操作用于以各种颜色，连同关于对最终消费者的金属容器的内容和信息的指示一起，进行铭刻或装饰。

本发明的设备在过程的最后阶段执行例如烟雾剂瓶、饮料瓶、饮料罐及类似物品等的金属容器的加工，即，当圆柱形金属容器在一端仍然打开时，经受用于以部分的方式、例如被称为“颈缩”或“拔斜率”的过程，或以整体的方式、即“成形过程”，以改变其结构的塑性变形过程。在这些金属容器上，本发明的设备还进行凸出/凹陷周期，这些周期在侧表面给定的区域上形成由中空和/或凸出部分限定的各种形状的模制特征及其它图案。

用于饮料、食物或烟雾剂的容器基于限制所需基本操作的数量的制造的复杂性在本身之间显示出差异。与各种类型的金属容器相关的不同类型的生产能够基于以下参数分级：高或低的生产速度；高或低的生产复杂性。

用于饮料的容器，例如以罐或“易拉罐”形式的那些容器的特征在于它们具有获得成品所需的有限的生产复杂性和操作，从金属毛坯件开始，通常不需要超过15个工作位置；对于这类容器，生产率通常相当高(3000罐/分)，并且能够通过利用不间断的加工机械来达到。

通常需要更复杂制造的喷雾剂瓶需要较大数量的操作，这些操作到今天为止通过利用所谓的分度运动(index-motion)往复式工作台机床进行，该分度运动往复式工作台机床能够满足目前市场所需的用于该部分(segment)的低生产率(大约200罐/分)。

但是，目前市场上已有以高速度制造的需求的巨大增加，尤其对于具有例如所谓的“瓶罐”和/或“外型罐”的复杂形状的饮料部分、容器，这些容器包括在几乎整个侧表面上延伸的形状和/或变形，并且复制玻璃或宠物容器的美学特征。这种类型的金属容器的制造目前可需要高达60个加工步骤。此外，高生产速度的需求要求连续循环机床的使用。

以连续循环制造用于“易拉罐”类型的饮料市场部分的容器的现有技术中设想使用串联系统，常常是例如在以下提及的专利中描述的那些类型的组合类型。

专利EP0767713(Marrit等)涉及由多个并排连接的预制模块构成的组合系统，这些预制模块限定配备有多个相同或不同成形工具的支撑转台组件。这些台组件基本地彼此紧接，以便已由这些台组件中的一个的工具加工过的金属容器直接移动到另一台组件。此外，模块的并排连接限定直接互连，以通过单个模块之间的运动传输将罐从一个加工站运送到下一个。

专利US4513595(Cvacho)涉及用于颈缩和卷边管状金属罐主体的方法和设备。该设备包括多个工作站，该多个工作站连接在一起以将金属容器从一个工作位置移动到另一工作位置。

专利US2550156(Lyon)描述了用于移动和加工金属容器的设备，其中操作在由连接到侧轨并连接到基板的一组“箱”构成的模块结构上进行。动力驱动通过在框架单元下纵向延伸的主动轴传递。此外，单元的数量依赖于主轴的长度以及基板的长度。

专利US4519232(Traczyk等)描述了由多个大致相同的模块构成的用来成形金属容器的组合系统，该多个大致相同的模块包括配备有沿着它们的周界的多个加工工具的回转台。

但是，所有这些装置或系统具有明显的问题，即在组合结构中，从一个单元到另一单元的运动传动装置例如通过利用齿轮链条以直接方式存在，这在一些实施例中证明是特别重要的，因为为了确保对于获得高质量的成品很重要的若干单元或模块的同步，需要使用满足用途的附加部件；这些部件从机械结构方面来看常常极其复杂，并且它们的准确度取决于设想用于加工阶段的单元或模块的数量。

另一问题是在模块之间的直接类型的运动传动装置通常同由全部机床或装置分享的仅仅一个马达的使用相结合，这需要每个模块的机械部分尺寸过大，这是因为每个模块必需能够支撑全部机床的动力传递。这还使得储存和备用部件的成本增加。

又一问题是如果发生紧急停止，这些装置或系统基本需要通常介于10与15秒范围之间的长时间滞后，以便在紧急事件中刹车或停止，而不会损坏机械运动部件。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题。

更具体地说，本发明的目的是提供一种用于形成金属容器的设备，该设备包括被电协调以在金属容器上执行局部和/或广度变形操作的一个或多个装置，其特征在于较大的灵活性、模块性，并且其可用于在意味着供应饮料和烟雾剂市场部分的金属容器上的不同加工周期，此外，该设备达到允许以容易简单的方式将金属容器从一个工作站输送和搬运到下一个工作站的程度，而与系统的复杂性无关。

本发明的另一目的是提供一种如上所述的设备，其适于构成中等尺寸的结构而与在金属容器上执行的加工周期的复杂性和数量无关，并且例如不需要用于安装的过多空间。

本发明的又一目的是向用户提供一种装置，其适于长时间确保高水平的强度和可靠性，并且还使得制造容易且便宜。

这些以及其它目的通过本发明的用于形成金属容器的设备实现，该设备包括电子地调整以在金属容器上执行局部和/或大范围变形操作的一个或多个装置，该设备包括一个或多个接口装置，其中装置之间的运动通过适于调整并使所述装置同步的装置以间接方式实现。

附图说明

本发明的用于形成金属容器的设备的结构和功能特性能够通过以下的详细说明更好地理解，其中该设备包括电子地调整以在金属容器上执行局部和/或大范围变形操作的一个或多个装置，其中参考示出优选实施例的附图，优选实施例在性质上不意味着限制性的，并且其中：

图1是本发明的用于形成金属容器的设备的结构图，该设备包括被电协调以在金属容器上执行局部和/或广度变形的一个或多个装置；

图2是本发明设备的功能图。

具体实施方式

参考上述附图，用于形成金属容器的设备包括被电子协调以在本发明的整个金属容器上执行局部和/或广度变形操作的一个或多个装置，以图1中的数字10表示，并包括彼此基本相同的一个或多个接口装置12、一个或多个工作装置14，以及可选的反向装置16；所有所述装置布置形成大体上为闭环类型的不同类型路线。

在图1描绘的优选实施例中的接口装置12包括上部和下部，其由一个或多个装载滚筒18和18′以及一个或多个卸载滚筒22和22′构成。

如图1中示意性示出地，每个工作装置14由上部和下部构成，其中的每一个包括至少一个转动架24和至少一个传送滚筒26。优选为圆形的每个转动架24沿着其自身周边包括彼此相同或不同的多个模具或卡盘，适于在金属容器的侧表面上执行成形操作。

如果提供，则可选的反向装置16包括另外的变更滚筒30和另外的传送滚筒32。这些另外的传送滚筒32在功能上与另外的变化滚筒30相联系。这种可选的反向装置16的用途以下将详细描述。

前述滚筒和转动架中的每一个由板或圆盘构成，且其上制造有用于预置数量容器的间格(bay)，并且滚筒和转动架能够绕板的轴线转动。这种旋转使得金属容器在装置内运动。在装载和卸载期间，仅仅允许这些金属容器执行相对于板的相对运动。

根据图1所示的优选实施例，转动架24、传送滚筒26以及另外的传送滚筒30、进给装置18、18′以及卸载滚筒22、22′设置成它们的旋转轴线彼此平行，以便金属容器的运动发生在垂直于同一轴线的单个平面上。此外，提及的元件全部具有如以下特定形式发生的同步旋转运动。

根据通常的闭环路线布置多个滚筒18、18′、22、22′、26、30和32以及转动架24。此外，每一个转动架24包括配备有夹持构件或钳子(附图中未示出)的转台和配备有加工工具或模具(附图中未示出)的另外的转台。

用于使金属容器变形或成形的工具固定到转台，然而紧固到与工具支承台共轴的第二转台上的夹持构件或钳子可沿与这些台的旋转轴线平行的方向移动。但是，在可选择的实施例中，仅仅允许工具支承台或者两个台移动。

当本发明的设备工作时，大部分的夹持构件或钳子保持并支撑被加工的金属容器；这意味着在每个转动架24上实现若干金属容器的同时加工。

变化滚筒30执行闭合被加工金属容器的路线和帮助正确地将金属容器安置在转动架24上的双重功能。

此外，根据本发明，能够使每个金属容器在转动架24上循环一次或若干次，其中转动架24通过可选的反向装置16配备有相同或不同的工具或模具。

但是要理解的是，在图1所示优选实施例中放置于可选的反向装置16内的变化滚筒30能够定位在任何工作装置14内。如此改进后，工作装置14证明功能上类似于可选的反向装置16，并因此允许停止下一个到来的工作装置14，从而允许遵循特定需要而阻止金属容器上的加工周期。

构成本发明的设备的装置(接口装置12、工作装置14和可选的反向装置16)还可制造并限定成结合或装配在一起的独立单元或模块，并且就运动传输而言，这些装置是机械独立的，并且发生下述的运动协调。

已参考优选实施例进行论述的所述可选反向装置16能够布置成闭合装置或用于阻止本发明的设备的操作，就运动而言，其并非独立，而是以已公知的方式从邻近装置接收动力。

在优选实施例中，可选的反向装置16的特征在于独立的运动。

实际上，特别参考图2，本发明的设备10包括控制系统34，其能够控制并协调如上所述的每个装置12和14的运动。

控制系统34包括：

-装置控制单元或组件38，其包括例如普通的PLC(可编程逻辑控制器)，并适于协调接口装置12、工作装置14以及可选的反向装置16的操作逻辑；

-运动控制单元或组件40，其能够确保设有每个所述装置的滚筒和转动架的运动同步；

-动力供应单元或组件42，其适于将电力分配到以上考虑的相同装置。

控制系统34根据公知的集中控制系统构造操作，这意味着存在由本公开所描述设备的所有装置所共享的单个控制系统，并且装置控制单元38与运动控制单元40执行连续的数据交换。更具体地说，来自接口装置12、工作装置14和可选的反向装置16的运动构件的所有数据都由以上限定的运动控制单元40接收，并可能由装置控制单元38再次处理，然后由运动控制单元40使用以实现所有装置之间的运动同步。

在可选择的实施例中，根据分布式控制系统构造，构成本发明的设备的装置(接口装置12、工作装置14和可选的反向装置16)中的每一个包括其自身的控制系统；上述装置通过利用公知类型的数据通信和转发技术彼此通信并在彼此之间进行协调。

在另一可选实施例中，构成在本公开中描述设备的所述装置的控制和调整系统通过采用混合控制系统构造制造，其中控制系统部分地集中并部分地分布在所述各个装置上。

构成本发明的设备的接口装置12、工作装置14和可选的反向装置16中的每一个包括：

-至少一个输入/输出或“I/O”部件44，其将来自位于每个所述装置上的传感器的信号传送到装置控制单元38，并从相同的装置控制单元接收用于每个装置操作所需的指令信号；数据交换例如通过控制总线46或其它合适的数据传送装置发生；

-一个或多个例如“直接驱动”类型或其它公知类型的马达48，其中“直接驱动”类型的马达通过直接联接而不利用齿轮马达，所述马达48限定本发明设备的接口装置12、工作装置14和可选的反向装置16中的每一个的旋转机械元件和/或类似工具的所述装置的部件的运动；

-与马达48数量相同的一个或多个公知类型的驱动器50，所述驱动器50连接到马达48，并适于通过传送到运动控制单元40和接收于运动控制单元40的参数和数据控制和管理操作；在这些驱动器50与运动控制单元40之间的通信例如经由其它的控制总线52或等同的数据传送装置来实现；

-一个或多个角度测量装置，所述一个或多个角度测量装置由例如绝对式编码器54限定并适于调节马达48的速度和/或位置。绝对式编码器的使用使得在如果提供的接口装置12、工作装置14和基准装置16的运动构件由于维修或加工改变或由于紧急状况/警报而停止的情况下，能够不丢失位置基准。

编码器54分别连接到马达48并电连线到驱动器50。

控制系统34的装置控制单元38通过与运动控制单元40的相互作用，分析构成本发明设备的装置的操作逻辑，即接口装置12、工作装置14和可选的反向装置16的操作逻辑，并确保一个装置的回转构件相对于在先装置和/或后续装置的运动同步。每个装置12、14和16的回转构件为如已暗示的转动架24和若干进给滚筒、变化滚筒、卸载滚筒、传送滚筒和/或工具。

所述装置在它们本身之间的运动同步和协调通过限定为“主从”的控制技术进行，并且使其本身的回转构件或“轴线”遵照预置运动定律进行运动，其中根据该“主从”控制技术，特定的装置起物理的“主”或主要装置的作用。该“从”或次级/下级装置跟随具有角度位置和速度同步的“主”装置的运动。

所有的“从”装置在给定的公差范围内必需跟随由“主”装置设置的基准，并且在当各个“从”装置没有处于遵照这种公差范围的位置中的情况下，通过另外的控制总线52，它们向运动控制单元40发送警报，该运动控制单元40通过与装置控制单元38的相互作用而调节运动以便恢复同步，或停止或减小装置的速度。

在可选择的实施例中，构成本发明的设备的基准装置12、工作装置14和可选的反向装置16之间的同步能够通过利用“虚拟主轴线”实现，即，没有物理上的“主”装置，但通过产生由具有角度位置和速度同步的“从”装置跟随的位置和速度信号的软件应用来模拟主回转构件或“轴线”。

在另一可选实施例中，以上考虑并构成本发明的设备的装置之间的同步能够通过通常所说的“级连从属(cascade slave)”控制技术实现，其中“主轴线”或主要“轴线”产生第一位置和/或速度基准值，其传送到第一“从”装置，该第一“从”装置又将位置和/或速度基准值发送到随之的“从”装置，直到最后的“从”装置到达为止。

在当紧急情况或故障出现的情况下，控制系统34几乎立即或者在与其运动传递驱动构件以直接方式连接的机械系统所需的停止延迟相比较短的时间中，停止接口装置12、工作装置14和可选的反向装置16的所有的运动构件；通过确保这些运动构件以及各个装置之间的相互同步，而发生运动构件(即转动架24和传送滚筒26)的上述停止，以便避免对如此运动的金属容器的所有阻塞和损坏。

上述公开描述了由本发明带来的显著优点。

用于形成金属容器的设备包括电协调的一个或多个装置，以在本发明的整个金属容器上执行局部和/或广度变形，其有利地允许建立具有高可调性和适应性的系统，以便快速地满足由独立的电子协调装置构成的模块结构所引起的各种和多重市场需求。

进一步有利的事实是，该设备使得能够通过改变各个强制的装置，例如通过可选的反向装置16的附加变更滚筒30的插入或运动来停止一些装置以阻止生产循环，例如以执行维修服务。

另一优点是，由于每个装置彻底独立于其它装置，所以它们变成单独的机器，它们的数量能够根据加工金属容器所需的生产特征的功能和/或步骤数量快速的改变；这也允许提供的系统具有比能够通过传统机械结构实现的系统大的扩展性。

另一优点是在当需要紧急停止的情况下，由独立装置构成的本发明所述设备允许每个装置的紧急停止能够独立地处理，并且不论装置的数量，允许制动时间为大约2或3秒。

又一优点是，本发明设备的装置关于运动传输驱动彼此独立，其具有简单的机械构造，低成本的特征，并且便于维修操作；如果发生电力或机械故障，负责维修的值班人员在独立的装置上操作，以便允许生产快速地恢复。

本发明设备的又一优点是，由于控制系统34从装置接收例如涉及马达的电气输入的信息，所以其还能够在相同的装置上运行机械诊断功能。

尽管上述描述已具体的设想本发明设备在性质上仅仅是例证性而非限制性的优选实施例，但根据上述描述对于本领域的具有普通技巧的任何人显而易见的是存在若干变型和改变。因此，本发明意在包括落入所附权利要求范围内的所有变型和改变。

Claims (19)

1.一种用于形成金属容器的设备(10)，包括进行电协调以在金属容器上执行局部和/或广度变形操作的一个或多个装置，包括一个或多个接口装置(12)，其中装置之间的运动通过适于协调并使这些相同的装置同步的装置以间接的方式实现。

2.如权利要求1所述的设备(10)，还包括：

一个或多个工作装置(14)；以及可选地

反向装置(16)。

3.如权利要求1或2所述的设备(10)，包括用于每个所述装置(12、14、16)和/或所述装置(12、14、16)的部件的至少一个驱动装置。

4.如前述权利要求所述的设备(10)，其中所述装置(12、14、16)的部件由工具限定。

5.如前述权利要求中一项或多项所述的设备(10)，其中接口装置(12)、工作装置(14)和可选的反向装置(16)布置在闭环中。

6.如前述权利要求中一项或多项所述的设备(10)，其中适于对所述装置(12、14、16)进行协调和电同步的装置由根据集中控制系统构造进行操作的控制系统(34)限定，该集中控制系统构造具有动力供应单元并包括：

装置控制单元或组件(38)，其适于对接口装置(12)、工作装置(14)和可选的反向装置(16)的逻辑操作进行协调；和/或

运动控制单元或组件(40)，其适于确保所述装置之间的运动同步。

7.如权利要求1至5中的一项或多项所述的设备(10)，其中控制系统(34)根据分布式控制系统构造操作。

8.如权利要求1至5中的一项或多项所述的设备(10)，其中控制系统(34)根据混合控制系统构造操作。

9.如前述权利要求中一项或多项所述的设备(10)，其中接口装置(12)、工作装置(14)和可选的反向装置(16)被制造并限定成结合或装配在一起的独立单元或模块。

10.如前述权利要求中一项或多项所述的设备(10)，其中所述装置包括：

至少一个输入/输出(“I/O”)部件(44)，其将来自位于装置上的传感器的信号传输到装置控制单元(38)，并从相同的装置控制单元接收每个装置操作所需的指令信号；

一个或多个马达(48)；

一个或多个驱动器(50)，其连接到马达(48)并适于通过传输到和来源于运动控制单元(40)的参数和数据来控制和管理马达(48)的操作；和

一个或多个用于旋转部件的角度测量并适于速度和/或位置调整的装置。

11.如前述权利要求中一项或多项所述的设备(10)，其中接口装置(12)、工作装置(14)和可选的反向装置(16)之间的运动同步和协调通过利用具有物理类型的“主”装置的“主从”控制技术来进行。

12.如权利要求1至10中的一项或多项所述的设备(10)，其中所述装置之间的运动同步和协调通过利用“虚拟主轴线”控制技术来进行。

13.如权利要求1至10中的一项或多项所述的设备(10)，其中所述装置(12、14、16)之间的运动同步通过利用具有“级连从属”控制技术的控制技术来进行。

14.如前述权利要求中一项或多项所述的设备(10)，其中用于所述装置的旋转部件的角度测量的装置由一个或多个绝对式编码器(54)限定。

15.如前述权利要求中一项或多项所述的设备(10)，其中接口装置(12)包括一个或多个装载滚筒(18、18′)和一个或多个卸载滚筒(22、22′)。

16.如前述权利要求中一项或多项所述的设备(10)，其中每个工作装置(14)包括一个或多个转动架(24)和一个或多个传送滚筒(26)。

17.如权利要求4至16中的一项或多项所述的设备(10)，其中可选的反向装置(16)包括另外的变更滚筒(30)和传送滚筒(32)。

18.如权利要求4至17中的一项或多项所述的设备(10)，其中可选的反向装置(16)从邻近装置接受动力。

19.如权利要求4至18中的一项或多项所述的设备(10)，其中可选的反向装置(16)是独立的并且与其它装置(12、14)被电协调。

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