CN1045044A - 用于罐体缩口的设备和方法 - Google Patents

Abstract

用于将饮料罐等罐体缩口的设备和方法。将阳模插入罐体内，使阴模贴压在开口端，维持阴模沿着阳模的外圆表面继续移动，同时将已插入罐体内的阳模沿脱离罐体的方向移动，借助阳模和阴模的相对运动使开口端缩口，最后，将阳模和阴模脱离罐体抽出。在设备中，有第一和第二随动件分别连接至阳模和阴模；有凸轮装置其第一和第二凸轮表面与第一和第二随动件接触啮合；两凸轮表面使阳模、阴模按预定方式运动。

Description

本发明是关于将饮料罐等罐体缩口的设备和方法。

当制造饮料铝罐时，将有罐底的圆筒形罐体的开口端进行缩口，而该罐体由深接伸制作。提供有缩口，以便减小压配在圆筒形罐体开口端的顶盖的直径，该顶盖厚度大而使其价钱贵，结果使罐体总的制作费减少。

迄今为止，缩口操作过程如图1所示，标号1标志圆柱形的阳模，标号2标志阴模，阴模2共轴线地围绕阳模1安置，两者之间存在一窄缝。阴模2，在其内表面有斜面2A，用来减小罐体开口端处罐体的直径。

阳模1和阴模2，如图1（a）所描述，是同时地动作。随后，当如图1（b）所描述阳模1伸入罐体K一予定距离后，阳模1停止，同时，阴模2还再移动，使斜面2A压在罐体K上面。这一过程，使罐体K的的开口端逐渐缩小，并沿着处于静止状态的阳模1的外圆柱面纵向地移动，如图1（c）所示形成一直径减小部分。之后，当直径减小部分的长度达到一预定值时，阴模2和阳模1两者都向后移动，如图1（d）所示，并且罐体K被输送至下一工序。上述过程重复地进行，结果在罐体K形成多层的缩口，并在其开口端缩小其口径。

实践上述方法的一般设备，包括有缩口机构，由分别地支承阳模1和阴模2的内、外筒体所组成，该内、外筒体也用于阳模和阴模的滑动。常用的缩口机构之一种，是如下述地动作。首先，仅仅是外筒体由单一的凸轮所驱动，同时内筒体借助于弹簧等顶压外筒体的前端部分，当外筒体前进一予定距离后，仅仅外筒体再前进一予定距离，而借助一挡块阻止内筒体的移动。之后，使外筒体与内筒体一齐向后移动。在另一种缩口机构，阳模1和罐体K由分别的驱动源所驱动，而同时保持阴模2静止不动，也实践如图1所描述的方法。

然而，在上述缩口方法中，当借助阴模2沿着阳模1的外圆筒体表面移动来使罐体K的开口端缩小口径时，有方向相方的摩擦力作用在阳模1和罐体的延伸部分。这样，会由于摩擦在上述直径缩小部分出现皱纹或皱折。因此，如果罐体K的壁厚减小或制罐设备的工作速度加快时，会经常产生像皱纹和皱折的缺陷，也因此，难于由减小罐顶的厚度来减少制作成本，也难于由加快生产过程来提高生产率。

尤其是，在单一凸轮驱动内、外筒体的机构中，上述缺点是不能避免的，而在阳模1和阴模2分别驱动的机构中，难于将这些模具以精确的移动量和速度进行完全同步的移动，结果使工作精度和可靠性低。此外，由于为阳模1和阴模2分别提供独立的驱动源，设备结构复杂，结果使成本昂贵。

本发明的目的是提供一种方法，用于罐体开口端缩口，该方法可将罐体的开口端缩口而不产生皱纹或皱折，因此，可使用薄的罐体，并显著增大缩口速度。

本发明的另一目的是提供一种设备，用于罐体开口端缩口，该设备适宜采用上述方法，并且该设备结构比较简单。

根据本发明的第一方面，提供了一种方法，用于罐体开口端的缩口，采用直径小于罐体直径的阳模，和有用于开口端缩口的加工表面的阴模，其改进在于，有一工步是将阳模通过开口端插入罐体内，而方式是使模与罐体是共轴线的;促使阴模贴压在开口端，并维持阴模沿着阳阳模的外圆周表面继续移动，同时将已插入罐体内的阳模，按脱离罐体的方向移动，借助阳模和阴模的相对运动开口端缩口，使开口端直径减小;最后，将阳模和阴模脱离罐体抽出。

根据本发明的第二方面，提供了一种设备，用于将予定口径的罐体的开口端的缩口，其改进在于，有至少一个缩口装置，包括有直径比罐体小的圆柱形阳模用来通过开口端插入罐体内，包括有与阳模共轴线地安置的圆柱形阴模，该阴模有加工表面用于加工罐体的开口端，还包括有第一和第二随动件分别地连接至阳模和阴模;有夹持装置，邻近上述至少一个缩口装置，用于夹持罐体在这样位置，使罐体的开口端共轴线地面对上述阳模和阴模;有凸轮装置，与上述至少一个缩口装置的第一和第二随动件相关联，该凸轮有第一和第二凸轮表面，分别与上述第一和第二随动件保持接触啮合;还有驱动装置，可操作地连接到上述至少一个缩口装置，用于移动上述第一和第二随动件沿着上述第一和第二凸轮表面移动，使第一和和二随动件按阳模和阴模轴线的方向以前述方式移动。

图1是为了解释通用缩口方法的示意剖面图;

图2是根据本发明的缩口设备的剖面图;

图3是图2设备的部分的剖开前视图;

图4是图2设备的缩口机构的剖面图;

图5是详细地显示图4中缩口机构的前面部分的结构的剖面图;

图6是缩口机构的前面部分的侧视图;

图7是缩口机构的前视图;

图8是缩口机构的后面部分的平面图;

图9是沿图8中剖线Ⅸ-Ⅸ所得到的剖面图;

图10是图2的设备的复合凸轮的展开图;

图11显示根据本发明的缩口方法的示意剖面图。

在图2描述了根据本发明的实例的缩口设备，其左、右侧标志设备的前、后侧，以便于进行解释。

在图中，标号10代表机座，有支架11安置在其前端并加予固定。转轴13一般地、水平地被支承，通过轴承12其前端支承在支架11上，而其后端部分穿过机座10，并牢固地固定在驱动机构D，该驱动机构可操作，使转轴13以恒定转速进行旋转。

第一环状支撑件14共轴线地围绕和固定地安置在转轴13的前端部分，并有数个水平地延伸的罐体夹持机构15，相互等距间隔地、成圆圈地牢固固定在支撑件14。各个罐体夹持机构15提供有真空吸盘16，面向后侧并连接至一抽真空设备（图中未显示），使真空吸盘16的端面16A进行抽吸作用。端面16A被作成与罐体K的封闭端的形状相似，而使罐体K的端部紧密地接触真空吸盘16被夹持，并牢固地和水平地被夹持。此外，有一对向前和向后的罐体支撑板17，邻近支撑件14安置，并牢固地固定在转轴13，来支撑罐体K的外周边。这样，第一支撑件14、罐体夹持机构15等构成了夹持装置，用于将罐体在前述位置夹持定位。

此外，有第二环状支撑件20共轴线地围绕和牢固地固定安置在转轴13，位于与第一支撑件14和支撑板17向后间隔的位置。有数个水平地延伸的缩口装置或机构21，相互等距间隔地、成圆圈地牢固固定在第二支撑件20的外周边。缩口机构21面对罐体夹持机构15安置，分别地与它们一一对应。

如图3和图4所示，各个缩口机构21包括有中空的圆筒体22，向前和向后延伸，并牢固地固定第二支撑件20的外周边，有一中空的外圆筒体23容纳在圆筒体22内，以沿着后者滑动移动，有一中空的内圆筒体24装在外圆筒体23内，以沿着后者滑动移动，还有杆25中空件牢固地固定至内圆筒体24，从内圆筒体24向后延伸。

在外圆筒体23的外周边表面形成有长凹槽26，它是纵向延伸的，还有一平行的键27，它牢固地固定在支撑件20，被容纳在凹槽26内，以防止外圆筒体在向前和向后移动对出现转动。此外，弹簧28容纳在外圆筒体23内，在外圆筒体23的向里突出部分和中空杆25之间起作用，推压杆25和内圆筒体24向前。

此外，一个直径等于被加工罐体的直径的圆柱形阳模35，被安置在相对外圆筒体23是前面的位置，并牢固地固定在内圆筒体24的前端，因而共轴线地安置。外圆筒体23在其前端有直径减小部分23a，还有直径加大部分23a安置，而直径加大部分23b的后端表面向后地倾斜，限定了一圆环形的倾斜表面23c。圆柱形阴模30共轴线地固定至外圆筒体23，以其后端部分被夹持紧压在直径减小部分23a的外圆表面和直径加大部分23b的前端表面，其方式是在阳模35和阴模30之间形成相等于罐体K厚度的窄缝。

阴模30由硬质合金制作，在其内圆表面的前端形成了弯曲的加工表面30A，用来缩小罐体K的开口端。阴模30在其后端形成有外表面的凸块30b，而沿其整个圆周延伸，外表面凸块30b，其外径等于直径加大部分23b，而凸块30b的前端面一般地垂直于外圆筒体23的外圆表面延伸。

另外，如图7所显示，三个夹紧爪子29相互等距间隔地、成圆圈地围绕和牢固地固定在外圆筒体23的外圆表面上。各个夹紧爪子29有圆弧形断面的形状，沿着外圆筒体的外圆表面延伸，在其前端形成一勾部29a，以垂直角度向里弯折，凸出的距离等于周边凸块30b。此外，夹紧爪子29的向里凸出的阶梯部分29b，在其后端处形成，而阶梯部分29b的前端表面限定倾斜表面29c，配合外圆筒体23的外圆倾斜表面23c。这样，当勾部29a勾住阴模304凸块30b时，斜面29c被夹持紧密地接触外圆筒体23的斜面23c。以往，斜面23c、29c和外圆筒体23的外圆表面之间限定的角度范围，最好是10°至15°。在这范围内，相应于螺丝紧固力由勾部29a产生的阴模30的夹紧力是最大的，这将后面加于介绍。

开孔29d，它向前和向后拉长，是穿过阶梯部分29b形成，是垂直方向延伸的。一紧固螺丝29e被插入通过开孔29d，被拧紧在外圆筒体23形成的内螺纹内。此外，一凹块在开孔29d的内表面形成，限定了一直径加大部分29f，而弹簧29g容纳其中，它围绕着螺丝29e，推压夹紧爪20从外圆筒体23径向往外。

另外，一向后延伸的连接板31坚固地固定在外圆筒体23的后端，一长孔32沿向前和向后方向延伸，在连接板31的中心处形成。各个第一随动件是辊子33的形式，是可旋转地固定在连接板31，其方式是辊子33面对着转轴13，并且在两辊子33之间安插有上述长孔32。

如图8和图9所显示，一对向后延伸的开口36在外圆筒体23的相对两侧形成，还有一对牢固地固定在中空杆25相对两侧边的连臂37，由开口36伸出而向后延伸。辊子安装板38牢固地固定在连臂37的后端将两连臂联接在一齐，而辊子安装板38可以沿着在上述连接板31的顶面滑动。辊子39形式的第二随动件，面对着转轴13可旋转地固定在上述辊子安装板的底面。

另外，如图4所显示，提供有管子31形式的压缩空气供应通道装置，它的一端牢固地固定在中空杆25的后端，因此，和中空杆25连接，而管子41的另一端连接至安置在外圆筒体23外侧的压缩空气供应源P。以这样的结构，压缩空气经由管子41从气源P供应，并通过中空杆25和内圆筒体24进入阳模35，以防止在缩口期间在罐体K出现凹坑的变形。

此外，再参阅图2，环状复合凸轮45的大口径中心孔，在相对缩口机构21是后侧的位置，与转轴13是共轴线地安置，并通过圆筒形件46牢固地固定在机座10上。复合凸轮45在其外圆表面有一般圆形的延伸凹槽，还有相对的边缘端面中间安插有上述凹槽，并且两端面是相互平行。上述凹槽限定了阳模的凸轮槽，即第二凸轮表面47，而上述边缘端面限定了阴模的凸轮面，即第一凸轮表面48。阳模凸轮槽47以予定曲线形式延伸，其宽度基本等于辊子39的直径，而阴模凸轮面48以与阳模凸轮槽47不同的曲线形式延伸。这样，缩口机构21的第二辊子39容纳在阳模凸轮槽47内，并与凸轮面47保持滚压接触，而第一辊子33被安排与阴模凸轮面48保持滚压接触。数对的第二辊子和第一辊子，相互等距地间隔并成圆圈地间隔围绕上述转轴13。以这样的结构，当转轴13旋转时，辊子39和辊子33沿着分别由凸轮槽47和凸轮面48限定的弯曲路径而向前和向后移动。

更详细地说，如图10所描述，阴模30进行向前移动（A₁）和向后移动（A₂）和回到原位，同时，阳模35以高速向前移动（B₁）和慢速向前移动（B₂）和向后移动（B₃）和回到原位。

此外，虽然图中没描述到，邻近设备安排有为该设备提供罐体的罐体供应装置，以及为接受已加工罐体K的下一工序的装置。与复合凸轮45的角度范围相关，已在图10中显示，罐体供应装置被安排在0°至210°区间而较接近0°位置，而下一工序的装置被安排在同一区间而接近210°位置。

下面开始介绍根据本发明的方法。

首先，当转轴13以恒定转速旋转时，罐体供应机构同时操作，从罐体供应位置罐体K被输送至罐体夹持机构15，并被真空吸盘16所吸住。

如图11（a）所描述，当转轴13进一步转动时，阴模30开始向前移动（A₁），而使阳模35同时以比阴模30更快的速度向前移动（B₁），并且插入罐体K内。

紧接地，如图11（b）所描述，当阴模30开始压缩罐体K的开口端时，阳模35开始慢速向后移动（B₂）。相应地，罐体K的直径减小部分KA，由于作用在阳模35的外圆表面和罐体K之间的摩擦力，沿延伸方向被拉伸，致使罐体K减少产生皱纹和皱折的影响。

在前述过程中，最好的情况是，在（B₂）区间，阳模35向后移动的速度是阴模30向前移动的速度的10%至20%。如果阳模35的速度小于阴模30的速度的10%，则不能有效地防止皱纹和皱折。在另外一种情况，如果速度超过20%，就在罐体K的内表面会出现滑痕或裂缝。

当直径减小部分达到予定长度时，阳模35和阴模30两者向后移动（A₂、B₃），并脱离罐体K。这样加工的罐体K在排出位置被输送至用于下一工序的装置，这样完成了一个周期。之后，同一过程在各个缩口机构21内重复进行。

在前述方法中，使阳模31慢速移动，同时罐体K的直径减小部分KA沿着阳模35的外圆表面被延伸。因此，均匀的摩擦力作用在直径减小部分KA上，使其沿延伸方向被拉伸，也因此防止出现皱纹和皱折。相应地，可以加工薄的罐体，而不会出现任何缺陷，结果减小了成本。另外，由于罐体减少了出现皱纹和皱折的影响，罐体的加工速度可以显著提高，因此，提高了生产率。

此外，阳模35和阴模30由单一的复合凸轮45同时驱动，两模具的移动容易实现同步，达到最适宜的相对移动，同时保持所要求的移动量和移动速度，致使操作的可靠性足够。因此，上述的方法，该方法不能由任何通用装置所执行，它可以成功地被引用。另外，不需采用多个驱动装置，设备结构简单，结果使成本减少。

此外，在已介绍的实施例中，复合凸轮45是保持不动，而多个缩口机构21固定在转轴13，沿着复合凸轮45的外表面旋转，驱动阳模35和阴模30按转轴13的轴线方向移动。因此，罐体的供应和排出可在予定位置执行，也因此从前一工序至下一工序罐体的转移可以圆滑衔接，因此又提高了生产率。

另外，用于前述设备的模具安装结构中，当螺丝29e被紧固时，夹紧爪子29沿着外圆筒体23的斜面23c向后滑移，阴模30的后端被勾部29a夹紧，使阴模30的后端面紧压直径加大部分23b的前端面，致使阴模30可紧密地、以共轴线的方式固定外圆筒体23上。因此，沿径向方向作用在阴模30上的压力被减小。由此，虽然阴模甚至是由硬质合金制作，该合金韧性差，阴模30出现裂纹等的可能性减小。

另外，夹紧爪子29结构简单，并沿径向往外方向只稍微地突出。夹紧爪子29成圆圈相互间隔地围绕外筒体23。因此，通过将邻近的爪子29相对移动，可使邻近一对夹紧机构21之间的距离变小，由此可围绕转轴13安置较多的缩口机构21。

此外，各个夹紧爪子29被卷绕在螺丝29e的各个弹簧29g向外推动。因此，当螺丝29e被拧松时，夹紧爪子29被向外推动，致使阴模30可轻易拆下。

在前面提到，虽然凸块30b在阴模30上形成，是使其在沿着整个阴模外圆延伸;也可以用多个凸块所代替，这些凸块只在安置夹紧爪子29的位置才形成。

Claims (17)

1、一种将罐体K的开口端缩口的方法，采用直径小于罐体K直径的阳模35，和有用于将上述开口端缩口的加工表面的阴模30，其特征在于包括有下列工序：

a.将上述阳模35通过上述开口端插入罐体K，其方式是使阳模35与罐体K共轴线；

b.促使上述阴模30压贴在上述开口端，并且保持上述阴模30沿着上述阳模35的外圆表面移动，同时将已插入上述罐体K的上述阳模35，沿着与罐体K脱离的方向移动，因此使上述开口端由于上述阳模35和阴模30的相对运动被缩口，使其口径减小；

c.将上述阳模和阴模脱离上述罐体K。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括多次地重复上述工序a至c，在上述罐体K的开口端形成多层缩口。

3、一种将予定直径的罐体K的开口端缩口的设备，其特征在于：

至少一个缩口装置21，包括有直径小于上述罐体K并被用来通过上述开口端插入罐体K的圆柱形阳模35，有与上述阳模35一般地共轴线的并有用于加工上述罐体K的开口端的加工表面的阴模，还有第一和第二随动件33和39分别地连接至上述阳模和阴模;

邻近上述至少一个缩口装置安置的夹持装置，用于夹持上述罐体K在这样位置，使罐体K的开口端面对上述阳模和阴模，与上述阳模和阴模是共轴线关系;

与上述至少一个缩口装置的上述第一和第二随动件联合的凸轮装置，上述凸轮装置有第一和第二凸轮表面，与该第一和第二凸轮表面上述第一和第二随动件保持接触啮合;

可操作地连接至上述至少一个缩口装置的驱动装置，用于上述第一和第二随动件与上述阳模和阴模是共轴线地、沿着上述第一和第二凸轮表面、以前述的方式移动。

4、根据权利要求3所述的设备，其特征在于，上述缩口装置还包括中空的外圆筒体23，与上述阳模和阴模是共轴线地、可滑动地被安置，有内圆筒体24容纳在上述外圆筒体23内，用于相对上述外圆筒体23滑动移动，上述内圆筒体24牢固地固定至上述阳模35，并连接至上述第一随动件33，而上述外圆筒体23牢固地固定至上述阴模30，并连接至上述第二随动件39。

5、根据权利要求4所述的设备，其特征在于，上述凸轮装置包括不动安置的复合凸轮45，还包括有上述第一凸轮表面和第二凸轮表面的环状部分。

6、根据权利要求5所述的设备，其特征在于，上述复合凸轮45的上述环状部分有相对的两端面48，和连接上述相对两端面的外圆表面，上述环状部分有凹槽47在上述外圆表面形成，成圆圈地延伸，上述凹槽限定上述第一凸轮表面，而上述相对两端面限定上述第二凸轮表面。

7、根据权利要求6所述的设备，其特征在于，上述第一随动件包括第一辊子，与上述第一凸轮表面保持滚压接触，而上述第二随动件包括一对第二辊子，分别与上述第二凸轮表面保持滚压接触。

8、根据权利要求3所述的设备，还包括机座10，其特征在于，上述驱动装置包括转轴13，支撑在上上述机座10上进行旋转，还有动力源D，可操作地连接至上述转轴，用于转动上述转轴。

9、根据权利要求8所述的设备，其特征在于，上述夹持装置包括固定地安装在上述转轴13上的支撑件14，与转轴一齐转动，还有至少一个真空件16，安装在上述支撑件14上，用于牢固地夹持上述罐体K。

10、根据权利要求9所述的设备，其特征在于，有数个上述缩口装置，相互彼此成圆圈地间隔围绕着上述转轴13安置，可与转轴13一齐旋转，上述夹持装置包括数个上述真空件，相互成圆圈地间隔开，安排在上述支撑件14上，致使分别地对应于上述缩口装置。

11、根据权利要求3所述的设备，其特征在于，上述缩口装置还包括往罐体K的内部供应压缩空气的装置，在缩口操作期间防止罐体K变形。

12、根据权利要求11所述的设备，其特征在于，上述内圆筒体24被作成是中空的，上述空气供应装置包括上述内圆筒体，一中空件25牢固地固定至上述内圆筒体24，致使其与上述内圆筒体24连通，空气通道装置41其一端连接至上述中空件25，还有安置在上述外圆筒体23外侧的压缩空气供应源P，其连接至上述空气通道装置41的另一端。

13、根据权利要求3所述的设备，其特征在于，上述阴模30包括在其后端处形成的凸块30b，上述阴模30的后端与上述外圆筒体23的前端保持对顶接触，还包括至少一个有勾部29a的夹紧件29，上述夹紧件29安置在上述外圆筒体23的上述前端部分，而以上述勾部29a接触上述凸块30b。

14、根据权利要求13所述的设备，其特征在于，上述外圆筒体23在其前端部分有内螺纹孔23d，并沿其径向延伸，上述夹紧件29包括有与上述螺纹孔对齐延伸的通孔29d，还包括至少一个紧固螺丝29e插入上述夹紧件的上述通孔，并拧入上述外圆筒体的上述螺纹孔内。

15、根据权利要求14所述的设备，其特征在于，有多个上述夹紧件29，成圆圈地相互间隔而围绕上述外圆筒体23的上述前端部分安置，并分别由多个上述紧固螺丝29e牢固地固定。

16、根据权利要求15所述的设备，其特征在于，上述外圆筒体23有表面的斜倾表面，沿着远离其前端的方向倾斜，上述夹紧件29有倾斜的表面29c，附加在上述外圆筒体的表面的斜倾表面上，并沿着上述外圆筒体23的上述表面的倾斜表面可进行滑动。

17、根据权利要求16所述的设备，其特征在于，上述通孔有直径加大部分29f，还包括有推压装置29g，装入上述直径加大部分内，用于推压上述夹紧件29沿上述外圆筒体23的径向的往外的方向推压。

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