CN1045046A - 截头棱锥形罐体尺寸精度保证方法及设备 - Google Patents

Abstract

一种保证截头棱锥形罐体尺寸精度的方法及设备。生产罐体时，在将罐体形成截头棱锥形前，在罐体的将成为宽侧面区域的底面附近，用感应器局部加热。于是在扩展作业中，可在截头棱锥形底面区域中，将金属片的厚度均匀减小。

Description

本发明涉及保证截头棱锥形罐体尺寸精度的方法，在该罐体生产中，将矩形金属薄片料坯卷为圆筒形，焊接纵向接缝，然后形成一个截头棱锥形。并且本发明还涉及执行这方法的设备。

理想采用的方法与设备，为专利DE-OS-3，725，186号中介绍的生产截头棱锥形罐体的已知方法与已知设备。在这已知方法中，通过将矩形薄片料坯围卷和将纵向接缝焊接，形成圆筒体。在第一膨胀作业中将罐体的全部高度扩展成椭圆锥形。然后在第二膨胀作业中将罐体形成截头棱锥形。为使制成的截头棱锥形罐体的端部边缘适宜分别与顶盖及底盖作卷边接合，在扩展作业中在罐体的端部边缘区上加压，方式为不使这些边缘区产生波浪形，从而可和罐盖及罐底分别作良好连接。

用于盛放碎牛肉的罐头，其卷边的规定高度为3mm。公差为±0.1mm。包装碎牛肉时，将截头棱锥形罐体的顶部和底部回折，即形成所谓的钩边，将罐盖和罐底的钩边分另卷绕在罐体钩边。罐体卷边超过±0.1mm的偏差不能由罐盖和罐底的钩边补偿，因为它们都是作为成品标准件购自其他供应商，都已嵌入密封橡胶或已涂敷密封层。因此，罐体端部过大或尺寸不够时都会引起合缝操作中的问题，或使合缝泄漏。

本申请人的专利DE-OS-3，725，186揭示的方法与设备，也适用于高速生产线，每分钟生产罐体150个。在这情况下也必然同样应该取得适当的尺寸精度，但是显然假如加工的金属片的硬度和其他参数变化，这种高产量的装置不能最佳地遵守卷边高度公差是±0.1mm的严格公差。最起码，为保证尺寸精确造成高成本，因为在扩展操作中，罐体的机械夹持必须精确，符合影响尺寸精度的参数。

本发明的目的，是提出一种方法，和执行该方法的设备，从而可按最佳方式保证截头棱锥形罐体尺寸的精度。

在本发明中，这问题用本文开始时提到的方法解决，在于罐体在成形前加热，并且在执行这方法的设备中，用一台有两个成形阶段的机器，第一阶段接受圆筒形的有纵向焊接接缝的罐体，将其形成椭圆锥体，至少有一个转移工位，将罐体转移到第二阶段，将主体形成截头棱锥，有至少一个热源放在第一阶段转移工位的前面。

将白口铁的罐体，即镀锡薄铁片的罐体加热，这过程中，无论条件如何，都将镀锡板在低于锡的熔点温度以下加热，即在231.85℃以下。在一个试验设备中，测得的温度范围为60-70℃。产量每分钟150个罐体时，有一个约为2/10秒的停留时间，可用于将罐体加热到上述温度。由于这种加热，罐体的金属片变形较易，于是比上述的已知情况较易保证尺寸的精度。

在一种安排中，加热用感应方法进行，用一个与高频发生器连接的感应器作热源。在尽可能短的仅约2/10秒钟的时间内，取得金属片热成形的最有利的加工温度，以感应加热最切实可行。固然辐射热源，火焰加热等等作热源也方便，但必须有非常特殊的结构，以取得需要的高加热速度，才能避免尺寸变形，和燃气的浪费。并且罐体成形工具的本身不能受热，以免影响其使用寿命。因此用感应加热较理想。

罐体成形最好按两步进行，罐体在第一步骤中形成椭圆锥形体，然后在第二步骤中形成截头棱锥形，截面为矩形，有圆角侧缘。在这实例中，本发明的方法为在第二步骤前，而在第一步骤后加热，从而在第二步骤开始时，金属片有最理想的加工温度。

本发明的这一发展特别有利，方法中仅将罐体局部加热，局部加热在罐体的第一区域部分中进行，这第一区为以后的截头棱锥形的两个宽侧面。最大量的成形操作在截头棱锥圆侧缘上进行。假如不用局部加热作补偿，则在这些地点，金属片的厚度将有较大程度的减小，例如比在宽侧面的中部的金属片部分。

为使尺寸精度保证进一步最佳化，还可将发明进一步发展，使局部加热在罐体稍后将成为截头棱锥形的两窄侧面，和/或两宽侧面的区域部分中进行。

在本发明的进一步发展中，局部加热伸展到罐体稍后将成为截头棱锥的圆角侧缘之间的区域进行，与这些侧缘离开，离截头棱锥的底面较近，而离顶面较远。这样可使尺寸精度的保证进一步最佳化，因为罐体进行加热的区域，从罐体的圆周上观察，是在截头棱锥的底部，即成形加工量最大的部位上。局部加热可对此作补偿，因而在整个罐体的周边上，金属片的厚度均匀减小，于是可更加保证量度的精确。

可将本发明的方法及设备作安排，将罐体作外加热或内加热。目前以外加热为宜，因在技术上容易实现，因在这条件上，热源与膨胀工具间不需特殊的绝热。试验表明罐体留在加热位置上的时间相当短，从而膨胀工具受热极少。在约2/10秒后离开膨胀工具的罐体，仍有热能保留在罐体。

假如将本发明的设备用于有两成形阶段的机器，第一成形阶段至少有一个第一膨胀芯轴，将罐体形成一个椭圆锥形，第二成形阶段至少有一个第二膨胀芯轴，有四个扇形杆，可用楔体将其膨胀，扇形杆的外部设一个圆角部分，本发明设备的安排为将两个感应器放在第一成形阶段的转移工位前方，转移工位将罐体从第一成形阶段转移到第二成形阶段，当第一膨胀心轴进入加热工位时，两感应器完全地相互面对放置，与第一膨胀心轴的边缘表面有距离。这应是本发明设备最简单的安排，对稍后将成为截头棱锥两相对侧面的区域部分进行局部加热。

本发明的设备的安排，最好感应器为扁的环形线圈，固定安装，比罐体的高度小得多，罐体可旋转地进入感应器之间的加热位置。

这样便可能对本发明设备进一步发展时，是连续地向感应器供给高频交流电。

最后，可将本发明安排为可将感应器至少沿罐体的高度和周边方向上调节，从而可以简单的方式调节最佳加热位置。

本发明实施方案的若干举例，下文中将参照附图详细叙述。

图1显示设有本发明设备的用于生产截头棱锥形罐体的机器;

图2显示图1中机器第一成形阶段的一部分，说明感应器及膨胀工具的布置;

图3显示图2中布置的俯视图;

图4及5显示感应器的另两种实施形式;

图6显示折边接缝的剖视图。

图1显示制造盛放碎牛肉之类罐头的截头棱锥形罐体10的机器整体。机器设有将罐体10局部感应加热的装置，该装置有一个高频发生器12，和与发生器连接的两个感应器的叙述，仅为了解发明所需。对机器较详细的叙述可参见专利DE-OS-3，725，186。

将已形成圆柱形的矩形金属片料坯，在罐体焊接机16中焊接纵向接缝18。将形成圆筒并焊好纵向接缝的罐体10，用纵向运送器20供给机器。从机器中输出已完成的截头棱锥形罐体10，形状如图1中右上角所见。截头棱锥体有纵向圆角边缘。其两宽侧边上的纵向凹槽与发明无关。纵向接缝18在完成的罐体10两窄侧边一个的中线上。将图1右上方所示的状态的罐体10供给碎牛肉制造商，由厂商在两端上加卷边（即所谓的钩形卷边），将底部及盖部与罐体固定。

图6示罐体10与罐盖22之间这种接缝的剖视细节。在本文所述情况下，金属片的厚度f一般为0.25mm。卷边规定高度h为3mm，公差为±0.1mm。尺寸b的最小尺寸为1.1mm，公差为0.2mm。显然在接缝有这种紧公差时，必须保证罐体10尺寸的精度，因为超出公差的尺寸偏差，不能由罐盖的钩形卷边补偿，因罐盖是作标准件购自其他供应商。设备在下文中有详细叙述，其中包括高频发生器12和感应器14，用于保证这尺寸的精度。

纵向运送器20将罐体10，在短距离中鱼贯送入机器的第一成形阶段24。第一成形阶段24有第一旋转台28，在一个基座26上固定，可绕一条与纵向运送器20平行的水平轴线旋转。八个平行膨胀心轴30，在第一旋转台28上等间距固定。第一旋转台28可按周期旋转，每次旋转45°。每一膨胀心轴30有一圈可旋转的扇形杆32，可利用膨胀油缸34膨胀，方式为可将放在上面的罐体扩大成椭圆锥形。最大的扩大部分在罐体10的与第二成形阶段25相邻的端部上。

第二成形阶段25有一个第二旋转台29，与基座27固定，也相似围绕与第一旋转台28的旋转轴线平行的水平轴线旋转。

有八个膨胀心轴31固定在第二转台29上，与其旋转轴线平行，相互等距间隔。第二转台29按周期旋转，与第一转台28同步，每转一周期有一个膨胀心轴31与一个膨胀心轴30对正。每一膨胀心轴31有四个扇形杆36，其外侧圆角与截头棱锥罐体10的侧缘圆角一致。扇形杆36可用一个膨胀油缸38膨胀。

在两转台28，29每作一次周期旋转，一个膨胀心轴30与纵向运送器20对正，从运送器上接受一个圆筒形罐体10。第一成形阶段的这一工位在图1中标号为S1。在与之相距45°的工位S2上，将罐体10扩展为椭圆锥形。然后第一转台28达到标志为S3的工位，罐体10在这工位上按下述的方式加热。然后第一转台28达到与工位S1距离180°的转移工位Sü。携带受热罐体10的膨胀心轴30，在这里形成一个椭圆锥形支架，与固定在第二转台29上的膨胀心轴31在轴向上相对。一个图中未示的转移运送器，将这罐体10从工位Sü，送上第二转台29上的与这工位Sü相对的工位。受热罐体10形成椭圆锥形后，被推到膨胀心轴31上，在第二转台29的下一周期中达到相距45°的一个工位，在这工位上，膨胀心轴31将罐体10形成截头棱锥形。最后，这膨胀心轴31达到最后工位，将罐体10从这工位取出，转移到纵向运送器21上。于是在转台28，29旋转一周的过程中，可产生八个截头棱锥罐体10。

高频发生器12连续操作，高频输出为5kW，工作频率约为700kHz。两个导条40，41之间设有绝缘体42，该两导条将高频发生器12的输出侧与接线板44及45接通。有两个感应器14与这两接线板连接，感应器14作为空心铜导电体，将接线板44与一个实际为感应器的环形部14.1连接，回行至接线板44、45，从中通过后，到另一个环形部14.2，再回到接线板45。有冷却剂导管48在图1中可见，与接线板44，45连接，并且，在接线板44中与输出铜导管连接，在接线板45中与输入铜导管连接。当有一个膨胀心轴30进入加热工位S3时，感应器14的环形部14.1及14.2完全地相互面对，并与膨胀心轴30的外表面有间距。扁平环形部14.1，14.2比罐体10的高度小得多。感应器14与膨胀心轴30的相对安排为，当罐体10在加热位置上时，处在罐体宽侧面中心的上方。第一感应器至少可在罐体高度和周边方向上调节，这功能由夹持件50执行，上感应器14在说明实施举例中，在夹持件50上作可拆卸的安装。夹持件50可在与图4平面垂直的方向上调节。

图4及图5分别显示感应器14其他改型方案中的其他扁平环形部14.3及14.4。

在第二转台29上进行扩张操作时，将罐体10的圆角区的左端，稍向里拉紧，原因如开始时所述，即假使卷边尺寸超出±0.1mm的公差，则在圆角间将出现外伸的突出部，对卷边有妨碍。圆角向里拉紧可由机械作用将其作可容许的收缩，但假如按本文所述先将罐体10局部加热，便可较为有效和简化。

使用的高频发生器12为布拉斯敦（Plustherm）有限公司出品的IG111W型，其技术数据如下：

连续作业中的高频输出    5kW

工作频率    约700kHz

载荷下可调高频功率    25-100%

间歇操作（30%暂载率）的高频功率    6kW

全载功率消耗    约11kW

空载功率消耗（无高频输出）    约0.4kW

电源

电压，三相带中性线    380/220伏

频率    50Hz

容许电压波动（可要求用其他电压及频率）    +5/-10%

冷却水供给系统

耗水量    20℃时8升/分钟

压力 3至6公斤/公分²

Claims (16)

1、保证截头棱锥形罐尺寸精度的一种方法，生产时将一个矩形金属片料坯形成圆筒，焊接纵向接缝，然后形成截头棱锥形，其特征在于，在成形前将罐体加热。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用感应法进行加热。

3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，成形分两步骤进行，第一步骤中将罐体作成椭圆锥形，在第二步骤中作成正截头棱锥形，截面为圆角矩形，其特征在于，在第二步骤前而在第一步骤后进行加热。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，罐体仅局部加热。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，局部加热在罐体的第一区域部分上进行，该第一区域部分稍后成为截头棱锥的宽侧面。

6、根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，局部加热在罐体的两区域部分上进行，这两区域部分稍后成为截头棱锥的两窄侧面。

7、根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，局部加热伸到罐体的稍后将成为截头棱锥形圆角边缘之间的区域部分，与边缘有距离，并且离该棱锥的底部较近，而离其顶部较远。

8、根据权利要求1至7中任何一项所述的方法，其特征在于，罐体由外部加热。

9、根据权利要求1至7中任何一项所述的方法，其特征在于，罐体由内部加热。

10、在有两成形阶段（24，25）的机器中执行权利要求1所述的方法的设备，其第一阶段（24）接受圆筒形、已纵向接缝焊接的罐体（10），将其作成椭圆锥形，至少有一个转移工位（Sü）将罐体（10）转移到第二阶段（25），第二阶段将罐体（10）形成截头棱锥形，其特征在于，至少一个热源（14）放在第一阶段（24）转移工位（Sü）的前方。

11、根据权利要求10所述的设备，其特征在于，热源为一感应器（14），与一高频发生器（12）连接。

12、根据权利要求11所述的设备，其第一成形阶段（24）至少有一个第一膨胀心轴（30），将罐体（10）形成椭圆锥形，第二成形阶段（25）有至少一个有四个扇形杆（34）的第二膨胀心轴（31），心轴可膨胀，其外部有圆角，其特征在于，有两个感应器（14），放在第一成形阶段（24）的转移工位（Sü）前方，当有一个罐体（10）进入加热位置时，两感应器完全地相互面对，而与罐体（10）有距离。

13、根据权利要求12所述的设备，其两成形阶段（24，25）的膨胀心轴（30，31）固定在沿轴向相邻的两转台（28，29）上，其特征在于，感应器（14）为扁平环圈（14.1，14.2，14.3，14.4），其固定地放置，比罐体（10）的高度小得多，罐体（10）可用第一转台（28）转动，连续地进入两感应器间的加热位置。

14、根据权利要求13所述的设备，其特征在于，感应器（14）相对于第一膨胀心轴（30）的布置，为当罐体（10）在加热位置上时，感应器在宽侧面中部的上方。

15、根据权利要求11至14中任何一项所述的设备，其特征在于，连续向感应器（14）供给高频交流电。

16、根据权利要求11至15中任何一项所述的设备，其特征在于，感应器（14）至少可沿罐体（10）的高度方向与周边方向进行调节。

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