DE19517671C2 - Vorrichtung für die Bildung eines geneckten und gebördelten Abschnitts an einem zylindrischen Hohlkörper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Bildung eines geneckten und gebördelten Abschnitts an einem Ende eines an beiden Enden offenen Hohlkörpers, insbesondere einer Dosenzarge, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Vorrichtung ist aus der EP 0 290 874 A2 bekannt. Die bekannte Vorrichtung eignet sich zum gleichzeitigen Necken und Bördeln beider Enden einer beidendig offenen Dosenzarge. Sie besitzt für jedes Ende eine Werkzeuganordnung, bestehend jeweils aus zwei Innenwerkzeugen und einem äußeren Formwerkzeug. Die beiden Innenwerkzeuge jeder Werkzeuganordnung sind als auf der antreibbaren Welle fest angeordnete Scheibe und als Taumelscheibe ausgebildet. Die fest angeordnete Scheibe weist eine zylindrische Mantelfläche auf, an die sich in Richtung Taumelscheibe eine sich verjüngende Kontur anschließt, die der Neckkontur der fertig geformten Dose entspricht. Der Durchmesser der zylindrischen Fläche ist kleiner als der Innendurchmesser des geneckten Endes der Dosenzarge und damit deutlich kleiner als der Innendurchmesser der zylindrischen Wand der Dossenzarge. Die Taumelscheibe, die ihrer Natur gemäß radial einstellbar ist und dementsprechend keine feste Drehachse aufweist, ist aus zwei Ringscheiben gebildet, die die Bördel- oder Flanschkontur des geneckten und gebördelten Endes der Dosenzarge aufweisen. Beide Ringscheiben sind durch eine Ringschulter radial gegeneinander festgelegt, aber in axialer Richtung geringfügig gegeneinander verschiebbar, wobei die Ringschulter einen Durchmesser aufweist, der geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser der unverformten Dosenzarge.

Nachteilig an der bekannten Vorrichtung ist, daß die Dosenzarge bei ihrer Aufnahme aufgrund der Durchmesserverhältnisse der Innenwerkzeuge nur von einem schmalen Rand der einen Ringscheibe erfaßt wird. Dadurch ist eine sichere Mitnahme der Dosenzarge in Umfangsrichtung nicht sichergestellt, und es kann infolge des zwischen der Dosenzarge und den Innenwerkzeugen möglichen Schlupfes zu Lackbeschädigungen an der Dosenzarge kommen.

Andere, zum Necken und Bördeln des offenen Endes des Dosenrumpfes einer sog. Zweiteildose (die im fertigen Zustand aus zwei Teilen, dem mit dem Boden ein Stück bildenden Dosenrumpf und einem Deckel, besteht) geeignete, bekannte Vorrichtungen bestehen im wesentlichen aus einem den Rumpf des Hohlkörpers axial fixierenden Bodenstempel, zwei Innenwerkzeugen, durch die in der Phase des Neckens und Bördelns die Wandung des zylindrischen Hohlkörpers innen abgestützt wird, und einem äußeren Formwerkzeug, das das Necken und Bördeln des Dosenrupfes bewirkt. Eine solche Vorrichtung ist aus der DE 28 05 321 C2 bzw. der US 4 070 888 bekannt. Bei ihr weisen die beiden Innenwerkzeuge unterschiedliche Durchmesser auf, wobei zumindest der Durchmesser eines der beiden Innenwerkzeuge wesentlich kleiner ist als der Innendurchmesser des geneckten Dosenrumpfes. Die beiden Innenwerkzeuge sind auf einer gemeinsamen Welle mit versetzt angeordneten Wellenabschnitten axial gegeneinander verschiebbar angeordnet. Nachdem der Dosenkörper mittels des Bodenstempels über die beiden Innenwerkzeuge geschoben worden ist, wird die Wandung des Dosenrumpfes durch eine exzentrische Zustellung der Innenwerkzeuge gegen das äußere Formwerkzeug gedrückt. Während das äußere Formwerkzeug axial nicht verschiebbar ist, werden die beiden Innenwerkzeuge in Abhängigkeit von der Zustelltiefe gegenläufig axial verschoben. Rotatorisch angetrieben ist hierbei nur das äußere Formwerkzeug; die Innenwerkzeuge müssen folglich über den dazwischenliegenden Dosenrumpf auf die erforderliche Solldrehzahl gebracht werden. Auch bei dieser bekannten Vorrichtung kommt es infolge des zwischen dem Dosenrumpf und den Innenwerkzeugen auftretenden Schlupfes zu Lackbeschädigungen an dem Dosenrumpf. Ferner führt die Ringkontur des äußeren Formwerkzeugs zu Faltenbildungen im eingezogenen (geneckten) Bereich des Dosenrumpfes.

Bei einer anderen bekannten Vorrichtung dieser Art weisen die beiden Innenwerkzeuge ebenfalls unterschiedliche Durchmesser auf, wobei auch in diesem Falle zumindest der Durchmesser eines der beiden Innenwerkzeuge wesentlich kleiner ist als der Innendurchmesser des geneckten, wiederum den Rumpf einer Zweiteildose darstellenden Hohlkörpers (EP 588 048 A1). Die Innenwerkzeuge sind auf einer Welle angeordnet, wobei eines der Innenwerkzeuge axial verschiebbar ist. Nachdem der Hohlkörper über die beiden Innenwerkzeuge geschoben worden ist und nach exzentrischer Zustellung eines der Innenwerkzeuge wird durch radiale Zustellung einer axial verschiebbaren äußeren Formrolle die Wandung des Hohlkörpers gegen die Innenwerkzeuge gedrückt. Als Funktion der Zustelltiefe werden die Formrolle und eines der Innenwerkzeuge axial verschoben. Bei dieser Vorrichtung ist nur das axial verschiebbare Innenwerkzeug rotatorisch angetrieben. Auch bei dieser bekannten Vorrichtung kommt es zu Lackbeschädigungen an dem Hohlkörper. Ferner entsteht ein ungleicher Bördel.

Es ist noch eine Vorrichtung bekannt, die zwei axial verschiebbare und radial fixierte Innenwerkzeuge sowie ein axial fixiertes und radial bewegliches äußeres Formwerk­ zeug aufweist (EP 0 520 693 B1). Auch hierbei haben die beiden Innenwerkzeuge unterschiedliche Durchmesser, wobei das Innenwerkzeug mit dem kleineren Durchmesser in exzentrischer Position umlaufen kann, in Kontakt mit dem wiederum den Rumpf einer Zweiteildose bildenden Hohlkörper. Das äußere Formwerkzeug ist in der Lage, radiale Bewegungen auszuführen, während der zylindrische Hohlkörper rotiert. Dabei wird das äußere Formwerkzeug in den zu neckenden und zu bördelnden Abschnitt des Hohlkörpers gepreßt. Auch mit dieser Vorrichtung ist wegen der unter­ schiedlichen Durchmesser der beiden Innenwerkzeuge keine gleichmäßige Bördelung zu erzielen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß die beschriebenen Nachteile nicht auftreten und daß mit dieser Vorrichtung beidendig offene zylindrische Hohlkörper, insbesondere Zargen von Dreiteildosen, oberflächenschonend geneckt und gebördelt werden können.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäß gestalteten Innenwerkzeuge erfolgt eine vollständige und gleichmäßige Abstützung des zylindrischen Hohlkörpers, wodurch der geneckte und gebördelte Bereich des zylindrischen Hohlkörpers sehr gleichmäßig ausgebildet werden kann. Dadurch, daß die Innenwerkzeuge auf getrennten Wellen angeordnet sind, können diese nach dem Necken (örtliches Verjüngen oder Einziehen der Seitenwand des zylindrischen Körpers, englisch: necking) zu jeweils ihrer Seite aus dem geneckten Hohlkörper herausgezogen werden. Dadurch können die Werkzeuge auch verhältnismäßig groß, jedenfalls größer als der Innendurchmesser des geneckten Bereichs, ausgebildet werden, was eine gute Anlage der Innenwerkzeuge an die Innenwand des zylindrischen Hohlkörpers ermöglicht. Ihr Außendurchmesser ist nur um soviel geringer als der Innendurchmesser des Hohlkörpers, daß ein ungehindertes Bewegen der Innenwerkzeuge in den Hohlkörper hinein und aus diesem heraus mög­ lich ist. Die Wellen der beiden Innenwerkzeuge stehen mit einer Drehantriebseinrichtung in Verbindung. Dabei kann es sich um eine gemeinsame Drehantriebseinrichtung handeln oder um je eine Drehantriebseinrichtung für jede Welle, die drehzahlsynchron laufen. Da somit die vergleichsweise schweren Innen­ werkzeuge permanent angetrieben sind, können weder Lackabrieb noch Beschädigungen der Innenwandung des zylindrischen Hohlkörpers auftreten.

Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß beim axialen Zusammenschieben der Innenwerkzeuge eine gegenseitige Zentrierung möglich ist.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Innenwerkzeuge mit Anschlagringen versehen, deren Durchmesser größer ist als der Durchmesser des zylindrischen Hohlkörpers. Hierdurch ist ein sicherer Halt des zylindrischen Hohlkörpers auf den beiden Innenwerkzeugen gewährleistet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann noch dadurch verbes­ sert werden, daß im Bereich des zylindrischen Hohlkörpers eine radial wirkende Spannvorrichtung vorgesehen ist, die sich gegen die Innenwandung des zylindrischen Hohlkörpers anlegt, so daß ein sicherer Halt des Hohlkörpers erreicht und ein ungleichmäßiger Materialeinzug vermieden wird. Zweckmäßigerweise ist die Spannvorrichtung mechanisch oder hydraulisch zu betätigen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungs­ beispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung im Längs­ schnitt;

Fig. 2 eine andere, mit einer Spannvorrichtung verse­ hene erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem aus­ zugsweisen Längsschnitt.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung 50 weist mehrere Stationen 51 zur Bildung eines zu neckenden und zu bör­ delnden Abschnitts eines an beiden Enden offenen zylindri­ schen Hohlkörpers 1, insbesondere einer Dosenzarge, auf. Die Vorrichtung 50 weist einen mit dem Maschinengestell 21 fest verbundenen Körper 52 mit einer zentralen Achse 53 auf. An dem Körper 52 sind zwei Drehkörper 54, 55 um die Achse 53 drehbar gelagert. Die gleichmäßig um die Achse 53 angeordneten Stationen 51 sind jeweils in beiden Drehkör­ pern 54, 55 gelagert. Die Drehkörper 54, 55 sind jeweils mit einem Zahnkranz 56, 57 versehen und können von einem (nicht dargestellten) Drehantrieb synchron gedreht werden.

Die Bildung des zu neckenden und zu bördelnden Abschnitts des an beiden Enden offenen zylindrischen Hohlkörpers 1 erfolgt durch zwei von jeweils gegenüberliegenden Seiten in den zylindrischen Hohlkörper 1 einführbare innere Form­ werkzeuge 2 und 3 (im folgenden nur kurz als Innenwerk­ zeug bezeichnet) sowie ein axial fixiertes äußeres Form­ werkzeug 4. Bei dieser Vorrichtung fluchten die Achsen 2A und 3A der Innenwerkzeuge 2 und 3 miteinander. Die Innen­ werkzeuge 2 und 3 sind dabei mit Wellen 2W und 3W in Hül­ sen 14, 15 angeordnet, die wiederum jeweils in einem Hal­ ter 16, 17 drehbar gelagert sind. Dabei sind die Wellen 2W, 3W mit den zugehörigen Hülsen 14 bzw. 15 z. B. über eine Keilwellenverbindung 18 verdrehfest, aber axial zu­ einander verschiebbar verbunden. Die Innenwerkzeuge 2, 3 sind über eine oder mehrere Druckfedern 8 bzw. 9 gegen die Hülsen 14 bzw. 15 in dem Sinne abgestützt, daß die Feder­ kraft jeweils in Richtung auf das andere Innenwerkzeug 3 bzw. 2 gerichtet ist.

Die Halter 16, 17 sind jeweils über einen Führungsschaft 20 in entsprechenden Führungen 22, 23 der Drehkörper 54, 55 nicht drehbar in Richtung der Achsen 2A, 3A gleitbar geführt und werden von jeweils einem Linearantrieb in Form einer fest mit dem Körper 52 verbundenen Steuernut 24, 25 und einem darin eingreifenden, am Führungsschaft 20 befestigten Mitnehmerteil 26, z. B. in Form einer Führungsrolle, aufeinander zu und voneinander weg bewegt. Dabei muß der größte Abstand der beiden Innenwerkzeuge 2, 3 voneinander größer sein als die Länge des zu neckenden und zu bördelnden Hohlkörpers 1.

An dem dem jeweiligen Innenwerkzeug 2 bzw. 3 zugewandten Enden der Hülsen 14, 15 ist jeweils ein ringförmiges Zahn­ rad 28 befestigt, das mit einem weiteren (nicht darge­ stellten) Drehantrieb in Verbindung steht. Das Innenwerk­ zeug 2 weist - in Richtung des Innenwerkzeugs 3 gesehen - einen zur Anlage eines Endes des zu neckenden und zu bör­ delnden Hohlkörpers 1 vorgesehenen Anschlagring 5, einen kurzen zylindrischen Teil 30, einen sich verjüngenden Teil 31 und eine zentrische Ausnehmung 32 auf. Das Innen­ werkzeug 3 weist - in Richtung des Innenwerkzeugs 2 gese­ hen - einen zur Anlage des anderen Endes des Hohlkörpers 1 vorgesehenen Anschlagring 6, einen relativ langen zy­ lindrischen Teil 33, dessen Durchmesser etwas geringer ist als der Innendurchmesser des zu neckenden und zu bör­ delnden Hohlkörpers 1, ein sich verjüngendes Teil 34 und einen Zentrieransatz 7 auf. Die zylindrischen Teile bzw. Abschnitte 30, 33 dienen zur Aufnahme des zu neckenden und zu bördelnden Hohlkörpers 1. Ihre Außendurchmesser sind gleich groß und um soviel geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des Hohlkörpers 1, daß die Innenwerkzeuge 2, 3 problemfrei aus ihrer zurückgezogenen Position (in der sie voneinander entfernt sind) in den zum Erfassen koaxial zu den Achsen 2A, 3A bereitgehaltenen Hohlkörper 1 eingefahren werden können.

Durch die Rotation der Innenwerkzeuge 2, 3 um ihre eigene Achse 2A bzw. 3A wird der zylindrische Hohlkörper 1 eben­ falls in Rotation versetzt. Die an den Innenwerkzeugen 2 und 3 vorgesehenen Anschlagringe 5, 6 positionieren den zylindrischen Hohlkörper 1 in der Startphase des Neck- und Bördelprozesses. Zur gegenseitigen Zentrierung der beiden Innenwerkzeuge 2 und 3 greift der Zentrieransatz 7 des In­ nenwerkzeugs 3 in die Ausnehmung 32 des Innenwerkzeugs 2 ein.

Das äußere Formwerkzeug 4 ist als Profilrolle ausgebildet und in einem am Drehkörper 54 schwenkbar gelagerten Schwingarm 35 gelagert. Der Schwingarm 35 ist mit einem als Kurvenrolle ausgebildeten Mitnehmerteil 36 versehen, der in eine fest in bezug auf den Körper 52 angeordnete Steuernut 37 eingreift. Über den Kurvenantrieb (Steuernut 37, Mitnehmerteil 36) kann das äußere Formwerkzeug 4 in Richtung auf die koaxialen Achsen 2A, 3A hin zugestellt oder von diesen entfernt werden. Wird das äußere Form­ werkzeug 4 zugestellt, so wird der betreffende Wandab­ schnitt des zylindrischen Hohlkörpers in Richtung auf die sich verjüngenden Abschnitte 31, 34 gedrückt. Wird das äußere Formwerkzeug 4, nachdem es (unter Zwischenlage der Wand des Hohlkörpers 1) auf den sich verjüngenden Ab­ schnitten 31, 34 aufliegt, weiter in Richtung auf die Ach­ sen 2A, 3A zugestellt, so weichen die Innenwerkzeuge 2, 3 entgegen der Kraft der Federn 8, 9 entsprechend auseinan­ der. Dabei kann der Grad der Verjüngung (des Neckens) verändert bzw. eingestellt werden. Gleichzeitig bildet das äußere Ende des Hohlkörpers 1 beim Anliegen und Gleiten an dem sich verjüngenden Ende 31 einen nach außen gerichteten Bördelflansch, so daß sich insgesamt ein geneckter und gebördelter Randabschnitt am Hohlkörper 1 bildet.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung mit Innenwerk­ zeugen 2', 3' und einem äußeren Formwerkzeug 4' weist das Innenwerkzeug 3' eine radial wirkende Spannvorrichtung 10 mit einem Spannkolben 11 (im folgenden nur kurz Kolben ge­ nannt), einen den Kolben aufnehmenden Zylinder 12 und eine Spannkammer 13 auf. Der Kolben 11 wird durch eine Druckfe­ der 38 in Richtung auf das Innenwerkzeug 2' gedrückt. Wenn die Innenwerkzeuge 2', 3' zur Aufnahme eines Hohlkörpers 1 axial auseinander gefahren sind, ist der Kolben 11 soweit nach außen gedrückt, daß ein Ansatz oder Vorsprung 39 aus dem Innenwerkzeug 3' nach außen vorspringt.

Die Spannkammer 13 ist ein Hohlraum im Innenwerkzeug 3', die durch eine sehr dünne Außenwand 40 gebildet ist. Die Spannkammer 13 steht über eine radiale Bohrung 41 in Lei­ tungsverbindung mit dem Zylinder 12. Beide Räume 12, 13 und die Leitungsverbindung 41 sind mit einem flüssigen Druckmedium gefüllt. Wenn nun die Innenwerkzeuge 2', 3' zur Aufnahme eines Hohlkörpers 1 zusammenfahren, wird der Kolben 11 über den Vorsprung 39 von einem Teil der Stirn­ fläche des Innenwerkzeugs 2' in den Zylinder 12 hineinge­ drückt. Das dabei verdrängte Druckmedium gelangt in die Spannkammer 13 und weitet den dünnen Wandabschnitt 40 nach außen auf, wie dies in Fig. 2 etwas übertrieben darge­ stellt ist. Der aufgeweitete Außenwandabschnitt 40 erfaßt dabei die Wand des Hohlkörpers 1 und schafft so eine gute Reibverbindung zwischen dem Innenwerkzeug 3' und dem Hohlzylinder 1, womit eine optimale Mitnahme gewährleistet ist.

Claims (5)

1. Vorrichtung für die Bildung eines geneckten und gebördelten Abschnitts an einem Ende eines an beiden Enden offenen zylindrischen Hohlkörpers, insbesondere einer Dosenzarge, die für das zu neckende und zu bördelnde Ende zwei mit einer Antriebseinrichtung in Verbindung stehende, axial bewegbare Innenwerkzeuge mit einer dem geneckten und gebördelten Ende entsprechenden Kontur und ein radial gegen die Innenwerkzeuge bewegliches äußeres Formwerkzeug aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Achsen (2A, 3A) der beiden Innenwerkzeuge (2, 3; 2', 3') miteinander fluchten,
daß die beiden Innenwerkzeuge (2, 3; 2', 3') in dem zur Aufnahme des Hohlkörpers (1) vorgesehenen Bereich (zylindrische Teile 30, 33) den gleichen Durchmesser aufweisen, wobei dieser nur geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser des zylindrischen Hohlkörpers (1),
daß die beiden Innenwerkzeuge (2, 3; 2', 3') auf voneinander getrennten Wellen (2W, 3W) angeordnet sind, die axial verschiebbar gelagert sind,
und daß das äußere Formwerkzeug (4; 4') zur Bildung des geneckten und gebördelten Endes soweit gegen die Profilkonturen der Innenwerkzeuge zustellbar ist, daß die beiden Innenwerkzeuge axial auseinander geschoben werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Innenwerkzeug (3) einen Zentrieransatz (7) und das andere Innenwerkzeug (2) eine entsprechende Ausnehmung (32) aufweist, und daß die Innenwerkzeuge soweit axial zusammenfahrbar sind, daß der Zentrieransatz (7) in die Ausnehmung (32) eindringt.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwerkzeuge (2, 3; 2', 3') mit Anschlagringen (5, 6) versehen sind, deren Durchmesser größer sind als der Durchmesser des zylindrischen Hohlkörpers (1).

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem zur Aufnahme des zylindrischen Hohlkörpers (1) vorgesehenen Bereich mindestens eines Innenwerkzeuges (3') eine radial wirkende Spannvorrichtung (10) vorgesehen ist, die gegen die Innenwand des zylindrischen Hohlkörpers (1) anlegbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung (10) mechanisch oder hydraulisch betätigbar ist.