DE19541598A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines rohrförmigen Körpers, den dadurch hergestellten Körper sowie einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines rohrförmigen Körpers, insbeson­ dere eines Dosengrundkörpers, der aus einem dünnen Blech in der Weise über einem Dorn geformt ist, daß ein endseitiger Überlapp entsteht, der parallel der Körperachse unter einem Anpreßdruck verklebt ist, einen auf diese Weise hergestellten Körper sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Herstellungs­ verfahrens.

Aus Blech bestehende, rohrförmige Körper werden im Stande der Technik hergestellt, indem ein Material­ zuschnitt über einen Dorn von meist zylindrischer Gestalt in der Weise geformt ist, daß ein endseiti­ ger Überlapp entsteht, an dem die Lagen miteinander verbunden werden. Ein wesentlicher Anwendungsbe­ reich ist die Verwendung als Grundkörper von Dosen, die anschließend mit Deckeln versehen und befüllt werden. Aus der DE-OS 22 43 007 ist ein Verfahren der gattungsgemäßen Art bekannt, bei dem die Ver­ bindung durch Verkleben parallel der Achse des Kör­ pers unter einem Anpreßdruck erfolgt, der die Be­ lastbarkeit der Klebung erhöht. Die Fertigung des Körpers aus einem Blechzuschnitt erfolgt in mehre­ ren Bearbeitungsstufen, wobei der Rohling zwischen den jeweiligen Bearbeitungsstationen entlang des Dorns transportiert wird.

Ferner lassen sich Dosengrundkörper durch Tiefzie­ hen eines kreisförmigen Blechausschnittes, dessen Herstellung jedoch eine große Menge von Materialab­ fall zur Folge hat, in einer Presse fertigen.

Beiden Herstellungsverfahren ist gemeinsam, daß zu ihrer Durchführung aufwendige und komplexe Geräte notwendig sind, deren Einsatz sich lediglich bei einer Großserienfertigung amortisiert. Es ist daher im Stande der Technik üblich, die Dosen oder ihre Grundkörper in einer Fertigungseinrichtung herzu­ stellen und sie zur Abfülleinrichtung zu transpor­ tieren, was infolge des großen Volumens mit einem hohen Aufwand und entsprechenden Kosten verbunden ist. Am Befüllort, etwa bei einem Lebensmittel- oder Getränkehersteller, werden lediglich von glei­ cher oder dritter Seite zugelieferte, endseitige Deckel aufgesetzt. Aufgrund dieser Vorgehensweise ist es insbesondere bei nur saisonal, also z. B. während der Erntezeit, oder in vergleichsweise kleinen Mengen anfallendem Füllgut sowie in abgele­ genen Regionen nicht wirtschaftlich, eine konser­ vierende Dosenverpackung vorzunehmen.

Vor diesem Hintergrund hat sich die Erfindung zur Aufgabe gestellt, ein Verfahren sowie eine Vorrich­ tung zur Herstellung eines rohrförmigen Körpers zu entwickeln, die einen wesentlich geringeren Aufwand erfordern, so daß sie auch zur Fertigung kleiner Serien und für transportable Maschinen geeignet sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Formgebung durch eine rotierende Walze er­ folgt, die das Blech unter Zugspannung über die Oberfläche des Dorns umlenkt, der um seine Achse rotiert und das Blech in durchgehendem Band in die Vorrichtung eingezogen wird und der Zuschnitt un­ mittelbar vor oder während der Formgebung des Kör­ pers stattfindet, die Verklebung mit flächigem Überlapp und durch einen lebensmittelechten Kleb­ stoff erfolgt.

Das vorgeschlagene Verfahren verwendet als Aus­ gangsmaterial des Körpers ein dünnes Blech, dessen Stärke bis in den Bereich einer dicken Folie rei­ chen kann. Es steht unter einer Zugspannung, die durch eine oder mehrere rotierende Walzen, die es gegen die Oberfläche des gleichfalls rotierenden Dorns pressen, erzeugt und von den Vorrats- oder Transportwalzen des Materials aufrecht erhalten wird. Zur Formgebung ist es wegen der geringen Dicke ausreichend, das unter Spannung stehende Blech über den Dorn umzulenken. Dazu reicht die mit dem Dorn zusammenwirkende Walze aus, wenn die Mate­ rialbahn über die Dornoberfläche geführt wird, be­ vor sie die Walze erreicht. Ferner wird durch die Zugspannung aufgrund der gegebenen Geometrie eine längerzeitig andauernde Druckbelastung auf die Kle­ bestelle ausgeübt, so daß sich ihre Festigkeit er­ höht. Zweckmäßig findet der Zuschnitt erst während und bevorzugt gegen Ende der Formgebung des Körpers statt oder erfolgt allenfalls unmittelbar vorher, um eine vorteilhafte, bandförmige Materialzuführung zu ermöglichen.

Die Verklebung erfolgt mit großflächigem Überlapp, z. B. im Bereich des halben Dosenumfangs, da mit zu­ nehmender Breite bei einer Druckbelastung die in­ nere gegen die äußere Materiallage gepreßt wird, so daß sich ihr Kraftschluß erhöht und einer die Ver­ klebung zerstörenden Scherung entgegen wirkt. Wei­ terhin verteilt sich bei großflächiger Verklebung der Kraftfluß über einen weiteren Bereich, das heißt die flächenspezifische Kraftbelastung nimmt mit der Folge ab, daß sich eine erheblich vergrö­ ßerte Anzahl unterschiedlicher Klebstoffe einsetzen läßt.

Das erfindungsgemäße Fertigungsverfahren zeichnet sich durch einen wenig aufwendigen Formungsprozeß aus und erlaubt in der Folge die Verwendung von Fertigungsvorrichtungen einfacher Konstruktion. In der Regel benötigt die Herstellung des Dosengrund­ körpers nur eine Fertigungsstation. Damit wird auch die Fertigung von Kleinserien wirtschaftlich, das heißt es ist zweckmäßig, die Dosenherstellung un­ mittelbar am Abfüllort vorzunehmen, so daß sich das notwendige Transportvolumen erheblich verringert. Aufgrund der Verklebung der Material lagen wird es im Gegensatz zu einem Verschweißen oder Verlöten möglich, Beschichtungen oder ein Bedrucken des Ble­ ches bereits vor dem Formungsprozeß vorzunehmen. Im Gegensatz zum Verfahren des Tiefziehens ist es dar­ über hinaus möglich, Körper beliebiger Länge durch eine Führung der Materialbahn im spitzen Winkel zur Achse des Dorns herzustellen, wobei die Länge des Dorns keine Begrenzung darstellt.

Die Verarbeitung eines Materials von geringer Stärke steht der Forderung nach einer hohen Belast­ barkeit des Körpers entgegen, wie sie notwendig ist, wenn er hohen Drucken standzuhalten hat, etwa bei Befüllung mit einem kohlensäurehaltigen Ge­ tränk. Ist eine hohe Belastbarkeit erwünscht, wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, das Blech in zwei oder mehreren La­ gen miteinander zu verkleben, das heißt den Zu­ schnitt erst nach der entsprechenden Anzahl von Um­ drehungen des Dorns durchzuführen. Auf diese Weise wird die Reißfestigkeit und Formstabilität der ge­ samten Körperwand erhöht. Wird die Materialbahn im spitzen Winkel zur Längsachse des Dorns zugeführt, lassen sich Materialstärke und -breite des Über­ lapps durch Variation des Winkels verändern.

Blechdosen sind meist auf der Innenseite mit einer Lackschicht versehen, die sie vor Korrosion schützt und tragen auf der Außenseite einen Aufdruck, der ihren Inhalt kennzeichnet. Bevorzugt erfolgt die entsprechende Bedruckung, Lackierung oder Folienbe­ schichtung vor der Zuführung zur Formvorrichtung, um das Material als durchgehendes Band bearbeiten zu können. Damit vermindert sich der Fertigungsauf­ wand erheblich. Die entsprechenden Bearbeitungs­ schritte können sowohl in der Zuführvorrichtung der Maschine als auch bereits bei der Herstellung der Blechbahn vorgenommen werden.

Mit dem Ziel, einem Deckel einen sicheren Halt zu gewährleisten und scharfe Grate zu vermeiden, ist es üblich, den Rand des Körpers mit einem Walzen­ paar zu bördeln. Vorzugsweise erfolgt die Bördelung bereits während der Formgebung, wobei der Dorn, bzw. seine Kante, der Bördelwalze entgegen wirkt.

Alternativ zu einer Beschichtung des Bleches mit Klebstoff im flüssigen Zustand über eine Rolle oder Düse ist es möglich, ihn als doppelseitig klebende Folie aufzubringen. Damit läßt sich die Handhabung des Klebstoffs erleichtern und die Störanfälligkeit des Verfahrens vermindern.

Mit Hilfe von auf die Herstellung des Körpers fol­ genden Umformprozessen läßt sich seine äußere Ge­ stalt verändern und den Erfordernissen anpassen. Insbesondere ist es möglich den Körper zu strecken und/oder zu weiten, wobei sowohl eine vollständige als auch abschnittsweise Bearbeitung möglich ist. Endseitig aufgebrachte Deckel ergänzen den Körper zur Dose, wobei eine endseitige Bördelung des Ran­ des auch außerhalb der Formgebungsvorrichtung er­ folgen kann.

Eine geeignete Vorrichtung zur Herstellung eines rohrförmigen Körpers nach einem der beschriebenen Verfahren umfaßt einen Dorn, der entlang seiner Längsachse einen etwa konstanten Querschnitt auf­ weist und um sie drehbar ist. Mit dem Ziel, das Ab­ ziehen des geformten Körpers zu erleichtern, das von Hand oder mit einem Auswurfmechanismus, der den Körper entlang des Dorns bewegt, erfolgen kann, ist auch ein Dorn in Gestalt eines Kegelstumpfes mit geringem Öffnungswinkel denkbar. Das Material wird durch eine drehbare Walze unter Zug gegen die Ober­ fläche des Dorns gepreßt, wobei Dorn und/oder Walze mit einem Antrieb versehen sind. Auf diese Weise erfolgt eine Formung um den Dorn. Daneben wird der in einer Beschichtungseinheit mit Klebstoff verse­ hene Bereich des Bleches in einem Überlapp ver­ preßt, so daß eine belastbare Klebung entsteht. Die Vorrichtung umfaßt ferner eine Zuführeinheit, die das Material bahnförmig und unter Spannung auf den Dorn leitet, sowie eine Zuschnitteinheit, mit der das Materialband nach Erreichen einer vorgesehenen Länge zerteilbar ist. Das Zusammenwirken der Kompo­ nenten der Vorrichtung erfolgt wie oben beschrie­ ben.

In einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Vor­ richtung eine Beschichtungs- und/oder Lackier­ und/oder Druckeinheit auf, die vor der Zuschnit­ teinheit angeordnet ist, so daß die Bearbeitung des Materials in durchgehender Bahn erfolgt. Auf diese Weise läßt sich die erforderliche Oberflächenvergü­ tung und Kennzeichnung des Inhaltes unter Minimie­ rung des Aufwandes durchführen.

Zweckmäßig beinhaltet die Vorrichtung eine Bördel­ walze, mit der eine Kante des Dorns als Gegenwalze zusammenwirkt. Damit ist die zur Befestigung des Deckels zweckmäßige Bördelung in einem Arbeits­ schritt mit der Formgebung des Körpers erreichbar.

Zur Verbesserung der Raumausnutzung, Beeinflussung der mechanischen Stabilität und aus Gründen der Verkaufsförderung ist vielfach die Herstellung von Körpern bzw. Dosen mit einem Querschnitt in vorge­ gebener Gestalt gewünscht. Zu diesem Zweck weist der Dorn den entsprechenden gewünschten Querschnitt auf, der beispielsweise von mehreckiger, kreisför­ miger oder ovaler Gestalt sein kann. Auch konkave Oberflächenausformungen sind denkbar, wenn ihr Krümmungsradius nicht geringer als der Radius der dem Dorn entgegenwirkenden Walze ist.

Ein nach einem der beschriebenen Verfahren und/oder mit einer der obigen Vorrichtungen hergestellter rohrförmiger Körper besteht im allgemeinsten Fall aus einem dünnen Blech, dessen Lagen in einem Über­ lappungsbereich untereinander verklebt sind, der sich über den gesamten Umfang des Körpers er­ streckt. Der Körperquerschnitt entspricht dem des Dorns und seine Innen- und Außenseite sind gegebe­ nenfalls mit Beschichtungen zum Schutz, zur Verzie­ rung oder zur Kennzeichnung des Inhaltes versehen. Im Fall einer Dose ist der Körper endseitig mit Deckeln versehen und zweckmäßig im Bereich seiner Kante gebördelt. Als Material dienen vorzugsweise Stahl, Aluminium oder Weißblech. Die Verwendung le­ bensmittelechter Klebstoffe gestattet eine Befül­ lung mit Nahrungsmitteln unmittelbar nach der Her­ stellung.

Zur Vereinfachung des Herstellungsprozesses wird vorzugsweise ein Klebstoff verwendet, der unterlie­ gende Materialschichten gegen Korrosion schützt. Bei seinem Aufbringen auf die gesamte innere Ober­ fläche des Körpers entfällt somit die Notwendigkeit der Aufbringung eines Schutzlackes in einem vorher­ gehenden Arbeitsschritt, um eine Korrosion von der Innenseite her zu vermeiden. Ferner erübrigt sich das Problem, daß der Klebstoff sowohl auf einer Korrosionsschutzschicht als auch auf dem Blech selbst haften muß. Infolge der beliebigen Verbrei­ terbarkeit des Überlappbereichs lassen sich die me­ chanischen Beanspruchungen verringern, so daß sich ein Klebstoff über eine hinreichende Klebekraft hinaus auch in bezug auf seine Korrosionsschutzwir­ kung optimieren läßt.

Allgemein ist es zum Ausgleich einer geringen Kle­ bewirkung oder zur Erhöhung der Materialstärke und damit der Formstabilität und Druckbelastbarkeit möglich, den Körper aus mehr als zwei Blechlagen herzustellen.

Zweckmäßig weist der Körper an seinen entgegenge­ setzten Enden unterschiedliche Durchmesser auf, die sich durch einen an die Herstellung anschließenden Umformprozeß erzeugen lassen. Im Fall einer Verwen­ dung als Rohr wird auf diese Weise ein endseitiges Einstecken der Körper ineinander zu ihrer Verbin­ dung ermöglicht, im Fall einer Verwendung als Dose die Stapelbarkeit erheblich verbessert, indem die Dosen endseitig ineinander einstellbar sind. Alter­ nativ, wenngleich mit geringerer Stabilität, ist die Stapelung von Körpern mit endseitig gleichem Durchmesser denkbar, insbesondere wenn durch einen Deckel ein ebener endseitiger Abschluß des Körpers erzeugt wird.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Er­ findung lassen sich dem nachfolgenden Beschrei­ bungsteil entnehmen, in dem die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert wird. Die Zeichnung zeigt in prinzipienhafter Darstellung

Fig. 1 Erfindungsgemäße Vorrichtung zur Her­ stellung eines rohrförmigen Körpers,

Fig. 2 Beispiele möglicher Körperquerschnitte.

In Fig. 1 ist eine Vorrichtung dargestellt, mit der ein rohrförmiger Körper nach einem erfindungs­ gemäßen Verfahren herstellbar ist. Der Vorrichtung wird von links ein Band (1) aus Blech zugeführt, das herstellerseitig oder in einer vorhergehenden Vorrichtung mit einem Aufdruck (2) versehen ist. Das Band (1) wird rückseitig in einer Beschich­ tungseinheit (3) mit einem Klebstoff versehen und in einer Lackiereinheit (4) mit einem Schutzfilm beschichtet, der den Aufdruck (2) und das unterlie­ gende Blech vor Beschädigungen oder Korrosion schützt. Nach Durchlaufen einer Zuschnitteinheit (5) wird das Band (1) über die Oberfläche eines Dorns (6) geführt, an die es unter Wirkung einer zum Erleichtern des Einfädelns des Bandes (1) in Pfeilrichtung bewegbaren Walze (7) angedrückt wird.

Durch den infolge der angetriebenen Rotation von Dorn (6) und Walze (7) entstehenden Zug auf das Band (1) erfolgt eine Verformung in der Weise, daß es sich um die Oberfläche des Dorns (6) wickelt und ein rohrförmiger Körper (8) entsteht. Nach Bedecken des gesamten Umfangs des Dorns (6) tritt dabei ein Überlapp (9) auf, in dem der Körper (8) durch den in der Beschichtungseinheit (3) aufgebrachten Kleb­ stoff zusammengehalten wird, wobei die Verbindung der Lagen durch die Andruckwirkung der Walze (7) sowie durch die auf das Band (1) wirkende Zugkraft durch Verpressung verstärkt wird. Nach Erreichen der zum vorgesehenen Überlapp (9) notwendigen Mate­ riallänge erfolgt ein Durchtrennen des Bandes (1) in der Zuschnitteinheit (5). Dabei ist es auch mög­ lich, einen Körper aus mehreren Lagen zu wickeln, indem die Zuschnitteinheit (5) erst nach Erreichen der vorgesehenen Wandstärke betätigt wird.

Eine gegen die Kante des Dorns (6) wirkende Bördel­ walze (10) gestattet bereits während der Formgebung des Körpers (8) eine randseitige Bördelung des Ban­ des (1), ohne daß dazu eine nachgeschaltete Bear­ beitungsstation notwendig wäre. Die Wirkungsweise der Beschichtungseinheit (3) läßt sich an die Art des vorgesehenen Klebstoffes anpassen, der entweder nur im Bereich des vorgesehenen Überlapps (9) oder durchgehend aufgebracht wird. Im letzteren Fall wird zweckmäßig ein lackartiger Klebstoff verwen­ det, der eine durchgehende, dichte Schicht ausbil­ det und die innere Oberfläche des Körpers (8) damit vor Korrosion schützt.

Fig. 2 zeigt einige Beispiele möglicher Quer­ schnitte (11 bis 13) von Körpern, die sich nach dem beschriebenen Herstellungsverfahren fertigen las­ sen, wenn der Dorn (6) eine entsprechende Gestalt aufweist. Insbesondere ist es ohne folgende Nachbe­ arbeitung möglich, auch Körper (8) zu wickeln, de­ ren Querschnitte von mehreckiger oder ovaler Form sind.

Im Ergebnis gestattet die Erfindung die Herstellung rohrförmiger Körper von unterschiedlichem Quer­ schnitt auf eine einfache Weise, die speziell für die Fertigung kleiner Serien gut geeignet ist.

Claims (16)

1. Verfahren zur Herstellung eines rohrförmigen Körpers, insbesondere eines Dosengrundkörpers, der aus einem dünnen Blech in der Weise über einem Dorn geformt ist, daß ein endseitiger Überlapp entsteht, der parallel der Körperachse unter einem Anpreß­ druck verklebt ist, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Formgebung durch eine rotierende Walze (7) erfolgt, die das Blech unter Zugspannung über die Oberfläche des Dorns (6) umlenkt, der um seine Achse rotiert,
• - das Blech in durchgehendem Band (1) in die Vor­ richtung eingezogen wird und der Zuschnitt unmit­ telbar vor oder während der Formgebung des Körpers (8) stattfindet
• - und die Verklebung mit großflächigem Überlapp (9) erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Breite des Überlapps (9) größer oder gleich dem Umfang des Körpers (8) ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Band (1) vor dem Zuschnitt bedruckt, mit einer Folie beschichtet oder lackiert wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand des Kör­ pers (8) während der Formgebung gebördelt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Klebstoff als doppelseitig klebende Folie aufgebracht wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Herstellung des Körpers (8) Umformprozesse, insbesondere ein Strecken und/oder Weiten und/oder Aufbringen end­ seitiger Deckel, nachfolgen.

7. Vorrichtung, die zur Herstellung eines rohrför­ migen Körpers, insbesondere eines Dosengrundkörpers aus einem dünnen Blech dient, mit einem Dorn, der entlang seiner Längsachse einen etwa konstanten Querschnitt aufweist, einer Einheit zum Beschichten der Oberfläche des Bleches mit einem Klebstoff und einem Form- und Preßelement, mit denen das Material um den Dorn formbar und die Klebestelle verpreßbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Dorn (6) um seine Längsachse drehbar ist,
• - das Blech durch eine drehbare Walze (7) gegen die Oberfläche des Dorns (6) gepreßt wird,
• - Dorn (6) und/oder Walze (7) mit einem Antrieb versehen sind
• - und die Vorrichtung eine Zuschnitteinheit (5) um­ faßt, mit der das bandförmig zugeführte Blech zer­ teilbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vorrichtung eine vor der Zu­ schnitteinheit (5) angeordnete Beschichtungs- und/oder Lackiereinheit (4) und/oder Druckeinheit umfaßt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Bördelwalze (10) beinhaltet, der eine Kante des Dorns (6) ent­ gegen wirkt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (6) einen eckigen, kreisförmigen oder ovalen Querschnitt auf­ weist.

11. Rohrförmiger Körper, der durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und/oder mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10 her­ gestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kör­ per (8) aus einem dünnen Blech besteht, das sich auf dem gesamten Umfang des Körpers überlappt und die Blechlagen im Bereich des Überlapps (9) durch einen Klebstoff miteinander verbunden sind.

12. Körper nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß der Körper (8) aus Stahl-, Aluminium- oder Weißblech besteht.

13. Körper nach Anspruch 11 oder 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Klebstoff lebensmittelecht ist.

14. Körper nach Anspruch 11 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die gesamte innere Oberfläche des Körpers (8) mit einem Klebstoff beschichtet ist, der die Oberfläche gegen Korrosion schützt.

15. Körper nach einem der Ansprüche 11 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß der Körper (8) aus mehre­ ren Lagen von Blech besteht.

16. Körper nach einem der Ansprüche 11 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß der Körper (8) an seinen entgegengesetzten Enden unterschiedliche Durchmes­ ser aufweist.