DE2639764C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Formen eines durch Einkehlung im Durchmesser reduzierten Halsstückes mit Randflansch am offenen Ende eines zylindrischen Blechbe­ hälters nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Der Randflansch am Blechbehälter bzw. an einer Konservendose hat den Zweck, eine Einrichtung zu schaffen, in die nach dem Füllen des Behälters ein oberer Abschlußdeckel eingelegt und befestigt werden kann. Die Befestigung geschieht durch Umfalzen des Randflansches des Behälters zusammen mit dem Rand des Abschlußdeckels. Durch die Einkehlung kann der Durchmesser des Randflansches - und des Abschlußdeckels - so bemessen werden, daß er nicht größer ist als der Durch­ messer des zylindrischen Behälters.

Das durch Einkehlung gebildete Halsstück des Behälters hat den weiteren Zweck, daß mit seiner Hilfe der Blechbehälter vom Verpackungsmaterial gehalten werden kann. Solche aus Karton oder aus flexiblem Plastikmaterial hergestellte Ver­ packungen sind dazu bestimmt, eine Vielzahl von Behältern zusammenzufassen. Die in die Einkehlungen der Behälter ein­ greifende Verpackung weist eine horizontale Bahn auf, in der eine Vielzahl von Löchern angeordnet ist, welche die Halsstücke umfassen.

Aus der DE-OS 22 57 210 ist eine Vorrichtung zur Formung eines Halsstückes mit Randflansch bekannt, welche die Merk­ male des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufweist. Bei dieser Vorrichtung wirkt eine äußere Druckrolle mit einem in den Blechbehälter eingeführten Widerlagerkörper zusammen, der dabei den Blechbehälter festhält. Der Widerlagerkörper ist mehrteilig ausgeführt, so daß er zum Halten des als zylindrischer Behälter vorgeformten Werkstücks gespreizt und zum Herausziehen aus dem Behälter nach Formung des Hals­ stücks auf einen Durchmesser reduziert werden kann, der kleiner ist als der des Halsstücks. Dieser spreizbare und zusammenziehbare Widerlagerkörper hat eine Außenkontur, die im wesentlichen der Innenkontur des anzufertigenden Hals­ stücks entspricht. Das Wandmaterial des Werkstücks wird von einer auf die Außenseite des Werkstückes wirkenden, radial zustellbaren Druckrolle in die geformte Ausnehmung des Wider­ lagerkörpers hineingedrückt, so daß gleichzeitig die Ein­ kehlung des Halsstücks und der Randflansch geformt werden.

Bei einer anderen Vorrichtung wird das Halsstück mit Rand­ flansch durch äußere, ein Profil aufweisende Druckrollen gebildet, welche die Behälterwand in eine Ausnehmung des Widerlagerkörpers hineinpressen. Die Druckrolle wird dabei in bezug auf den Behälter axial bewegt.

Bei diesen bekannten Vorrichtungen wird die Form des Hals­ stücks und des Randflansches durch die Form der Werkzeuge bestimmt, die bei diesem Verformen benutzt werden. Die Werk­ zeuge, (Druckrollen, Widerlagerkörper usw.) weisen speziell ausgebildete und geformte Arbeitsflächen auf, die mit der gewünschten Form des Halsstückes und des Randflansches über­ einstimmen. Das Blech des Behälters wird als Abbild und in Übereinstimmung mit diesen Formteilen geformt. Die Werk­ zeuge müssen ausgewechselt werden, falls unterschiedlich geformte Halsstücke benötigt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache und anpassungsfähige Vor­ richtung zur Formung des Halsstückes und eines Randflansches zu schaffen, mit welcher ohne Auswechslung von Formwerk­ zeugen, wie Druckrollen oder Widerlagerkörper unterschied­ lich geformte Halsstücke hergestellt werden können und die insbesondere für dünnere und härtere Bleche geeignet ist. Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angege­ bene Erfindung gelöst.

Mit Hilfe dieser Vorrichtung wird zuerst die Einkehlung des Halsstücks und danach der Randflansch geformt. Während der Bearbeitung bewegt sich die Arbeitskante der Druckrolle axial entlang des oberen Endbereichs des Werkstücks und formt im Zusammenwirken mit der Widerlagerkante des Wider­ lagerkörpers das gewünschte Profil des Halsstückes aus. Der Widerlagerkörper liegt dabei an der Innenseite des End­ bereiches des hohlen Werkstücks an und wirkt so als Abstüt­ zung für die von der Arbeitskante von außen hervorgerufene Verformung.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Form des Hals­ stückes und des Randflansches nicht von der Form des Roll­ werkzeuges oder des Widerlagerkörpers abhängig. Das Werk­ stück wird frei verformt. Dadurch wird nicht die Möglichkeit ausgeschlossen, daß bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Teil des ausgebildeten Profils mit einem Profil eines Werkzeuges konform ist. Mit der Vorrichtung gemäß der Erfin­ dung wird das Werkstück derart bearbeitet, daß es zum Teil durch den axial wirkenden und den Behälter verkürzenden Druck und zum Teil durch die radial wirkende Kraft verformt wird. Die Form des Halsstückes wird durch die Relativbe­ wegungen bestimmt, denen das Werkstück und die Druckrolle unterworfen werden und hängt weiterhin ab vom verwendeten Blechmaterial, dessen Stärke, der Höhe der Zylinderwände und vom Durchmesser des zylindrischen Blechbehälters. Diese Parameter werden durch eine geeignete Wahl der Bearbeitungs­ geschwindigkeiten und des zeitlichen Ablaufs der einzelnen Bearbeitungsschritte zwischen der Druckrolle, dem Widerlager­ körper und dem Werkstück berücksichtigt.

Während der Formung des Halsstückes und des Randflansches gibt es nur an drei Stellen des Werkstücks einen Kontakt mit den Bearbeitungswerkzeugen. Eine erste Anlage gibt es an der oberen Kante des Werkstücks mit dem Spannring. Eine zweite, punktförmige Anlage gibt es an der Innenseite des oberen Bereichs des Behälters durch die Widerlagerkante des Widerlagerkörpers. Die dritte, ebenfalls punktförmige Anlage erfolgt an der Außenseite des oberen Bereichs des Werkstücks durch die Arbeitskante der Druckrolle.

Vorzugsweise bleibt der Widerlagerkörper mit der Widerlager­ kante während der Bearbeitung in Ruhe und die Druckrolle mit der Arbeitskante wird radial zum Werkstück bewegt. Das Werkstück wird in bezug auf die Widerlagerkante und die Arbeitskante axial so bewegt, daß der axiale Abstand zwischen der Arbeitskante und der oberen Kante des Werkstücks gegen Null geht.

Der Widerlagerkörper ist mit der umlaufenden Widerlagerkante durch den Spannring hindurchgeführt. Die äußere Druckrolle ist mit ihrer Arbeitskante in einem konstanten Axialabstand zu der Widerlagerkante des Widerlagerkörpers ange­ ordnet. Der Spannring und der Tragteller sind so angeordnet, daß eine Axialbewegung dieser beiden Teile relativ zueinander ausgeführt werden kann, wodurch eine in Axialrichtung wir­ kende, den Behälter verkürzende Kraft auf das Werkstück ausgeübt werden kann. Tragplatte und Druckring können unab­ hängig voneinander axial bewegt werden.

Der Widerlagerkörper liegt mit seiner umlaufenden Widerlager­ kante im wesentlichen linienförmig in einer rechtwinklig zur Hauptachse des Werkstücks befindlichen Ebene am hohlen Werkstück an.

Die Druckrolle rotiert um ihre eigene Achse. Ihre umlaufende Arbeitskante kann so ausgeführt sein, daß sie während der Bearbeitung im wesentlichen nur einen punkt- bzw. linienför­ migen Kontakt in einer Ebene rechtwinklig zur Hauptachse des Werkstücks hat. Die Vorrichtung kann auch zwei oder mehrere dieser Druckrollen aufweisen.

In der folgenden Beschreibung wird ein Ausführungsbei­ spiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht mit einer Schnittlinie entlang der Behälterachse mit wesentlichen Teilen der Vor­ richtung nach der Erfindung,

Fig. 2 bis 6 fünf Zustandsbilder der Vorrichtung nach der Erfindung und des Werkstücks,

Fig. 7 eine Schnittansicht einer anderen Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 zur Formung eines Rand­ flansches 10 und eines durch eine Einkehlung gebildeten Halsstücks 11 an einem Werkstück 13 weist einen Tragteller 22 und einen Spannring 20 auf, zwischen denen das Werkstück 13 in Form eines vorgeformten zylindrischen Behälters axial einspannbar ist. Das Werkstück 13 hat eine dünne, nahtlose Wand, deren oberer Endbereich in Fig. 1 strichpunktiert gezeichnet ist. Das Werkstück 13 endet in der oberen Kante 16 und weist gemäß Fig. 2 einen einstückig verbundenen Boden 18 auf. Das obere und offene Ende des Werkstücks 13 ist im oberen Randbereich 19 leicht aufgeweitet. Das Werkstück 13 besteht vorzugsweise aus doppelt reduziertem Weißblech, aus chemisch behandeltem Flußstahl oder aus Schwarzblech.

Als Halteeinrichtung des Werkstücks 13 dient der Spannring 20, der an seinem unteren Rand eine ringförmige Ausnehmung 21 aufweist, die mit der oberen Kante 16 des Werkstücks 13 in Eingriff kommt und der Tragteller 22. Der Tragteller 22 und der Spannring 20 können unabhängig voneinander ge­ steuerte Bewegungen in Richtung der Behälterachse 23 durch­ führen.

Die Vorrichtung weist einen Widerlagerkörper 24 auf, der durch den Spannring 20 hindurch in das hohle Werkstück 13 hinein in Richtung auf den Tragteller 22 geführt ist. Der Widerlagerkörper 24 besteht im wesentlichen aus einer ein­ fachen Scheibe mit einer Widerlagerkante 25, die leicht gerundet ist. Eine Druckrolle 26 mit einer Arbeitskante 27, die ein einfach gerundetes Profil aufweist, ist in einem konstanten Axialabstand von der Widerlagerkante 25 angeord­ net. Diese Druckrolle 26 ist um ihre Achse 28 drehbar und kann radial zur Behälterachse 23 in Richtung des Pfeiles 29 bewegt werden. Der Spannring 20, der Tragteller 22, das Werkstück 13 und der Widerlagerkörper 24 sind zusammen um die Behälterachse 23 drehbar.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung ergibt sich aus den Fig. 2 bis 6. Das Werkstück 13 wird vom Tragteller 22 gehalten und von diesem soweit angehoben (vgl. Fig. 2), bis die obere Kante 16 des Werkstücks 13 in die ringförmige Ausnehmung 21 des Spannringes 20 eingreift (vgl. Fig. 3). Der Spannring 20 befindet sich bei diesem Bearbeitungsschritt in seiner höchstgelegenen Position. Das Werkstück 13 hat dabei keinen Kontakt mit dem Widerlagerkörper 24.

Das Werkstück 13 ist zwischen dem Tragteller 22 und dem Spannring 20 eingespannt. Der Spannring 20 hält mit der Ausnehmung 21 die obere Kante 16 in Radialrichtung fest. Der Widerlagerkörper 24 befindet sich im Inneren des Werk­ stücks 13. Die Wand des Werkstücks 13 liegt zwischen dem Widerlagerkörper 24 und der außen angeordneten Druckrolle 26.

Während sich der Tragteller 22, der Spannring 20, der Wider­ lagerkörper 24 und das Werkstück 13 als eine Einheit um die Behälterachse 23 drehen, werden der Tragteller 22 und der Spannring 20 nach unten bewegt (vgl. Fig. 4 bis 6). Damit wird das Werkstück 13 relativ zur Widerlagerkante 25 und der Arbeitskante 27 nach unten bewegt. Während dieser Axialbewegung wird die um ihre Achse 28 kontinuierlich ro­ tierende Druckrolle 26 in Radialrichtung bewegt. Diese axi­ alen (vertikalen) Bewegungen des Werkstücks 13 und radialen (horizontalen) Bewegungen der Druckrolle 26 sind jeweils so aufeinander abgestimmt, daß die Arbeitskante 27 am Punkt 32 (Fig. 3) zuerst die Wand 14 des Werkstücks 13 berührt. Dieser Punkt 32 bildet das untere Ende 33 (Fig. 6) des durch Einkehlung gebildeten Halsstücks 11.

Mit fortschreitender Bewegung des Werkstücks 13 in axialer Richtung nach unten und der Druckrolle 26 horizontal nach innen wird eine Verformung des oberen Bereichs 15 des Werk­ stücks 13 (Fig. 4) bewirkt. Dabei wirken die Arbeitskante 27 der Druckrolle 26 und die Widerlagerkante 25 des Wider­ lagerkörpers 24 zusammen. Die Widerlagerkante 25 kommt mit der Innenfläche der Wand 14 punktförmig in Berührung etwa in Höhe des Anlagepunktes 32 der Arbeitskante 27 der Druck­ rolle an der Außenfläche des Werkstücks 13. Die Widerlager­ kante 25 dient dabei als Abstützung für eine kontrollierte Verformung des Metalls im freien Raum zur Ausbildung des in Fig. 6 gezeigten konischen Teils 34 des Halsstücks 11. Wird die Radialbewegung der Druckrolle 26 in der in Fig. 4 gezeichneten Lage beendet und die Axialbewegung des Werk­ stücks 13 fortgesetzt, dann wird gemäß Fig. 5 ein zylin­ drischer Teil 35 des Halsstücks 11 oberhalb des konischen Teils 34 gebildet. In Fig. 5 ist die Bearbeitung des Hals­ stücks 11 beendet. Der Spannring 20 hat seine tiefste Posi­ tion eingenommen und der gesamte obere Endbereich 15 des Werkstücks 13 ist zur Bildung des Halsstücks 11 und des Randflansches 10 verformt worden. Die Abschlußfläche des Randflansches 10 wird dabei durch die Position der Wider­ lagerkante 25 festgelegt.

Der Spannring 20 dient dazu, die obere Kante 16 radial fest­ zulegen und eine axiale, verkürzende Kraft auf das Werkstück 13 auszuüben und dabei die obere Kante 16 während ihrer Axialbewegung zu führen und so den noch nicht deformierten Bereich, nämlich den Bereich 36 in Fig. 4, in seiner ur­ sprünglichen Ausgangslage festzuhalten. Für diesen Arbeits­ ablauf ist ein vorgeformter erweiteter Randbereich 19 gün­ stig, aber nicht notwendig.

Während des Verformungsprozesses wird der Tragteller 22 um den Weg X und der Spannring 20 um den größeren Abstand Y nach unten bewegt. Die Geschwindigkeit der Bewegung des Spannrings 20 wird vor allem durch das Maß bestimmt, mit dem das Blech axial von diesem Teil weggedrückt werden kann und variiert mit der gewählten Form des Halsstücks 11 und des Randflansches 10. Unterschiedliche Formen des Halsstückes 11 und des Randflansches 10 können dadurch erreicht werden, daß die Bewegungen des Tragtellers 22 und des Spannrings 20 in vertikaler Richtung und die Bewegung der Druckrolle 26 in horizontaler Richtung einzeln miteinander und aufein­ ander in den Geschwindigkeiten ihrer Arbeitsabläufe und der Abfolge ihrer Bewegungen abgestimmt werden.

Der Widerlagerkörper 24, der Spannring 20 und die Druckrol­ le 26 sind Werkzeugteile, die ohne Schwierigkeiten an be­ kannte Maschinen zur Formung der Halsstücke an Blechdosen oder an Verschließmaschinen für Blechdosen angebracht werden können. Derartige Maschinen sind mit einem Tragteller, mit Vorrichtungen für die radiale Zustellung einer Falzrolle und mit Vorrichtungen zum Drehen eines Widerlagerkörpers und des Tragtellers und zum Auf- und Abbewegen des Wider­ lagerkörpers versehen. Der Antrieb zur Auf- und Abbewegung wird nicht mit dem Widerlagerkörper 24, sondern mit dem Spann­ ring 20 verbunden, so daß dieser statt des Widerlagerkörpers 24 die vertikale Bewegung durchführt. Nimmt man z. B. drei Kur­ venscheiben, die jeweils die Vertikalbewegung des Tragtellers 20 und des Widerlagerkörpers 24 sowie die radiale Bewegung der Druckrolle 26 steuern, so können alle Kurvenscheiben von einem mit konstanter Geschwindigkeit laufenden Motor angetrieben werden. Es kann auch ein elektrisches oder elektronisches Steuersystem verwendet werden, das zur Erzielung eines ande­ ren Profils des Halsstückes schnell umprogrammiert werden kann.

Die einzelnen Abläufe der Werkzeuge 20, 22, 25, 27 relativ zueinander der im Zusammenhang mit den Eigenschaften des Materials und den Abmessungen des Werkstücks 13 bestimmen das Profil des Halsstückes 11. Das Werkstück 13 hat mit Ausnahme der Widerlagerkante 25 keinen Kontakt mit dem Wider­ lagerkörper 24. Die Ausformung des Halsstückes 11 mit den Bereichen 37, 35 und 34 wird durch die abgerundete Arbeitskante 27 der Druckrolle 26 geformt. In Fig. 6 ist der Spannring 20 in seine obere Position gehoben und die Druckrolle 26 radial nach außen bewegt und der Tragteller 22 abgesenkt, so daß der fertige Behälter 12 entnommen werden kann.

In Fig. 7 ist eine Vorrichtung gezeigt, deren Funktionswei­ se der in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Vorrichtung ent­ spricht und die zwei Arme 70 aufweist, die je eine um die Achse 28 drehbare Druckrolle 26 tragen. Ein Oberteil 72 dieser Vorrichtung läßt sich über eine Hülse 73 um die Achse 23 drehen und ist mit dem Werkzeug zum Formen des Halsstückes oder Randflansches verbunden. Dieses Werkzeug weist einen Ring 75 auf, der mit dem Oberteil 72 durch ei­ nen Gewindering 76 verbunden ist. Der Widerlagerkörper 24 ist über eine nicht dargestellte Einrichtung mit diesem Ring 75 verbunden. Der Spannring 20 ist koaxial um den Ring 75 und den Widerlagerkörper 24 angeordnet und kann sich gegenüber diesen beiden Teilen axial bewegen. Der Spann­ ring 20 ist über eine Mutter 80 mit einer Antriebswelle 81 verbunden, die in Axialrichtung bewegbar ist. Der Spann­ ring 20 ist über Stege 82 relativ zum Ring 75 gegen Ver­ drehen gesichert und kann über die durch die Hülse 73 geführte Antriebswelle 81 verdreht werden. Damit kann die Bearbeitungsvorrichtung zusammen mit dem Oberteil 72 über die Hülse 73 gedreht werden. Der Tragteller 22 ist in einem Basisteil 83 auf Druckfedern 79 gelagert. Dieses Basisteil 83 kann auf- und abbewegt werden. Die Druckfe­ dern 79 drücken dabei das Werkstück mit einer Vorspannung gegen den Spannring 20, so daß die bei diesem Einspann­ vorgang auftretenden Reibungskräfte größer sind als die Reibungskräfte, die bei der Formung des Halsstückes auf­ treten.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Formung eines im Durchmesser reduzierten und mit einem Randflansch versehenen Halsstückes am offenen Ende eines als zylindrischer Behälter vorgeformten Werk­ stücks, mit einem in das hohle Werkstück einbringbaren Wi­ derlagerkörper, der um seine Achse drehbar ist und min­ destens einer mit ihrer Arbeitskante von außen auf das Werkstück einwirkenden, radial zur Behälterachse zustell­ baren und um ihre Achse drehbaren Druckrolle, dadurch gekennzeichnet, daß um den Widerlagerkörper (24) ein Spannring (20), gegen den sich die Kante (16) des Werkstücks (13) anlegt und im Ab­ stand dazu ein Tragteller (22) für das Werkstück (13) um die Behälterachse (23) drehbar und axial beweglich angeord­ net sind und der Widerlagerkörper (24) eine Widerlagerkan­ te (25) aufweist, die dem Spannring (20) axial näher ist als die Arbeitskante (27) der Druckrolle (26) und der Spannring (20) und der Tragteller (22) unabhängig vonein­ ander gegenüber dem Widerlagerkörper (24) und der Druck­ rolle (26) axial beweglich sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Spannring (20) eine ringförmige, die Kante (16) des Werk­ stücks (13) umfassende Ausnehmung (21) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Druckrolle (26) in einem axial konstanten Ab­ stand von der Widerlagerkante (25) des Widerlagerkörpers (24) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerlagerkörper (24) und die Druck­ rolle (26) in axialer Richtung fest angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragteller (22) auf Druckfedern (79) abgestützt ist.