DE2824872A1 - Vorrichtung zur stuetzung eines in die zylindrische form ueberfuehrten blechzuschnittes zur herstellung von dosenruempfen - Google Patents
Vorrichtung zur stuetzung eines in die zylindrische form ueberfuehrten blechzuschnittes zur herstellung von dosenruempfenInfo
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Description
Γ PATENTANWÄLTE Π
^b ζ4 ο / 2
DR.-ING. R. DÖRING - 3 - DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE
BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN
The Continental Group, Inc. 633 Third Avenue, New York, N.Y'. 17, USA
"Vorrichtung zur Stützung eines in die zylindrische Form überführten
Blechzuschnittes zur Herstellung von Dosenrümpfen"
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff
des Anspruchs 1.
Dosenrumpfformmaschinen mit einem Kalibrierungskäfig, der im
Querschnitt Z-förmige Stangen aufweist, dienen dazu, um aus Blechzuschnitten gerollte hülsenförmige Werkstücke unmittelbar
vor und während des Nahtschweißvorganges zu halten und zu unterstützen. Dieses Einfassen der Hülse wird dadurch bewirkt,
daß der gerollte Dosenrumpfrohling auf einen Durchmesser begrenzt wird, der nicht den gewünschten Außendurchmesser
der fertigen Dose überschreitet. Im idealen Fall sollte das Stützsystem keine in Umfangsrichtung liegende
Spalte aufweisen, in die das Dosenrumpfmaterial hineinbiegen oder falten kann oder sich anderweitig verformen kann, wodurch
die gewünschte Durchmesserkontrolle beeinträchtigt wird.
L J
809851/0822
Ein Kalibrierungskäfig, der bisher verschwendet wurde, bestand aus einer Hülse, in der ein großer Bereich des Dosenrumpfzuschnittes
gehalten wurde und zwar durch die nahezu zylindrische Oberfläche der Hülse. Diese Konstruktion entstand aus Versuchseinrichtungen, die hauptsächlich dazu dienten, die Kontrolle
des Rumpfes und des Schweißvorganges bei Blechen geringen Gewichtes, z.B. 55er Platten zu erreichen. Es wurden weitere
Schweißkäfigkonstruktionen entwickelt, z.B. Rollenkäfig, Luftlagerkäfige und Kugellagerkäfige. Die zuletzt erwähnten beiden
Entwicklungen wurden mit hülsenartigen Käfigdiometrien kombiniert. Der Rollenkäfig erfordert eine kontinuierliche Einstellung
der den Dosenrumpf umschließenden Rollen, was in einer Umgebung außerordentlich schwierig ist, in der der Käfig angeordnet
ist. Außerdem ist die Einstellung abhängig von genauen visuellen Beobachtungen. Eine große Genauigkeit kann also nicht
erreicht werden.
Konkurrenzschweißprozesse verwenden Rollenkäfige für die Rumpfkontrolle.
Die Rollenkäfige, die zwar fortgesetzt von den Herstellern verbessert wurden, waren allgemein erfolgreich bei
Blechen von hohem Gewicht, z.B. sogenannten 70er Blechen. Nur sehr wenig Information, insb. über eine praktische Anwendung,
steht dagegen zur Verfügung über den Einsatz von Rollenkäfigen zur Steuerung von Rümpfen aus 55er Platten.
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Die Käfige mit kontinuierlicher zylindrischer Hülse wurden bisher in Verbindung mit handelsüblichen Führungsstangen von
Z-förmigem Querschnitt verwendet.
Eine weitere Stufe in der Entwicklung von Verfahren unter Verwendung
von Z-förmigen Führungsstangen resultierten in einer
praktisch erprobten Maschine für die Herstellung von Aerosoldosen (211X713). Dies erfordert die Verwendung von Blechen
vom 75er und 80er Typ. Eine der ersten Beobachtungen die beim Schweißen von Blechen höheren Gewichtes gemacht wurden, bestand
darin, daß eine zunehmende Reibungszugkraft auf den
Dosenrumpfzuschnitt ausgeübt wurde, wenn dieser die Käfighülse
passiert. Weitere und schwerwiegendere Beobachtungen bestanden darin, daß sich Defekte an der vorderen Kante des Dosenrumpfes
ausbildeten. Der am häufigsten auftretende oder schwerwiegendste Defekt war die Ausbildung eines verdünnten Metallbereiches unmittelbar
an die ausgeschnittene Kante der Überlappung am vorderen Ende. Manchmal stellte sich der Defekt als eine fehlerhafte
Bindung trotz entsprechend guter Schweißtemperatur dar.
Manchmal zeigte sich ein Defekt in Form eines einzelnen Längsrisses in der geschweißten Überlappung. Unabhängig von der Darstellung
des Defektes an der vorderen Kante zeigten sich als Folge entweder Spalte oder Einrisse oder Defekte nach der
Flanschbildung am Dosenrumpf. Es wurde die Vermutung angestellt, daß unabhängig von der Erscheinung des Effektes die Ursache
stets die gleiche sein könnte.
809851/0822
Nach näherer Untersuchung des Defektes wurde angenommen, daß in der vorderen Kante Spannungen induziert wurden. Diese
Spannungen sind Zugspannungen und neigen dazu, eine örtlich begrenzte Nachgiebigkeit oder eine fehlerhafte Bindung an der
Überlappung im vorderen Bereich zu bilden. Eine mögliche Erklärung besteht darin, daß die Spannungen induziert werden,
wenn die Nahtüberlappung geringfügig größer ist an der vorderen Kante verglichen mit der Überlappung am Rest der Naht. Das bedeutet,
daß der Dosenrumpfdurchmesser an der vorderen Kante
geringfügig kleiner als im übrigen Bereich des Dosenrumpfes ist. Da e*n Spannungsgleichgewicht innerhalb des Dosenrumpfes
bestehen muß, wird die vordere Kante als Folge unter Zugspannung gesetzt, während der Rest des Dosenrumpfes geringfügig
unter Druckspannung steht. Diese Spannungen in Verbindung mit einer wesentlichen Reduzierung der Streckfestigkeit des
Metalls bei erhöhter Temperatur während der Schweißung der Naht können zu einer Verdünnung des Metalls führen.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß eine Vermeidung dieses Zustandes dadurch vermieden werden muß, daß man verhindert,
daß die Überlappung am vorderen Kantenbereich des Dosenrumpfes unmittelbar vor der Festlegung durch die
Schweißung zu breit ist.
Die Erfindung geht dabei von einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs aus.
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Der hülsenförmige Schweißkäfig übt auf den Dosenrumpfzuschnitt
eine fortgesetzte Einzwängung aus, wenn dieser seinen Weg in Richtung auf die Schweißelektroden fortsetzt. Der Zuschnitt
wird fest eingespannt an dem unteren Ende der Z-förmigen Führungsstange. Wenn sich die Bewegung fortsetzt in Richtung
auf die Elektrode wird die vordere Kante durch den hülsenförmigen Käfig nach innen gedrückt. Dies führt offenbar dazu,
daß die Überlappung der Dosenrumpfkanten größer wird, wenn sie
in den Spalt der Elektroden eintritt. Wenn einmal die Verschweißung der Überlappung beginnt, so werden Kräfte erzeugt,
die dazu neigen, die Überlappung wieder zu verringern. Die Folge davon ist der Zustand unerwünschter Spannungen im Bereich
der vorderen Kante.
Es ist Aufgabe der Erfindung hier Abhilfe zu schaffen und eine Vorrichtung der in Frage stehenden Art so weiterzubilden, daß
die zylindrische Umrißgestalt des Dosenrumpfes während des gesamten Schweißzyklus sehr genau und über die ganze axiale
Länge des Rumpfes, also auch im Bereich der vorderen Kante eingehalten wird, sodaß keinerlei Unterschiede im Durchmesser
zwischen der vorderen Kante und dem übrigen Teil des Dosenrumpfes mit den dadurch bedingten nachteiligen Folgen auftreten
kann.
Diese Aufgabe wird durch die Maßnahmen nach dem Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.
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Der neue Käfig weist einen Kalibrierungsring und eine oder mehrere axial im Abstand angeordnete sekundäre Steuerringe auf.
Der Kalibrierungsring ist geringfügig stromabwärts vonder Mittellinie oder dem Hauptdruckpunkt der beiden Elektroden angeordnet.
Dieser Abstand kann etwa 1,5 mm betragen (0,06 Zoll). Die sekundären Ringe sind im wesentlichen stromabwärts angeordnet
und dienen dazu, den Dosenrumpf vor dem Eintritt in den Kalibrierungsring zusammenzuhalten und zu steuern.
Wenn die vordere Kante des gerollten Bleches sich dem stromabwärts
liegenden Ende der Z-förmigen Führungsstange nähert, gerät das Metall an der vorderen Kante bisher aus der gewünschten
Einzwängung. Dieser Zustand dauert an, bis die Führungskante in den durch die Elektroden gebildeten Spalt eintritt. Das Eintreten
in den Spalt erfolgt etwa 3,5 bis 4 mm stromaufwärts von der Elektrodenmittellinie oder dem Hauptdruckpunkt der Elektroden.
Wenn der Rumpf in den Spalt weiter eintritt gelangt er in Kontakt mit dem Kalibrierungsring. Der Rumpf wird dabei durch
den Kalibrierungsring weiter nach innen zusammengezwängt. Die nach innen gerichtete Bewegung wird jedoch aufgrund der Überlappung
behindert, die sich bereits in dem Spalt befindet, wobei eine Quergleitbewegung des Metalls schwierig ist. Die Bedingungen
für Zugspannungen und eine Verdünnung an der vorderen Kante des Bleches werden somit auf ein Minimum reduziert.
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Die charakteristischen Merkmale eines ringförmigen Käfigs in Vergleich zu einem hülsenförmigen Käfig und einem Rollenkäfig
können wie folgt zusammengefaßt werden.
1,) Das Spannungsniveau an der vorderen Kante wird durch die Verwendung eines Ringkäfigs gegenüber
einem Hülsenkäfig verringert. Die Wirkung ist eine Verringerung der Verdünnung an der vorderen
Kante.
2.) Der ringförmige Käfig liefert eine adäquate Zugspannung für die Dosenrumpfkontrolle, und zwar
adäquat im Sinne, daß die Zugkräfte niedriger als bei einem Hülsenkäfig aber höher als bei
einem Rollenkäfig sind. Aufgrund der Tatsache, daß diese Zug- oder Ziehkräfte niedriger sind,
ergibt sich ein größerer VerfahrensSpielraum, da die zum Zusammenzwängen des Rumpfes erforderlichen
Kräfte niedrig sind. Ein Beispiel für diesen Spielraum besteht darin, daß die Durchmesserdifferenz
zwischen Oberseite und Boden der Dose in einem kleineren Bereich gehalten werden
kann, wenn man den Ringkäfig verwendet im Vergleich zu einem hülsenförmigen Käfig.
Da die Ziehkraft in dem Ringkäfig höher ist als bei dem Rollenkäfig ergibt sich gegenüber diesem
ein Vorteil. Wenn nämlich die Ziehkraft zu niedrig 8 0 9351/0822
ist kann der Greifer einer üblicherweise oberhalb angeordneten Greiferkette zum Vorschieben
des Dosenrumpfes durch den Käfig nicht genau und zuverlässig an der Dose zwecks deren Transport angreifen. Die Folge
ist, daß zwar die Dose durch den Finger oder dergleichen der Kette vorwärtsgeschoben werden
kann, jedoch gegenüber den Pulverstreifenköpfen (die zu der Schweißvorrichtung gehören)
rotieren kann. Dies führt zu einer unsauberen Aufbringung der Streifen und damit zu einer
Dose die als Ausschuß ausgestoßen werden muß. Der Ringkäfig liefert dagegen eine ausreichende
Ziehkraft, sodaß der Finger an der Dose an dem Übergabepunkt zu dem Finger angreifen kann.
3.) Der Ringkäfig bedingt einen linienförmigen Kontakt wie bei dem Rollenkäfig, führt jedoch im
Gegensatz zum Rollenkäfig nicht dazu, daß sich das Metall außer Fluchtung zu den Rollen bewegt,
wie dies bei Rollenkäfigen der Fall ist.
4.) Die Wartung ist weniger aufwendig, da Kugellager nicht erforderlich sind, wie dies beim Kugelkäfig
der Fall ist.
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5.) Eine bessere Kühlung des Käfigs ist bei dem ringförmigen Käfig im Vergleich zum Rollen-r
käfig möglich.
6.) Wenn ein Ringkäfig mit Einsätzen verwendet wird, können die Einsätze leicht ausgewechselt werden,
ohne daß der ganze Käfig ausgewechselt werden muß.
7.) Innerhalb Grenzen kann unter Verwendung eines Käfigs mit Einsätzen eine Änderung des Solldurchmessers
auch bei dem gleichen ringförmigen Käfig ohne Auswechseln des Käfigs vorgenommen werden.
Aufgrund der neuen Ausbildung läßt sich mit dem neuen Ringkäfig die zylindrische Gestalt des Dosenrumpfes während des
ganzen Schweißprozesses innerhalb sehr enger Grenzen genau aufrechterhalten. Mit Hilfe des neuen Käfigs läßt sich eine
gesteuerte vorgegebene Ziehkraft erzeugen, wobei der Kalibrierungsring in engster Nähe zu dem Druckpunkt der Schweißeinrichtung
angeordnet werden kann, und zwar zwischen 15 und 1,5 mm, vorzugsweise etwa 1,5 mm von dem Schweißpunkt entfernt
und zwar stromabwärts, um an der vorderen Kante eine Überlappung zu erzeugen, die geringfügig geringer ist als
im übrigen Bereich der Naht.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen
an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der neuen Vorrichtung, die rein schematisch gezeigt ist;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht von zwei Hälften des Käfigelementes;
Fig. 3 einen Querschnitt durch das Horn und durch einen teilweise ausgeformten Dosenrumpf im Bereich der seitlichen
Aufnahmestation;
Fig. 4 einen Querschnitt durch das Horn und den Dosenrumpf an der Verbindung der Übergangsstange und des Hornansatzes;
Fig. 5 einen Querschnitt durch das Horn und durch einen Dosenrumpf
am Anfang der ersten Z-Stange;
Fig. 6 einen Querschnitt durch das Horn und den Dosenrumpf am Anfang der parallelen Kettenführungen;
Fig. 7 einen Querschnitt durch das Horn und den Dosenrumpf am Eingangsende des Führungskäfigs;
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Fig. 8 einen Querschnitt durch das Horn und den Dosenrumpf, der in den Führungskäfig eingetreten istj
Fig. 9 einen Querschnitt im wesentlichen entlang der Schnittlinie 9-9 der Fig. 10 und
Fig.10 einen Längsschnitt allgemein entlang der Schnittlinie
10-10 der Fig. 9.
Die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist generell allgemein dem Fachmann bekannt. Sie dient dazu, einen Zuschnitt
aus Stahl oder anderem Metall in einen allgemein zylindrischen Rumpf umzuformen. Der fortschreitende Verformungsgang ist aus
den Fig. 3 bis 9 ersichtlich.
In Fig. 3 ist der Dosenrumpf 3 um ein Horn 5 geformt. Die Kanten 6 und 7 liegen in Führungen 9 und 10, die auf dem Stützrahmen 11
montiert sind. Der Rumpf erstreckt sich zwischen gegenüberliegenden Führungsfingern 13 und 14 und ist entlang seiner rückwärtigen
Kante 15 durch Finger 16 und 17 der Förderketten 19 und
20 erfaßt. Diese sind wiederum in seitlichen Stützeinrichtungen
21 und 22 gehalten. Wenn die Dosenrümpfe vorwärtsbewegt werden, gelangen sie mehr und mehr in die zylindrische Form.
In Fig. 4 ist ersichtlich, daß die freie Kante 25, 26 des Dosenrumpfes
in entsprechend angeordneten Führungen 9 und 10 gegeneinander versetzt sind, und zwar zur Vorbereitung des Über-
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In Fig. 5 sind die Rumpfkantenabschnitte 25 und 26 an die erste
Z-Stange 28 herangeführt, um die Überlappung zu bilden. Der rückwärtige Kantenabschnitt des Rumpfes wird durch einen
Fingerklipp 29 erfaßt, der sich auf der Kette 30 befindet, die oberhalb des Dosenrumpfes abgestützt ist.
In Fig. 6 sind die Z-Stangenführungen 33, 34 annähernd in senkrechter
Fluchtung angeordnet, entsprechend auch die Dosenrumpfkanten 6 und 7, die im wesentlichen senkrecht übereinander in
Fluchtung liegen, und zwar in den Führungen 33 und 34 der zweiten Z-Stange 35. Es wird bemerkt, daß das vordere Ende der
Dose in den Figuren 7 und 8 in den Ringkäfig eingetreten und sich in diesem fortbewegt hat, wobei der Käfig am besten aus
den Figuren 1, 2, 9 und 10 ersichtlich ist.
Der Käfig ist aus zwei Gegenhälften 41R und 41L gebildet, wobei
die Buchstaben für rechts und links stehen. Die Führungskante des Horns hat eine abgeschrägte Einführungsfläche 42R, 42L, die
an Verlängerungen 43» 43 vorgesehen sind, welche ihrerseits in Durchlaufrichtung vorspringen. Unmittelbar anschließend an die
Flächen 42, 42 sind Ringsegmente 45, 45 vorgesehen, die dazu dienen, eine in Umfangsrichtung wirksame Druckbelastung auf den
Rumpf auszuüben, um die Kanten 6 und 7 gegen die nunmehr in Umfangsrichtung versetzten Abschnitte der Führungen 34, 34 der
zweiten Z-Stange zu drängen. Diese erstrecken sich zwischen den im Abstand liegenden unteren Enden der sich gegenüberliegenden
Käfigabschnitte. Der Behälterrumpf wird durch die obere Kette 30
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vorwärtsbewegt. Deren Finger 29 laufen zwischen den oberen Kanten der Ringhälften, sowie durch einen Zwischenring 47, der
als Prägewerkzeug am Rumpfabschnitt des Käfigs angeformt ist
und der mit den überlappten Kantenbereichen 25 und 26 in den Spalt 50 von zwei Drahtelektroden 51 und 52 geführt wird. Die
frei rollende Elektrode ist auf dem Horn an einem horizontalen Stift 53 montiert. Die angetriebene Elektrode 52 ist entsprechend
auf einer horizontalen Achse an einem Stift 55 parallel zu dem Stift 53 angeordnet.
Es wurde festgestellt, daß die Steuerung des Dosenrumpfes in diesem Bereich sehr kritisch ist, da die Führungskante 57 des
Dosenrumpfes an diesem Punkt den Z-Stangenabschnitt verläßt. Es wurde weiter gefunden, daß die Kantenabschnitte der Dose
zwischen den Elektroden eingequetscht werden, wenn das Metall aufgrund des Schweißstromes, der durch die Bleche hindurchgeht,
erwärmt wird. Sofern nicht der Dosenrumpf gegen Aufspreizen abgestützt wird, erfolgt aufgrund des Druckes der Rollen eine
Verdünnung des Bleches, sodaß der Dosenrumpf verformt wird.
Es wurde festgestellt, daß durch Anordnung eines Kalibrierungsringes der Dosenrumpf in seinen Dimensionen gehalten werden kann.
Der Kalibrierungsring besteht aus Segmenten 61, 61, die etwa
1,5 mm vor dem Druckpunkt 65 angeordnet sind. Hierdurch wird erreicht, daß der Dosenrumpf nicht in Umfangsrichtung aufspreizen
kann, was zu zahlreichen Problemen geführt hat, die oben erwähnt sind.
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Stromabwärts von dem Kalibrierungsring sind langgestreckte Führungen 66, 66 versehen, die von den Elektroden stromabwärts
führen. Sie liefern Abstützungen für den Dosenrumpf in dem Bereich auf den entgegengesetzten Seiten der Schweißnaht 70.
Es ist ersichtlich, daß die Ringe und Führungsabschnitte des Käfigs vorzugsweise überzogen sind. Dies kann durch Flammensprühen
mit Aluminiumoxydpulver eroigen, das von der Firma Union Carbide C. unter der Bezeichnung LA-2 oder LA-6 vertrieben
wird. Die Kämme der Ringe sind alle hochpoliert und koaxial und konzentrisch zur Längsachse des Käfigs ausgerichtet.
Die Führungen sind so geformt, daß sie Oberflächensektoren bilden, welche koaxial mit den Kammbereichen der Ringe ausgerichtet
sind.
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Leerseite
Claims (5)
- Γ PATENTANWÄLTE IDR.-ING. R. DÖRING DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKEBRAUNSCHWEIG MÜNCHEN( 1.JVorrichtung zur Stützung eines in die zylindrische Form überführten Blechzuschnittes zur Herstellung von Dosenrümpfen mit einem Ringkäfig, in dem der Formling mit sich im wesentlichen überlappenden Längskantenbereichen zwecks Herstellung der Längsnaht gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (40) aus zwei sich gegenüberliegenden Gegenstücken (41R, 41L) besteht, jedes Gegenstück mehrere am Dosenrumpf (3) angreifende innenliegende Ringsektoren (45,47) aufweist, deren axiale Ausdehnung gegenüber der des Käfigs (40) klein ist, und daß ein Kalibrierungsring (60) vorgesehen ist, der eine umfängliche Einzwengung auf den Dosenrumpf (3) ausübt und zwar an der Stelle, an der die sich überlappenden Längskantenabschnitte (6,7) des Dosenrumpfes zwei Elektrodenrollen (51,52) passieren.
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Führungseinrichtungen (9,10,11,28,33,34) zwischen den Gegenstücken (41R, 41L) angeordnet sind, mit deren Hilfe die überlappten Abschnitte (6,7) in gewünschter Beziehung gehalten werden, daß die Elektrodenrollen (51,52) am Ende der Führungseinrichtung angeordnet sind und einen Spalt (50)L J8 08851/0822OBlGlNAL INSPECTEDund unmittelbar stromabwärts von diesem Spalt einen Greifabschnitt (65) bilden, und daß der Kalibrierungsring (6O) geringfügig stromaufwärts von dem Greifpunkt (65) in radialer Fluchtung mit dem Spalt (50) angeordnet ist.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kalibrierungsring (60) einen Ringsektor auf jedem Gegenstück (41R, 41L) aufweist.
- 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Führungsflächen (66) am Käfig (40) so angeordnet sind, daß sie an dem Dosenrumpf (3) beim Austritt aus dem Wirkungsbereich der Elektrodenrollen (51,52) in Bereichen angreifen, welche an die überlappte Längsnaht des Rumpfes angrenzen.
- 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Kühlen des Käfigs (40) mehrere Wasserkanäle in den Gegenstücken aufweist, welche mit Einlaß- und Auslaßanschlüssen für ein zirkulierendes Kühlmittel versehen sind.809851/0822
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