DE3001787A1

DE3001787A1 - Gebinde und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE3001787A1
Application number: DE19803001787
Authority: DE
Inventors: Arnold Forny; Jakob Koch; Hans Niederer; Otto Schmid
Original assignee: HOFFMANN AG GEB; Gebr HOFFMANN AG
Current assignee: HOFFMANN AG GEB; Gebr HOFFMANN AG
Priority date: 1979-02-01
Filing date: 1980-01-18
Publication date: 1980-08-14
Also published as: CA1116108A; FR2447860A1; SE8000481L; ES248268Y; CH635789A5; NL8000639A; GB2042463B; JPS55107639A; BE881449A; ES248268U; IT1136117B; FR2447860B1; GB2042463A; US4315574A; IT8012430A0

Description

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Patentanwalt Dr.-Ing. R. Liesegang

zugelassen beim Europäischen Patentamt — admitted to the European Patent Office — Mandataire agr££ aupres Γ Office European des Brevets

GEBR. HOFFMANN AG
Thurv, Schweiz
P 025 5t

Gebinde und Verfahren zu seiner Herstellung

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Die Erfindung betrifft ein Gebinde mit einem Rumpf, der zur Versteifung mit Sicken versehen ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung des Gebindes.

Gebinde haben gewöhnlich einen Rumpf, einen Boden und einen Deckel» Entsprechend den Anforderungen werden Boden und Deckel unterschiedlich gestaltet und fest oder demontierbar mit oder ohne Ausgussöffnung mit dem Rumpf des Gebindes verbunden.

Die Beanspruchbarkeit, insbesondere in Umfangs-

richtung- und in axialer Richtung, sowie die Schlagbeständigkeit, die in Fall-Versuchen oder durch Radlalschlagproben feststellbar ist, wird im wesentlichen durch die Gestaltung des Rumpfes bestimmt. Es besteht das Bedürfnis nach Gebinden hoher Axialdruekbeständigkeit, hoher Schlagbeständigkeit und vor allem auch hoher Vakuumbeständigkeit.

Es sind Gebinde mit Blechrümpfen bekannt, die zunächst aus zylindrischen Blechen gelötet oder geschweisst und anschliessend mittels Umformwerkzeugen in gewünschte Form gebracht werden. Dabei ist auch das Einprägen von Sicken während des Herstellungsvorganges bekannt, die in gleicher Ausrichtung also entweder vertikal und/oder horizontal und/oder spiralförmig in den Umfang des Rumpfes eingebracht sind. Die Verwendung von Gegenhaltevorrichtungen zum besseren Einprägen der Sicken ist dabei auch bekannt.

Die bekannten Anordnungen bringen aber nur bedingt die gewünschte Versteifung des Gebindes.

Bei der belgischen Patentschrift 411 724 haben die horizontalen Sicken Priorität. Weil die vertikalen Sicken weniger tief sind als die horizontalen Sicken, wird die Wirkung derselben in bezug auf Axialdruckbeständigkeit an der Kreuzungsstelle aufgehoben und das Gebinde knickt bei axialer Belastung an dieser Stelle leicht ein. Ausserdem ist die Form, bzw. die Tiefe der horizontalen Sicken sehr stark ausgeprägt, was sich in bezug auf Axialdruckbeständigkeit sehr negativ auswirkt.

Dies gilt auch für das Gebinde gemäss den amerikanischen Patentschriften 3 357 593 und 3 335 902, bei welchen an den

Kreuzungsstellen Knotenpunkte gebildet werden, welche die Axialdruckbeständigkeit herabsetzen. An jenen Stellen sind die vertikalen Sicken auf eine Linie reduziert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gebinde der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, das hinsichtlich der Beanspruchbarkeit verbessert und ausserdem einfach herstellbar ist.

Eine weitere Aufgabe besteht darin, bei Verwendung von dünnerem Rumpfmaterial keine Verminderung der Belastbarkeit zu erhalten.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Gebinde gemäss dem Patentanspruch 1 vorgesehen.

Bei der vorliegenden Erfindung haben die vertikalen Sicken gegenüber den ümfangssicken Priorität. Es wurde erkannt, dass ein Unterbruch der ümfangssicken durch vertikale Sicken sozusagen keinen schädlichen Einfluss auf die Radialbelastbarkeit des Behälters hat, dass aber hingegen der Unterbruch von vertikalen Sicken auf die vertikale Belastbarkeit einen höchst schädlichen Einfluss hat, denn die Einknickung geschieht dann an jenen Stellen. Vorteilhafterweise sind die vertikalen Sicken tiefer ausgeprägt als die verhältnismässig flachen horizontalen Sicken.

Vorteilhaft sind dabei die' vertikalen Sicken in mit Abstand in Umfangsrichtung voneinander angeordneten Gruppen vorgesehen. Bei unrundem Rumpfquerschnitt werden die genannten Gruppen vorteilhaft in den Ecken vorgesehen.

Die Erfindung setzt sich über die Bedenken der Fachwelt hinweg, dass die Ueberlagerung von parallel gerichteten Sicken mit anders gerichteten Sicken die Versteifungswirkung der erstgenannten Sicken mindestens teilweise wieder aufhebe und ausserdem zu einer nicht zulässigen Beanspruchung oder Schwächung des Rumpfmaterials führe. Im Gegenteil hat sich überraschenderweise gezeigt, dass die den horizontalen Sicken erfindungsgemäss vertikal überlagerten Sicken nicht nur zu einer Erhöhung der Axialdruckbeständigkeit des Gebindes in vertikaler, d.h. axialer Richtung führen, sondern auch die Festigkeit in

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Umfangsrichtung nicht verringern, sondern sogar erhöhen können, wenn man die vertikalen Sicken besonders geschickt anordnet, beispielsweise in Gruppen, von denen jede vertikale Sickenreihe mit im vertikalen Abstand zugeordneten Einzelsicken aufweist, wobei die Einzelsicken benachbarter Reihen zueinander vertikal versetzt angeordnet sein können.

Als besonders günstig hat sich dabei eine Anordnung mit zwei äusseren Sickenreihen mit auf gleichen Höhen angeordneten Einzelsicken und eine mittlere Sickenreihe mit vertikal versetzt dazu angeordneten Einzelsicken erwiesen.

Ein besonders überraschendes Ergebnis ist, dass sich die Anordnung solcher Gruppen mit vertikalen Sicken an den Ecken des Rumpfquerschnittes als günstig herausgestellt hat; denn an den Ecken musste der Fachmann aufgrund der üblicherweise vor dem Prägen der Sicken vorgenommenen Expansionsformung mit einer besonders hohen Beanspruchungskonzentration im Rumpfmaterial rechnen.

Die wesentliche Erhöhung der Belastbarkeit des Gebindes insbesondere in axialer Richtung ermöglicht kleinere Wandstärken des Rumpfmaterials.

Das Gebinde gemäss der Erfindung ist auch in einfacher Weise herstellbar. Erfindungsgemäss sieht hierzu ein Verfahren zum Herstellen des Gebindes vor, dass der Rumpf unter äusserem Gegenhalten von innen her unter Aufbringen einer Verformungskraft aufgeweitet und in die gewünschte Form gebracht wird und mindestens angenähertysich geschlossenen horizontalen oder leicht geneigten Sicken, sowie vertikalen Sicken in den Rumpfumfang eingeprägt werden, wobei mindestens die horizontalen oder leicht geneigten Sicken unter aufrechterhaltener Gegenkraft und Verformungskraft eingeprägt werden.

Selbstverständlich kann bei Kunststoffgebinden ein thermoplastisches Verformungsverfahren angewendet werden.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.

Es zeigen:

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Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Blechgebindes gemäss der Erfindung?

Fig. 2 bis 4 Seitenansichten auf Rumpfabwicklungen;

Fig. 5 und 6 Herstellungsschritte beim Herstellen eines Gebindes nach der Erfindung in schematischer Draufsicht und

Fig. 7 bis 9 vertikale Teilschnitte nach der Linie A-A in Fig. 6, wobei zur Verdeutlichung die an der Herstellung beteiligten Werkzeugteile von dem zu formenden Rumpf des Gebindes abgezogen dargestellt sind.

Das in Fig. 1 gezeigte Gebinde umfasst einen

Rumpf 1 und/damit durch Börde/'lungen verbunden einen Deekel 2 und einen Boden J aus Metallblech. Es kann- sich dabei um Weissblech, Schwarzblech, verchromtes Blech, Aluminium, Blech aus Buntmetall und dgl. handeln.

Es ist auch denkbar, dass das Gebinde aus einem Kunststoff-Folienmaterial hergestellt ist.

Der Rumpf 1, der sich nach oben hin, wie gezeigt, verjüngen kann, ist längs einer vertikal verlaufenden Naht 7 verbunden und weist seinen Umfang umgebende horizontale Sicken und an seinen vier Ecken jeweils eine sich über angenähert oder vorzugsweise die gesamte Höhe des Rumpfes 1 erstreckende Gruppe von vertikalen Sicken auf. Jede Gruppe von vertikalen Sicken umfasst drei Reihen von Einzelsicken 10,11, wobei die Einzelsicken 10 der äusseren Reihten auf gleicher Höhe angeordnet und die Einzelsicken 11 der mittleren Reihe demgegenüber versetzt angeordnet sind und die Einzelsicken 10 der äusseren Reihen, überlappen.

Die Fig. 2 bis 6 zeigen unterschiedliche Konfigurationen der Sickengestaltung, wobei Fig. 3 der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform entspricht.

Der Einfachheit halber sind auch in den übrigen Ausführungsbeispielen gleiche Bezugszeichen verwendet.

Die Ausführung nach Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 3 dadurch, dass im Bereich der Gruppe 9 mit vertikalen Sicken 10,11 die horizontalen Sicken unterbrochen sind, während bei der Ausführung nach Fig. 1 und 3 die horizon-

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talen Sicken 8 auch den Bereich der vertikalen Sicken 10,11 durchsetzen.

Die Ausführung nach Fig. 4 weist im wesentlichen die gleiche vertikale Anordnung der Sicken 10,11 auf wie die Ausführung nach Fig. 2. Unterschiedlich ist, dass die horizontalen Sicken 8 hier gegenüber der Horizontalen- leicht geneigt angeordnet sind. Die für eine ausreichende Festigkeit in ümf angsrichtung bzw. radialer Richtung grösste Neigung sollte nicht mehr als 15 betragen.

Als Beispiel für ein gemäss Fig. \._r jedoch rundausgeführtes Gebinde, seien folgeade Daten, angegebene

Rumpfhöhe: 380 mm

Rumpfdurchmesser:32 0 mm

Inhaltϊ 25 I

Blechstarke: CT_r25 mm

Axialbelastbarkeit: ca. 10QO kp

Die Axialbelastbarkeit konnte gegenüber einem be-: kannten Behälter vergleichbarer Grosse um ca. 400- kp gesteigert werden.

Die Herstellungsschritte beim Herstellen eines Gebindes nach den bisher beschriebenen Figuren seien im folgenden anhand der Figuren 5 bis 9 erläutert.

In einer ersten Dehnoperation wird ein Blech oder Folienmaterial unter Aufbringen einer Verformungskraft (Pfeile a) und unter äusserem Gegenhalten (Pfeile b) zylindrisch aufgeweitet. Wenn der Rumpf 1 rund oder oval bleiben soll, werden dabe gleichzeitig die horizontalen bzw. leicht geneigten und die vertikalen Sicken 10,11 eingeprägt.

Soll der Rumpf in der Endform eckigen Querschnitt haben, dann wird mittels stabartigen Dehnwerkzeugen 13 eine weitere Dehnoperation gemäss Fig. 6 in Richtung der Pfeile c ausgeführt _r wobei ebenfalls in Richtung der Pfeile d von aussen gegengehalten wird. Die Verformungskraft wird dann etwas zurückgenommen/ so dass das Rumpfmaterial teilweise aber nicht vollständig von der durch die Dehnstäbe 13 aufgebrachten Zugbe-

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lastung in Umfangsrichtung entlastet wird. In diesem Zustand, in dem der Rumpf 1 noch unter einer Restzugspannung steht, werden die vertikalen Sicken 10,11 eingeprägt.

Wesentlich ist, dass die im runden Zustand eingeprägten horizontalen oder schrägen Sicken bei der weiteren Dehnoperation gemäss Fig. 6 erhalten bleiben und dass bei dieser weiteren Dehnoperation die vertikalen Sicken eingeprägt werden können. Die Figuren 7 bis 9 zeigen im wesentlichen die hierzu erforderliche Profilierung der Dehnstäbe 13 bzw. Gegenhalter

Die Fig. 7 zeigt die Profilierung für die vertikalen Sicken. Die Fig. 8 und 9 zeigen die Profilierungsmöglichkeiten für die horizontalen öder schrägen Sicken, die je nach der erwünschten Prägeform für letztere Sicken dem Dehnstab 13 bzw. Gegenhalter 14 nach Fig. 7 überlagert werden.

Die Dehnstangen sind zur Herstellung der Sickengestalten nach Fig. 2 bis 4 bezüglich der vertikalen Sicken wiie Fig. 7 profiliert, wobei sie überdies bezüglich der horizontalen oder schrägen Sicken bei den Sickengestalten nach Fig. 2 und 4 wie Fig. 8 und bei den Sickengestalten nach Fig. wie Fig. 9 profiliert sind.

Bei der Herstellung lassen sich die Sickenkombinationen gemäss der Erfindung mit bekannten Maschinen und vertret barem Werkzeugaufwand einfach und mit relativ kleinen Umformkräften verwirklichen, die niedriger als beim Prägen der Sicken in noch flachem Zustand von Rumpfblechen sind.

Die Herstellung lässt sich vollautomatisch in

Serie durchführen, wobei auch dünne Bleche relativ hoher Festigkeit verarbeitet werden können. Dabei lässt sich die Verfestigung durch Kaltverformen in gewünschtem Masse ausnutzen.

Die Erfindung lässt sich auf alle Gebindegrössen, wie z.B. Konservendosen oder Kanister, Grossgebinde, Fässer anwenden. Selbstverständlich kann die erfindungsgemässe Umformung von innen nach aussen und/oder von aussen nach innen erfolgen.

Die erfindungsgemässe Verformung des Gebindematerials kann vor, während oder nach der Gebindeherstellung

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und durch verschiedene Verformmethoden vorgenommen werden.

Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 ist besonders günstig für eckige Gebinde mit abgerundeten Ecken und dasjenige gemäss Fig. 3 ist besonders günstig für runde Gebinde.

Die vertikalen Sicken 10,11 weisen insbesondere bei einer Ausführungsform nach Fig. 1 und 3, bei welcher die horizontalen Sicken 8 den Bereich der vertikalen Sicken 10,11 durchsetzen, ein tieferes Profil auf, als die flachen horizontalen Sicken. Jede einzelne vertikale Sicke 10,11 ist auf ihrer ganzen Länge einschliesslich der Kreuzungsstellen mit den horizontalen Sicken ununterbrochen und damit ungeschwächt. Auch an den Kreuzungsstellen bleibt dabei das Profil der vertikalen SiGken 10,11 zumindest im wesentlichen und vorzugsweise voll erhalten.

Die relativ flachen ümfangssicken 8 umgeben vorzugsweise den Umfang des Rumpfes des Gebindes angenähert geschlossen. Beim Ausführungsbeispiel gemäss den Fig. 1 und 3 sdnd sie ledigl: ch an den Kreuzungsstellen mit den vertikalen Sicken um die Breite der vertikalen Sicken unterbrochen.

Ueblicherweise werden die Sicken in zwei Schritten eingeprägt. In einem ersten Schritt wird der Rumpf des Gebindes unter äusseren Gegenhalten von innen her unter Aufbringen einer Verformungskraft aufgeweitet und in die gewünschte Form gebracht, und dabei werden auch die ümfangssicken 8 eingeprägt. In einem zweiten Schritt werden dann unter äusseren oder inneren Gegenhalten die vertikalen Sicken 10,11 entweder von innen oder von aussen her eingeprägt. Vor Einprägen der vertikalen Sicken wird die Verformungskraft entweder ganz oder teilweise zurückgenommen.

Die ümfangssicken 8 und die vertikalen Sicken 10,11 können aber auch gleichzeitig in einem Schritt unter äusserem Gegenhalten von innen her bei Aufrechterhaltung der besagten Verformungskraft eingeprägt werden.

Die vertikalen Sicken 10,11 in einer Gruppe könnten auch in mehr als drei nebeneinanderliegenden Reihen angeordnet sein.

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Gruppen von vertikalen Sicken 10,11 können auch in ümfangsrichtung nahe aufeinanderfolgend angebracht sein, so dass zwischen den einzelnen Gruppen kein ausgesprochener Abstand mehr besteht.

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BAD ORIGINAL

Claims

Patentansprüche

1. Gebinde aus dünnwandigem Material, mit einem

Rumpf, der zur Versteifung mit ümfangssicken sowie mit mindestens angenähert vertikalen Sicken versehen ist, dadurch gekennzeichnet ,* dass der Rumpf (1) mit sich wenigstens über den grösseren Teil der Rumpfhöhe erstreckenden vertikalen Sicken (10,11) oder Sickengruppen (3) aus vertikalen, nebeneinanderliegenden und zueinander vertikal versetzten Einzelsicken (10,11) versehen ist, welche vertikale Sicken oder Einzelsicken den Bereich der ümfangssicken bzw. ümfangssicken ohne Unterbruch durchsetzen.

2. Gebinde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikalen Sicken (10,11) in mit Abstand in Umfangsrichtung voneinander angeordneten Gruppen (9) vorgesehen sind.

3. Gebinde nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei unrundem Rump fq-ue rs chni tt in jeder Ecke eine Gruppe

(9) von vertikalen Sicken angeordnet ist.

4. Gebinde nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Gruppe (9) von vertikalen Sicken Sickenreihen mit in vertikalem Abstand angeordneten Einzelsicken (10,11) aufweist, wobei die Einzelsicken (10,11) benachbarter Reihen zueinander vertikal versetzt angeordnet sind.

5. Gebinde nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelsickenybenachbarter Sickenreihen einander vertikal überlappen.

6. Gebinde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erstgenannten Sicken (8) über die Rumpfhöhe verteilt angeordnet sind und sich angenähert über den gesamten Rumpfumfang erstrecken.

7. Gebinde nach einem der Ansprüche 1 oder 4,

dadurch gekennzeichnet, dass die Ümfangssicken den Bereich der vertikalen Sicken durchsetzen (Fig. 3).

8. Gebinde nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ümfangssicken im Bereich der vertikalen Sicken (10,11) in ümfangsrichtung einander überlappen (Fig. 3).

einem der « bi a 6/

9. Gebinde nach^Ansprüche 1,dadurch gekennzeichnet,

dass die vertikalen Sicken (IO,11)ein tieferes Profil aufweisen als die flachen horizontalen Sicken.

10. Verfahren zum Herstellen eines Gebindes nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Rumpf (1) unter äusserem Gegenhalten von innen her unter Aufbringen einer Verformungskraft aufgeweitet und in die gewünschte Form gebracht wird und mindestens angenähert^ ich geschlossene horizontale oder leicht geneigte Sicken (8) sowie vertikale Sicken (9,10,11) in den Rumpfumfang eingeprägt werden, wobei die horizontalen oder leicht geneigten Sicken

(8) unter aufrechterhaltener Gegenkraft und Verformungskraft eingeprägt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10 zur Herstellung eines eckigen Rump fqize rs chni ttes, dadurch gekennzeichnet, dass der Rumpf zunächst zylindrisch verformt wird und dass mindestens die vertikalen Sicken (10,11) erst nach einem weiteren Verformungsschritt zur Bildung der Ecken geformt werden.

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