DE3751644T2

DE3751644T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Einhalsen von Behältern

Info

Publication number: DE3751644T2
Application number: DE3751644T
Authority: DE
Inventors: William T Ames; Antonio Caleffi; Dietrich K Naggert; Edward S Traczyk
Original assignee: American National Can Co
Current assignee: Rexam Beverage Can Co
Priority date: 1987-02-06
Filing date: 1987-07-02
Publication date: 1996-08-01
Anticipated expiration: 2007-07-03
Also published as: ATE88928T1; DE3751644D1; DE3751888D1; AU629093B2; DE3785765T2; AU7643287A; CA1339718C; DE3785765D1; EP0537773B2; CA1337631C; JPH03502551A; AU6988291A; AU6988091A; DE3751644T3; AU629092B2; AU6988191A; EP0537772A1; AU629090B2; AU6988391A; JP2676209B2

Description

Technisches Gebiet

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf ein verbessertes Verfahren zum Einhalsen und zur Flanschbildung von zweiteiligen Behältern.

Stand der Technik

Zweiteilige Büchsen stellen die üblichste Bauart von metallischen Behältern für die Bier- und Getränkeindustrie dar und werden auch verwendet für Aerosol- und Nahrungsmittelpackungen. Sie werden gewöhnlich aus Aluminium oder zinnplatiertem Stahl geformt. Die zweiteilige Büchse besteht aus einem ersten zylindrischen Büchsenkörperteil mit einer integralen, endseitigen Bodenwand und einem zweiten, getrennt geformten, endseitigen Kopfwandteil, der, nachdem die Büchse gefüllt wurde, mit einem Doppelfalz versehen wird, um das offene obere Ende des Behälters zu schließen.
Ein wichtiges, wettbewerbliches Ziel besteht in der soweit wie möglichen Reduzierung des gesamten Dosengewichtes, wobei die Festigkeit und Tauglichkeit der Dose den industriellen Anforderungen entsprechend aufrechterhalten wird. Für unter Druck stehende Inhalte, wie z.B. Erfrischungsgetränke oder Bier, muß die Endplatte aus einem Metalldickenmaß hergestellt werden, das in der Größenordnung von mindestens der zweifachen Dicke der Seitenwand ist. Demgemäß sollte, um das gesamte Behältergewicht zu vermindern, die zweite Endplatte diametral so klein wie möglich sein und doch die strukturelle Integrität des Behälters, die Funktionalität des Endes, und auch die ästhetisch gefällige Erscheinungsform der Dosen aufrechterhalten.
In den meisten Fällen haben Behälter, die für Bier und mit Kohlensäure versetzte Getränke verwendet werden, einen Außendurchmesser von 68.26 mm (2-11/16 inches) (bezogen auf einen 211-Behälter) und werden reduziert auf Durchmesser des offenen Endes von (a) 65.09 mm (2-9/16 inches) (bezogen auf einen 209- Hals) typischerweise in einem einzigen Einhalsvorgang für ein 209-Ende; oder, (b) 62.71 mm (2-7.5/16) (bezogen auf einen 207½-Hals) typischerweise in einem zweifachen Einhalsvorgang für ein 207½-Ende; oder, (c) 60.34 mm (2-6/16) (bezogen auf einen 206-Hals) in einem dreifachen oder vierfachen Arbeitsvorgang für ein 206-Ende. In Zukunft wird erwartet, daß sogar Enden kleinen Durchmessers verwendet werden, z.B. 57.16 mm (204), 53.98 mm (202), 50.8 mm (200) oder kleiner. Ferner verwenden unterschiedliche Dosenabfüller Dosen mit verschiedenartiger Halsgröße. Es ist daher für den Dosenhersteller wichtig, seine Einhalsmaschinen und Arbeitsvorgänge von einer Halsgröße auf eine andere schnell umstellen zu können.
Bis vor kurzem umfaßte das Verfahren zur Reduzierung des Durchmessers des offenen Endes von zweiteiligen Behältern zur Anpassung der zweiten Endplatten kleineren Durchmessers typischerweise einen Einhalspreßvorgang, wobei das offenen Ende aufeinanderfolgend durch eine, zwei, drei oder vier Werkzeuggruppen geformt wird, um jeweils eine einfach, doppelt, dreifach oder vierfach eingehalste Konstruktion zu erzeugen.
Beispiele derartiger Vorschläge sind in den U.S. Patenten Nr. 3,687,098; 3,812,896; 3,983,729; 3,995,572; 4,070,888 und 4,519,232 beschrieben. Es ist hierbei anzumerken, daß für jeden Einhalspreßvorgang eine sehr ausgeprägte, sich über den Umfang erstreckende Stufe oder Rippe geformt wird.
Diese abgestufte Rippenanordnung wurde von verschiedenen Bier- und Getränkevertreibern wegen der Beschränkungen hinsichtlich des zur Verfügung stehenden Raumes für Etiketten und der Füllkapazität als wirtschaftlich unbefriedigend angesehen.
In einer Bemühung, den Verlust an Volumen oder Füllkapazität, der sich aus der abgestuften Rippenkonfiguration des Behälters ergibt, zu beseitigen, wurden Anstrengungen auf die Eliminierung einiger der Stufen oder Rippen bei einem Behälterhals ausgerichtet. So beschreibt das U.S. Patent Nr. 4,403,493 ein Einhalsverfahren für einen Behälter, wobei eine Verjüngung bei einem ersten Einhalsvorgang geformt wird und dieser verjüngte Teil wieder verformt und vergrößert wird, während der Winkel der Verjüngung vergrößert wird. Ein Hals mit einer zweiten Stufe oder Rippe wird dann zwischen dem Ende des verjüngten Teils und dem reduzierten, zylindrischen Hals geformt.
U.S. Patent Nr. 4,578,007 beschreibt ebenfalls ein Verfahren zum Einhalsen eines Behälters in einem mehrfachen Einhaisvorgang, um eine Mehrzahl von Rippen zu erzeugen. Der eingehalste Teil wird dann wiederverformt mit einer äußeren Formwalze, um mindestens einige der Rippen zu eliminieren und einen stumpfkegeligen Teil mit einer im wesentlichen gleichförmigen, nach innen gekrümmten Wand zu erzeugen, die den eingehalsten Teil bildet.
In letzter Zeit haben Bier- und Getränkehändler eine Halskonstruktion mit einer verhältnismäßig gleichmäßigen Halsform zwischen z.B. der 206 [60.34 mm (2-6/16 inches)] Öffnung und der 211 [68.26 mm (2-11/16 inches)] Durchmesserdose bevorzugt. Diese Dosenkonstruktion mit glattem Hals wird mittels eines Halsstreckverfahrens und einer Vorrichtung hergestellt, wie sie z.B. im U.S. Patent Nr. 4,058,998 und der WO 82/00785 dargestellt sind, auf welche sich die Präambel der Ansprüche 1 und 10 bezieht.
Aus verschiedenen Gründen glaubten die Dosenhersteller, daß das Halsstrecken die einzige Methode zur Herstellung einer glatten Halsform war. Die Anmelderin hat jedoch festgestellt, daß die gegenwärtig zur Verfügung stehenden Halsstreckvorrichtungen und deren Betrieb nicht vollständig zufrieden stellt. Es wurde gefunden, daß kommerzielles Halsstrecken das Metall des Halses streckt und dünner macht und infolgedessen dazu neigt, den Hals zu schwächen. Aufgrund der Erfahrung der Anmelderin erfordert die gegenwärtig bekannte Streckformvorrichtung und das entsprechende Verfahren bei wirtschaftlichen Produktionsgeschwindigkeiten oftmalige Wartung und Überwachung und produzieren dennoch beträchtliche Kratzer und Rillen in der Oberfläche des Halses, die in Abnehmerkreisen unerwünscht sind. Darüber hinaus erfüllen die im Halsstreckverfahren hergestellten Behälter nicht die Leistungsstandards, die durch die durch Preßhalsen hergestellten Behälter gleicher Größe gesetzt sind. Beispielsweise stellten die Anmelder Verwindungen in der Symmetrie von durch Streckhalsen hergestellten Behältern, Quetschprobleme und unebene Ränder fest, die zu unterschiedlichen Flanschweiten führten.
Während gegenwärtig erhältliche Halsstreckausrüstungen und Arbeitsverfahren verschiedene Nachteile haben, hat, soweit den Anmeldern bekannt ist, niemand versucht, Dosen hoher Leistung und mit glattem Hals durch Pressen des Halses herzustellen. Offensichtlich glaubte die Industrie, daß das Halspreßverfahren für die Herstellung einer vollständig glatten Halskonstruktion in einem schnellen, wirtschaftlichen, effizienten und zuverlässigen Verfahren nicht effektiv sein könnte.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung haben die Anmelder ein Halspreßverfahren zur Herstellung einer glatten Halskonstruktion hoher Leistungsfähigkeit bei aus Metall bestehenden, zweiteiligen und dünnwandigen Behältern entwickelt, mit dem mindestens 1500 Behälter pro Minute hergestellt werden können.
Die Erfindung kann für einen gepreßten Hals aufweisende Behälter unterschiedlicher Größen angewandt werden. Zur Erläu terung sei erwähnt, daß die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im Bezug auf das Einhalsen des in großem Umfang verwendeten 68.26 mm (211)-Durchmesser aufweisenden, zweiteiligen Behälters herunter auf einen 60.34 mm (206)-Durchmesser aufweisenden Hals beschrieben wird. Eine Anzahl der Halspreßfolgen wird durchgeführt, um schnell und effizient einen glatten, verjüngten Hals an dem Ende der zylindrischen Seitenwand des Behälters zu erzeugen. Bei der dargestellten Ausführungsform werden sechs Einhalsarbeitsvorgänge verwendet, um den "68.26" ("211") Behälter auf den "60.34 mm" ("206") Hals in aufeinanderfolgenden Arbeitsvorgängen einzuhalsen.
Während des Betriebes, wenn die Dose durch die Einrichtung nach dem anfänglichen Arbeitsvorgang bewegt wird, überlappt jeder der auf das Pressen des Halses gerichteten Arbeitsvorgänge teilweise nur einen Teil eines vorhergehend geformten Abschnitts, um einen eingehalsten Abschnitt an dem Ende der zylindrischen Seitenwand zu erzeugen, bis der eingehalste Abschnitt sich über die gewünschte Länge erstreckt. Dieses Verfahren ruft einen glatten, verjüngten, ringförmigen Wandabschnitt zwischen der zylindrischen Seitenwand und dem zylindrischen Abschnitt des einen reduzierten Durchmesser aufweisenden Halses hervor. Der verjüngte, ringförmige Wandabschnitt, der gekrümmte Abschnitte an beiden Enden hat, kann als der eingehalste Abschnitt oder als die Verjüngung zwischen der zylindrischen Seitenwand und dem im Durchmesser reduzierten Hals charakterisiert werden.
Es wurde ferner festgestellt, daß bei der Durchführung dieses Verfahrens das Metall in dem Hals, der den eingehalsten Abschnitt und den Halsabschnitt reduzierten Durchmessers umfaßt, das Metall dicker wird und daher eine größere Bruchfestigkeit der Dose unabhängig von dem Profil und der größeren Füllkapazität aufweist.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung empfiehlt das Formen eines zylindrischen Halsabschnitts in der Nähe des zylindrischen offenen Endes eines Behälters, so daß der zylindrische Hals in die zylindrische Seitenwand mit einem im allgemeinen glatt verjüngten Halsabschnitt übergeht. Der verjüngte Halsabschnitt zwischen dem zylindrischen Halsabschnitt und der zylindrischen Seitenwand des Behälters wird zunächst durch ein unteres, im allgemeinen gekrümmtes Segment mit einer verhältnismäßig großen, inneren Krümmung an dem oberen Ende der zylindrischen Seitenwand und einem oberen, im allgemeinen gekrümmten Segment mit einer verhältnismäßig großen äußeren Krümmung an dem unteren Ende des reduzierten zylindrischen Halses gebildet.
Ein weiterer verjüngter Abschnitt wird dann an dem offenen Ende geformt und nach unten gedrückt, während der zylindrische Hals weiter reduziert wird. Der weiter verjüngte Abschnitt wird mit dem zweiten, gekrümmten Segment frei integriert, das wiederverformt wird, und der verjüngte Abschnitt wird gestreckt. Dieses Verfahren wird aufeinanderfolgend wiederholt, bis der zylindrische Hals auf den gewünschten Durchmesser reduziert wird und ein glatt verjüngter eingehalster Abschnitt an dem Ende der Seitenwand geformt wird. Bei jedem Einhalsvorgang wird der verjüngte Abschnitt nicht durch den Stempel beansprucht und wird frei ohne Rücksicht auf die bestimmten Abmessungen der Übergangszone des Stempels verformt. Der Be hälter, der durch das obige Halspreßverfahren geformt wird, hat ein ästethisch gefälliges Aussehen, größere Festigkeit und einen größeren Berstwiderstand und ist frei von Kratzern oder Falten in den bei dem Halsstreckverfahren hergestellten Hals.
Jeder Einhalsvorgang des Behälters wird bevorzugt in einem Einhalsmodul durchgeführt, das aus einem Revolver besteht, der um eine feststehende, senkrechte Achse drehbar ist. Jeder Revolver hat eine Mehrzahl von identischen, offenen Einhals Unterstationen auf dem Umfang desselben, wobei jede Einhals- Unterstation einen stationären Einhalsstempel, ein Formkontrollorgan, das entlang zu der feststehenden Achse des Revolvers parallelen Achse hin und her bewegbar ist, aufweist und eine Plattform mittels Steuernocken und Nockenabtastern beweg bar ist, wie es auch in dem obengenannten U.S. Patent 4,519,232 erklärt ist, auf die hier Bezug genommen wird.
Das Formkontrollorgan des erfinderischen Systems hat eine zweifache oder duale schwimmende Eigenschaft, umfassend eine schwimmende Hülse, die an der Innenfläche des Behälters in der Nähe des öffenen Endes während des Einhalsvorganges anliegt. Außerdem ist das ganze Formkontrollorgan auf seiner Tragwelle im Sinne einer schwimmenden Radialbewegung angeordnet. Das duale, schwimmende Formkontrollelement in den Einhalsmodulen ruft eine Formsteuerung des einzuhalsenden Bereichs des Behälters hervor. Eine derartige Formsteuerung trägt dazu bei, zu verhindern, daß irgendeine Deformation längs des offenen Endes in den eingehalsten Abschnitt des Behälters bewegt wird. Es wurde festgestellt, daß das schwimmende Formsteuerorgan den Ausschuß signifikant reduziert.
Die Einhalsmodule sind in fast jeder Hinsicht im wesentlichen identisch, und dies ermöglicht eine maximale Flexibilität bei der Installierung und der Wartung des Systems bei geringsten Kosten.

Kurzbschreibung verschiedener Ansichten der Zeichnungen

Fig. 1 der Zeichnungen zeigt in Draufsicht eine Hals- und Flanschformvorrichtung, in die die modulare Eigenschaft der vorliegenden Erfindung eingearbeitet ist;
Fig. 2 einen Querschnitt eines Moduls, der zwei Einhals- Unterstationen gemäß Linie 2-2 in Fig. 1 zeigt;
Fig. 3 einen Querschnitt einer der Einhals-Unterstationen;
Fig. 4 einen vergrößerten, weggebrochenen Querschnitt des Formkontrollorgans;
Fig. 5 eine vergrößerte, weggebrochene Schnittansicht des Verhältnisses zwischen einem Behälterrand und einer Formfläche eines Stempels;
Fig. 6-11 zeigen jeweils in Reihenfolge die sechs bei dem Einhalsvorgang verwendeten Werkzeugbestückungsstufen;
Fig. 12 zeigt einen fertig eingehalsten und mit Flansch versehenen Behälter;
Fig. 13 ist eine weggebrochene Querschnittsansicht des oberen Endes des Behälters vor dem Einhalsen;
Fig. 14 ist eine weggebrochene vergrößerte Querschnittsansicht, welche den fertigen, eingehalsten und mit Flansch versehenen Behälter zeigt;
Fig. 15 (a) und (b) zeigen die Konfiguration eines Abschnitts der Steuernocken, die den Behälter und das Formkontrollorgan bewegen;
Fig. 16 (a-e) zeigen den Fortschritt des Behälterhalsprofiles während der verschiedenen Einhals-Arbeitsvorgänge;
Fig. 17 ist im wesentlichen eine aktuelle Größenansicht, welche das Halsprofil nach jedem der sechs Einhals- Arbeitsvorgänge darstellt;
Fig. 18 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die den Hals des Behälters nach jedem Einhals-Arbeitsvorgang zeigt;
Fig. 19 (a-e) zeigt den Fortschritt eines modifizierten Halsprofils eines Behälters während der verschiedenen Einhals-Arbeitsvorgänge;
Fig. 20 ist im wesentlichen eine Ansicht einer aktuellen Größe, die das modifizierte Halsprofil nach jedem der sechs Einhals-Arbeitsvorgänge zeigt; und
Fig. 21 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des fertiggestellten, modifizierten Halsprofils.
Während diese Erfindung für Ausführungen in vielen verschiedenartigen Formen geeignet ist, sind in den Zeichnungen und werden nachstehend im einzelnen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, wobei zu beachten ist, daß die vorliegende Beschreibung lediglich als ein Ausführungsbeispiel der Grundprinzipien der Erfindung anzusehen und nicht beabsichtigt ist, den breiten Aspekt der Erfindung auf die dargestellten Ausführungsformen zu beschränken.

Detaillierte Beschreibung

Fig. 1 der Zeichnungen zeigt in Draufsicht ein Hals- und Flanschformsystem oder eine entsprechende Vorrichtung, allgemein mit 18 bezeichnet, zur Herstellung von Behältern gemäß der Erfindung, wobei die Behälter ein glatt geformtes Halsprofil und einen nach außen gerichteten Flansch haben.
Wie nachstehend näher beschrieben wird, enthält die Hals- und Flanschformvorrichtung 18 eine Mehrzahl von im wesentlichen identischen Modulen, umfassend die Einhalsstationen, die in einem im allgemeinen C-förmigen Muster angeordnet sind, wie Fig. 1 zeigt.
Eine einzelne Bedienungsperson kann visuell den Arbeitsvorgang sämtlicher Module von einer zentralen Stelle aus beobachten und kontrollieren. Die Mehrzahl der einzelnen Module zu einem vollständigen Hals-Flanschformsystem oder einer entsprechenden Vorrichtung verbunden, wie nachstehend erläutert wird.
Fig. 1 zeigt Metallbehälterkörper 16, die zum Einhalsen der Vorrichtung 18 entlang einer Strecke 20 zugeführt werden. Wie oben erwähnt, hat die Ausführungsform gemäß Fig. 1 sechs Stationsmodule zum Einhalsen der Behälter, die jeweils durch die Bezugszeichen 22, 24, 26, 27, 32, 34 bezeichnet sind, sowie ein Modul 36 für eine Flanschformstation. Neun Überführungsräder 21, 23, 25, 28, 29, 31, 33, 35 und 38 bewegen die Behälter der Reihe nach und in einer Serpentinenbahn durch die verschiedenen Halsformstationen.
Jedes der Halsform-Stationsmodule 22, 24, 26, 27, 32 und 34 ist im wesentlichen identisch konstruiert, um austauschbar zu sein und kann in Abhängigkeit von der Bauart des Behälters, der geformt werden soll, dem System zugefügt oder aus dem System entfernt werden. Jedes der Halsform-Stationsmodule hat eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten, einzelnen, im wesentlichen identischen Halsform-Unterstationen (Fig. 3). Die Zahl der Stationen und Unterstationen kann für den gewünschten Halsformvorgang für die verschiedenen Dosengrößen vergrößert oder vermindert werden. Die Einzelheiten der Halsform Unterstationen werden im einzelnen später beschrieben.
Ein zusätzlicher Vorteil der Verwendung von im wesentlichen identischen Modulen besteht darin, daß viele der Komponenten der Module in ihrer Konstruktion identisch sind und daher eine Verkleinerung des Teileinventars ermöglichen.
Die Anordnung in Fig. 1 zeigt zylindrische, metallische Behälterkörper 16, die aus üblichen Materialien auf irgendeine bekannte Weise hergestellt sind und die aufeinanderfolgend durch geeignete, nicht gezeigte Transportmittel in die Hals- und Flanschformvorrichtung 18 geleitet werden. Die Transportmittel führen die Behälter einem ersten Überführungsrad 21 zu, wie es in der Technik bekannt ist. Die Behälter werden dann nacheinander durch die Halsformmodule mittels miteinander verbundener Übertragungsräder bewegt.
Im einzelnen liefert das erste Übertragungsrad 21 Behälter 16 an den ersten Halsformmodul, der allgemein mit der Bezugsziffer 22 versehen ist, wo ein erster Halsformvorgang an dem Behälter durchgeführt wird, wie später beschrieben wird. Die Behälter 16 werden dann an ein zweites Überführungsrad 23 abgegeben, welches die Behälter einem zweiten Halsformmodul 24 zuführt, wo ein zweiter Halsformvorgang an dem Behälter durchgeführt wird. Der Behälter wird dann von dem zweiten Modul von einem dritten Überführungsrad 25 wegbewegt und einem dritten Halsformmodul 26 zugeführt, wo ein dritter Halsformvorgang durchgeführt wird.
Wie nachstehend im einzelnen näher erklärt wird, wird in jeder Station eine Anzahl von Behältern bearbeitet oder verformt, wobei jeder Behälter sich in einem unterschiedlichen Zustand des Halsformvorgangs befindet, wenn er von der Eingangsstelle zur Ausgangsstelle jedes Halsform-Stationsmodules bearbeitet wird.
Die Behälter werden dann aufeinanderfolgend durch die vierten, fünften und sechsten Halsformmodule 27, 32, 34 bewegt, um den Halsformvorgang zu vollenden. Die eingehalsten Behälter 16 werden danach durch ein Überführungsrad 35 zu einem Flanschformmodul 36 bewegt, wo ein nach außen gerichteter Flansch an dem Behälter hergestellt wird, wie es in der Technik bekannt ist, und er wird an ein Überführungsrad 38 zur Auslieferung an einen nichtgezeigten Ausgangsförderer abgegeben.
Sämtliche sich bewegenden Teile in der Hals- und Flanschformvorrichtung werden durch eine einzige Antriebsvorrichtung 44 angetrieben, die einen Motor mit Drehzahlregelung umfaßt und mit einer Ausgangstransmission 46 verbunden ist. Die Überführungsräder haben ebenso wie die Halsformmodule und das Flanschformmodul miteinander kämmende Zahnräder, um einen synchronisierten, kontinuierlichen Antrieb für sämtliche Komponenten zu erreichen.
Die variable Drehzahlregelung des Antriebs 44 ermöglicht eine automatische Erhöhung und Verminderung der Geschwindigkeit des Moduls, um eine Anpassung an die Anzahl der durch das Modul fließenden Behälter an den Strom in dem Rest der Behälterstrecke zu erreichen. Der Antrieb mit Drehzahlregelung ermöglicht es auch der Bedienungsperson, die Bestandteile des Systems in bezug auf jedes andere genau zu indexieren.
Die Hals- und Flanschformvorrichtung hat auch geeignete Behälterführungselemente 48, die jedem Modul zugeordnet und an jedem Überführungsrad angeordnet sind, um sicherzustellen, daß die Behälter in der Transportschiene bleiben.
Ein geeignetes, miteinander verbundenes und abstützendes Gestell, das allgemein mit dem Bezugszeichen 50 versehen ist, ist zum Tragen der drehbaren Revolver 70 vorgesehen, die Be standteil der Module sind. Es sei jetzt auf Fig. 2 Bezug genommen, wobei das feststehende oder stationäre Gestell 50 auf einer Plattform oder Basis 51 abgestützt ist und ein unteres Gestellteil 52 und ein oberes Gestellteil 54 umfaßt, die durch Säulen 56 miteinander verbunden sind. Ringkragen 58 verbinden in geeigneter Weise die Säulen 56 mit Gestellteilen 52, 54 durch nichtgezeigte Bolzen, so daß eine solide Konstruktion vorgesehen ist, welche die genaue Ausrichtung der verschiedenen beweglichen Bestandteile sicherstellt, wie später beschrieben wird.
Die Gestellkonstruktion 50 vermittelt eine ortsfeste Abstützung oberhalb der Basis 51 für eine drehbare Revolveranordnung 70, die mehrere identische, allgemein mit 72 bezeichnete Halsform-Unterstationen um den Umfang herum und in fester Beziehung zueinander hält. Fig. 2, die eine teilweise im Querschnitt gezeigte Ansicht längs der Linie 2-2 in Fig. 1 ist, zeigt zwei der Unterstationen 72 a und 72 b. Die Revolveranordnung 70 gemäß Fig. 2 umfaßt einen unteren Revolverteil 74 und einen oberen Revolverteil 76, die auf einer mittleren Antriebswelle 78 abgestützt sind, welche sich durch Öffnungen 80 und 82 in den Gestellteilen 52 und 54 erstreckt. Die Revolveranordnung 70 ist auf den Gestellteilen durch geeignete Lager 84 a und 84 b drehbar abgestützt. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Unterstationen 72 a und 72 b ebenso wie sämtliche anderen Unterstationen 72 sich mit der Welle 78 drehen, wäh rend die Säulen 56 im wesentlichen stationär bleiben. Der obere Revolverteil 76 hat eine hohlzylindrische Form und ist auf der Welle 78 verschiebbar positioniert in einer eingestellten Position durch eine Keilvorrichtung 86 und einen Ringkragen 88 festgelegt. Der untere Revolverteil 74 ist am unteren Teil der Welle 78 befestigt. Die durch Verschiebung positionierbare Eigenschaft des oberen Revolverteils 76 erlaubt es, den Revolverteil 76 längs der Welle 78 in bezug auf den Revolverteil 74 ohne Veränderung der Ausrichtung der Flanschform-Unterstationen genau zu positionieren; dadurch können die Revolver anordnungen 70 an Behälter unterschiedlicher Höhe angepaßt werden.
Eine sich radial erstreckende obere Nabe 90 ist Bestandteil des oberen Revolverteils 76 und stellt eine Stütze für den oberen Teil der zu beschreibenden Flanschform-Unterstationen 72 dar. In ähnlicher Weise erstreckt sich eine untere Nabe 92 radial nach außen, um einen Bestandteil des unteren Revolverteils 74 zu bilden und den unteren Teil der Flanschform- Unterstationen 72 abzustützen, wie zu beschreiben ist. Die Naben 90, 92 haben zueinander ausgerichtete Taschen 94 am obe ren Umfang derselben, die als ineinander passende Paare zur Aufnahme der Bestandteile der Unterstationen 72 bearbeitet sind und eine genaue Ausrichtung der oberen und unteren Teile der Halsform-Unterstationen 72 sicherstellen. Ebenso hat die obere Nabe 90 Taschen 96, die mit Führungselementen 48 zusam menwirken, um die Lage der Behälter zu steuern, wenn sie durch das Halsformstationsmodul bewegt werden.
Wie oben festgestellt wurde und in Fig. 2 gezeigt ist, sind die Unterstationen im wesentlichen identisch, und eine Be schreibung einer Unterstation 72 erklärt beispielhaft die Konstruktion der anderen Unterstationen in jedem der Stationsmodule.
Fig. 3 zeigt in größerem Detail die Halsform-Unterstation 72, welche einen unteren Behälter-Hubteil umfaßt, der allgemein mit 100 bezeichnet ist, sowie einen oberen Form- oder Halsformteil, der im allgemeinen mit 102 bezeichnet ist. Unter Bezugnahme auf Fig. 2 und 3 umfaßt der Behälterhubteil 100 ein äußeres zylindrisches Teil oder eine Hülse 108, die eine im allgemeinen kreisförmige Öffnung 110 mit einem Stößel oder Kolben 112 hat, der in der Öffnung 110 hin und her bewegbar ist. Das untere Ende des Stößels 112 hat eine Kurvenrolle 116 (siehe Fig. 2), die auf einer oberen offenen Kurvenfläche einer stimseitigen Steuerkurve 118 anliegt, die auf dem unteren Gestellteil 52 abgestützt ist. Das obere Ende des Stößels 112 hat eine behältertragende Plattform 120, die daran durch Befestigungsmittel 122 befestigt ist. Die Trag-Plattform oder die Behältertragvorrichtung hat eine innere, nach oben abgewinkelte Verlängerung 124 zum Erfassen der inneren, Unterseite des Behälters. Der Stößel 112 wirkt mit der Hülse 108 zusammen, um sowohl eine Flüssigkeitszentriervorrichtung als auch eine Vorspannung der Kurvenrollen 116 gegen die Steuerkurve 118 zu erreichen, wie im einzelnen näher im U.S. Patent Nr. 4,519,232 beschrieben ist, auf die hier ausdrücklich Bezug genommen ist.
Die Steuerkuve 118 umfaßt im wesentlichen einen fest angeordneten Ring, der in Umfangsrichtung auf dem unteren Gestellteil 52 sitzt. Die Steuerkurve hat eine bestimmte Höhe und Form und ist gegenüber dem unteren Ende der Unterstationen 72 ausgerichtet, um die Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Kolbens 112 und daher des Behälters 16 zu steuern, wenn der Revolver auf dem feststehenden Gestell 50 gedreht wird. Da die Kurvenrollen 116 gegen die Steuerkurve 118 vorgespannt sind, diktiert die Konfiguration der Steuerkurvenfläche der stirnseitigen Steuerkurve die Position des Behälters 16, wie nachstehend beschrieben wird.
Der obere Halsformabschnitt 102 umfaßt ein feststehendes Halsform-Preßelement 130, das an einem Hohlzylinder 132 mittels einer Schraubkappe 134 befestigt ist. Der Zylinder 132 hat eine axiale Öffnung 136, in der ein hohler Plunger oder Schaft 137 hin und her bewegbar angeordnet ist. Eine Kurvenrolle 138 (Fig. 2) ist am oberen Ende des Schaftes 137 befestigt und liegt rollend an einer offenen Kurvenfläche einer festste henden oberen, stimseitigen Steuerkurve 139 an, die an dem oberen Gestellteil 54 befestigt ist.
Der Plunger 137 und die Kurvenrolle 138 werden in Anlage an der Steuerkurve 139 mittels eines Flüssigkeitsdruckes gehalten, der auch den Plunger 137 in der Öffnung 136 zentriert, wie es in U.S. Patent Nr. 4,519,232 beschrieben ist. Das untere Ende des Plungers 137 trägt ein Formsteuerorgan 140, wie noch erläutert wird. Ebenso haben der Plunger 137 und das Formsteuerorgan 140 eine Öffnung 141 zum Einführen von Druckluft in den Behälter während des Halsformvorgangs, wie nachstehend erklärt wird.
Beim Betrieb des Moduls wird die Welle 78 um eine feststehende Achse auf dem stationären Gestell 50 in Drehung versetzt. Die Behälter 16 werden auf die Plattform 120 und gegen die abgekröpfte Verlängerung 170 bewegt, wenn der untere Hubteil sich in der untersten Stellung befindet, wie in der Unterstation 72 a auf der linken Seite in Fig. 2 gezeigt ist. Die Form der unteren Steuerkurve 118 ist so gewählt, daß der Behälter in die Preßform 130 hinauf bewegt wird, wenn die Welle 78 gedreht wird und daher das obere offene Ende des Behälters zunehmend verformt wird. Etwa zu der Zeit, in der der obere Rand des Behälters die Preßform 130 berührt, wird Druckluft in den Behälter von einer nicht gezeigten Quelle durch die Öffnung 141 geleitet. Wenn die Revolveranordnung 70 um etwa 120º der Revolverdrehung gedreht wird, ist die obere Steuerkurve 139 so gestaltet, daß das Formsteuerorgan 140 sich aufgrund der Form der Steuerkurve nach oben bewegt. Wie oben erwähnt, ist der Plunger 137 mit dem Formsteuerorgan 140 durch Flüssigkeitsdruck nach oben vorgespannt und wird sich nach oben in die an der Unterstation 72 b gezeigte Position bewegen, wenn die Revolveranordnung sich dreht. Danach, während des Restes der 360º sind die Steuerkurven 118 und 139 so gestaltet, daß die Plattform 120 und das Formsteuerorgan 140 in ihre untersten Stellungen bei einer im wesentlichen gleichen Geschwindigkeit zurückkehren, während der mit dem Hals versehene Behälter aus der Preßform entfernt wird. Während dieser Abwärtsbewegung drückt die Druckluft in dem Behälter den Behälter aus der Preßform auf die Plattform 120. Die Behälter 16 werden kontinuierlich auf die Plattform 120 geleitet, bearbeitet und entfernt, wie in Fig. 1 dargestellt ist.
Die relative Vertikalbewegung des Behälters 16 und des Formsteuerorgans 140 ist wichtig, um die Reibungskräfte zu verringern, die zwischen dem Behälter und der Halspreßform während des Halsformvorgangs entstehen. Die vertikale oder aufwärts gerichtete Geschwindigkeit des Formsteuerorgans ist daher größer als die senkrechte oder aufwärts gerichtete Geschwindigkeit des Behälters während desjenigen Abschnitts des Umdrehungszyklus, in dem das Formen des Halses stattfindet und ist vorzugsweise etwa 5 % größer. Diese relative Bewegung wird durch die Form der Steuerkurven 118 und 139 gesteuert und ist in Fig. 15 dargestellt.
Die Steuerkurven sind vorzugsweise in drei gleiche Segmente von etwa 120º segmentiert, wobei ein Segment in Fig. 15 gezeigt ist. Das Kurvenflächensegment 118 a der Steuerkurve 118, Fig. 15(a), bewegt den Behälter 16 nach oben, bis der obere Rand des Behälters die Preßform 130 berührt. Die nach oben gerichtete Geschwindigkeit des Behälters wird dann durch die abgeflachte Kurvenfläche des Segmentes 118 b innerhalb derjenigen Zeit, in der der Rand des Behälters 16 die Preßform 130 berührt und derjenigen Zeit, in der der Behälterrand das Formsteuerorgan 140 berührt, reduziert. Dies erlaubt es, den Behälter in der Preßform und das Formsteuerorgan 140 in dem Behälter zu zentrieren. Die aufwärtsgerichtete Geschwindigkeit des Behälters wird dann durch das Steuerkurvensegment 118 c während des Restes des Halsformzyklus erhöht. Gleichzeitig ist die Steuerkurvenfläche 137 a der oberen Steuerkurve 137 so gestaltet, daß eine Aufwärtsbewegung des Formsteuerorgans bei konstanter Geschwindigkeit beginnt, wenn der Behälterrand die Preßform 130 erfaßt.
Der Behälter und das Formsteuerorgan werden dann mit etwa der gleichen Geschwindigkeit abgesenkt, während die Druckluft den Behälter aus der Preßform herausdrückt.
Es sei jetzt ebenso Bezug genommen auf Fig. 4, wie auch die Figuren 2 und 3, hinsichtlich eines Aspektes der Erfindung, gemäß welchem das Formkontrollorgan 140 eine innere Formhülse oder ein inneres Formelement 150 hat, das im Sinne einer radialen Schwimmbewegung abgestützt ist, damit es sich an die relative Bewegung des Formelementes in bezug auf eine feststehende Halspreßform 130 anpassen kann.
Genauer gesagt, besteht das Formsteuerorgan 140 aus einem hohlen, zylindrischen Teil 142, das einen abgestuften, unteren Endteil 144 eines reduzierten Außendurchmessers 146 hat. Eine Formhülse 150 ist an dem Endteil 144 angeordnet. Die Hülse 150 hat einen Durchmesser 152, der geringfügig größer als der Außendurchmesser 146 des Endteils 144 ist und wird an dem Teil 142 durch eine Kappe 160 gehalten, die einen integralen, verlängerten Abschnitt oder eine Stange 162 hat, die sich durch die axiale Öffnung 164 in dem Teil 142 erstreckt. Die Stange 162 hat eine Öffnung 166, die einen hohlen Bolzen 168 aufnimmt, um die Kappe 160 an dem Plunger 137 zu befestigen, und der hohle Bolzen 168 bildet einen Bestandteil einer axialen Öffnung 141. Der untere Rand der Hülse 150 hat eine abgefaste Außenkante 170, die zur Zentrierung der Formhülse 150 in bezug auf den Behälter 16 dient, wenn sie in das offene Ende eintritt.
Der Durchmesser der axialen Öffnung 164 ist daher geringfügig größer als der Außendurchmesser der Stange 162, und die axiale Länge des Teils 142 ist geringfügig kleiner als die Länge der Stange. Dadurch wird ein geringer senkrechter Spalt 165 zwischen dem oberen Ende des Teils 142 und dem unteren Rand des Plungers 137 geschaffen, damit das Teil 142 auf der Stange 162 radial bewegbar ist.
Die Formhülse 150 ist somit für eine schwimmende, radiale Bewegung auf dem zylindrischen Teil 142 angeordnet, während der zylindrische Teil 142 für eine schwimmende, radiale Bewegung auf dem Plunger 137 angeordnet ist, so daß eine doppelte, schwimmende Eigenschaft oder Bewegung für das Formelement oder die Formhülse 150 geschaffen wird.
Es ist verständlich, daß bei der gezeigten Ausführungsform die Abstände in Fig. 4 vergrößert wurden und daß der Abstand zwischen dem Teil 142 und dem Formelement 150 etwa 0.0762 ± 0.0254 mm (0.003 ± 0.001 inch) beträgt. Es ist auch erwünscht, keinen Abstand zwischen der Außenseite des Teils 142 und der inneren Fläche des oberen Abschnitts 130 U der Preßform 130 zu haben. Der Abstand zwischen dem Teil 142 und der Stützstange 162 beträgt etwa 0.1270 mm (0.005 inch).
Wie oben erwähnt, ermöglicht die "doppelte Schwimmfähigkeit" der Formhülse oder des Formelementes 150 eine Ausrichtung des Hauptteils 142 des Formsteuerorgans 140 gegenüber der feststehenden Halspreßform 130, während das schwimmende oder radial bewegliche Formelement 150 sich in bezug auf die feststehende Halspreßform 130 bewegen wird und das zylindrische Teil 142 zentriert werden muß. Die innere Öffnung in dem oberen Teil 130 U der Halspreßform 130 und der Außendurchmesser der Formhülse oder des Formelementes 150 sind so dimen sioniert, daß ein minimaler Abstand von vorzugsweise weniger als 0.00254 mm (0.0002 inch) zwischen den beiden vorhanden ist, wenn der Rand des Behälters 16 darin aufgenommen wird. Daher wird das Metall des Behälters 16 zwischen der Formhülse oder dem Formelement 150 und dem oberen Teil 130 U der Plattform 130 eingefangen oder eingeschlossen und das in doppelter Hinsicht schwimmende Formelement wird eine "Formkontrolle" bewirken, damit die Konzentrizität des Behälters für den gesamten Bereich aufrechterhalten wird, der mit einem Hals versehen werden soll. Dies ist insbesondere der Fall bei dem ersten Halsformvorgang, bei dem der obere Teil des Behälters mit der gewünschten Konzentrizität in Übereinstimmung gebracht wird, und wobei Veränderungen der Wand vermindert werden und irgendwelche Behälterdefekte, insbesondere Ritzen oder Kerben in der Nähe des Randes, minimiert oder eliminiert werden.
Die vorliegende Erfindung sieht ein Verfahren vor, mit dessen Hilfe ein Behälter mit einem Hals versehen werden kann, um eine kleine Öffnung unter Verwendung einer Mehrzahl von Halsformmodulen zu erhalten. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform werden sechs verschiedene Halsform-Arbeitsvorgänge und ein Flanschformvorgang an dem Hals des Behälters ausgeführt. Ein oberer Teil des eingehalsten oder nach innen verjüngten Teils wird während jedes der Halsform-Arbeitsvorgänge verformt. Bei jedem Halsform-Arbeitsvorgang wird eine kleine Überlappung zwischen einem vorhergehend eingehalsten Teil hervorgerufen, während der gesamte eingehalste Teil gestreckt und axial vergrößert wird und kleine Reduktiongsegmente erfaßt werden, so daß die verschiedenen Arbeitsvorgänge glatt in den fertiggestellten, eingehalsten Teil übergehen. Der endgültige, eingehalste Teil hat eine abgerundete Schulter an dem Ende der zylindrischen Seitenwand, die in ein nach innen verjüngtes, ringförmiges, geradliniges Segment über einen gekrümmten Teil übergeht. Das gegenüberliegende Ende des ringförmigen, geradlinigen Segmentes geht in den reduzierten zylindrischen Hals durch ein zweites gekrümmtes Segment über.
Der Halsformvorgang wird unter Bezugnahme auf die Fig. 6 - 11 beschrieben. Bei der beschriebenen Ausführungsform wird ein "211" [68.26 mm (2-11116 inches)] Aluminiumcontainer zu einem "206" [60.34 mm (2-6/16 inches)] Hals in sechs Arbeitsvorgängen eingehalst. Es sei angenommen, daß ein von einem Förderer getragener Behälter 16, wie in Fig. 1 gezeigt, in eine Position bewegt worden ist, die z.B. in der Unterstation 72 a in Fig. 2 gezeigt ist und der Halsformvorgang begonnen wird. Fig. 6 - 11 zeigen den in sechs Halsformstationsmodulen durchgeführten Halsformvorgang.
Es sei kurz auf Fig. 13 Bezug genommen, in der der Behälter 16 typischerweise einen verdickten Teil in der Nähe seines oberen offenen Endes hat, bevor die Halsformvorgänge durchgeführt werden. Bei der gezeigen Ausführungsform hat der Behälter 16 eine Seitenwand, die eine Dicke (W) hat, die eine Größenordnung von etwa 0.1016 - 0.1270 mm (0.0040 - 0.0050 inch) hat, während ein oberer Halsbereich (N) eine Dicke (t) hat, die in einer Größenordnung von etwa 0.1905 mm (0.0075 inch) herunter bis etwa 0.1270 mm (0.0050 inch) hat, während die Länge (L) etwa 9.398 bis 22.86 mm (0.37 bis 0.90 inch) beträgt.
Die linke Seite von Fig. 6 zeigt einen nach oben in eine Halspreßform 130 A bewegten Behälter 16. Wenn das offene Ende des Behälters 16 gegen die Preßform bewegt wird, resultieren aus dem Formwinkel in der Preßform große radiale Kräfte auf die Behälterwand und kleine axiale Kräfte, so daß eine radiale Kompression der Wand des Behälters stattfindet, wie aus Nachstehendem verständlich wird.
Fig. 6 zeigt eine Halspreßform 130 A, die einen ersten zylin drischen Wandteil 202 a, eine übergangsbereichsfläche 204 und einen zweiten zylindrischen Wandteil 205 hat. Der erste zylindrische Wandteil 202 a hat einen Durchmesser, der annähernd dem Außendurchmesser des Behälters 16 mit einem Abstand von etwa 0.1524 mm (0.006 inch) annähernd gleich ist. Der zweite zylindrische Wandteil 205 hat einen reduzierten Durchmesser entsprechend dem Außendurchmesser des reduzierten Halses, der bei dem ersten Halsformvorgang geformt wird.
Die Übergangszone oder Zwischenfläche 204 hat ein erstes, bo genförmiges Flächensegment A1 an dem Ende des ersten zylindrischen Wandteus 202, der einen Radius von etwa 5.588 mm (0.220 inch) und ein zweites, bogenförmiges Flächensegment R1 an dem Ende des zweiten zylindrischen Wandteils 205 hat, dessen Radius etwa 3.048 mm (0.120 inch) beträgt.
Wenn der Behälter 16 in das Preßformelement 130 A nach oben bewegt wird, wie auf der rechten Seite von Fig. 6 abgebildet ist, wird der Durchmesser des Behälterhalses reduziert und eine leichte Krümmung 211 an dem Behälterkörper zwischen dem reduzierten, zylindrischen Hals 212 und der Behälterseitenwand 210 geformt.
Bei dem ersten Arbeitsvorgang wird der Durchmesser des Halses nur um ein sehr geringes Maß, z.B. etwa 0.762 mm (0.030 inch) reduziert, während der mit einem Hals zu versehende Teil des Behälters für die nachfolgenden Arbeitsvorgänge vorbehandelt wird. Mit anderen Worten, ein Formsteuervorgang wird an dem äußersten Halsteil ausgeführt, um den Behälter für die anschließenden Arbeitsvorgänge vorzubereiten.
Dies wird durch eine strenge Kontrolle der Abmessung und Toleranz der reduzierten zylindrischen Fläche 205 der Preßform 130 A und des Durchmessers der Außenseite der Formhülse oder des Formelementes 150 A erreicht. Der Außendurchmesser der Hülse oder des Elements 150 A ist gleich dem Innendurchmesser der zylindrischen Fläche 205 weniger dem Zweifachen der Dicke der Behälterseitenwand (t) mit einem maximalen Spielraum von 10 % der Wanddicke. Bei einer derartig strengen Kontrolle dieser Abmessungen werden Vertiefungen oder Defekte in dem Behälter entfernt oder verringert, und es werden auch irgendwelche Ver änderungen der Wanddicke rund um den Umfang des Halses reduziert, so daß eine Konzentrizität der Seitenwand des Behälters gegenüber der Preßform erreicht wird.
Ebenso, wie oben erwähnt, kann während der Bewegung des Behälters 16 aus der auf der linken Seite der Fig. 6 dargestellten Position in die an der rechten Seite der Fig. 6 gezeigte Position Druckluft in den Behälter durch die Öffnung 141 in Fig. 4 eingeführt werden, um ihn unter Druck zu setzen, falls dies als nötig angesehen wird, um dadurch vorübergehend die Festigkeit des Behälters zu verstärken. Diese Druckluft wird hauptsächlich verwendet, um den Behälter von der Halspreßfom 130 A abzustreifen, nachdem der Halsformvorgang beendet ist. Wie oben. erwähnt, werden das Formsteuerorgan 140 A und die Formhülse oder das Formelement 150 A während der Aufwärtsbewegung des Behälters 16 geringfügig schneller nach oben bewegt als der Behälter 16, um das Strecken oder Ziehen des Metalls der Behälterwand in die Preßform zu unterstützen.
In dieser ersten Formstation verformt das Preßformelement 130 A den Behälter 16, damit dieser einen nach innen verjüngten oder eingehalsten Teil 211 zwischen einer zylindrischen Seitenwand 210 und einem reduzierten zylindrischen Hals 212 erhält; der verjüngte Teil 211 schließt erste und zweite bogenförmige Segmente CA1 bzw. CR1 ein.
Nachdem der erste Halsformvorgang abgeschlossen ist, wird der teilweise eingehalste Behälter 16 von dort entfernt und dem zweiten Formstationsmodul zugeführt. Bei dem zweiten Halsformvorgang wird der eingehalste Teil axial gestreckt, während der reduzierte, zylindrische Halsteil 212 weiter im Durchmesser durch Kompression des darin enthaltenen Metalls reduziert wird. Dies wird mittels einer zweiten Halspreßform 130 B in Fig. 7 erreicht, die eine Übergangszone 222 zwischen einer ersten zylindrischen Fläche 202 b hat, deren Innendurchmesser dem Außendurchmesser des Behälters entspricht und eine reduzierte, zylindrische Fläche 226 am oberen Ende desselben hat. Die Übergangszone 222 hat wiederum ein erstes, bogenförmiges, mit der zylindrischen Wandfläche 202 b integrales Flächensegment A2 und ein zweites, bogenförmiges, mit der zylindrischen Fläche 226 reduzierten Durchmessers integrales Flächensegment R2.
Unter Bezugnahme auf Fig. 7 erfaßt die Fläche 222 des Preßformelementes 130 B der zweiten Halsformstation zunächst den oberen Rand des Behälters 16 mit einer gekrümmten Preßformfläche R2 in einem kleinen spitzen Formwinkel.
Es wurde festgestellt, daß die Krümmung oder der Radius an der Stelle, an der der Behälter 16 von der Preßform 130 B berührt wird und der zwischen der Berührungsstelle und einer zur Achse des Behälters parallelen Ebene erzeugte Formwinkel kritisch sind, um einen eingehalsten Behälter zu erzeugen, der frei von Falten ist. Dieser Winkel, der auch als der Form oder Sperrwinkel bezeichnet, wird, muß klein gehalten werden, so daß radiale Kräfte, die als radiale Schrumpfkräfte bekannt sind, eher als axiale Kräfte entwickelt werden, um den Behälter mit einem Hals zu versehen.
In Fig. 5 bildet die Tangente T an die Wandflächen der Preßform die Berührungsstelle mit dem oberen Rand des Behälters 16 und ergibt einen kleinen Stoß oder einen Formwinkel "F" mit einer Ebene "P", die sich parallel zu der Seitenwand des Behälters erstreckt. Es wurde festgestellt, daß, wenn dieser Winkel "F" im Bereich von etwa 15º bis 20º gehalten wird, die meisten Kräfte eher radiale Kräfte zum Komprimieren des Halses des Behälters als axiale Kräfte sein werden. Axiale Kräfte neigen dazu, eine Biegewirkung wie bei üblichen Halsformvorgängen zu erzeugen.
Es wurde auch festgestellt, daß ein Kontakt der Preßform mit dem Behälter 16 bei dem kleinen Formwinkel "F" es erlaubt, den eingehalsten Teil des Behälters im wesentlichen "frei zu verformen" oder in Richtung der Stelle zu verjüngen, an der das obere Ende des Behälters 16 an der Außenseite der Formhülse oder des Formelementes 150 B anliegt. Dadurch kann der Behälter sein eigenes Profil frei bilden oder annehmen, ohne daß eine Innenwand der Preßform die Form des Profils diktiert, wie es bei der vorhandenen Technologie bei früheren Halsformvorgängen akzeptiert wurde. Dies steht im Gegensatz zu früheren Halspreßformverfahren, wie sie z.B. im U.S. Patent Nr. 3,995,572 beschrieben sind, wobei das Metall gezwungen wird, die Form der Innenfläche der Halspreßform anzunehmen.
Der Krümmungsradius des gekrümmten Flächensegmentes A2 in der zweiten Halspreßform liegt im Bereich von etwa 7.112 mm (0.280 inch), während der Krümmungsradius des zweiten, gekrümmten Flächensegmentes R2 etwa 4.572 mm (0.180 inch) beträgt. Wenn daher der Behälter aus der in Fig. 7 gezeigten linken Position in die rechte Position bewegt wird, wird der ursprünglich verjüngte Teil axial gestreckt, um einen verjüngten Teil 228 mit gekrümmten Segmenten CA2, CR2 zu erzeugen, während der einen reduzierten Durchmesser aufweisende zylindrische Teil 212 bis auf einen weiter reduzierten Durchmesser verringert wird, wie bei 229 gezeigt ist.
Bei dem zweiten Halsformvorgang wird der Durchmesser des reduzierten, zylindrischen Halses um etwa 1.778 mm (0.070 inch) reduziert, während das Metall weiter darin radial komprimiert wird. In der zweiten Halspreßform 130 B wird der oben be schriebene Formwinkel durch das gekrümmte Flächensegment R2 definiert. Fig. 16 (a) zeigt die Form des Halses in gestrichelter Linie vor dem zweiten Halsformvorgang, und in durchgehender Linie nach dem zweiten Halsformvorgang. Es ist festzustellen, daß das untere Segment des verjüngten Teils in der Nähe der zylindrischen Seitenwand im wesentlichen unverändert bleibt, während das zweite gekrümmte Segment oder der obere Teil des verjüngten Teils verformt wird und der verjüngte Teil axial gestreckt wird.
Während des zweiten Arbeitsvorgangs wird ein zweiter, verjüngter Teil in dem reduzierten zylindrischen Hals frei von der Preßf orm an seinem unteren Ende verformt und dieser zweite, verjüngte Teil wird längs des reduzierten Halsteiles Kräften ausgesetzt, bis er mit dem gekrümmten Segment CR1 des ersten verjüngten Teils integriert wird. Während dieses zweiten Arbeitsvorganges bleibt der untere Teil des ersten verjüngten Teils im wesentlichen unverändert, während der zweite verjüngte Teil mit dem ersten verjüngten Teil kombiniert wird und in diesen übergeht, um eine Verlängerung desselben hervorzurufen.
Es ist ersichtlich, daß der in jeder der verschiedenen Stationen durchgeführte Halsformvorgang in gewissem Umfang sich wiederholt, indessen wird zur Vervollständigung der Beschreibung darauf hingewiesen, daß jeder Halsformvorgang in den verschiedenen Stationen und die sachdienlichen Winkel und Krümmungen nachstehend beschrieben werden. Es ist anzumerken, daß tatsächlich jede Station einen Teil und nicht den ganzen Einhalsteil herstellt, während der zylindrische Hals aufeinander folgend und zunehmend im Durchmesser reduziert wird. Das heißt, jede Station trägt dazu bei und verformt und streckt den eingehalsten Teil, der an dem Behälter durch den vorangehenden Arbeitsvorgang erzeugt wurde.
Die dritten, vierten und fünften Halsform-Arbeitsvorgänge sind in den Fig. 8, 9 und 10 dargestellt und sind im wesentlichen mit dem zweiten Halsformvorgang identisch. Die Preßformen und die Formsteuerorgane der dritten, vierten und fünften Stationen sind in ihrer Konstruktion im wesentlichen identisch mit Ausnahme der geringfügigen Änderung der Preßformabmessungen.
In jeder nachfolgenden Station wird der zylindrische Hals komprimiert und reduziert, während der vorhandene, verjüngte oder eingehalste Teil teilweise erneut verformt und axial gestreckt oder verlängert wird, um einen kleinen ringförmigen, nach innen verjüngten Teil zwischen den oben beschriebenen oberen und unteren gekrümmten Segmenten zu erzeugen.
In der dritten Halspreßform 130 C in Fig. 8 ist die Übergangsfläche 230 über dem zylindrischen Teil 202 c angeordnet und umfaßt ein oberes, gekrümmtes Flächensegment R3, das einen Radius von etwa 6.604 mm (0.260 inch) hat, mit einer geraden, verjüngten Wandfläche T3 umfaßt, die einen geneigten Winkel von etwa 27º bildet. Das untere, gekrümmte Flächensegment umfaßt einen Entlastungsbereich am Ende der zylindrischen Wandfläche und ein zweites, gekrümmtes Flächensegment OR3 mit einem Außenradius von etwa 4.572 mm (0.180 inch). Der Verformungsvorgang zwischen den zweiten und dritten Verformungsvorgängen ist in Fig. 16 (b) dargestellt, wo der eingehalste Teil 234 des Behälters ein erstes, bogenförmiges Segment CA3, ein verjüngtes Segment CT3, einen zweiten, bogenförmigen Abschnitt CR3 und einen reduzierten Hals 236 hat. Es ist festzustellen, daß das gekrümmte Segment CA2 im wesentlichen unverändert bleibt, weil die Preßform nicht berührt wird, während das gekrümmte Segment CR2 erneut verformt wird und die Mitte desselben axial nach oben bewegt wird, so daß der gekrümmte Teil gestreckt wird. Außerdem ist der verjüngte Teil CT3 nicht an die flache, verjüngte Wandfläche T3 angepaßt und hat an deren Stelle eine zusammengesetzte Krümmung nach dem dritten Halsformvorgang.
In der vierten Halspreßform 130 D in Fig. 9 umfaßt die Übergangszone 240 oberhalb der zylindrischen Flächen 202 d ein gerades, verjüngtes Wandsegment T4, das einen Winkel von etwa 250 bildet, und die gekrümmte Fläche R4 einen Radius von etwa 7.569 mm (0.298 inch) aufweist, während der Außenradius OR4 sehr klein ist und in etwa 1.4732 mm (0.058 inch) beträgt. Eine zylindrische Fläche 244 reduzierten Durchmessers erstreckt sich oberhalb der gekrümmten Fläche R4. Der zylindrische Hals 236 wird daher weiter im Durchmesser um etwa 1.27 mm (0.050 inch) reduziert, während der nach innen verjüngte Teil axial vergrößert wird und der Winkel des geraden, verjüngten Halsabschnitts zwischen den beiden gekrümmten Segmenten erneut verformt wird, während das Metall in dem reduzierten, zylindrischen Hals und der eingehalste Teil weiter komprimiert werden. Die gekrümmte Schulter oder die Auswölbung wird in dem vierten Arbeitsvorgang im Hinblick auf den kleinen Radius OR4 hergestellt, bei dem das obere Ende desselben erfaßt wird.
Der resultierende, nach innen verjüngte Teil 246 umfaßt ein oberes, gekrümmtes Segment CR4, einen verjüngten Abschnitt CT4 und ein unteres, gekrümmtes Segment CA4 mit einem oberen gekrümmten Teil COR4 zusammen mit einem reduzierten, zylindrischen Halsteil 248. Der vierte Arbeitsvorgang ist in Fig. 16 (c) dargestellt, und es wird erneut betont, daß der verjüngte Abschnitt CT4 nicht an die Form der Preßformfläche T4 angepaßt ist und eine zusammengesetzte Krümmung in der axialen Richtung darstellt.
Die fünfte Halspreßform 130 E in Fig. 10 hat eine Fläche 250 reduzierten Durchmessers oberhalb einer Übergangszone 252, die eine gekrümmte Oberfläche R5 aufweist, welche einen Radius von etwa 5.842 mm (0.230 inch) hat. Die Übergangszone umfaßt auch eine verjüngte Fläche T5, die einen Winkel von 20º bildet, wobei eine Fläche OR5 einen Außenradius von etwa 4.572 mm (0.180 inch) oberhalb einer zylindrischen Fläche 202 e hat. Der fünfte Arbeitsvorgang ist in Fig. 16 (d) dargestellt, in welcher der Behälter einen verjüngten Teil 256 mit einem unteren Seg ment CA5, COR5, einem verjüngten Segment CT5 und einem oberen, gekrümmten Segment CR5 mit einem Hals 254 reduzierten Durchmessers hat.
Bei der letzten und sechsten Halspreßform 130 F, die in Fig. 11 gezeigt ist, umfaßt die Übergangszone 260 oberhalb eines unteren, zylindrischen Flächenabschnitts 202 f ein erstes, unteres gekrümmtes Flächensegment OR6 mit einem Außenradius von etwa 4.527 mm (0.180 inch), das in einen ebenen, verjüngten Abschnitt T6, der einen Winkel von etwa 20º bildet, und in ein zweites, gekrümmtes Flächensegment R6 übergeht, das einen Außenradius von etwa 5.588 mm (0.220 inch) aufweist, welches in eine Fläche 264 reduzierten Durchmessers übergeht.
Bei dem sechsten Halsformvorgang reduziert der Preßformteil 264 verringerten Durchmessers den zylindrischen Hals um etwa 1.27 mm (0.050 inch), während der eingehalste Teil bis auf seine endgültige Form erneut verformt wird, wie in Fig. 14 gezeigt ist und nachstehend beschrieben wird. Die endgültige Verringerung ist in Fig. 16 (e) dargestellt, wobei der ver jüngte Abschnitt 265 ein erstes, gekrümmtes Segment CA6, COR6, einen verjüngten Abschnitt CT6 und ein zweites gekrümmtes Segment CR6 unterhalb eines reduzierten, zylindrischen Halses 266 hat. Es ist zu bemerken, daß das gesamte, verjüngte Segment CT6 erneut aus der in gestrichelter Linie in die hindurchge zogene Linie gezeigte Lage erneut nach innen verformt wird. So wird durch den Halsformvorgang ein glatter, verjüngter eingehalster Abschnitt zwischen der Behälterseitenwand und dem zylindrischen Hals verringerten Durchmessers geformt. Dieser eingehalste oder verjüngte Abschnitt umfaßt ein erstes, gekrümmtes Segment, das einen integralen Bestandteil mit der Seitenwand darstellt, und ein zweites gekrümmtes Segment, daß mit dem reduzierten zylindrischen Hals einheitlich ausgebildet ist. Während des Halsformvorgangs wird der Hals, der den zylindrischen Hals reduzierten Durchmessers und den eingehalsten Abschnitt umfaßt, in Segmente verformt, während die axiale Abmessung vergrößert wird und der zylindrische Hals im Durchmesser und in axialer Länge weiter reduziert wird, während eine abgerundete Schulter an dem Ende der Seitenwand geformt wird. Gleichzeitig wird ein gerader, verjüngter Wandabschnitt oder ein Segment in dem eingehalsten oder verjüngten Abschnitt geschaffen.
Bei jedem der sechs Halsform-Arbeitsgänge sind die Hauptkräfte, die auf den Behälterhals, der den verjüngten oder eingehalsten Abschnitt umfaßt, radial nach innen gerichtete Kräfte, und deshalb wird das Metall hauptsächlich komprimiert, und es wird eine örtliche Krümmung auf ein Mindestmaß reduziert. Der verjüngte Abschnitt bestimmt selbst sein Profil, weil er nicht durch die Preßform unter dem Kontaktbereich eingezwängt wird und daher nicht von der Konfiguration des unteren Teils der Übergangszone der Preßform abhängig ist. Natürlich wird die Formhülse oder das Formelement 150 den oberen Rand des Behälters 16 in den ringförmigen Schlitz richten, der zwischen der Formhülse oder dem Formelement und dem reduzierten, zylindrischen Abschnitt der Preßform 130 definiert ist. Mit anderen Worten, das Formelement 150, das die Innenflächen des Behälters 16 erfaßt, erfüllt eine Führungsfunktion oder eine Formkontrollfunktion.
Wie oben angedeutet, wird der eingehalste Teil zwischen dem zylindrischen Halsabschnitt reduzierten Durchmessers und der zylindrischen Seitenwand frei geformt, und seine Konfiguration paßt sich nicht an die Übergangszone der Preßform an. Die folgenden Tabellen illustrieren die Preßformabmessungen und das Verformungsmaß, das bei jedem der Halsform-Arbeitsvorgänge stattfindet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wurde ein 211 Aluminiumbehälter auf einen 206 Hals in sechs Arbeitsvorgängen reduziert, wobei die folgenden Preßformabmessungen verwendet wurden: Tabelle 1 Preßformabmessungen Arbeitsvorgang A
Diese Abmessungen sind die tatsächlichen Abmessungen in mm (inches) und Grade, die bei der Übergangszone der Preßform verwendet wurden, wobei A der Innenradius der ersten unteren gekrümmten Segmentfläche, R der Radius der zweiten oberen gekrümmten Segmentfläche und T der Winkel der dazwischenliegenden verjüngten Fläche ist, während OR der Außenradius des oberen Abschnitts der ersten gekrümmten Segmentfläche ist. Diese Preßformen erzeugten einen Hals mit den folgenden Abmessungen in mm (inches) und Graden: Tabelle II Dosenabmessungen Arbeitsvorgang
wobei CA der Radius des ersten unteren gekrümmten Segmentes, CR der Radius des zweiten oberen gekrümmten Segmentes, COR der Außenradius des oberen Abschnitts des ersten gekrümmten Segmentes und CT der Verjüngungswinkel zwischen den gekrümmten Segmenten ist.
Es ist ersichtlich, daß das zweite oder obere, gekrümmte Segment CR, welches der obere Teil des eingehalsten Abschnitts ist, erneut in jedem nachfolgenden Halsform-Arbeitsvorgang verformt wird, während der verjüngte Teil vergrößert wird. Gleichzeitig wird der Krümmungsradius des ersten gekrümmten Segmentes CA während dieses nicht erneut positiv durch die Preßform verformt wird, aufgrund einer freien Verformung verändert, die sich aus den innewohnenden Rückfederungseigenschaften des Metalls ergibt. Es ist anzumerken, daß die Preßformen für die dritten und vierten Arbeitsvorgänge ebene, verjüngte Oberflächen T haben, aber daß das verjüngte Wandsegment CT nicht bis zu den fünften und sechsten Halsform-Arbeitsvorgängen verformt wird. Es wird angenommen, daß dies eher von der freien Verformung des eingehalsten Teils, als von der Anpassung des eingehalsten Teils an die Preßform herrührt. Der Halsformvorgang verursacht eine Verdickung des Metalls, die in der Nähe des oberen offenen Endes am größten ist, wo ein Flansch geformt wird. Hierdurch wird der Flansch verstärkt, und es werden Flanschbrüche auf ein Minimum reduziert.
Der fertige 206-[60.34 mm (2-6/16 inches)] Hals an dem oberen Ende einer 211-[68.26 mm (2-11/16 inches)] zylindrischen Seitenwand des Behälters ist vergrößert in Fig. 14 dargestellt, wobei ein erstes gekrümmtes Segment 280 an dem Ende der zylindrischen Seitenwand 282 geformt wird, ein gerades, glattes, ebenes, nach innen verjüngtes Segment 284 an dem Ende des gekrümmten Segmentes 280 geformt wird und ein zweites, gekrümmtes Segment 286 in den reduzierten, zylindrischen Halsabschnitt 288 des Behälters übergeht. Bei der endgültigen Form, die in Fig. 14 gezeigt ist, ist das erste oder untere, gekrümmte Segment 280 im wesentlichen eine zusammengesetzte Krümmung, die aus einem ersten, gekrümmten Segment mit einem Innenradius R7 und einem zweiten gekrümmten Segment mit einem Außenradius R8 besteht. Der Endradius R7 bei der beschriebenen Ausführungsform beträgt vorzugsweise etwa 3.023 mm (0.119 inch), während der Außenradius R8 etwa 6.426 mm (0.253 inch) beträgt. Das verjüngte, ebene Segment 284 bildet einen Winkel A von etwa 20º ± 1 in bezug auf die Mittelachse des Behälters ohne eine Ebene, die sich parallel zu der Seitenwand 282 erstreckt, während der Außenradius R9 des zweiten, gekrümmten Segmentes etwa 9.423 mm (0.371 inch) beträgt.
Ein nach außen gerichteterflansch 290 wird dann an dem reduzierten Hals mittels des Flanschformmodules 36 geformt, das von der im U.S. Patent Nr. 3,983,729 beschriebenen Bauart sein kann. Der durch das oben beschriebene Halsformverfahren hergestellte Behälter besitzt einen erhöhten Berstwiderstand und eine höhere Festigkeit, weil das Metall in dem Hals des Behälters aufgrund der radialen Kompression des darin enthal tenen Metalls dicker ist.
Der gemäß der Erfindung hergestellte Behälterhals weist auch eine bessere symmetrische Geometrie auf, wenn er mit durch Halsstrecken eingehalsten Behältern verglichen wird, die mit Hilfe des derzeit bekannten, industriell angewandten Halsstreckverfahrens hergestellt wurde, weil der Behälter frei von in dem Hals während des Formdrückverfahrens hergestellten Rillen ist. Der durch die Preßform eingehalste Behälter weist auch eine geringere symmetrische Deformation sowie Flanschen reduzierbarer Breite auf. Die durch die Preßform eingehalste, glatte, verjüngte Wand ergibt einen größeren Stoßwiderstand und eine höhere Knickfestigkeit im Vergleich zu Behältern, deren Hals im Drückverfahren hergestellt ist.
Das Halspreßformverfahren gemäß der Erfindung eliminiert auch eine Zerstörung der Beschichtung oder des Etiketts, das gewöhnlich aufgebracht wird, bevor der Halsformvorgang durchgeführt wird. Der eingehalste Behälter ist auch frei von irgendwelchen Kratzern im Gegensatz zu einem im Drückverfahren mit einem Hals versehenen Behälter. Der glatte, verjüngte, einge halste Abschnitt kann auch als Bestandteil des Etiketts verwendet werden.
Ein geringfügig modifiziertes Halsprofil ist in den Fig. 19-21 dargestellt, wobei der eingehalste Teil des Halses eine unterschiedliche Form gegenüber der in den Fig. 16-18 gezeigten aufweist, um einen kürzeren Hals auf einem 211-[68.26 mm "2- 11/16 inches)] Behälter zu erzeugen, der dadurch eine vergrößerte Füllkapazität erhält. Bei dieser Ausführungsform wird ein 211-[68.26 mm (2-11/16 inches)] Behälter eingehalst bis herunter zu einem 206-[60.34 mm (2-6/16 inches)] Durchmesser in sechs Halsform-Arbeitsvorgängen, bei denen im wesentlichen gleiche Reduktionen unter Verwendung von Halspreßformen und Formkontrollorganen ähnlich denjenigen erzeugt werden, die oben beschrieben sind, aber unterschiedliche Formen aufweisen.
Die folgende Tabelle zeigt die Preßformabmessungen der sechs Preßformen, die beim Formen eines Halses von 206-[60.34 mm (2- 6/16 inches)], der in Fig. 21 gezeigt ist, bis auf ein Maß von 211-[68.26 mm (2-11/16 inches)] eines Aluminiumbehilters, wo bei FSR der Radius des unteren gekrümmten Flächensegmentes der Preßform SSR der Radius des oberen, gekrümmten Flächensegmentes NSD der Durchmesser der Halsfläche mit reduziertem Durchmesser und T ein Bezugswinkel der verjüngten Fläche zwischen den beiden Segmenten ist, während 5 der Abstand zwischen den Mittelpunkten der beiden Radien ist. Tabelle III Preßformabmessungen
Fig. 19(a) bis 19(e) zeigen die radiale Kompression des Halses bei jedem der Halsform-Arbeitsvorgänge, wobei das erste oder untere, gekrümmte Segment durch das Bezugszeichen CFSR bezeichnet ist, das obere oder zweite, gekrümmte Segment durch das Bezugszeichen CSSR bezeichnet ist, wobei alle Angaben in inches ausgedrückt sind, während der Verjüngungswinkel zwischen den gekrümmten Segmenten durch das Bezugszeichen C in Graden ausgedrückt ist.
So ist die Konfiguration des Halses im ersten Halsformvorgang in gestrichelter Linie in Fig. 19 (a) dargestellt, während die durchgezogene Linie darin die Halsform nach dem zweiten Hals formvorgang zeigt. Fig. 19 (b), 19 (c), 19 (d) und 19 (e) zeigen die gleichen Abfolgen für die nächsten vier aufeinanderfolgenden Halsformvorgänge, während die folgende Tabelle die entsprechenden Behälterabmessungen in mm (inches) angibt: Tabelle IV Dosenabmessungen Arbeitsvorgang
Der fertiggestellte, mit einem Hals und einem Flansch versehene Behälter ist in Fig. 21 dargestellt und umfaßt eine zylindrische Seitenwand 300 mit einem ersten oder unteren gekrümmten Abschnitt 302, der einen Radius CFSR von etwa 5.842 mm (0.23 inch) hat, der in einen nach innen gerichteten, glatten, verjüngten Abschnitt 304 übergeht, welcher einen Winkel von 26º ± 2º bildet. Das obere oder zweite, gekrümmte Segment 306 hat einen Radius CSSR von etwa 7.62 mm (0.30 inch), das in den reduzierten, zylindrischen Hals 307 übergeht, welcher den Flansch 308 aufweist, der an dem oberen Ende desselben geformt ist. Der Abstand CS zwischen den Mittelpunkten der Radien der beiden gekrümmten Segmente beträgt etwa 10.922 mm (0.43 inch).
Wie bei der vorhergehenden Ausführungsform wird das untere, gekrümmte Segment in den sechs Einhalsformvorgängen minimal frei verformt, während der obere Teil des eingehalsten Abschnitts, der das zweite, gekrümmte Segment umfaßt, wiederholt verformt und in den vorhergehend geformten Abschnitt integriert wird, um das glatte, nach innen verjüngte, ebene Segment zwischen den gekrümmten Segmenten des eingehalsten Abschnitts zu erzeugen.
Der Hals des Behälters ist wiederum frei von irgendwelchen Markierungen oder Kratzern, und der verjüngte Abschnitt kann als Bestandteil des Etiketts verwendet werden, das üblicherweise auf den Behälter vor dem Einhalsvorgang aufgebracht wird.
Bei der in Fig. 19-21 gezeigten Ausführungsform wird das Formen des Halses in gleichen Abstufungen in den sechs Halsformvorgängen durchgeführt und das anfängliche Verformen desjenigen Teils des Behälters, aus dem der Hals geformt wird, wurde weggelassen. Indessen kann in bestimmten Fällen der in Verbindung mit Fig. 6 beschriebene anfängliche Formvorgang angewandt werden. Dies hängt in gewissem Ausmaß von dem Zustand der von dem Einhalssystem aufgenommenen Behälter ab. Natürlich kann die spezielle Form des verjüngten Teils des Halses auf irgendein gewünschtes Profil durch eine einwandfreie Auswahl der Preßformabmessungen und Arbeitsvorgänge verändert werden.
Das System weist eine große Flexibilität auf, indem es einen "211" [68.26 mm (2-11/16 inches)] Behälter bis auf einen "209" [65.09 mm (2-9/16 inches)] Durchmesser, eine "207.5" -[62.71 mm (2-(7.5)/16 inches)] Durchmesser eines "206" [60.34 mm (2-6/16 inches)] Durchmessers bloß durch Weglassen von Stationen einhalsen kann. Beispielsweise kann ein Hals mit einem "209" Durchmesser auf einem Behälter mit einem "211" Durchmesser unter Verwendung von nur den ersten und zweiten Einhalsvorgängen hergestellt werden, die in den Fig. 6 und 7 dargestellt sind. Ein mit einem Hals von "207.5" versehener Behälter kann mit den vier Halspreßformen produziert werden, die in den Fig. 6-9 darge stellt sind, und es kann ein Behälter mit einem "206" Hals mit den sechs Preßformen in den Fig. 6-11 hergestellt werden. Dies kann in dem beschriebenen Halspreßformsystem durch Ersatz der zweckentsprechenden Halsform-Steuerkurvensegmente durch Haltekurvensegmente durchgeführt werden, wie es im U.S. Patent Nr. 4,519,232 erklärt ist. Wahlweise könnten die ausgewählten Halsformstationsmodule, falls gewünscht, übergangen werden.
Durch Verwendung von zwei zusätzlichen Modulen kann ein Hals mit einem "204" Durchmesser unter Benutzung von zwei zusätzlichen Halspreßformen produziert werden. Weitere Reduktionen bis auf einen "202" oder einen "200" Durchmesser oder weniger können unter Verwendung zusätzlicher Halspreßformen erzeugt werden. Ebenso kann das System verwendet werden, um dreifach oder vierfach eingehalste Abschnitte hervorzurufen, wie es im U.S. Patent Nr. 4,519,232 beschrieben ist.
Wie oben erwähnt, kann die Zahl der Halspreßformen variieren und es kann das Reduktionsmaß bei jedem Arbeitsvorgang ohne Abweichung von den Grundsätzen der Erfindung verändert werden. Beispielsweise ist es möglich, eine "211" Dose auf einen Hals mit einem "206" Durchmesser unter Verwendung von z. B. fünf Preßform-Arbeitsgängen für das Einhalsen zu verwenden. Die Behälter, die eingehalst werden, können anfänglich auch einen kleineren Durchmesser von z. B. einen "209" oder kleineren Durchmesser haben. Wenn ein Behälter mit einem "209" Durchmesser oder kleineren Durchmesser eingehalst werden soll, werden die Preßformen in den Einhalsmodulen verändert, um sie an die unterschiedliche Größe der Behälter anzupassen und die gewünschten Reduktionen in jedem der Einhalsmodule hervorzurufen.
Obwohl die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben wurde, ist es verständlich, daß verschiedene Ausführungsformen ohne Abweichung von dem Schutzbereich der nachstehend aufgeführten Patentansprüche vorgenommen werden können.

Claims

1. Verfahren zum Einhalsen eines gezogenen und abgestreckten Behälters (16) zur Erzeugung eines glatt geformten, verjüngten Halsprofils an einem offenen Ende desselben durch Hervorrufen einer relativen axialen Bewegung zwischen dem Behälter (16) und einer ersten Einhals-Matrize (130A), die an der Außenseite eines Teils des offenen Endes des Behälters (16) unter einem kleinen spitzen Winkel (F) des ersten Werkzeugs (130A) angreift, um die Seitenwand (210) entlang einem Längenabschnitt des Behälters (16) radial nach innen zu drücken und an dessen offenem Ende einen verengten Hals (212) herzustellen sowie eine erste Verjüngung (211) zu formen; durch Entfernen des Behälters (16) von der ersten Einhals-Matrize (130A); durch Hervorrufen einer relativen axialen Bewegung zwischen einer zweiten Einhals-Matrize (130B) und dem Behälter (16), wobei die zweite Matrize (130B) unter einem spitzen Winkel (F) an der Außenseite des Behälters (16) angreift, um den verengten Hals (212) entlang einem Längenabschnitt des Behälters (16) weiter nach innen zu pressen und eine zweite Verjüngung (228) zu formen, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Verjüngung (228) nach unten gezogen wird, bis sie an die erste Verjüngung (211) angrenzt, und nur einen oberen Abschnitt der ersten Verjüngung (211) erneut verformt, während eine Erweiterung der ersten Verjüngung (211) hervorgerufen wird, um ein vergrößertes, glatt geformtes, eingehalstes Profil zu erzeugen.

2. Verfahren zum Einhalsen mittels Matrizen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Verjüngung (228) frei mit der ersten Verjüngung (211) integriert wird.

3. Verfahren zum Einhalsen mittels Matrizen nach Anspruch 2, wobei das verjüngte Halsprofil ein krummliniges Profil ist, das sich von der Behälter-Seitenwand (210) nach oben und innen erstreckt.

4. Verfahren zum Einhalsen mittels Matrizen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Reihe von Matrizenelementen (130A, 130B, 130C, 130D, 130E, 130F) ein eingehalstes Profil geformt wird, wobei jedes Matrizenelement nur einen Teil des Halsprofiles ausbildet und der von jedem Matrizenelement geformte Teil teilweise in den Abschnitt integriert und an diesem angepaßt wird, der von dem vorhergehenden Matrizenelement geformt wird, und wobei das Halsprofil von jedem der Matrizenelemente axial erweitert wird.

5. Verfahren zum Einhalsen mittels Matrizen nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß anfänglich das offene Ende des Behälters (16) nachgeforzut wird, um Unge nauigkeiten (a) in der Wand (210) des Behälters; (b) in der Konzentrizität des Behälters; und (c) Irregularitäten an der Oberfläche und am Rand des Behälters zu beseitigen.

6. Verfahren zum Einhalsen mittels Matrizen nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (16) durch eine Einrichtung mit einem schwimmenden Form- Kontrollelement (140) mit einem Hauptkörper (142), der radial schwimmend an einer Halterung (137) angebracht ist, und mit einem Formelement (150), das radial schwimmend am Hauptkörper (142) angebracht ist, nachgeformt wird.

7. Verfahren zum Einhalsen mittels Matrizen nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (16) mit mindesten vier Matrizen-Elementen (130A, 130B, 130C, 130D) in Eingriff kommt, die nach dem Nachformungsschritt auf den Behälter einwirken, um aufeinanderfolgend an vier begrenzten Abschnitten anzugreifen und das Halsprofil zu formen.

8. Verfahren zum Einhalsen mittels Matrizen nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der sich verjüngende Abschnitt ein erstes bogenförmiges Segment (CA1) am Ende der Wand (210) mit einem Innenradius, einen glat ten, verjüngten, nach innen geneigten Abschnitt (211) und ein zweites bogenförmiges Segment (CR1) mit einem Außenradius zwischen dem geneigten Abschnitt (211) und dem verengten Hals (212) aufweist.

9. Verfahren zum Einhalsen mittels Matrizen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das erste bogenförmige Segment (CA1) im oberen Abschnitt einen bogenförmigen Abschnitt mit einem Außenradius aufweist, der mit dem glatten, verjüngten, nach innen geneigten Abschnitt (211) integriert ist.

10. Verfahren zum Formen eines verjüngten Halses rund um ein offenes Ende eines gezogenen und gestreckten Behälters (16), um einen Abschnitt (212) reduzierten Durchmessers oberhalb einer Seitenwand (210) über einem glatten, geformten Abschnitt (211) durch Einhalsen eines eingehalsten Abschnitts an dem Ende der Seitenwand (210) und einem Abschnitt (212) reduzierten Druchmessers nahe dem offenen Ende der Seitenwand (210), wobei der eingehalste Teil ein erstes an die Seitenwand (210) angrenzendes Segment (CA1) und ein zweites, an den Abschnitt (212) reduzierten Durchmessers angrenzendes Segment (CR1) aufweist; dadurch gekennzeichnet, daß nur ein oberer Teil des eingehalsten Abschnitts einschließlich des zweiten Segments (CR1) und des Abschnitts (212) verringerten Durchmessers durch Einhalsen mittels Matrize nachgeformt wird, um den Durchmesser und die Länge des Abschnitts (212) verringerten Druchmessers zu verkleinern und die axiale Länge des eingehalsten Abschnitts zu vergrößern, um ein einziges, glattes Halsprofil am Behälter zu formen.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein oberer Abschnitt des eingehalsten Abschnitts und der Abschnitt (212) verringerten Durchmessers in einem nachfolgenden Einhalsvorgang nachverformt werden, um einen glatten, kegelstumpfförmig verjüngten Abschnitt (228) zu formen, der sich unter einem vorbestimmten Winkel (F) von der Seitenwand (210) nach innen erstreckt.

12. Verfahren nach den Ansprüchen 10 und 11, gekennzeichnet durch ein erstes Segment (CA1) mit einer gerundeten,

und dem glatten, kegelstumpfförmig verjungten Abschnitt (228).

13. Verfahren nach den Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Abschnitt des eingehalsten Abschnitts und der Abschnitt (212) verringerten Durchmessers weiterhin verformt wird, um die axiale Länge des eingehalsten Abschnitts zu erhöhen, während der Durchmesser und die Länge des Abschnitts (212) verringerten Druchmessers verringert werden.

14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Winkel kleiner als 30º ist.

15. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Winkel etwa 21º beträgt.

16. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Winkel etwa 26º beträgt.

17. Verfahren nach den Ansprüchen 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Abschnitt (CR2) des eingehalsten Abschnitts (228) und der Hals (229) verringerten Durchmessers in drei weiteren Nachformschritten verformt werden, um einen eingehalsten Abschnitt mit einem ersten, bogenförmigen Segment (CA6) am Ende der Seitenwand (210), einen glatten, kegelstumpfförmig verjüngten Abschnitt (CT6), der den vorbestimmten Winkel festlegt, und ein zweites bogenförmiges Segment (CR6) an dem Hals verringerten Durchmessers zu erzeugen.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Hals (266) verringerten Durchmessers in jedem der drei weiteren Nachformschnritte in im wesentlichen gleichen Inkrementen reduziert wird.