DE4221282C2 - Verfahren zum Querschnittsvermindern eines offenen Endes eines Metallbehälterkörpers - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Querschnittsvermindern eines offenen Endes von Metallbehälterkörpern nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Querschnittsverminderung von Metallbehältern vor der End­ stückverbindung ist inzwischen weit verbreitet, insbesondere in der Getränkeindustrie. Durch Vermindern des Durchmessers an einem Ende eines Behälters kann die Endstückmaterialmenge vermindert werden, um Verpackungskosten zu vermindern, und Behälter können leichter gestapelt werden (d. h. das ver­ kleinerte obere Ende eines Behälters kann in den Bodenteil mit größerem Durchmesser eines anderen Behälters passen), um Lagerung, Handhabung und Schaustellung zu ermöglichen.

Viele bekannte Querschnittsverminderungstechniken sind ent­ wickelt worden. Solche Techniken verwenden im allgemeinen äu­ ßere Formen und/oder Rollen, die auf die Außenseite eines Be­ hälterkörpers wirken. Wie darin verwendet, ist ein "Formquerschnittsverminderungs"-Vorgang ein Vorgang, bei dem ein zylindrischer Behälterkörper und eine nach innen vermin­ dernde Form axial ausgerichtet sind und sich axial in entgegenge­ setzter Weise bewegen, um ein offenes Ende des Behälterkör­ pers durch die verkleinernde Form zu drücken. Wegen der hohen Kompressionskräfte, die bei Formquerschnittsverminderungsvor­ gängen auf die Behälterkörper ausgeübt werden, kann nur eine relativ kleine Durchmesserverminderung pro Vorgang erreicht werden, ohne daß die Seitenwand sich krümmt oder faltet Somit sind oft mehrere aufeinanderfolgende Formquerschnitts­ verminderungsvorgänge notwendig, um einen gewünschten vermin­ derten Durchmesser zu erreichen.

In Querschnittsverminderungsverfahren, die externe Rollen verwenden, kontaktieren eine oder mehrere Rollen die Seiten­ wand eines sich drehenden Behälterkörpers nahe eines offenen Endes davon und werden radial nach innen getrieben. Ein zy­ lindrisches Glied ist innen und drehbar am offenen Ende des Behälterkörpers angeordnet, um das offene Ende während solch eines Verfahrens zu halten. In den meisten bekannten Verfah­ ren ist keine innere Unterstützung vorgesehen in einer gegen­ wirkenden Beziehung zu der fortschreitenden Bewegung nach in­ nen einer Formrolle, wodurch sich Verfahrenssteuerprobleme ergeben, die in der Praxis das Maß der Querschnittsverminde­ rung nach innen begrenzen. Ferner bewirkt bei solchen bekann­ ten Rollformverfahren die Konfiguration und relative Anord­ nung der externen Rollen und zwischenliegende äußere/innere Halter, daß das offene Ende des Behälterkörpers durch einen extrem scharfen Radius dazwischen gezogen wird (d. h. annä­ hernd eine 90°-Krümmung), um einen Flansch zu bilden, und sie erzeugen eine Gefahr, daß Metallsplitter innerhalb des Behäl­ terkörpers gebildet werden. Eine solche herkömmliche Flansch­ bildungs- und Herstellungsgefahr begrenzt auch in der Praxis den Grad der durchführbaren Querschnittsverminderung nach in­ nen. Vergleiche dazu beispielsweise DE 26 39 764 C2. Vergleiche aber auch das Querschnittsvermindern durch Pressen gemäß US 3 808 868.

Kürzlich wurde eine neue Querschnittsverminderungstechnik, be­ kannt als "Dreh-Fließ-Querschnittsverminderung" und beschrie­ ben in US-Patenten 4 563 837 und 4 781 047, entwickelt, in der zwei innere Glieder vorgesehen sind zum Tragen und da­ durch Steuern eines sich drehenden Behälterkörpers, während eine entgegenwirkende externe Rolle nach innen und axial fortschreitet, um den Behälter im Querschnitt zu vermindern, wodurch ein Anstieg des Grades der Quer­ schnittsverminderung nach innen möglich wird, der in der Pra­ xis in einem einzigen Verfahrensschritt durchgeführt werden kann. Insbesondere ist ein erstes inneres Trag- oder Unter­ stützungsglied konfiguriert und in dem offenen Ende eines Be­ hälterkörpers angeordnet in gegenwirkender Beziehung zu einer radialgetriebenen äußeren Rolle, die derart konfiguriert und angeordnet ist, daß eine gewinkelte erste Stirnfläche davon radial nach innen und axial in Eingriff gebracht wird zu dem offenen Ende hin mit einer komplementär gewinkelten Stirnflä­ che eines ersten Tragglieds zum Tragen und steuerbaren Ver­ mindern des Behälterkörperdurchmessers dazwischen. Ferner ist ein zweites inneres Tragglied konfiguriert und benachbart zu und außen bezüglich des ersten Tragglieds und relativ zu der konfigurierten äußeren Rolle angeordnet, um den Behälterkör­ per drehbar zu halten und noch wichtiger derart, daß eine zweite gewinkelte Stirnfläche der äußeren Rolle mit einer komplementär gewinkelten Stirnfläche des zweiten inneren Glieds zusammenwirkt während Querschnittsverminderungsvorgän­ gen, um den Behälterkörper zu tragen und dadurch zu steuern. Die äußere Rolle ist mit einer Feder gespannt für eine abge­ messene axiale Bewegung zu dem offenen Ende des Behälters hin, wenn er mit dem ersten Tragglied in Eingriff kommt, und das zweite Tragglied ist mit einer Feder vorgespannt für eine abgemessene axiale Bewegung von dem ersten Tragglied weg in­ folge der radialen und axialen Bewegung der externen Form­ rolle.

Während die Dreh-Fließquerschnittsverminderung wirksam die Anzahl der Verfahrensschritte vermindern kann, die notwendig sind zum Erreichen eines gewünschten Querschnittsverminde­ rungsdurchmessers und um dadurch die Gesamtausrüstungs-Anfor­ derungen und Herstellungskosten zu vermindern, ist es emp­ findlich auf Ausgangsdurchmesser-Abweichungen. Das heißt, es wurde gefunden, daß Abweichungen in den Ausgangsdurchmessern der Behälterkörper, die durch unterschiedliche Behälterkörper­ herstellungsmaschinen hergestellt wurden, wenn sie nicht richtig berücksich­ tigt werden, Herstellungsprobleme hervorrufen können während der Dreh-Fließ-Querschnittsverminderung (zum Beispiel Behäl­ terkörperkrümmen, oder -falten), und an­ dernfalls ungewünschte Behälterabweichungen nach Vervoll­ ständigung der Dreh-Fließquerschnittsverminderung bewirken können (z. B. Abweichungen der Behälterkörperhöhe und Abwei­ chungen in der Kreisform der Kanten des offenen Endes der Behälterkörper). Was das letztere betrifft kann eine solche Behälterabweichung ein Hindernis bei der Verminderung der Endstückmetall-Anforderungen dar­ stellen.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Verfah­ ren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiter zu ent­ wickeln, daß die Behältergleichförmigkeit erhöht wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß vor dem Dreh-Fließ-Querschnittsverminderungsvorgang mindestens ein Formquerschnittsverminderungsvorgang an dem offenen Ende des Behälters durchgeführt wird.

Entsprechend wird ein Querschnittsverminde­ rungsverfahren vorgesehen, wobei die Verfahrensvorteile der Dreh-Fließ-Querschnittsverminderung umgesetzt werden, während die Wahrscheinlichkeit von Herstellungsproblemen, die der Dreh-Fließ-Querschnittsverminderung anhaften, vermindert wer­ den und Behältergleichförmigkeit verbessert wird, die er­ reicht wird nach Vollendung des Dreh-Fließ-Querschnittsver­ minderungsteils des Verfahrens.

Dies wird in der vorliegen­ den Erfindung umgesetzt durch kombinierte Verwendung von Form-Querschnittsverminderung- und Dreh-Fließ-Querschnitts­ verminderungsvorgängen. Genauer werden durch Formquer­ schnittsverminderung vor der Dreh-Fließ-Querschnittsverminde­ rung bei der vorliegenden Erfindung Ausgangsdurchmesser-Abwei­ chungen in Behälterkörpern wesentlich vermindert vor der Dreh-Fließ-Querschnittsverminderung, wodurch die Wahrschein­ lichkeit des Behälterkörperversagens während Dreh-Fließ-Quer­ schnittsverminderungsvorgängen vermindert wird und die Behältergleichförmigkeit nach der Dreh-Fließ-Querschnittsver­ minderung erhöht wird. Ferner wurde gefunden, daß die vorlie­ gende Erfindung die Toleranz äußerer Beschichtungen bezüglich Dreh-Fließ-Querschnittsverminderung erhöht.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung umfaßt das Durchfüh­ ren von zumindest einem Formquerschnittsverminderungsvorgang an dein offenen Ende eines Metallbehälterkörpers, um den Ausgangsdurchmesser des offenen Endes auf einen ersten verminder­ ten Durchmesser zu vermindern. Jeder Formquerschnittsvermin­ derungs-Vorgang umfaßt axiales Ausrichten des offenen Endes des Behälterkörpers mit einem Formsatz, der eine äußere Quer­ schnittsverminderungsform und eine gegenwirkende innere Pi­ lotform aufweist, und Pressen des offenen Endes des Behälter­ körpers zwischen die äußere Querschnittsverminderungsform und die innere Pilotform.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung umfaßt ferner einen angepaßten Dreh-Fließ-Querschnittsverminderungsvorgang an dem offenen Ende des Behälterkörpers, der formquerschnittsvermin­ dert wurde, um den Durchmesser davon weiter zu vermin­ dern auf einen zweiten, weiter verminderten Durchmesser.

Auf diese Weise kann zusätzlich zum Ausnutzen der Durchmesser-Gleichförmigkeitsvorteile der Formquerschnittsver­ minderung die Querschnittsverminderung nach innen, die wäh­ rend der Dreh-Fließ-Querschnittsverminderung erreicht wird, zusätzlich kombiniert werden mit dem, das durch die Formquer­ schnittsverminderung erreicht wurde, wodurch die Endstückme­ tall-Anforderungen vermindert werden.

Fig. 1A-1C sind vergrößerte Teilschnitte von aufeinanderfol­ genden Stufen in einem Formquerschnittsverminderungsvorgang, der ein Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aufweist;

Fig. 2A-2D sind vergrößerte Teilschnitte von aufeinanderfol­ genden Stufen eines Dreh-Fließ-Querschnittsverminderungsvorgangs, der ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung auf­ weist.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird der Durchmesser des offenen Endes eines Behälterkörpers 10 auf einen ersten verminderten Durchmesser vermindert in dem Formquerschnittsverminderungsvorgang, der in Fig. 1A bis 1c gezeigt ist, und wird weiter vermindert auf einen zweiten verminderten Durchmesser in einem Dreh-Fließ- Querschnittsverminderungsvorgang, der in den Fig. 2A bis 2D gezeigt ist. Bei einem ersten verminderten Durchmesser, wie er in den Fig. 1A bis 1C gezeigt ist, ist das offene Ende des Behälterkörpers 10 zuerst axial mit einem herkömmlichen Formwerkzeug­ satz 20 ausgerichtet, der ein äußeres Formglied 22 und ein zylindrisches inneres Formglied 24 aufweist. Der Behälter­ körper 10 wird dann axial zu dem Formsatz 20 getrieben, um das offene Ende des Behälterkörpers 10 in einen Raum 26 zwi­ schen dem äußeren Formglied 22 und dem inneren Formlied 24 zu pres­ sen. Genauer gesagt, kontaktiert das offene Ende des Behäl­ terkörpers 10 eine gewinkelte Formoberfläche 28 des äußeren Formglieds 22 und wird in den Raum 26 geführt, wodurch ein nach innen gewinkelter Teil 12 in den Behälterkörper 10 ge­ formt wird und der Durchmesser des offenen Endes davon auf einem ersten verminderten Durchmesser vermindert wird.

Wie in Fig. 2A bis 2D gezeigt ist, wird der Behälterkörper 10 dann dreh-fließquerschnittsvermindert, um das offene Ende 12 davon auf einen zweiten verminderten Durchmesser weiter zu verkleinern. US-Patent 4 563 887 und 4 781 047, die sich auf Dreh-Fließformen beziehen, werden hiermit durch Bezugnahme Teil der Offenbarung.

Genauer gesagt, werden erste und zweite Tragglieder 30 und 40 innerhalb des offenen Endes des Behälterkörpers 10 angeordnet und eine äußere Rolle 50 wird in gegenwirkender Beziehung zu dem ersten Tragglied 30 angeordnet mit dem Behälterkörper 10 dazwischen. Das erste Tragglied 30 ist frei drehbar und axial fest, während das zweite Tragglied 40 angebracht ist zur an­ getriebenen Drehung mit dem Behälterkörper 10 und axial durch eine Feder gespannt ist zu dem ersten Tragglied 30 hin, um eine forcierte und gesteuerte axiale Bewegung weg von dem er­ sten Tragglied 30 zu gestatten, wie weiter unten mit Bezug auf Fig. 2A bis 2D beschrieben wird. Die äußere Rolle 50 ist frei drehbar und kann radial nach innen getrieben werden. Ferner ist die äußere Rolle 50 in ähnlicher Weise axial durch eine Feder gespannt, um forcierte und gesteuerte axiale Bewe­ gung relativ zu dem ersten Tragglied 30 zu gestatten, wie in Fig. 2A bis 2D gezeigt.

Beim Betrieb wird das äußere Glied 50 radial nach innen ge­ trieben und eine Nase 52 und eine erste abgewinkelte Oberflä­ che 54 davon kommen mit dem Behälterkörper 10 in Kontakt (Fig. 2A). Bei Kontakt beginnt die erste abgewinkelte Ober­ fläche 54 mit einer komplementär abgewinkelten Oberfläche 32 des ersten Tragglieds 30 in Eingriff zu kommen (Fig. 2B). Eine solche Eingriffs- oder Nockenwirkung zwingt die äußere Rolle 50, sich axial gegen die daran angelegte Federbelastung zu bewegen, während sie axial nach innen getrieben wird. Wäh­ rend die derartige Eingriffswirkung fortschreitet (Fig. 2C), kommt eine zweite gewinkelte Stirnfläche 56 der äußeren Rolle 50 mit einer komplementär gewinkelten Stirnfläche 42 des zweiten Tragglieds 40 in Kontakt. Solch ein Inkontaktkommen zwingt das zweite Traglied 40, sich axial gegen die darauf ausgeübte Federbelastung zu bewegen, während die äußere Rolle 50 radial und axial fortschreitet.

Gemäß einem Aspekt des in Fig. 1A bis 1C und 2A bis 2D ge­ zeigten Ausführungsbeispiels ist der Durchmesser des zylin­ drischen Umfangsteils 44 des zweiten Tragglieds 40 benachbart zu der gewinkelten Stirnfläche 42 davon im wesentlichen gleich dem ersten verminderten Durchmesser des offenen Endes des Behälterkörpers 10, der durch den in Fig. 1A bis 1C gezeigten Formquerschnittsvermin­ derungsvorgang erreicht wurde. Daher kann das zweite Trag­ glied 40 leicht und durchweg innerhalb eines Behälterkörpers 10 angeordnet sein in einer im wesentlichen umfangsmäßig dicht anschließenden Weise für den Dreh-Fließ-Querschnitts­ verminderungsvorgang. Ferner ist der Umfangsteil 34 des er­ sten Tragglieds 30 benachbart zu der abgewinkelten Stirnflä­ che 32 davon so konfiguriert und angeordnet, daß er während der Drehquerschnittsverminderung im wesentlichen dicht an­ schließend ist mit einem Teil 14 des Behälterkörpers 10 be­ nachbart zu dem Teil 16 des Behälterkörpers 10, der dreh­ querschnittsvermindert wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt des in den Fig. 1A bis 1C und 2A bis 2D gezeigten Ausführungsbeispiels sind die Innenformen der Oberfläche 28 des äußeren Formglieds 22 und die abgewinkelte Stirnfläche 32 des ersten Tragglieds 30 derart ausgewählt, daß der nach innen gewinkelte Teil 12 des Behälterkörpers 10, der sich aus dem Formquerschnittsver­ minderungsvorgang ergibt, im wesentlichen dicht anschließend mit der abgewinkelten Stirnfläche 32 des ersten Tragglieds 30 angeordnet werden kann zur Steuerungsverbesserung während des Dreh-Fließ-Querschnittsverminderungsvorgangs, wie in Fig. 2A bis 2D gezeigt. Beispielsweise ist bei einer Anwendung der vorliegenden Erfindung die innere Formoberfläche 28 mit einem Winkel von ungefähr 35° relativ zu der Mittelachse des Behäl­ terkörpers 10 angeordnet, und zwar während des Formquer­ schnittsverminderungsvorgangs. Als ein Ergebnis wird der nach innen gewinkelte Teil 12 des Behälterkörpers 10 unter einem Winkel von ungefähr 33° relativ zu der Mittelachse des Behäl­ terkörpers 10 angeordnet sein nach dem Zurückschnellen nach der Formquerschnittsverminderung. Im Gegenzug ist die abge­ winkelte Oberfläche 32 des ersten Tragglieds 30 unter einem Winkel von ungefähr 33° relativ zu der Mittelachse des Behäl­ terkörpers 10 angeordnet während des Dreh-Fließ-Querschnitts­ verminderungsvorgangs, so daß zumindest ein Teil des nach in­ nen gewinkelten Teils 12 des Behälterkörpers 10 im wesentli­ chen dicht anschließend damit angeordnet ist während der Dreh-Fließ-Querschnittsverminderung.

Ferner sollte man in den Fig. 2A bis 2D bemerken, daß, da die erste abgewinkelte Fläche 54 der äußeren Rolle 50 und die ab­ gewinkelte Fläche 32 des ersten Tragglieds 30 komplementär sind, die Dreh-Fließ-Querschnittsverminderung des Behälterkör­ pers 10 sanft und steuerbar begonnen werden kann, wie in Fig. 2A gezeigt. Das heißt, ein Kontakt zwischen der Nase 52 und dem Behälterkörper 10 erfolgt im wesentlichen gleichzeitig mit dem Kontakt zwischen der ersten abgewinkelten Oberfläche 54 und dem Behälterkörper 10 und dem Eingriff der ersten ab­ gewinkelten Oberfläche 54 mit der abgewinkelten Oberfläche 32 des ersten Tragglieds 30, wodurch die vorteilhafte Kontrolle über den Behälterkörper 10 vollständig umgesetzt wird, die bei Dreh-Fließ-Querschnittsverminderung möglich ist.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist beispielsweise erfolgreich angewendet worden, um den Ausgangsdurchmesser am offenen Ende eines "211" Metallgetränkebehälters (d. h. eines Behälters, der einen Anfangsinnendurchmesser von ungefähr 6,604 cm aufweist) auf einen "204" Durchmesser (d. h. einen Innendurchmesser von ungefähr 5,486 cm) zu vermindern. Bei einer derartigen Anwendung verminderte der in den Fig. 1A bis 1C gezeigte Formquerschnittsverminderungsschritt den Ausgangsdurchmeser von "211" auf einen ersten verminderten Durchmesser von "209" (d. h. ungefähr 6,256 cm), und der in den Fig. 2A bis 2D gezeigte Dreh-Fließ-Querschnittsverminderungsschritt verminderte den Durchmesser weiter von dem ersten verminderten Durchmesser von "209" auf "204". Bei dieser Anwendung wurde eine verminderte Abweichung bei den dreh-fließ-querschnittsverminderten Behältern erreicht und Betriebsprobleme bei der Dreh-Fließ-Querschnittsverminderung wurden vermindert. Als ein Ergebnis wurden die Betriebsfenster vergrößert, Herstellungsmöglichkeiten verbessert und Endstückmetall- Anforderungen vermindert.

Ferner sei bemerkt, daß in anderen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung mehrfache Formquerschnittsverminde­ rungsvorgänge durchgeführt werden können vor dem Dreh-Fließ- Querschnittsverminderungsschritt. Beispielsweise können mehr­ fache Formquerschnittsverminderungsvorgänge verwendet werden, um einen ausgedehnten und im wesentlichen glatten nach innen abgewinkelten Teil 12 zu ergeben, wie es im Fach bekannt ist. In einem solchen Ausführungsbeispiel wurde die vorliegende Erfindung verwendet, um das offene Ende eines "211" Metallge­ tränkebehälters auf einen "202" Durchmesser (d. h. einen Innendurchmesser mit ungefähr 5,232 cm) mit zwei Formquerschnittsverminderungsvorgängen zu vermin­ dern, die vor dem Dreh-Fließ-Querschnittsverminderungsschritt durchgeführt wurden. In solch einem Ausführungsbeispiel zeig­ ten die sich ergebenden Behälterkörper einen einzigen, wei­ chen, nach innen abgewinkelten Übergangsteil 12 zwischen den nicht-querschnittsverminderten und querschnittsverminderten Teilen, wie es wünschenswert ist.

Claims (2)

1. Verfahren zum Querschnittsvermindern eines offenen Endes eines jeden aus einer Vielzahl von zylindrischen Metall­ behälterkörpern (10), die durch eine Vielzahl von Tiefzieh-Vorrichtungen hergestellt werden, wodurch voneinander abweichende Ausgangsdurchmesser entstehen, wobei ein Dreh-Fließ-Querschnittsverminderungsvorgang an dem offenen Ende durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Dreh-Fließ-Querschnittsverminderungsvorgang mindestens ein Formquerschnittsverminderungsvorgang an dem offenen Ende durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Vielzahl von Form­ querschnittsverminderungsvorgängen durchgeführt wird.