DE4228125C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von zylindrischen Hohlkörpern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie die Vorrichtung bei der Herstellung von zylindrischen Hohlkörpern, insbesondere von Dosen, mit dem bzw. mit der defekte Dosen bei der Herstellung erkannt und aus dem Produktionsprozeß entfernt werden können.

Zylindrische Hohlkörper, insbesondere Dosen, wie Konservendosen, werden heute automatisch auf verketteten Maschinen hergestellt, wie beispiels­ weise in Technische Rundschau Nr. 34 vom 21. August 1979, Seite 19 bis 21, beschrieben.

Die Lackierung von zylindrischen Hohlkörpern, z. B. Dosen, findet in umfangreichem Maße statt. Das ist einerseits notwendig, um die Behälter vor äußeren Beschädigungen, z. B. Korrosion, zu schützen, andererseits ist es möglich, auf diese Art und Weise die optische Qualität der Behälter zu erhöhen, z. B. durch eine farbige Grundlackierung. Die hierfür eingesetz­ ten Anlagen sind hochautomatisierte komplexe Anlagen. Dabei werden die Dosen von einer Aufgabevorrichtung auf ein rotierendes Mandrelrad gegeben und dann einer Lackier- und nach dem Trocknen einer Bedruckungseinheit zugeführt. Die Lackier- und Bedruckungsvorgänge geschehen mit empfindli­ chen, z. B. gummierten Walzen und Gummidrucktüchern. Sind defekte Dosen vorhanden oder werden diese nicht richtig auf den Dosenhalter aufgezogen und dann in Kontakt mit der Lackier- bzw. Bedruckungswalze oder mit einem Gummidrucktuch gebracht, werden diese Druckvorrichtungen im allgemeinen zerstört. Das verursacht Maschinenstillstandzeiten, in denen die beschä­ digten Teile ausgewechselt werden müssen. Dadurch entstehen erhebliche Verluste an Produktionszeit.

Weiterhin besteht die potentielle Gefahr, daß defekte Dosen bei den Transportvorgängen verkanten und die Transportvorrichtung blockieren. Das führt ebenfalls zu Störungen im Betriebsablauf, die vom Bedienungsperso­ nal manuell beseitigt werden müssen.

So kann eine defekte Dose einen erheblichen Anteil an Ausschuß verursa­ chen. Aus diesen verschiedenen Gründen ist es notwendig, Verfahren zur Verfügung zu stellen, um beschädigte Dosen rechtzeitig aus dem Produkti­ onsprozeß zu entfernen.

Die Herstellung der Dosen verläuft nach bekannten Verfahren. Dabei werden aus Blechen Rohlinge vorgeformt, die die Form eines Napfes besitzen. Danach wird dieser Napf auf einer Abstreckvorrichtung zur Dosenform verformt. Dabei wird die bis dahin kurze und dicke Seitenwand des Napfes auf die ungefähre Dosenlänge abgestreckt. Dabei vermin­ dert sich die Wandstärke der Dose sehr stark, z. B. auf bis zu 0,1 mm. Nach dem Abstreckvorgang wird die in ihrer Form ausgebildete Dose z. B. mittels Abstreif- oder Halteklauen und mit Hilfe von Druckluft von der Abstreckvorrichtung (dem Abstreckdorn) abgestreift.

Nach dem Abstrecken werden die Dosen zu einem sogenannten Trimmer beför­ dert. Diese Vorrichtung dient dazu, die endgültige Dosenlänge sowie einen glatten Dosenrand zu erzeugen. Dabei wird die Dose in Rotation versetzt und dabei einem Schneidwerkzeug zugeführt, das die Dose auf die gewünsch­ te Länge zuschneidet. Dabei werden leichte übliche Verformungen des Dosenrandes, die aus dem Abstreckvorgang herrühren, mit abgetrennt.

Bei diesem Herstellungsverfahren kann es zu verschiedenen Defekten bzw. Fehlern kommen. Einerseits ist es möglich, daß beim Abstreckvorgang die Dose vom Dosenrand her einreißt. Weiterhin ist es möglich, daß beim Abstreifen Teile des Dosenrandes umgestülpt werden. Das führt dazu, daß bei defekten Dosen die Dosenränder bis zu 50 mm vom Rand her eingerissen oder umgestülpt bzw. umgebördelt sein können. Geringfügige Defekte am Dosenrand werden durch das Kürzen der Dosenlänge im Trimmer entfernt. Treten bei der Herstellung jedoch defekte Dosen auf, die auf eine größere Entfernung vom Dosenrand hin Fehlstellen aufweisen, bleiben diese auch nach dem Trimmvorgang weiterhin in der Produktionslinie und können zu erheblichen Störungen und Beschädigungen der Produktionsanlagen, insbe­ sondere der Lackier- und Bedruckungsanlagen, führen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von zylindrischen Hohlkörpern, insbesondere Dosen, bereitzustellen, die Störungen des Betriebsablaufs sowie Beschädigungen der Produktionseinrichtungen weitgehend vermeiden.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet die im Patentanspruch 5 beschriebene Vorrichtung.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung können die Sensoren um das Ende der zylindrischen Hohlkörper nach oder bei dem Abstreckprozeß bzw. Schneidprozeß angeordnet werden.

Dabei können die Sensoren fest installiert sein, so daß mit dem Abstreck­ werkzeug auch die Sensoren in eine geeignete Position gebracht werden oder sie sind beweglich angeordnet und werden erst nach Beendigung des Abstreckprozesses zu dem Dosenende geführt. Eine weitere Ausführungsform ordnet die Sensoren nach dem Trimmvorgang an, das heißt nach dem Trimmen der Dosen auf die gewünschte Länge werden die Hohlkörper mit ihrem offenen Ende an den Sensoren vorbeigeführt. Gegebenenfalls können beide Ausführungsformen auch zusammen eingesetzt werden.

Die an sich bekannten Sensoren für elektromagnetische, optische oder pneumatische Effekte werden so an der Abstreckvorrichtung bzw. dem Abstreckwerkzeug angebracht, daß eine Messung durchgeführt wird bevor die Dose durch die Abstreifvorrichtung von den Abstreckwerkzeugen entfernt wird. Das kann durch eine parallele Anordnung zu der Abstreifvorrichtung um das offene Ende der Dose geschehen. Die Sensoren melden eine Abwei­ chung vom üblichen Verhalten der Dosen. Bei Feststellung einer defekten Dose kann diese über bekannte Sortiermechanismen aus dem weiteren Produk­ tionsverlauf entfernt werden. Weiterhin ist es möglich, die Sensoren auch nach dem Trimmvorgang anzubringen, wobei dann nach dem Trimmen jede Dose einzeln der automatischen Meßvorrichtung zugeführt wird.

Als optische Sensoren können für das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielsweise solche eingesetzt werden, wie sie dem Fachmann geläufig sind und in der Literatur beschrieben werden. Es sind dies Sensoren, die auf eine einfallende Lichtmenge reagieren. Es können auch Sensoren eingesetzt werden, die nur auf Licht bestimmter Wellenlänge reagieren. So kann der Einfluß von Streulicht vermindert werden. Ebenso können durch bekannte Maßnahmen die Sensoren so abge­ schirmt werden, daß sie nur auf den zu untersuchenden Teil der Dose ausgerichtet sind und nicht durch Fremdeinflüsse beeinträchtigt werden. Die Sensoren sind z. B. in einem Abstand von 5 bis 100 mm vom Außenumfang der Dose angebracht. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Sensoren nicht durch zerrissene, umgestülpte Dosenränder beschädigt werden können.

Um ein entsprechendes Signal auf die Sensoren fallen zu lassen, kann in die Dose eine Lichtquelle eingeführt werden. Das kann in die fertig ausgebildete Dose in einem separaten Arbeitsgang geschehen oder es wird bevorzugt zusammen mit dem Abstreckwerkzeug eine Lichtquelle in den Hohlkörper eingeführt. Dabei ist es ausreichend, wenn die Lichtquelle nur in einen Teil der Dose, z. B. in den Teil der Dose zum offenen Ende hin (z. B. den unteren Teil), eingeführt wird. Sind die Dosenränder zerrissen, wird durch die Fehlstellen Licht aus dem Inneren der Dose nach außen gelangen. Dieses wird von den Sensoren aufgefangen und führt zu einem Signal, das die untersuchte Dose als defekt kennzeichnet.

Es ist ebenso möglich, daß die Anordnung der Lichtquelle und der licht­ empfindlichen Sensoren vertauscht wird, das heißt daß die Lichtquelle außerhalb der Dose liegt und die Sensoren in die Dose eingeführt werden.

Der Abstand der Sensoren vom offenen Dosenende kann dem Produktionsprozeß angepaßt werden. Bei der Herstellung der Dosen durch Abstrecken ist ein nicht glatter Rand üblich. Deshalb liegen die Sensoren in einem größeren Abstand, z. B. < 10 mm, bevorzugt < 20 mm, vom Dosenrand entfernt, um durch die üblichen Herstellungsabweichungen nicht beeinflußt zu werden. Erfindungsgemäß ist es auch möglich, diese Prüfung nach dem Trimmer durchzuführen. Wird die Prüfung von defekten Dosen zu diesem Zeitpunkt vorgenommen, ist durch den Arbeitsprozeß ein glatter Dosenrand erzeugt worden. Die Sensoren können deshalb im Abstand von < 1 mm, bevorzugt < 10 mm, vom Dosenrand angeordnet sein.

Für die Erfindung können auch übliche elektromagnetische Sensoren verwen­ det werden, die die Veränderung des Magnetfeldes messen. Die elektromag­ netischen Sensoren können den Hohlkörpern beispielsweise von außen zuge­ führt werden.

Ist der Dosenrand eingerissen, umgebördelt oder umgestülpt, ist an dieser Stelle eine verminderte oder höhere Materialstärke ausgebildet. Die Sensoren reagieren auf die Menge des vorhandenen paramagnetischen Mate­ rials der Dosenwand. Wird ein von dem Normalfall abweichender Meßwert erhalten, beispielsweise ein höherer Wert gemessen, z. B. bei einer umgestülpten Dosenwand, oder wird ein niedriger Wert gemessen, z. B. bei Löchern oder Rissen in der Dosenwand, so wird ein Signal erzeugt, das dieser untersuchten Dose zugeordnet wird. Um die Beschädigung der Senso­ ren zu verhindern, sind diese in einem Abstand vom Umfang der Dose angeordnet. Dieser beträgt bevorzugt 5-50 mm, besonders bevorzugt < 10 mm. Dabei ist der Abstand so zu wählen, daß eine ausreichende Empfind­ lichkeit der Sensoren auf die zu messenden Effekte gegeben ist. Der Fachmann kann kommerzielle geeignete Sensoren leicht auswählen.

Der Abstand der Sensoren vom offenen Ende des Hohlkörpers ist von dem Ort der Messung abhängig. Wird an der Abstreckvorrichtung gemessen, so ist die Entfernung vom Dosenrand bevorzugt < 10 mm, besonders bevorzugt < 20 mm. Wird nach der Trimmvorrichtung gemessen, so soll die Entfernung vom Dosenrand < 1 mm, bevorzugt < 10 mm sein.

Eine dritte Möglichkeit der Feststellung von defekten Dosen ist die Verwendung von pneumatischen Sensoren. Der Abstreifvorgang von den Abstreckwerkzeugen wird durch Abstreifklauen vorgenommen. Weiterhin wird dieser Vorgang durch Druckluft, die auf das Innere der Dose einwirkt, unterstützt. Ist eine Dose defekt, das heißt ist der Dosenrand umgestülpt oder eingerissen, tritt an der defekten Stelle ein Luftstrom von innen nach außen auf. Dieser Luftstrom kann durch geeignete Sensoren festge­ stellt werden. Dabei wird nur der seitwärts austretende Luftstrom gemes­ sen, nicht die aus dem offenen Dosenende entweichende Luft. Vorteilhaft kann das offene Dosenende abgedeckt werden, um die Meßgröße besser zu erfassen. Mit diesem Verfahren ist es möglich, nach dem Abstrecken der Dosen defekte Dosen festzustellen und ihnen ein Meßsignal zuzuordnen.

Bei dieser Arbeitsweise wird mit der Druckluft zum Abstreifen der Dose das Meßsignal erzeugt. Werden diese Sensoren zum Untersuchen der Dosen nach der Trimmvorrichtung verwendet, ist es notwendig, eine zusätzliche Vorrichtung zur Erzeugung eines Überdruckes im Doseninneren vorzusehen. Dabei kann es sinnvoll sein, die Dosenöffnung dabei abzudecken, um die Meßgröße zu verstärken. Der Abstand der Sensoren vom Umfang wird so gewählt, daß keine Schädigung durch die defekten Dosen eintritt.

Der Abstand der Sensoren vom Dosenumfang beträgt bevorzugt 10-50 mm. Er wird so gewählt, daß die Sensoren nicht beschädigt werden. Andererseits soll durch die Wahl der Entfernung der Einfluß von störenden Luftbewegun­ gen auf das Meßsignal verringert werden. Der Abstand vom offenen Dosenen­ de soll bei einer Messung an der Trimmvorrichtung gering sein, bevorzugt < 10 mm.

Eine weitere Möglichkeit zur Erzeugung eines Meßsignals bei der Bestim­ mung von defekten Dosen liegt darin, daß der Druckverlauf während des Abstreifvorgangs, der mit Druckluft durchgeführt wird, gemessen wird. Die Dosen werden mit einem Überdruck von der Abstreckvorrichtung entfernt. Bei nicht defekten Dosen ergibt sich ein Meßsignal, das nur in einem engen Rahmen schwankt. Der Druck zeigt nur einen geringen Abfall bis zu dem Zeitpunkt, in dem der Dosenrand über das Abstreckwerkzeug bewegt wird. Zu diesem Zeitpunkt ist ein steiler, plötzlicher Druckabfall festzustellen. Liegen am Dosenrand defekte Stellen vor, so ist ein vorzeitiger Druckabfall zu beobachten.

Wird bei der Steuerung der Druckluft zum Abstreifen der Dosen eine Meßvorrichtung vorgesehen, die den Druckverlauf beim Abstreifvorgang registriert, ist es möglich, aus dem abweichenden Druckabfallverhalten defekte Dosen zu erkennen. Dabei wird ein Signal erzeugt, das der ent­ sprechenden Dose zugeordnet werden kann.

Das Material der Dosen kann unterschiedlich sein. Es muß den üblichen Herstellungsbedingungen und Anwendungsbedingungen für Dosen, z. B. Streck­ barkeit, Stabilität gegen Verformung, genügen. Beispiele dafür sind Metall, z. B. Eisen, Aluminium oder Legierungen davon. Diese werden in Form von Blechen hergestellt und daraus die Hohlkörper hergestellt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann an der Abstreckvorrichtung und/oder an der Schneidevorrichtung die Sensoren aufweisen. Dabei können auch Sen­ soren von unterschiedlicher Funktionsweise zusammen eingesetzt werden. Die Sensoren sind so angebracht, daß sie nicht von defekten Dosen beschä­ digt werden können. Weiterhin ist es günstig, wenn die Vorrichtung nach den Sensoren zum Erkennen von defekten Dosen eine zusätzliche Einrichtung aufweist, die defekten Dosen aus der Transportlinie entfernt.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann defekten Dosen im Verhältnis zu vorschriftmäßig hergestellten Dosen ein Meßsignal zugeordnet werden. Auf Grund dieser Zuordnung ist es leicht möglich, diese Dosen aus dem Produk­ tionsprozeß zu entfernen. Das kann durch bekannte Maßnahmen, wie z. B. mechanisches Entfernen geschehen, die die Dose aus einer Reihe von hergestellten Dosen entfernen. Beispielsweise kann die defekte Dose durch Anblasen mit Druckluft aus der Transportlinie entfernt werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Erkennen von defekten Dosen ist es möglich, diese aus dem Produktionsprozeß zu entfernen, bevor sie weitere Folgeschäden bei der Lackier-, Bedruckungs- oder Transportein­ richtung verursachen. Weiterhin ist es möglich, diese Dosen so rechtzei­ tig zu entfernen, daß durch den Transport von defekten Dosen weitere benachbarte Dosen nicht beschädigt werden. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Arbeitens besteht darin, daß nach dem Kennzeichnen von defekten Dosen nach der Herstellung der Hohlkörper ein größerer Zeitraum zum Entfernen zur Verfügung steht. Werden solche defekten Dosen erst kurz vor der Lackiervorrichtung oder Bedruckungsvorrichtung festgestellt, besteht kein ausreichender Zeitraum, diese vor den weiteren Verfahrens­ schritten aus dem Produktionsprozeß zu entfernen.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann durch einen automatischen Produkti­ onsablauf, z. B. einen Rechner, gesteuert werden. Damit ist es möglich, die entsprechenden Untersuchungen vorzunehmen, ohne auf direkte menschliche Kontrolle angewiesen zu sein. Dabei werden Fehlermöglichkei­ ten, wie z. B. Ermüdung, ausgeschaltet. Da die zur Verfügung stehenden Zeiträume in der Produktion nur kurz bemessen sind, führt die automati­ sche Erkennung von defekten Dosen zu einem sichereren Produktionsablauf.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung von zylindrischen Hohlkörpern, bei dem napfförmig vorgeformte Rohlinge in einer Produktionslinie einer Abstreckvorrichtung zugeführt und dort tiefgezogen werden, die erhaltenen zylindrischen Hohlkörper von der Abstreckvorrichtung abgestreift und einer Schneidevorrichtung zugeführt, wo sie auf die gewünschte Länge geschnitten werden, worauf sie innerhalb der Produktionslinie einer Lackier- und gegebenenfalls Bedruckungsvor­ richtung zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der gebildeten zylindrischen Hohlkörper nach dem Abstrecken und/oder nach dem Schneiden durch einen oder mehrere Sensoren auf Fehler geprüft und danach die ermittelten defekten Hohlkörper aus der Produktionslinie vor der Lackier- und gegebenenfalls Bedruckungsvorrichtung entfernt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß optische, elektromagnetische und/oder pneumatische Sensoren verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren während des Abstreckvorganges und/oder des Schneidvorganges an die zylindrischen Hohlkörper herangeführt oder in die zylindri­ schen Hohlkörper eingeführt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren nach dem Abstreck- und/oder Schneidvorgang an die zylindri­ schen Hohlkörpern herangeführt oder in die zylindrischen Hohlkörper eingeführt werden.

5. Vorrichtung, geeignet zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend eine Transporteinrichtung für napfför­ mig vorgeformte Rohlinge zu einer Abstreckvorrichtung, eine Trans­ porteinrichtung von der Abstreckvorrichtung zu einer Schneidvorrich­ tung für die erhaltenen zylindrischen Hohlkörper, sowie eine weitere Transporteinrichtung zu einer Lackier- und/oder Bedruckungsvorrich­ tung für die erhaltenen zylindrischen Hohlkörper, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mit der Abstreckvorrichtung und/oder mit der Schneidevor­ richtung Einrichtungen mit Sensoren gekoppelt sind, die die erhalte­ nen zylindrischen Hohlkörper auf Fehler untersuchen, oder daß sich an die Abstreckvorrichtung und/oder die Schneidevorrichtung solche Sensoren anschließen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Senso­ ren einen Abstand von über 5 mm vom Umfang der zylindrischen Hohl­ körper aufweisen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren an der Abstreckvorrichtung einen Abstand von über 10 mm vom offenen Dosenende aufweisen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Sensoren an der Schneidvorrichtung einen Abstand von unter 10 mm vom offenen Dosenende aufweisen.