DE4437281C2 - Kombinationswerkzeug zum Endformen der Innenkontur von Formflanschen für Behältnisse aus Blechmaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kombinationswerkzeug zum Endformen der Innenkontur von Formflanschen für Behältnisse aus Blechmaterial, wobei die Formflansche aus dem Blechmaterial herausgearbeitet werden.

Vergleichbare Werkzeuge werden zur Herstellung von Formflanschen für Behältnisse vorwiegend bei der Herstellung von Spundöffnungen aufweisenden Behältern, die vorzugsweise als Fässer ausgestaltet sind, ver­ wendet. So sind die bekanntesten Behältnisse dieser Art beispielsweise Ölfässer, doch werden derartige Behälter neben dem Transport von Flüssigkeiten auch für die Lagerung und den Transport von Stoffen anderer Aggregatzustände vorgesehen. Aufgrund des weltweit sehr hohen Bedarfes derartiger Transport- und Aufbe­ wahrungsbehälter sind Herstellungsverfahren wünschenswert, die die Herstellung derartiger Behälter möglichst rationell und kostensparend unter gleichzeitiger Beachtung aller Sicherheitsvoraussetzungen gestatten.

Besondere Beachtung bei der Herstellung derartiger Behälter finden insbesondere die Verschlußöffnungen, die zum einen das Be- und Entladen der Behälter gestat­ ten und zum anderen den sicheren Transport gewährlei­ sten. Es sind demzufolge hohe Maßstäbe an die Stabili­ tät und die Verschlußfestigkeit/Dichtheit der ver­ schließbaren Formflansche zu stellen.

Hierzu sind bereits Vorschriften gemäß DIN 6643 Teil 2 für die Auslegung sogenannter Spundbehälter aus Stahl bzw. Ver­ schlüsse und Verschließmittel für Behälter vorgesehen.

Der in dieser DIN-Vorschrift vorgesehene Spundbehälter weist eine Öffnung auf, die kleiner ist als der Innen­ durchmesser des Behälters, und die zum Befüllen, Ent­ leeren und Entlüften des Behälters dient. Zum Ver­ schließen dieser Öffnung weist der Spundbehälter einen sogenannten Tri-Sure-Flansch und einen entsprechenden Verschlußstopfen auf. Siehe hierzu die oben genannte DIN-Vorschrift im Teil 2.

Der Tri-Sure-Flansch wird unabhängig vom eigentlichen Behälter als separates Teil hergestellt. Das Einbringen des Flansches in einen Behälter erfolgt durch einen Einstauchvorgang, bei dem zwischen der Behälterwand und dem Flansch eine dem Füllgut angepaßte Dichtung einge­ legt werden muß.

Dieser bekannte Sicherheitsflansch weist aufgrund sei­ ner Ausbildung eine Reihe von Nachteilen auf:
Zum einen ist die Herstellung aufwendig, da der Flansch unabhängig vom Behälter hergestellt wird. Zum anderen ist aufgrund des Einstauchvorganges die Druckbeständig­ keit des Flansches vergleichsweise gering.

Neben dem aufwendigen Herstellprozeß und der geringen Innendruckbeständigkeit hat der Tri-Sure-Flansch den weiteren Nachteil, daß seine Deformationsfestigkeit niedrig ist. Darüber hinaus ist die Kriechsperre gegen hydroskopische Güter gering. Ferner ist eine dem Füll­ gut angepaßte Dichtung erforderlich, da keine homogenen Materialübergänge gegeben sind. Letztlich sind Behälter mit derartigen Flanschen nicht vollständig entleerbar.

In Verbesserung hierzu ist von der Firma BÜCO Büdenben­ der der sogenannte Laserflansch entwickelt worden, der zwar die vorstehend beschriebenen Nachteile nicht auf­ weist, da das Flanschelement mit der Behälterwandung mittels Laserschweißens verschweißt ist. Dieser Flansch hat jedoch den Nachteil, daß seine Herstellung außer­ ordentlich aufwendig ist.

In der amerikanischen Druckschrift US 5 297 411 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Formflansches be­ schrieben, der aus dem Behältermaterial gefertigt ist. In einem ersten Schritt wird der Deckelbereich, in den der Formflansch eingearbeitet werden soll, derart ge­ stanzt und tiefgezogen, daß eine über die Deckelebene erhabene, stufenförmige Kontur erzeugt wird, die eine mittige Flanschöffnung vorsieht. Im weiteren wird das die Flanschöffnung unmittelbar umgebende Blechmaterial mit einem Abkragewerkzeug nach unten verbogen. Nach erfolgtem Werkzeugwechsel wird mittels eines Rollenwerkzeuges das umgebördelte Material gegen die senkrechte Formflanschkante gepreßt, so daß auf diese Weise eine Verdopplung und somit Versteifung des Formflansches erfolgt. Nachteilig ist jedoch die Notwendigkeit eines Werkzeugwechsels, der den Herstell­ vorgang unterbricht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug zum Endformen der Innenkontur von Formflanschen für Behältnisse aus Blechmaterial, wobei die Formflansche aus dem Blechmaterial herausgearbeitet werden, anzuge­ ben, mit dem die Herstellung von Formflanschen ohne großen verfahrenstechnischen Aufwand durchführbar ist. Es soll weitgehend auf Werkzeugwechselmaßnahmen verzichtet werden können, so daß die Herstellkosten minimiert und die Wirtschaftlichkeit des Herstell­ verfahrens gesteigert werden kann.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist in den Ansprüchen 1, 2 und 7 angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, ein Kombinationswerkzeug zu schaffen, mit dem sowohl der Abkragevorgang als auch der Vorgang zum Doppeln des Formflanschkragens mit nur einem einzigen Werkzeug möglich ist.

Erfindungsgemäß weist das Kombinationswerkzeug zum Endformen der Innenkontur von Formflansche für Be­ hältnisse aus Blechmaterial, wobei die Formflansche aus dem Blechmaterial herausgearbeitet werden, eine an der Werkzeugspitze angeordneten, konisch ausge­ formten Abkragevorrichtung auf, die eine in Richtung der Werkzeugspitze sich verjüngende Außenkontur vorsieht, Zusätzlich ist unmittelbar im Anschluß an die Ab­ kragevorrichtung ein Rollenwerkzeug angeordnet, das unmittelbar an die Abkragevorrichtung angrenzende, in Richtung der Werkzeugspitze, konusförmige Konturen aufweisende Formelemente vorsieht, die rotierbar ge­ lagert sind und entgegengesetzt zur Werkzeugspitze in eine zylinderförmige Form übergehen.

Ferner ist das Kombinationswerkzeug erfindungsgemäß auch im Anschluß an die zylinderförmige Form zur Bildung einer Dichtfläche am obersten Formflanschrand mit einen Abschnitt versehen, der eine stark nach außen ragende konusförmige Außenkontur aufweist.

Durch die im einzelnen noch auszuführende spezielle Krafteinwirkung auf das zu bearbeitende Blechmaterial können Blechmaterialien geringerer Qualität, beispiels­ weise Bleche mit Ziehgüten der Klasse St 1203 verwendet werden, ohne daß Materialrisse während der Materialver­ formung auftreten.

Im unterschied zu bekannten Herstellverfahren, bei denen für das erste Verformen des die Formflanschöff­ nung umgebenden Materials ein sogenanntes Abkragewerkzeug und für die Endformung ein sogenanntes Rollenwerkzeug verwendet wird, zeichnet sich das erfindungsgemäße Kombinationswerkzeug dadurch aus, daß das Abkragewerkzeug und das Rollenwerkzeug in einem einzigen Werkzeugstück kombiniert ist. Auf diese Weise wird ein Werkzeugwechsel vermieden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungs­ beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen be­ schreiben. Es zeigen:

Fig. 1a, b Prinzipskizze für das Abkragen und Endformen eines Formflansches mit bekannten Werkzeugen,

Fig. 2 Querschnittsdarstellung eines Kombinations­ werkzeuges zum Abkragen und Endformen eines Formflansches,

Fig. 3 alternatives Ausführungsbeispiel zum Kombina­ tionswerkzeug gemäß Fig. 2,

Fig. 4 alternatives Ausführungsbeispiel zum Kombina­ tionswerkzeug gemäß Fig. 2 und

Fig. 5 alternatives Ausführungsbeispiel zum Kombina­ tionswerkzeug gemäß Fig. 2.

In Fig. 1a ist eine Querschnittsdarstellung des Abkragvor­ ganges mit Hilfe eines extra dafür vorgesehenen Werk­ zeuges, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, dargestellt. Eine Abkragevorrichtung 4 fährt mit ihrer konisch verjüngenden Werkzeugendseite in eine Form­ flanschöffnung 2 von Blechmaterial 1 ein und verformt unter Fixierung des Blechmaterials 1 mit Hilfe von Gegenstücken 12 und 13 den die Formflanschöffnung 2 un­ mittelbar umgebenden Blechmaterialabschnitt 5 derart nach innen, so daß der Blechmaterialabschnitt 5 parallel zur er­ sten Stufe 5′ des Formflansches verbogen ist. Um die Grundkontur des Formflansches während des Abkragevor­ ganges beizubehalten, werden entsprechende Gegenstücke 12 und 13 an die Außenkontur des Formflansches zur Stabilisierung angebracht.

Nach dem Abkragevorgang ist dieses Werkzeug bekannterweise aus der Formflanschöffnung 2 zu entnehmen und ein sogenanntes Rollenwerkzeug, wie es in Fig. 1b dargestellt ist, in die Formflanschöffnung 2 einzuführen.

Das Rollenwerkzeug weist entsprechend geformte, um die Werkzeuglängsachse rotierbar gelagerte Rollen auf, die die Blechmaterialabschnitte 5 und 5′ derart gegenein­ ander verpressen, so daß sie zum einen zu einer stabi­ len doppelwandigen Auslegung des oberen Formflanschab­ schnittes führt und zum anderen zugleich eine Dicht­ ungsfläche 8 bildet.

Die in Fig. 1 dargestellten, an sich bekannten, ge­ trennten Werkzeugstücke weisen jedoch den Nachteil auf, daß zwischen dem Abkragevorgang gemäß Fig. 1a und dem Endformvorgang gemäß Fig. 1b ein Werkzeugwechsel vorge­ nommen werden muß, der nicht nur getrennte Werkzeuge erfordert, sondern ferner zu kostenrelevanten Zeitver­ lusten in der Herstellung derartiger Formflansche bei­ trägt.

Erfindungsgemäß ist ein Kombinationswerkzeug in Fig. 2 dargestellt, das entlang der Werkzeuglängsachse A die beiden bekannten vorgenannten getrennten Werkzeugteile in einem Werkzeugkopf integriert. So ist der der Form­ flanschöffnung nächstgelegene Werkzeugteil als Abkrage­ vorrichtung vorgesehen, die in Richtung des Formflan­ sches eine verjüngende Außenkontur aufweist. Die Abkra­ gevorrichtung 4 ist konzentrisch um die Werkzeuglängs­ achse A fest oder rotierbar über ein entsprechendes Lager mit dieser verbunden. Unmittelbar über der Abkra­ gevorrichtung 4 sind jeweils rotierbar um ihre eigene Achse vorgesehene Rollenelemente 3 angebracht, die über eine Außenkontur verfügen, die einen verjüngenden ko­ nusförmigen Abschnitt 6, einen zylinderförmigen Ab­ schnitt 7 und einen stark nach außen ragenden konus­ förmigen Flächenabschnitt zur Bildung einer Dichtfläche aufweisen. Durch die erfindungsgemäße Kombination aus Abkragevorrichtung 4 und Rollenwerkzeug ist es möglich, das Blechmaterial 1 in einem einzigen Verfahrensschritt derart zu bearbeiten, daß der Blechabschnitt 5 durch Absenken des Kombinationswerkzeuges gegen das Gegen­ stück 12 parallel zum Blechabschnitt 5′ verformt wird und daß durch weiteres Absenken und Herausnahme des Gegenstückes 12 unter gleichzeitiger Applikation eines nicht dargestellten Gegenstücks 13 die Endform des Formflansches mit Hilfe des Rollenwerkzeuges erzielt werden kann.

Alternativ zu der kompakt ausgestalteten Abkragevor­ richtung 4 gemäß Fig. 2 sind aus Fig. 3 parallel zu der kegelstumpfförmig ausgebildeten Kontur der Abkragevor­ richtung 10 Rollen 9 vorgesehen, die etwas über die äußere Kontur der Abkragevorrichtung 4 erhaben sind und somit in Eingriff mit dem zu verformenden Blechma­ terial 5 kommen. Durch die Rollenwirkung der Rollen 9 wird erreicht, daß zu den senkrecht zur Blechmaterialebene einwirkenden Verformungskräften zu­ sätzlich ein vorhandener, wenn auch kleiner Krafteintrag senkrecht zur Rollenachse auf das Blechmaterial 5 er­ folgt, so daß jeweils in Laufrichtung der Rollen vor jeder einzelnen Rolle sich ein geringer Materialvor­ schub ausbildet, der jegliche Rißbildung verhindert. Vorzugsweise sind vier Rollen an der kegelstumpfförmi­ gen Abkragevorrichtung vorgesehen.

In Fig. 4 weist das Kombinationswerkzeug schräg zur Werk­ zeuglängsachse angeordnete Rollen 3 auf, für die je nach Anforderungen an die Innenkontur des Formflansches ge­ eignete Endformneigungen vorgesehen sein können.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 5 sieht eine vollständi­ ge Integration der Abkragevorrichtung und des Rollen­ werkzeuges insofern vor, als nur ein einziger Werkzeug­ kopf die Aufgaben beider Werkzeuge erfüllt. Hierzu ist ein kegelstumpfförmiger Werkzeugansatz 10 vorgesehen, der parallel zu seiner Außenkontur Rollen 9 aufweist, die wie in der oben beschriebenen Weise in Eingriff mit dem zu verformenden Blechmaterial 5 treten. Zusätzlich zu den Verformungsrollen 9 sind an ihrem oberen Ende stark nach außen geneigte Zusatzrollen 11 vorgesehen, die nach vollständigem Einführen des Werkzeugkopfes in die Formflanschöffnung am oberen Teil der Formflansch­ öffnung eine schräg abgewinkelte Dichtungsfläche vor­ sehen.

Damit die Grundkontur des Formflansches während des Abkragens und Endverformungsvorganges nicht deformiert wird, sind Gegenhalter 12 und 13 vorgesehen, die ab­ wechselnd mit dem Blechmaterial 1 in Berührung stehen. So befindet sich der Gegenhalter 12 in Eingriff mit dem Blechmaterial 1, bis zu dem Punkt, an dem der Abkragevor­ gang beendet und der Endverformungsvorgang begonnen wird. Dies ist dann der Fall, sofern das nach unten abgebogene Blechmaterial 5 gegen den senkrechten Steg 5′ verpreßt wird. Gegenhalter 13 sorgen dafür, daß der senkrechte Formflanschrand während der Endverformung nicht nach außen gepreßt wird.

Nach Abschluß des Endverformungsvorganges mit dem er­ findungsgemäßen Kombinationswerkzeug kann an der Innenseite des oberen Formflanschrandes ein Gewinde eingebracht werden, das mit Hilfe eines sogenannten Gewindeformers vorgenommen werden kann. Der Gewindefor­ mer weist hierzu ebenfalls ein Rollwerkzeug auf, dessen Rollenkontur durch Drehung und Ineinandergreifen mit dem Formflanschmaterial das nach innen verformte Blech­ material 5 entsprechend einem Gewinde strukturiert. Durch das Eindrücken des Gewindeprofils in das Blech­ material wird zum einen erreicht, daß sich die doppel­ lagigen Blechmaterialien ineinander verzahnen und so zu einer erhöhten Stabilität des Formflansches führen und zum anderen wird die Flüssigkeitsdichtigkeit erhöht.

Claims (7)

1. Kombinationswerkzeug zum Endformen der Innenkontur von Formflanschen für Behältnisse aus Blechmaterial, wobei die Formflansche aus dem Blechmaterial herausge­ arbeitet werden, mit

• - einer an der Werkzeugspitze angeordneten, konisch ausgeformten Abkragevorrichtung (4), die eine in Richtung der Werkzeugspitze sich verjüngende Außenkontur auf­ weist,
• - einem unmittelbar im Anschluß an die Ab­ kragevorrichtung (4) angeordneten Rollenwerkzeug, das unmittelbar an die Abkragevorrichtung angrenzende, in Richtung der Werkzeugspitze, konusförmige Konturen aufweisende Formelemente (3) vorsieht, die rotierbar ge­ lagert sind und entgegengesetzt zur Werkzeugspitze in eine zylinderförmige Form übergehen.

2. Kombinationswerkzeug zum Endformen der Innenkontur von Formflanschen für Behältnisse aus Blechmaterial, wobei die Formflansche aus dem Blechmaterial herausge­ arbeitet werden, mit

• - einer an der Werkzeugspitze angeordneten, konisch ausgeformten Abkragevorrichtung (4), die eine in Richtung der Werkzeugspitze sich verjüngende Außenkontur auf­ weist,
• - einem unmittelbar im Anschluß an die Ab­ kragevorrichtung (4) angeordneten Rollenwerkzeug, das unmittelbar an die Abkragevorrichtung angrenzende, in Richtung der Werkzeugspitze, konusförmige Konturen aufweisende Formelemente (3) vorsieht, die rotierbar ge­ lagert sind und entgegengesetzt zur Werkzeugspitze in eine zylinderförmige Form übergehen und im Anschluß daran zur Bildung einer Dichtfläche am obersten Formflanschrand in einen Abschnitt übergehen, der eine stark nach außen ragende konusförmige Außenkontur (8) aufweist.

3. Kombinationswerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Formelemente (3) koaxial oder unter einem Winkel von ca. 10° zur Werkzeugschaftachse jeweils drehbar um die eigene Achse am Werkzeugschaft angebracht sind und daß an der Werkzeugspitze die Abkragevorrichtung (4) mit dem Werkzeugschaft derart fest verbunden ist, daß sie rotierbar oder nicht rotierbar um die Schaftachse ange­ ordnet ist.

4. Kombinationswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Formelemente wenigstens drei Rollen (3) vorgesehen sind.

5. Kombinationswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkragevorrichtung (4) Rollen (9) aufweist.

6. Kombinationswerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Rollen (9), bevorzugterweise vier Rollen (9), die um 90° versetzt an der Abkragevorrichtung (4) angeordnet sind, vorgesehen sind.

7. Kombinationswerkzeug zum Endformen der Innenkontur von Formflanschen für Behältnisse aus Blechmaterial, wobei die Formflansche aus dem Blechmaterial herausge­ arbeitet werden, mit

• - einem an der Werkzeugspitze angeordneten, ke­ gelstumpfförmigen Ansatz (10), der parallel zu seiner Außenkontur Rollen (9) vorsieht, die über die Außenkontur des Ansatzes erhaben sind, und
• - am werkzeugschaftseitigen Ende des kegelstumpfförmigen Ansatzes nach außen geneigten Rollen (11), die eine am obersten Bereich des Formflansches vorzusehende Dichtungsfläche erzeugen.