DE69214821T2

DE69214821T2 - Verfahren und vorrichtung zum reformieren von dosenboden zum verstärken der festigkeit

Info

Publication number: DE69214821T2
Application number: DE69214821T
Authority: DE
Inventors: Paul Crystal Lake Il 60012 Azzaline; Christopher Bridgeview Il 60455 Caliendo; Andrew Crystal Lake Il 60012 Halasz; Sylvan Chicago Il 60615 Praturlon; Richard D. Downers Grove Il 60515 Zenger
Original assignee: American National Can Co
Current assignee: Rexam Beverage Can Co
Priority date: 1991-07-25
Filing date: 1992-07-27
Publication date: 1997-05-28
Anticipated expiration: 2012-07-28
Also published as: CA2112975C; GR3021525T3; WO1993001903A1; EP0596016A1; CA2112975A1; ATE144444T1; ES2094364T3; DE69214821D1; KR100260999B1; EP0596016B1; AU667208B2; JPH06509513A; EP0596016A4; JP3519734B2; AU3320093A

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 11 und eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zur spanlosen Formgebung eines verbesserten, nachgeformten Blechdosenbodens mit dem Ergebnis, daß die gesamte Blechdose verstärkt wird. Typischerweise wird dieses Verfahren und die Vorrichtung zum Nachformen der Böden von gezogenen und durch Streckziehen hergestellten Getränkebehältern verwendet. Der nachgeformte Boden der Blechdose ist ein einstückiger Teil von Bier- und Getränkeblechdosen, der die mechanische Festigkeit gegenüber demjenigen von Blechdosen des Stands der Technik erhöht.

Zugeordnete Anmeldungen

Dieses ist eine teilweise Weiterführung der am 25. Juli 1991 angemeldeten US-Patentanmeldung, Serien-Nr. 07/735 994, die ihrerseits eine teilweise Weiterführung der am 24. Juli 1991 angemeldeten US-Patentanmeldung, Serien-Nr. 07/730 794, ist, welche ihrerseits der Internationalen Patentanmeldung Nr. PCT/US90/00451 mit dem internationalen Anmeldedatum vom 26. Januar 1990 zugrundegelegt ist und vor ihr Priorität beansprucht.

Hintergrund der Erfindung

Metallbehälter und insbesondere gezogene oder gezogene und streckgezogene Metallbehälter sind die am weitesten verbreitet verwendeten Behälter für unter inneren Überdruck gesetzte, kohlensäurehaltige Getränke einschließlich derartiger Getränke wie Bier und alkoholfreie Getränke. Solche Behälter werden ebenfalls für Nahrungsmittel und andere Zwecke zunehmend beliebt.
Gezogene und streckgezogene Metallbehälter sind aus einer Scheibe aus Stangenmaterial hergestellt, die in einen flachen "Becher" mit kurzen Seitenwänden umgeformt wird. Der Untersatz dieses Bechers bildet im Grunde genommen den Boden des Behälters, und die kurzen Seitenwände des Bechers werden die verlängerten Seitenwände des Behälters.
Der flache Becher wird durch eine Reihe von Streckziehringen geführt. Wenn der Zwischenraum zwischen den aufeinanderfolgenden Ringen zunehmend schmaler wird, verringert der Durchlauf des Bechers durch diese aufeinanderfolgenden Ringe die Seitenwanddicke und vergrößert die Höhe der Seitenwände.
Die Gestalt des Bodens von derartigen gezogenen und streckgezogenen Behältern ist in den letzten Jahren ein Thema des Interesses sowohl der Blechdosenhersteller, Verpacker, Spediteure, Einzelhändler und des Endverbrauchers gewesen, der Produkte in solchen Behältern kauft. Das liegt daran, daß die Gestaltung des Bodens ein Faktor der Fähigkeit des Behälters ist, dessen inneren Drücken zu widerstehen und neben einem Vergrößern der Stabilität der Blechdose eine ausreichende Knickfestigkeit zu erzielen. Diese inneren Drücke ergeben sich aus dem Gewicht, der Druckbeaufschlagung und der Anreicherung mit Kohlensäure der Flüssigkeiten im Behälter. Die Knickfestigkeit ist die Fähigkeit eines Behälters, axialen Belastungen wie beim Transport und bei der Lagerung zu widerstehen, die durch Blechdosen aufgebracht werden, die auf anderen Blechdosen gestapelt sind.
Die Hersteller von Blechdosen bemühen sich ständig darum, eine hohe mechanische Festigkeit bei verhältnismäßig geringem Gewicht zu erzielen. Im allgemeinen sind diese Ziele jedoch unverträglich. Ein niedriges Gewicht und eine Verringerung der Materialkosten werden normalerweise durch eine Reduzierung der Dicke des Stangenmaterials erreicht. Eine nach außen hin größere Reduzierung der Dicke des Stangenmaterials verringert normalerweise die mechanische Festigkeit des Behälters. Einzelhändler und Verbraucher wünschen einen Behälter, der stapelbar ist und für eine leichte Handhabung das geringstmögliche Gewicht hat.
Es ist herausgefunden worden, daß die Bodenform des Behälters wichtig ist für die Bestimmung seiner mechanischen Festigkeit. Erteilte US-Patente, die diese Wichtigkeit offenlegen, schließen das US-Patent, Nr. 4 685 582 ein, das Pulciani und anderen am 11. August 1987 mit der Bezeichnung "Behälterprofil mit Stapeleigenschaft" erteilt wurde. Dieses Patent, welches dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung erteilt worden ist, offenbart einen Behälter mit einem nach unten gewölbten, kalottenförmigen Boden besitzt. Andere US-Patente sind im allgemeinen ebenfalls relevant. Zum Beispiel offenbaren die US-Patente, Nr. 3 904 069, 3 979 009 und 4 412 627 Behälter, die Konstruktionen der Bodenwand aufweisen, die so ausgelegt sind, daß sie ein ausgewähltes und gesteuertes Nachgeben oder Beulen der Bodenwand nach außen gestatten, wenn der Behälter abgedichtet und inneren Drücken ausgesetzt ist, die durch die Inhalte entwickelt werden.
Das Nachformen der Bodenwand eines Behälters des in dieser Patentanmeldung beschriebenen allgemeinen Typs wurde auch in einem Claydon und anderen erteilten US-Patent, Nr. 4 885 924, beschrieben, das die Grundlage der Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 11 bildet. Dieses Nachformen findet statt, indem eine Rolle vielmehr entlang der äußeren Übergangswand 7 des Bodens des Behälters als an seinem Inneren entlang aufgebracht wird. Beim Nachformen der inneren Bodenwand in einen negativen Winkel, wie es in der Fig. 10 dargestellt wird, ist jedoch eine zugeordnete Auswerferabfederung 46 erforderlich. Außerdem ist es infolge der Rückfederung des Materials schwieriger, den Grenzwinkel der inneren Bodenwand zu steuern.
Das Jentzsch und anderen am 21. April 1992 erteilte US-Patent, Nr. 5 105 973, offenbart einen Getränkebehälter, der eine innere Bodenwand mit einem negativen Winkel aufweist. Es gibt jedoch keine Darstellung darüber, wie dieser negative Winkel ausgebildet ist.
Die vorliegende Erfindung ist vorgesehen&sub1; um diese und andere Probleme zu lösen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Nachformen des Bodens eines Metallbehälters, wie zum Beispiel eines gezogenen und streckgezogenen oder eines gezogenen Getränkebehälters und der durch dieses Verfahren und diese Vorrichtung hergestellte Behälter. Der für dieses Verfahren geeignete Behälter kann eine Längsachse, typischerweise eine vertikale Achse, eine parallel zu der vertikalen Achse verlaufende, im allgemeinen zylindrische Seitenwand, eine äußere ringförmige Wand, einen konvexen U-förmigen Bereich, eine vorgeformte Bodenwand einschließlich eines mittleren gewölbten Bereichs und eine ringförmige, im wesentlichen vertikale Wand aufweisen, die den gewölbten Bereich und den konvexen U-förmigen Bereich miteinander verbindet. Ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens umfaßt das Lagern des Behälters in einer Einspannvorrichtung. Die Einspannvorrichtung hat einen Bodenumfangsprofilbereich, der im wesentlichen der Form der äußeren ringförmigen Wand des Behälters entspricht. Der Bodenumfangsprofilbereich der Einspannvorrichtung wird dann der äußeren ringförmigen Wand angepaßt. Ein Nachformmittel wie beispielsweise eine Nachformrolle wird mit der im wesentlichen senkrechten Wand in Kontakt gebracht. Die Nachformrolle rollt an der senkrechten Wand entlang und um einen bogenförmigen Weg ab, die den Winkel der im wesentlichen senkrechten Wand verändert. Die Nachformrolle verringert weiter den Krümmungsradius des inneren gebogenen Abschnitts des konvexen U-förmigen Bereichs.
Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verändert die Nachformrolle den Winkel der im wesentlichen senkrechten Wand, indem ein zur vertikalen Achse des Behälters negativer Winkel erzielt wird.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Nachformrolle um einen bogenförmigen Weg mit gleichem Abstand von einer Achse abgerollt, die koaxial zur senkrechten Achse des Behälters liegt.
Nach einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Nachformrolle eine Ausbildung des Umfangs auf, der beim Kontakt mit der im wesentlichen senkrechten Wand diese im wesentlichen senkrechte Wand nachformt, um den gewünschten negativen Winkel zur senkrechten Achse des Behälters zu erzielen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung bewegt sich ein Betätigungselement nach oben und in Richtung der Blechdose, um eine radiale Bewegung einer Steuerkurvenfläche nach außen zu bewirken. Auf diese Art und Weise wird bewirkt, daß eine sich infolge der Bewegung dieser Steuerkurvenfläche bewegende Rolle mit einer im wesentlichen senkrechten Wand in Kontakt kommt. Diese Rolle kann um einen horizontalen Schwenkpunkt von einer inneren nicht kontaktierenden Stellung in eine radial außenliegende Stellung schwenken, in der die Rolle mit der im wesentlichen senkrechten Wand in Eingriff gebracht wird.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in dem radial außenliegenden Abschnitt des konvexen U-förmigen Bereichs eine ringförmige Vertiefung beispielsweise durch eine Rolle ausgebildet, um den Widerstand des Behälters gegenüber einem Druck weiter zu erhöhen.
Diese Patentanmeldung ist ebenfalls auf eine Vorrichtung gerichtet, die verwendet werden kann, um das Verfahren dieser Erfindung anzuwenden. Mit der Vorrichtung wird die Bodenwand eines Behälters nachgeformt, wobei sie Mittel zum Abstützen des Behälters für das Nachformen und ein Nachformwerkzeug zum Druckkontakt mit der Bodenwand umfaßt, um diese nachzuformen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 die Draufsicht einer Schwenkvorrichtung zum Nachformen eines Blechdosenbodens entsprechend der Erfindung und in einer radial innenliegenden, nicht kontaktierenden Stellung;
Fig. 1A eine Ansicht der Vorrichtung der Fig. 1, aber mit den Rollen in radial außenliegender Stellung und in Eingriff mit der Wand eines Behälters;
Fig. 2 eine Seitensicht der Vorrichtung der Fig. 1 im Schnitt, und mit einem Behälter, der oberhalb der Vorrichtung mit durchgehenden Linien und an der Stelle zur Bearbeitung durch die Vorrichtung mit Phantomlinien dargestellt ist.
Fig. 3 die Einzelheit eines Bereiches der Vorrichtung der Fig. 2, die den Schwenkstift darstellt, um den die Rolle schwenkt;
Fig. 4 die Draufsicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der Schwenkvorrichtung entsprechend der Erfindung;
Fig. 5 eine Seitenansicht der Vorrichtung der Fig. 4 im Schnitt, und mit einem Behälter, der oberhalb der Vorrichtung mit durchgehenden Linien und an der Stelle zur Bearbeitung durch die Vorrichtung mit Phantomlinien dargestellt ist;
Fig. 6 die Draufsicht eines dritten Ausführungsbeispiels der Schwenkvorrichtung entsprechend der Erfindung;
Fig. 7 eine Seitenansicht der Vorrichtung der Fig. 6 im Schnitt, und mit einem Behälter, der oberhalb der Vorrichtung mit durchgehenden Linien und an der Stelle zur Bearbeitung durch die Vorrichtung mit Phantomlinien dargestellt ist;
Fig. 8 eine seitliche perspektivische Ansicht eines Behälters, der zur Bearbeitung durch as Verfahren und die Vorrichtung der Erfindung geeignet ist;
Fig. 9 eine vergrößerte Ansicht der unteren linken Ecke des Behälters der Fig. 8 vor dem Nachformen;
Fig. 10 eine vergrößerte Ansicht der unteren linken Ecke des Behälters der Fig. 8 nach dem Nachformen;
Fig. 11 die Draufsicht eines Ausführungsbeispiels der nicht schwenkenden Vorrichtung entsprechend der Erfindung;
Fig. 12 eine seitliche Schnittansicht der Vorrichtung von Fig. 11, und mit einem Behälter, der oberhalb der Vorrichtung mit durchgehenden Linien und an der Stelle zur Bearbeitung durch die Vorrichtung mit Phantomlinien dargestellt ist;
Fig. 13 die Draufsicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der nicht schwenkenden Vorrichtung entsprechend der Erfindung;
Fig. 14 eine seitliche Schnittansicht der Vorrichtung der Fig. 13, und mit einem Behälter, der oberhalb der Vorrichtung mit durchgehenden Linien und an der Stelle zur Bearbeitung durch die Vorrichtung mit Phantomlinien dargestellt ist;
Fig. 15 eine Einzelheit von Rolle und Lager der Fig. 14, die entlang der Linien 15-15 der Fig. 13 verläuft;
Fig. 16 die Draufsicht eines dritten Ausführungsbeispiels der nicht schwenkenden Vorrichtung entsprechend der Erfindung:
Fig. 17 eine seitliche Schnittansicht der Vorrichtung der Fig. 16, und mit einem Behälter, der oberhalb der Vorrichtung mit durchgehenden Linien und an der Stelle zur Bearbeitung durch die Vorrichtung mit Phantomlinien dargestellt ist;
Fig. 18 eine Einzelheit des Betätigungselements und ein schwalbenschwanzförmiger Gleitabschnitts eines Bereichs der Vorrichtung der Fig. 16, die entlang der Linien 18-18 der Fig. 16 verläuft;
Fig. 19 die seitliche Schnittansicht einer vierten, nicht schwenkenden Vorrichtung entsprechend der Erfindung, die eine einzelne Rolle enthält, und mit einem Behälter, der oberhalb der Vorrichtung mit durchgehenden Linien und an der Stelle zur Bearbeitung durch die Vorrichtung mit Phantomlinien dargestellt ist;
Fig. 20 ein fotografisches Profil des Querschnitts eines unteren Teils einer durch ein Verfahren des Stands der Technik nachgeformten Blechdose;
Fig. 21 ein fotografisches Profil des Querschnitts eines unteren Teils einer durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung nachgeformten Blechdose.
Fig. 22 ein fotografisches Profil des Querschnitts eines unteren Teils einer "Prüf"-Blechdose vor dem Nachformen.
Fig. 23 die vergrößerte Querschnittsansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels des Bodenprofils eines Behälters mit verbessertem Widerstand gegen-uber einem Innendruck.

Ausführliche Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Diese Erfindung ist geeignet für ein Ausführungsbeispiel in vielen unterschiedlichen Formen. Die Zeichnungen und die Beschreibung zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispuiel der Erfindung. Es wird jedoch verständlich, daß diese Darstellung als Veranschaulichung der Prinzipien der Erfindung betrachtet werden soll. Die Erfinder beabsichtigen nicht, die umfassendste Seite der Erfindung auf die veranschaulichten Ausführungsbeispiele zu begrenzen.
Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Leistungskriterien eines Behälters, der beispielsweise durch normale Zieh- und Streckziehverfahren geformt ist, durch das Nachformen der Wand des Bodenendes des Behälters aus der Anfangsgestalt verbessert. Diese Anfangsgestalt ist in dem oben erwähnten US-Patent, Nr. 4 685 582, offenbart und in der Fig. 8 dargestellt.
Wie es in den Fig. 9 und 10 der anhängigen Internationalen Patentanmeldung Nr. PCT/US90/00451 beschrieben und dargestellt ist, wird das Bodenprofil oder der Formsenkbereich der Bodenwand nachgeformt, nachdem der mit einem Profil versehene Behälter gerollsickt, mit einem Flansch versehen, innen sprühbeschichtet und außen bedruckt wurde. Das wird durch ein Nachformen der Innenwand der Formsenkung bewirkt, um die Knickfestigkeit weiter zu verbessern und die Ausdehnung der Blechdose zu verringern.
In der vorher anhängigen Patentanmeldung wird der fertigbearbeitete, gezogene und streckgezogene Behälter der Fig. 11 in einer geeigneten Einspannvorrichtung unterstützt, die eine innere Öffnung hat, die dem Durchmesser des äußeren Behälterumfangs entspricht. Die Einspannvorrichtung hat einen unteren Profilabschnitt, der dem Bereich der Formsenkwand an der Bodenwand des Behälters entspricht.
In das obere Ende der Öffnung ist ein Stift eingesetzt, der in der Oberseite des Behälters festgehalten wird. Beim Bearbeiten wird dieser Behälter um seine Achse gedreht. Das Bodenumfangsprofil der Einspannvorrichtung befindet sich in verlängertem Kontakt mit dem Behälterboden. Eine Nachformrolle wird mit der im wesentlichen senkrechten Wand des gewölbten Endes des Behälters in Eingriff gebracht und ist auf einer Welle getragen. Diese Welle ist so ausgelegt, daß sie entlang eines bogenförmigen Wegs um die Mittelachse für den Behälter herum abgerollt wird. Die Rolle weist eine Ausbildung des Umfangs auf, der eine im wesentlichen vertikal nach oben und nach außen verjüngte Wand bildet, die einen im allgemeinen bogenförmigen oberen Bereich besitzt. Die Innenwand der Formsenkung wird zu einem mehr vertikalen Profil nachgeformt, während die Wölbung in kleinem Maße gestreckt wird. Die äußere Wand wird in ihrer ursprünglichen Ausbildung gehalten. Alternativ dazu könnte die Außenwand ebenfalls mit der Innenwand nachgeformt werden wie es nachstehend erläutert wird.
Es wurde in der anhängigen Patentanmeldung herausgefunden, daß dieser Nachformvorgang die Knickfestigkeit bedeutend verbessert und das Ausmaß der Blechdosenausdehnung verringert, d.h. des Betrages, um den die Bodenendwand verlängert ist, wenn im Inneren des Behälters Druck aufgebracht wird.
Der nach dem Verfahren und der Vorrichtung, die in der anhängigen Patentanmeldung beschrieben wurden, hergestellte Behälter zeigte eine bedeutend größere Knickfestigkeit, d.h. einen Widerstand gegenüber einem Eindrücken durch auf die Seitenwand des Behälters aufgebrachte vertikale Belastungen. Dieser Behälter zeigte ebenfalls eine bedeutend geringere Behälterausdehnung während einer inneren Druckbeaufschlagung sowie eine verbesserte Knickfestigkeit. Der entsprechend dieser Erfindung konstruierte Behälter war somit in der Lage, aus flachen Scheiben eines Stangenmaterials hergestellt zu werden, das eine bedeutend verringerte Dicke aufweist.
Die vorliegende Erfindung ist eine weitere Vervollkommnung und Verbesserung an der in der anhängigen Patentanmeldung beschriebenen Erfindung. Die Erfindung ist auf einen Behälter 20 wie beispielsweise einen in der Fig. 8 dargestellten gezogenen oder gezogenen und streckgezogenen Behälter gerichtet. Solche Behälter sind an sich bekannt und werden in dem am 11. August 1987 dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Patentanmeldung erteilten US-Patent, Nr. 4 685 582, allgemein beschrieben und dargestellt. Dieser Behälter 20 ist um eine vertikale Achse 22 symmetrisch. Eine zu dieser vertikalen Achse parallel angeordnete im allgemeinen zylindrische Seitenwand 24 bildet das Feld, auf welchem Grafiken wie beispielsweise das Warenzeichen des Abfüllers gedruckt werden können. Eine äußere ringförmige Wand 26 bildet einen Übergangsabschnitt zwischen dieser Seitenwand 24 und einem konvexen U-förmigen Bereich 28, der eine flanschähnliche Verstärkungsrippe bildet. Die äußere ringförmige Wand 26 und der U-förmige Bereich 28 ermöglichen ein Stapeln dieser Blechdosen. Insbesondere kann der Boden einer ersten Blechdose fest in die Oberseite einer zweiten Blechdose eingesetzt werden.
Der Behälter 20 enthält außerdem eine vorgeformte Bodenwand 30, die einen mittleren gewölbten Bereich 32 einschließt. Eine ringförmige, im wesentlichen senkrechte Wand 34 verbindet den gewölbten Bereich 32 mit dem konvexen U-förmigen Bereich 28. Diese "im wesentlichen senkrechte Wand" weist zum Zweck dieser Anmeldung einen Winkel zur Vertikalen von 0 bis +5 Grad auf, der bis zu +10 Grad groß sein kann. Ein positiver Winkel ist in der Fig. 9 durch den Winkel C dargestellt.
Es können verschiedene Arten der Vorrichtung verwendet werden, um das wie in der vorliegenden Anmeldung beschriebene und beanspruchte Verfahren der Nachformung des Behälters 20 zu bewirken. Wie es in den Fig. 1 bis 3 ersichtlich ist, enthält eine derartige Vorrichtung mehrere Rollen 36. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel können drei Rollen 36 verwendet werden. Die Verwendung von drei Rollen 36 hat Vorteile gegenüber der Verwendung von weniger Rollen, zum Beispiel einer einzelnen Rolle. Diese Rollen 36 werden verwendet, um die ringförmige im wesentlichen senkrechte Wand 34 zu kontaktieren. Die Verwendung von einer Rolle würde die von der Rolle 36 auf die Wand 34 übertragene Kraft in einer Richtung konzentrieren. Im Gegensatz dazu werden drei Rollen 36 die Kraft auf diese Wand 34 über drei Punkte verbreiten, womit der Blechdose eine Netto-Kraft von Null erteilt wird. Eine größere Anzahl von Rollen führt auch zu einem schnelleren Arbeitsablauf beim Nachformen. Im Falle von drei rotierenden Rollen gegenüber einer rotierenden Rolle und der Voraussetzung, daß die Rollen mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit über den Blechdosenboden abgerollt werden, sollte die Vorrichtung mit drei Rollen ihre Aufgabe in ungefähr einem Drittel der für die Vorrichtung mit einer Rolle notwendigen Zeit vollbringen.
Wie es in der Fig. 2 ersichtlich ist, ist jede dieser Rollen 36 indirekt mit einer Schwenkplatte 38 verbunden. Die Rollen 36 befestigen eine Lagerklemmvorrichtung 40 und ein Lager 42.
Jede der Schwenkplatten 38 ist so ausgebildet, daß sie um ihren jeweiligen Schwenkstift 44 (Fig. 1) schwenkt. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Schwenkstift 44 vertikal angeordnet. Wie es in anderen Ausführungsbeispielen ersichtlich ist, können jedoch andere Stifte stattdessen horizontal angeordnet sein.
Der Ring 46 eines Werkzeugbestückungskopfes erzeugt eine Stützfläche für eine Einspannvorrichtung 48 oder eine untere Blechdosenabstützung. Diese Einspannvorrichtung 48 ist von dem Ring 46 des Werkzeugbestückungskopfes entfernbar und kann gegen eine weitere Einspannvorrichtung mit einer anderen Form ausgewechselt werden, um Behälter mit verschiedenen unterschiedlichen Ausbildungen am unteren Ende aufzunehmen. Die Einspannvorrichtung stellt eine radial nach innen angeordnete Abstützung bereit, um der nach außen gerichteten Kraft der Rollen entgegenzuwirken.
Jede Einspannvorrichtung 48 wird hergestellt, um eine vorgegebene Größe des Behälters 20 aufzunehmen und abzustützen. Folglich entspricht ein Bodenumfangsprofilbereich 50 der Einspannvorrichtung 48 in der Form im wesentlichen der äußeren ringförmigen Wand 26 des Behälters 20. Wie es nachstehend erläutert wird, ist dieser Bodenumfangsprofilbereich 50 der Einspannvorrichtung 48 der äußeren ringförmigen Wand 26 des Behälters 20 angepaßt. In dem in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ersichtlich, daß der unterste Teil 52 dieser Einspannvorrichtung 48 in der Form ebenfalls dem radial ganz außen liegenden Bereich des konvexen U-förmigen Bereiches 28 entspricht. Auf diese Art und Weise erzeugt die Einspannvorrichtung 48 eine größere Abstützung um den Umfang des Behälters 20.
Die Lagergehäuse 54 stützen die Lager 42 ab und stellen umschließende Bereiche der Nachformrollen 36 dar. Diese Lagergehäuse 54 sind an ihren jeweiligen Schwenkplatten 38 unbeweglich befestigt. Somit ist die Bewegung der Schwenkplatten 38 und der Lagergehäuse 54 synchron.
Die Bewegung der Schwenkplatten 38 und der Lagergehäuse 54 wird durch eine vertikal bewegbare Kugel des Betätigungselements 56 erleichtert. Wie es in der Fig. 2 dargestellt wird, ist diese Kugel des Betätigungselements 56 in einer ersten nicht kontaktierenden Stellung angeordnet. In dieser Stellung stößt die Kugel des Betätigungselements 56 nur an die Steuerkurvenflächen 58 am Lagergehäuse 54.
Eine nach oben gerichtete vertikale Bewegung drückt die Kugel des Betatigungselements 56 in eine zweite Stellung, in der sie die Steuerkurvenflächen 58 kontaktiert und nach schiebt. Infolge der Form der Steuerkurvenflächen 58 bewirkt diese Aufwärtsbewegung, daß das Lagergehäuse 54 und die Schwenkplatte 38 gemeinsam um den Schwenkstift 44 in einer Richtung radial nach außen schwenken. Diese Schwenkbewegung setzt sich fort, bis die Rollen 36 die ringförmige, im wesentlichen senkrechte Wand 34 kontaktieren.
Die Rollen 36 rollen sich beim Kontakt mit dieser Wand 34 schnell ab, um die Wand aus ihrer in der Fig. 9 dargestellten Form in die in der Fig. 10 dargestellte Form zu drücken. Die Fig. 9 und 10 stellen eine vertikale Linie V-V dar. Die vertikale Linie V-V fällt mit der vertikalen Achse des Behälters 20 zusammen. Die Fig. 9 zeigt einen Behälter 20 vor dem Nachformen. In dieser Fig. 9 ist die Wand im wesentlichen senkrecht und kann sogar einen sogenannten "positiven" Winkel aufweisen. Mit Bezug auf die Fig. 9 ist ein Winkel positiv, wenn die Wand 34 in einem Winkel nach oben und rechts von der Linie V-V angeordnet ist. Das Beispiel eines positiven Winkels erscheint in Fig. 9 als Winkel C.
Nach einem wie oben beschriebenen Kontakt durch die Rollen 36 wird diese Wand 34 nachgeformt und kann einen negativen Winkel A erreichen. Außerdem ist der Krümmungsradius R verringert. Die Ergebnisse der Nachformens sind zum Beispiel in der Fig. 10 dargestellt. Als Ergebnis dieses negativen Winkels und des reduzierten Radius hat der Behälter 20 seine physikalischen Eigenschaften, wie es unten beschrieben wird, verbessert.
Ein Vorteil der Vorrichtung, wie sie in den vorliegenden Ausführungsbeispielen dargestellt ist, besteht darin, daß sie für Behälter angepaßt werden kann, die verschiedene Bodengrößen besitzen. In vielen Beispielen wird eine Einrichtung mit drei Rollen nützlich sein, um die Innenwände mehrerer unterschiedlicher Größen von Blechdosen neuzugestalten. In dem Maße wie die Rolleneinrichtung für eine bestimmte Blechdosengröße nicht nützlich sein kann, besteht ein Vorteil der vorliegenden Vorrichtung darin, daß man nur ihre Rollen zu wechseln braucht, um zu ermöglichen, daß die Vorrichtung die Innenwand des Behälters neugestaltet.
In der Vorrichtung der Fig. 1 bis 3 ist der Schwenkstift im wesentlichen vertikal angeordnet. Infolgedessen tritt das Schwenken des Lagergehäuses 54 und der Schwenkplatte 38 in einer horizontalen Ebene auf. Andere Ausführungsbeispiele, wie sie nachstehend beschrieben sind, werden horizontale Schwenkstifte enthalten, die ein Schwenken des Lagergehäuses und der Schwenkplatte in vertikaler Ebene bewirken.
Wie es in den Fig. 2 und 3 am ausführlichsten ersichtlich ist, weisen die Nachformrollen 36 einen Umfangsbereich 60 auf, der nach unten verjüngt ist. Es ist diese nach unten verjüngte Gestaltung 60, die zu einer Nachformung der im wesentlichen senkrechten Wand 34 zu einer Wand mit negativem Winkel führt, wenn die Rollen 36 gegen die im wesentlichen senkrechte Wand 34 verbracht werden.
Nach Beendigung des Nachformens werden die Rollen 36 von der Wand 34 zurückgezogen und aus der in der Fig. 1A gezeigten Stellung in die ursprüngliche Stellung zurückgeführt, die in der Fig. 2 dargestellt ist. Jede Anordnung von Schwenkplatte 38 und Lagergehäuse 54 kehrt infolge des Druckes der Druckfeder 62 in diese ursprüngliche Stellung zurück.
Eine leichte Modifizierung der oben beschriebenen Nachformvorrichtung ist in den Fig. 4 und 5 dargestellt. Jedes der Bauteile der Ausführungsbeispiele der Fig. 1 bis 3 ist mit Ziffern, die denen der Fig. 4 und 5 entsprechen, mit der Ausnahme versehen, daß in den letzteren Fig. die Bezugszeichen für die entsprechenden Bauteile den Anhang "a" enthalten. Das einzige Bauteil, das bedeutend abweicht, ist die Feder. Die Feder 62 der Fig. 1 bis 3 ist eine Zugfeder, wogegen die Feder 62a der Fig. 4 bis 5 eine Druckfeder ist. Infolgedessen arbeitet die Vorrichtung der Fig. 4 bis 5 in einer geringfügig unterschiedlichen Art und Weise als die Vorrichtung der Fig. 1 bis 3. Insbesondere sind in den Fig. 1 bis 3 die Rollen 36 nach Beendigung des Nachformens von der Wand 34 zurückgezogen und in ihre ursprüngliche Stellung zurückgesetzt infolge sowohl des aufgebrachten Drucks einer Zugfeder 62 als auch des Zusammenziehens der Kugel des Betätigungselements 56. In den Fig. 4 bis 5 werden die Rollen 36a nach Beendigung des Nachformens infolge sowohl des aufgebrachten Drucks der Druckfeder 62a und als auch des Zurückziehens der Kugel 56a des Betatigungselementes von der Wand 34 zurückgezogen und in ihre ursprüngliche Stellung zurückgesetzt.
Ein noch weiteres Ausführungsbeispiel ist in den Fig. 6 und 7 dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel enthält ebenfalls drei Rollen 64. Wie es in Fig. 7 ersichtlich ist, wird jede dieser Rollen 64 indirekt an einer Schwenkplatte 66 befestigt. Die Rollen 64 sind durch eine Lagerklemmvorrichtung 68 und mindestens ein Lager 70 befestigt.
Jede der Schwenkplatten 66 ist so ausgelegt, daß sie um ihren jeweiligen Schwenkstift 72 schwenkt. Wie es in der Fig. 7 ersichtlich ist, ist dieser Schwenkstift 72 horizontal angeordnet. Infolgedessen tritt das Schwenken des Lagergehäuses 74 und der Schwenkplatte 66 in einer vertikalen Ebene auf.
Wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 3 enthält dieses Ausführungsbeispiel einen Ring 76 eines Werkzeugbestückungskopfes, um eine Abstützfläche für eine Einspannvorrichtung 78 oder untere Blechdosenabstützung vorzusehen. Diese Einspannvorrichtung 78 ist ebenfalls vom Ring 76 des Werkzeugbestückungskopfes entfernbar und kann gegen eine weitere Einspannvorrichtung ausgewechselt werden, die eine andere Form zum Aufnehmen von Behältern mit verschiedenen unterschiedlichen Gestaltungen des unteren Endes besitzt.
Eine Bewegung der Schwenkplatten 66 und Lagergehäuse 74 wird durch ein vertikal bewegbares Betätigungselement 80 leichter gemacht. Wie es in der Fig. 7 gezeigt wird, ist dieses Betätigungselement 80 in einer ersten, nicht kontaktierenden Stellung angeordnet. In dieser Stellung stößt das Betätigungselement 80 nur an die Steuerkurvenflächen 82 am Lagergehäuse 74.
Die vertikale Bewegung nach oben drückt das Betätigungselement 80 in eine zweite Stellung, in der es die Steuerkurvenflächen 82 berührt und sie nach oben drückt. Infolgedessen bewirkt diese Aufwärtsbewegung, daß das Lagergehäuse 74 und die Schwenkplatte 66 gemeinsam um den Schwenkstift 72 in einer vertikalen Ebene und in radialer Richtung nach außen schwenken. Diese Schwenkbewegung setzt sich fort, bis die Rollen 64 die ringförmige, im wesentlichen senkrechte Wand 34 des Behälters 20 kontaktieren.
Nach Beendigung des Nachformens werden die Rollen 64 von der Wand 34 zurückgezogen und aus der Stellung, die in der Fig. 7 mit punktierten Linien dargestellt ist, in die ursprüngliche Stellung zurückgesetzt, die in der Fig. 7 mit durchgehenden Linien dargestellt ist. Jede Anordnung von Schwenkplatte 66 und Lagergehäuse 74 kehrt infolge des Drucks einer Druckfeder 84 in diese ursprüngliche Stellung zurück. Diese Druckfeder 84 umgibt einen Stehbolzen 86, an dem sie festgehalten wird. Die Druckfeder 84 wird durch das Zusammendrücken zwischen der Oberseite, den anstoßenden Flächen der Lagergehäuse 74 und der hexagonalen Vertiefung 88 gespannt, die an dem Stehbolzen 86 befestigt ist.
Ein noch weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Vorrichtung ist in den Fig. 11 bis 19 dargestellt. Wie es ersichtlich ist, enthält die Vorrichtung dieser Ausführungsbeispiele keinen Schwenkstift zum Bewegen der Rollen in Eingriff mit der senkrechten Wand 34 des Behälters 20. In vielen anderen Beziehungen sind diese Vorrichtungen jedoch den in den Fig. 1 bis 7 gezeigten ähnlich.
Zum Beispiel enthält die Vorrichtung der Fig. 11 drei Rollen 90, die mit einem Lager 94 und einer Lagerklemmvorrichtung 96 an einem Lagergehäuse 92 befestigt sind. Die durchgehenden Linien der Fig. 12 stellen diese Rollen in einer radialen Stellung nach innen dar, wobei die Rollen 90 die ringförmige, im wesentlichen senkrechte Wand 34 nicht kontaktieren. Diese Rollen 90 sind aus dieser Stellung in eine radiale Stellung nach außen bewegbar, wobei die Rolle die ringförmige, im wesentlichen senkrechte Wand 34 kontaktiert.
Die Lagergehäuse 92 sind vorgespannt Insbesondere umgibt eine gespannte, in sich geschlossene ringförmige Schraubenfeder 98 (Fig. 12) den unteren Umfang der Lagergehäuse 92. In ihrer ersten, nicht kontaktierenden Stellung werden die Gehäuse 92 und ihre jeweiligen Rollen 92, wie es mit punktierten Linien der Fig. 11 dargestellt ist, durch die in sich geschlossene ringförmige Schraubenfeder 98 in einer radialen Stellung nach innen zurückgehalten.
Die zweite Stellung der Lagergehäuse 92 ist mit durchgehenden Linien der Fig. 11 dargestellt. Die Gehäuse 92 erreichen diese Stellung, wenn das Betätigungselement 100 nach oben an die Steuerkurvenflächen 102 des Gehäuses 92 bewegt wird. Diese Aufwärtsbewegung des Betätigungselements 100 drückt die Gehäuse 92 radial nach außen, bis die Rollen 90 die ringförmige, im wesentlichen senkrechte Wand 34 kontaktieren. Nach Beendigung der Bearbeitung der Wand 34 mit den Rollen 90 wird das Betätigungselement 100 zurückgezogen und eine in sich geschlossene ringförmige Schraubenfeder 98 drückt die Lagergehäuse 92 in ihre erste Stellung zurück.
Wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen enthält das Ausführungsbeispiel der Fig. 11 und 12 eine Einspannvorrichtung 104 zum Abstützen des Behälters entlang eines Bodenumfangprofilbereiches 106, die in der Form im wesentlichen der äußeren ringförmigen Wand 26 des Behälters 20 entspricht. Wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen schließt der Umfang 108 der Rollen 90 ebenfalls eine nach unten verjüngte Gestaltung ein, die beim Verbringen an die im wesentlichen senkrechte Wand 34 diese Wand nachformen, um relativ zur vertikalen Achse des Behälters 20 einen negativen Winkel zu erhalten.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel nach der Erfindung einer nicht schwenken-den Vorrichtung mit drei Rollen ist in den Fig. 13 bis 15 gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Feder 110 horizontal angeordnet und wirkt entlang einer horizontalen Ebene. Insbesondere befindet sich die Feder 110 mit dem Lagergehäuse 112 in Kontakt, um es in einer radial nach innen liegenden Richtung vorzuspannen.
Die Vorrichtung der Fig. 13 enthält außerdem drei Rollen 114, die mit einem Lager 116 und einer Lagerklemmvorrichtung 118 an einem Lagergehäuse 112 befestigt sind. Diese Rollen 114 sind aus ihrer ersten Stellung, wie es in den Fig. 13 bis 15 dargestellt ist, in eine radial außenliegende Stellung bewegbar, wobei die Rollen 114 die ringförmige, im wesentlichen senkrechte Wand 34 des Behälters 20 kontaktieren.
Die Aufwärtsbewegung des Betatigungselements 120 drückt die Gehäuse 112 radial nach außen, bis die Rollen 122 die ringförmige, im wesentlichen senkrechte Wand 34 kontaktieren.
Nach Beendigung der Bearbeitung der Wand 34 mit den Rollen 122 wird das Betatigungselement 120 zurückgezogen, und die Feder 110 drückt die Lagergehäuse 112 in ihre erste Stellung zurück.
Ein noch weiteres Ausführungsbeispiel einer nicht schwenkenden Vorrichtung nach der Erfindung ist in den Fig. 16 bis 18 gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel werden jedoch keine herkömmlichen Rollen verwendet. Vielmehr sind an der Vorrichtung vier radial bewegbare oder ausfahrbare Segmente 124 zur radialen Bewegung in Richtung des Behälters 20 und davon weg angebracht. Mit den gestrichelten Linien der Fig. 16 sind diese Segmente 124 in ihrer normalen radialen Stellung nach innen dargestellt. Sie werden durch mehrere horizontal gespannter Federn 126 in dieser Stellung gehalten.
Jedes dieser Segmente 124, welches ein alternativer Typ eines Rollenmittels ist, können an einem Gehäuse 128 befestigt sein. Wenn ein Betätigungselement 130 vertikal nach oben gegen die Steuerkurvenflächen 132 bewegt wird, werden die Gehäuse 128 radial nach außen gedrückt wie es mit durchgehenden Linien der Fig. 16 dargestellt ist, bis die Rollensegmente 124 die ringförmige, im wesentlichen senkrechte Wand 34 kontaktieren. Nach Beendigung der Bearbeitung der Wand 34 mit den Rollensegmenten 124 wird das Betätigungselement 130 zurückgezogen, und die Federn 126 drücken die Gehäuse 128 zurück in ihre erste Stellung.
Eine abschließende Version eines Ausführungsbeispiels einer nicht schwenkenden Vorrichtung wird in der Fig. 19 gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel wird nur eine Rolle verwendet. Diese Rolle 134 hat einen im wesentlichen größeren Durchmesser als die Rollen der anderen Ausführungsbeispiele. Tatsächlich übersteigt der Durchmesser dieser Rolle 134 80 Prozent des Abstands zwischen den gegenüberliegenden zugewandten Wänden 34. Auf diese Entfernung wird in der Fig. 19 "D" bezogen.
Wiederum enthält dieses Ausführungsbeispiel eine Druckfeder 136, die entlang einer horizontalen Ebene wirkt. Die Feder 136 befindet sich mit dem Gehäuse 138 in Kontakt, um es in Richtung nach rechts vorzuspannen. Die Rolle 134 ist aus ihrer ersten Stellung, wie in Fig. 19 dargestellt, in eine radial außenliegende Stellung bewegbar, wobei die Rolle 134 die ringförmige im wesentlichen senkrechte Wand 34 kontaktiert.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 9 ist das Betätigungselement vertikal bewegbar wie in der Vorrichtung der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele. Das Betatigungselement 140 umgibt einen schwalbenschwanzförmigen Ring 142, der feststehend ist. Das Gehäuse 138 ist jedoch horizontal bewegbar, wenn es durch das sich nach oben bewegende Betatigungselement 140 kontaktiert wird. Die horizontale Bewegung des Gehäuses 138 wird durch eine schwalbenschwanzförmige Vertiefung im Ring 142 geführt.
Das Gehäuse 138 stößt an die Steuerkurvenfläche 146 an. Mit Bezug auf in der Fig. 19 dargestellten Richtungen spannt die Feder 136 außerdem das Gehäuse 138 nach rechts. Somit wird das Gehäuse 138 entlang der Steuerkurvenfläche 146 nach rechts bewegt. Diese Bewegung des Gehäuses 138 nach rechts setzt sich fort, bis der Umfang der Rolle 134 die Wand 34 des Behälters kontaktiert. Das Nachformen findet in der gleichen Art und Weise statt wie mit einer Vorrichtung mit drei Rollen, aber an nur einem Punkt entlang der Wand 34.
Nach Beendigung der Bearbeitung der Wand 34 mit der.Rolle 134 wird das Betätigungselement 140 abgesenkt und das Gewicht der Gehäuse-Rollen-Kombination bewegt diese Gruppe auf den Ring 142 zurück, d.h. in die erste Stellung der Vorrichtung. Dieser Ring 142 wirkt wie eine Begrenzung der Bewegung des Gehäuses 138 nach unten. In diesem Ausführungsbeispiel und in den anderen ist es besser, daß das Betätigungselement 140 mit der gleichen Drehzahl rotiert wie das Gehäuse 138.
Ein Vergleich der Fig. 9 und 10 wird die Unterschiede in den Behältern vor und nach dem Nachformen des Bodens entsprechend dem Verfahren der vorliegenden Erfindung offenbaren.
Insbesondere zeigt die Fig. 9 einen Behälter vor dem Nachformen des Bodens. In dieser Fig. ist die Wand 34 im wesentlichen senkrecht und kann tatsächlich einen kleinen positiven Winkel haben. Für den linken Teil des in der Fig. 9 dargestellten Behälters würde eine Wand 34 mit einem kleinen positiven Winkel nach oben und nach rechts von der vertikalen Linie V-V ausgerichtet sein. Mit Bezug auf die Fig. 8 und wie unterschiedlich festgestellt wurde, ist der Durchmesser D1 größer als der Durchmesser D2, wenn die Wand 34 einen positiven Winkel aufweist.
Wie oben festgestellt wurde, ist der Behälter der Fig. 8, der entsprechend dieser Erfindung nachgeformt werden kann, im allgemeinen um eine vertikale Achse 22 symmetrisch. Der Behälter enthält eine im allgemeinen zylindrische Seitenwand 24, die parallel zur vertikalen Achse 22 angeordnet ist. Der Behälter 20 enthält ebenfalls eine äußere ringförmige Wand 26, einen konvexen, U-förmigen Bereich 28, eine vorgeformte Bodenwand 30 einschließlich eines mittleren gewölbten Bereiches 32 und eine ringförmige, im wesentlichen senkrechte Wand 34, die den gewölbten Bereich 32 und den konvexen U- förmigen Bereich 28 verbindet.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann mit Bezug auf die in den Fig. dargestellten verschiedenen Vorrichtungen einschließlich der Vorrichtung der Fig. 1 bis 3 beschrieben werden. Das Verfahren umfaßt mehrere Schritte. Der Behälter 20 wird auf einer Einspannvorrichtung 48 abgestützt. Diese Abstützvorrichtung hat einen Bodenumfangprofilbereich 50, der in der Form im wesentlichen der äußeren ringförmigen Wand 26 des Behälters 20 entspricht.
Der Bodenumfangprofilbereich 50 der Einspannvorrichtung 48 ist der äußeren ringförmigen Wand 26 angepaßt. Die Nachformrollen 36 werden mit der im wesentlichen senkrechten Wand 34 in Eingriff gebracht. Die Nachformrollen 36 rollen entlang der senkrechten Wand 34 und um einen bogenförmigen Weg ab. Durch diesen Vorgang ändern die Nachformrollen 36 den Winkel der im wesentlichen senkrechten Wand 34. Insbesondere wird der Winkel der im wesentlichen senkrechten Wand 34 in einen negativen Winkel zur vertikalen Achse des Behälters 20 verändert.
In diesem Ausführungsbeispiel wird die äußere Wand 148 gegen eine Bewegung durch den Bodenumfangprofilbereich 50 der Einspannvorrichtung 48 gehalten, während das Nachformmittel mit der inneren im wesentlichen senkrechten Wand 34 in Eingriff gebracht wird.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die äußere Wand 148 stattdessen gegen eine Bewegung durch den Bodenumfangprof ilbereich 50 nicht festgehalten sein. In diesem Falle kann die innere Formkraft des Nachformmittels ebenfalls bewirken, daß die äußere Wand 148 gleichzeitig mit dem Nachformen der senkrechten, Innenwand 34, d.h. während das Nachformmittel mit der Innenwand 34 in Eingriff gebracht wird, nachgeformt wird.
Wie es in der Fig. 1A ersichtlich ist, werden die Nachformrollen 36 dieser Vorrichtung um einen bogenförmigen Weg abgerollt, der mit gleichem Abstand von einer Achse entfernt ist, die zur Achse 22 des Behälters koaxial angeordnet ist. Alternativ dazu kann, wie es nach Überprüfung der Fig. 19 und der obigen Beschreibung dieser Fig. richtig einzuschätzen ist, die Nachformrolle 134 dieser Vorrichtung um einen bogenförmigen Weg abgerollt werden, der mit gleichem Abstand von einer Achse entfernt ist, die nicht koaxial zur Achse, 22 des Behälters 20 liegt. Das passiert, weil zum Kontaktieren der Wand 34 die Rolle 134 nach rechts von ihrer Stellung geschoben wird, wie es in der Fig. 19 dargestellt ist.
In einem Ausführungsbeispiel des bevorzugten Verfahrens hat die Rolle eine Gestaltung des Umfangs, welche nach Eingriff mit der im wesentlichen senkrechten Wand diese Wand nachformt, um einen negativen Winkel zur vertikalen Achse des Behälters zu erreichen. Rollen mit derartigen Gestaltungen des Umfangs sind in den Fig. 2, 5, 7, 12, 14, 17 und 19 dargestellt.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel des bevorzugten Verfahrens wird ein Betätigungselement nach oben und in Richtung der Blechdose bewegt, um eine Steuerkurvenfläche und ihr Gehäuse in eine radial außenliegende Richtung zu bewegen. Auf diese Weise wird eine mit der Steuerkurvenfläche bewegbare Rolle mit der im wesentlichen senkrechten Wand in Eingriff gebracht.
In einem noch weiteren Ausführungsbeispiel des bevorzugten Verfahrens schwenkt die Rolle um einen horizontalen Schwenkpunkt. Insbesondere kann die Vorrichtung einen horizontalen Schwenkpunkt enthalten, um den die Rolle von einer innenhegenden, nicht kontaktierenden Stellung in eine radial außenliegenden Stellung schwenkt, wobei die Rolle mit der im wesentlichen senkrechten Wand in Eingriff gebracht wird.
Nach diesem Verfahren der Nachf ormung eines Bodens zeigt die Wand 34, wie es in der Fig. 10 ersichtlich ist, einen geringfügig negativen Winkel A. Der bevorzugte Winkel A für eine Blechdose ANC-2A sollte nicht mehr als ungefähr -4 Grad zur vertikalen Linie V-V betragen. Man ist der Überzeugung, daß verbesserte Eigenschaften des Behälters erzielt werden könnten, indem die Wand 34 mit einem Winkel von etwa -8 bis -10 Grad versehen wird. Für den linken Teil des in der Fig. 10 dargestellten Behälters würde eine Wand 34 mit einem geringfügigen negativen Winkel nach oben und links von der vertikalen Linie V-V ausgerichtet sein. Mit Bezug auf die Fig. 8 und unterschiedlich festgestellt, würde der Durchmesser D1 geringer sein als der Durchmesser D2, wenn die Wand einen negativen Winkel besitzt. Der Wert des bevorzugten negativen Winkels wird sich mit jedem unterschiedlichen Behältertyp verändern.
In den obigen Ausführungsbeispielen werden in breitem Maße Rollen oder andere Nachformwerkzeuge erörtert, die bewegt werden, um die Innenwand des Behälters zu kontaktieren. Es sollte verständlich sein, daß für die Zwecke der Erfindung der Satz "Nachformwerkzeugmittel in Druckkontakt bringen mit (einer) inneren ringförmigen Bodenwand zum Nachformen (der) Bodenwand" auch die Bewegung des Behälters in Eingriff mit dem Nachformwerkzeug einschließt und betrachtet. Dieser Satz erwägt auch das Abrollen des Nachformwerkzeugs an der Innenwand, der Drehung der Innenwand um das Nachformwerkzeug oder eine Kombination von beiden.
Die durch die Verfahren oder die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung bearbeiteten Behälter zeigen deutlich besonders gute Eigenschaften im Vergleich zu unbearbeiteten Behältern des Stands der Technik. Es wurden konkrete Versuche mit von der American National Can Company hergestellten, sogenannten Blechdosen "ANC-2A" durchgeführt. Diese Blechdosen besitzen die in den Fig. 8 und 9 dargestellten allgemeinen Gestaltungen und wurden aus Aluminium mit einem Normalmaß von 0,0120 (0,03 cm). Vor der Bearbeitung dieser Blechdosen durch das Verfahren und die Vorrichtung der Erfindung zeigten sie folgende Eigenschaften:
In den Tabellen sind lineare Abmessungen in Zoll, Drücke in Pfund pro Quadratzoll (Knickfestigkeit) und die Kraft in Pfund (Vertikales Beulen) ausgedrückt. Ihre ungefähren Äquivalente in SI-Einheiten sind in der Tabelle auf Seite 29A angegeben. Tabelle 1 ANC-2A Wölbprofil
Nach der Bearbeitung durch das Verfahren und eine Rollenvorrichtung der Erfindung zeigten diese Blechdosen folgende Eigenschaften: Tabelle 2 ANC nachgeformtes Wölbprofil
Wie es aus dem Vergleich dieser Tabellen ersichtlich ist, nahm die Knickfestigkeit der bearbeiteten Blechdosen von einem Durchschnittswert von etwa 99 auf einen Durchschnittswert von 112 zu. Die Wölbungszunahme die sich in einer nach unten gerichteten Ausdehnung des U-förmigen Teils 28 des Behälters der Fig. 9 ergibt, verringerte sich deutlich von einem Durchschnittswert von 0,055 auf 0,006 Zoll.
Als diese gleichen Tests mit aus Aluminium hergestellten Blechdosen mit einem Normalmaß von 0,0110 (0,028 cm) durchgeführt wurden, erhöhte sich die Knickfestigkeit von einem Durchschnittswert von 90 auf einen Durchschnittswert von 98. Tests der Wölbungszunahme nach einem Überdruck von 620,46 kPa waren unbedeutend, da die nicht nachgeformten Blechdosen bei einem Überdruck von 620,46 kPa versagten und ausbeulten.
Eine Anzahl von Blechdosen des Standards ANC-2A wurde nachgeformt. In der ersten Gruppe wurde die Außenseite der Formsenkung entsprechend einem CMB-Verfahren nachgeformt und seine Ergebnisse sind in der Tabelle 3 dargestellt. Ein fotografisches Profil eines unteren Teils einer dieser Blechdosen ist in der Fig. 20 dargestellt. Tabelle 3 Gestaltfestigkeit 206/211 x 413 CMB nachgeformte Blechdosen mit Wölbung
Die zweite Gruppe von Blechdosen wurde auf der Innenseite der Formsenkung entsprechend der vorliegenden Erfindung nachgeformt und ihre Ergebnisse sind in der Tabelle 4 dargestellt. Ein fotografisches Profil eines unteren Teils einer dieser Blechdosen ist in der Fig. 21 dargestellt. Tabelle 4 Gestaltfestigkeit
Die Tabelle 5 stellt Ergebnisse von "Prüf"-Blechdosen dar, d.h. Blechdosen des Standards ANC-2A vor dem Nachformen aller Art. Ein fotografische Profil eines unteren Teils einer dieser Blechdosen ist in der Fig. 22 gezeigt. Tabelle 5 Gestaltfestigkeit 205/211 x 413 ANC-2A Prüf-Blechdosen
Wie es durch einen Vergleich dieser Tabellen ersichtlich ist, beträgt der Durchschnitt der Wölbungszunahme bei der unbearbeiteten Blechdose der Tabelle 5 0,050 Zoll (1,27mm). Beide nachgeformten Blechdosen zeigen eine Verbesserung, aber die durchschnittliche Wölbungszunahme der entsprechend der vorliegenden Erfindung nachgeformten Blechdose ist bedeutend besser (0,005 gegenüber 0,010 Zoll [0,127 gegenüber 0,254 mm]. Die Knickfestigkeit ist ebenfalls etwas verbessert (109 gegenüber 106). Schließlich fällt die durchschnittliche vertikale Beulung nach dem Nachformen durch das CMB-Verfahren bedeutend ab (279), während die durchschnittliche Beulung der vorliegenden nachgeformten Blechdosen (313) praktisch die gleiche bleibt, wie bei der Prüf-Blechdose (317).
Wie es durch einen Vergleich der Fig. 20 und 21 ersichtlich ist, läuft die Blechdose, die entsprechend der vorliegenden Erfindung nachgeformt wurde, entlang ihres Bodens weniger scharf zu. Infolgedessen wird diese Blechdose mehr Stabilität zeigen, wenn sie sich längs der Abfülllinien bewegt.
Ein alternatives Ausführungsbeispiel des Bodenprofils ist in der Fig. 23 offenbart. In diesem Ausführungsbeispiel wird eine zusätzliche mechanische Festigkeit durch das Nachformen der äußeren Wand 148' erzielt. Ein Teil der Beulerscheinung besteht darin, daß eine Änderung des Durchmessers der Formsenkung stattfindet, wenn sich die Wand der Formsenkung nach unten wölbt. Somit wird eine Spitze in der ringförmigen Vertiefung 150 an der Außenwand 148' die Druckfestigkeit des Behälters 20 erhöhen. Die ringförmige Vertiefung 150 kann kontinuierlich um die Außenwand 148' herum oder als Vielzahl von Segmenten ausgebildet sein, die am Umfang um die Außenwand 148' herum beabstandet ist. Die ringförmige Vertiefung 150 wird vorzugsweise durch Druckkontakt der Außenwand 148 mit einem Formwerkzeug 152 ausgebildet. Die ringförmige Vertiefung besitzt vorzugsweise eine im Querschnit bogenförmige Gestalt.
Während die speziellen Ausführungsbeispiele veranschaulicht und beschrieben wurden, können zahlreiche Modifizierungen vorgenommen werden, ohne deutlich von der Idee der Erfindung abzuweichen. Es ist somit beabsichtigt, den Schutzumfang nur durch den Umfang der begleitenden Patentansprüche zu begrenzen.

Fotobeschriftung

Fig. 20 Querschnitt eines mit CMB nachgeformten Wölbprofils
Fig. 21 Querschnitt eines nachgeformten ANC Wölbprofils
Fig. 22 Querschnitt eines ANC-2A Wölbprofils

Claims

1. Vorrichtung zum Nachformen eines Bodens eines Behälters (20) 1 wobei der Behälter (20) eine vertikale Achse (22) und eine parallel zu der vertikalen Achse (22) vorgesehene Seitenwand (24) aufweist und der Boden eine äußere ringförmige Wand (24), einen konvexen U-förmigen Bereich (28), eine vorgeformte Bodenwand (30) einschließlich eines mittleren gewölbten Bereichs (32) und eine ringförmige, im wesentlichen vertikale Wand (34) umfaßt, die den gewölbten Bereich (32) und den konvexen U-förmigen Bereich (28) miteinander verbindet,

gekennzeichnet durch:

Mittel (48,78,104) zum radialen, nach innen gerichteten Abstützen der äußeren ringförmigen Wand (26);

eine Rolle (36,64,90,122,134), die von einer radial innenliegenden Position, bei der die Rolle (36,64,90,122,134) nicht die ringförmige, im wesentlichen vertikale Wand kontaktiert, in eine radial außenliegende Position bewegbar ist, bei der die Rolle (36,64,90,122,134) die ringförmige, im wesentlichen vertikale Wand (34) berührt, und

ein bewegbares Betätigungselement (56,80,100,120,140) zum Bewegen der Rolle (36,64,90,122,134) in Kontakt mit der ringförmigen, im wesentlichen vertikalen Wand (34), um die im wesentlichen vertikale Wand (34) nachzuformen, indem sie relativ zu der vertikalen Achse (22) des Behälters mit einem Winkel (A) angeschrägt wird, wobei ihre untere Kante zu ihrer oberen Kante innenliegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung eine Mehrzahl von Rollen (36,64,90,122) umfaßt, wobei jede Rolle (36,64,90,122) von einer radial innenliegenden Position, bei der die Rollen (36,64,90,122) nicht die ringförmige, im wesentlichen vertikale Wand (34) kontaktieren, in eine radial außenliegende Position bewegbar sind, bei der die Rollen (36,64,90,122) die ringförmige, im wesentlichen vertikale Wand kontaktieren.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Vorrichtung eine Mehrzahl von Schwenkplatten (38,66) umfaßt, die jeweils den entsprechenden Rollen (36,64,90,122) zugeordnet sind und an denen jede der Rollen befestigt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Vorrichtung eine Vielzahl von Stiften (44,72), um die jede der Schwenkplatten schwenkt, umfaßt, wobei jeweils ein Stift einer der Schwenkplatten (38,66) zugeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Vorrichtung ein bewegbares Betätigungselement (56,80,100,120,140) umfaßt, das von einer ersten nichtkontaktierenden Stellung in eine zweite Stellung bewegbar ist, in der das Betätigungselement (56,80,100,120,140) eine Steuerkurvenfläche (58,82,102) berührt, um jede der Schwenkplatten (38,66) und die entsprechenden Rollen (36,64,90,122) in Kontakt mit der ringförmigen, im wesentlichen senkrechten Wand (34) in einer im wesentlichen radialen Ausrichtung mit den Mitteln zum radialen, nach innen gerichteten Abstützen zu bewegen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die Stifte (44,72) im wesentlichen senkrecht sind

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die Stifte (44,72) im wesentlichen vertikal sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Mittel zum radialen, nach innen gerichteten Abstützen eine Einspannvorrichtung (48,78,104) umfassen, die den Behälter (20) längs eines Bodenumfangprofilbereichs, der in der Form im wesentlichen der äußeren ringförmigen Wand (26) des Behälters entspricht, abstützt, wobei der Bodenumfangsprofilbereich der Einspannvorrichtung (48,78,104) an die äußere ringförmige Wand (26) des Behälters (20) angepaßt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Umfang (60,108) der Rolle (36,64,90,122,134) eine nach unten gerichtete schräge Ausbildung aufweist, der, wenn er gegen die im wesentlichen senkrechte Wand (34) angeordnet wird, die im wesentlichen senkrechte Wand (34) nachformt, um die im wesentlichen senkrechte Wand (34) zu einem Winkel (A) relativ zu der vertikalen Achse (22) des Behälters (20) zu neigen, wobei ihre untere Kante zu ihrer oberen Kante nach innen versetzt liegt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Vorrichtung drei Rollen (36,64,90,122) umfaßt.

11 Verfahren zum Nachformen eines Bodens eines Behälters (20), der eine vertikale Achse (22) und eine im allgemeinen zylindrische Seitenwand (24) parallel zu der vertikalen Achse (22) aufweist, wobei der Boden eine äußere ringförmige Wand (26), einen konvexen U-förmigen Bereich (28) eine vorgeformte Bodenwand (30) einschließlich eines mittleren gewölbten Bereichs (32) und eine ringförmige, im wesentlichen vertikale Wand (34), die den gewölbten Bereich (32) und den konvexen U-förmigen Bereich verbindet, aufweist, wobei das Verfahren

gekennzeichnet ist durch:

Vorsehen einer radial nach innen gerichteten Abstützung (48,78,104) für den Behälter, Vorsehen einer Rolle zum Nachformen (36,64,90,122,134) und

Bewegen der Nachformrolle (36,64,90,122,134) radial in Kontakt mit der im wesentlichen senkrechten Wand (34), wobei die Nachformrolle (36,64,90,122,134) entlang der vertikalen Wand (34) und um einen bogenförmigen Weg abrollt und wobei

die Nachformrolle (36,64,90,122,134) den Winkel der im wesentlichen senkrechten Wand (34) durch Abschrägen der im wesentlichen senkrechten Wand (34) zum einem Winkel (A) relativ zu der vertikalen Achse (22) des Behälters (20) verändert, wobei ihre untere Kante zu ihrer oberen Kante innenliegt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die Nachformrolle (36,64,90,122,134) um einen bogenförmigen Weg mit gleichem Abstand zu einer Achse, die koaxial zu der vertikalen Achse (22) des Behälters (20) ist, gedreht wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die Rolle (36,64,90,122,134) eine schräge Ausbildung des Umfangs (60,108) aufweist, der bei Kontakt mit der im wesentlichen senkrechten Wand (34) diese nachformt, indem die im wesentlichen senkrechte Wand zu einem Winkel zu der vertikalen Achse (22) des Behälters (20) angeschrägt wird, bei dem ihre untere Kante zu ihrer oberen Kante innenliegt.

14. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem ein Betätigungselement (56,80,100,120,140) nach oben und zu dem Behälter (20) bewegt wird, um dabei radial nach außen eine Steuerkurvenfläche (58,82,102) zu bewegen, derart, daß eine mit der Nockenfläche bewegbare Rolle (36,64,90,122) in Kontakt mit der im wesentlichen senkrechten Wand (34) bewegt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 12, das einen radialen Schwenkpunkt einschließt, um den die Rolle(36,64,90,122,134) von einer inneren nichtkontaktierenden Stellung in eine radial außenlie gende Stellung geschwenkt wird, in der die Rolle (36,64,90,122,134) mit der im wesentlichen senkrechten Wand in Eingriff gebracht wird.

16. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das Vorsehen einer radial nach innen gerichteten Abstützung das Lagern des Behälters (20) in einer Einspannvorrichtung (48,78,104) einschließt, wobei die Einspannvorrichtung (48,78,104) einen Bodenumfangsprofilbereich aufweist, der in der Form im wesentlichen der äußeren ringförmigen Wand (26) des Behälters (20) entspricht und an die äußere ringförmige Wand angepaßt ist.

17. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der U-förmige Bereich (28) eine äußere Wand (26) umfaßt und das Verfahren das Formen einer ringförmigen Vertiefung um die äußere Wand (26) herum einschließt.