DE69303122T2

DE69303122T2 - Verbesserungen an Vorrichtungen zum Formen von Flanschen an Dosen

Info

Publication number: DE69303122T2
Application number: DE69303122T
Authority: DE
Inventors: Eric J Jensen; Harry W Lee
Original assignee: Reynolds Metals Co
Current assignee: Reynolds Metals Co
Priority date: 1992-07-29
Filing date: 1993-07-22
Publication date: 1996-11-21
Anticipated expiration: 2013-07-23
Also published as: CA2100803C; JPH06218463A; AU4196193A; KR940001964A; MX9304273A; DE69303122D1; AU656878B2; BR9302546A; EP0581650B1; US5235839A; EP0581650A1; ATE139156T1; CA2100803A1; TW242583B

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Mechanismen zum Bördeln eines offenen Endes einer Metalldose oder eines anderen Behälters, und insbesondere einen Bördeldrückkopf, der mit einem stationären Anschlagring zusammenwirkt, um das offene Ende zu kontrollieren und zu bördeln.

Hintergrund der Erfindung

Metalidosen oder -behälter, wie beispielsweise Aluminiumdosen, zur Aufnahme von Getränken werden üblicherweise durch Ziehen und Abstrecken eines kreisförmigen Metallrohlings in einen zylindrischen Dosenkörper hergestellt, der eine Seitenwand und eine Bodenwand aufweist. Derartige Dosen werden daraufhin in eine Einschnür- und Bördelvorrichtung durch Überführungs- oder Stemräder zugeführt. Jede Dose kann in einer Anzahl von Stationen in einem Einschnürrevolverkopf eintreten, der einer Drehbewegung unterliegt, die synchron mit der fortgesetzten Bewegung der Dosen in dem Sternrad verläuft. Während dieser Drehbewegung wird der Umkreiskantenabschnitt der Dosenseitenwand durch ringförmige Prägeelemente oder Formgebungsdrückelemente geformt, um eine Einschnürung verringerten Durchmessers am offenen Ende der Dose zu bilden. Die eingeschnürten Dosen werden daraufhin über Überführungsräder zu einem Bördelrevolverkopf überführt, wo die offene Kante der Dose in einen radial auswärtsgerichteten Flansch gebördelt wird, der zum späteren Aufnehmen eines Dosenendes in bekannter Weise geeignete ist. Die Anordnung aus Zieh- und Abstreckmaschinen zum Formen der Dosenkörper und die Einschnür- und Bördelrevolverköpfe enthaltenden Maschinen gehören zum Stand der Technik.
Eine Mehrzahl von Bördelköpfen sind typischerweise umfangsmäßig am Umkreis des Bördelrevolverkopfs beabstandet. Jeder Bördelkopf hat eine Mehrzahl von Bördelwalzen oder Drückmitteln, die um ihre jeweiligen Längsachsen in einem zentralen Gehäuse oder einem Käfig drehbar getragen sind. Der Käfig ist um seine Mittenlängsachse derart drehbar, daß die Bördelwalzen während des Bördelns in Planetenbeziehung darum herum umlaufen. Jeder Bördelkopf enthält typischerweise ein äußeres Gehäuse, das mit einem Halterungsflansch gebildet ist, der dazu ausgelegt ist, an eine Halterungsscheibe geschraubt zu werden, die am Bördelrevolverkopf befestigt ist, wie an sich bekannt. Das die Bördelwalzen enthaltende zentrale Gehäuse ist im äußeren Gehäuse mit Kugellagern drehbar angeordnet. Eine nach hinten von dem äußeren Gehäuse vorstehende Keilwelle ist am zentralen Gehäuse befestigt, um eine Drehbewegung um die Mittenlängsachse über einen Kämmkontakt mit einem Getriebe anzulegen, das in dem Bördelrevolverkopf angeordnet ist.
Die Vorderseite des Bördelkopfs ist durch einen Anschlagring 100 (der in Fig. 3 zum Stand der Technik gezeigt ist) festgelegt, der an das äußere Gehäuse geschraubt ist. Eine in Sandwich-Art zwischen dem Anschlagring und den Kugellagerelementen angeordnete Rückhalteplatte unterstützt das Beibehalten der Formgebungsfläche 120 jeder Bördelwalze 140 bei der betriebsmäßigen Ausrichtung mit den Anschlagflächen 160 auf dem Anschlagring 100. Wenn sich die Bördelköpfe drehen, wird der eingeschnürte Randabschnitt 180 der Dose in Kontakt mit der sich drehenden Gruppe der Bördelwalzen 140 vorgeschoben. Da die Dose sich nicht drehen kann, induziert der Kontakt zwischen dem Randende 180 mit den umlaufenden Walzen 140 eine freie Drehung jeder Walze, was zu einem drückenden Kontakt und einer Flanschbildung führt, wenn das offene Ende der Dose die Abschnitte 200 progressiv größeren Durchmessers jeder Walze kontaktiert. Diese Abschnitte 200 progressiv größeren Durchmessers veranlassen eine entsprechende Erweiterung des Dosenendes und eine Ablenkung des Metalls in einen Flansch 220, der ungefähr senkrecht zu der Längsachse der Dose verläuft.
Wenn sich der geformte Flansch 220 während der Eingriffschlußbewegung der Dose gegen die sich drehenden Walzen 140 in seinen Formgebungsendstadien befindet, kontaktiert das Flanschende die Anschlagflächen 160 des stationären Anschlagrings 100, dessen Zweck darin besteht, den Flansch 220 bei einem bestimmten vorgewählten Durchmesser derart zu stoppen, daß der Flansch entlang sämtlichen Seiten der Dose dieselbe Breite hat. In der Praxis stößt der ringförmige Flansch 220 jedoch üblicherweise gegen eine Seite der Oberfläche 160, bevor er an sämtliche Seiten stößt. Wenn dies auftritt, wird üblicherweise lediglich eine kleine zusätzliche Kraft benötigt, um den Flansch unvorteilhafterweise in den Spalt 240 zu drängen, der zwischen der sich drehenden Walze 140 und dem stationären Anschlagring 100 gebildet ist. Wenn dies auftritt, ist die Dose verdorben und muß verschrottet werden, weil das in den Spalt 240 gedrängte Metall ein scharfes vertikales Ohr auf dem Dosenflansch 220 bildet.
Eine derartige dem Oberbegriff von Anspruch 1 entsprechende Vorrichtung ist aus dem US-Patent US-A-5 121 621 (IHLY Industries) bekannt. Diese Vorrichtung erlaubt es nicht, die vorstehend genannten Nachteile zu überwinden.

Offenbarung der Erfindung

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das Reißen eines Dosenflansches während der Flanschbildung zu verhindem.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, das unerwünschte Bilden scharfer vertikaler Ohren in einem Dosenflansch während der Flanschformgebung zu verhindern, indem lediglich eine geringfügige Modifikation an vorhandenen Bördelkopfeinheiten durchgeführt wird.
Noch eine weitere Aufgabe besteht darin, das Reißen eines Dosenflansches zu verhindern, indem der Flansch daran gehindert wird, in den Spalt einzutreten, der zwischen dem sich drehenden Drückmittel und dem stationären Anschlagring gebildet ist, wie er in Bördelkopfeinheiten gefunden wird.
Die vorliegende Erfindung ist auf Verbesserungen in Bördelkopfeinheiten zur Herstellung eines peripheren Flansches auf einem freien Kantenabschnitt einer Dose oder einem anderen Behälter mit einem zylindrischen Körper gerichtet. Die Bördelkopfeinheit ist dazu ausgelegt, an der Peripherie eines Bördelrevolverkopfs angebracht zu werden, und die zu bördelnden Dosen werden typischerweise durch ein Sternrad entlang einem Bewegungspfad gefördert, der parallel zu dem Bewegungspfad der Bördelkopfeinheit sowie beabstandet von dieser verläuft. Ein Eingriffmechanismus richtet das offene Ende der Dose in Kontakt mit der Bördelkopfeinheit aus, wobei das offene Ende im Eingriff mit einer Gruppe von Bördelwalzen steht, die einen peripheren auswärtsgerichteten Flansch in dem offenen Ende erzeugen. Jede Bördelwalze hat profilierte Flanschformgebungsflächen, die dazu ausgelegt sind, den freien Kantenabschnitt der Dose aufzunehmen und diesen in einer radialen Auswärtsrichtung während der axialen Bewegung des freien Kantenabschnitts auf die Abschnitte progressiv größeren Durchmessers der Formgebungsflächen zu sowie gegen diese zu drücken. Die Bördelwalzen sind in dem Gehäuse in umfangsmäßig beabstandeter Beziehung um eine Längsmittenachse desselben angeordnet. Die Walzen werden um die Längsmittenachse gedreht, um einen drückenden Kontakt mit dem axial vorgeschobenen freien Kantenabschnitt zu erzeugen. Ein Anschlagring hat eine Anschlagfläche, die benachbart zu den Formgebungsflächen angebracht ist, um die freie Kante des Flansches zu kontaktieren, wenn sie sich von den Formgebungsflächen wegbewegt, wodurch ein weiteres Vorschieben begrenzt und der Enddurchmesser des Flansches festgelegt wird. In Übereinstimmung mit dieser Erfindung umfaßt die Verbesserung eine Stufe, die in dem Anschlagring gebildet ist, der die Anschlagfläche von den Formgebungsflächen auf Abstand hält. Die Stufe ermöglicht es, daß das Abschlußende des Flansches geformt wird, um an einen Grenzflächenspalt oder -ritz zwischen der Bördelwalze und dem Anschlagring vorbei sowie quer über die Stufe zu laufen, um die Anschlagfläche zu kontaktieren und zu vermeiden, daß er in dem Spalt eingefangen wird.
Der Abschnitt des Flansches zwischen den Bördelwalzen oder Drückmitteln ist nicht abgestützt und neigt dazu, sich elastisch zu entspannen, wodurch die Außenkante des Flansches in die Lage versetzt wird, sich radial auf das Zentrum der Dose zu zu bewegen und von der Stufe herunterzugleiten. Die Spitze des Flansches neigt nunmehr dazu, in Vorwärtsrichtung auf das offene Ende der Dose zu durchzuhängen. In Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung ist die Stufe als Ringfläche gebildet, die sich radial einwärts von der Anschlagfläche auf die Dosenmittenachse zu erstreckt. Auf diese Weise steuert die Stufe die elastische Bewegung des nicht abgestützten Flansches zwischen den Drückmitteln mittels des positiven Kontakts damit. Wenn sich der nicht abgestützte Flansch relativ auf das Drückmittel zu bewegt, muß das Drückmittel den Flansch nicht soweit anheben, daß er in die Ecke zurückbewegt wird, die am Schnittpunkt der Stufe mit der Anschlagfläche gebildet ist, aufgrund der Tatsache, daß die Stufe das Durchhängen des nicht abgestützten Flansches zwischen den Drückmitteln in Vorwärtsrichtung minimiert.
Das Merkmal, die Vorwärtsdurchhängbewegung des nicht abgestützten Flansches zwischen benachbarten Drückmitteln durch radiales Einwärtsverlaufenlassen der ringförmigen Stufe um eine ausreichende Strecke zu steuern, um die elastische Durchhängbewegung sämtlicher nicht abgestützter Flanschabschnitte elastisch zu begrenzen oder zu minimieren, in Kombination mit dem Bereitstellen einer scharfen Ecke oder eines Schnittpunkts zwischen der Anschlagfläche und der Ringstufe wird vorteilhafterweise sichergestellt, daß der letztendliche Flanschdurchmesser durch das Einfangen des Flansches in den Ecken positiv gesteuert wird, die zwischen der Anschlagfläche und der Ringstufe gebildet sind, während die Stufe das Durchhängen des nicht abgestützten Flansches in Vorwärtsrichtung minimiert. Wenn sich der nicht abgestützte Flansch auf die Forrngebungsflächen des Drückmittels zu bewegt, muß er deshalb nicht so weit angehoben werden, daß er in die Ecke zurückbewegt wird. Auf diese Weise werden auch die nicht abgestützten durchhängenden Flanschabschnitte daran gehindert, in dem Spalt eingefangen zu werden.
Die Stufe und die Anschlagfläche können senkrecht zueinander verlaufen, um eine scharfe innere Ecke zu bilden, um den Flansch einzufangen und dagegen festzuhalten. Um zu verhindern, daß das Drückmittel mit einer scharfen Kante, d.h. mit einer dünnen Messerkante gebildet wird, ist die Stufe jedoch bevorzugt eine konische Oberfläche, die unter einem Winkel von etwa 10º bis 40º relativ zu einer Ebene verläuft, die durch die Ecke senkrecht zu der Drehachse des Drückmittels hindurchgeht.
Noch weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung erschließen sich dem Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung, wobei lediglich die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung durch Darstellung der besten Art und Weise gezeigt und beschrieben sind, durch die die Erfindung ausführbar ist. Es versteht sich, daß die Erfindung in anderen unterschiedlichen Ausführungsformen realisierbar ist, und ihre verschiedenen Einzelheiten können in verschiedenen Hinsichten modifiziert werden, ohne von der Erfindung abzuweichen. Die Zeichnungen und Beschreibung werden deshalb lediglich als beispielhaft und nicht beschränkend erachtet.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine Querschnittsseitenansicht einer Bördelkopfeinheit entlang der Linie 1-1 von Fig. 2;
Fig. 2 zeigt eine Vorderendansicht der Kopfeinheit von Fig. 1;
Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht der Grenzfläche, die typischerweise zwischen jeder der Bördeldruckwalzen mit dem umgebenden Anschlagring gebildet ist, in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik;
Fig. 4 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht ähnlich Fig. 3, jedoch unter Darstellung einer Verbesserung in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht ähnlich Fig. 4 von einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 6 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7A zeigt eine teilweise schematische Draufsicht des Flansches in einem elastisch entspannten Zustand als Ergebnis einer axialen Belastung während des Bördelns;
Fig. 7B zeigt eine Ansicht entlang dem Pfeil 7B von Fig. 7A zur Darstellung eines durchhängenden Flanschabschnitts;
Fig. 7C zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie 7C-7C von Fig. 7B; und
Fig. 8 und 9 zeigen Abwandlungen der bevorzugten Ausführungsform von Fig. 6.

Beste Art und Weise, die Erfindung auszuführen

Fig. 1 zeigt eine Darstellung von einem der erfindungsgemäßen Bördelköpfe 10, die um die Peripherie des (nicht gezeigten) Bördelrevolverkopfs herum umfangsmäßig beabstandet angeordnet sind. Jeder Bördelkopf 10 weist eine Mehrzahl (z.B. fünf) von umfangsmäßig beabstandeten Nachformierungsdrückmitteln (rotierenden Bördelwalzen) 12 auf, von denen jedes in freidrehbarer Weise um seine Längsachse L in einem zentralen Gehäuse oder Käfig 14 getragen ist, das bzw. der um eine Längsmittenachse L1 drehbar ist, um welche die Drückmittel während des Bördelns in Planetenbeziehung in Drehung versetzt sind. Insbesondere weist der Bördelkopf 10 ein zylindrisches äußeres Gehäuse 16 auf, das mit einem Halterungsflansch 18 gebildet ist, der dazu ausgelegt ist, an eine (nicht gezeigte) Halterungsscheibe bei 20 geschraubt zu werden, die in bekannter Weise an dem Bördelrevolverkopf befestigt ist. Das zentrale Gehäuse 14 ist im äußeren Gehäuse 16 mittels Kugellagern 22 drehbar angeordnet. Der äußere Laufring 22a der Lager 22 ist innerhalb des Gehäuses 16 durch einen rückwärtigen Kontakt mit einer Schulter 24 festgelegt, die radial einwärts von der zylindrischen Seitenwand 16a vorspringt, und einen vorderen Kontakt mit einem Anschlagring 26, der nachfolgend im einzelnen erläutert ist. Eine Keilwelle 28, die nach hinten von einer Öffnung 30 vorsteht, die in der Bodenwand 32 des zylindrischen äußeren Gehäuses 16 gebildet ist, ist mit einem vergrößerten Abschnitt (Abtriebselement) 34 gebildet, der eine periphere hochstehende Wand 36 aufweist, die radial einwärts von der Schulter 24 beabstandet ist und koplanar zu dieser verläuft, um mit der Rückseitenfläche des inneren Laufrings 22b im Eingriff zu stehen. Eine Rückhalteplatte 38, die zwischen dem Vorderende des inneren Laufrings 22b und dem Anschlagring 26 in Sandwich- Art angeordnet ist, verhindert eine in Vorwärtsrichtung verlaufende Axialbewegung des inneren Laufrings. Dieser Rückhalter 38 steht außerdem mit der Vorderendfläche des zentralen Gehäuses 14 im Eingriff, um dieses im äußeren Gehäuse 16 rückzuhalten, während der vergrößerte Abschnitt 34 der Keilwelle 28 im Eingriff mit der Rückseitenfläche 40 des zentralen Gehäuses steht, um eine rückwärtsgerichtete Axialbewegung desselben verhindern zu helfen. Schrauben 50 erstrecken sich durch den vergrößerten Abschnitt 34, das zentrale Gehäuse 14 und die Rückhalteplatte 38, um diese Platte innerhalb des äußeren Gehäuses 16 zusammen zu halten.
Das zentrale Gehäuse 14 ist ferner mit umfangsmäßig beabstandeten axialen Durchgangsbohrungen 42 gebildet, von denen jede dazu ausgelegt ist, darin eine Nachformierungs-drückmitteleinheit 44 aufzunehmen. Die einzelnen Richtdrückmitteleinheiten 44 sind jeweils mit einer länglichen Halterungswelle 46 gebildet, die in die Durchgangsbohrung 42 in Rückwärtsrichtung vorspringt, um darin über vordere und hintere Kugellager 48 und 51 Drehaufnahmen zu bilden, die an gegenüberliegenden Enden der Durchgangsbohrung angeordnet sind. Die Lager 48, 51 sind voneinander mit einem Abstandhalter 52 beabstandet&sub4; Die Durchgangsbohrungen 42 befinden sich in axialer Ausrichtung mit Öffnungen 54, die in dem vergrößerten Abschnitt 34 der Welle 28 gebildet sind. Diese Öffnungen 54 nehmen eine Klemmunterlegscheibe 56 und eine Schraube bzw. einen Bolzen 58 auf, die bzw. der an der Rückseite der Drückhalterungswelle 46 befestigt sind, um die Welle und dadurch die Bördelwalze 12 zurückzuhalten, die von der Welle in Vorwärtsrichtung vorspringt, zur Drehung in der Durchgangsbohrung 42, um ihre Achse L.
Ein bekanntes (nicht gezeigtes) Getriebemittel ist in dem Bördelrevolverkopf im Kämmeingriff mit der zentralen Keilwelle 28 vorgesehen, um den inneren Aufbau 34, 14, 38 zu drehen und dadurch die einzelnen Drückeinheiten 44 um die Mittenachse L1 (Fig. 2).
Wenn sich die innere Einheit dreht, wird der eingeschnürte Randabschnitt 60 (Fig. 4) der Dose 62 in Kontakt mit der sich drehenden Gruppe der sich drehenden Drückmittel 12 in Eingriff gebracht, die in Fig. 2 gezeigt sind. Da sich die Dose nicht dreht, induziert der Kontakt zwischen dem Randende 64 der sich drehenden Drückmittel 12 eine freie Drehung jedes Drückmittels, was zu einer Flanschbildung führt, da das offene Ende der Dose 62 die Formgebungsflächenabschnitte 66 progressiv größeren Durchmessers des sich drehenden Drückmittels kontaktiert. Diese Abschnitte 66 progressiv größeren Durchmessers verursachen eine entsprechende Erweiterung des Dosenendes und eine Ablenkung des Metalls in einen Flansch 68 hinein, der sich ungefähr senkrecht zu der Längsachse der Dose 62 erstreckt.
Wenn sich der geformte Flansch 68 in seinen Formgebungsendstadien während der Eingriffendbewegung der Dose 62 gegen die sich drehenden Drückmittel 12 befindet, kontaktiert das Flanschende die Anschlagfläche 70 des stationären Anschlagrings 26, wie in Fig. 4 gezeigt, dessen Zweck darin besteht, den Flansch 68 bei einem speziellen vorgewählten Durchmesser derart zu stoppen, daß der Flansch entlang sämtlichen Seiten der Dose 62 dieselbe Breite hat. Wie vorstehend erläutert, prallt der ringförmige Flansch 68 in der Praxis jedoch üblicherweise auf eine Seite der stationären Anschlagringfläche 70, bevor er gegen sämtliche Seiten dieser stößt, wie vorstehend erläutert. Wenn dies auftritt, ist üblicherweise lediglich eine kleine zusätzliche Kraft erforderlich, um den Flansch unvorteilhafterweise in den Spalt 240 zu drängen, wodurch möglicherweise eine unerwünschte Abfolge von Vorgängen verursacht wird, die in einer verdorbenen Dose kulminieren.
Der Anschlagring 26 ist vorteilhafterweise mit einer Stufe 80 gebildet, die eine Schulter oder eine Rippe festlegt, die dazu ausgelegt ist, die Anschlagfläche 70 von der unteren radial einwärts beabstandeten Oberfläche 71a zu beabstanden, die sich gemeinsam mit der entsprechenden Oberfläche 71b des Drückmittels verlaufend erstreckt, die den Spalt (oder den Grenzflächenspalt) 72 dazwischen festlegt. Während der Endstadien der Flanschformgebung, wenn die Kante des Flansches 68 um die Flanschwalzen-bildenden Oberflächen 66 gleitet, läuft er über den Spalt 72 und gleitet quer über die Stufe 80, um in der Ecke 85 des Anschlagrings 26 festzusitzen, d.h., festgelegt durch den Schnittpunkt bzw. die Schnittkurve zwischen der Stufe 80 und der Anschlagfläche 70, die in Querschnittsansicht bevorzugt senkrecht zueinander verlaufen. Sobald das Abschlußende des Flansches 68 in der Ecke 65 des Anschlagrings 26 festsitzt, kann es sich nicht zurückbewegen und wird im Spalt 72 gefangen.
Die Stufe 80 ist bevorzugt so flach wie möglich, muß jedoch tief genug sein, um den Flansch 68 einzufangen. Auf der Grundlage von Experimenten ist eine Stufe 80 mit einer radialen Tiefe von etwa 0,25 bis 1 mm (0,010 bis 0,040 Inch) bevorzugt.
Fig. 5 zeigt eine Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, bei der jede Formgebungswalze 12 eine Flanschbildungsfläche 66a enthält, die mit einem vollständig außengelegenen Ende axial vor der Stufe 80 in der Richtung des Dosenbodens beabstandet ist, um zu verhindern, daß das Abschlußende 68a des Flansches 68 (Fig. 4) unbeabsichtigt gegen die Anschlagringfläche 71a (Fig. 4) stößt, die einen Teil des Spalts 72 (Fig. 4) festlegt.
Bei der erfindungsgemäßen Bördeleinheit tritt das Bördeln durch Vorschieben des offenen Endes der Dose 62 in bekannter Weise in Bördelkontakt mit den sich drehenden Drückmitteln 12 unter einer vorbestimmten Last auf, die typischerweise 270 bis 340 N (60 bis 75 Pfund) beträgt. Da die dem Bördeln unterliegende Randkante 64 der Dose 62 lediglich diese peripheren Abschnitte 100 (siehe Fig. 2) der fünf sich drehenden Drückmittel 12 kontaktiert, die benachbart zum Anschlagring 26 angeordnet sind, wird die an die Dose angelegte axiale Last lediglich durch diese fünf peripheren Kontaktabschnitte 100 zwischen der Randkante und den sich drehenden Drückmitteln aufgenommen. Als Ergebnis ausführlicher Experimente ist entdeckt worden, daß in den nicht abgestützten Umfangsbereichen des Flansches zwischen diesen sich drehenden Drückmittelstützabschnitten 100 der Flansch in Vorwärtsrichtung (d.h. in der Richtung des offenen Dosenendes), um ungefähr 0,5 bis 0,75 mm (0,020 bis 0,030 Inch) durchhängt. Dadurch ist der Abschnitt des Flansches zwischen den Drückeinrichtungen nicht abgestützt. Er entspannt sich elastisch in die Form eines Fünfecks mit verrundeten Ecken, wie in Fig. 7A gezeigt, wodurch sich die Außenkante 112 des Flansches 68 radial (in die Phantomposition 112') auf das Zentrum der Dose zu bewegen und von der Stufe 80 heruntergleiten kann. Die Spitze des Flansches 68 hängt nunmehr in Vorwärtsrichtung auf das offene Ende der Dose zu durch (Fig. 7B) und liegt gegenüber zur Oberfläche 71a in der Ausführungsform von Fig. 4, wie am besten in Fig. 7C gezeigt. Wenn sich die Walzen 12 progressiv in Bördelkontakt mit dem gesamten Umkreis der Randkante 64 drehen, müssen die Walzen die durchhängenden Abschnitte 112' des Flansches zurück auf die vertikale Ebene P "schaufeln", die durch den äußersten Abschnitt der Flanschwalzenbildungsfläche 66 und die Stufe 80 in Fig. 4 festgelegt ist. Tatsächlich jedoch versucht das sich drehende Drückmittel, den Flansch 68 auf die Stufe 80 zurück hochzuschaufeln, wobei die Spitze 68 jedoch dazu neigt, zunächst gegen die Oberfläche 71a zu stoßen, und sie wird in den Spalt 72 gerollt, der durch die Oberflächen 71a und 71b gebildet ist. Diese Rollwirkung bildet einen extrudierten winkelförmigen Flansch oder ein Ohr an der Kante des Flansches 64, wodurch die Dose fehlerhaft hergestellt wird.
Um dieses Problem zu vermeiden, wird die Stufe 80 bei der in Fig. 6 gezeigten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung als geneigte Oberfläche 102 (z.B. als konischer Abschnitt) gebildet, die sich radial einwärts von einem Schnittpunkt 85' mit der Anschlagfläche 70 unter einem vorbestimmten Winkel A in der Richtung des offenen Endes der Dose (d.h. in der Richtung weg vom Dosenboden) erstreckt. Ein wesentlicher Nutzeffekt der bevorzugten Ausführungsform besteht darin, daß die durchhängenden Abschnitte 112' des nicht abgestützten Flansches nunmehr durch die Oberfläche 102 zwischen den Drückmitteln abgestützt werden, wenn er in Vorwärtsrichtung durchhängt. Da die Oberfläche 102 eine positive Abstützung für die durchhängenden Abschnitte 112' erbringt, verhindert sie, daß der Flansch weiter in Vorwärtsrichtung durchhängt. Vorteilhafterweise müssen deshalb die Drückmittel den Flansch nicht so weit anheben, daß er in Kontakt mit der Ecke 85' rückgeführt wird. Die Anwesenheit der Oberfläche 102, die sich radial einwärts um ein ausreichendes Ausmaß erstreckt, um den durchhängenden Flanschabschnitt 112' zu kontaktieren, dient auch dazu, ein Biegen der Kante des Flansches 68 zurück auf das geschlossene Ende der Dose zu zu verhindern, was unvorteilhafterweise dazu führen würde, einen Flansch zu erzeugen, der gegen das geschlossene Ende stark gekrümmt ist.
Bei der bevorzugten Ausführungsform beträgt der Winkel der Oberfläche 102 bevorzugt 30º (d.h. der Winkel A = 120º); er kann jedoch variieren. Beispielsweise beträgt in Bezug auf Fig. 8 der theoretisch optimale Winkel 0º. Das Drückmittel 12 würde dann jedoch ein dünnes Messer oder eine scharfe Kante aufweisen, die aus einem konstruktionstechnischen Standpunkt nicht praktisch ist. Wie in Fig. 9 gezeigt, beträgt die praktische Grenze des Winkels der Oberfläche 102 von etwa 10º bis 40º. Der praktikabelste Winkel, der eine ausreichend starke Kante auf dem Drückmittel bereitstellt, während die Strecke, um welche das Drückmittel den Flansch von der Oberfläche 102 zurück in die Ecke 85' anheben muß, minimiert ist, etwa 20 bis 30º.
Durch Steuern des Durchhängens der Abschnitte 112' in der vorstehend ausgeführten Weise neigen die nicht abgestützten Flanschabschnitte, die auf die Formgebungsflächen zurück angehoben werden, nicht dazu, durch den Spalt 72 eingefangen zu werden, der zwischen den Drückmitteln und dem Anschlagring gebildet ist. Für den Fachmann erschließt sich nunmehr, daß die Ausführungsformen dieser Erfindung gemäß Fig. 4 oder 5 modifiziert werden können, um die durchhängenden Abschnitte 112' des Flansches durch die ungefähr radial einwärts verlaufende Stufe 80 auf die Drückmittelachse zu derart abzustützen, daß der Flansch die Stufe zwischen benachbarten Drückmitteln kontaktiert.
Unter erneutem Bezug auf die bevorzugte Ausführungsform dieser Erfindung gemäß Fig. 6, positioniert die geneigte Oberfläche 102 den Spalt 72 in einer axial in Vorwärtsrichtung beabstandeten Beziehung mit dem Flansch mittels einer axial verlaufenden Oberfläche 104 des sich drehenden Drückmittels 12. Diese Oberfläche 104 beabstandet den am weitesten außen gelegenen peripheren Punkt der flanschbildenden Oberfläche 66 des Spalts 72 und legt in Kombination mit sowohl der Stufe oder der geneigten Oberfläche 102 einen Raum 110 fest, der einen dreieckigen Querschnitt aufweisen kann, wie in Fig. 6 gezeigt. Auf theoretischer Basis wird angenommen, daß durch Vertiefen bzw. Rücksetzen des Spalts 72 weg von dem Flansch 68 mittels der Oberflächen 102, 104 die durchhängenden Abschnitte des Flansches zwischen benachbarten der sich drehenden Drückmittel 12 nicht in dem Spalt 72 in festen Sitz gelangen können, weil der Spalt von dem Flansch durch die Oberfläche 104 beabstandet und durch die Formgebungsfläche 66 zurückgeschaufelt wird (da der nicht abgestützte Flanschabschnitt sich der Forrngebunqsfläche nähert)
Obwohl dieser Raum 110 die vorstehend angeführten vorteilhaften Wirkungen haben kann, wird er als nicht kritisch für eine erfolgreiche Durchführung der Erfindung erachtet. Wichtig ist, daß die Oberfläche 102 radial einwärts um eine ausreichende Strecke von der Ecke 85' vorsteht, um eine kontrollierte Abstützung für den durchhängenden Flanschabschnitt 112' in der vorstehend angeführten Weise bereitzustellen.
Wie in Fig. 6 gezeigt, weist die Flanschformgebungsfläche 66 einen vorbestimmten Krümmungsradius R auf, der radial am am weitesten außenliegenden Punkt der Flanschformgebungsfläche 66 durch eine Tangentenlinie L geschnitten wird. In Übereinstimmung mit einem weiteren Merkmal der bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich diese Tangentenlinie L in Vorwärtsrichtung unter einem vorbestimmten Winkel B in Bezug auf eine Bezugslinie P', die für eine horizontale Ebene repräsentativ ist, wenn die Dose in aufrechter Weise positioniert ist, oder für eine vertikale Ebene (senkrecht zu der Dosen-Längsachse) in der in Fig. 6 gezeigten Bördelposition.
Als Ergebnis weiterer Experimente wurde entdeckt, daß die Flanschbreitenschwankung von der axialen Last abhängt, die während des Bördelvorgangs an die Dose angelegt wird, und daß die für den Flansch erforderlichen Gewichte bzw. Lasten für unterschiedlich dicke Wanddicken und unterschiedliche Endabmessungen unterschiedlich sind. Beispielsweise im Fall einer Aluminiumdose mit einem 204-Einschnürung (Dosenhersteller-Terminologie) und einer Wanddicke von 0,16 mm (0,0064 Inch), neigt der Flansch 68 dazu, wenn lediglich 200 bis 220 N (45 bis 50 Pfund) an die Dose angelegt werden, die Anschlagring-Anschlagfläche 70 nur an einer Seite zu berühren, und die Flanschbreite liegt im Bereich von 0,2 bis 0,22 mm (0,077" bis 0,088"). Wenn die axiale Last auf etwa 290 N (65 Pfund) erhöht wird, stößt der Flansch 68 gegen die Anschlagringfläche 70 nahezu vollständig, um ihren gesamten Umkreis, und die Flanschbreite liegt zwischen 0,215 mm (0,085") bis etwa 0,23 mm (0,090"), und ein "flacher" Flansch wird gebildet. Der Begriff "flach" bedeutet, daß der Flansch 68 sich entlang der Ebene P' erstreckt. Wenn die axiale Last auf etwa 340 N (75 Pfund) erhöht wird, wird der Flansch hart gegen die Anschlagringfläche 70, um seinen gesamten Umkreis für 360ºC geschoben bzw. gestoßen, und die Flanschbreite beträgt 0,22 mm (0,088") bis 0,23 mm (0,090"). In diesem zuletzt genannten Fall ist der Flanschwinkel jedoch geringfügig negativ, d.h. der Flansch 68 steht relativ zum offenen Ende der Dose abwärts vor.
Es ist erwünscht, einen hinreichend flachen Flansch (d.h. sich in der in Fig. 6 gezeigten Ebene P erstreckend) oder einen Flanschwinkel zu haben, der geringfügig negativ ist, weil der geringfügig negative Winkel ein Vorteil beim Nahtbilden sein könnte, weil er das Eingraben des Flansches in das Verbundstoffmaterial des Dosenendes beseitigen könnte. Dies könnte für eine gegebene Flanschbreite eine konsistentere Körperhakenlänge bzw. Körperfesthaklänge ergeben. Infolge ausführlicher Experimente ist entdeckt worden, daß mit der Geometrie des Anschlagrings 26 von Fig. 6 der vorliegenden Erfindung sich die Tangentenlinie L bevorzugt unter einem Winkel B von etwa 15 bis 20º und bevorzugt 15º erstreckt, was zu einem im wesentlichen flachen Flansch während des Bördelvorgangs führt. Obwohl die Formgebungsdynamik, die in diesem unerwarteten Ergebnis verkörpert ist, nicht vollständig verstanden wird, wird theoretisch angenommen, daß die Kombination eines Verdrehwinkels (d.h. der äußerste abgestützte Abschnitt des Flansches erstreckt sich auf der Formgebungsfläche entlang der Tangentenlinie L), verbunden mit den nicht abgestützten Abschnitten des Flansches, die in den Spalt 110 hinein auf den versenkten Spalt 72 zu durchhängen, der zurückgebogen wird, wenn die durchhängenden Abschnitte des Flansches die Flanschbildungsfläche 66 kontaktieren, zu dem Flansch führt, der letztendlich als flacher Flansch gebildet ist.
Zusammengefaßt weist der Anschlagring bei der bevorzugten Ausführungsform von Fig. 6 nunmehr eine Ecke 85' auf, die bevorzugt tangential zum Flanschwinkel auf dem Drückmittel 12 verläuft. Diese Ecke 85' wird durch den Abstützflansch 102 gebildet, der nunmehr hinter den Drückmitteln 12 winkelig verläuft, wobei die Rückseite der Drückeinrichtung winkelig verläuft, um die Abstützfläche 102 freizugeben. Der Winkel dieser Rückseite kann zwischen 10 bis 40º betragen.
Die Ecke 85' und die gewinkelte Oberfläche 102 führen drei Funktionen durch, die für eine hervorragende Flanschbreitenkontrolle Schlüsselstellungen einnehmen. Zunächst blockiert die Ecke 85' die Kante des Flansches, weil die Ecke bevorzugt auf einer Tangentenlinie liegt, um den Formgebungsflächenwinkel auf dem Andrückmittel zu bilden. Dies hält die Kante des Flansches an einem einzigen Punkt. Als zweites verhindern die Ecke 85' und die Oberfläche 102 außerdem, daß die Kante zwischen das Drückmittel und den Anschlagring gedreht und eingeklemmt wird. Schließlich stützt die gewinkelte Oberfläche 102 den Flansch zwischen den Formgebungswalzen derart ab, daß die Walze den Flansch nicht sehr weit drängen muß, um ihn zu der Ebene des Drückmittels zurückzubewegen. Dieses Basispolster legt 270 bis 400 N (60 bis 90 Pfund) axiale Kraft an die Dose an, und der Flansch wird lediglich durch den kleinen Kontaktbereich am Außenbogen der fünf Drückmittel abgestützt. Da der Flansch der Dose um den Radius der Drückmittel gedrängt wird, und die Basispolsterkraft sich bis auf den Bereich von beispielsweise 270 bis 400 N (60 bis 90 Pfund) aufbaut, wird ein Teil dieser Kraft nunmehr vorteilhafterweise zu der Anschlagringabstützfläche 102 übertragen. In der Praxis veranlaßt die Basispolsterkraft die längere Seite oder die Seiten des Flansches dazu, die Kante(n) 85' zu kontaktieren, bevor die kürzere Seite oder Seiten des Flansches, die auf den Drückmitteln abgestützt sind, ihre zugeordnete(n) Ecke(n) 85' noch nicht kontaktiert haben, während sie durch die gewinkelte Oberfläche 102 abgestützt sind. Dadurch wird nunmehr der größte Teil der verbleibenden Kraft auf den Drückmitteln zu den kurzen Seiten des Flansches gerichtet, die die Abstützfläche 102 noch nicht erreicht haben, wodurch die kurzen Seiten veranlaßt werden, sich gegen ihre zugeordneten Kanten 85' zu verformen. Es wurde entdeckt, daß dies den Schlüssel für die Gleichförmigkeit darstellt, die durch diese neue Drückbördeleinrichtung erzielt wird.
Wenn diese Ecken- und Abstützfläche nicht vorhanden wäre, würden die Walzen auf die Dose eine übermäßige Kraft ausüben. Das konstante Verbiegen der Flanschkante aufgrund ihrer Auslenkung zwischen den Walzen stellt ebenfalls eine Quelle für aufgespaltene oder zerrissene Flansche dar. Die Abstützfläche und die Ecke 85' bieten deshalb eine Abstützung für die Dose, so daß eine ausreichende axiale Kraft an die Dose angelegt werden kann, um die lange Seite des Flansches hart genug in die Anschlagringecke zu zwingen, um den kurzen Abschnitt aus dem Anschlagring herauszubringen sowie eine gleichförmige Flanschbreite zu erzielen. Üblicherweise verläuft die lange Seite mit der Walzrichtung und die kurze Seite quer zur Walzrichtung.
Dem Fachmann erschließt sich ohne weiteres, daß die vorliegende Erfindung sämtliche der vorstehend genannten Aufgaben löst. Nach dem Studium der vorausgehenden Beschreibung ist ein Fachmann in der Lage, verschiedene Änderungen, Ersätze und Äquivalente sowie verschiedene andere Aspekte der vorliegend umfangreich offenbarten Erfindung zu bewirken bzw. durchzuführen. Es ist deshalb beabsichtigt, daß der darauf erteilte Schutz lediglich durch die in den beiliegenden Ansprüchen festgelegte Definition begrenzt ist.

Claims

1 Bördelkopfeinheit zur Herstellung eines peripheren, nach außen gerichteten Randflansches (68) in einem freien Randabschnitt (64) einer einen zylindrischen Körper aufweisenden Dose (62), mit einer Anzahl von Bördelwalzen (12), die profilierte, bördelformende Oberflächen (66, 120) besitzen, welche dazu eingerichtet sind, den freien Randab schnitt (64) aufzunehmen und diesen während einer axialen Relativbewegung des freien Randabschnittes in Richtung und gegen Abschnitte der formenden Oberflächen (120) mit zunehmend größerem Durchmesser zu drucken; mit einem Gehäusemittel (14) für die Montage der Bördelwalzen (12) um eine zentrale Längsachse (L1) des Mittels herum, mit einem Mittel zum Umlaufenlassen der Walzen (12) um die zentrale Längsachse (L1) zur Erzeugung eines drückenden Kontaktes mit dem zugehörigen, axial vorschreitenden freien Randabschnitt, und mit einem Anschlagring (26, 100), der eine Anschlagfläche (70, 160) besitzt und benachbart zu den formenden Oberflächen montiert ist, um mit dem freien Rand (54) des Randflansches (68) in Kontakt zu gelangen, damit der Durchmesser des Randflansches (68) begrenzt wird, wenn er sich aus den formenden Oberflächen bewegt, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Anschlagring (26) ein Absatz (80, 102) ausgebildet ist, welcher die Anschlagfläche (70) von einem Endabschnitt der formenden Oberflächen (66) trennt, damit das Ende des gebildeten Randflansches (68) an einem Grenzspalt (72) zwischen der Walze (12) und dem Anschlagring (26) und über den Absatz (80) laufen kann, um mit der Anschlagfläche (70) in Kontakt zu kommen, und um eine Bewegung eines Teiles des Endes des Randflansches in den Spalt (72) hinein zu verhindern.

2. Einheit nach Anspruch 1, bei welcher der Absatz (80) und der Endabschnitt der formenden Oberfläche (66) im wesentlichen koplanar und voneinander durch den Spalt (72) getrennt sind.

3. Einheit nach Anspruch 2, bei welcher der Endab schnitt der formenden Oberfläche (66) jeder Walze (12) den größten Durchmesser der formenden Oberfläche (66) der Walze (12) darstellt.

4. Einheit nach Anspruch 1, bei welcher der Absatz (80) und die Anschlagfläche (70) im wesentlichen senkrecht zueinander stehen.

5 Einheit nach Anspruch 1, bei welcher der Absatz (102, 108) und die Anschlagfläche (70) eine scharfe innere Ecke (85') bilden, um das Flanschende einzufangen und daran zu stoppen.

6. Einheit nach Anspruch 5, bei welcher der Absatz (108) und die Anschlagfläche (70) im wesentlichen senkrecht zueinander stehen.

7. Einheit nach Anspruch 1, bei welcher der Absatz (80, 102) eine radiale Breite von etwa 0,25 bis 1 mm (0,01 bis 0,04 Zoll) besitzt.

8. Einheit nach Anspruch 1, bei welcher der Absatz (80, 102) als ringförmige Oberfläche ausgebildet ist.

9. Einheit nach Anspruch 1, bei welcher der Endabschnitt der formenden Oberfläche (66) von dem Absatz in Abstand und gegen diesen axial, in Richtung des vorschreitenden freien Endabschnittes ein wenig davor liegt, um sicherzustellen, daß das Flanschende die den Spalt begrenzenden Flächen zwischen der formenden Oberfläche und der Anschlagfläche nicht berührt.

10. Einheit nach Anspruch 1, bei welcher der Absatz eine Oberfläche (102) ist, die bezüglich der Anschlagfläche (70) geneigt verläuft und sich von der Anschlagfläche (70) in der Richtung von dem Dosenboden weg nach vorne erstreckt, um den Grenzspalt (72) mit der Walze (12) zu bilden, wobei dieser Spalt (72) nach vorne in Abstand von dem Flansch (64) liegt.

11. Einheit nach Anspruch 10, welche weit ers auf der sich drehenden Walze (12) eine distanzierende Fläche (104) besitzt, die sich von einem Schnittpunkt mit der flanschformenden Oberfläche (66) axial nach vorne zu einem Schnittpunkt mit dem Grenzspalt (72) erstreckt.

12. Einheit nach Anspruch 1, bei welcher die Abschnitte (112') des Flansches (68) zwischen benachbarten Walzen (12) elastisch nachgeben und nach vorne und radial nach innen in Richtung der Mittenachse der Dose ausweichen, wobei sich der Absatz über eine ausreichende Distanz von der Anschlagfläche (70) radial nach innen erstreckt, um mit den ausweichenden Flanschabschnitten (112') in Kontakt zu gelangen und um dadurch die Distanz zu steuern, um welche die flanschbildenden Oberflächen (66) der Walzen (12) die ausweichenden Abschnitte (112') auf den Absatz in Richtung der Anschlagfläche zurückheben müssen.

13. Einheit nach Anspruch 12, bei welcher sich der Absatz (102) von der Ecke (85'), welche zwischen dem Absatz (102) und der Anschlagfläche (70) gebildet ist, radial nach innen erstreckt, sodaß er in einer Ebene senkrecht zu der Dosenachse liegt.

14. Einheit nach Anspruch 12, bei welcher der Absatz eine geneigte Oberfläche (102) ist, die sich nach vorne von der Anschlagfläche (70) in der Richtung von dem Dosenboden weg unter einem Winkel von etwa 10 bis 40º bezüglich einer Ebene erstreckt, welche durch die Ecke (85') senkrecht zu der Dosenachse verläuft.