EP3691810B1 - Verfahren zum herstellen eines rollrandes - Google Patents

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EP3691810B1
EP3691810B1 EP18778904.5A EP18778904A EP3691810B1 EP 3691810 B1 EP3691810 B1 EP 3691810B1 EP 18778904 A EP18778904 A EP 18778904A EP 3691810 B1 EP3691810 B1 EP 3691810B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
section
edge
range
aerosol
rolled
Prior art date
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Active
Application number
EP18778904.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP3691810A1 (de
Inventor
Beat JENZER
Sandro BERTOGG
Urs Graf
Jürg SPIELER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Adval Tech Holding AG
Original Assignee
Adval Tech Holding AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Adval Tech Holding AG filed Critical Adval Tech Holding AG
Priority to PL18778904T priority Critical patent/PL3691810T3/pl
Publication of EP3691810A1 publication Critical patent/EP3691810A1/de
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Publication of EP3691810B1 publication Critical patent/EP3691810B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D7/00—Bending rods, profiles, or tubes
    • B21D7/02—Bending rods, profiles, or tubes over a stationary forming member; by use of a swinging forming member or abutment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D51/00—Making hollow objects
    • B21D51/16—Making hollow objects characterised by the use of the objects
    • B21D51/26—Making hollow objects characterised by the use of the objects cans or tins; Closing same in a permanent manner
    • B21D51/2615—Edge treatment of cans or tins
    • B21D51/2623—Curling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D19/00—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes
    • B21D19/12—Edge-curling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D51/00—Making hollow objects
    • B21D51/16—Making hollow objects characterised by the use of the objects
    • B21D51/24—Making hollow objects characterised by the use of the objects high-pressure containers, e.g. boilers, bottles

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a rolled edge from an edge section of a pipe, in which a crimping punch moves into the edge section and crimps it into a roll.
  • a flanging die with a certain radius moves into a pipe section previously produced by drawing on the aerosol dome and flanges the edge of this pipe section into a roll.
  • the shape and size of the rolled edge are largely determined by the geometry of the crimping die and its mentioned radius.
  • the initial zone of the rolled edge does not regularly have the desired radius, but rather a straight shape.
  • a kind of kink arises between the rather straight starting zone and the adjoining radially deformed zone. This effect is caused by the inherent stability of the sheet and is therefore more pronounced the thinner and harder the sheet is.
  • there are irregularities in the material and in the tool which have a similar effect and generally cause uneven, uncontrolled deformations.
  • Fig. 1 shows, in a longitudinal section, an aerosol dome 10 with a pipe section 11 and a crimping die 21 with a radius 22 of a forming tool 20 (not shown in detail).
  • On the left-hand side of FIG Fig. 1 is the initial state with the as yet undeformed pipe section 11 and the crimping punch 21 in its starting position shown.
  • the right part of Fig. 1 shows the crimping die 21 in its end position.
  • the Figures 2a) - 2e each show an enlarged section A of Fig. 1 Details of the rolling process. Noticeably arises at the transition from Fig. 2a ) to Fig.2b ) with the formation of a practically straight initial zone 14, the aforementioned kink 13, which in the further forming process according to the Figures 2c) - 2e ) is unfavorably preserved.
  • the starting zone 14 represents an uncontrolled geometry zone. It leads to a variable height H (cf. Fig. 2e ) of the rolled edge 12 and thus also to an uncontrolled, irregular edge geometry 15, as shown in FIG Fig. 3 is shown in a partial view of the reshaped aerosol dome.
  • Fig. 4 shows in a longitudinal section an aerosol dome with a pipe section in a rolling tool in two positions, namely still undeformed on the left and completely rolled on on the right
  • a rolling tool 30 This comprises a roll-on stamp 31 with a radius 32, at least one hold-down 33, several counter-holders 34 and a corresponding number of slides 35.
  • the counter-holders 34 can be designed as four radially movable segments that together delimit or release a circular opening.
  • the initial state is shown with the as yet undeformed pipe section 11 and the roll-on die 31 in its starting position.
  • the parts 33-35 are, however, already in their end or functional position. They achieve this from a release position shown in dashed lines by first moving the hold-down device 33 together with the counterholders 34 down to the stop with an annular rim 16 of the aerosol dome. The slides 35 are then moved down to the hold-down 33. Since they are coupled to the counterholders 34 via an inclined surface, they push the counterholders 34 radially inward into their illustrated end position for the embossing process.
  • the right part of Fig. 4 shows the roll-on die 31 in its end position.
  • the aerosol dome 10 or its pipe section 11 can then be rolled on analogously to that already based on FIG Figures 1 and 2 explained method are further reshaped, wherein Fig. 5 one of the Fig. 1 shows corresponding representation.
  • the rolled-on starting zone 14 of the pipe section 11 is flush with the radius 22 of the flanging punch 21.
  • the radii 22 of the crimping die 21 on the one hand and 32 of the rolling die 31 are preferably also dimensioned to be the same.
  • the starting zone 14 retains its controlled radius, as shown in the detailed illustration B of FIG Fig. 5 in Fig. 6 is shown, which shows the finished rolled edge portion.
  • a method for producing the rolled edge on a pressure vessel wherein the rolled edge extends outward from the container wall and has a segment of a circle of at least 180 ° in section through the container axis, into which the end portion of the rolled edge is guided, the end portion in The section through the container axis is rectilinear, has a length which is greater than the radius of the segment-shaped section and forms an acute angle with the container axis that closes to the bottom of the pressure container.
  • the method is characterized in that the edge is brought to the desired opening diameter, that the end section of the edge is bent straight outwards perpendicular to the container axis, the tool freely shaping and so the section is not supported downwards, then forming a point Is bent downwards at an angle with the container wall and that the edge is then rolled up to form the segment-shaped section.
  • a crimping machine for cans having a container and a lid; wherein the crimping machine has at least one crimping device that rolls an already folded edge radially from the outside and for this is designed to connect the lid and the container to one another by a crimping process.
  • the tool comprises a roller which acts radially from the outside and is designed to carry out the crimping process on the edges of the lid and the container; the method is characterized in that the (at least one) crimping device comprises a pneumatic actuator which is designed to move the roller so that it is brought into contact with the can and carries out the crimping process.
  • the subject of the present application is accordingly a method for producing a rolled edge from a cylindrical edge section of a pipe, in which method an initial zone of the edge section is rolled by a positively controlled tool or, better, turned into a straight flange and then a flanging punch is inserted into the rolled or, better, turned over Retracts the edge section and flanges it into a roll.
  • the process takes place in just these two steps, i.e. H.
  • the cylindrical edge section which may have been processed beforehand (for example, surface treatment, adjustment of the concentricity, etc.) but is introduced into the process as a cylindrical edge section, is processed in precisely these two steps, namely by folding over in the first step and then in the second step this folded edge is rolled.
  • the method is characterized in that in the said first step of folding the starting zone of the edge section by means of the one folding die, preferably axially at least partially retracting into the opening of the edge section in the first step, and preferably comprising a counterholder, by an angle (a) in the range of 75-105 ° is folded over from the axial direction to a substantially radial circumferential flange.
  • the angle ⁇ of this flange is preferably in the range of 80-100 °, preferably in the range of 85-95 °.
  • the tilting die has a tilt angle corresponding to the tilting angle mentioned with respect to the axis of the edge section inclined plane support surface and the counter holder via a substantially parallel to this also planar counter surface. If the folding die is inserted into the cylindrical edge section from above, the counter surface of the counter-holder supports the folded section downwards and thus allows a controlled process with small bending radii even with hard materials thanks to the supported process management.
  • a preferred embodiment of the method is characterized in that the bending radius r between the circumferential flange and the axial section adjoining it is smaller than twice the material thickness s of the cylindrical edge section.
  • the leg length of the 90 ° bend is preferably defined in a ratio related to the material thickness.
  • the bending radius r is preferably in the range of 0.5-1.5 times, particularly preferably in the range of 0.75-1.25 times the material thickness (s) of the cylindrical edge section.
  • the radial length q of the flange is in the range of 2-5 times, preferably in the range of 3-4 times or 3-3.5 times the material thickness (s) of the cylindrical edge section.
  • the 90 ° flange that is initially created is preferably hidden in the interior of the roll during the flanging process.
  • the method according to a further preferred embodiment is characterized in that the essentially linear section of the flange is placed in the interior of the roll by the crimping die during the rolling following the folding, and is preferably directed into the roll in an essentially radial direction.
  • the material thickness of the edge section is preferably in the range of 0.05-1 mm, preferably in the range of 0.15-0.4 mm, particularly preferably in the range of 0.18-0.34 mm.
  • the material of the edge section is typically sheet steel, preferably tinplate.
  • the material used for the edge section is also preferably sheet steel with a yield point (determined in accordance with EN 10202: 2001, in particular Chapter 8.2 and the measurement method in accordance with DIN EN 10002-1: 2001) of at least 500 MPa, preferably at least 520 MPa, particularly preferably at least 550 MPa.
  • the material used for the edge section can be sheet steel with a tensile strength (determined in accordance with EN 10202: 2001, in particular Chapter 8.2 and the measuring method in accordance with DIN EN 10002-1: 2001) of at least 500 MPa, preferably of at least 550 MPa, particularly preferably act at least 575 MPa.
  • the material of the edge section is tinplate of the type TH520 (material number 1.0384), TH550 (material number 1.0373), TH580 (material number 1.0382), TH620 (material number 1.0374), or the corresponding TS types, each in accordance with DIN EN 10202: 2001 Alternatively formulated of type DR8, DR8, DR8.5, or DR9, each according to AISI / ASTM 623.
  • TH520 material number 1.0384
  • TH550 material number 1.0373
  • TH580 material number 1.0382
  • TH620 material number 1.0374
  • TS types each in accordance with DIN EN 10202: 2001
  • the corresponding compositions and properties of these materials are defined in the specified standards, the corresponding disclosure in the specified standards is expressly used for the definition of the specific Materials mentioned here are included in the present disclosure content.
  • the crimping die preferably has an encircling angle of at least 100 °, preferably of at least 120 °.
  • outer counterholders distributed over the circumference, each of which has a radial arm and clamp areas arranged radially on the inside thereof, which essentially encircle the axial section.
  • the rolled edge is typically attached to a tubular section of an aerosol dome for spray cans for receiving a valve disk, it being possible, if necessary, to carry out additional forming steps, in particular for preparing the attachment to the spray can, in parallel or in addition to the steps discussed above.
  • the folding die and counterholder lie around the edge section in a form-fitting manner.
  • the present invention further relates to the use of such a method for producing a rolled edge, in particular for producing an aerosol dome with such a rolled edge for a spray can.
  • the present invention relates to a rolled edge, in particular as part of an aerosol dome for a spray can, produced according to a method as set out above, or a spray can with such a rolled edge.
  • Figures 7-11 show, in different representations and in different process stages, the newly proposed process for producing a rolled edge, now also possible using materials that are harder than those previously possible.
  • Figure 7 the step of folding over the starting zone 14 in the tool is shown, on the left side still with the tool open, and on the right side already in the tool state in which the edge is folded over to form a circumferential flange 41.
  • the aerosol dome 10 or the axial section 42 is encompassed laterally or around the circumference by counter-holder elements 34, and a folding die 37 with a narrow radius 36 is inserted into the opening along the axis 44 from above.
  • the starting area 14 is turned over by a right angle and, with the formation of a comparatively sharp edge, essentially by a right angle, i.e. approx. 90 °, as shown in FIG Figure 7 can be seen on the right.
  • Figure 8 shows a possible tool for performing this first operation of generating the rolled edge in a plan view. It can be seen here that there are a total of 4 slides 35 which control the counterholders 34.
  • the counterholders 34 each have a radial arm 38, based on the tool axis 44, and over areas 39 encompassing the axial section 42 of the workpiece to a certain extent, each encompassing a circumference of less than 90 °.
  • the actual rolled edge is created, this is in Figure 9 shown.
  • the crimping die 21 has a relatively large enclosure angle 48 of approximately 120 °. Further tool elements, in particular counterholders, can also be provided in this step, but are not mandatory.
  • the crimping die 21 then moves axially into the opening and now rolls the axial section 42 to form the actual roller 12.
  • the relocated initial zone remains essentially unchanged.
  • the quasi-linear folded area 41 and the sharp bend 40 are essentially retained, but do not interfere, since the edge is rolled so far towards the roller 12 that the quasi-linear area 41 points to a certain extent into the interior 47 of the roller 12. In this way, there are no disruptive, in particular aesthetically problematic effects, and safety is also comprehensively guaranteed, since a possibly sharp edge is laid inside the roll.
  • the material thickness and radius as well as the bending length are advantageously specifically coordinated.
  • the individual parameters for this are in Figure 11 shown.
  • the deflection angle a on the other hand the bending length q, i.e. the radial extension of the flange, and the material thickness s Direction in the area of the axial section 42 or the radial direction 46, or - if not exactly 90 ° - in the essentially radial direction (46) of the folded area 41.

Description

    TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Rollrandes aus einem Randabschnitt eines Rohres, bei welchem ein Bördelstempel in den Randabschnitt einfährt und diesen zu einer Rolle bördelt.
  • Verfahren dieser Art finden unter anderem Anwendung bei der Herstellung von sogenannten Aerosoldomen für Sprayflaschen, wobei ein rohrförmiger Abschnitt dieser Dome zu eben einem solchen Rollrand für die Aufnahme eines Ventiltellers umgeformt wird. Speziell hierbei werden hohe Anforderungen an die Präzision gestellt und müssen dünne Bleche von nur wenigen Zehntel-Millimeter Dicke verarbeitet werden.
    • STAND DER TECHNIK
  • Bei der heutigen Herstellung des Rollrandes an den Aerosoldomen fährt ein Bördelstempel mit einem bestimmten Radius in einen ziehtechnisch an dem Aerosoldom zuvor hergestellten Rohrabschnitt ein und bördelt den Rand dieses Rohrabschnittes zu einer Rolle. Form und Grösse des Rollrandes werden hierbei weitgehend durch die Geometrie des Bördelstempels und seines erwähnten Radius bestimmt. Bei diesem Umformvorgang weist die Anfangszone des Rollrandes jedoch regelmässig nicht den gewünschten Radius auf, sondern eine eher gradlinige Form. Zwischen der eher geraden Anfangszone und der sich anschliessenden radial verformten Zone entsteht eine Art Knick. Dieser Effekt wird durch die Eigenstabilität des Bleches hervorgerufen und ist dadurch umso ausgeprägter, je dünner und härter das Blech ist. Hinzu kommen Unregelmässigkeiten im Material und im Werkzeug, die sich ähnlich auswirken, und insgesamt ungleichmässige, unkontrollierte Verformungen bewirken.
  • Die vorstehend geschilderten Verhältnisse sollen anhand der Figuren 1, 2a) - 2e) und 3 noch näher dargestellt werden.
  • Fig. 1 zeigt in einem Längsschnitt einen Aerosoldom 10 mit einem Rohrabschnitt 11 und einen Bördelstempel 21 mit einem Radius 22 eines nicht weiter dargestellten Umformwerkzeugs 20. Auf der linken Seite von Fig. 1 ist der Ausgangszustand mit dem noch unverformten Rohrabschnitt 11 und dem Bördelstempel 21 in seiner Startpostion dargestellt. Der rechte Teil von Fig. 1 zeigt den Bördelstempel 21 in seiner Endposition. Bei Verfahren des Stempels 21 zwischen Start- und Endposition verformt sich der Rohrabschnitt 11 (bzw. je nach Länge des Rohrabschnittes zumindest ein Randabschnitt desselben) entlang dem Radius 22 zu einer Rolle 12.
  • Die Figuren 2a) - 2e) zeigen jeweils in einer Ausschnittsvergrösserung A von Fig. 1 Details des Rollvorganges. Erkennbar entsteht beim Übergang von Fig. 2a) zu Fig.2b) unter Ausbildung einer praktisch gradlinigen Anfangszone 14 der erwähnte Knick 13, der im weiteren Umformprozess gemäss den Figuren 2c) - 2e) ungünstigerweise erhalten bleibt. In umformtechnischer Hinsicht stellt die Anfangszone 14 eine unkontrollierte Geometriezone dar. Sie führt zu einer variablen Höhe H (vergl. Fig. 2e) des Rollrandes 12 und damit auch zu einer unkontrollierten, unregelmässigen Randgeometrie 15, wie dies in Fig. 3 in einer Teilansicht des umgeformten Aerosoldomes dargestellt ist.
  • Um dieses Problem zu lösen schlägt die EP-A-1 372 880 vor, den Prozess wie in den Figuren 4 - 6 angegeben zu strukturieren: In Fig. 4 (zeigt in einem Längsschnitt einen Aerosoldom mit einem Rohrabschnitt in einem Anrollwerkzeug in zwei Stellungen, und zwar links noch unverformt und rechts fertig angerollt) ist mit 10 wieder ein Aerosoldom mit einem Rohrabschnitt 11 bezeichnet, welcher hier jedoch in einem Anrollwerkzeug 30 platziert ist. Dieses umfasst einen Anrollstempel 31, mit einem Radius 32, mindestens einen Niederhalter 33, mehrere Gegenhalter 34 und entsprechend viele Schieber 35. Die Gegenhalter 34 können als vier radial bewegliche, zusammen eine kreisförmige Öffnung begrenzende bzw. freigebende Segmente ausgebildet sein. Auf der linken Seite von Fig. 4 ist der Ausgangszustand mit dem noch unverformten Rohrabschnitt 11 und dem Anrollstempel 31 in seiner Startpostion dargestellt. Die Teile 33 - 35 befinden sich jedoch bereits in ihrer End- bzw. Funktionsstellung. Diese erreichen sie aus einer strichliert gezeigten Freigabestellung, indem zunächst der Niederhalter 33 zusammen mit den Gegenhaltern 34 nach unten bis auf Anschlag mit einem Ringrand 16 des Aerosoldomes fährt. Sodann werden die Schieber 35 nach unten bis auf den Niederhalter 33 verfahren. Indem sie über eine Schrägfläche mit den Gegenhaltern 34 gekoppelt sind, schieben sie die Gegenhalter 34 hierbei radial nach innen bis in ihre dargestellte Endstellung für den Prägevorgang. Der rechte Teil von Fig. 4 zeigt den Anrollstempel 31 in seiner Endposition. Bei Verfahren des Anrollstempels 31 zwischen seiner Start- und Endposition wird ein Anfangsabschnitt 14 des Rohrabschnitts 11 angerollt und mit dem Radius 32 versehen. Danach wird der Anrollstempel 31 wieder aus dem Rohrabschnitt zurückgezogen, die Schieber 35 nach oben gefahren, die Gegenhalter 34 radial nach aussen verfahren, der Niederhalter 33 nach oben verfahren und der Aerosoldom 10 dadurch freigegeben.
  • Wie vorbeschrieben angerollt kann der Aerosoldom 10 bzw. sein Rohrabschnitt 11 anschliessend analog des bereits anhand der Figuren 1 und 2 erläuterten Verfahrens weiter umgeformt werden, wobei Fig. 5 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung zeigt. Erkennbar schmiegt sich hier jedoch bereits in der linksseitig dargestellten Startposition die angerollte Anfangszone 14 des Rohrabschnitts 11 formbündig an den Radius 22 des Bördelstempels 21 an. Bevorzugt werden hierzu die Radien 22 des Bördelstempels 21 einerseits und 32 des Anrollstempels 31 auch gleich bemessen. Beim weiteren Rollen mit dem Bördelstempel 21 behält die Anfangszone 14 ihren kontrollierten Radius, wie dies in der Detaildarstellung B von Fig. 5 in Fig. 6 dargestellt ist, die den fertig gerollten Randabschnitt zeigt.
  • Problematisch an solchen Verfahren nach dem Stand der Technik ist u.a., dass sie insbesondere bei Ausgansmaterial mit grösserer Festigkeit nicht ohne Materialspannungen und damit verbundene Risse und Bruchdehnungen durchgeführt werden können. Zudem zeigt sich, dass der Rollrand wellenförmig wird, da der Kragen den Bördelradius nicht annimmt.
  • Aus der US 4,113,133 ist ein Verfahren zum Herstellen des Rollrandes an einem Druckbehälter bekannt, wobei der Rollrand sich von der Behälterwand nach aussen erstreckt und einen im Schnitt durch die Behälterachse kreissegmentförmigen Abschnitt von mindestens 180° aufweist, in den der Endabschnitt des Rollrandes hineingeführt ist, wobei der Endabschnitt im Schnitt durch die Behälterachse geradlinig ist, eine Länge aufweist, die grösser ist als der Radius des kreissegmentförmigen Abschnitts sowie mit der Behälterachse einen zum Boden des Druckbehälters schliessenden, spitzen Winkel bildet. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rand auf den gewünschten Öffnungsdurchmesser gebracht ist, dass der Endabschnitt des Randes senkrecht zur Behälterachse geradlinig nach aussen umgebogen wird, wobei das Werkzeug frei formt und also der Abschnitt nicht nach unten abgestützt ist, anschliessend unter Bildung eines spitzen Winkels mit der Behälterwand nach unten umgebogen wird und dass zur Ausbildung des kreissegmentförmigen Abschnitts der Rand dann eingerollt wird.
  • Aus der DE 20 2013 100 529 U1 ist eine Bördelmaschine für Dosen bekannt, die einen Behälter und einen Deckel aufweisen; wobei die Bördelmaschine mindestens eine Bördelvorrichtung, die einen bereits umgelegten Rand radial von aussen rollt und dafür ausgelegt ist, um den Deckel und den Behälter durch einen Bördelvorgang miteinander zu verbinden. Das Werkzeug umfasst eine radial von aussen angreifende Rolle, die ausgelegt ist, um den Bördelvorgang auf den Rändern des Deckels und des Behälters zu realisieren; das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die (mindestens eine) Bördelvorrichtung ein pneumatisches Stellglied umfasst, das ausgelegt ist, um die Rolle zu bewegen, so dass diese mit der Dose in Kontakt gebracht wird und den Bördelvorgang ausführt.
    • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist entsprechend ein Verfahren zum Herstellen eines Rollrandes aus einem zylindrischen Randabschnitt eines Rohres, bei welchem Verfahren eine Anfangszone des Randabschnittes durch ein zwangsläufig gesteuertes Werkzeug angerollt oder besser zu einem geraden Flansch umgelegt wird und nachfolgend ein Bördelstempel in den angerollten oder besser umgelegten Randabschnitt einfährt und diesen zu einer Rolle bördelt. Das Verfahren findet dabei in nur diesen zwei Schritten statt, d. h. der zylindrische Randabschnitt, der gegebenenfalls vorher bearbeitet sein kann (beispielsweise Oberflächenbehandlung, Justierung der Konzentrität, etc.) aber eben als zylindrischer Randabschnitt in den Prozess eingeführt wird, wird in genau diesen beiden Schritten bearbeitet, namentlich indem im ersten Schritt umgelegt wird und anfolgend im zweiten Schritt dieser umgelegte Rand gerollt wird. Weitere Schritte sind nicht vorgesehen. Das Verfahren umfasst entsprechend ausschliesslich diese beiden Schritte. Es handelt sich mithin um ein zweistufiges Verfahren zum Herstellen eines Rollrandes aus einem zylindrischen Randabschnitt eines Rohres, welches Verfahren aus dem genannten ersten Schritt und dem genannten zweiten Schritt besteht, um den endgültigen für die Benutzung vorgesehenen Rollrand bereitzustellen.
  • Das Verfahren ist dabei dadurch gekennzeichnet, dass im genannten ersten Schritt des Umlegens die Anfangszone des Randabschnittes durch das einen im ersten Schritt vorzugsweise axial wenigstens teilweise in die Öffnung des Randabschnittes einfahrenden Umlegestempel und vorzugsweise einen Gegenhalter umfassende Werkzeug um einen Winkel (a) im Bereich von 75-105° von der axialen Richtung zu einem im Wesentlichen radialen umlaufenden Flansch umgelegt wird. Der Winkel α dieses Flansches liegt bevorzugtermassen im Bereich von 80-100°, vorzugsweise im Bereich von 85-95°. Der Umlegestempel verfügt dabei über eine entsprechend dem genannten Umlegewinkel gegenüber der Achse des Randabschnitts geneigte plane Auflagefläche und der Gegenhalter über eine im wesentlichen parallel dazu verlaufende ebenfalls plane Gegenfläche. Wird der Umlegestempel von oben in den zylindrischen Randabschnitt eingeführt stützt damit die Gegenfläche des Gegenhalters den umgelegten Abschnitt nach unten ab und erlaubt so auch bei harten Materialien durch die abgestützte Prozessführung einen kontrollierten Prozess mit kleinen Biegeradien.
  • Problematisch beim oben dargelegten ganz ursprünglichen Verfahren war, dass am Ende des gerollten Randes ein ästhetisch unbefriedigender Rand resultierte. Dieses Problem konnte durch das Vorgehen gemäss der EP-A-1 372 880 weitgehend eliminiert werden. Es hat sich aber gezeigt, dass beide Verfahren insbesondere beim heute nachgefragten Übergang nach härteren und/oder dünneren Blechen als Ausgangsmaterial, Probleme entstehen, soweit man eben wirklich nur zwei Schritte für das gesamte Rollen des Randes einsetzen möchte, und darauf verzichten möchte, weitere zwischengeschaltete Verfahrensschritte, die zusätzliche Komplikationen und zusätzliche Kosten mit sich bringen, zu vermeiden. Insbesondere wenn beispielsweise Weissblech des Typs TH520 oder TH500 (oder Materialien mit noch höherer Streckgrenze und/oder Zugfestigkeit) eingesetzt wird, entstehen infolge der Materialspannungen, ausgelöst durch die kleinere Bruchdehnung, beim zweistufigen Verfahren nach dem Stand der Technik Risse. Zudem wird der Rand wellenförmig, da der Kragen den Bördelradius nicht annimmt.
  • Damit Materialien mit der genannten höheren Streckgrenze und/oder Zugfestigkeit eingesetzt werden können, wird vorzugsweise für den ersten Schritt des Umlegens, beispielsweise im Gegensatz zum Vorgehen beschrieben in der US 4,113,133 , welches eben harte Materialien nicht verarbeiten kann, nicht wie dort frei geformt (nur mit einem Stempel), sondern abgestützt umgeformt, d.h. der Rand wird durch ein einen Umlegestempel und einen Gegenhalter umfassendes Werkzeug um einen Winkel (a) umgelegt. Ein freies Formen erlaubt bei diesen Materialien kein Ankippen mit kleinen Radien.
  • Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass diese Probleme insbesondere im Rahmen des zweistufigen Verfahrens gelöst werden können, mithin auch die genannten harten Materialien und sogar noch härtere Materialien ohne die genannten Probleme eingesetzt werden können, wenn der Anfangsbereich des Rohres nicht angerollt wird, sondern vielmehr im Wesentlichen um 90° abgebogen wird. Dadurch wird das Ende des Kragen stabilisiert und die Wellenbildung durch die Anisotropie. Zudem wird dadurch der Anfangsbereich des Kragens von den Materialspannungen, die durch das aufbereiten entstehen, entlastet.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Biegeradius r zwischen dem umlaufenden Flansch und dem daran angrenzenden axialen Abschnitt kleiner ist als die doppelte Materialstärke s des zylindrischen Randabschnitts. Mit anderen Worten wird die Schenkellänge der 90° Biegung bevorzugtermassen in einem auf die Materialdicke bezogenen Verhältnis definiert.
  • Weiterhin vorzugsweise ist der Biegeradius r im Bereich von 0.5-1.5 mal, insbesondere vorzugsweise im Bereich von 0.75-1.25 mal der Materialstärke (s) des zylindrischen Randabschnitts.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Länge q des Flansches im Bereich von 2-5 mal, vorzugsweise im Bereich von 3-4 mal oder 3-3.5 mal die Materialstärke (s) des zylindrischen Randabschnitts beträgt. Bevorzugtermassen wird der 90°-Flansch, der anfangs erzeugt wird, beim Bördeln gewissermassen im Inneren der Rolle versteckt. Entsprechend ist das Verfahren gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass der im wesentlichen lineare Abschnitt des Flansches beim auf das Umlegen folgenden Rollen durch den Bördelstempel in das Innere der Rolle gelegt wird, und vorzugsweise in im wesentlichen radialer Richtung in die Rolle gerichtet ist.
  • Die Materialstärke des Randabschnittes liegt bevorzugt im Bereich von 0.05 - 1 mm, vorzugsweise im Bereich von 0.15-0.4 mm, insbesondere vorzugsweise im Bereich von 0.18-0.34 mm liegt.
  • Beim Material des Randabschnittes handelt es sich typischerweise um Stahlblech, vorzugsweise um Weissblech.
  • Beim eingesetzten Material des Randabschnittes handelt es sich weiter vorzugsweise um Stahlblech mit einer Streckgrenze (bestimmt nach EN 10202:2001 insbesondere Kapitel 8.2 und den Messverfahren gemäss DIN EN 10002-1:2001) von wenigstens 500 MPa, vorzugsweise wenigstens 520 MPa, insbesondere vorzugsweise wenigstens 550 MPa. Beim eingesetzten Material des Randabschnittes kann es sich gemäss einer bevorzugten Ausführungsform um Stahlblech mit einer Zugfestigkeit (bestimmt nach EN 10202:2001 insbesondere Kapitel 8.2 und den Messverfahren gemäss DIN EN 10002-1:2001) von wenigstens 500 MPa, vorzugsweise von wenigstens 550 MPa, insbesondere vorzugsweise wenigstens 575 MPa handeln.
  • Typischerweise handelt es sich beim Material des Randabschnittes um Weissblech des Typs TH520 (Werkstoffnummer 1.0384), TH550 (Werkstoffnummer 1.0373), TH580 (Werkstoffnummer 1.0382), TH620 (Werkstoffnummer 1.0374), oder die entsprechenden TS-Typen, jeweils gemäss DIN EN 10202: 2001 Alternativ formuliert vom Typ DR8, DR8, DR8.5, oder DR9, jeweils gemäss AISI/ASTM 623. Die entsprechenden Zusammensetzungen und Eigenschaften dieser Materialien werden in den angegebenen Normen definiert, die entsprechende Offenbarung in den genannten Normen wird ausdrücklich für die Definition der spezifisch hier genannten Materialien in den vorliegenden Offenbarungsgehalt mit eingeschlossen.
  • Damit der umgelegt Rand auch effektiv anschliessend zuverlässig gerollt werden kann, verfügt der Bördelstempel vorzugsweise über einen Umschliessungswinkel von wenigstens 100°, vorzugsweise von wenigstens 120°.
  • Das Werkzeug verfügt normalerweise über mehrere, in Bezug auf die Rohrachse radial verstellbare äussere Gegenhalter sowie einen Umlegestempel und das Anrollen wird in folgenden Schritten ausgeführt:
    • Verstellen der äusseren Gegenhalter radial nach innen bis auf Anschlag mit dem Rohrabschnitt,
    • Einfahren des Umlegestempels in den Rohrabschnitt unter Umlegen von dessen Anfangszone,
    • Ausfahren des Umlegestempels aus dem Rohrabschnitt,
    • Verstellen der äusseren Gegenhalter radial nach aussen unter axialer Freigabe des Rohrabschnitts.
  • Es kann dabei 3, 4, 5, oder 6, vorzugsweise 4, über den Umfang verteilte äussere Gegenhalter geben, welche jeweils über einen radialen Arm und über radial innenseitig davon angeordneten Klammerbereiche, die den axialen Abschnitt im wesentlichen umlaufend umschliessen, verfügen.
  • Der Rollrand wird typischerweise an einem rohrförmigen Abschnitt eines Aerosoldomes für Spraydosen für die Aufnahme eines Ventiltellers angebracht, wobei gegebenenfalls zusätzliche Umformschritte, insbesondere für die Vorbereitung der Befestigung an der Spraydose, parallel oder zusätzlich zu den oben diskutierten Schritten durchgeführt werden können.
  • Bevorzugtermassen liegen beim Umlegen Umlegestempel und Gegenhalter um den Randabschnitt formschlüssig herum.
  • Weiter betrifft die vorliegende Erfindung Verwendung eines solchen Verfahrens zur Herstellung eines Rollrandes, insbesondere zur Herstellung eines Aerosoldomes mit einem solchen Rollrand für eine Spraydose.
  • Zu guter letzt betrifft die vorliegende Erfindung einen Rollrand, insbesondere als Teil eines Aerosoldomes für eine Spraydose, hergestellt nach einem Verfahren wie oben dargelegt oder eine Spraydose mit einem solchen Rollrand.
  • Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben, die lediglich zur Erläuterung dienen und nicht einschränkend auszulegen sind. In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1 - 6
    die bereits erläuterten Figuren zur Verdeutlichung der Verhältnisse beim Stand der Technik;
    Fig. 7
    eine Darstellung eines Aerosoldomes und eines Umlegestempels sowie Schieber und Gegenhalter in zwei Stellungen, und zwar links noch unverformt und rechts umgelegt, d.h. wobei der Aerosoldom eine ungelegte Anfangszone aufweist;
    Fig. 8
    eine Aufsicht auf das Umlegewerkzeug;
    Fig. 9
    eine Darstellung eines Aerosoldomes im Rollwerkzeug mit Bördelstempel, wobei jedoch der Aerosoldom bereits eine umgelegt Anfangszone aufweist;
    Fig. 10
    in einer Ausschnittsvergrösserung gemäss B in Figur 9 im Detail einen fertig gerollten Rolland nach der Erfindung;
    Fig. 11
    eine Detaildarstellung des umgelegten Abschnittes vor der Behandlung mit dem Bördelstempel.
    BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die Figuren 7-11 zeigen, in unterschiedlichen Darstellungen und in verschiedenen Verfahrensstufen, das neu vorgeschlagene Verfahren zur Herstellung eines Rollrandes, nun eben auch möglich unter Verwendung von härteren als den früher möglichen Materialien. In Figur 7 wird der Schritt des Umlegens der Anfangszone 14 im Werkzeug dargestellt, auf der linken Seite noch bei geöffnetem Werkzeug, und auf der rechten Seite schon im Werkzeugzustand, bei welchem der Rand zu einem umlaufenden Flansch 41 umgelegt ist.
  • Wie auf der linken Seite erkennbar wird der Aerosoldom 10 respektive der axiale Abschnitt 42 seitlich respektive um den Umfang herum von Gegenhalter-Elementen 34 umfasst, und von oben wird ein Umlegestempel 37 mit einem engen Radius 36 in die Öffnung entlang der Achse 44 eingeführt. Dabei wird der Anfangsbereich 14 um einen rechten Winkel und unter Ausbildung einer vergleichsweise scharfen Kante im Wesentlichen um einen rechten Winkel, sprich ca. 90°, umgelegt, wie dies in Figur 7 auf der rechten Seite erkennbar ist.
  • Figur 8 zeigt ein mögliches Werkzeug zur Durchführung dieser ersten Operation der Erzeugung des Rollrandes in einer Aufsicht. Hier kann erkannt werden, dass es insgesamt 4 Schieber 35 gibt, welche die Gegenhalter 34 kontrollieren. Die Gegenhalter 34 verfügen jeweils über einen radialen Arm 38, bezogen auf die Werkzeugachse 44, und über gewissermassen den axiale Abschnitt 42 des Werkstücks umlaufend umgreifende jeweils etwas weniger als 90° Umfang umfassende Bereiche 39.
  • Im nächsten Schritt wird der eigentliche Rollrand erzeugt, dies ist in Figur 9 dargestellt. Wiederum auf der linken Seite der Zustand bei noch geöffnetem Werkzeug, das heisst in jenem Zustand, wo der Bördelstempel 21 zwar in die Öffnung des vorbereiteten Domes eingeführt ist, aber den Randbereich noch nicht umgeformt hat. Der Bördelstempel 21 verfügt über einen relativ grossen Umschliessungswinkel 48 von ca. 120°. Weitere Werkzeugelemente, insbesondere Gegenhalter, können in diesem Schritt ebenfalls vorgesehen sein, sind aber nicht zwingend. Anschliessend fährt der Bördelstempel 21 axial in die Öffnung ein und rollt nun den axialen Abschnitt 42 zur eigentlichen Rolle 12.
  • Wie im detaillierten Ausschnitt in Figur 10 erkannt werden kann, bleibt dabei die umgelegte Anfangszone im Wesentlichen unverändert. Der quasi lineare umgelegte Bereich 41 und der scharfe Knick 40 bleiben im Wesentlichen erhalten, stören aber nicht, da der Rand so weit zur Rolle 12 gerollt wird bis der quasi lineare Bereich 41 gewissermassen in den Innenraum 47 der Rolle 12 zeigt. So entstehen keine störenden, insbesondere ästhetisch problematischen Effekte, und auch die Sicherheit ist umfassend gewährleistet, da eine gegebenenfalls scharfe Kante ins Innere der Rolle verlegt wird.
  • Für das Funktionieren des Prozesses werden vorteilhafterweise Materialdicke und Radius sowie Biegelänge spezifisch abgestimmt. Die einzelnen Parameter dafür sind in Figur 11 dargestellt. Einerseits der Umlegewinkel a, andererseits die Biegelänge q, das heisst die radiale Erstreckung des Flansches, sowie die Materialstärke s. Diese Grössen sind jeweils bezogen auf den axialen Abschnitt 42, den quasi linearen Bereich 41 und auf die axiale Richtung im Bereich des axialen Abschnitts 42 respektive die radiale Richtung 46, oder - bei nicht genau gleich 90° - in wesentlichen radiale Richtung (46) des umgelegten Bereichs 41. BEZUGSZEICHENLISTE
    10 Aerosoldom 38 radialer Arm von 34
    11 Rohr - oder Randabschnitt des Aerosoldomes 39 Klammerbereich von 34
    40 scharfer Knick in 12
    12 Rolle 41 quasi-linearer Bereich von 14
    13 Knick 42 axialer Abschnitt
    14 Anfangszone 43 Domabschnitt
    15 Randgeometrie 44 Symmetrieachse
    16 Ringrand 45 axiale Richtung im Bereich 42
    20 Umformwerkzeug
    21 Bördelstempel 46 Richtung des umgelegten Bereichs 41
    22 Radius am Bördelstempel
    30 Anrollwerkzeug 47 Innenraum von 12
    31 Anrollstempel 48 Umschliessungswinkel von 21
    32 Radius am Anrollstempel
    33 Niederhalter
    34 Gegenhalter s Materialstärke
    35 Schieber q Biegelänge
    36 Radius am Umlegestempel r Biegeradius
    37 Umlegestempel α Umlegewinkel

Claims (15)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Rollrandes aus einem zylindrischen Randabschnitt (11) eines Rohres, bei welchem Verfahren in einem ersten Schritt eine Anfangszone (14) des Randabschnittes (11) durch ein zwangsläufig gesteuertes Werkzeug (30) umgelegt wird und in einem zweiten Schritt nachfolgend ein Bördelstempel (21) in den umgelegten Randabschnitt (11) einfährt und diesen zu einer Rolle (12) bördelt,
    wobei im ersten Schritt die Anfangszone (14) des Randabschnittes (11) durch das einen Umlegestempel (37) und Gegenhalter (34) umfassende Werkzeug (30) um einen Winkel (a) im Bereich von 75-105° von der axialen Richtung (45) zu einem im Wesentlichen radialen umlaufenden Flansch (41) umgelegt wird dadurch gekennzeichnet, dass
    das Verfahren zum Herstellen eines Rollrandes aus einem zylindrischen Randabschnitt (11) als zweistufiges Verfahren ausgebildet ist und nur den genannten ersten und den zweiten Schritt umfasst, um den endgültigen, für die Benutzung vorgesehenen Rollrand aus dem zylindrischen Randabschnitt (11) des Rohres bereitzustellen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegeradius (r) zwischen dem umlaufenden Flansch (41) und dem daran angrenzenden axialen Abschnitt (42) kleiner ist als die doppelte Materialstärke (s) des zylindrischen Randabschnitts (11), vorzugsweise dass der Biegeradius (r) im Bereich von 0.5-1.5 mal, insbesondere vorzugsweise im Bereich von 0.75-1.25 mal der Materialstärke (s) des zylindrischen Randabschnitts (11) liegt.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Länge (q) des Flansches (41) im Bereich von 2-5 mal, vorzugsweise im Bereich von 3-4 mal die Materialstärke (s) des zylindrischen Randabschnitts (11) beträgt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der im wesentlichen lineare Abschnitt (41) des Flansches beim auf das Umlegen folgenden Rollen durch den Bördelstempel (21) in das Innere (47) der Rolle (12) gelegt wird, und vorzugsweise in im wesentlichen radialer Richtung in die Rolle gerichtet ist.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (a) im Bereich von 80-100°, vorzugsweise im Bereich von 85-95° liegt.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialstärke des Randabschnittes (11) im Bereich von 0.1 - 1 mm, vorzugsweise im Bereich von 0.15-0.4 mm, insbesondere vorzugsweise im Bereich von 0.18-0.34 mm liegt.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim Material des Randabschnittes (11) um Stahlblech, vorzugsweise um Weissblech handelt.
  8. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim Material des Randabschnittes (11) um Stahlblech
    mit einer Streckgrenze, bestimmt gemäss DIN EN 10002-1:2001, von wenigstens 500 MPa, vorzugsweise wenigstens 520 MPa, insbesondere vorzugsweise wenigstens 550 MPa,
    und/oder mit einer Zugfestigkeit, bestimmt gemäss DIN EN 10002-1:2001, von wenigstens 500 MPa, vorzugsweise von wenigstens 550 MPa, insbesondere vorzugsweise wenigstens 575 MPa,
    handelt.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim Material des Randabschnittes (11) um Stahlblech, vorzugsweise um Weissblech des Typs TH520, Werkstoffnummer 1.0384; TH550. Werkstoffnummer 1.0373; TH580, Werkstoffnummer 1.0382; TH620, Werkstoffnummer 1.0374, oder die entsprechenden TS-Typen, jeweils gemäss DIN EN 10202: 2001, und/oder DR8, DR8, DR8.5, oder DR9, jeweils gemäss AISI/ASTM 623, handelt.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bördelstempel (21) einen Umschliessungswinkel von wenigstens 100°, vorzugsweise von wenigstens 120° aufweist.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ausschliesslich den ersten und zweiten Schritt umfasst, und das Werkzeug (30) mehrere, in Bezug auf die Rohrachse (44) radial verstellbare äussere Gegenhalter (34) sowie einen Umlegestempel (37) umfasst und dass das Anrollen in folgenden Schritten ausgeführt wird:
    - Verstellen der äusseren Gegenhalter (34) radial nach innen bis auf Anschlag mit dem Rohrabschnitt (11),
    - Einfahren des Umlegestempels (37) in den Rohrabschnitt (11) unter Umlegen von dessen Anfangszone (14),
    - Ausfahren des Umlegestempels (37) aus dem Rohrabschnitt (11),
    - Verstellen der äusseren Gegenhalter (34) radial nach aussen unter axialer Freigabe des Rohrabschnitts (11),
    wobei vorzugsweise 3, 4, 5, oder 6 über den Umfang verteilte äussere Gegenhalter (34) vorgesehen sind, welche jeweils über einen radialen Arm (38) und über radial innenseitig davon angeordneten Klammerbereiche (39), die den axialen Abschnitt (42) im Wesentlichen umlaufend umschliessen, verfügen.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollrand an einem rohrförmigen Abschnitt (11) eines Aerosoldomes (10) für Spraydosen für die Aufnahme eines Ventiltellers angebracht wird.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Umlegestempel (37) und Gegenhalter (34) den Randabschnitt formschlüssig umlegen.
  14. Verwendung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung eines Aerosoldomes für eine Spraydose.
  15. Spraydose oder Aerosoldom für eine Spraydose mit einem Rollrand hergestellt nach einem Verfahren gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche.
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