PL183248B1 - Sposób i urządzenie do kształtowania wydrążonego pojemnika, zwłaszcza puszki - Google Patents

Abstract

1. Sposób ksztaltowania wydrazonego pojemnika, zwlaszcza puszki, polegajacy na tym, ze umieszcza sie pólwyrób pojemnika w gniezdzie formy i doprowadza sie plyn pod cisnie- niem do wewnetrznego gniazda wydrazonego pojemnika oraz rozszerza sie pojemnik na zewnatrz wzgledem wewnetrznej powierzchni formy, znam ienny tym , ze przemieszcza sie dwie czesci formy ku trzeciej w kierunku osiowym z pierwszego polozenia, w którym czesci te sa oddzielone od siebie szczeli- nami wchodzacymi w komore formy, do drugiego polozenia, w którym szczeliny pomiedzy czesciami formy maja mniejsze wymiary, przy czym szczeliny nadal wchodza do komory formy zarówno w pierwszym jak i drugim polozeniu po zmniejszeniu swoich wymiarów i szczeliny sa caly czas otwarte w czasie procesu ksztaltowania wydrazonego pojemnika 7 Urzadzenie do ksztaltowania wydrazonego pojemni- ka, zwlaszcza puszki, zawierajace forme z umieszczonym w niej trzpieniem, do której jest podlaczony zespól do doprowadzania plynu pod cisnieniem do wewnatrz wydrazonego pojemnika, znam ienne tym, ze forma (40) sklada sie z trzech czesci (82, 46, 84) wyznaczajacych gniazdo (42) na pojemnik pomiedzy który- mi sa umieszczone szczeliny (86, 88), do której jest podlaczony zespól do przemieszczania dwóch czesci (82, 84) formy (40) ku trzeciej czesci (46), w kierunku osiowym z pierwszego poloze- nia, w którym czesci (82, 46, 84) sa oddzielone od siebie szcze- linami (86, 88) wchodzacymi w gniazdo (42) formy (40), do drugiego polozenia, w którym szczeliny (86, 88) pomiedzy czesciami (82, 46, 84) formy (40) maja mniejsze wymiary, ale nadal wchodza do gniazda (42) formy (40) FIG. 3 PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do kształtowania wydrążonego pojemnika, zwłaszcza puszki.

Wynalazek dotyczy ogólnie dziedziny opakowań jednostkowych, a zwłaszcza pojemników w postaci puszek metalowych, takich jak puszki stalowe i aluminiowe, powszechnie stosowane do pakowania napojów bezalkoholowych, innych napojów, artykułów spożywczych i wyrobów aerozolowych.

Oczywiście, puszki metalowe do napojów bezalkoholowych, innych napojów i innych wyrobów są powszechnie stosowane w Ameryce Północnej i na całym świecie.

Technologia wytwarzania i pakowania do metalowych puszek stale rozwija się nadążając za rozwojem techniki, nowych materiałów i nowoczesnych technik wytwarzania. Do innych czynników napędowych rozwoju technologii w tej dziedzinie należą ceny surowców, właściwości nowych wyrobów, jakie mają być pakowane, oraz cele marketingowe największych firm wytwarzających i rozprowadzających wyroby konsumpcyjne, takie jak napoje bezalkoholowe.

Od pewnego czasu poszukuje się metalowego pojemnika o innym kształcie niż standardowa puszka cylindryczna, wyróżniającego w taki charakterystyczny sposób zapakowany wyrób lub w inny sposób podkreślającego charakter zapakowanego wyrobu. Według naszej wiedzy, nie opracowano jeszcze praktycznej technologii wytwarzania takich puszek o nieregularnych kształtach, umożliwiającej ich masowe i szybkie wytwarzanie, co jest obecnie warunkiem wprowadzenia takiego wyrobu na rynek.

W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3,244,239 udzielonego Hanssonowi, datowanym na połowę lat sześćdziesiątych, ujawniono urządzenie i sposób kształtowania puszek za pomocą ciśnienia pneumatycznego. W technice tej tłok wtłacza sprężone powietrze do umieszczonej w formie puszki. Sprężone powietrze uplastycznia ścianki puszki, które przybierają kształt formy.

O ile wiadomo, technologii ujawnionej w patencie Hanssona nigdy nie zastosowano z powodzeniem do zmiany kształtów puszek formowanych techniką tłoczenia z wyciąganiem. Jedną z przyczyn są naprężenia powstające w ściance puszki podczas jej odkształcania, które mogą prowadzić do uszkodzeń będących potencjalnym źródłem defektów, np. w formie lokalnych mniejszych grubości ścianki, rozszczepiania lub pękania materiału. Ryzyko związane z mniejszą grubością ścianek można zmniejszyć zwiększając jej grubość, ale wiąże się to z niedopuszczalnym wzrostem kosztów. Ryzyko rozszczepiania i pękania można zmniejszyć taką techniką jak wyżarzanie, ale kosztem zmniejszenia ciągliwości i pogorszenia wytrzymałości gotowego wyrobu.

Poszukuje się ulepszonego urządzenia i sposobu wytwarzania profilowanych puszek metalowych, który byłby skuteczny, sprawny i tani, zwłaszcza w porównaniu z technologią stosowaną dotychczas do takich celów, oraz zmniejszałby tendencję profilowanych puszek do awarii w wyniku zmniejszenia grubości ich ścianek, rozszczepienia lub pękania materiału.

Znane jest z brytyjskiego opisu patentowego nr 2224965 urządzenie do ponownego kształtowania puszek zawiera formę posiadającą dwie połówki obrotowo podtrzymywane na sworzniu obrotowym. Wzdłuż osi komory formy przesuwa się czółno zawierające wał, posiadające podpory górną i dolną, w celu wprowadzania i wyprowadzania puszki z komory. Kiedy puszka jest wprowadzana do komory, wtedy dwie połówki formy się zamykają, co unieruchamia w formie także podpory.

183 248

Zacisk hydrauliczny przyciska kołnierz puszki do wkładki formy.

Trzpień wystający pionowo z podstawy zasadniczo wypełnia puszkę, ale pozostawia niewielką szczelinę. Sprężone powietrze jest wprowadzane przez otwory w trzpieniu do szczeliny w celu spowodowania rozszerzenia się puszki i dostosowania jej do profilu wkładki formy. Powietrze ma ciśnienie podnoszone całkowicie na zewnątrz puszki, a po ponownym ukształtowaniu puszki odzyskiwana jest część powietrza pod ciśnieniem, nadal będąca pod ciśnieniem, w celu wykorzystania do podniesienia ciśnienia w kolejnej puszce. Urządzenie może być automatycznym urządzeniem do ponownego kształtowania puszek zawierającym osiem stanowisk do ponownego kształtowania puszek na obrotowej podstawie. Układ napędowy podstawy obrotowej jest połączony z tłokiem dostarczającym powietrze pod ciśnieniem. Tłok przemieszcza się w cylindrze, który jest wstępnie naładowany powietrzem ze źródła o zasadniczo stałym ciśnieniu.

Znane jest z amerykańskiego opisu patentowego nr 3757555 urządzenie do wywijania kołnierzy i rozszerzania korpusu puszki, które może być umieszczone w urządzeniu wielostanowiskowym, zawierające osiowy rdzeń, na którym zamontowane są trzy elementy koszulkowe. Dwa elementy koszulkowe, które są względnie krótkie, mogą być równocześnie napełniane pod ciśnieniem w celu ukształtowania kołnierza na jednym albo na obu końcach korpusu puszki poprzez dociskanie korpusu puszki do ścianki matrycy. Trzecia koszulka, umieszczona pomiędzy koszulkami kołnierzowymi, może być podobnie rozszerzana przez ciśnienie hydrauliczne w celu ponownego ukształtowania centralnej części korpusu puszki pomiędzy szyjkami ukształtowanymi w ten sposób pomiędzy kołnierzami i częścią centralną

Celem wynalazku jest sposób do kształtowania wydrążonego pojemniką zwłaszcza puszki.

Celem wynalazku jest urządzenie do kształtowania wydrążonego pojemniką zwłaszcza puszki.

Sposób kształtowania wydrążonego pojemnika zwłaszcza puszki, polegający na tym, że umieszcza się półwyrób pojemnika w gnieździe formy i doprowadza się płyn pod ciśnieniem do wewnętrznego gniazda wydrążonego pojemnika oraz rozszerza się pojemnik na zewnątrz względem wewnętrznej powierzchni formy według wynalazku charakteryzuje się tym, że przemieszcza się dwie części formy ku trzeciej w kierunku osiowym z pierwszego połoźenią w którym części te są oddzielone od siebie szczelinami wchodzącymi w komorę formy, do drugiego połoźenią w którym szczeliny pomiędzy częściami formy mają mniejsze wymiary, przy czym szczeliny nadal wchodzą do komory formy zarówno w pierwszym jak i drugim położeniu po zmniejszeniu swoich wymiarów i szczeliny są cały czas otwarte w czasie procesu kształtowania wydrążonego pojemnika.

Korzystnie umieszcza się szczeliny w miejscach maksymalnego rozszerzania się pojemnika.

Korzystnie co najmniej jeden koniec pojemnika poddaje się działaniu siły nacisku.

Korzystnie równoważy się siłę wywieraną przez płyn pod ciśnieniem na wewnętrzną część pojemnika oraz obciążenie działające na co najmniej jeden koniec pojemnika.

Korzystnie części formy przemieszcza się razem siłą wystarczającą do wywarcia wypadkowej siły ściskającej na ściankę boczną pojemnika podczas prowadzenia procesu kształtowania.

Korzystnie części formy przemieszcza się razem siłą wystarczającą do zrównoważenia sił w ściance bocznej pojemnika podczas kształtowania.

Urządzenie do kształtowania wydrążonego pojemniką zwłaszcza puszki, zawierające formę z umieszczonym w niej trzpieniem, do której jest podłączony zespół do doprowadzania płynu pod ciśnieniem do wewnątrz wydrążonego pojemniką według wynalazku charakteryzuje się tym, że forma składa się z trzech części wyznaczających gniazdo na pojemnik pomiędzy którymi są umieszczone szczeliny; do której jest podłączony zespół do przemieszczania dwóch części formy ku trzeciej części, w kierunku osiowym z pierwszego połoźenią w którym części są oddzielone od siebie szczelinami wchodzącymi w gniazdo formy, do drugiego połoźenią w którym szczeliny pomiędzy częściami formy mają mniejsze wymiary, ale nadal wchodzą do gniazda formy.

183 248

Korzystnie szczeliny w formie znajdują,się na wysokości maksymalnego przekroju poprzecznego pojemnika. .

Korzystnie zespół do przemieszczania dwóch części formy ku trzeciej części formy jest połączony z zespołem dociskowym.

Korzystnie zespół dociskowy zawiera co najmniej jeden tłok.

Korzystnie tłoki są połączone z zespołem do doprowadzania płynu pod ciśnieniem.

Korzystnie dolny tłok jest połączony z kanałem doprowadzającym sprężone powietrze, zaś gómy tłok jest połączony z kanałami i doprowadzającymi sprężone powietrze, przy czym kanały stanowią część zespołu doprowadzającego sprężone powietrze do tłoków i do wnętrza pojemnika.

Korzystnie kanał jest połączony z centralnym otworem trzpienia, zaś gómy tłok i gniazdo formy są podłączone do wspólnego źródła sprężonego powietrza, przy czym w górnym tłoku kanał jest połączony z centralnym otworem w trzpieniu.

Dzięki rozwiązaniu według wynalazku uzyskano sposób i urządzenie do kształtowania pojemników, który zabezpiecza puszki przed naprężeniami wewnętrznymi, jakie mogłyby prowadzić do zmniejszania grubości ich ścianek, rozszczepiania lub pękania materiału.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia półwyrób lub preformę korpusu puszki według zalecanego przykładu wykonania wynalazku, w przekroju poprzecznym; fig. 2 - profilowany korpus puszki w zalecanym przykładzie wykonania według wynalazku, w rzucie z boku; fig. 3 - urządzenie do wytwarzania profilowanych korpusów puszek w przykładach wykonania według wynalazku, schematycznie; fig. 4 - zespół formujący w urządzeniu widocznym na fig. 3, w widoku w pierwszym stanie, w częściowym przekroju poprzecznym; fig. 5 - zespół formujący w urządzeniu widocznym na fig. 3, w widoku w drugim stanie, w częściowym przekroju poprzecznym; fig. 6 - urządzenie ciśnieniujące zespół formujący z fig. 3, schematycznie; fig. 7 etap wstępnego ściskania wykonywany w urządzeniu pokazanym na fig. 3, schematycznie; fig. 8 - etap zawijania obrzeży w sposobie według drugiego przykładu wykonania wynalazku, schematycznie; fig. 9 - etap wyoblania w sposobie według drugiego przykładu wykonania wynalazku, schematycznie; oraz fig. 10 - etap moletowania, który można realizować jako drugi etap w drugim lub w trzecim przykładzie wykonania wynalazku, schematycznie.

Jak widać na figurach, na których podobnymi numerami identyfikacyjnymi oznaczono odpowiednie struktury na poszczególnych rzutach, a zwłaszcza na fig. 1 i 2, półwyrobem lub preformą 10 korpusu puszki według zalecanego przykładu wykonania wynalazku, jest korpus puszki dwuczęściowej puszki, formowana, korzystnie, dobrze znaną techniką tłoczenia z wyciąganiem. Półwyrób 10 korpusu puszki ma w zasadzie cylindryczną ściankę boczną 12, denko 14 oraz przewężoną część górną 16. Alternatywnie, górna część cylindrycznej ścianki bocznej 12 może być prosta.

Jak dobrze wiadomo w tej dziedzinie techniki, korpus półwyrobu 10 puszki trzeba umyć po procesie tłoczenia z wyciąganiem, a następnie wysuszyć przed wysłaniem do zdobienia. Proces suszenia odbywa się zazwyczaj w temperaturze około 250 stopni Fahrenheita (co stanowi około 121 stopni Celsjusza). Według jednego aspektu wynalazku, suszenie odbywa się w wyższej temperaturze od stosowanej w częściowym wyżarzaniu co najmniej wybranych części półwyrobu 10 puszki. Na figurze 1 pokazano schematycznie źródło ciepła 18, którym jest, korzystnie, cześć zespołu suszarki, ale które może znajdować się w dowolnym miejscu urządzenia przed zespołem formującym.

Jak szczegółowo omówiono dalej, półwyrób 10 korpusu puszki formuje się, korzystnie, z aluminium, a częściowe wyżarzanie odbywa się, korzystnie, w temperaturze w zakresie, w przybliżeniu, od około 375 stopni Fahrenheita (około 190,5 stopni Celsjusza) do około 550 stopni Fahrenheita (około 288 stopni Celsjusza), przy czym bardziej zalecanym zakresem jest zakres od około 450 stopni Fahrenheita (około 232 stopni Celsjusza) do około 500 stopni Fahrenheita (około 260 stopni Celsjusza), a najbardziej zalecana temperatura wynosi około 475 stopni Fahrenheita (około 246 stopni Celsjusza). Różni się to od właściwego wyżarzania, które odbywa się w temperaturach powyżej 650 stopni Fahrenheita (około 353 stopni Celsjusza). Celem takiego częściowego wyżarzania jest nadanie półwyrobowi 10 korpusu puszki ciągli

183 248 wości wystarczającej do uformowania z niej profilowanej puszki 20, takiej jak pokazano na fig. 2, ale o większej wytrzymałości niż jest to możliwe do uzyskania w przypadku pełnego jej wyżarzania.

Alternatywnie, częściowe wyżarzanie można wykonać, zamiast w suszarce, w piecu takim jak piec lakierniczy lub zdobniczy.

Alternatywnie, półwyrób 10 korpusu puszki można wytwarzać ze stali a nie z aluminium. W tym przypadku zalecany zakres temperatur do częściowego wyżarzania mógłby wynosić w przybliżeniu od około 1112 stopni Fahrenheita (około 600 stopni Celsjusza) do około 1472 stopni Fahrenheita (800 stopni Celsjusza). Bardziej korzystnie, częściowe wyżarzanie może odbywać się w temperaturze około 1382 stopnie Fahrenheita (750 stopnie Celsjusza).

Na figurze 2 widać zdobioną profilowaną puszkę 20 o wyróżniającym się kształcie w celu zwrócenia swoim wyglądem uwagi konsumentów. Jak można zauważyć na fig. 2, w skład korpusu puszki 20 wchodzi denko 26, oraz profilowana ścianka boczna 22, o kształcie znacznie innym niż standardowe cylindryczne kształty korpusów puszek, takim jak kształt półwyrobu 10 korpusu puszki. Na profilowanej ściance bocznej 22 znajdują się obszary, takie jak żebra 30 i rowki 32, gdzie może być pożądane uwydatnienie takich odchyleń od kształtu cylindrycznego. Według jednego ważnego aspektu wynalazku, na zewnętrzne powierzchnie profilowanej ścianki bocznej 22 nanosi się zdobienia w sposób zwracający uwagę na te obszary ścianki bocznej, gdzie pożądane jest uwydatnienie takich odchyleń od kształtu cylindrycznego. Jak można zauważyć na fig. 2, pierwszy typ zdobienia, którym może być jaśniejszy kolor, jest na żebrze 30, natomiast drugi typ zdobienia 36, którym może być kolor ciemniejszy, jest wewnątrz co najmniej jednego rowka 32. Dzięki takiemu wybiórczemu zdobieniu, oraz dzięki właściwemu zestrojeniu zdobienia z odchyleniami w profilowanej ściance bocznej 22, można uzyskać efekt synergiczny, którego nie można uzyskać wyłącznie dzięki profilowaniu lub zdobieniu puszki.

Wracając do fig. 2, na profilowanej ściance bocznej 22 znajduje się również płaski obszar 28, na którym można umieścić napis lub etykietę. Puszka 20 jest zamknięta wieczkiem 24 łączonym konwencjonalną techniką szwu na podwójna zakładkę.

Według zalecanego sposobu, po częściowym wyżarzeniu za pomocą źródła ciepła 18 na stanowisku do suszenia, półwyrób 10 korpusu puszki transportuje się do urządzenia zdobiącego, gdzie nanosi się na niego, nadal w postaci cylindrycznej, wyróżniające zdobienie. Podczas procesu zdobienia można również nanosić znaczniki, które można używać do strojenia pozycyjnego zdobienia z konturami formy podczas następnych etapów formowania, opisanych szczegółowo dalej.

Z kolei na fig. 3 przedstawiono urządzenie 38, według zalecanego przykładu wykonania wynalazku, które służy do wytwarzania profilowanej puszki 20 takiego typu, jaki przedstawiono na fig. 2. Jak można zobaczyć na fig. 3, 4 i 5, w skład urządzenia 38 wchodzi zespół formujący 40 ze ścianką 46 wyznaczającą gniazdo 42 formy odpowiadające pożądanemu kształtowi profilowanego korpusu 20 puszki. Jak pokazano schematycznie na fig. 7, forma 40 jest formą z dzielonymi ściankami, i w skład ścianki 46 wchodzą przesuwane do wewnątrz części 48 o średnicy mniejszej niż średnica D_b cylindrycznej ścianki bocznej 12 półwyrobu 10 korpusu puszki przedstawionego przerywanymi liniami na fig. 7b. W skład ścianki 46 formy 40 wchodzi również pewna liczba części przesuwanych na zewnątrz, o średnicy większej niż średnica D_b ścianki bocznej 12 półwyrobu 10 korpusu puszki. Innymi słowy, przesuwane do wewnątrz części 48 formy 40 ściskają cylindryczną ściankę boczną 12 półwyrobu 10 korpusu puszki do położenia 12' pokazanego liniami ciągłymi na fig. 7b, natomiast ścianka boczna 12 półwyrobu 10 korpusu puszki musi rozszerzyć się w celu dopasowania do przesuwających się na zewnątrz części 50 ścianki 46 formy 40. Korzystnie, po ściśnięciu w taki sposób, obwód cylindrycznej ścianki bocznej 12 zachowuje stałą długość, tak, że długość obwodu ściśniętej cylindrycznej ścianki bocznej 12' jest taka sama jak długość obwodu ścianki bocznej 12 półwyrobu 10 korpusu puszki.

Jak najlepiej widać na fig. 3, zespół formujący 40 składa się z trzech części formujących 82, 46 i 84, stanowiących, odpowiednio, formę główkową, formę ścianki bocznej i formę podstawy. Poszczególne części formy są oddzielone od siebie szczelinami 86, 88.

183 248

Dla ułatwienia obróbki maszynowej, forma podstawy 84 składa się z dwóch części, z centralną częścią 90 podpierającą kopułę podstawy korpusu puszki. Forma główkowa 82 stanowi zwykłą podporę zwężonej części 16 korpusu puszki. Elementy te wyznaczają razem gniazdo 42 formy 40, w które wchodzi korpus puszki, i są obrabiane maszynowo do odpowiedniego kształtu końcowego korpusu puszki po formowaniu rozdmuchowym. Zastosowano również otwory odpowietrzające 49 (patrz fig. 4 i 5) umożliwiające podczas formowania odpływ uwięzionego w formie powietrza.

Górną krawędź korpusu puszki jest uszczelniona za pomocą pary pierścieni uszczelniających i oporowych 92, 94 i gumowego pierścienia uszczelniającego 96. Przez środek pierścieni uszczelniających i oporowych 92, 94, 96 przechodzi zajmujący mało miejsca trzpień 98, który dochodzi do położenia bezpośrednio nad kopułą formy podstawy 84. Trzpień 98 doprowadza powietrze do wnętrza korpusu puszki w gnieździe 42 formy 40 poprzez centralny otwór 100 i promieniowe kanały 102. W skład urządzenia 38 do profilowanej puszki wchodzi ponadto górny tłok 104 i dolny tłok 106, które razem wywierają obciążenie na oba końce puszki w gnieździe 42 formy. Dolny tłok 106 ma możliwość przemieszczania się w górę dzięki konstrukcji doprowadzającej sprężone powietrze, dopływające do dolnego tłoka 106 kanałem 108. Podobnie, górny tłok 104 ma możliwość przemieszczania się w dół dzięki konstrukcji doprowadzającej sprężone powietrze, które płynie do górnego tłoka 104 kanałami 110 i 112. W korzystnym przykładzie wykonania pokazano, że kanał 110 jest połączony z centralnym otworem 100 trzpienia 98 tak, że górny tłok 104 i gniazdo 42 formy 40 są wspólnie zasilane powietrzem. Wspólne powietrze zasilające dzieli się w górnym tłoku 104, w miejscu połączenia kanału 112 powietrza z centralnym otworem 100 w trzpieniu 98, na górny tłok 104 i gniazdo 42 formy 40 w celu minimalizacji strat i zachowania takiego samego ciśnienia doprowadzanego do wnętrza i do górnego tłoka 104. Korzystnie, stosuje się środki do sterowania natężeniem przepływu strumienia powietrza doprowadzanego do każdego tłoka i do gniazda. Dzięki temu możliwa jest dokładna regulacja ciśnienia w formie i ciśnienia w tłoku.

Na figurze 6 pokazano schematycznie schemat obiegu z widocznym sposobem doprowadzania powietrza do tłoków i gniazda puszki. Na figurze tej, górny tłok 104 oraz pierścienie uszczelniające i oporowe 92, 94 pokazano schematycznie jako jeden zespół 114. Podobnie, podpora 90 podstawy 84 i dolny tłok 106 widać jako jeden zespół 116. Zespoły 114 i 116 oraz forma główkowa 82 mają możliwość poruszania się, natomiast forma 46 ścianki bocznej puszki jest widoczna jako nieruchoma.

W skład obiegu wchodzą dwa układy doprowadzenia czynnika pod ciśnieniem. Obieg ciśnieniowy 118 doprowadza sprężone powietrze do górnego tłoka 104 i wnętrza puszki w gnieździe 42 formy 40. Obieg ciśnieniowy 120 doprowadza sprężone powietrze tylko do dolnego tłoka 106.

W każdym z tych dwóch obiegów 118, 120 znajdują się regulatory ciśnienia 122, 124, zbiorniki 126, 128, zawory wydmuchowe 130, 132 oraz zawory wylotowe 134, 136. Ponadto, w skład dolnego obiegu ciśnieniowego 120 wchodzi regulator przepływu 138. Opcjonalnie, w skład górnego obiegu ciśnieniowego 118 może również wchodzić regulator przepływu, chociaż możliwość regulacji przepływu w obu obiegach nie uważa się za istotną. Zbiorniki 126, 128 zapobiegają dużym spadkom ciśnienia w obiegu zasilającym podczas trwania procesu.

Zazwyczaj do gniazda puszki oraz do formowania górnej części puszki stosuje się powietrze o wysokim ciśnieniu rzędu około 30 barów. Ciśnienie powietrza do napędu dolnego tłoka 106 wynosi zazwyczaj około 50 barów, w zależności od pola powierzchni tłoka. Ciśnienie powietrza wewnątrz gniazda 42 formy 40 daje siłę potrzebną do rozszerzenia półwyrobu korpusu puszki na zewnątrz, ale również działa niepożądaną siłą na górną część i dolną część puszki, wywołując podłużne naprężenia w ściance bocznej puszki. Oba te tłoki stosuje się zatem do przesuwania górnej i dolnej części puszki, uzyskując siłę przeciwdziałającą rozciąganiu ścianki bocznej puszki.

Ciśnienie powietrza doprowadzanego do tłoków ma decydujące znaczenie ze względu na eliminację pękania puszki podczas formowania z powodu rozszczepiania się

183 248 lub marszczenia materiału. Rozszczepianie pojawia się, jeżeli naprężeniu w ściance bocznej puszki nie przeciwdziała wystarczająco ciśnienie tłoka z powodu za małego w nich ciśnienia. I na odwrót, ciśnienie doprowadzanego powietrza nie powinno być za duże ze względu na możliwość marszczenia się ścianki bocznej.

Z tego względu, korzystnie, nie są potrzebne żadne stoperki ograniczające skok tłoków. W przypadku ograniczenia skoku tłoka, puszka mogłaby rozszerzyć się ku ściankom formy tylko częściowo zanim tłoki doszłyby do stoperków. W takim przypadku naprężenie w ściance bocznej puszki nie zostałoby zrównoważone przez ciśnienie tłoka, a to grozi rozszczepieniem materiału. W rezultacie styczność rozszerzonej puszki ze ścianką boczną formy zapobiega dalszemu ruchowi tłoków.

W związku z tym należy zauważyć, że przez cały czas cyklu formowania utrzymuje się, korzystnie, równowaga pomiędzy ciśnieniem w gnieździe puszki, a ciśnieniem tłoka, tak, żeby wielkość wzrostu ciśnienia w gnieździe i za tłokami była zrównoważona w ciągu cyklu, zwłaszcza podczas płynięcia ścianki puszki. Szybkość wzrostu ciśnienia można regulować za pomocą regulatora przepływu 138 albo regulując ciśnienie zasilania za pomocą regulatorów ciśnienia 122, 124.

Regulując ciśnienie w gnieździe puszki w stosunku do ciśnienia doprowadzanego w celu przemieszczania ku sobie formy główkowej 82, formy 46 ścianki bocznej, formy podstawy 84 stanowiących elementy składowe zespołu formującego 40, urządzenie może pracować na jeden z trzech różnych sposobów.

Minimalizując ciśnienie działające na zewnętrzne części 82, 84 formy urządzenie można używać do zwykłego przemieszczania części formy ku sobie bez wywierania jakiejkolwiek siły na korpus puszki. Zmniejsza to szczeliny 86, 88 w zespole formującym 40, ponieważ korpus puszki kurczy się w kierunku podłużnym podczas procesu rozszerzania się, oraz zmniejsza się, ale niekoniecznie neutralizuje, osiowe naprężenia rozciągające wytwarzane w ściance bocznego korpusu puszki podczas rozszerzania.

Alternatywnie, stosując większe ciśnienie do przesuwu zewnętrznych części formy ku sobie, wywiera się niewielką podłużną lub osiową siłę na korpus puszki, równą w przybliżeniu osiowym naprężeniom rozciągającym w ściance bocznej puszki, a zatem równoważy się takie naprężenia i chroni korpus puszki przed wynikającym z tego osłabieniem i ewentualnym rozszczepieniem materiału.

Trzeci tryb pracy polega na stosowaniu nawet większego ciśnienia do napędu zewnętrznych części formy ku sobie w celu działania na korpus puszki siłą ściskającą większą niż jest to konieczne do skasowania naprężeń rozciągających w ściance bocznej podczas działania. Uważa się, korzystnie, że wynikowa siła ściskająca powinna być taka, żeby nie doprowadziła do powstania zmarszczek.

W celu uformowania puszki, otwiera się najpierw zawory wydmuchowe 130, 132. W razie konieczności lepszego dobrania ciśnień w tłoku i gnieździe, można zastosować krótkie opóźnienie pomiędzy czasami otwarcia zaworów wydmuchowych, ale potem, w celu zachowania tej równowagi, trzeba będzie zastosować szybszy wzrost ciśnienia w jednym obiegu. Zwłokę tę można również wykorzystać do skompensowania różnych długości rur, utrzymując równowagę ciśnień podczas formowania. Górny obieg zasilający 118 rozdziela się na górny tłok 104 i gniazdo puszki możliwie blisko górnego tłoka 104, jak wspomniano powyżej w odniesieniu do fig. 3.

W ostateczności, urządzenie jest skonstruowane w taki sposób, że kiedy każdy tłok dochodzi do kresu swojej drogi, puszka jest całkowicie przekształcona a szczeliny 86, 88 nie są na końcu zamknięte. Rezultatem zamknięcia szczelin mogłoby być rozszczepienie puszki z powodu nadmiernego naprężenia rozciągającego w ściance bocznej w taki sam sposób jak odbywa się to w przypadku ograniczania ruchu tłoka przed całkowitym rozszerzeniem. Z kolei końcowa szczelina nie powinna być za duża, ponieważ wszelkie ewentualne ślady formowania na ściance bocznej silnie uwydatniają się, chociaż problem ten można rozwiązać usuwając ostre krawędzie w miejscach rozszczepiania.

Po zakończeniu operacji profilowania, powietrze odprowadza się zaworami wylotowymi 134 i 136. Oczywiście, zawory wylotowe 134, 136 są zamknięte podczas procesu formo

183 248 wania. Istotne znaczenie ma równoczesne odpowietrzenie obu obiegów ciśnieniowych 118, 120, ponieważ siła ściskająca wywierana przez tłoki w celu zrównoważenia ciśnienia w gnieździe (naprężenia podłużne) może być większa niż wytrzymałość osiowa puszki tak, że nierówno wczesne odpowietrzenie może spowodować zapadnięcie się puszki.

Jak najlepiej widać na fig. 4, korzystnie, półwyrób 10 korpusu puszki znajduje się wewnątrz gniazda 42 formy a jego przestrzeń wewnętrzna jest szczelnie połączona ze źródłem płynu pod ciśnieniem, jak opisano wcześniej. Jak można zauważyć na fig. 4, gniazdo 42 jest skonstruowane w taki sposób, że kiedy półwyrób 10 korpusu puszki w nim się znajduje, działa na niego niewielka siła ściskająca. Korzystnie, dokonuje się tego formując elementy zespołu formy w postaci połówek 52, 54, widocznych na fig. 4 w stanie rozdzielonym w taki sposób, żeby mogły zamknąć się wokół półwyrobu korpusu puszki przed jego pneumatycznym rozszerzeniem.

Po zamknięciu się połówek 52, 54 formy 40 wokół cylindrycznej ścianki bocznej 12, biegnące do wewnątrz części 48 ścianki 46 formy ściskają lub wstępnie ściskają cylindryczną ściankę boczną 12 na odległości do R_in widocznej na fig. 7a. Po zamknięciu i uszczelnieniu formy oraz doprowadzeniu płynu pod ciśnieniem do gniazda 42 formy 40 tak, żeby docisnąć półwyrób 10 korpusu puszki do ścianki 46 formy, półwyrób 10 korpusu puszki zostanie dociśnięty tak, że przyjmuje odpowiedni kształt końcowy profilowanej puszki 20. Stan profilowanej ścianki bocznej 22 widać po etapie na fig. 5. W etapie tym, cylindryczna ścianka boczna 12 półwyrobu 10 korpusu puszki rozszerza się do wartości R_out, również pokazanej schematycznie na fig. 7a.

Korzystnie, wstępne ściskanie, realizowane w wyniku zamykania połówek 52, 54 formy, przeprowadza się w celu promieniowego wygięcia ścianki bocznej 12 półwyrobu 10 korpusu puszki do wewnątrz na odległość R_ln z przedziału wartości od około 0,1 do około 1,5 milimetra. Bardziej korzystnie, odległość R_in, mieści się w przedziale wartości od około 0,5 do około 0,75 milimetrów. Odległość R_out, na którą cylindryczna ścianka boczna 12 rozszerza się promieniowo na zewnątrz, tworząc skrajnie zewnętrzne części profilowanej ścianki bocznej 22, mieszczą się, korzystnie, w przedziale od około 0,1 do około 5,0 milimetrów. Najlepszym zakresem dla odległości R_out jest zakres od około 0,5 do około 3,0 milimetrów. Najlepiej, R_out wynosi około 2 milimetry.

Dla zrozumienia korzyści uzyskiwanych dzięki wstępnemu ściskaniu cylindrycznej ścianki bocznej 12 przed etapem rozszerzenia, należy zrozumieć, że dla uzyskania odpowiedniej ciągliwości potrzebnej w etapie rozszerzania, korzystne może być pewne wyżarzenie lub częściowe wyżarzenie, zwłaszcza w przypadku aluminiowych korpusów puszek. Z kolei im prowadzi się bardziej pełne wyżarzanie, tym jest mniejsza jednostkowa wytrzymałość i odporność profilowanej puszki 20. Stosując wstępne ściskanie w celu uzyskania znaczącej części różnicy pomiędzy skrajnie wewnętrznymi i skrajnie zewnętrznymi częściami wzoru, który będzie naniesiony na gotową wyprofilowaną puszkę 20, zmniejsza się wielkość rzeczywistego rozszerzenia promieniowego niezbędna do osiągnięcia wymaganego wzoru. W związku z tym, zmniejsza się również stopień wyżarzenia, jakiemu trzeba poddać półwyrób 10 korpusu puszki. Następnie etap wstępnego ściskania umożliwia nanoszenie na profilowaną puszkę 20 potrzebnego wzoru przy minimalnym wyżarzaniu oraz wynikającym z niego spadkiem wytrzymałości mechanicznej, co umożliwia formowanie w procesie tego typu maksymalnie cienkich cylindrycznych ścianek bocznych półwyrobu 10 korpusu puszki.

Jednym z przykładów wykonania wynalazku może być wytwarzanie ścianek formy z materiału porowatego dla umożliwienia, podczas pracy urządzenia, ucieczki powietrza uwięzionego pomiędzy ścianką boczną półwyrobu korpusu puszki, a ścianka formy, chociaż otwory odpowietrzające i tak będą potrzebne. Jednym z takich materiałów jest porowata stal.

W celu monitorowania jakości i sterowania, monitoruje się, podczas i po procesie rozszerzania, ciśnienie płynu za pomocą ciśnieniomierza 69 pokazanego schematycznie na fig. 5. Ciśnieniomierz 69 ma typową budowę. Jeżeli podczas procesu rozszerzania powstanie w korpusu puszki jakaś nieszczelność, lub jeżeli nieregulamości w budowie gór

183 248 nego kołnierza lub główki puszki będą przyczyną słabej szczelności podczas próby gazowej to ciśnienie wewnątrz gniazda formy spadnie znacznie szybciej w gnieździe 42 formy 10 niż byłoby w przeciwnym przypadku. Ciśnieniomierz 69 wyczuwa taką sytuację i sygnalizuje operatorowi możliwość wadliwej konstrukcji korpusu puszki.

W przypadku puszek stalowych, ciśnienie wewnątrz gniazda formy może mieć wartość na tyle dużą, żeby korpusowi puszki nadać, na przykład, wzór z wywiniętym obrzeżem, w którym na pojemniku jest uformowana pewna liczba obwodowych żeber.

Drugi sposób i urządzenie do wytwarzania metalowych korpusów puszek profilowanych wyróżniające w celu zwrócenia wyglądem uwagi konsumentów ujawniono na fig. 7a, b i 9.

Trzeci przykład wykonania ujawniono na fig. 8 i 9.

Zarówno w drugim jak i w trzecim przykładzie wykonania, wyprofilowany wyróżniaj ąco metalowy korpus puszki wytwarza się zapewniając półwyrób korpusu puszki, taki jak półwyrób 10 korpusu puszki z fig. 1, mający ściankę boczną 12 o w przybliżeniu stałej średnicy, następnie odkształca się półwyrób 10 korpusu puszki w wybranych obszarach z wybranym stopniem odkształcenia w celu otrzymania pośredniego korpusu 74 puszki, która jest zmodyfikowana promieniowo, ale jest nadal symetryczna, a następnie odkształca się mechanicznie pośredni korpus 74 puszki według zadanego modelu.

W drugim przykładzie wykonania wynalazku stosuje się urządzenie 62 wywijające obrzeża takiego typu jaki jest dobrze znany w tej dziedzinie techniki, składające się z kowadła 66 i wyoblaka 64 do zawijania obrzeży. Urządzenie 62 do zawijania obrzeży stosuje się do promieniowego odkształcania półwyrobu 10 korpusu puszki do postaci zmodyfikowanego promieniowo pośredniego korpusu 74 puszki pokazanej na fig. 10. Pośredni korpus 74 puszki, jak można zauważyć na fig. 9, nie ma odkształceń ze składnikiem osiowym, i jest w przybliżeniu cylindryczna. Następnie, za pomocą przyrządu 76 do moletowania jak pokazano na fig. 10 odkształca się ją mechanicznie według zadanego modelu, w tym przypadku mającego postać żeber i rowków, umożliwiając wytworzenie z niej profilowanej puszki 20 takiego typu jaki pokazano na fig. 2.

W trzecim przykładzie wykonania, pokazanym na fig. 8 i 9, odkształca się promieniowo, za pomocą zespołu wyoblającego 68, cylindryczną ściankę boczną 12 półwyrobu 10 korpusu puszki do pośredniego korpusu 74 puszki. W skład zespołu wyoblającego 68 wchodzi, jak powszechnie wiadomo w tej technice, trzpień 70 oraz rolka profilowa 72 znajdującą się naprzeciwko trzpienia 70. Po tej operacji, korzystnie, na uformowanej w taki sposób pośredniego korpusu 74 puszki przeprowadza się, w identyczny jak opisano powyżej sposób, operację moletowania pokazana na fig. 9.

Zamiast etapu moletowania pokazanego na fig. 9, pośredni korpus 74 puszki wytworzoną jednym ze sposobów pokazanych na fig. 7 lub na fig. 8, można umieścić w formie do rozszerzania pneumatycznego lub w zespole formującym 40 takiego typu, jaki pokazano na fig. 3-5. Następnie pośredni korpus 74 puszki rozszerza się w sposób identyczny do opisanego powyżej w celu uzyskania profilowanej puszki 20.

W opisanym powyżej drugim i trzecim sposobie, korzystnie, półwyrób 10 korpusu puszki poddaje się częściowemu wyżarzaniu za pomocą źródła ciepła 18 podczas procesu suszenia, ale, korzystnie, z mniejszą intensywnością niż w pierwszym opisanym przykładzie wykonania. Korzystnie, wyżarzanie opisanych powyżej sposobów, drugiego i trzeciego, przeprowadza się w temperaturze z przedziału wartości od około 375 stopni Fahrenheita (około 190 stopni Celsjusza) do około 425 stopni Fahrenheita (około 218 stopni Celsjusza). Zatem sposoby opisane w odniesieniu do fig. 7 i 8 wymagają mniej intensywnego wyżarzania niż opisane w odniesieniu do poprzednich przykładów wykonania, co oznacza możliwość uzyskania mocniejszej profilowanej puszki 20 przy danej wadze lub grubości ścianki, albo możliwość zmniejszenia wagi profilowanej puszki 20 w stosunku do puszek wytwarzanych pierwszym z opisanych sposobów. Natomiast wadą drugiego i trzeciego sposobu jest konieczność stosowania większej liczby maszyn i większa złożo

183 248 ność mechaniczna, a także większe zużycie i obtarcia puszek, zaplamienie i ewentualne uszkodzenia zdobień w wyniku dodatkowej obróbki mechanicznej i manipulacji.

Rozumie się jednak samo przez się, że pomimo wymienionych w powyższym opisie wielu cech charakterystycznych i zalet wynalazku, włącznie ze szczegółami budowy i działania wynalazku, ujawnione rozwiązania mają charakter wyłącznie ilustracyjny i można w nich wprowadzać szczegółowe zmiany, zwłaszcza kształtu, wymiarów i konstrukcji części w ramach zasad wynalazku w stopniu wynikającym z szerokiego znaczenia ogólnego terminów, w których wyrażono załączone zastrzeżenia patentowe. Na przykład, alternatywnie, półwyrób 10 korpusu puszki można wytwarzać technikami alternatywnymi, takimi jak wyciąganie z przetłaczaniem, wyciąganie-pocienianie-przetłaczanie albo techniką spawania lub sklejania puszek z trzech części.

183 248

183 248

FIG. 4

183 248

FIG. 5

183 248

183 248

FIG. 10

183 248

FIG. 7b

183 248

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims (13)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób kształtowania wydrążonego pojemnika, zwłaszcza puszki, polegający na tym, że umieszcza się półwyrób pojemnika w gnieździe formy i doprowadza się płyn pod ciśnieniem do wewnętrznego gniazda wydrążonego pojemnika oraz rozszerza się pojemnik na zewnątrz względem wewnętrznej powierzchni formy, znamienny tym, że przemieszcza się dwie części formy ku trzeciej w kierunku osiowym z pierwszego położenia, w którym części te są oddzielone od siebie szczelinami wchodzącymi w komorę formy, do drugiego położenia, w którym szczeliny pomiędzy częściami formy mają mniejsze wymiary, przy czym szczeliny nadal wchodzą do komory formy zarówno w pierwszym jak i drugim położeniu po zmniejszeniu swoich wymiarów i szczeliny są cały czas otwarte w czasie procesu kształtowania wydrążonego pojemnika.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że umieszcza się szczeliny w miejscach maksymalnego rozszerzania się pojemnika.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej jeden koniec pojemnika poddaje się działaniu siły nacisku.
4. 4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że równoważy się siłę wywieraną przez płyn pod ciśnieniem na wewnętrzna część pojemnika oraz obciążenie działające na co najmniej jeden koniec pojemnika.
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że części formy przemieszcza się razem siłą wystarczającą do wywarcia wypadkowej siły ściskającej na ściankę boczną pojemnika podczas prowadzenia procesu kształtowania.
6. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że części formy przemieszcza się razem siłą wystarczającą do zrównoważenia sił w ściance bocznej pojemnika podczas kształtowania.
7. 7. Urządzenie do kształtowania wydrążonego pojemnika, zwłaszcza puszki, zawierające formę z umieszczonym w niej trzpieniem, do której jest podłączony zespół do doprowadzania płynu pod ciśnieniem do wewnątrz wydrążonego pojemnika, znamienne tym, że forma (40) składa się z trzech części (82, 46, 84) wyznaczających gniazdo (42) na pojemnik pomiędzy którymi są umieszczone szczeliny (86, 88); do której jest podłączony zespół do przemieszczania dwóch części (82, 84) formy (40) ku trzeciej części (46), w kierunku osiowym z pierwszego położenia, w którym części (82, 46, 84) są oddzielone od siebie szczelinami (86, 88) wchodzącymi w gniazdo (42) formy (40), do drugiego położenia, w którym szczeliny (86, 88) pomiędzy częściami (82, 46, 84) formy (40) mają mniejsze wymiary, ale nadal wchodzą do gniazda (42) formy (40).
8. 8. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że szczeliny (86, 88) w formie (40) znajdują się na wysokości maksymalnego przekroju poprzecznego pojemnika.
9. 9. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że zespół do przemieszczania dwóch części (82, 84) formy (40) ku trzeciej części (46) formy (40) jest połączony z zespołem dociskowym.
10. 10. Urządzenie według zastrz. 9, znamienne tym, że zespół dociskowy zawiera co najmniej jeden tłok (104,106).
11. 11. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że tłoki (104, 106) są połączone z zespołem do doprowadzania płynu pod ciśnieniem.
12. 12. Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że dolny tłok (106) jest połączony z kanałem (108) doprowadzającym sprężone powietrze, zaś górny tłok (104) jest połączony z kanałami (110) i (112) doprowadzającymi sprężone powietrze, przy czym kanały (108), (110), (112) stanowią część zespołu doprowadzającego sprężone powietrze do tłoków (104), (106) i do wnętrza pojemnika.

    183 248
13. 13. Urządzenie według zastrz. 11 znamienne tym, że kanał (110) jest połączony z centralnym otworem (100) trzpienia (98), zaś górny tłok (104) i gniazdo (42) formy (40) są podłączone do wspólnego źródła sprężonego powietrza, przy czym w górnym tłoku (104) kanał (112) jest połączony z centralnym otworem (100) w trzpieniu (98).

    * * *