DE69219439T2

DE69219439T2 - Verfahren und Anlage zum Formen der Hülse einer metallischen Dose

Info

Publication number: DE69219439T2
Application number: DE69219439T
Authority: DE
Inventors: Maurice Riviere
Original assignee: Metal Box PLC
Current assignee: Crown Packaging UK Ltd
Priority date: 1991-11-19
Filing date: 1992-11-03
Publication date: 1997-11-13
Anticipated expiration: 2012-11-04
Also published as: US5275033A; GR3024221T3; EP0543695A1; ES2101064T3; DE69219439D1; EP0543695B1; FR2683750A1; FR2683750B1

Description

Die Anmeldung bezieht sich auf eine Anlage zur Formung eines Dosenkörpers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Man kennt ein Verfahren zur Bildung des Dosenkörpers, die im allgemeinen auf den Dosenkörper ausgeführt wird, und zwar bestehend aus dem Zusammensetzen von mindestens zwei Elementen, typischerweise einem rohrförmigen Teil und einem Boden, der von einem Ende des rohrformigen Teils angepaßt wird. Der rohrförmige Teil kann ein Zylinder mit kreisförmigem, rechteckförmigem oder quadratischem Querschnitt sein. Dieses Verfahren beruft sich auf einen Mechanismus, der einen Kern bildet, der zum axialen Einführen ins Innere des Dosenkörpers vorgesehen ist, und zwar durch die öffnung des Dosenkörpers. Der Mechanismus weist Abschnitte auf, die radial gegeneinander nach außen gespreizt werden können, um in Kontakt mit der Innenwand des zu bildenden Dosenkörpers treten zu können. Dieser Arbeitsschritt erteilt dem Dosenkörper eine dauerhafte Deformation, und die erhaltene Form hängt von den Abschnitten des Kerns ab. In einem solchen System sind die Verformmittel und deren Betätigungssystem im wesentlichen mechanisch. So gebildete Dosen bieten Fehler dar, die dem Bildungssystem selbst inhärent sind. Im speziellen sind die Eindrücke der verschiedenen Abschnitte relativ gut an der Wand des Dosenkörpers sichtbar. Der Dosenkörper kann deshalb keinen perfekten regelmäßigen Oberflächenzustand aufweisen. Die Eindrücke können sich über Riefen im Lack übertragen und Korrosion auslösen. Diese können auch die Auslöser eines Bruchs darstellen. Darüber hinaus ist der Mechanismus kompliziert und teuer.
Die GB-A-982 808 beschreibt eine Formungsmaschine eines Behälters durch Hydroformung, jedoch ermöglicht die Struktur der Maschine keine erhöhten Produktionszahlen, was auf dem Gebiet der Herstellung von metallischen verpackungskörpern unumgänglich notwendig ist.
Die US-A-2 972 971, auf der der Oberbegriff des Anspruchs 1 beruht, beschreibt ebenfalls eine Maschine nach dem Hydroformprinzip, die automatische Zuführeinrichtungen für Hohlkörper umfaßt. Die Stelle der Hydroformung ist von dem Förderer entfernt, und der Transport der Hohlkörper wird durch einen Mechanismus mit hin- und hergehender Bewegung bewirkt, was den Produktionstakt begrenzt.
Die Erfindung schlägt eine wirksamere Anlage vor, um hydrogeformte Dosenkörper mit exzellentem Oberflächenzustand zu erhalten, wobei gleichzeitig ein erhöhter Produktionstakt erzielt werden kann.
Gemäß der Erfindung umfaßt die Anlage zur Formung der metallischen Dosenkörper einen Förderer, eine Füllstation für mindestens einen Dosenkörper, die mit Mitteln versehen ist, eine gewünschte Menge an Flüssigkeit in den Dosenkörper einzuführen, und eine Formstation, die stromab von der Füllstation angeordnet ist und mindestens eine Matrize umfaßt, die zur Aufnahme des Dosenkörpers eingerichtet ist und im Inneren nach der endgültigen gewünschten Form des Dosenkörpers geformt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderer sich mindestens zwischen einem Punkt stromauf von der Füllstation und einer Stelle stromab von der Formstation erstreckt und Sockel aufweist, die am Förderer befestigt sind und sich mit diesem bewegen, sowie jeweils eine Form zur Aufnahme eines Dosenkörpers besitzen, und daß die oder jede Matrize zwei seitliche Haibschalen umfaßt, die beweglich montiert sind, um voneinander entfernt werden zu können, und mit Hohlräumen versehen sind, die in der Nähe ihrer unteren Enden angebracht sind, daß die Hohlräume so geformt sind, daß die Halbschalen sich an einen Sockel anpassen können, um ihn in der Weise zu umgeben, daß in der Form, in der die beiden Halbschalen aneinander anliegen, der Sockel den Boden der Matrize bildet, und daß eine Verbindungszwinge, die in abdichtender Weise über der Öffnung des Dosenkörpers angepaßt und an eine Druckflüssigkeitsquelle anschließbar ist, sich am Ende einer oberen Öffnung der Matrize anpaßt.
Am Auslaß der Matrize wird der geformte Dosenkörper generell von Flüssigkeit geleert und zu einem Ofen oder einer analogen Trockenanlage geleitet. Die Flüssigkeit kann einfach Wasser sein. Man kann jedoch diese Phase der Formung dazu ausnutzen, einen inneren Schutzüberzug auf die Wände des Dosenkörpers aufzubringen. Hierzu genügt es, daß der Flüssigkeit ein Schutzmittel zugefügt wird, das auf den Wänden eine Schutzhaut zurückläßt, nachdem der Dosenkörper geleert und getrocknet worden ist.
Nach einem anderen vorteilhaften Merkmal der Erfindung kann man eine axiale Kraft auf den Dosenkörper aufbringen, und zwar während man den Druck auf das verbliebene Restvolumen anlegt, um die Bewegung des Metalls, welches sich gegen die internen Wände der Matrize anlegt, zu begunstigen. Man vermeidet auf diese Weise die übermäßige verdünnung des Metalls in gewissen Zonen der kritischen Deformation. Hierzu kann die zuvor erwähnte Verbindungszwinge vorteilhafterweise einen Stopfen umfassen, der axial verschiebbar und in abdichtender Weise an die Öffnung des Dosenkörpers angepaßt ist, um in der Matrize eingeschlossen zu sein. Der Stopfen wird während der Formungsphase des Dosenkörpers unter Spannung gesetzt, um auf diesen die zuvor erwähnte axiale Kraft aufzubringen.
Im Lichte der nachfolgenden Beschreibung einer Anlage wird die Erfindung besser verständlich, und andere Vorteile erscheinen deutlicher, obzwar nur im Prinzip und als Ausführungsbeispiel mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine schematische generelle Darstellung der Anlage,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Einzelheit gemäß Schnitt II-II der Fig. 1,
Fig. 3 eine Ansicht von unten der Fig. 2,
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Ausrichteinrichtung des Dosenkörpers,
Fig. 5 eine schematische Darstellung von unterschiedlichen Teilen einer Matrize zum Zeitpunkt ihres Schließens über dem Dosenkörper,
Fig. 6 eine Ansicht analog zu der der Fig. 5, wobei die Matrize einen sich gerade formenden Dosenkörper einschließt, und
Fig. 7 eine Ansicht analog zu der nach Fig. 6, welche die gleichen Elemente nach Bildung des Dosenkörpers zeigt.
Die in den Zeichnungen dargestellte Anlage umfaßt aufeinanderfolgend einen Zuführförderer 11, auf dem die zu formenden Dosenkörper abgelegt sind, einen Hauptförderer 12, entlang welchem die hauptsächlichsten Bearbeitungsstationen angeordnet sind, ein Ubergabeförderer 13 und ein Trockenofen 14. Der Übergabeförderer 13 ist zwischen der Abgabeseite des Hauptförderers 12 und dem Auslaß des Ofens 14 angeordnet. Ein Zuführrevolver 16, der sequentiell betätigt wird, ist zwischen dem Zuführförderer und dem Hauptförderer untergebracht. Ein analoger Entnahmerevolver 18 ist zwischen dem Hauptförderer und dem Übergabeförderer installiert. Alle bisher beschriebenen Elemente sind an sich bekannt, jedoch ist der Hauptförderer mit Sockel 20 ausgestattet, die jeweils eine Form aufweisen, die zur Aufnahme eines Dosenkörpers passen. Die Antriebsmittel des Zuführrevolvers und des Hauptförderers sind in solcher Weise synchronisiert, daß jeder Dosenkörper 21, der von dem Zuführrevolver angehoben wird, auf einem Sockel abgelegt wird. Um diese Übergabe zu erleichtern, bestehen die Sockel 20 aus magnetischem Material, was die richtige Plazierung der Dosenkörper aus Stahlblech erleichtert.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, wird die Synchronisation dadurch sichergestellt, daß der Zuführrevolver 16 und der Hauptförderer 12 vom gleichen Motor 22 über ein Getriebe 24 angetrieben wird, das zwei zueinander senkrechte Abtriebswellen umfaßt, und zwar eine Welle 25 zum Antrieb des Revolvers, und eine Welle 26 zum Antrieb eines Motorrades 27 des Hauptförderers.
Die im beschriebenen Beispiel dargestellten Dosenkörper 21 sind insbesondere für Produkte bestimmt, die in Form eines Aerosols versprüht werden sollen. Ein solcher Dosenko..rper setzt sich in klassischer Weise aus einem zylindrischen Ring mit kreisförmigem Querschnitt 26, aus einem Boden 27, der von dem Ring eingefaßt wird, und einem Dom 28 im oberen Teil des Rings zusammen, der zur Aufnahme einer Sprüheinrichtung angepaßt ist; um die Verpackung persönlicher zu gestalten, wünscht man einen derartigen Dosenkörper in spezieller Weise zu formen und insbesondere die Form des Rings zu modifizieren. Es handelt sich hier nur um ein Anwendungsbeispiel des Prinzips der Erfindung; diese kann so angepaßt werden, daß jede gewünschte Form jeder Art von Dosenkörper erteilt werden kann.
Entlang des Hauptförderers sind aufeinanderfolgend eine Füllstation 30 für mindestens einen Dosenkörper und eine Formungsstation 32 vorgesehen, und zwar hinter der Füllstation und mit mindestens einer Matrize 34 (Fig. 5), die zur Aufnahme eines derartigen Dosenkörpers eingerichtet ist. Im dargestellten Beispiel umfaßt die Füllstation eine Rampe 36, die mit einer Flüssigkeitsquelle 38 verbunden ist und die die Füllung von vier Dosenkörpern gleichzeitig ermöglicht, während die Forrnstation mit vier Matrizen 34 ausgestattet ist. Die Füllstation ist mit Einrichtungen zur Einführung einer Sollmenge an Flüssigkeit versehen, beispielsweise mit Wasser, in jedem der Dosenkörper. Jede Matrize 34 ist im Inneren gemäß der endgültigen Form gestaltet, die man dem Dosenkörper erteilen will. Jede Matrize wird durch eine Verbindungszwinge 40 komplettiert, die sich in abdichtender Weise auf der Öffnung des entsprechenden Dosenkörpers anpaßt, und diese Zwinge wird mit einer Druckfluidquelle 42 verbunden, die aus einer Flüssigkeit oder selbst aus Luft bestehen kann.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die vier Verbundzwingen 40 fest mit einer vertikal bewegbaren Einheit 41 verbunden und stehen auch mit der Fluiddruckquelle 42 in Verbindung. Die Flüssigkeit 43, welche im Dosenkörper bei der Füllstation 30 eingeführt wird, ist zumeist Wasser, aber gegebenenfalls kann diese Flüssigkeit mit einem Schutzmittel versetzt sein, das eine Auskleidung auf den Innenwänden des Dosenkörpers bilden kann, wenn dieser geleert und getrocknet wird. Die Menge der Flüssigkeit 43, die in jedem Dosenkörper bei der Füllstation zugeführt wird, wird in Abhängigkeit von der Art des behandelten Dosenkörpers bestimmt, damit nur ein relativ schwaches Restvolumen 44 in der Nähe der oberen Öffnung des Dosenkörpers verbleibt. Außerdem ist jeder Sockel 20 um eine symmetrische Hauptachse schwenkbar, die der Symmetrieachse des Dosenkörpers entspricht, die gerade auf dem Sockel aufgenommen wird. Die Anlage wird durch eine Ausrichtstation für die Dosenkörper 46 ergänzt, die hier mit der Füllstation kombiniert ist, d.h. vor der Formstation angeordnet ist. Diese Ausrichtstation umfaßt Mittel, um den Sockel sich drehen zu lassen, um den Dosenkörper in eine vorbestimmte Stellung überzuführen. Dies ist in Fig. 4 dargestellt. Wie ersichtlich, ist jeder Sockel 20 wegen eines Rollenlagers 47 drehbar montiert und während der Füllung an einen Schrittmotor 48 angekuppelt, der von einer elektronischen Einheit 49 gesteuert wird, die wiederum von einem Sensor 50 geregelt wird, der sich gegenüber dem Dosenkörper befindet. Dieser Sensor spricht auf eine Spezialität des Dosenkörpers an, und zwar eine Längsnaht 51 im vorliegenden Fall. Die elektronische Einheit regelt den Motor 48, bis diese Schweißnaht sich in einer gut definierten Stellung befindet, definiert durch die Anordnung des Sensors 50. Diese vorrangige Orientierung des Dosenkörpers bietet mehrere Vorteile. In jedem Fall ermöglicht es die Positionierung der Schweißnaht und infolge dessen, wenn diese eine merkliche Überdicke darstellt, kann diese mit einer entsprechenden Längsnut in der Matrize zur Überdeckung gebracht werden. Wenn im übrigen die erwünschte Formung des Dosenkörpers nicht symmetrisch zur Hauptachse sein soll, ermöglicht die vorwiegende Orientierung, das seriengraphisch aufgebrachte Dekor auf der Oberfläche des Dosenkörpers mit einem solchen oder solchen Relief zu positionieren, welches der Formgebung erteilt worden ist. Die Ausrichteinrichtungen des Dosenkörpers können unterschiedlich sein und beispielsweise in einem Mechanismus bestehen, der zur Reorientierung jedes Dosenkörpers eingerichtet ist, der auf einem nicht schwenkenden Sockel montiert ist.
Wie es die Fig. 5 bis 7 zeigen, umfaßt jede Matrize zwei seitliche Halbschalen oder Kokillen 55a, 55b, die durch nicht dargestellte, horizontal ausgerichtete, hydraulische Kraftzylinder betätigt werden. Die beiden Halbschalen sind somit in der Weise beweglich montiert, daß sie sich voneinander entfernen können. An ihren inneren Enden sind sie mit halbkreisförmigen Hohlräumen 56 ausgestattet. Im einzelnen sind diese Hohlräume so geformt, daß sich die Halbschalen an den oben erwähnten Sockel anpassen, den sie umgeben. In der Konfiguration, in der die beiden Halbschalen gegeneinander angelegt werden und dabei den Dosenkörper (Fig. 6) einklemmen, bildet der Sockel 20 des Hauptförderers demgemäß den Boden der Matrize. Jede Verbindungszwinge 40 gelangt dazu, sich an das Ende einer oberen ffnung der Matrize in der Weise anzupassen, daß Druckfluid in den restlichen Raum eingespritzt werden kann, der oberhalb der den Dosenkörper füllenden Flüssigkeit gelassen ist, wodurch die Deformation des Dosenkörpers erzeugt wird, bis dieser dazu gelangt, sich an die Innenwand der Matrize 34 anzuschmiegen, was die erwünschte Formgebung erzeugt. Bohrungen 58 als Entweichlöcher sind in der Wand der einen Halbschale vorgesehen, um das Entweichen der Luft zu ermöglichen, die zwischen der Matrize und dem Dosenkörper eingeschlossen ist, und zwar während dieser Phase der Formgebung.
Jede Verbindungszwinge 40 umfaßt darüber hinaus noch einen axial verschiebbaren Stopfen 60, der mit einer angepaßten Anlageseite 62 versehen ist, die sich in abdichtender Weise der Öffnung des Dosenkörpers anpassen kann, der in der Matrize eingeschlossen ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist diese Anlageseite eine Form auf, die im wesentlichen den Eindruck des Domes reproduziert, und zwar in der Weise, daß der verschiebbare Stopfen 60 sich im wesentlichen auf der gesamten Oberfläche des Domes des Dosenkörpers anlegt. Der Stopfen ist durchbohrt, um die Einführung von Druckfluid zu ermöglichen. Darüber hinaus umfaßt die Verbindungszwinge Mittel zur Anlage des Stopfens mit Kraft auf der Öffnung des Dosenkörpers. Im einzelnen umfaßt die Verbindungszwinge eine Druckkammer 64, deren bewegbare Wand mindestens teilweise durch das obere Ende des verschiebbaren Stopfens gebildet wird, und zwar auf der gegenüberliegenden Seite zur Anlageseite. Diese Druckkammer steht mit einer Fluiddruckkammer in Verbindung, hier durch die Fluiddruckquelle 42 dargestellt, die zur Formgebung des Dosenkörpers bestimmt ist. Zu diesem Zweck ist die Druckkammer 64 koaxial zur Fluiddruckzuleitung 65 ausgebildet und steht mit dieser in Verbindung. Eine biegsame, dichte Membran 66, hier aus elastomerem Material, ist in der Druckkammer eingefügt, um den verschiebbaren Stopfen 60 von der in der Kammer eingeführten Druckflüssigkeit zu trennen. Wenn der Druck in den Restraum des Dosenkörpers eingeführt wird, entwickelt sich auf diese Weise gleichzeitig eine Kraft auf dem verschiebbaren Stopfen 60 und somit auf den Dosenkörper gemäß dessen Längsachse. Diese Einwirkung ermöglicht das Zurückschieben des Metalls im oberen Teil des Ringes 26, so daß sich dieses radial nach außen verformt, um sich an die Innenwände der Matrize anzuschmiegen. Auf diese Weise vermeidet man die lokale Verdünnung und damit Schwächung der Wand des Ringes an Stellen, wo die Deformation des Ringes am ausgeprägtesten ist. Am Ende dieser Einwirkung wird die Situation, wie in Fig. 7 dargestellt, erreicht. Die bewegbaren Elemente der Matrize werden erneut verschoben, um die vier geformten Dosenkörper zu befreien, die anschließend auf den Übergabeförderer durch die Wirkung des Entnahmerevolvers 18 verbracht werden. Entlang dieses Förderers und vor dem Trockenofen passieren die gebildeten Dosenkörper an einer an sich bekannten Leerungsstation 68 vorbei, welche die Dosenkörper so handhabt, daß die darin enthaltene Flüssigkeit ausgeschüttet wird. Diese Flüssigkeit wird in einem Bottich 69 aufgefangen und gegebenenfalls zu den Fülleinrichtungen (genauer zum Behälter 38) rückgefördert, insbesondere wenn die Flüssigkeit ein Schutzmittel enthält. Wenn schließlich die Dosenkörper geleert sind, durchqueren sie den Trockenofen 14, bevor sie zu anderen Behandlungsstationen gelangen.

Claims

1. Anlage zur Formung des metallischen Körpers einer Dose (21) mit folgenden Merkmalen:

ein Förderer (12);

eine Füllstation (30) für mindestens einen Dosenkörper (21), die mit Mitteln (36, 38) versehen ist, eine gewünschte Menge an Flüssigkeit (43) in diesen einzuführen, und

eine Formstation (32), die stromab von der Füllstation (30) angeordnet ist und mindestens eine Matrize (34) umfaßt, die zur Aufnahme des Dosenkörpers (21) eingerichtet und im Inneren nach der endgültigen gewünschten Form des Dosenkörpers (21) geformt ist, dadurch gekennzeichnet,

daß der Förderer (12) sich mindestens zwischen einem Punkt stromauf von der Füllstation (30) und einer Stelle stromab von der Formstation (32) erstreckt und Sockel (20) aufweist, die am Förderer (12) befestigt sind und sich mit diesem bewegen, sowie jeweils eine Form zur Aufnahme eines Dosenkörpers (21) besitzen, und daß die oder jede Matrize (34) zwei seitliche Haibschalen (55a, 55b) umfaßt, die beweglich montiert sind, um voneinander entfernt werden zu können, und mit Hohlräumen (56) versehen sind, die in der Nähe ihrer unteren Enden angebracht sind, daß die Hohlräume (56) so geformt sind, daß die Halbschalen (55a, 55b) sich an einen Sockel (20) anpassen können, um ihn in der Weise zu umgeben, daß in der Form, in der die beiden Halbschalen (55a, 55b) aneinander anliegen, der Sockel (20) den Boden der Matrize (34) bildet und daß eine Verbindungszwinge (40), die in dichter Weise über der öffnung des Dosenkörpers (21) anpaßbar ist und an eine Druckflüssigkeitsquelle (42) anschließbar ist, sich am Ende einer oberen Öffnung der Matrize (34) anpaßt.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen der Neuausrichtung des Dosenkörpers (21) vorgesehen sind.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sockel (20) aus magnetischem Material bestehen.

4. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sockel (20) um eine Hauptsymmetrieachse schwenkbar montiert ist, die dem Dosenkörper entspricht, und daß eine Ausrichtestation (46) des Dosenkörpers (21) vorgesehen ist, der stromauf vor der Formstation (32) angeordnet ist und Mittel (47 bis 50) zum Drehenlassen des Sockels (20) umfaßt, um den Dosenkörper (21) in eine vorbestimmte Stellung überzuführen.

5. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungszwinge (40) einen axial verschiebbaren Stopfen (60) umfaßt, der mit einer Form-Anlagefläche (62) versehen ist, um sich abdichtend an die Öffnung des Dosenkörpers (21) anzupassen, die in der Matrize (34) eingeschlossen ist, daß der verschiebbare Stopfen (60) durchbohrt ist, um die Einführung von Druckflüssigkeit zu ermöglichen, und daß er Mittel (64, 66) aufweist, um den Stopfen mit Kraft auf die Öffnung des Dosenkörpers anzulegen.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungszwingen (40) eine Druckkammer (64) umfaßt, deren bewegliche Wand mindestens teilweise durch ein Ende des verschiebbaren Stopfens (60) gebildet wird, und zwar entgegengesetzt zur Anlageseite (62) des Stopfens.

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (64) mit der Druckflüssigkeitsquelle (42) in Verbindung steht.

8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine biegsame, dichte Membran (66), beispielsweise aus Elastomermaterial, in die Druckkammer (64) eingefügt ist, um den verschiebbaren Stopfen (60) von der in der Kammer (64) zugeführten Flüssigkeit zu trennen.

9. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit (43) ein Schutzmittel umfaßt, mit dem eine Auskleidung auf den inneren Wänden des Dosenkörpers (21) gebildet werden kann.