JP3779997B2 - 円筒状の中空体に、頸部の付けられた、縁曲げされた区分を形成する方法及び該方法を実施する装置 - Google Patents

Description

本発明は両側の開いた円筒状の中空体、特に缶胴の端部に、頸部の付けられた、縁曲げされた区分を形成する方法であって、２つの内側工具と１つの外側工具とを用い、少なくとも一方が回転駆動されている内側工具を軸方向で中空体に対し相対的に中空体の内部で移動させ、次いで外側工具を半径方向で、内側工具の上にある中空体に向かって移動させ、中空体の加工予定区分が両方の内側工具によって一緒に形成されたコンカーブな周囲輪郭に押圧され、その際に外側工具と内側工具とが中空体を変形する前の出発位置へ戻される形式のものに関する。
さらに本発明は前述の方法を実施するための装置であって、円筒状の中空体の頸部を付けかつ縁曲げする端部のために、２つの軸方向に移動可能な内側工具と内側工具に向かって半径方向に移動可能な外側の成形工具とを有し、内側工具の少なくとも１つが回転駆動可能であり、内側工具が頸部の付けられた、縁曲げされた端部に相応する輪郭を有する形式のものにも関する。
この種の方法及び相応する装置はＥＰ０２９０８７４Ａ２号明細書によって公知である。この公知の装置は両側の開いた缶胴の両端に同時に頸部を付けかつ縁曲げするのに適している。公知の装置は各端部のために１つの工具装置を有し、該工具装置はそれぞれ２つの内側工具と１つの外側成形工具とから成っている。各工具装置の両方の内側工具は駆動可能な軸に不動に配置された円板としてかつ揺動円板として構成されている。不動に配置された円板は円筒状の外周面を有し、この外周面に揺動円板に向かって先細の輪郭が続いており、この輪郭が成形済みの缶胴の頸部輪郭に相応している。円筒状の面の直径は頸の付けられた缶胴の端部の内径よりも小さく、したがって缶胴の円筒壁の内径よりも著しく小さい。その性質から半径方向に調節可能であり、これにしたがって不動の回転軸を有していない揺動円板は２つのリング円板から形成され、該リング円板が缶胴の頸部の付けられかつ縁曲げされた端部の縁曲げ又はフランジ輪郭を有している。両方のリング円板はリング肩によって半径方向に相互に固定されているが、しかし軸方向ではわずかに相互に移動可能である。この場合、リング肩は変形されていない缶胴の内径よりもわずかに小さい直径を有している。
公知の装置の欠点は缶胴がその受容に際して、内側工具の直径比に基づき、リング円板の軸の狭まい縁からしか掴まれないことである。これにより周方向で缶胴を確実に連行することが保証されず、したがって缶胴と内側工具との間のスリップに基づき缶胴におけるワニス損傷が生じる惧れがある。
いわゆる２部構成缶（完成状態で２つの部分、底と一体である缶胴と蓋とから成る）の開放した端部に頸部を付けかつ縁曲げする別の公知の装置は、主として中空体の底を軸方向に固定する１つの底ポンチと、円筒形の中空体の壁が頸付け及び縁曲げ加工期の間支える２つの内側工具と、缶胴の頸部付けと縁曲げとを行なう外側の成形工具とから成っている。このような装置はＤＥ２８０５３２１Ｃ２号もしくはＵＳＰＳ４０７０８８８号明細書により公知である。この装置においては両方の内側工具は異なる直径を有している。この場合には両方の内側工具の１つの少なくとも直径は頸部の付けられた缶胴の内部直径よりも著しく小さい。両方の内側工具は互いにずらされて配置された軸区分を有する共通の軸の上に移動可能に配置されている。缶体が底ポンチを用いて両方の内側工具の上に被せられたあとで、缶胴の壁は内側工具を外側工具に対して偏心的に調節することで押圧される。外側の成形工具が軸方向に移動可能ではないのに対し、両方の内側工具は調節深さに関連して逆向きに軸方向に移動させられる。この場合に回転駆動されるのは外側の成形工具だけである。すなわち内側工具はしたがってその間にある缶胴を介して必要な目標回転数にもたらす必要がある。この公知の装置においても缶胴と内側工具との間に発生するスリップに基づき缶胴におけるワニス損傷が見られる。さらに外側の成形工具のリング輪郭は缶胴の引込まれた範囲（頸部の付けられた範囲）にしわを発生させる。
最後に述べた形式の他の公知の装置においては、両方の内側工具は同様に異なる直径を有している。この場合にも両方の内側工具の少なくとも１つの直径は、頸部の付けられた、２部構成缶の胴を成す中空体の内径よりも著しく小さい（ＥＰ０５８８０４８Ａ１号明細書）。内側工具は軸の上に配置され、内側工具の１つは軸方向に移動可能である。中空体が両方の内側工具の上に被せられたあとでかつ内側工具の一方を偏心的に調節したあとで、軸方向に移動可能な外側の成形ローラを半径方向に調節することによって中空体の壁が内側工具に対して押される。調節深さの作用として成形ローラと内側工具の一方が軸方向に移動させられる。この装置の場合には軸方向に移動可能な内側工具だけが回転駆動される。この公知の装置においても中空体におけるワニス損傷が発生する。さらにこの場合には不均一な縁が生じる。
さらに、軸方向に移動可能でかつ半径方向に固定された２つの内側工具並びに軸方向で固定されかつ半径方向で移動可能な１つの外側成形工具を有する装置が公知である（ＥＰ−ＰＳ０５２０６９３号明細書）。この場合にも両方の内側工具は異なる直径を有している。この場合、小さい方の直径を有する内側工具は偏心的な位置で、２部構成缶の胴を形成する中空体と接触して、回転することができる。外側の成形工具は半径方向の運動を実施することができるのに対し、円筒状の中空体は回転する。この場合には外側の成形工具は中空体の頸部を付けかつ縁曲げしようとする区分内に押し込まれる。この装置を用いても、両方の内側工具の直径が異なるために均一な縁曲げが達成されない。
本発明の課題は冒頭に述べた形式の方法と装置とを改良し、記述した欠点が発生しないようにし、新しい方法と装置とで、両側の開いた円筒状の中空体、特に３部構成缶の缶胴が表面保護されて頸部付けされかつ縁曲げされるようにすることである。
この課題は方法に関する限り、以下のステップで解決された。すなわち、
−両方の内側工具を互いに離れた位置から逆向きの方向で中空体内に走入させること。
−両方の内側工具の間の間隔がもっとも小さい状態で中空体をこれらの内側工具によって軸方向に固定しかつ軸方向で摩擦接続的に掴むこと。
−少なくとも一方の内側工具と中空体との間に付加的な、半径方向に作用する摩擦結合を形成すること。
−外側工具を中空体に押し付けて成形すること。
内側工具を互いに離れた位置から反対方向で中空体内へ移動させ、出発位置へ戻すことによって、中空体内に走入する部分は比較的に大きい直径で構成することができるようになる。しかもこの直径は中空体の頸部付けされた部分の直径よりも大きいことができる。何故ならば内側工具は頸部の付けられた部分の両側でその出発位置へ戻されることができるからである。この大きな直径によって内側工具に対する中空体の良好なプレセンタリングが得られる。
内側工具と中空体との間に中空体の端部を介して生ぜしめられる軸方向の摩擦接続により、中空体は中空体の内側において表面が摩擦によって負荷されることなく、内側工具の回転数に加速されるようになる。
中空体の内側における表面を本来の成形過程（頸部付けと縁曲げ）の間でもスリップによる損傷から守るためには、少なくとも１つの内側工具と中空体との間に付加的な半径方向の摩擦接続が形成されるようになっている。
頸部と縁曲げ部とのために両方の内側工具によって与えられた輪郭をできるだけ安定的に構成するためには、本発明の別の構成によれば、両方の内側工具を互いに軸方向に接近させる場合にこれらが互いにセンタリングされるようになっている。
一方の内側工具だけが継続的に回転駆動される場合に、駆動されない他方の内側工具の迅速な加速が行なわれるように、本発明の別の実施態様によれば、中空体の内部で内側工具が軸方向に接近移動し終ったときに、回転連行を行なう摩擦及び（又は）形状接続が両方の内側工具の間に形成されるようになっている。
本発明の課題は冒頭に述べた装置においては、両方の内側工具が
−軸線が互いに整合する別個の軸に配置されており、
−軸方向に移動可能であることで、一方では互いに離れた１つの終端位置を取り、この終端位置で内側工具の間にその共通の軸線に対して垂直に中空体を導入することを可能にしかつ他方では別の終端位置を取り、この位置で内側工具が中空体の内部に位置するようになり、
−内側工具の中空体を受容するためにそれぞれ設けられた範囲（円筒部分）が同じ直径を有し、この直径が円筒状の中空体の内径よりもわずかにだけ小さく、
−それぞれ内側工具の軸で付加的に軸方向の押圧力に対し移動可能に支承されており、
少なくとも一方の内側工具の円筒状の中空体を受容するために設けられた範囲に、半径方向に作用する締付け装置が設けられており、この締付け装置が円筒状の中空体の内壁に対して押付けられ得るようになっており、
かつ頸部の付けられた、縁曲げされた端部を形成するための外側の成形工具が、両方の内側工具が軸方向で互いに離されるまで内側工具の成形輪郭に向かって調節可能であること
によって解決された。
本発明によって構成された内側工具によって円筒状の中空体の完全でかつ均一な支持が行なわれ、これによって円筒状の中空体の頸部の付けられかつ縁曲げされた範囲がきわめて均一に構成されるようになる。内側工具が別個の軸に配置されることにより、この内側工具は頸部付け（円筒体の側壁を局部的に先細にするか引込むこと、英語ではnecking）のあとで、頸部付けされた中空体からそれぞれ側方へ引出すことができるようになった。これによって工具は比較的に大きく、いずれにしても頸部の付けられた範囲の内径よりも大きく構成することができ、この結果、内側工具が円筒状の中空体の内壁に良好に接触することが可能になる。内側工具の外径は中空体への内側工具の侵入、中空体からの内側工具の侵出が妨げられなくなるような値だけ中空体の内径よりも小さくなるように選択されている。円筒状の中空体の内壁に押し付けられる、少なくとも１つの内側工具の半径方向に作用する締付け装置によって、中空体は本来の成形過程においても確実に、スリップなしで保持される。これにより不均一な材料の引込みは回避される。この締付け装置は機械式又は液力式に作動されると有利である。
本発明の特に有利な実施態様の特徴は、内側工具を軸方向に接近移動させた場合に相互のセンタリングが行なわれることである。
１つの内側工具だけが継続的に駆動される装置においては、内側工具が互いに回転モーメントを伝達するために摩擦及び（又は）形状接続的な連結を備えている。
さらに中空体を軸方向に掴むためには内側工具がストッパリングを備え、該ストッパリングの直径が円筒状の中空体の内径よりも大きいと有利である。
本発明の装置の特に有利な構成においては、少なくとも１つの回転駆動される内側工具が別個の、回転数調整された駆動モータと結合されている。これにより内側工具及び場合によっては中空体の回転数は回転体の回転数とは無関係に調節され、中空体の１回転に関連した外側工具の調節量（ｍｍ／中空体回転）を調節もしくは調整することができる。これにより種々の頸部輪郭を申し分なく達成することができる。
次に本発明を１実施例に基づき図面と関連して詳細に説明する。
第１図は本発明の装置の縦断面図。
第２図は一方が常時駆動される、互いに離反させられた内側工具を有する装置を示した図。
第３図は第２図の装置の、駆動可能な内側工具のための駆動装置を概略的に示した図。
第４図は締付け装置を備えた別の装置の部分的縦断面図。
第１図に示された装置５０は、両端部の開放した円筒形の中空体１、特に缶胴に頸部の付けられた、縁曲げされた区分を形成するために複数のステーション５１を有している。頸部の付けられた、縁曲げされた区分の形成は原理的にはＵＳ−ＰＳ４０７０８８８号明細書、特に第１０図−第１４図に開示されている。装置５０は機械フレーム２１に不動に結合され、中央の軸５３を備えた部体５２を有している。この部体５２には２つの回転体５４，５５が軸５３を中心として回転可能に支承されている。軸５３を中心として均等に配置されたステーション５１はそれぞれ両方の回転体５４，５５内に支承されている。回転体５４，５５はそれぞれ１つの歯環５６，５７を備えかつ回転駆動装置（図示せず）により同期的に駆動される。その際中央の回転軸５３は図示のように水平に又は垂直に配置されていることができる。回転体５４，５５は一緒になって１つの部体を形成することもできる。
両方の端部において開放した円筒状の中空体１に頸部を付けかつ縁曲げする区分を形成することは、それぞれ向き合った側から円筒状の中空体１内に導入可能な２つの内側の成形工具２，３（以後単に内側工具と呼ぶ）並びに軸方向で固定された１つの外側の成形工具４によって行なわれる。この装置においては内側工具２，３の軸線２Ａと３Ａは互いに整合する。この場合、内側工具２，３は軸２Ｗと３Ｗでスリーブ１４，１５内に配置され、これらのスリーブ１４，１５はそれぞれ１つの保持体１６，１７に回転可能に支承されている。この場合、軸２Ｗ，３Ｗは所属のスリーブ１４もしくは１５に、例えばスプライン結合１８を介して回転不能ではあるが互いに軸方向に移動可能に結合されている。内側工具２，３は単数又は複数の圧縮ばね８もしくは９を介してスリーブ１４もしくは１５に対して、ばね力がそれぞれ他の内側工具３もしくは２に向けられるように支えられる。
保持体１６，１７はそれぞれ案内シャフト２０を介して回転体５４，５５の案内２２，２３内で回転しないようにかつ軸線２Ａ，３Ａの方向に滑動可能に案内されかつそれぞれ１つの直線駆動装置により互いに接近する方向及び互いに離反する方向に移動させられる。直線駆動装置は部体５２と固定的に結合された制御溝２４，２５と、該制御溝２４，２５内に係合する、案内シャフト２０に固定された連行部分２６、例えば案内ローラとから構成されている。この場合、両方の内側工具２，３の最大間隔は頸部を付けかつ縁曲げしようとする中空体１の長さよりも大きくする必要がある（第２図参照）。
スリーブ１４，１５の、各内側工具２もしくは３に向いた端部にはそれぞれ１つのリング状の歯車２８が固定されている。この歯車２８は別の回転駆動装置（図示せず）と結合されている。内側工具２は−内側工具３の方向で見て−頸部を付けかつ縁曲げしようとする中空体１の一方の端部が接するために設けられたストッパリング５と、短い円筒状の部分３０と、先細の部分３１と、中央の切欠き３２とを有している。内側工具３は−内側工具２の方向で見て−中空体１の他方の端部が接するためのストッパリング６と、直径が頸部を付けかつ縁曲げしようとする中空体１の内径よりもいくらか小さい、比較的に長い円筒状の部分３３と、先細の部分３４とセンタリング付加部７とを有している。円筒状の部分もしくは区分３０，３３は頸部を付けかつ縁曲げしようとする中空体１を受容するために役立つ。前記部分もしくは区分３０，３３の外径は同じ大きさであって、内側工具２，３が問題なくその引戻された位置（内側工具が互いに離されている位置）から軸線２Ａ，３Ａに対して同軸に準備された中空体１を掴むための位置へ走入できるように中空体１の内径よりもわずかに小さい。
内側工具２，３がその固有の軸線２Ａもしくは３Ａを中心として回転することにより、円筒状の中空体１は同様に回転させられる。内側工具２，３に設けられたストッパリング５，６は円筒状の中空体１を頸部付け及び縁曲げプロセスの切換え期において位置決めしかつ中空体１をばね８，９によって与えられた摩擦接続で掴む。両方の内側工具２，３を相互にセンタリングするためには内側工具３のセンタリング付加部７は内側工具２の切欠き３２内へ係合する。
外側の成形工具４は成形ローラとして構成されかつ回転体５４に旋回可能に支承されたスイングアーム３５に支承されている。スイングアーム３５はカムローラとして構成された連行部３６を備え、該連行部３６は部体５２に対して不動に配置された制御溝３７内に係合している。カム駆動装置（制御溝３７、連行部３６）を介して外側の成形工具４は同軸の軸線２Ａ，３Ａに向かって調節されるか又はこの軸線２Ａ，３Ａから遠ざけられる。外側の成形工具４が調節されると円筒状の中空体１の当該の壁区分が先細の区分３１，３４に向かって押される。外側の成形工具４が中空体１の壁を介在させて、先細の区分３１，３４に接触したあとで、ひきつづき軸線２Ａ，３Ａに向かって調節されると、内側工具２，３はばね８，９の力に抗して相応に離反させられる。この場合に頸部の先細の度合は変化もしくは調節される。同時に中空体１の外側の端部は先細の端部３１に接触しかつ滑動する場合に外側に向けられた縁曲げフランジを形成するので、全体として中空体１に頸部の付けられた、縁曲げされた縁区分が形成される。
内側工具２′，３′と外側の成形工具４′とを有する、第４図に示された装置においては、内側工具３′は締付けピストン１１（以後単にピストンと呼ぶ）を有する、半径方向に作用する締付け装置１０とピストンを受容するシリンダ１２と締付け室１３とを有している。ピストン１１は圧縮ばね３８によって内側工具２′に向かって押される。内側工具２′，３′が中空体１を受容するために軸方向で離反させられると、ピストン１１は付加部又は突起部３９が内側工具３′から外方へ突出するように外方へ押される。
締付け室１３は内側工具３′における中空室であって、この締付け室１３はきわめて薄い外壁４０によって形成されている。締付け室１３は半径方向の孔４１を介してシリンダ１２と導通結合されている。両方の室１２，１３と導通結合４１は液状の圧力媒体で充たされている。内側工具２′，３′が中空体１を受容するために接近させられると、ピストン１１は突起部３９を介して内側工具２′の端面の１部によりシリンダ１２内へ押込まれる。その際に押除けられた圧力媒体は締付け室１３内に達し、薄い壁区分４０を第４図にいくらか誇張して示したように外方へ拡げる。拡げられた外壁区分４０は中空体１の壁を掴み、このようにして内側工具３′と中空体１との間に良好な摩擦結合を形成し、ひいては申し分のない連行を保証する。
第２図に示された実施例においては内側工具３′において記述したように締付け装置１０を備えた右側の内側工具３だけが駆動されている。したがってスリーブ１５が歯車２８を備えている。左側の内側工具２のスリーブ１４′はこのような歯車を有していない。
内側工具が制御溝を介して接近させられると、内側工具３のセンタリング付加部７は内側工具２の切欠き３２内へ滑動する。接近運動の終りにおいてセンタリング付加部７は切欠き３２内に配置された摩擦ライニング４３に押し付けられる。この摩擦ライニング４３とセンタリング付加部７は一緒になって両方の内側工具の間に摩擦接続的な連結を形成し、該連結により内側工具２は接近運動のたびに内側工具３により駆動される。
第３図は内側工具に配属された歯車２８のための駆動装置が示されている。この場合、歯車２８と保持体１７は作業位置では１点鎖線で示されかつ引戻された位置では実線で示されている。部体５２に固定されたモータ６０はピニオン６１で内歯６３を有する歯車６２を駆動する。歯車６２は歯車２８と噛合う外歯６４を有している。歯車２８は軸方向に移動させられるので、外歯６４は相応の幅を有している。
モータ６０の回転数は回転体５４，５５の回転数とは無関係調整されている。これにより制御溝３７によって予定されている外側工具４の調節は内側工具２，３もしくは中空体１の１回転に関連して変化させられることができる。

Claims (10)

1. 両側の開いた円筒状の中空体から成る缶胴の一方の端部に、頸部の付けられた、縁曲げされた区分を形成する方法であって、２つの内側工具（２，３；２′，３′）と１つの外側工具（４）とを用い、少なくとも一方が回転駆動されている内側工具（２，３；２′，３′）を軸方向で中空体（１）に対し相対的に中空体（１）の内部へ移動させ、次いで外側工具（４）を半径方向で、内側工具（２，３；２′，３′）の上にある中空体（１）に向かって移動させ、両方の内側工具（２，３；２′，３′）によって形成された溝状の周囲輪郭（３１，３４）に中空体（１）の加工予定区分を押圧し、次いで外側工具（４）と内側工具（２，３；２′，３′）とを中空体（１）を変形する前の出発位置へ戻す形式のものにおいて、以下のステップ：
   −両方の内側工具（２，３；２′，３′）を互いに離れた位置から反対方向で中空体（１）内へ侵入させること、
   −内側工具（２，３；２′，３′）が互いに最も小さい間隔を有する状態で中空体（１）を内側工具（２，３；２′，３′）で軸方向に固定しかつ摩擦接続で掴むこと、
   −少なくとも１つの内側工具（３′）と中空体（１）との間に付加的な、半径方向に作用する摩擦接続を形成すること、
   −外側工具（４）を中空体（１）に押し付けて成形すること、
   を特徴とする、円筒状の中空体に、頸部の付けられた、縁曲げされた区分を形成する方法。
2. 両方の内側工具（２，３；２′，３′）を軸方向に接近移動させる場合に両方の内側工具（２，３；２′，３′）を互いにセンタリングする、請求項１記載の方法。
3. 内側工具（２，３；２′，３′）を軸方向で接近させる運動の終りにおいて少なくとも１つの回転駆動された内側工具（３）と他方の内側工具（２）との間に、摩擦及び又は形状による接続を形成する、請求項１又は２記載の方法。
4. 請求項１から３までの方法を実施する装置であって、円筒状の中空体から成る缶胴、頸部を付けかつ縁曲げする端部のために、少なくとも一方が回転駆動された、軸方向に移動可能な２つの内側工具（２，３；２′，３′）と、内側工具（２，３；２′，３′）に対して半径方向に移動可能な１つの外側の成形工具（４）とを有し、内側工具（２，３；２′，３′）が頸部の付けられかつ縁曲げされた端部に相応する輪郭を有している形式のものにおいて、
   両方の内側工具（２，３；２′，３′）が、
   −軸線（２Ａ，３Ａ）の互いに整合する別個の軸（２Ｗ，３Ｗ）に配置されており、
   −内側工具（２，３；２′，３′）が軸方向に移動可能であって、内側工具（２，３；２′，３′）の共通の軸線（２Ａ，３Ａ）に対して垂直に内側工具（２，３；２′，３′）の間に中空体（１）を導入することを可能する、互いに離された終端位置を一方では取り、他方では内側工具（２，３；２′，３′）が中空体（１）の内部にある終端位置を有しており、
   −内側工具（２，３；２′，３′）が中空体（１）を受容するために設けられた範囲（円筒状の部分３０，３３）において同じ直径を有し、この直径が円筒状の中空体（１）の内径よりもわずかにしか小さくなく、
   −内側工具（２，３；２′，３′）の各軸（２Ｗもしくは３Ｗ）で付加的に軸方向の押圧力（ばね８，９）に抗して移動可能に支承されており、
   少なくとも１つの内側工具（３′）の、円筒状の中空体（１）を受容するために設けられた範囲に、半径方向に作用する締付け装置（１０）が設けられており、該締付け装置（１０）が円筒状の中空体（１）の内壁に対して押圧可能であり、
   外側の成形工具（４，４′）が頸部の付けられかつ縁曲げされた端部を形成するために、両方の内側工具（２，３；２′，３′）が軸方向に離反させられるまで内側工具（２，３；２′，３′）の成形輪郭に対して調節移動可能であることを特徴とする、円筒状の中空体から成る缶胴に、頸部の付けられた、縁曲げされた区分を形成する装置。
5. 一方の内側工具（３）がセンタリング付加部（７）を有し、他方の内側工具（２）が対応する切欠き（３２）を有し、センタリング付加部（７）が切欠き（３２）内へ侵入するまで内側工具（２，３；２′，３′）が軸方向に接近移動可能である、請求項４記載の装置。
6. 内側工具（２，３；２′，３′）が相互に回転モーメントを伝達するために摩擦及び又は形状接続による連結が内側工具（２，３；２′，３′）の間に設けられている、請求項４又は５記載の装置。
7. 内側工具（２，３；２′，３′）がストッパリング（５，６）を備え、該ストッパリング（５，６）の直径が円筒状の中空体（１）の直径よりも大きい、請求項４から６までのいずれか１項記載の装置。
8. 締付け装置（１０）が機械式又は液圧式に作動可能である、請求項４から７までのいずれか１項記載の装置。
9. 少なくとも１つの回転駆動可能な内側工具（３）が固有の、回転数調整された駆動モータ（６０）と結合されている、請求項４から８までのいずれか１項記載の装置。
10. 内側工具（３，３′）が締付け装置で回転駆動可能である、請求項４から９までのいずれか１項記載の装置。

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