DE19855323A1 - Nachverformung eines Dosenbodens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Nach­ verformen des Bodens eines Behälters. Sie bezieht sich insbesondere jedoch nicht ausschließlich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Nachverformen des Bodenprofils einer Dose, die aus einem einstückigen Dosenkörper besteht, der zum Verpacken kohlensäurehaltiger Getränke verwendet wird.

Solche sogenannten Getränkedosen bestehen üblicherweise aus einer Seiten­ wandung, einem Übergangsabschnitt und einem Boden, der einen Stehrand, eine innere Ringwandung und ein im wesentlichen domartig gestaltetes Mittelfeld be­ inhaltet. Wenn derartige Getränkedosen mittels einer zur Herstellung von Dosen­ körpern eingerichteten Maschine hergestellt werden, weist der durch die zur Bo­ denherstellung eingerichtete Station geformte Boden üblicherweise eine radial einwärts schräg verlaufende Innenwandung auf, mittels welcher eine leichte Ent­ fernung von dem Bodenformungswerkzeug möglich ist. Es ist in den letzten Jah­ ren üblich geworden, diese innere Wandung zumindest nach Maßgabe eines ver­ tikalen Profils nachzuformen oder, welches üblicher ist, nach Maßgabe eines negativen Winkels oder eines Haken- oder Rillenprofils.

Die sich aus den Nachverformung des Bodenprofils ergebenden Nutzen sind hin­ sichtlich der Begrenzung des Domwachstums und der Zunahme des Domum­ kehrdruckes nachgewiesen worden. Wenn die Dose unter Druck gesetzt wird, wird der Dom in auswärtiger Richtung "wachsen", wobei das um den Aufstands­ durchmesser herum orientierte Metall ausgeformt wird, so daß der Stehrand aus­ gerollt wird und die Dosenhöhe zunimmt. Das Domwachtum ist auf diese Weise dann ein besonderes Problem, wenn die Dose den Drücken einer Pasteurisie­ rung widerstehen muß, welches der Fall ist, wenn es sich bei dem Produkt z. B. um Bier handelt. Der Domumkehrdruck ist der Druck, bei welchem der von einem beispielsweise kohlensäurehaltigen Getränk ausgehende Innendruck das domar­ tig gestaltete Mittelfeld zur vollständigen Umkehrung seiner Gestalt ausgehend von einer zur Außenseite konkaven zu einer konvexen Form veranlaßt.

Obwohl die Prinzipien des Nachformens eines Bodenprofils allgemein bekannt sind, ist festgestellt worden, daß eine zur Ausführung des Nachformverfahrens verfügbare Vorrichtung nicht vollständig zufriedenstellend arbeitet. Ein Nachfor­ men des äußeren Bodenprofils, welches durch Aufbringung eines radialen Innen­ druckes auf den Übergangsabschnitt der Dose durchgeführt wird, ist allgemein bekannt, weist jedoch Probleme hinsichtlich der erreichten Endgestalt und/oder hinsichtlich der Werkzeugentfernung auf, nämlich dann, wenn durch Pressung der inneren Ringwandung auf einer entsprechend gestalteten Spanneinrichtung ein negativer Winkel geformt wird.

Ein Nachverformen des inneren Bodenprofils behinhaltet die direkte Aufbringung einer Walze auf die Innenwandung um einen Teil derselben oder diese Wandung zur Gänze mit Hinblick auf einen spezifisches neues Profil hin nachzuverformen. Ein besonderes Problem, welches bei den an sich bekannten Werkzeugen zum Nachverformen des inneren Bodenprofils festgestellt worden ist, besteht darin, daß sich an den Werkzeugteilen eine sehr hohe Verschleißrate einstellt. Dieser Verschleiß ist besonders kostenträchtig bezüglich der Ersatzteile wobei dann, wenn keine Teile ersetzt werden der Verschleiß zu Veränderungen des jeweiligen Profils führt, welches für die Verbesserung der Dosenqualität kritisch ist.

Mittels dieser Erfindung wird eine Lösung dieser Probleme gesucht, insbeson­ dere für das Nachverformen des inneren Bodenprofils, und zwar dadurch, daß ein Verschleiß soweit wie möglich eliminiert wird.

Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zum Nachverformen des Bodenprofils einer Dose vorgeschlagen, welche durch einen drehbaren Träger zum Drehen der Dose, eine Walzeinrichtung zum Formen eines gewünschten neuen Profils des Dosenbodens, elastische Betätigungsmittel zum Bewegen der Walzeinrich­ tung in radialer Richtung zwecks Berührung mit dem Boden und durch einen Anschlag zur Begrenzung der maximalen radialen Bewegung und zur Aufrecht­ erhaltung der radialen Position der Walzeinrichtung bei einer gewünschten Profiltiefe gebildet ist.

Der Ausdruck "Profiltiefe" oder "Tiefe des nachverformten Merkmals" sollte die radiale Tiefe des jeweiligen, durch die Walzeinrichtung geformten Merkmals be­ schreiben. Es sollte nicht mit der Höhe des Merkmals verwechselt werden, wel­ che sich auf den axialen Abstand von dem Stehrand bezieht, z. B. dem Teil des Bodens, auf welchem die Dose steht.

Im Gegensatz zu bekannten Vorrichtungen wird bei der erfindungsgemäßen Vor­ richtung auf diese Weise die Dose und nicht das Werkzeug gedreht. Indem ferner elastische Mittel zur Betätigung der Walzeinrichtung benutzt werden, wird der Verschleiß und/oder ein Spiel der Vorrichtung eliminiert, welches Veränderungen des Bodenprofils mindert.

Bei einer Ausführungsform umfassen die elastischen Betätigungsmittel einen Nocken und einen Nockenstößel zur Steuerung der radialen Bewegung der Walzeinrichtung.

Das elastische Betätigungsmittel kann eine Drehmomentwelle einschließen. Die­ se vermittelt die Elastizität zwischen der Bewegung der Betätigungsmittel wie z. B. einem Nocken und dem Werkzeug. Alternative Mittel wie z. B. eine Feder oder eine Stange können benutzt werden, um den Nockenstößel zu überfahren.

Ein Exzenter oder ein Schwenkhebel können ebenfalls zur Betätigung der Walz­ einrichtung benutzt werden. Eine Betätigung der Walzeinrichtung durch Drehung eines Exzenters eliminiert die Notwendigkeit großer Winkel bei der Drucküber­ tragung über Gestänge, welche beispielsweise bei Schwenk- und Verbindungs­ hebeln auftreten, sobald die Richtung der Nockenbewegung in Richtung der Do­ senachse verläuft.

Die Dose besteht vorzugsweise aus einem einstückigen Dosenkörper, der eine Seitenwandung, einen Übergangsabschnitt und einen Boden aufweist, welch letzterer eine ringartige Innenwandung und ein im wesentlichen domartig ge­ staltetes Mittelfeld aufweist. Üblicherweise kann es die innere Wandung sein, welche mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung nachverformt wird.

Die Walzeinrichtung kann einen Kreuzschlitten aufweisen, auf welchem eine Wal­ ze frei drehbar angeordnet ist. Um die Dose zu drehen, kann der drehbare Träger jeden Teil der Dose halten, und zwar innen- oder außenseitig, die Seitenwand oder die Enden oder es kann auch ein jeder Teil der Enden gehalten werden. Vorzugsweise wird eines oder werden beide Enden der Dose zwecks Drehung der Dose gehalten.

Der Anschlag kann aus einem Bolzen bestehen, der in einer festen Stellung in der Nähe der Walzeinrichtung montiert ist. Z. B. kann der Anschlagbolzen derart montiert sein, daß dann, sobald der Kreuzschlitten durch Drehung eines Exzen­ ters radial bewegt wird, dieser Kreuzschlitten sich bewegen wird, bis er den An­ schlagbolzen berührt. Er wird anschließend in dieser Stellung während des Nach­ formverfahrens gehalten.

Das elastische Mittel ist vorzugsweise elastisch montiert, beispielsweise auf einer Feder, die komprimierbar ist, um mittels der Vorrichtung eine Nachverformung von Dosenböden mit unterschiedlichen Höhen zu ermöglichen oder um eine Toleranz bereitzustellen, die an geringfügige Abweichungen der Dosenhöhe angepaßt ist. Diese elastische Montage ist dann von besonderer Bedeutung, wenn das Nachverformen des Bodenprofils mit einem Einschnür- und/oder Bördelverfahren kombiniert ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren vorgeschlagen, welches aus den folgenden Schritten besteht:
Drehen der Dose, elastisches Betätigen einer Walzeinrichtung um diese in ra­ dialer Richtung zu bewegen und in Berührung mit dem Boden zu bringen, Be­ grenzen der maximalen radialen Bewegung und Aufrechterhaltung der radialen Stellung der Walzeinrichtung und Formung eines gewünschten neuen Profils, welches eine konstante Tiefe des Dosenbodens aufweist.

Vorzugsweise wird die Walzeinrichtung durch Drehung eines Exzenters betätigt.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden unter Be­ zugnahme auf die Zeichnungen beispielhaft beschrieben werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung zum Nachverformen eines Bodenprofils im Schnitt;

Fig. 2 eine Schnittdarstellung gemäß einer Ebene Y-Y der Fig. 1;

Fig. 3 eine der Schnittdarstellung gemäß Fig. 1 entsprechende Darstellung, welche eine Dose in der Behandlungsposition zeigt;

Fig. 4 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer Vor­ richtung zur Nachverformung des Bodenprofils und

Fig. 5 eine schematische Ansicht einer dritten erfindungsgemäßen Ausfüh­ rungsform.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Nachverformung des inneren Bodenprofils einer Getränkedose, welche einen domartigen Boden aufweist. Die Vorrichtung umfaßt zwei grundsätzliche Unterbaugruppen. Eine äußere Unterbaugruppe 1 umfaßt ei­ nen Ausstoßer 10, der den Dosenboden trägt und der mittels eines Zahnrads 12 über eine Welle 14 und eine Keilverzahnung 16 gedreht wird.

Die übrige Vorrichtung, z. B. die zentrale zweite Unterbaugruppe 2 umfaßt das Nachverformwerkzeug. Eine Drehmomentwelle 20 wird über ein segmentiertes Zahnrad 22 angetrieben. Die Drehmomentwelle 20 weist eine Achse auf, deren Mittelpunkt in Fig. 2 dem Schnittpunkt der Linien 21, 23 entspricht. Eine Walze 24 ist exzentrisch zu der Drehmomentwelle 20 angeordnet. Die Exzentrizität ist an­ hand des Mittelpunktes nachvollziehbar, der durch den Schnittpunkt der Linien 23 und 25 in Fig. 2 gekennzeichnet ist. Anhand dieser Zeichnungsfiguren ist ferner erkennbar, daß die Walze 24 eine Mittelachse aufweist, die exzentrisch zu der­ jenigen der Drehmomentwelle 20 verläuft.

Auf der exzentrischen Walze 24 befindet sich ein Schlitten 26 und es ist eine frei drehbare, zum Nachverformen dienende Walze 28 unter Zwischenanordnung ei­ nes Lagerdistanzstücks 30 ebenfalls auf dem Schlitten 26 angeordnet. Eine Be­ wegung des Schlittens 26 innerhalb des Raumes 32 ist durch Anschlagkompo­ nenten begrenzt, welche einen Anschlagbolzen 34 und eine Schraube 36 umfas­ sen.

In Fig. 3 ist eine Dose 40 gezeigt, die einen Boden mit einem domartig gestalte­ ten Mittelfeld 42 und eine ringartige Innenwand 44 aufweist. Während des Be­ triebes wird die Dose auf die den Ausstoßer umfassende Unterbaugruppe 1 aufgesetzt, welche aufgrund ihrer Verbindung zu der Welle 14 über die Keilver­ zahnung 16 axial bewegbar ist. Der Ausstoßer kann auf diese Weise axial be­ wegt werden, um Dosen dem Nachformwerkzeug zuzuführen und um es zu er­ möglichen, daß die Vorrichtung während einer Einschnürbehandlung, falls dies gewünscht ist, axial bewegt wird. Die Dose wird mittels eines schräg verlaufen­ den Mittelprofils 11 auf dem Ausstoßer 10 geführt. Auf diesem Wege ist die durch den Ausstoßer vermittelte Unterstützung durch eine einfache Berührung gekenn­ zeichnet und es wird die Dose in einer typischen Weise in Verbindung mit einem sich am entgegengesetzten Ende der Dose befindlichen Spreizkopf gehalten.

Eine Abstreiferführung 5 kann benutzt werden, um den Übergangsabschnitt der Dose zu erfassen und um die Dosenrückführbewegung zu unterstützen, sobald die Ausstoßerbaugruppe nach Abschluß des Nachformverfahrens zurückgezogen wird.

Die Ausstoßerbaugruppe 1 wird mittels des Zahnrads 12 angetrieben, so daß sich auf diese Weise die Dose 40 dreht. Die Dosendrehung ist unabhängig von dem Nachformen des Bodenprofils mittels der Unterbaugruppe 2 unter Mitwir­ kung der Welle 46, wobei sich die Unterbaugruppe 2 nicht dreht.

Durch das Zahnrad 22 (vergleiche Fig. 1) wird die Drehmomentwelle 20 gedreht, welche ihrerseits den Exzenter 24 dreht. Durch den Exzenter 24 wird anschlie­ ßend die radiale Bewegung des Kreuzschlittens 26 ausgelöst, bis der Schlitten 26 den Anschlagbolzen 34 berührt. In dieser Position ist die Drehmomentwelle voll­ ständig gespannt. Die Stellung des Anschlagbolzen 34 ist derart eingestellt, daß die Walze 28, die auf dem Schlitten 26 angeordnet ist, die Innenwandung 44 des Bodens 42 einer Dose nachformt, die sich in einer bestimmten, von der gewün­ schten Profiltiefe abhängigen Stellung auf dem Ausstoßer 10 befindet. Diese Tie­ fe hängt von der Spezifikation des Dosenmaterials und der gewünschten Form des Bodenprofils ab.

Üblicherweise wird eine anfängliche Berührung mit der Innenwandung nach einer Umdrehung der Dose stattfinden. Sobald die Berührung mit der Innenwandung des Dosenbodens besteht, wird das Nachformverfahren mittels der Walze 28 ausgeführt, während die Dose rotiert. Es kann ungefähr drei Dosenumdrehungen in Anspruch nehmen, bis das gewünschte Profil geformt ist, zu denen typischer­ weise weitere zwei Drehungen hinzutreten, um eine gleichförmige Tiefe des nachverformten Merkmals zu erreichen. Diese Fähigkeit, nämlich eine gleich­ förmige Tiefe zu erzielen, ist nur mittels der erfindungsgemäßen Maschine zu erreichen, bei welcher eine Dosenrotation mit elastischen Steuermitteln kombi­ niert ist wie z. B. der Drehmomentwelle dieser Ausführungsform und ferner mit einem Anschlagmechanismus, um das, den Dosenboden umgebende Profil zu kontrollieren und gleichermaßen das Profil unterschiedlicher Dosen.

Die Höhe, mit welcher das Dosenprofilmerkmal erreicht wird, wird durch die Abmessungen eines Distanzhalters 30 bestimmt, auf welchem die Walze 28 montiert ist. Dieses Distanzstück kann ersetzt oder nachbearbeitet werden, sobald Änderungen in der Profilhöhe gefordert werden. Unterschiedliche Dosen­ höhen können durch Kompressionen von Federteilen oder Austauschteilen 48 nach Art von Distanzstücken erreicht werden, die in Fig. 1 gezeigt sind. Dies ist besonders sinnvoll, sobald ein Nachverformen des Bodenprofils in einer einzigen Vorrichtung mit einem Einschnür- und Bördelverfahren kombiniert wird.

Eine alternative Ausführungsform einer Vorrichtung zum Nachformen eines Bo­ denprofils ist in Fig. 4 gezeigt. Der schematische Seitenschnitt gemäß Fig. 4a zeigt den Ausstoßerträger 10, der mittels eines Zahnrades 12 gedreht wird, um die Dose 40 zu drehen. Unabhängig von der Dosenrotation ist eine derjenigen in den Fig. 1 und 3 gezeigten Kreuzschlittenanordnung 26 ähnliche Anordnung ge­ geben, wobei jedoch der Kreuzschlitten linear mittels eines Nockens und eines Nockenstößels 50 betätigt wird. Der Nockenstößel ist auf einer Feder 52 ange­ ordnet, und zwar an dem entgegengesetzten Ende des Kreuzschlittens, welches dem Endanschlag 36 gegenüber liegt. Diese Feder ersetzt die Funktion der Dreh­ momentwelle der ersten Ausführungsform dahingehend, als dem Nockenstößel eine Elastizität verliehen wird, mittels welcher ein Überfahren ermöglicht und eine exzessive Bewegung des Nockens verhindert wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Kreuzschlitten 26 mittels einer Schwenkhebelanordnung 54, 56 betätigt, die in Fig. 5 gezeigt ist. Bei dieser Ausführungsform wird der Kreuzschlitten entlang eines Bogens und nicht linear wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 bewegt. Bei dieser Ausfüh­ rungsform wirkt der Nocken senkrecht zu der Dosenachse, so daß auf diese Wei­ se die hohen der dem Stand der Technik zuzuordnenden Schwenkhebelanord­ nungen eigenen Winkel bei der Druckübertragung vermieden werden.

Eine jede der Ausführungsformen einer Vorrichtung zum Nachformen des Dosen­ bodens und die erfindungsgemäßen Verfahren können verwendet werden, um das Profil des Bodens einer Getränkedose zu verändern, welches in der, zur Formung des Domes eingerichteten Station einer Maschine zur Herstellung von Dosenkörpern hergestellt worden ist. Das Verfahrens zur Ausbildung des Domes kann dadurch leichter ausgeführt werden, indem komplexere Profile während dieses abgetrennten Nachformverfahrens hergestellt werden. Der Gebrauch ei­ ner solchen Station zum Nachformen des Bodens kann die Verwendung dünner bemessener Werkstoffe ermöglichen und darüberhinaus ein solches Innenprofil der Dose ermöglichen, welches einfacher beispielsweise mittels eines Lacks be­ sprüht werden kann.

Das Verfahren und die Vorrichtung bringen eine deutliche Absenkung des Kom­ ponentenverschleißes und der sich anschließende Instandhaltungsausgaben mit sich und es wird darüber hinaus eine jegliche Tiefenvariation bei den nachver­ formten Bodenprofilen sowohl bei einzelnen Dosen als auch im Vergleich mehre­ rer Dosen untereinander wesentlich eliminiert.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Nachverformen des Bodenprofils einer Dose, bestehend aus einem drehbaren Träger zum Drehen der Dose;
einer Walzeinrichtung zur Formung eines gewünschten neuen Profils des Do­ senbodens;
elastischen Betätigungsmitteln zur Bewegung der Walzeinrichtung in radialer Richtung zwecks Berührung mit dem Boden und
einem Anschlag zur Begrenzung einer maximalen radialen Bewegung und zur Aufrechterhaltung der radialen Stellung der Walzeinrichtung bei einer gewünschten Profiltiefe.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das elastische Betätigungsmittel durch eine Drehmomentwelle (20), eine Feder (52) oder eine aus einem elastischen Werkstoff bestehende Stange gebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das elastische Betätigungsmittel aus einem Nocken und einem Nockenstößel (50) zur Steuerung der radialen Bewegung der Walzeinrichtung besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Walzeinrichtung aus einem Kreuzschlitten (26) und einer Walze (28) besteht und wobei die Walze (28) auf dem Kreuzschlitten (26) frei drehbar angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 4, wobei das elastische Betätigungsmittel ferner einen Exzenter (24) oder einen Schwenk­ hebel (54, 56) umfaßt.

6. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 5, wobei der drehbare Träger einen Teil der Dose hält.

7. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 6, wobei der Anschlag aus einem Bolzen (34) besteht, der in einer festen Stellung in der Nähe der Walzeinrichtung angebracht ist.

8. Verfahren zum Nachverformen des Grundprofils einer Dose, gekennzeichnet durch
ein Drehen der Dose;
ein elastisches Betätigen einer Walzeinrichtung um diese radial zu bewegen und in Berührung mit dem Boden zu bringen;
ein Begrenzen der maximalen radialen Bewegung und Aufrechterhaltung der radialen Stellung der Walzeinrichtung und
ein Formen eines neuen Profils, welches eine gewünschte Tiefe des Dosen­ bodens aufweist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Walzeinrichtung durch Drehung eines Exzenters (24) betätigt wird.