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Metallische Aufreisskappe aus dünnem Material und Verfahren zu ihrer Herstellung
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Kerben ausgebildetohne weiteres mit der Hand und ohne Verwendung von Werkzeugen zerstörbar und abnehmbar ist. Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung einer Aufreisskappe ist dadurch gekennzeichnet, dass die
Kerben im Mantel gleichzeitig mit der Verformung eines flachen Zuschnittes zur Kappe gebildet wer- den, wobei ein später die Decke bildender mittiger Teil des Zuschnittes gestützt und ein ringförmiger
Umfangsteil des Zuschnittes zum Kappenmantel gezogen und gleichzeitig mit dieser Verformung des ringförmigen Umfangsteiles die Kerben im Mantel gebildet werden, so dass an der fertigen Kappe die
Kerben über ihre gesamte Länge einheitlichen Querschnitt haben.
Bei der Herstellung bekannter Kappen aus dünnem Metall war es möglich, die Innenkerben herzu- stellen, während das Blech sich im flachen Zustand befindet, worauf das gekerbte Blech zu seinem napf-oder kappenförmigen Körper verformt wurde, weil es für die bisherige Verwendung derartiger Kappen von keiner besonderen Bedeutung war, dass bei der Verformung Spannungen in das Metall einge- führt wurden, beispielsweise durch die Bildung von Falten am Kappenmantel während dessen Verfor- mung aus dem flachen Rohling, wobei sich diese Spannungen besonders in dem dünnen Blech an der Basis der Kerbe konzentrierten.
Wenn jedoch aus Blech, das so dünn war, dass es von dem Benutzer mit der Hand zerstört werden konnte, derartige Kappen in solchen Abmessungen hergestellt werden sollten, dass sie zum Schliessen grösserer Öffnungen geeignet waren, konnten die bekannten Kerbverfahren nicht mehr befriedigend angewendet werden.
In den bekannten Verfahren erfolgt die Herabsetzung der Festigkeit oder der tatsächliche Bruch des Blechs der Kappen im Bereich der Kerben in zwei Phasen, u. zw. einerseits bei der Verformung der Kap- pen und anderseits bei ihrer Anbringung an den Behälter. In der ersten Phase wurden die Mäntel der Kappen aus einem vorher mit Innenkerben versehenen, flachen Blech seitlich abgebogen, so dass sie sich im Winkel von der Decke der Kappe erstreckten. Wenn dieses Biegen mit einem zu kleinen Radius erfolgt, werden an dem Bug Spannungen in verschiedenen Richtungen in das Blech eingeleitet.
Ferner wird der Mantelzwischendem Bug und dem freien Rand des Mantels zunehmenden Zerstörungskräften ausgesetzt, weil das Blech in eine Stellung bewegt wird, in der es eine kleinere Fläche einnimmt als im flach aus- gebreiteten Zustand, so dass das Metall gestaucht wird. Diese Stauchung kann jedoch vermieden werden, wenn die Kappenmäntel Falten bilden können, so dass sie eine grössere Fläche behalten. Falten sehen jedoch nicht gut aus und sollen daher vermieden werden. Wenn Kappen aus im flachen Zustand gekerb- temBlechhergestellt werden, kann man aber diese Faltenbildung nur dadurch verhindern, dass die Breite der Kerben herabgesetzt wird. Dies führt jedoch zu einer die Festigkeit herabsetzenden Biegewirkung auf das dünne Blech am Grund der Kerbe.
Das Problem wird auch nicht dadurch gelöst, dass man den mit Kerben versehenen Mänteln gestattet, sich beim Abbiegen zu dehnen, weil durch das Dehnen auch das Blech am Grund der Kerbe gedehnt wird. Bei den bekannten Verfahren zur Herstellung der Kappen wurde die Festigkeit des Blechs daher beträchtlich herabgesetzt, weil sich die Zerstörungskräfte auf das dünne Blech am Grund der Kerbe konzentrierten.
Die zweite Phase der Herabsetzung der Festigkeit führte bei den bekannten Verfahren oft zum Ausschuss. Nachdem im Innern der Kappe am Umfang ihrer Decke eine Dichtung vorgesehen worden war, wurde die Kappe an einer halsartigen Ausbildung im Bereich der Behälteröffnung fest angebracht. Zu diesem Zweck war der Hals gewöhnlich mit einem erweiterten Teil versehen, der gerade noch in die Kappe eintreten konnte, sowie mit einer darunter befindlichen Vertiefung oder mit einem kombinierten, vertieften und erweiterten Teil. Damit die Kappe einem gewissen Druck gewachsen war, musste ihr Mantel beträchtlich verformt werden, damit die Kappe durch die mechanische Haltewirkung fest und dicht gehalten wurde.
Zum Anbringen der Kappen konnten verschiedene Verfahren angewendet werden. Beispielsweise konnte man mit einem Drehwerkzeug, das mit einwärtsgedrückten, rotierenden Elementen versehen war, das Blech der Kappe einwärts drücken. Oder man konnte mit Hilfe eines mehrere Backen aufwei- senden Würgewerkzeuges die Kappe einwärtswürgen, ohne dass für die Faltenbildung Platz gelassen wurde. Diese Anbringung erfordert in jedem Fall beträchtliche Kräfte, die bei den bekannten Kappen auf derenMäntelausgeübtwurden, derenFestigkeit bereits dadurch herabgesetzt war, dass sie nach dem Kerben aus dem flachen Blech herausgebildet worden waren. Die Zerstörungskräfte wurden erneut in dem dünnsten Teil des Blechs konzentriert.
In vielen Fällen wurde die Festigkeit der Kappen so stark herabgesetzt, dass sie dem Druck in den von ihnen dicht zu verschliessenden Behältern nicht mehr gewachsen waren.
Bei den erfindungsgemässen Kappen entfällt die erste und unangenehmste dieser beiden Zerstörungswirkungen, dabei der Herstellung der Kappe die Festigkeit des Blechs nicht weiter herabgesetzt wird als der Verminderung der Blechstärke entspricht. Daher erfolgt in dem zweiten Schritt, in dem die Kappen
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beispielsweise wie vorstehend beschrieben durch Drehen oder Würgen angebracht werden, nur eine geringe Herabsetzung der Festigkeit. Die erfindungsgemässen Kappen werden in einem Verfahren hergestellt, in dem flache Rohlinge gekerbt und gleichzeitig zu der gewünschten, napf-oder kappenförmigen Gestalt verformt werden. Vorzugsweise werden zuerst die Mäntel gekerbt.
Diese Kerbung beginnt am Umfang der Kappendeckel bzw. an der Stelle, an welcher der Mantel aus dem flachen Blech herausgebogen wird, und wird dann bis zum freien Rand des Mantels fortgesetzt. Dabei wird ein Härten des Metalles bzw. die Einführung von Spannungen in dasselbe vermieden und dem Metall gestattet, ungehindert zu dem freien Rand hin zu fliessen. Wenn die Kerben im Bereich des Buges und im Mantel ausgebildet worden sind, bildet man die anschliessenden Kerben aus, die sich quer über die Kappendecke erstrecken, an der kein Biegen und keine Einführung von Spannungen erfolgt. Man erhält eine Kappe mit einheitlichen, ununterbrochenen Kerben, an deren Grund sich spannungsfreies Metall befindet.
Dieses Metall ist daher dem anschliessenden Würgen oder Drehen zur Anbringung der Kappe an einem vorstehenden Öffnungsrand gewachsen, ohne dass dadurch wie bei den bekannten Kappen die Festigkeit kritisch herabgesetzt wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist einfach und unkompliziert und kann mit hoher Produktionsleistung durchgeführt werden. In dem Verfahren werden entweder Kappenrohlinge von einem Band abgeschnitten oder auf andere Weise hergestellte Kappenrohlinge verwendet, und dann in einem einzigen Hub einer Presse gekerbt und gleichzeitig zu einer im wesentlichen napfförmigen Kappe verformt.
Weitere und spezielle Zwecke gehen aus der nachfolgenden, an Hand der Zeichnungen gegebenen Beschreibung des Erfindungsgegenstandes hervor oder sind darin angeführt.
In den Zeichnungen zeigen : Fig. 1 in Draufsicht einen Rohling zur Herstellung der erfindungsge- mässenVerschlusskappeundFig. 2 in einem Vertikalschnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1 die Werkzeuge zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens in ihrer Ausgangsstellung für den Beginn der Verformung des zwischen ihnen gezeigten Rohlings. Fig. 3 zeigt schaubildlich mit weggebrochenen Teilen die Werkzeuge und den Rohling in einem Zwischenstadium des Verfahrens zur Herstellung der Kappen.
Fig. 3A zeigt stark vergrössert in einem Vertikalschnitt durch das Kerbmesser die Kappe und Werkzeuge in der Stellung nach Fig. 3. Fig. 4 zeigt in einem Vertikalschnitt die Schlussphase der Verformung, wobei ein Teil des Kappenmantels weggebrochen ist. Fig. 5 zeigt stark vergrössert im Schaubild den gekerbten Teil einer erfindungsgemäss verformten Kappe von deren Innenseite gesehen. Fig. 6 zeigt schaubildlich und mit weggebrochenen Teilen ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Verschlusskappe von innen gesehen. Fig. 7 zeigt stark vergrössert im Vertikalschnitt eine an einem Behälterhals angebrachte Kappe.
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umgebenRand-4-sich ein Reisslappen --5-- seitlich auswärts erstreckt.
An den Übergangsstellen-8 und 9zwischen den parallelen Seitenrändern--6 und 7-des Lappens-5-und dem freien Rand --4- be- ginnen die erfindungsgemäss vorgesehenen Innenkerben. Diese Kerben haben parallele Strecken - 10 und 11- (Fig.
5), die sich über den Mantel-3- der Kappe zu dem abgerundeten Bug-12-er- strecken, an welchem der Mantel in die Decke --2- übergeht. Die Kerben werden dann durch Tei- le --14 und 15-- auf der Innenseite des Buges-12-fortgesetzt und erstrecken sich anschliessend in Form von parallelen Strecken-16 und 17-- im wesentlichen über die ganze Breite der Kappendek- ke-2-. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel enden die Strecken-16 und 17-an den Stellen --18 und 19-- im Bereich eines Teiles der Kappe, der den abgerundeten Teilen-14 und 15-der Kerben diametral gegenüberliegt.
Da die Kappen aus leicht verformbarem, dünnem Material hergestellt werden, genügt es, wenn die Kerben nur bis zu den Stellen--18 und 19-gehen, weil nach dem Einreissen des Reissstreifens --20-- zwischen den Kerben bis zu diesen Punkten die voneinander getrennten Teile --211 und 22-- der Kappe so weit voneinander befreit sind, dass am Ende des Reissvorganges die Kappe ohne weiteres von dem Behälterhals abgenommen werden kann, an dem sie angebracht ist.
Wichtig für die Ausbildung der Kappe ist vor allem, dass die Teile-10, 11 ; 14, 15 ; 16, 17-- der Kerben gleichmässig sind. In diesem Zusammenhang sei besonders auf die vergrösserte Darstellung in Fig. 5 hingewiesen. Die Strecken--10 und 11-- haben von ihren Anfangspunkten --8 und 9-- bis zu den ab- gerundeten Teilen --14 und 15-- dieselbe Breite und Tiefe.
Dieselbe gleichmässige Breite und Tiefe ist auch in den abgerundeten Teilen --14 und 15-- und an der Decke der Kappe in den Strecken-16 und 17vorhanden. Infolge dieser gleichmässigen Kerbung, die durch das nachstehend beschriebene Herstellungsverfahren erzielt wird, hat das Material am Grund der Kerben dieselbe Stärke und es befindet sich dieses Material von den Anfangspunkten --8 und 9-- der Kerben über die ganze Länge der Teile-10, 11 ;
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14, 15 : 16, 17- in demselben, unverzogenen Zustand.
Aus Fig. 6 geht hervor, dass in der Kappe auf der Innenseite des Buges --12-- zwischen dem Mantel und der Decke eine Dichtung--25-- angebracht ist. Diese Dichtung wird vorzugsweise in der Kappe selbst ("in situ") hergestellt, indem in flüssiger Form ein Material aufgebracht wird, das sich nach geeigneter Erwärmung zu einer elastischen Dichtung verfestigt, die an ihrer Sitzfläche in der Kappe haftet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Dichtung bei --26-- unter der Kap- pendecke ein Stück einwärts und bis zu der Stelle --27-- über ein Stück des Mantels abwärts.
Ein wichtiges Merkmal dieser Dichtung besteht darin, dass beim Fliessen ihres flüssigen Ausgangsmaterials über die abgerundeten Teile --14 und 15-- der Innenkerben eine bestimmte Menge dieses Materials in dieseKerben fliesst, wie in Fig. 7 bei -18-- dargestellt ist. und diese Teile der Kerben füllt, so dass hinter der Dichtung längs der Kerben kein Sickerweg vorhanden ist. Die einheitliche Ausbildung der Kerben in den Teilen --14 und 15-- und den daran anschliessenden Teilen unterstützt ferner ein gleichmässiges Fliessen des Dichtungsmaterials in die Kerben, so dass diese gesperrt werden. Wenn sich die Kerben in einem dieser Teile verengen würden, könnte es vorkommen, dass das Dichtungsmaterial nicht vollständig in die Kerben eintritt und sich diesen nicht vollständig anpasst.
Die erfindungsgemässe Kappe besitzt daher von allen bisher aus dünnem, leicht verformbarem Material hergestellten, gekerbten Kappen die grösste Festigkeit und Lecksicherheit.
Das Verfahren zur Ausbildung der erfindungsgemässen, gleichmässigen Kerbung des Kappenrohlings ist in den Fig. 1 bis 4 dargestellt. Das Ausgangsmaterial besteht aus einem flachen Rohling wie er in Fig. 1 gezeigt ist. Dieser kann im Zuge des Verformungsvorganges aus einem flachen Blech ausgestanzt oder in der in Fig. 1 gezeigten Form dem Verformungsvorgang zugeführt werden. Wichtig ist es, dass der Rohling im flachen Zustand in keiner Weise gekerbt wird, sondern alle Kerben während der Verformung des Rohlings zu der Kappe ausgebildet werden. Gemäss Fig. 2 wird der in Fig. 1 gezeigte, den auswärts vorstehenden Teil --5-- aufweisende Rohling --21-- zwischen zwei Verformungswerkzeugen fluchtend angeordnet.
Das untere Verformungswerkzeug besteht aus einem Amboss --30-- und das obere
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-31--.telfläche, von der für das Innere der Kappe gewünschten Grösse, während der Ziehring-31-eine zylindrische Innenmantelfläche --3-- hat, deren Durchmesser gleich dem Durchmesser der Wand-32-- des Ambosses plus der doppelten Stärke des Rohlings -21-- und einer Zugabe ist, welche es gestattet, dass sich der Ziehring mit einem darunter befindlichen Rohling abwärts über den Amboss bewegen und wieder von ihm zurückgezogen werden kann.
Aus Fig. 2 ist noch ersichtlich, dass der Amboss -30-- mit zwei Kerbmessern --34 und 35-- ver- sehen ist, die sich von der zylindrischen Mantelfläche --32-- des Ambosses so weit auswärts erstrecken, wie dies zur Durchführung der gewünschten Kerbung der Kappe erforderlich ist. Die in Fig. 3 deutlich gezeigten Messer-34 und 35-- werden an ihren oberen Enden durch abgerundete Teile --36 und 37-fortgesetzt, an die mit ihnen genau fluchtende, parallele Messerteile --38 und 39-anschliessen, die sich über die sonst ebene obere Fläche --40-- des Ambosses --30-- erstrecken und von ihr aufwärts vorstehen. Diese Messerteile haben durchwegs einen gleichmässigen Querschnitt ; sie sind genau ausgerichtet und jedes Messer ist nicht unterbrochen.
Die Schaffung dieser Messer kann auf verschiedene, für den Fachmann naheliegende Weise erfolgen. Im vorliegenden Zusammenhang ist es nur wichtig, dass sie an dem Amboss vorgesehen sind und von ihm auswärts vorstehen.
Gemäss den Fig. 3 und 3A hat sich der Ziehring-31-abwärts in eine Zwischenstellung bewegt,
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zwischen dem Mantel-32-des Ambosses und dessen oberer Fläche -40-- gebogen haben. Dadurch ist der Umfangsteil--43-- des Rohlings abwärts in eine vertikale Stellung gelangt, wobei der zwischen der Decke und dem Teil--43- des Rohlings befindliche Teil-45-um die abgerundete Fläche-44-- des Ambosses herumgebogen wurde. Dieser Vorgang findet gleichmässig am ganzen Umfang des Rohlings statt. Während der Mantel abwärtsbewegt wird, greifen jedoch die abgerundeten Teile --36 und 37-, sowie die Teile --34 und 35-- der Kerbmesser an den ihnen benachbarten Teilen des Mantels an und drücken diese auswärts.
Infolgedessen wird gleichzeitig mit der Bildung des Mantels --43-- aus dem flachen Rohling der Mantel an seiner Innenseite mit Kerben versehen. Diese Kerben entsprechen genau den Kerbmessern und sind ebenso gleichmässig wie diese.
DieserVorgang wird während des ganzen Abwärtsziehens des Umfangsteiles --43-- fortgesetzt. Da-
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nach beginnt erst die Bildung von Kerben in der Decke der Kappe, u. zw. dann, wenn der mit dem Zieh- ring--31-- verbundene Kern --46- an der oberen Fläche des Rohlings --21-- angreift. Die Bildung der Strecken-16 und 17-- der Kerben kann knapp vor, während oder knapp nach der Ausbildung und Kerbung des Mantels erfolgen. Dies ist von der Ausbildung des jeweils verwendeten Werkzeuges abhängig.
Wichtig ist vor allem, dass nach dem gleichzeitigen Verformen und Kerben einer Stelle des Mantels, wie es in Fig. 3A gezeigt ist, die dünne Metallschicht-48-- am Grund der Kerbe an dieser Stelle nicht mehr bewegt oder gebogen wird. Ferner hat die Schleifwirkung, die während der Bildung der Kerbe auf das an ihrem Grund befindliche Metall ausgeübt wird, nicht die Härtewirkung, die sich ergibt, wenn Rohlinge in bekannter Weise im flachen Zustand gekerbt werden. Es ist ohne weiteres einzusehen, dass die auf die Härtung im Bereich der Kerbe zurückzuführende Versprödung unerwünscht ist.
Beim Anbringen der Kappe gemäss Fig. 7, nachdem die Kappe mit einer Dichtung versehen ist, wird der Mantel nur in seinem unteren Teil bei -49-- verformt, so dass dieser Teil satt in der Vertiefung --50-- des Halses liegt. Dadurch kann zwar das Metall im Bereich der Kerben an der Stelle, an welcher der gekerbte Mantelteil einwärtsgedrückt wird, verformt werden. Zum Unterschied von den bisherigen Verfahren ist jedoch dieses Metall im Bereich der Kerben vorher nicht verformt worden, so dass es der zum Anbringen erforderlichen Verformung ohne weiteres gewachsen ist. Beim Anbringen der bekannten Kappen wird dagegen jener Teil der Kappe verformt, in dem das Metall am Grund der Ker- ben bereits am stärksten verformt wurde.
Daher kann die zum Anbringen der Kappe erforderliche, zusätzliche Verformung durch ein wulstartiges Einwärtsbiegen, wie beispielsweise bei-49--, zum Brechen des Mantels der bekannten Kappen an den Kerben führen. Ein derartiger Bruch oder beginnender Bruch, der infolge des geschwächten Zustandes eintritt, setzt natürlich die Haltefestigkeit der Kappe und ihre Fähigkeit, auch unter der Einwirkung von starken Innendrücken an Ort und Stelle zu bleiben, beträchtlich herab. Dagegen besitzt die erfindungsgemässe Kappe in dem wulstartig einwärtsgebogenen Teil --49-- eine genügende Festigkeit und ist fest und einwandfrei wirksam, da die während der Herstellung der Kappe nicht verformten Kerben im übrigen wenig oder gar nicht verformt sind.
Die Erfindung schafft somit eine wesentlich verbesserte Verschlusskappe sowie ein Verfahren zur Herstellung von Verschlüssen mit beträchtlichen Vorteilen hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit. Die auf diese Weise erhaltene Verschlusskappe zeichnet sich dadurch aus, dass in dem Mantel die dünne Metallschicht am Grund der Kerben nicht bricht oder in ihrer Festigkeit herabgesetzt wird. Es hat sich gezeigt, dass infolge dieser verbesserten Ausbildung die Kappe auch dann einwandfrei brauchbar bleibt, wenn ihr Mantel beim Anbringen der Kappe an einem Behälterhals sehr stark verformt wird. Ausserdem kann die
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dem Metall eine relativ tiefe Kerbe vorsehen kann, ohne dass an dieser Stelle die Gefahr einer kritischen Herabsetzung der Festigkeit besteht.
Infolgedessen ist die erfindungsgemässe Verschlusskappe besonders gut für das Verschliessen von Bierflaschen und Flaschen mit kohlensäurehaltigen, alkoholfreien Getränken geeignet, in denen beträchtliche Innendrücke wirksam sind und die leicht zu öffnen sein sollen.
Es ist ersichtlich, dass zwar ein einziges Ausführungsbeispiel dargestellt und beschrieben wurde, die Erfindung auf dieses Beispiel jedoch nicht beschränkt ist, sondern auch andere Ausführungsformen umfasst, die vom Fachmann geschaffen werden können. Daher versteht es sich, dass die vorstehend an Hand der Zeichnungen gegebene Beschreibung des Erfindungsgegenstandes die Erfindung nur erläutert, ohne dass diese darauf eingeschränkt ist.
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