EP0072891B1

EP0072891B1 - Verfahren und Vorrichtung zum konischen Aufweiten von Metalltuben mittels Druckluft

Info

Publication number: EP0072891B1
Application number: EP82104100A
Authority: EP
Inventors: Alois Ing.Grad. Rettenmaier
Original assignee: Herlan & Co Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: HERLAN & CO. MASCHINENFABRIK GMBH
Priority date: 1981-08-22
Filing date: 1982-05-12
Publication date: 1985-11-13
Also published as: DE3133257A1; DE3267377D1; EP0072891A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum konischen Aufweiten von Metalltuben nach den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmalen und betrifft gleichermaßen eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens.
Durch das konische Aufweiten der Metalltuben soll eine raumsparende Stapelung der Tuben in Stangenform ermöglicht werden, wodurch nur ¹/₅ des bisherigen Transportvolumens bzw. Verpackungsmaterials benötigt wird.
Für die Umwandlung von Tuben in die konische Form sind bisher verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, die beispielsweise darin bestehen, daß Tuben an ihrer Basis mit einem elastischen Mantel oder auf andere Weise abgedichtet und geweitet werden.
Es ist z. B. aus der DE-OS 2 711 649 ein Verfahren bekannt, nach dem an einem offenen zylindrischen Ende einer Tube duch einen elastischen Mantel zunächst die Abdichtung entlang des Tubenrandes erfolgt und anschließend durch Einströmen eines pneumatischen oder hydraulischen Mediums in den abgedichteten Innenraum der Tube die konische Form durch Anlegen an die Innenfläche einer Matrize erfolgt. Durch den nacheinander stattfindenden Prozeß des Abdichtens bei gleichzeitigem Aufweiten des offenen Tubenrandes durch den elastischen Mantel und durch das zeitverzögerte Konifizieren der Tube entstehen Spannungen im Lack und in der Tube, wodurch eine hohe Fehlerquote entstehen kann und wobei durch den Verschleiß des elastischen Mantels ein regelmäßiges Auswechseln des Mantels stattfinden muß.
Aus der DE-PS 2012701 und der DE-AS 2 131 504 ist es ferner bekannt, daß die Abdichtung des offenen Tubenrandes durch Eingreifen eines in Tubenrichtung axial beweglichen Stopfens mit einem Außenkonus in die Füllöffnung der Tube erfolgt. Dabei wird durch den Außenkonus, der einen größeren Kegelwinkel als die Innenwand der Matrize aufweist, der Tubenrand unabhängig vom Konifizieren zusätzlich nach außen aufgespreizt, wodurch häufig Einrisse am Tubenrand und Innenlackbeschädigungen die Folge sind. Durch die nach außen sich weitende Füllöffnung der Tube entstehen Druckluftverluste, die den Konifiziervorgang verteuern würden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, bei denen eine absolute Dichtigkeit während des Konifizierens und der damit verbundenen Tubenverkürzung gewährleistet ist, ohne die Metalltube daran zu hindern, sich auch im Bereich der Füllöffnung gleichmäßig entsprechend der Matrizenkonizität zu weiten; zugleich muß verhindert werden, daß Tubenbeschädigungen in Form von Rissen am Tubenrand, Wellungen und Lackbeschädigungen, insbesondere an der Tubeninnenseite, entstehen.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß durch die linienartige Anpressung des äußeren Randes des offenen Endes der zylindrischen Metalltube, die Metalltube gegen die abgeschrägte Dichtfläche des unter Federdruck stehenden, metallisch abdichtenden Dichtringes luftdicht abgeschlossen und während des Konifiziervorganges, um den weiteren Druckaufbau zu ermöglichen, durch die in Tubenrichtung axiale Bewegung des Dichtringes am offenen Rand der Metalltube eine nach innen gerichtete dichtende Fase angeformt wird.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zu dessen Durchführung haben gegenüber bekannten Verfahren und Vorrichtungen den Vorteil, daß durch Bildung einer schulterartigen, nach innen gerichteten Fase ein egaler Tubenrand während des Konifiziervorganges hergestellt und dadurch eine optimale Dichtung beim Konifizieren garantiert wird, wobei der Tubenwerkstoff sich schonend dehnt und Außen-und Innenlack sowie der ggf. innen aufgespreizte Gummidichtring bei diesem Vorgang unbeschädigt bleiben. Der nach innen geformte Dichtrand wird gegenüber bekannten Verfahren durch das Fehlen des Aufdornens nicht mechanisch nach außen geformt und dadurch nicht überfordert. Es ergeben sich nur noch geringe Randspannungen und damit werden Einrißgefahren am Tubenrand weitgehendst vermieden. Durch die schonende Behandlung vor allem der Lackierung und ggf. Gummierung durch das erfindungsgemäße Verfahren bleibt die optimale Fertigungslinienanordnung erhalten. Die Vorrichtung bietet weitere Vorteile dadurch, daß sie unabhängig von Längen- und Durchmessertoleranzen der zylindrischen Metalltuben in Form und Länge jeweils gleiche konische Metalltuben hergestellt und dazu keine verschleißanfälligen Dichtelemente aus Gummi oder Kunststoff als Tubeninnendichtung benötigt.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die zur Durchführung desselben dienende Vorichtung werden unter Zuhilfenahme der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen axialen Schnitt durch ein Vorrichtung zum konischen Aufweiten zylindrischer Metalltuben mittels Druckluft,
Fig. 2 Teil einer konischen Metalltube mit einer nach innen gerichteten Dichtfase des offenen Endes,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch zwei ineinander geschachtelte egalisierte konische Metalltuben.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 zum Konifizieren von Metalltuben gehört zu einem nicht dargestellten Revolverkopf, in dem zwölf Konifizierdorne 13 eingespannt sind. Über zwei Konifizierdorne 13 wird durch ein ebenfalls nicht dargestelltes Huborgan mit je einer Matrize 5 die zylindrische Tube 16, ggf. mit aufgespritztem Gummiring 26, geschoben, bis die Matrize 5 an der äußeren Stirnseite des Tubenhalters 19 zur Anlage kommt, wobei das offene Tubenende auf der Innenseite von dem kegeligen Zentrierring 24 zentriert und am äußeren Tubenrand gegen die Kraft der Druckfeder 3 an die Dichtfläche 2 des Dichtringes 1 gedrückt wird. Die Druckfeder 3 liegt dabei an der von der Tube abgewandten Stirnfläche 8 des Dichtringes 1 an und wird durch eine nicht dargestellte einstellbare Halterung vorgespannt. Unabhängig von Durchmesser- und Längentoleranzen der zylindrischen Tube 16 wird durch die Federkraft eine ausreichende Kantenpressung zwischen dem äußeren Tubenrand und der unter einem Winket geneigten Dichtfläche 2 erzeugt, um zunächst gegen die einströmende Luft abzudichten. Die zum Konifizieren benötigte Druckluft strömt durch den Umformer-Druckluftkanal 18 und gelangt über die auf dem Umfang des Konifizierdornes 13 und der Hülse 25 verteilten, axial verlaufenden Austrittskanäle 15 an die Innenwand der zylindrischen Tube 16. Gleichzeitig ist, ausgehend vom Umformer-Druckluftkanal über radial verlaufende, auf dem Umfang verteilte Kanäle 21 des Konifizierdornes 13 Druckluft in den Hohlraum 20 geströmt. Durch die Durchmesserdifferenzen der Gleitflächen 11, 12 des Dichtringes 1 und 11', 12' des Konifizierdornes 13 und Abdichtung des Hohlraumes 20 durch die Dichtelemente 9 und 10 wird unter pneumatischem Druck auf der Ringfläche 4 eine in Tubenrichtung weisende axiale Kraftkomponente erzeugt, die den Dichtring auf den Gleitflächen 11, 12, 11', 12' soweit axial verschiebt, bis die Dichtfläche 2 an der zur Dichtfläche 2 parallelen Anschlagfläche 14 der Matrize 5 anliegt. Dabei wird von der unter einem Winkel,8, der zur Tubenachse 7 zwischen 45° und 75° liegen kann, geneigten metallischen Dichtfläche 2 eine nach innen gerichtete dichtende Fase 6 angeformt, das offene Tubenende luftdicht verschlossen und gleichzeitig legt sich durch den pneumatischen Druck die zylindrische Metalltube 16 an die konische Innenfläche der Matrize 5 an, wobei die Metalltube axial auf ein konstantes Längenmaß verkürzt und unter einem Winkel α konfiziert wird, wie es Fig. 2 wiedergibt.
Ist gegen Ende des Konifiziervorganges durch die Durchmesservergrößerung des Tubenendes und die durch den pneumatischen Druck entstehende Kraftkomponente auf die Dichtfläche 2 mit einem zu starken Absinken des von der Ringfläche 4 erzeugten spezifischen Druckes an der Dichtfase 6 zu rechnen, so kann der spezifische Dichtdruck daduch erhöht werden, daß am Hohlraum 20 ein separater Druckluftanschluß vorgesehen wird, der durch Druckregler dem Dichtdruck angepaßt werden kann und somit einen max. Druckaufbau beim Konifiziervorgang im Innenraum der Metalltube garantiert.
Nachdem die zylindrische Tube 16 die erwünschte konische Form angenommen hat, wird die Umformer-Druckluftzufuhr unterbrochen, die Matrize 5 vom Konifizierdorn 13 entfernt und die konifizierte Tube 22 mittels Tubenabblaseluft, die durch das Rohr 17 strömt, vom Tubenhalter 19 abgedrückt.
Der angeformte Tubenrand 6 wird an der nicht dargestellten Rißprüfstation - eine der Nachfolgestationen - durch den vorhandenen Dichtkegel an der Rißprüfstation egalisiert, so daß die konifizierte Metalltube stapelfähig ist.
Fig. 3 zeigt ineinander gestapelte, koaxial zur Tubenachse 7 von Durchmesser d_i auf Durchmesser d₂ um Winkel a konifizierte und egalisierte Metalltuben 23, die auf der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei gleichem Tubendurchmesser mit verschiedenen Konifizierkegeln bzw. Tubenabständen p hergestellt werden können.

Claims

1. Verfahren zum konischen Aufweiten von Metalltuben (16), bei dem die in Kegelform auszugestaltende, an einem Ende geschlossene und an dem anderen Ende offene zylindrische Metalltube an dem offenen Ende luftdicht abgeschlossen, der Innenraum mit Hilfe eines pneumatischen Mittels unter Druck gesetzt und die zylindrische Metalltube auf die Innenwand der mit einer kegeligen Aushöhlung ausgestalteten Matrize (5) angepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch die linienartige Anpressung des äußeren Randes des offenen Endes der zylindrischen Metalltube (16) die Metalltube gegen die abgeschrägte Dichtfläche (2) des unter Federdruck stehenden metallisch abdichtenden Dichtringes (1) luftdicht abgeschlossen und während des Konifiziervorganges, um den weiteren Druckaufbau zu ermöglichen, durch die in Tubenrichtung axiale Bewegung des Dichtringes (1) am offenen Rand der Metalltube (16) eine nach innen gerichtete dichtende Fase (6) angeformt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abplattung einer egalen, nach innen gerichteten dichtenden Fase (6) der spezifische Dichtdruck durch Druckluftbeaufschlagung der Ringfläche (4) des Dichtringes (1) mit dem Betriebsdruck erhöht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abplattung einer egalen, nach innen gerichteten dichtenden Fase (6) der spezifische Dichtdruck durch Druckluftbeaufschlagung der Ringfläche (4) des Dichtringes (1) unabhängig vom Betriebsdruck durch einen Druckregler dem erforderlichen spezifischen Dichtdruck angepaßt und einstellbar ist.

4. Vorrichtung zum konischen Aufweiten von Metalltuben (16) und dergleichen, mit einer eine Metalltube aufnehmenden, innen konischen Matrize (5) und einem in die Matrize einschiebbaren, eine Metalltube tragenden Konifizierdorn (13), einer Druckluftquelle zum Einleiten eines pneumatischen Druckmediums in den Innenraum der Metalltube sowie einem die Metalltube am hinteren offenen Ende luftdicht abschließenden Dichtelement, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement als metallischer Dichtring (1) in Gestalt eines auf dem Konifizierdorn (13) axial beweglichen Zylinders mit einer stirnseitig in Tubenrichtung liegenden Dichtfläche (2) ausgebildet ist, die unter einem Winkel (3 in einem Winkelbereich zwischen 45° bis 75° zur Tubenachse kegelstumpfförmig in den Dichtring (1) hineinverläuft und auf ihrem sich in den Bereich des hinteren offenen Endes der Metalltube (16) hineinerstreckenden Teil als Formfläche für den offenen Rand der Metalltube (16) ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des erforderlichen Dichtungsdruckes zum Abdichten des hinteren Tubenrandes an der Dichtfläche (2) eine in Axialrichtung wirkende, an der von der Metalltube abgewandten Stirnfläche (8) des Dichtringes (1) abgestützte Druckfeder (3) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch eine auf der abgesetzten Innenbohrung des Dichtringes (1) befindliche Ringfläche (4), die durch die Durchmesserdifferenzen der Gleitflächen (11, 11', 12, 12') des Dichtringes (1) und des Konifizierdornes (13) zwischen den Dichtelementen (9, 10) unter pneumatischem Druck eine axiale, zur Metalltube weisende Kraftkomponente erzeugt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet durch eine Anschlagfläche (14), die die axiale, in Tubenrichtung ausführende Hubbegrenzung des Dichtringes (1) durch Kontakt der Dichtfläche (2) des Dichtringes (1) mit der parallel zur Dichtfläche (2) abgeschrägten Anschlagfläche (14) der Matrize (5) darstellt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Dichtring (1) zur Erzielung einer verschleißfesten Dichtfläche (2) und abriebfester Gleitflächen (11, 12) aus gehärtetem Stahl besteht.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8 mit einer innerhalb der Matrize auf dem Konifizierdorn befindlichen Hülse, wobei am Konifizierdorn und an der Hülse auf dem Umfang verteilte Austrittskanäle zum Aufweiten der Tuben angeordnet sind und der Konifizierdorn eine axiale Öffnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zum Durchströmen der Druckluft während des Umformens der zylindrischen Tube (16) axial verlaufende Austrittskanäle (15) des Konifizierdornes (13) und der Hülse (25) vorgesehen sind und daß die Druckluft von der Tubenabblaseluft durch das innerhalb des Konifizierdornes (13) um dessen Längsachse verlaufende und mit dem auf dem Konifizierdorn befestigten Tubenhalter (19) endende Rohr (17) getrennt ist, wobei neben dem Tuben-Abblaseluftanschluß ein zweiter separater Umformer-Druckluftanschluß vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (20) zwischen Ringfläche (4) der Gleitflächen (11) des Dichtringes (1) und (12') des Konifizierdorns (13) durch radial verlaufende, auf dem Umfang verteilte Kanäle (21) mit dem Umformdruckluftkanal (18) verbunden ist.