EP1210999B1 - Vorrichtung zum Prägen von Mantelflächen an zwei- und dreiteiligen Dosenrümpfen - Google Patents

Vorrichtung zum Prägen von Mantelflächen an zwei- und dreiteiligen Dosenrümpfen Download PDF

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EP1210999B1
EP1210999B1 EP01810857A EP01810857A EP1210999B1 EP 1210999 B1 EP1210999 B1 EP 1210999B1 EP 01810857 A EP01810857 A EP 01810857A EP 01810857 A EP01810857 A EP 01810857A EP 1210999 B1 EP1210999 B1 EP 1210999B1
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embossing
expansion
sleeve
tool
mandrel
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Frei AG
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Frei AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44—DECORATIVE ARTS
    • B44B—MACHINES, APPARATUS OR TOOLS FOR ARTISTIC WORK, e.g. FOR SCULPTURING, GUILLOCHING, CARVING, BRANDING, INLAYING
    • B44B5/00—Machines or apparatus for embossing decorations or marks, e.g. embossing coins
    • B44B5/0004—Machines or apparatus for embossing decorations or marks, e.g. embossing coins characterised by the movement of the embossing tool(s), or the movement of the work, during the embossing operation
    • B44B5/0009—Rotating embossing tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D17/00—Forming single grooves in sheet metal or tubular or hollow articles
    • B21D17/04—Forming single grooves in sheet metal or tubular or hollow articles by rolling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D51/00—Making hollow objects
    • B21D51/16—Making hollow objects characterised by the use of the objects
    • B21D51/26—Making hollow objects characterised by the use of the objects cans or tins; Closing same in a permanent manner
    • B21D51/2646—Of particular non cylindrical shape, e.g. conical, rectangular, polygonal, bulged

Definitions

  • the invention relates to a device for embossing lateral surfaces on two- and three-part can bodies according to the preamble of patent claim 1 (see, for example: US Pat. No. 4,538,439) .
  • Can bodies of beverage cans are common cylindrical-shaped and often have one on the outside Decorative printing on.
  • the object of the present invention is to create a Device for embossing lateral surfaces on two and three-part can body with which the embossing direction axially runs from the outside in and which is also tangential running embossing enables.
  • the Expanding slit can also be used in three-part containers Area of the weld seam and with two-part containers in the Be positioned area of the printing overlap, so that the inevitable interruption of the embossing there is optical is not weight drops.
  • the container 1 can - how shown in the example - a so-called three-part package, which comprises the fuselage 5, which consists of a rectangular Circuit board has been generated by a weld 7 and on which the bottom and lid are subsequently applied.
  • the container 1 can also be a so-called two-part box, which is characterized by a deep drawing or ironing process a Rondelle has been made and in which the Hull 5 and the bottom form a seamless unit. In Both cases are on the outside of the fuselage, if this is printed, an overlap of the Printing or the weld 7 visible.
  • the Weld seam 7 or the overlap of the printing provides presents itself as an axially extending strip.
  • This strip is generally used when decorating the can 1 considered and not in a subject of decoration included.
  • the strip is usually on the side of Text blocks or encodings. Cross it for reasons therefore, in most cases, aesthetics tangential decorations this area. He is therefore suitable as a positioning aid, as later will be described during the embossing of the fuselage 5 in the area of the expansion gap on the inner tool.
  • the first embodiment of the invention Embossing device essentially comprises an internal tool 11 and an outer tool 13.
  • the outer tool 13 has a cylindrical outer surface 15, the surface is dominated by embossing surveys 17.
  • the surveys 17 can, as shown in the examples, tangential encircling shapes (e.g. flames); but it can also vertical and / or sloping Elevations 17 may be appropriate.
  • the outer tool 13 is rotatable about an axis A and by a drive motor M drivable.
  • the elevations 17 can be on the surface 15 be applied to a solid cylinder; but they can also be applied to a sleeve, which on a Mandrel is attached to the outer tool 13 (the latter is not ) Shown.
  • the inner tool 11, which can be driven on the axis B is rotatably mounted, includes an axial inside slidable expanding mandrel 19 with conical Spreading sections 21 and an expansion sleeve 23 with cylindrical surface and the conical sections 21 of the expanding mandrel 19 opposite conical Spreading surfaces 25.
  • the expansion sleeve 23 also has axially extending slots 27, which a Increased diameter when inserting the expanding mandrel 19 allow ( Figure 5).
  • the slots 27 extend only over part of the height of the expansion sleeve 23 and start alternately at opposite Faces.
  • a hollow cylinder-shaped embossing sleeve 29 (FIG 7).
  • the lateral surface thereof has a Sheath completely penetrating, preferably axially extending slot 31 on.
  • the slot could be 31 'run helically (in broken lines ) Shown.
  • the width of the slot 31 is relaxed inner tool a few tenths of a millimeter.
  • the elevations 17 on the outer tool 13 correspond or take into account accordingly of the elevations 17 into the depressions 33 indented material of the can body 5 dimensioned are.
  • the axes A, B of the two tools can be moved relative to one another stored, i.e. it can either be the inner tool 11 or the outer tool 13 with respect to the other in parallel be moved. The mechanics for this shift is not shown.
  • a preferred embodiment of the invention is not there is only one pair of embossing tools, but it a multitude of for example, nine inner tools 11 with the same distance held rotatably about the axis of rotation. At a distance there is an external tool 13 (see FIG. 6) positioned. To twist the embossing sleeve 29 on the To prevent expansion sleeve 23, these two elements at the point X opposite slot 31 non-rotatably connected.
  • the diameter of the inner tool 11 is slight smaller than the inside diameter of one to be embossed Container fuselage 5. This enables an unembossed To lead container body 5 axially over the inner tool 11 and by axially moving the expanding mandrel 19 with the Expansion sleeve 23 the diameter of the embossing sleeve 29 so far to enlarge until the container body 5 is clamped non-rotatably.
  • a suitable, e.g. optical positioning means is previously, i.e. before the Spreading the expanding mandrel 19, the weld 7 or at the paint overlap in a deep - drawn container the area of the expansion gap 31 on the embossing sleeve 29 positioned.
  • the Expanding sleeve 23 In a further embodiment of the invention, the Expanding sleeve 23.
  • the conical sections 21 on the expanding mandrel 19 come into contact with conical expansion surfaces 25, which is formed on the inner surface of the embossing sleeve 29 are. So there is direct contact between the Expanding mandrel 19 and the inner wall of the embossing sleeve 29 instead of.
  • This enables, on the one hand, the expansion sleeve to forego and save costs and on the other hand, this is a special advantage, the expanding mandrel 19 with provided with a larger diameter and therefore essential dimensionally stable, which is a larger Tool life and more precise embossing enabled.

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Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Prägen von Mantelflächen an zwei- und dreiteiligen Dosenrümpfen gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1 (siehe z.B: US-A-4 538 439).
Dosenrümpfe von Getränkedosen sind im allgemeinen zylindermantelförmig und weisen aussen oft eine Dekorationsbedruckung auf.
Seit einiger Zeit besteht das Bedürfnis des Marktes, nebst der dekorativen Bedruckung auch eine Prägung der Oberfläche vorzunehmen. Bei bekannten Verfahren wird mit einem ins Innere des Dosenrumpfs geführten Dorn durch eine Spreizung eine nach aussen gerichtete Prägung bewirkt. Eine nach innen gerichtete Prägung, welche eine Beschädigung der Dekorationsbedruckung während des Befüllens und des Transports der Dosen verhindert, kann auf diese Weise nicht erreicht werden. Im weiteren lassen sich auf den bekannten Vorrichtungen keine tangential zum Rumpf umlaufende und diesen annähernd umschlingende Prägungen erzeugen, da durch die grosse Anzahl axial verlaufender Trennungsspalten zwischen den Spreizwerkzeugen vorliegende Unterbrüche in solchen die Spalten überquerenden Prägungen sichtbar werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung zum Prägen von Mantelflächen an zwei- und dreiteiligen Dosenrümpfen, mit der die Prägerichtung axial von aussen nach innen verläuft und welche zudem tangential verlaufende Prägungen ermöglicht.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Es gelingt durch die Verwendung einer nur einen einzigen Spreizschlitz oder -spalt aufweisenden Prägehülse, in deren Oberfläche die den Prägevorsprüngen des Aussenwerkzeugs entsprechende Vertiefungen eingelassen sind, Prägungen herzustellen, die sich tangential über annähernd den gesamten Rumpfumfang erstrecken können. Der Spreizschlitz kann zudem bei dreiteiligen Gebinden im Bereich der Schweissnaht und bei zweiteiligen Gebinden im Bereich der Bedruckungsüberlappung positioniert werden, so dass der dort unvermeidbare Unterbruch der Prägung optisch nicht ist Gewicht fällt. An den geprägten Mantelflächen der Gebinderümpfe entstehen keine Eindrücke des Spreizdorns, da die Spreizung des Innenwerkzeugs bzw. der die Vertiefungen aufweisenden Hülse nur an einer einzigen Stelle von geringer Breite ein Unterbruch der Oberfläche vorhanden ist, die zudem bezüglich der Bedruckung und/oder der Schweissnaht des Gebinderumpfs ausgerichtet wird. Die Prägungen sind absolut reproduzierbar und können daher in Übereinstimmung mit auf dem Mantel bereits angebrachten Dekorationsfarben aufgebracht werden. Es können folglich Sujets auf der Dose auch topografisch sichtbar und damit optisch besser dargestellt werden.
Anhand eines illustrierten Ausführungsbeispiels einer Prägung auf einem Zweiteildosenrumpf wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen
Figur 1
eine perspektivische Darstellung eines Dosenrumpfs mit tangential verlaufenden Prägungen,
Figur 2
einen Horizontalschnitt durch den Dosenrumpf in Figur 1 längs Linie II-II,
Figur 3
einen Axialschnitt durch die beiden zusammenwirkenden Prägewerkzeuge,
Figur 4
einen Horizontalschnitt durch die beiden Prägewerkzeuge,
Figur 5
eine Ansicht der Spreizhülse,
Figur 6
eine Aufsicht auf eine Vorrichtung mit einer Mehrzahl von Prägewerkzeugen,
Figur 7
eine perspektivische Darstellung der Prägehülse,
Figur 8
einen Axialschnitt (Teilschnitt) durch das Prägewerkzeug in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung,
Figur 9
einen vergrössert dargestellten Ausschnitt des Bereichs "C" in Figur 8.
Aus der Darstellung in Figur 1 sind auf dem zylindrischen Dosenrumpf 5 tangential umlaufende Prägungen 3 in Gestalt von Wellenlinien ersichtlich, welche sich über annähernd den gesamten Umfang erstrecken. Das Gebinde 1 kann - wie im Beispiel dargestellt - ein sog. Dreiteil-Gebinde sein, welches den Rumpf 5 umfasst, der aus einer rechteckigen Platine durch eine Schweissnaht 7 erzeugt worden ist und auf dem nachträglich Boden und Deckel aufgebracht werden. Das Gebinde 1 kann aber auch eine sog. Zweiteil-Dose sein, welche durch einen Tiefzieh- oder Abstreckprozess aus einer Rondelle hergestellt worden ist und bei dem der Rumpf 5 und der Boden eine nahtlose Einheit bilden. In beiden Fällen ist auf der Rumpfaussenseite, wenn diese bedruckt ist, an einer Stelle eine Überlappung der Bedruckung oder die Schweissnaht 7 sichtbar. Die Schweissnaht 7 bzw. die Überlappung der Bedruckung stellt sich als axial verlaufender Streifen dar. Dieser Streifen wird im allgemeinen bei der Dekoration der Dose 1 berücksichtigt und nicht in ein Sujet der Dekoration einbezogen. Der Streifen liegt meist seitlich von Textblöcken oder Codierungen. Es überqueren aus Gründen der Ästhetik folglich in den meisten Fällen keine tangential verlaufenden Dekorationen diesen Bereich. Er eignet sich daher als Positionierhilfe, wie später beschrieben werden wird, während der Prägung des Rumpfes 5 im Bereich des Spreizspaltes am Innenwerkzeug.
Die erste erfindungsgemässe Ausgestaltung der Prägevorrichtung umfasst im wesentlichen ein Innenwerkzeug 11 und ein Aussenwerkzeug 13. Das Aussenwerkzeug 13 weist eine zylindrische Mantelfläche 15 auf, deren Oberfläche von Prägeerhebungen 17 überragt wird. Die Erhebungen 17 können, wie in den Beispielen dargestellt, tangential umlaufende Formen (z.B. Flammen) umfassen; es können aber auch vertikal verlaufende und/oder schräg verlaufende Erhebungen 17 angebracht sein. Das Aussenwerkzeug 13 ist um eine Achse A drehbar und von einem Antriebsmotor M antreibbar. Die Erhebungen 17 können auf der Oberfläche 15 eines massiven Zylinders aufgebracht sein; sie können aber auch auf einer Hülse aufgebracht sein, welche auf einem Dorn am Aussenwerkzeug 13 aufgesteckt ist (letzteres nicht dargestellt).
Das Innenwerkzeug 11, welches antreibbar auf der Achse B drehbar gelagert ist, umfasst im Innern einen axial verschiebbaren Spreizdorn 19 mit konisch verlaufenden Spreizabschnitten 21 und eine Spreizhülse 23 mit zylindrischer Mantelfläche und den konischen Abschnitten 21 des Spreizdorns 19 gegenüberliegenden konischen Spreizflächen 25. Die Spreizhülse 23 weist im weiteren axial verlaufende Schlitze 27 auf, welche eine Durchmesser-Vergrösserung beim Einschieben des Spreizdorns 19 ermöglichen (Figur 5). Die Schlitze 27 erstrecken sich nur über einen Teil der Höhe der Spreizhülse 23 und beginnen abwechslungsweise an gegenüber liegenden Stirnflächen.
Ausserhalb der zylindrischen Oberfläche der Spreizhülse 23 liegt eine hohlzylindermantelförmige Prägehülse 29 (Figur 7). Deren Mantelfläche weist an einer Stelle einen den Mantel vollständig durchdringenden, vorzugsweise axial verlaufenden Schlitz 31 auf. Alternativ könnte der Schlitz 31' schraubenlinienförmig verlaufen (in gebrochenen Linien dargestellt). Die Breite des Schlitzes 31 beträgt bei entspanntem Innenwerkzeug wenige Zehntelsmillimeter. In der Oberfläche der Prägehülse 29 sind Vertiefungen 33 angebracht, die den Erhebungen 17 auf dem Aussenwerkzeug 13 entsprechen bzw. entsprechend unter Berücksichtigung des von den Erhebungen 17 in die Vertiefungen 33 eingedrückten Materials des Dosenrumpfes 5 dimensioniert sind.
Die Achsen A,B der beiden Werkzeuge (Innenwerkzeug 11 und Aussenwerkzeug 13) sind relativ zueinander verschiebbar gelagert, d.h. es kann entweder das Innenwerkzeug 11 oder das Aussenwerkzeug 13 bezüglich des andern parallel verschoben werden. Die Mechanik für diese Verschiebung ist nicht dargestellt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist nicht nur ein einziges Prägewerkzeugpaar vorhanden, sondern es werden auf einem Drehtisch 35 eine Vielzahl, beispielsweise neun Innenwerkzeuge 11 mit gleichem Abstand zur Drehachse drehbar gelagert gehalten. Mit einem Abstand dazu ist jeweils ein Aussenwerkzeug 13 (vgl. Figur 6) positioniert. Um eine Verdrehung der Prägehülse 29 auf der Spreizhülse 23 zu verhindern, sind diese beiden Elemente an der Stelle X, die dem Schlitz 31 gegenüberliegt, drehsicher miteinander verbunden.
Nachfolgend wird die Funktionsweise der Vorrichtung näher erläutert.
Der Durchmesser des Innenwerkzeugs 11 ist geringfügig kleiner als der Innendurchmesser eines zu prägenden Gebinderumpfes 5. Dies ermöglicht es, einen ungeprägten Gebinderumpf 5 axial über das Innenwerkzeug 11 zu führen und durch axiales Verschieben des Spreizdorns 19 mit der Spreizhülse 23 den Durchmesser der Prägehülse 29 so weit zu vergrössern, bis der darüber gestülpte Gebinderumpf 5 drehfest eingespannt ist. Mit einem geeigneten, z.B. optischen Positioniermittel wird vorab, d.h. vor dem Spreizen des Spreizdorns 19, die Schweissnaht 7 oder bei einem tiefgezogenen Gebinde die Lackierungsüberlappung in den Bereich des Spreizspaltes 31 an der Prägehülse 29 positioniert. Nach dem Festspannen des Gebinderumpfes 5 mit der Prägehülse 29 wird der Abstand zwischen den beiden Werkzeugen 11 und 13 verkleinert und es werden die beiden Werkzeuge 11,13 durch den Motor M in Drehung versetzt. Durch synchrone Drehbewegung werden durch die Erhebungen 17 am Gebinderumpf 5 axial nach innen gerichtete Prägungen 3 erzeugt. Die Prägungen 17 sind reproduzierbar, da ein synchroner Antrieb des Innen- und des Aussenwerkzeuges (11,13) die exakte Positionierung erlaubt. Durch die Positionierung der Schweissnaht 7 und/oder eines anderen Positionierelements auf der Oberfläche des Gebindes 1 können die Prägungen 17 in Übereinstimmung mit einer bereits vorhandenen Dekoration auf dem Mantel des Gebindes 1 erfolgen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung entfällt die Spreizhülse 23. Die konischen Abschnitte 21 am Spreizdorn 19 gelangen in Kontakt mit konischen Spreizflächen 25, welche an der Innenfläche der Prägehülse 29 ausgebildet sind. Es findet also ein direkter Kontakt zwischen dem Spreizdorn 19 und der inneren Wand der Prägehülse 29 statt. Dies ermöglicht es, einerseits auf die Spreizhülse zu verzichten und Kosten zu sparen und andererseits, dies ist ein besonderer Vorteil, kann der Spreizdorn 19 mit einem grösseren Durchmesser versehen und damit wesentlich formstabiler ausgeführt werden, was eine grössere Standzeit und präzisere Prägungen ermöglicht.

Claims (9)

  1. Vorrichtung zum Prägen der Mantelfläche an zwei- oder dreiteiligen Dosenrümpfen (5), umfassend ein drehbar gelagertes inneres Prägewerkzeug (11) mit einer Spreizeinrichtung zum drehfesten Halten eines Dosenrumpfes (5) und ein drehbar gelagertes äusseres Prägewerkzeug (13) sowie einen Antrieb (M) für die beiden Prägewerkzeuge (11,13), dadurch gekennzeichnet, dass das innere Prägewerkzeug (11) eine zylindermantelförmige und einen sich über die gesamte axiale Höhe verlaufenden Schlitz (31) aufweisende Prägehülse (29) aus Stahl umfasst, in deren Oberfläche den Prägevorsprüngen (17) am äusseren Prägewerkzeug (13) entsprechende Vertiefungen (33) ausgebildet sind und dass die Prägehülse (29) drehfest auf einem axial verschiebbaren Spreizdorn (19) mit konisch verlaufenden Spreizabschnitten (21) aufgesetzt ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Spreizdorn (19) und der Prägehülse (29) eine Spreizhülse (23) eingesetzt ist, die innen an der Prägehülse (29) anliegt und die innen mit Spreizflächen (25) ausgestaltet ist, wobei die Spreizflächen (25) an der Innenseite der Spreizhülse (23) mit den Spreizabschnitten (21) auf der Peripherie des Spreizdorns (19) in Eingriff stehen.
  3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (31,31') in der Prägehülse (29) axial oder schraubenlinienförmig verläuft.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der äusseren Mantelfläche der Prägehülse (29) Vertiefungen (33) eingelassen sind, welche sich tangential über annähernd den gesamten Umfang der Prägehülse (29) erstrecken.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Prägehülse (29) an einer Stelle (X), die dem Schlitz (31) gegenüber liegt, drehfest mit der Spreizhülse (23) verbunden ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreizhülse (23) eine Mehrzahl axial verlaufender, abwechslungsweise an gegenüberliegenden Stirnflächen beginnender Schlitze (27) umfasst, welche eine regelmässige Durchmessererweiterung durch axiales Verschieben des Spreizdorns (19) ermöglichen.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1,3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenfläche der Prägehülse (29) konisch verlaufende Spreizflächen (25) ausgebildet sind, die mit den Spreizabschnitten (21) auf dem Spreizdorn (19) in Wirkverbindung stehen.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreizabschnitte (21) und die Spreizflächen (25) beim axialen Verschieben des Spreizdorns (19) an deren konisch verlaufenden Flächen in gegenseitige Anlage gelangen und aufeinander gleitend den über die Prägehülse (29) geschobenen Dosenrumpf (5) drehfest halten.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Prägewerkzeugen (11,13) auf einem Drehtisch (35) angeordnet sind.
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