容器压筋的制作方法

文档序号:3169395阅读:269来源:国知局
专利名称:容器压筋的制作方法
技术领域
本发明涉及压筋(beading)。本发明尤其涉及但不唯一涉及使用滚轮/导轨和滚轮/滚轮压筋系统的罐状容器的压筋。
容器主体的压筋通过例如转塔类型的压筋机形成,其中容器安装在心轴上并在固定导轨之上逐渐滚动以便在容器侧壁形成压筋。压筋导轨构造成当罐主体压靠导轨时形成压筋。内部心轴或可选择的凸形工具元件具有与导轨的构形互补的构形。作为选择,压筋可通过外部滚轮(同样简称为“辊”)和内部心轴之间的相对运动形成,容器可自由转动地安装在心轴上。
罐的性能通常以轴向塌陷和板性能(通过在不平衡的外部压力下例如圆形的原始截面的变形)来评价。而传统的压筋罐提供可接收的轴向和板性能,需要的是进一步改善性能以便能够另外减少金属用量。
按照本发明,提供一种容器压筋的方法,该方法包括将罐主体安装在第一工具上,使得罐主体自由转动;运动罐主体和第一工具与第二工具接触,使得罐主体夹紧在工具之间,其中至少一个工具包括压筋构形;沿罐主体的中心轴线作用载荷;以及通过在工具之间滚动罐主体在罐主体内形成周向压筋,同时在罐主体上保持正轴向载荷。
本申请人已经发现在压筋操作期间通过将正轴向载荷作用在罐主体上,轴向塌陷和板性能比标准压筋改善大约10%,而没有不利地影响几何尺寸。通过“正”轴向载荷,意味着载荷沿罐的纵向轴线指向并且是净压缩载荷,而没有通过例如定位力的相反的力来平衡。
通常罐主体具有凸缘,并且该方法进一步包括将该凸缘保持在自由转动的凸缘支承环内。此环防止凸缘在载荷下塌陷和/或蔓延(overgrowing)。
轴向载荷可作用在罐主体的凸缘端上或作用在相对端上。清楚的是相对端在所谓“两件式”罐主体内可以是罐主体的整体底部,在管状的“三件式”罐主体中开放,或者是具有一端闭合密封的“三件式”罐主体的罐端。尽管在理论上可以在两端加载罐主体,并可对于罐性能产生另外的优点,但更常用的是在一端加载,这是由于可以使用传统的压筋机。
对于直径为60~250mm并且壁厚在40T(0.102mm)和60T(0.152mm)之间的罐主体来说,其中“T”是英毫的十分之一(英寸的千分之一),所作用的轴向载荷可以在0N和900N之间,从而在所有轴向载荷的等级上实现性能优势。但是,高载荷可导致不可接受的压低(罐高度减小)和/或凸缘蔓延,使得理想上载荷可以上600N或更小。对于壁厚为48T(0.123mm)的罐主体来说,最好是所作用的载荷为300~600N,并且对于最佳的性能优势可以是600N。所作用的载荷与壁厚直接成比例变化,并且清楚的是对于具有更大、更深的压筋来说,所作用的载荷可更大。
在壁厚为48T(0.123mm)并且直径都为73mm罐主体的优选实施例中,压筋形成步骤包括形成高达0.0215”(0.546mm)的压筋,其中最大压低大约是0.04”(1mm)。
按照本发明另一方面,提供一种为容器压筋的设备,该设备包括用于内部支承罐主体的心轴;用于与罐主体外部接合的工具,心轴和外部工具具有互补的压筋构形;以及用于在对罐主体侧壁压筋过程中沿罐主体的中心轴线作用载荷的装置。
该设备通常包括例如托架的罐主体承载件和用于支承两件式罐主体的底部或三件式罐主体的一端的板。载荷可通过底板作用,或为了便于改变所作用的载荷,该载荷作用装置可在与板相对的端部包括至少一个气囊,使得所作用的载荷与心轴的中心轴向对齐。在后一情况下,载荷可通过板的轴向运动作用,由此气囊压缩并在罐主体上提供反作用的轴向载荷。
将参考附图并只通过实例描述本发明的优选实施例。附图中

图1是对罐主体压筋的现有技术设备的示意透视图;图2是带有安装在用于形成压筋的成形心轴上的罐主体的压筋机的局部侧视截面图;图3是垂直于图2视图的压筋机的局部侧视截面图;图4~9是在典型的压筋过程中的罐承载件的局部侧视截面图。
图1的现有技术压筋机是EP-0006321所述的类型,并包括载有头部的转塔10,每个头部包括成形的心轴11,心轴可转动地安装在转塔的轴上(未示出)。罐主体1通过供料星形轮14输入心轴11并通过托架12最初保持就位。当转塔在箭头方向上转动时,罐主体与压筋导轨13接合。心轴的轴受到驱动使得心轴和安装其上的罐主体沿导轨13滚动。
在此现有技术压筋机中,金属从罐主体的任一端处的平壁部分在张力下拉伸,由此逐渐形成一个或多个压筋或压筋簇4,并且对于两件式罐主体,当压筋深度增加时在罐侧壁内形成滚动压筋5。压筋的罐通过另一星形轮(未示出)排出,使得罐承载件12自由地接收下一个罐主体坯料。
图2是轴向加载系统的第一侧视图,其表示两件式罐主体1,该主体具有位于其开口端上并安装在心轴11上的整体底部2和凸缘3。压筋簇4以传统方式通过沿压筋成形导轨13滚动成形的心轴11和罐主体1形成在罐侧壁上。滚动压筋5靠近罐底部2,使得罐主体例如在贴标签和处理过程中在卷筒和螺旋炊具内在直线上滚动,并且不需要三件式罐主体。
罐的底部2通过由轴承16安装的底板15支承以便在罐承载件托架12上自由转动。在压筋过程中,罐主体1的凸缘3与连接到罐承载件12(未在图2a中看到)上的凸缘支承环17接合。
图3是垂直于图2视图的轴向加载系统的第二侧视图,其表示转塔10’和通过轭板18保持就位的气囊19。罐通过双气囊19在中心轴线上加载,该气囊在罐承载件或托架12凸轮作用期间并在板由转动的凸缘支承环17接合时通过轭板18传递载荷。气囊的运动通过高度止挡20限制,并且轭板和凸缘支承环完全浮动以便确保载荷围绕罐凸缘均匀分布。
与图1的现有技术压筋机相比,在本发明的压筋机中,由于作用的轴向载荷,平壁部分的金属以压缩方式拉伸。而附图所述的实施例使用气囊加载系统,清楚的是在本发明的范围内可以使用其他偏置装置。通过使用气囊,如果需要,可方便地改变载荷,并在气囊的寿命内保持恒定,并将转塔机器的每个头部连接到同一气源上,载荷在每个头部上相同。
用于在罐主体上作用轴向载荷的罐承载件、凸缘支承环和轭板的运动过程将在图4~9中示出。
在转塔转动期间,罐承载件12和凸缘支承环17在成形心轴之上朝向转塔(图中向上箭头)通过凸轮作用返回,直到凸缘支承环接触将气囊保持就位(图4和5)的轭板18为止。为了将罐夹紧就位,承载件继续向后凸轮作用,由此降低高度,直到图6所示位置为止。保持在承载件中的罐主体接着与凸缘支承环17接合。在此阶段没有出现轭板的运动,因此罐主体上没有载荷。
一旦罐夹紧在承载件上,承载件继续向后凸轮作用的距离通常为3mm,因此将轭板运动相同的距离(图7)。通过从气囊传递轴向载荷,轭板的运动开始对罐加载。轭板18的运动压缩气囊19并同样压紧系统中的任何松弛。
当罐承载件完全返回,如图7所示,开始压筋。在压筋过程中,罐主体由于形成压筋而降低高度,并且气囊和凸缘支承环17向前运动以便跟随所述运动长达通常1mm,从而补偿压低(图8)。
在完成压筋之后,承载件12和安装在承载件上的凸缘支承环向前凸轮作用(图9)以便排出罐主体。从图9中清楚的是承载件12完全与凸缘支承环17脱开。
在本发明中,由于罐主体凸缘在凸缘支承环内的位置,压筋过程中气囊的压缩造成罐主体通过轭板18和凸缘支承环17沿中心轴线加载。
在图4~9中,在设备的相关运动部件上,朝向转塔的向后运动由向上箭头表示,而离开转塔的向前运动由向下箭头表示。
实例1使用滚轮/滚轮单头压筋机来满足罐的轴向和板性能,该罐具有压筋构形并作用轴向载荷。每个罐自由转动,同时被夹紧并压筋,凸缘支承环防止罐凸缘在载荷下塌陷并蔓延。
对于每个设置来说,对侧壁壁厚为48T(0.114mm)的二十个73mm直径×108.5mm的罐进行压筋。即(i)三个不同的压筋深度(浅0.016”(0.406mm),标准0.0205”(0.521mm),深0.025”(0.635mm));以及(ii)轴向夹紧载荷从0到900N。
对于所有给定压筋深度,在400N轴向载荷下,比标准压筋获得10%的轴向和板性能增益。确信通过在压缩下压筋,降低金属的局部变薄,因此改善性能。但是还可由于几何尺寸变化改善性能。在高夹紧载荷下实现高达25%的增益,但在600N以上的情况下没有不可接受的压低和凸缘蔓延。
实例2为了更准确地模拟生产条件,实例1的试验可使用与图1所示类似的转塔式滚轮/导轨压筋机来进行。此实例使用图2~8所示的气囊加载系统只在凸缘端加载罐。罐尺寸与实例1相同(例如侧壁壁厚为48T(0.213mm)以及73mm直径×108.5mm的罐)。对于每个压筋机设置试验50个样品,如下(i)三个压筋深度(0.018”(0.457mm),0.021”(0.533mm),0.024”(0.61mm));以及(ii)轴向夹紧载荷是0、300N、450N、600N和900N。
对于所有等级的轴向载荷,实现了轴向和板性能,其中比600N时产生的零载荷的情况获得大约3~4%的最大总体增益。性能增益在更浅的压筋深度的情况下更敏感。在目标压筋深度为0.021”(0.533mm)的情况下,轴向强度增加,其中在大约600N时轴向载荷到达峰值。在压筋期间作用轴向载荷时,板性能反映了轴向性能的这种改进。
通过所有的轴向加载显著地降低了轴向和板失效的可变性,而不考虑其大小。与没有轴向加载相比,轴向加载造成压低水平增加,但该水平保持在可接受的极限内,即在600N轴向载荷下压低为0.04”(1mm)。凸缘蔓延在高达600N(包括)的载荷下微不足道,但在900N下还有一些蔓延。
本发明只通过实例进行描述,可在本发明的范围内对设备进行改型。例如,尽管理想的是通过在罐主体的中心轴线上进行加载,可以采用其他的加载方法。可以通过凸缘端或底部(与凸缘端相对)、或通过罐主体的两端作用载荷。本发明同样适用于两件和三件式的罐主体。
权利要求
1.一种容器压筋的方法,该方法包括将罐主体安装在第一工具上,使得罐主体自由转动;运动罐主体和第一工具与第二工具接触,使得罐主体夹紧在工具之间,其中至少一个工具包括压筋构形;沿罐主体的中心轴线作用载荷;以及通过在工具之间滚动罐主体在罐主体内形成周向压筋,同时在罐主体上保持正轴向载荷。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,罐主体具有凸缘,并且该方法进一步包括将该凸缘保持在凸缘支承环内。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,轴向载荷作用在凸缘端、相对端或罐主体的两端上。
4.如权利要求1~3任一项所述的方法,其特征在于,罐主体直径为60~250mm并且罐壁厚在40T(0.102mm)和60T(0.152mm)之间,并且所作用的轴向载荷在0N和900N之间。
5.如权利要求4所述的方法,其特征在于,壁厚从40T(0.102mm)到60T(0.152mm),并且轴向载荷是600N或更少。
6.如权利要求4或5所述的方法,其特征在于,压筋形成步骤包括形成高达0.0215”(0.546mm)的压筋,其中最大压低大约是0.04”(1mm)。
7.一种用于容器压筋的设备,该设备包括用于支承罐主体的第一滚轮,使得罐主体在滚轮上自由转动;第一固定导轨或第二滚轮;以及用于在罐主体侧壁压筋期间沿罐主体的中心轴向作用载荷的装置。
8.如权利要求7所述的设备,其特征在于,载荷作用装置包括与罐主体的中心轴线对齐的至少一个气囊。
全文摘要
通过在通常是转塔(10)系统的滚轮/滚轮或滚轮/导轨的工具之间滚动罐主体对例如两件和三件式罐主体的容器进行压筋。在压筋期间,载荷沿罐主体的中心轴线作用,由此改善压筋罐的轴向和板性能。该载荷例如通过固定在转塔上的微型气囊(19)来作用。
文档编号B21D15/06GK1535190SQ02814799
公开日2004年10月6日 申请日期2002年7月17日 优先权日2001年7月25日
发明者P·J·奈特, A·普雷塞特, P J 奈特, 兹 申请人:皇冠塞及密封技术公司
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