用于处理撞锤下垂的机构和设计的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉参考
[0002] 本申请要求2013年8月28日提交的、名称为"MECHANISM AM) DESIGN FOR ADDRESSING RAM DROOP(用于处理撞锤下垂的机构和设计)"、系列号为No.61/870,880的美 国临时专利申请的优先权。
技术领域
[0003] 公开的本发明涉及制罐机，更具体地，本发明涉及这样的制罐机，其中撞锤组件包 括外侧轴承和长度减小的本体。
【背景技术】
[0004] -般来讲，铝罐是由铝盘开始的，铝盘也被称为"坯体"，由铝片材或铝箱冲压形 成。也就是，片材进给到双重作用压机中，在该双重作用压机中，通过外部滑块/撞锤运动而 由片材切割成"还体"盘。然后，内部滑块/撞锤通过拉延工艺推压"还体"，以形成杯状物。杯 状物具有底部和悬置侧壁。杯状物被进给到若干制罐机之一中，该制罐机执行再拉延和熨 平操作。更具体地，杯状物在冲模包的嘴部处设置在罐成形机中，该冲模包具有基本上圆形 的开口。杯状物通过再拉延套筒而保持就位，该再拉延套筒是再拉延组件的一部分。再拉延 套筒是中空管状构造，设置在杯状物内侧，并且将杯状物偏压抵靠冲模包。更具体地，冲模 包中的第一冲模是再拉延冲模，该再拉延冲模不是再拉延组件的一部分。杯状物通过再拉 延套筒而被偏压抵靠再拉延冲模。其它冲模，熨平冲模，设置在再拉延冲模之后并且与再拉 延冲模轴向对准。熨平冲模和再拉延冲模不是再拉延组件的一部分。长形的圆柱形撞锤组 件1(如图1和1A所示)包括滑架2,该滑架支撑撞锤本体3,该撞锤本体在前远侧端部处具有 冲头4。撞锤和冲头与再拉延冲模和熨平冲模中的开口对准，并且被构造成行进穿过该开 口。在冲模包的与撞锤相对的端部处是穹顶部形成器。穹顶部形成器是一种冲模，其被构造 成在杯状物/罐的底部中形成凹形穹顶部。
[0005] 从而，在操作中，杯状物设置在冲模包的一个端部处。杯状物通常具有比最终的罐 大的直径，并且具有较大的壁厚。再拉延套筒设置在杯状物内侧，并且将杯状物的底部偏压 抵靠冲模包。再拉延冲模中的开口的直径小于杯状物。长形撞锤本体(更具体地，冲头)穿过 中空再拉延套筒，并且接触杯状物的底部。当撞锤本体继续向前运动时，杯状物运动通过再 拉延冲模。因为再拉延冲模中的开口小于杯状物的初始直径，所以杯状物变形并且变成具 有较小直径的长形。当杯状物穿过再拉延冲模时，杯状物的壁厚通常保持相同。当撞锤继续 向前运动时，长形杯状物穿过多个熨平冲模。每个熨平冲模都使杯状物的壁厚变薄，从而使 得杯状物拉长。当长形杯状物接合穹顶部形成器以在杯状物的底部中形成凹形穹顶部时， 进行罐本体的最终成形。在该点处，且与杯状物的初始形状相比，罐本体是长形的，具有较 薄的壁和穹顶形的底部。
[0006] 在该操作期间，通过摩擦在撞锤组件和冲模包中产生热。该热通过在部件的表面 上穿过的冷却流体而耗散。设置在撞锤本体的表面上的冷却流体大致由设置在流体静力 学/流体动力学轴承组件和再拉延(或压制)组件之间的密封组件收集。密封组件包括与撞 锤本体的横截面形状贴合的多个密封件。当撞锤本体穿过密封组件时，冷却流体被收集并 进行再循环。
[0007] 在罐本体上的成形操作完成之后，罐本体从撞锤弹出，更具体地，从冲头弹出，以 进行进一步的处理，例如但不限于修剪、洗涤、印刷、折边、检查以及放置在货盘上，货盘传 送到填充器。在填充器处，罐脱离货盘，进行填充，结束后放置在其上，然后填充的罐重新打 包成六包和/或十二包成箱等。
[0008] 撞锤本体每分钟循环运动多次。为了实现该运动，制罐机还包括具有曲柄臂的曲 柄组件。曲柄臂联接到撞锤组件，并且使得撞锤组件进行往复运动。撞锤本体大致与中空再 拉延套筒和冲模包沿轴向对准。对准是重要的，原因在于不对准将导致撞锤在冲模上磨损， 反之亦然。如图1A所示，通过流体静力学/流体动力学引导流体轴承组件5来改进撞锤本体 的对准，该流体静力学/流体动力学引导流体轴承组件将撞锤本体引导通过加工工具，也就 是"引导轴承"。在撞锤组件滑架的侧部上具有额外的流体静力学/流体动力学流体轴承组 件6，但是这些轴承不"引导"撞锤。这些流体静力学/流体动力学流体轴承组件6设置在通道 中并且具有端口 7,这些端口设置在顶部、侧部和下部表面上，产生润滑流体。撞锤本体还穿 过密封包装件。多种因素，例如但不限于滑架的较短长度，防止这些额外的流体静力学/流 体动力学流体轴承组件6控制撞锤本体的取向和对准。也就是，滑架在通道中的少量的"摇 晃"防止滑架和流体静力学/流体动力学流体轴承组件6引导撞锤本体。
[0009] 因此，如本文所用，当参考撞锤本体轴承使用时，"引导"指的是控制撞锤本体的取 向和对准。因此，如本文所用，"引导轴承组件"被构造成用以确实控制撞锤本体的取向和对 准。诸如现有技术的处于撞锤组件滑架的侧部上的流体静力学/流体动力学流体轴承组件6 的轴承具有微小的影响，或者仅仅能够影响撞锤本体的取向和对准，不是如本文所用的"弓丨 导"轴承组件。或者换言之，并且注意到，在撞锤本体不具有引导件的情况下，撞锤本体必须 被引导，然后撞锤滑架的侧部上的轴承组件是"引导轴承组件"。然而，如果撞锤本体具有引 导件，那么撞锤滑架的侧部上的轴承组件不是"引导轴承组件"。
[0010] 引导轴承组件通常设置在再拉延组件的紧上游(靠近曲柄臂）。流体轴承组件包括 限定了通路的本体。撞锤本体延伸穿过流体轴承组件的通路。此外，流体轴承组件在流体轴 承组件的本体和撞锤本体之间引导流体，例如但不限于油。控制流体的量和压力能够精确 地控制撞锤本体与中空再拉延套筒和冲模包的对准。流体轴承组件的流体由密封组件收集 并进行再循环。
[0011] 这种构造的缺陷在于，通过密封组件没有完全移除流体轴承组件的流体。因此，当 施加冷却流体时，流体轴承组件的流体的一部分保留在撞锤本体上。另外，流体进行混合， 并且所收集的冷却流体被污染。这也意味着，可能是昂贵的油的流体轴承组件流体缓慢地 损失。
[0012] 另一个缺陷在于，撞锤本体必须具有足够的长度，不仅延伸穿过冲模包，而且延伸 穿过密封组件和流体轴承组件;对于典型的12流体盎司的罐的罐本体而言，当24英寸的行 程用于典型的12流体盎司的罐的罐本体时，撞锤本体的长度在大约50英寸至52英寸之间。 对于不同的行程长度，撞锤的长度不同，以支持不同尺寸的罐本体。例如，以下是普通撞锤 长度和相关行程的表。
[0013]
[0014] 另外且如图所示，以下的撞锤直径与识别的罐的尺寸相关：
[0015]
[0016] 任何这些尺寸的撞锤本体易于由于磨损和撕裂而损坏。
[0017]如上所述，当形成罐本体时撞锤本体沿第一方向穿过冲模包，然后在形成罐本体 之后返回行进穿过冲模包。制罐机中的冲模包具有多个间隔开的冲模，每个冲模具有开口。 每个模具开口稍稍小于下一个相邻的上游模具。因为冲模包中后续冲模的开口具有较小的 内径，即较小的开口，所以随着冲击装置使铝运动穿过冲模包的其余部分，铝制杯状物变 薄。冲头和再拉延冲模之间的间距在整个金属厚度上通常是小间隙(每侧0.001-2英寸），并 且在最后一个熨平冲模中小于0.004英寸。如今，在实践中，典型的用来形成典型12流体盎 司罐的铝量规是0.0108英寸。然而，这种窄的间距是一个缺陷，尤其在返回行程期间。
[0018] 撞锤的下垂或挠曲是这种细长的水平撞锤和冲头所固有的，根据罐直径、罐高度 和机器型号，行程长度在22-30英寸之间变化，通过频率在210至450行程/分钟（SPM)之间变 化。在最简单的形式中，该撞锤可以直观地显示为悬臂梁，该悬臂梁一端固定，另一端是自 由的。上部理论梁类型示出了由于碳化钨冲头重量导致的撞锤的挠曲，下部理论梁类型示 出了由于长的钢撞锤自身的重量而导致的撞锤的挠曲。在已知的制罐机中，水平撞锤的总 挠曲是这两种效应的组合。
[0019]
[0020]撞锤和冲头组件的典型总重量为大约50Ibf。最大挠曲（δ)或撞锤下垂与细长轻量 钢撞锤(Psteei = 〇.2841b/in3)和撞锤端部处的重的碳化钨(或WC-pwc = 0.56nb/in3)冲头 的重量(点载荷P或分布载荷ω)成线性比例。然而，最大挠曲或撞锤下垂(概念化为悬臂梁） 取决于其长度(1)，对于细长钢撞锤而言是四次方，对于撞锤端部处的中的碳化物冲头而言 是三次方。已知的是，I是面积惯性矩。因此，如果撞锤能够缩短，那么可以实现挠曲或撞锤 下垂的明显减小。流体静力学/流体动力学撞锤轴承从主撞锤自身到外侧的概念对于缩短 撞锤的长度而言是必要的，原因在于在制罐过程期间，撞锤不再需要额外的由轴承支撑的 长度。撞锤下垂是不形成罐的返回行程中的问题。在返回行程中，冲头和撞锤更易于接触加 工工具，从而导致磨损和损坏。对此一个显著的影响因素在于机器的返回行程中冲头和熨 平冲模(主要是第三熨平和最后熨平)之间的接触。
[0021] 另外，如上所述，撞锤本体穿过流体静力学/流体动力学流体轴承组件。流体静力 学/流体动力学流体轴承组件制罐机的壳体组件的隔板。这意味着，在制罐循环期间，撞锤 本体的悬置部分的长度改变。也就是，当撞锤本体处于第一缩回位置时，撞锤本体的悬置部 分的长度较短。相反地，当撞锤本体处于第二延伸位置时，撞锤本体的悬置部分的长度较 长。撞锤本体的悬置部分的长度的动态特性指的是下垂量同样动态地改变。这意味着，用于 补偿撞锤下垂的系统必须同样也是动态系统。
[0022] 因此，需要一种撞锤组件，其包括不易于撞锤下垂的撞锤本体。更具体地，需要一 种撞锤组件，其具有减小的长度。也就是，撞锤本体的长度是所述的问题。
【发明内容】
[0023] 通过本发明的至少一个实施例来满足这些和其它要求，在一个实施例中，本发明 提供一种撞锤组件，其具有撞锤本体，该撞锤本体的直径为大约2.0至2.5英寸(例如对于典 型的12流体盎司罐），长度在大约30.0英寸至32.0英寸之间，或者为大约31.0英寸。在另一 个使用撞锤密封组件的示例性实施例