专利名称:罐体表面形状的成型设备和方法
本发明涉及到用作容器的罐体的制造，例如饮料容器的制造，更具体地说，是涉及其部分的制造工序，该工序将接近罐体开口端的部分进行成形，以便在罐体上形成如颈部和突缘那样的表面形状。
在制造用作容器的罐子(如饮料容器)过程中，特别是用铝材制作罐子的过程中，最好是使罐体的厚度为最小。但是，与此相关联的问题是罐子开口端的强度过小，因而在填充和密封操作时，罐子将可能发生损坏。所以，为了加固的目的，通常在罐体的开口端附近设置一个颈部;并且，为了和罐子盖共同起到密封的作用，通常在开口端附近设置一个突缘。
本发明提供了一个在罐体上成形表面形状的设备，例如在接近罐体开口端成形颈部和突缘的设备。按照本发明，将罐体围绕心轴安放，因此，罐体的局部放置在径向对着的一对普通圆柱形表面的位置，该圆柱形表面是由心轴外表面上的环形槽连接的。环形槽的外表面形状与罐体上将被成形的表面形状一致。弹性变形体围绕罐体的局部放置。将力施加到弹性变形体上，致使弹性变形体朝着半径方向向内产生变形，以便推动罐体的局部使其成形为与环形槽的外表面形状一致。同时，将力施加到罐体的局部，以阻止其运动，于是，当推动罐体的局部使之与环形槽表面形状一致时，罐体的局部被延展并变薄。此外，加到罐体其他部分上的力能阻止其产生运动。
在直接在罐体上成形颈部和突缘的本发明最佳实施例中，通用的星形轮围绕轴线转动，星形轮上有许多围绕其圆周安置的相隔开的转动架，一个末成形颈部和突缘的罐子进到固定位置的转动架上，已成形颈部和突缘的罐子从同一个转动架的另一位置上卸下来。将每个未成形颈部和突缘的罐体送入星形轮转动架，并将它们定位在真空吸盘固定器上。把可收缩的心轴安装在每个转动架的固定位置。在扩张工作状态下的可收缩心轴有一对普通圆柱形外表面部分，圆柱部分之间是环形槽。通常，可收缩心轴被弹性力推进呈收缩状态。将弹性变形体的弹性部分安装在心轴周围，弹性变形体径向对着成对的普通圆柱形部分和心轴的环形槽。当转动架转动时，安设的机构使罐体推进和脱离心轴周围，在进入弹性变形体内的这个位置，邻近罐体的开口端在径向对着成对的普通圆柱形部分和心轴的环形槽以及弹性变形体。每个转动架都安设了机构，以便当转动架转动时，将机构推进和移出，使可收缩心轴扩张到工作状态的位置。当心轴处于工作状态时，把紧邻罐体开口端的那部分夹持在心轴的一个圆柱部分与邻近弹性变形体的刚性元件内表面之间。当转动架转动时，设置的机构将力施加到弹性变形体上，至少使部分弹性变形体在径向向内方向上产生变形，与罐体的局部相接触。施加足够大的力使弹性变形体发生变形，以使罐体的局部产生径向向内运动，在轴向方向与环形槽表面吻合。罐体的局部运动到与环形槽表面形状相吻合时，由心轴所施加的夹紧力使罐体的局部延展和变薄。与此同时，运动弹性变形体的另一部分与罐体的其余部分接触，将力加到这部分并将这部分夹持在弹性变形体的另一部分和心轴的另一圆柱部分之间，以防止罐体的其余部分产生任何运动。
本发明的目的是提供一个在接近罐体开口端的罐体局部成形表面形状的设备，同时将成形部分延展和变薄。
在下面的说明书中将明确叙述本发明的其他目的、优点和新颖性，在审查中，本领域内的普通技术人员将会理解或者在实践本发明中也可以认识到本发明的目的和优点。通过一定手段，特别是结合附加的权利要求
所指出的内容，可以实现和获得本发明的目的和优点。
图1为本发明最佳实施例的示意图;
图2至图5为图1中部分零件放大的剖面图，图中表明本发明在制作颈部和突缘的不同阶段时各个零件的相对位置;
图6为从图1中的6-6线向下看的平面视图;
图7为从图1中的7-7线向下看的平面视图;和图8为图1中8-8线上的横截面视图。
图1中示意地表明了本发明的最佳实施例，实施例结构包括一个固定到轴4上的星形轮2，以便使星形轮围绕轴4的纵轴线6转动。图1中，纵轴线6是在垂直方向上延伸，但是应该知道，它只是为了图解说明的目的，而在发明的实质中，纵轴线6可以在其他方向上延伸。星形轮2上设置若干个沿圆周分隔开的转动架子，一般为8个左右(未在图中示出)。每个转动架上有为安放一个罐体12和一个真空吸盘定位装置14的穴槽装置10。装置16是为了使真空吸盘定位装置14产生往复运动而设置的，由此使罐体口大致处于与纵轴6平行的方向上。装置16包括一个安装在真空吸盘定位装置14上的凸轮推杆18和一个具有导引转动凸轮推杆18的凸轮表面22的凸轮鼓20。
将台座24安装在每个转动架8上的固定位置上。台座24设置有孔26，它与纵轴线6大致平行地延伸。孔26内安置有可伸缩心轴28，心轴28包括轴体部分30和从心轴体伸出的许多指状销32和34。轴体部分座落在槽36内，其上有与孔26内表面40相接触的外表面38。在本发明的最佳实施例中，外表面38和内表面40为一般圆柱形，但也可以是其他形状。通过适当的方法，如螺纹连接的方法被固定在台座24上槽孔44内的板42，将轴体部分30固定在槽孔36的一定位置。
图6表明可伸缩心轴28是处于收缩状态，图7表明其处于扩张或工作状态。指状销32和34连接到轴体部分30上，以使指状销被推到图6中的收缩位置。指状销32具有一定的横截面形状，每个指状销外表面46为圆弧形，而每个内表面48为截锥体的部分表面。指状销34具有一定的横截面形状，每个指状销34外表面50为圆弧形，内表面52为截锥体的部分表面。外表面46和50是同一个圆的圆弧，内表面48和52是同一个截锥体的部分表面，这样设计的原因将在下面说明。
装置54是为扩张可伸缩心轴28而设置的，它包括带有中间部分58的长形元件56以及端部60和安装部分62。装置64是为使长形元件56在与纵轴线6大致平行的方向上进行往复运动而设置的。装置64包括一个位于安装部分62上的元件66，以便在元件66和安装部分62之间可以产生相对运动;装在元件66上的可转动的凸轮推杆68和具有凸轮表面72的、并用于导引转动凸轮推杆68运动的凸轮鼓70。安装部分62除了大致呈矩形的槽80以外，其他部分为普通圆柱形外表面74;矩形槽80是在安装部分62上隔开的76和78两部分之间形成的。元件66为在矩形槽80内运动而设置，并通过弹簧82和突台78相连。安装部分62安排在具有圆柱形内表面86的缸体84里。采用适当的方法将缸体84固定到转动架8上(固定的方法在图中未示出)，缸体84上设置纵向延伸孔88。安装部分62包括元件66、突台76和78，以及下面将阐明的零件被安装在孔88内以产生往复运动。
中间部分58通过板42上的孔90。端部60的外表面42为截锥体表面，其最小直径部分邻近端部而远离中间部分58。端部60通过安装部分62在与纵轴线6大致平行的方向上产生往复运动，与指状销32和34的内表面48和52接触或脱离。当指状销32和34被扩张时，如图7所示，则内表面48和52形成与端部60的外表面92相吻合的截锥体形。这种情况可解释如下即当指状销处于如图7所示的扩张状态时，指状销32和34被弹簧82弹性地径向向外推动。
环形槽94设置在台座24上，槽的纵轴线方向与孔26和可伸缩心轴28的纵轴线一致。环形槽94内安装有金属控制环96，控制环构成一个固定壁面，而普通圆柱形表面98构成环形槽94的第二个固定壁面。环形槽94内安装有弹性变形体100，变形体的表面102与金属控制环96的表面104接触，表面106与普通圆柱形表面98接触。在本发明的最佳实施例中，弹性变形体100是具有肖氏A硬度约为85至95的氨基甲酸乙酯材料制作的。金属控制环96的内表面108和弹性变形体100的内表面110均内普通圆柱形，它们的直径和罐体口的外圆柱表面111的直径基本相等。为产生滑动运动，在环形槽94内安装环状环成形元件114，其外径稍小于普通圆柱表面98的直径，其内径稍大于弹性变形体100和金属控制环96的内径。环状环成形元件114的表面116和弹性变形元件100的表面118接触。整体突缘120由环状环成形元件114向外突出。
装置122是用于使环状成形元件114沿平行于纵轴线6的方向移动而设置的。装置122包括在台座24上成形的缸体124。缸体124的纵轴与纵轴线6平行。缸体124内装有进行往复运动的活塞126。通过缸口128和130的流体使活塞126产生移动。活塞杆132的一端连到活塞126上，另一端通过适当的方式连接突缘120，连接的方式如采用螺纹连接件134。这样，环状环成形元件114就跟随活塞126的运动而产生移动。
图1中大体上说明了最佳实施例的操作方法，图1表示在两种不同位置的设备。图1中两个位置相隔180度，这样安排只是为了阐明问题的目的，实际上它们的位置可以相差大于或小于180度。图1的右部表明，采用通用的设备已将罐体12放置在转动架8的吸盘固定装置14上了(所采用的设备未在图中示出)。由于扩张心轴28的装置54还没有和心轴28接触，因此心轴处于收缩状态。活塞126还在伸出位置，所以环状环成形元件114的表面116和弹性变形体100的表面118接触，但没有施加压力。图1的左部表明了在颈部和突缘刚被成形后各个零件的位置。应该知道图1左部转动架8和右部的转动架8并不是同一个转动架。操作循环过程中各个转动架位置在图2-5中表明。
图2-5表明，在星形轮2围绕纵轴6转动使转动架8在圆环轨道上运动时，设备上的各个零件的相对位置。图2中的星形轮已转动，凸轮推杆18移动吸盘固定装置14，致使罐体12运动，以便将罐体12的邻近开口端136的部分放置在心轴28和金属控制环96、弹性变形体100以及环状环成形元件114之间。邻近罐体12开口端136的外圆柱表面138与金属控制环96的内圆柱表面108和弹性变形体100的内圆柱表面110相接触。
在星形轮2围绕纵轴线6继续转动时，为扩张心轴28，凸轮推杆68推动装置54，于是将端部60的外表面92移动，使之与可运动的指状销34接触。因为端部60继续运动，指状销34作用在指状销32上，于是32和34朝径向向外扩张。端部60一直继续运动到指状销内表面48、52和端部60的外表面92相接触、并基本上与端部60的外表面92形状一致为止。与此同时，可运动的指状销34和32的外表面46和50是与罐体12的内表面112相接触的。如图3所示，在扩张状态下的可运动指状销32和34的外表面轮廓形状，包括普通的圆柱形表面140;具有表面144的环形槽142和普通圆柱形表面146。表面144的形状与在罐体12上将要加工所要求的表面形状一致，如最佳实施例要求的，在罐体12上加工成颈部和突缘形状。普通圆柱形表面140与罐体12邻近开口端136的那部分148相接触。如图1左部所示，当心轴28处于完全扩张位置时，弹簧82处于部分压缩状态，因此在罐体12的148那部分施加一力，以阻止其运动，148部分是在普通圆柱表面140和金属控制环96之间。弹性变形体100的外表面110，在径向方向上对着环形槽142和部分圆柱表面146，表面146上带有罐体12的一部分150，罐体12的150位于外表面110和圆柱表面146之间。弹簧82也有一个力施加到罐体12的150部分，可是因为，150部位的接触面积明显地大于148部位的接触面积，所以，在150部位处具有相当大的阻力以阻止运动的产生。150处的最佳表面积约在3.0和5.5吋2之间，148处的原始表面积在图3所示的位置时约在0.5和1.2吋2之间。
星形轮2围绕纵轴6连续转动，驱动适宜的装置(图中未示出)通过缸口130将流体泵送到缸体124内使活塞126起动。如上所述，活塞126的运动使环状环形元件114产生与活塞运动方向相同的运动。如图3所示，活塞126使环状环成形元件114移动一段路程，以便使弹性变形体100产生变形，于是把罐体12的部分152部分地推动到槽142内。由弹性变形体100施加到152上的力小于通过弹簧82施加到150上的力，但大于通过弹簧82施加到148上的力。因此，如图3所示，弹性变形体100产生变形，当通过弹性变体100变形而施加到152上的力使152和148两部分运动时，罐体12上的150部分仍然处在相对固定位置。在罐体12上加工颈部和突缘时，由弹簧82施加到148上的力起了防止在148和152部位产生皱褶的现象，同时，也由于此弹簧力的作用，在成形颈部和突缘时，将148和152部位延展变薄。
图5是图1左部分放大视图，图5表明了在颈部和突缘刚被成形之后各个零件的位置。通过弹性变形体100施加的力已将罐体12的148和152两部分推动使之和槽142的表面144形状一致。
如图5所示，根据本发明所加工的突缘，可以和罐子侧壁在呈大约75和80度角之间延伸。在大多数情况下，对于在罐内充填饮料和在装满的罐子上加盖等进一步操作来说，这个角度关系是令人满意的。但是，如果要求倾斜角接近90°，那么应该采用其他设备或在罐子填充操作期间完成。
当星形轮2继续围绕纵轴6转动时，驱动适宜的装置(图中未示出)，通过缸口128将流体泵送到缸体124内，使活塞126反向起动。这样使环状环成形元件114产生同向运动。由于弹性变形元件100所具有的弹性使它从图5所示的形状回复到图2和图3所示的形状。星形轮2继续转动，凸轮推杆68使装置54运动，因此表面92和可移动指状销32和34的内表面48和52脱离接触。可移动指状销32和34的弹性使他们沿径向向内运动到如图1右部所示和图2及图6所示的收缩状态。星形轮2继续转动，凸轮推杆18推动吸盘固定装置14，使罐体12返回到图1右部所示的位置，通过一般的方法(图中未表示)将罐体12从转动架8上取下。
图8中，安设了在往复运动时导引安装元件62，而且防止安装元件62和缸体84之间产生相对转动的装置。开口88在缸体84上以90°左右的弧度距离延伸。这样使安装元件62包括元件66、76及78两部分和凸轮推杆68穿过开口88向外突出。接近开口88的缸体84上的154和156两部分起到将安装元件62夹持在缸体84内以及导引安装元件62沿往复轨道运动的作用。键槽158穿过缸体84沿纵向延伸。将键160固定到元件62上，键160的一部分安装在键槽158内。当安装元件62进行往复运动时，键160和键槽158防止安装元件62和缸体84间产生相对转动。
(续上页)文件名称 页 行 补正前 补正后权利要求
书 2 5 摩擦力施加装置 第一摩擦力施加装置2 9-10 摩擦力施加装置 第二摩擦力施加装置2 17 摩擦力施加装置 第一摩擦力施加装置4 2 施加摩擦力的装置 第一摩擦力施加装置
权利要求
1.用于在具有开口端、闭口端和普通圆柱状内外表面的罐体上成形表面形状的设备，包括一种弹性变形体，将所述弹性变形体安装在相对固定位置上的装置，一种具有工作位置和非工作收缩位置的可收缩心轴，处于工作位置的上述心轴具有普通圆柱形外表面，一个环形槽，它形成在上述的普通圆柱形外表面上，圆柱形外表面的第一部分位于环形槽一侧，第二部分位于另一侧，上述环形槽外表面形状与具有开口端、闭口端和普通圆柱状内、外表面的罐体欲成形的表面形状一致，将罐体围绕上述心轴定位的装置，当可收缩心轴处于非工作的收缩位置时，罐体的普通圆柱内表面部分径向对着上述的第一和第二部分以及上述环形槽，为将可收缩心轴从非工作的收缩位置移动到工作位置的运动装置；上述弹性变形体在径向对着环形槽和第一部分的至少一局部而定位，当可收缩心轴处于工作位置时，为将力施加到弹性变形体上的加力装置，以便使弹性变形体在径向向内方向上产生变形，并使其和罐体的普通圆柱形外表面的邻近部分相接触，上述加力装置把约束力加到罐体的第一部位上，该部位是位于弹性变形元件和上述第一部分的至少一局部间，以防止第一部位运动，加力装置将足够大的力施加到弹性变形体上，使弹性变形体贴着罐体的第二部位运动，罐体的第二部位在径向对着上述环形槽，这样沿径内向内和轴向两方向推动此第二部位和罐体上与上述第二部分径向相对的部位，使之与环形槽表面接触，摩擦力施加装置，用于在径向对着第二部分的局部罐体上施加摩擦力，当弹性变形体将局部罐体推动到与环形槽表面接触时，使局部罐体进行延展和变薄。
2.按照权利要求
1所述的设备，还包括将摩擦力施加到径向对着第一部分的局部罐体上的摩擦力施加装置。
3.按照权利要求
1所述的设备，其中可收缩心轴包括许多可运动的指状销，每个指状销都具有外表面，该表面是在工作状态下心轴的圆弧段，使可运动的指状销在径向向外方向运动到工作状态下的上述运动装置。
4.按照权利要求
3所述的设备，其中摩擦力施加装置包括安装在邻近弹性变形体附近的固定位置上的刚性元件，上述刚性元件具有普通圆柱形内表面，内表面的直径大致与罐体普通圆柱外表面的直径相等，将弹性力在径向向外方向上施加到可运动指状销上的装置，以便将摩擦力施加到位于可运动指状销和刚性元件之间和与上述第二部分径向相对的上述罐体的上述部位。
5.按照权利要求
1所述的设备，其中用于将弹性变形体安装在相对固定位置上的装置，包括安装在相对固定位置上的元件，上述元件具有贯穿元件的开口，至少一部分开口有普通圆柱内表面，一个至少是在开口的一部分内的环形槽，环形槽包括两个相对固定的面，一个可运动的壁面和一个面向径向向内方向的开口，至少部分可运动壁面具有普通圆柱形内表面，弹性变形体座落在上述槽内，它的内表面面向径向向内方向。
6.按照权利要求
5所述的设备，其中加力装置包括将力加到上述可运动壁面上的往复装置，以将可运动壁面靠紧弹性变形体，使弹性变形体产生变形。
7.按照权利要求
6所述的设备，其中往复装置包括由可运动壁面径向向外延伸的环形凸缘部分，在上述元件内构成的缸体，为在缸体内进行往复运动的活塞，将压力流体引入腔室内，以便使活塞产生往复运动的出口和入口装置，为将环形凸缘部分连接活塞，以便和活塞进行往复运动的装置。
8.按照权利要求
7所述的设备，其中可收缩的心轴包括许多可运动的指状销，每个指状销都具有外表面，该表面是在工作状态下心轴的圆弧段，使可运动指状销在径向向外方向运动到工作状态下的上述运动装置，上述施加摩擦力的装置包括安装在邻近弹性变形体固定位置上的刚性元件，刚性元件具有普通圆柱内表面，该内表面的直径与罐体的普通圆柱外表面直径基本相等，和在径向向外方向上将弹性力施加到可运动指状销上的装置，以便将摩擦力施加到位于可运动指状销和刚性元件之间和与上述第二部分径向相对的上述罐体的上述部位上。
9.按照权利要求
8所述的设备，其中弹性变形体包括由氨基甲酸乙酯制作的环形元件。
10.用于在具有开口端、闭口端和普通圆柱形内表面和外表面的罐体上成形表面形状的方法包括在相对固定位置上安装弹性变形体的方法，提供具有工作位置和非工作收缩位置的可收缩心轴，心轴在工作位置具有一个带有一环形槽的普通圆柱形外表面，构成的圆柱形外表面的第一部分位于环形槽一侧，第二部分位于另一侧，成形环形槽外表面，使其形状与具有开口端、闭口端和普通圆柱状内、外表面的罐体欲成形的表面形状一致，将罐体围绕上述心轴定位，当可收缩心轴处于非工作的收缩位置时，罐体的普通圆柱内表面部分径向对着上述第一和第二部分以及环形槽，将可收缩心轴从非工作收缩位置移动到工作位置，将罐体定位，使弹性变形体径向对着上述第一部分的至少一局部，当可收缩心轴处于工作位置时，将力施加到弹性变形体上，以便使弹性变形体在径向向内方向上产生变形，并使其和罐体的普通圆柱形外表面的邻近部分相接触，把力加到罐体的第一部位上，该部位是位于弹性变形元件和上述第一部分的至少一局部之间，以防止第一部位运动，将足够大的力加到弹性变形体上，使弹性变形体贴着罐体的第二部位运动，罐体的第二部位在径向对着环形槽，这样沿径向向内和轴向两方向推动此第二部位和罐体上与上述第二部分径向相对的部位，使之与环形槽表面接触，在径向对着第二部分的罐体的局部上施加摩擦力，当弹性变形体将罐体的局部推动到与环形槽表面接触时，将罐体的局部进行延展和变薄。
专利摘要
在邻近开口端的罐体上进行表面形状成型的设备，例如成型颈部和突缘的设备，采用具有带环形槽外表面的心轴，在环形槽的每侧都有普通圆柱形部分，环形槽表面形状和将要成型的罐体颈部和突缘的形状一致。心轴周围安放着弹性变形体。将罐体的局部放置在心轴和将要产生变形的弹性变形体之间，以便推动罐体的局部与环形槽表面相吻合。同时，将力施加到产生变形的那部分罐体上，以阻止其运动，于是，当推动罐体局部与环形槽表面吻合时，已成型颈部和突缘的部分被延展并变薄。
文档编号B21D22/10GK87100731SQ87100731
公开日1987年10月14日 申请日期1987年2月18日
发明者罗格·阿尔兰·哈恩 申请人:阿多尔夫·科尔斯公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan