(57)【要約】本発明は、薄壁の円筒状中空体（１）から、特には深絞り加工されたカップ形状の中空体（１）から、リング形状の縁領域（２）を分離するための方法に関しており、円筒状中空体（１）はそのシリンダ軸（４）の周りで回転され、また、縁領域（２）が中空体の他の部分から離れるまで、複数回に渡る回転の間にレーザー光線が切断箇所へ指向される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄壁の円筒状中空体（１）から、特には深絞り加工されたカップ形状の中空体から、リング形状の縁領域（２）を分離するための方法において、
前記円筒状中空体（１）が、そのシリンダ軸（４）の周りで回転され、また、複数回の回転の間、レーザー光線（３）が、前記縁領域（２）が中空体の他の部分から離れるまで、切断位置へ向けられること、
を特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
金属製の前記円筒状中空体（１）が、５ｍｍから１００ｍｍの内径、特には７ｍｍから７０ｍｍの内径、及び、０．０５ｍｍから１．０ｍｍの壁厚、特には０．１ｍｍから０．５ｍｍの壁厚、を有すること、
を特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法において、
前記中空体（１）が、レーザー切断の間に、毎分１０００回転から２００００回転、特には毎分５０００回転から１００００回転されること、
を特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の方法において、
前記中空体（１）が３回転から１０回転した後特には５回転から７回転した後、中空体壁部が切断されること、
を特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の方法において、
前記円筒状中空体（１）が、鋼、アルミニウム又は真鍮からなる深絞り加工されたカップであること、
を特徴とする方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法において、
前記円筒状中空体（１）が、バッテリーカップ、薬莢、金属製梱包材、圧力容器、又は、飲料容器であること、
を特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の方法において、
前記中空体（１）の前記切断位置（１５）を加工処理するために、前記レーザー光線（３）が、前記中空体（１）の長手方向に対して、特には前記中空体（１）の前記シリンダ軸（４）に対して、斜めに配されること、
を特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の方法において、
前記中空体（１）の前記切断位置（１５）を加工処理するために、前記レーザー光線（３）が、切断位置へのその方向（角度位置α）で移動可能であること、
を特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の方法において、
分離工程の間に、中空ロッド（９）特にはノズルが、特には中空体軸線に対して同軸に、前記中空体（１）内へ入り込み、レーザー光線（３）によって取り除かれた金属小片（８）及び／又は溶解物を前記中空体内部から外へ運び出すために、当該中空ロッド特にはノズルを通ってガス特には空気が、前記中空体（１）の内部へと吹き込まれること、
を特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法において、
前記中空体（１）の正確な位置決めを達成するために、前記ガス又は前記空気によって、前記中空体（１）が、少なくとも分離工程の間に、その切断位置と向かい合う端部で、特にはカップの底部で、固定されたストッパーに対して押し付けられること、
を特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の方法において、
前記ガス流又は前記空気流によって、分離されたリング形状の前記縁領域（２）が運び去られること、
を特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法において、
前記ガス流又は前記空気流によって、分離されたリング形状の前記縁領域（２）が、前記中空ロッド（９）へ、特には前記ノズルへ、その後そこから取り除くために、運ばれること、
を特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法において、
監視のため、カメラが切断位置へ向けられていること、
を特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法を実施するための装置において、
前記中空体（１）がホイール又はローラー（５）で支持されており、前記中空体（１）の前記ホイール又は前記ローラーと向かい合う側で、少なくとも１つの駆動ホイール（６）又は駆動ローラーが、前記中空体（１）をその軸の周りで回転させるために、前記中空体（１）の外周面に当接していること、
を特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法を実施するための装置において、
加工される前記中空体（１）をそれぞれに収容するための複数の保持位置を有する、リボルバーホイール（１２）又は回転ディスクが設けられていること、及び、
レーザー装置及び駆動ホイール又は駆動ローラーが配設されている加工ステーションへ、前記保持位置が移動可能であり、それらによって前記中空体（１）が回転されまた切断されること、
を特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄壁の円筒状中空体から、特には深絞り加工されたカップ形状の中空体から、リング形状の縁領域を分離するための方法及び装置に関している。
【背景技術】
【０００２】
金属製の深絞り加工されたカップ形状の中空体を製造する際には、カップ開口部を取り囲む縁部は常に不均一であるので及び／又は好ましくないフランジ部を有するので、当該縁部を分離しなければならない。これに関しては、種々の切断方法により、リング形状の縁領域を機械的に切り取ることが知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、金属製の薄壁の円筒状中空体からリング形状の縁領域を分離するための方法及び装置であって、生産個数が多い場合でも平滑できれいな切断角部（切断縁部）がもたらされるような方法及び装置、を開発することである。
【０００４】
この課題は、本発明に従い、円筒状中空体が、そのシリンダ軸の周りで回転され、また、縁領域が中空体のその他の部分から分離するまで、複数回の回転中にレーザー光線が切断位置へ指向されることによって、達成される。
【０００５】
本発明に従うこの方法においては、レーザー光線による中空体壁部の切断は、一度きりの回転で即座に行われるのではなく、複数回に渡る回転の間に金属が取り除かれるので、金属にはまずリング形状のノッチ（切り込み）がもたされるのみであって、当該ノッチは、リング形状の縁領域が分離されるまで、一回転ごとに深くなってゆく。このためには、非常に高い回転数が選択されるので、既知の方法の場合よりも、より短い切断時間が達成される。例えば毎分１００００回転する場合では、リング形状の縁領域は、５回転から７回転後には、また従って、約５０ミリ秒後には、既に分離されているので、多くの生産個数が獲得される。その際、非常にきれいで平滑な切断角部がもたらされる。
【０００６】
以下の場合に、最適な結果がもたらされる、すなわち、
‐金属製の円筒状中空体が、５ｍｍから１００ｍｍの内径、特には７ｍｍから７０ｍｍの内径を有し、また、０．０５ｍｍから１．０ｍｍの壁厚、特には０．１ｍｍから０．５ｍｍの壁厚を有する場合、
‐中空体がレーザー切断の間に毎分１０００回転から２００００回転、特には毎分５０００回転から１００００回転で、回転される場合、
‐中空体が３回転から１０回転された後、特には５回転から７回転された後で、中空体壁部が切断される場合、
最適な結果がもたらされる。
【０００７】
この場合、円筒状中空体は、鋼、アルミニウム又は真鍮からなる深絞り加工されたカップである。円筒状中空体は、特にはバッテリーカップ、薬莢、金属製梱包材、圧力容器、又は、飲料容器である。
【０００８】
本発明に従う方法によって、切断縁に様々な輪郭を与えることが可能である。これに関して、レーザー光線は適切な装置によって中空体のシリンダ軸に対して可動的に取り付けられるので、当該レーザー光線を中空体のシリンダ軸に対して調整することが出来る。その際、中空体の切断縁を加工するため、レーザー光線は、その分離位置への方向で移動可能であってもよい。
【０００９】
分離工程の間に、中空ロッド特にはノズルが、特には中空体軸線に対して同軸に、中空体内へ延びている場合であって、レーザー光線によって取り除かれた金属小片及び／又は溶解物（溶融物）を中空体内部から排出するために、当該中空ロッドを通って、ガス特には空気が中空体内部へ吹き込まれる場合、特に有利である。
【００１０】
これにより、ガスや空気によって、中空体を少なくとも分離工程の間に切断位置とは反対側の端部で、特にはカップの底部で、固定のストッパーに対して押し付けることも、可能となり、これは中空体の正確な位置決めをもたらす。
【００１１】
ガス流或いは空気流による更なる利点は、切断されたリング形状の縁領域が運び去られることである。この場合、ガス流又は空気流によって、分離されたリング形状の縁領域は、中空ロッド特にはノズルへ運ばれ、その後そこから取り除かれる。
【００１２】
特には、監視のためカメラが切断箇所に向けられていることが提案される。
【００１３】
中空体の回転中、当該中空体がホイール又はローラーで支持されており、中空体をその軸の周りで回転させるために、中空体のホイール又はローラーと向かい合う側（反対側）で、少なくとも１つの駆動ホイール又は駆動ローラーが、中空体の外周面に当接している場合、非常に高速且つ安全な加工方法が与えられる。
【００１４】
上記の方法を実行するための装置には、加工されるべき中空体をそれぞれに収容するための複数の保持位置（軸受箇所）を有する、インデックスギアを備えたリボルバーホイールを設けること、及び、保管箇所がレーザー装置（レーザーデバイス）及び駆動ホイール又は駆動ローラーが配設されている加工ステーションへ移動可能であり、それらによって中空体が回転及び切断されること、が提案される。
【００１５】
以下において本発明は、図中で概略的に示されている実施例を用いてより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】縁領域が分離された後の、レーザー切断装置内部を、中空体を通る軸方向の断面図で示す。
【図２】中空体を収容するための複数の保管箇所及び上部加工ステーションを備える、リボルバーホイール又は回転ディスクを示す。
【図３】縁領域が取り除かれた後の、異なる形状の中空体の切断面の一部を、示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
金属製の円筒状中空体１の端部においてリング形状の縁領域２を分離するため、レーザー光線３が、特に半径方向で中空体１の円筒状外面（外周面）へと向けられ、その際、中空体１はそのシリンダ軸４の周りで回転されるので、当該シリンダ軸は同時に回転軸である。これに関し、中空体１はその軸の周りにおいて高回転数で回転するが、その回転数は、一度回転しただけでは中空体壁部は即座に分離されず、複数回に渡る回転で縁領域が切除されるような速さであるので、最初は、金属に切り込みがなされるのみであって、この切り込みは、環状の縁領域が分離されるまで、一回転毎により深くなる。このために、非常に高い回転数が選択されるので、ごく短時間での完全な分離が達成される。毎分５０００回転から１００００回転する場合では、既に５回転から７回転した後には、縁領域２が中空体１から完全に分離される。
【００１８】
中空体１は、円筒状のパイプであるか、又は、鋼、アルミニウム又は真鍮からなる深絞り加工されたカップである。特に有利には、本方法は、バッテリーカップ、薬莢、金属製梱包材、圧力容器、又は、飲料容器に用いることが出来る。この際、金属製の円筒状中空体は、５ｍｍから１００ｍｍの内径、特には７ｍｍから７０ｍｍの内径を有し、また、０．０５ｍｍから１．０ｍｍの壁幅或いは壁厚、特には０．１ｍｍから０．５ｍｍの壁幅或いは壁厚を有している。回転数の範囲は、特には毎分１０００回転から２００００回転の間にある。
【００１９】
図１には、カップ形状の、薄壁の円筒状中空１体から、リング形状の縁領域２を分離するための装置が、概略的に図示されている。中空体１は複数のホイール又はローラー５上で支持されており、それらの軸はシリンダ軸４に対して平行に配されている。ホイール又はローラーと向かい合う側面側では、少なくとも１つの駆動ホイール６又は駆動ローラーが中空体にて、この中空体をその軸の周りで高い回転数で回転させるために、中空体の外面に、当接している。これに関して、１回転ごとに金属小片を取り去るために、レーザー光線とともにレーザーノズル７が切断位置へ向けられている。中空体の壁部が切断されるとすぐに、縁領域２が中空体から取り除かれる。
【００２０】
図１では、レーザーノズル７また従ってレーザー光線３が、９０°の角度αで中空体１の外面（外周面）に指向されている。しかしながら中空体の切断箇所を加工するために、別の実施形態においては、レーザーノズル７は、そのレーザー光線３と共に、切断箇所１５を図３に示されているような特定の形状にするために、回動移動される。切断箇所のこの加工は、切断中及び／又は切断後に行われる。
【００２１】
図１に示されているように、ロッド（ノズル）９が切断行程中に中空体１内に同軸に入り込み、その際、ロッドの円筒状の外面が、中空体１の内径Ｄ１よりも僅かに小さい直径Ｄ２を有しているので、ロッドの外面と中空体１の内側の間に同軸な環状領域１０が存在する場合に、本発明に従う分離方法は、特に有利に実施可能である。ロッド９（或いはノズル）の長手中空空間１１を通って、ガス、特には空気が中空体１の内部へ押し入れられ、それにより複数の長所がもたらされる。一方では、環状領域１０を通って外部へ流出する、この吹き込まれたガスによって、レーザー光線によって取り除かれた金属小片及び／又は溶解物は、中空体内部から運び去られる。またもう一方では、冷却が行われる。更にこのガスによって、中空体が、少なくとも分離工程の間に、切断位置の反対側の端部で、特にはカップの底部で、固定されたストッパー１４に対して軸方向に押し付けられ、またそれによって、切断行程中の中空体１の正確な位置決めが達成される。
【００２２】
ガス流によって、縁領域２もその分離後すぐに運び去られる、特には、図１に示されているように、中空ロッドへ運ばれる。
【００２３】
その一つ一つが中空体１を収容するような多数の保持位置１３を有するリボルバーホイール部１２又は回転ディスク部が用いられる場合、加工ステーションへの中空体１の非常に迅速な供給が達成される。１つの中空体１がレーザーノズル７を備えた加工ステーションへ到達するとすぐに、当該中空体１は、駆動ホイール６によってその軸の周りで回転され、その際、個々の保持位置１３は２つ又は複数の保持ホイール（ベアリングホイール）５の間にあり、それらの保持ホイール５はリボルバーホイール部１２或いは回転ディスク部上に回転可能に配設されている。
【００２４】
切断位置にはカメラが向けられており、このカメラによって切断が監視される。このカメラは図中には示されていない。
【符号の説明】
【００２５】
１            中空体
２            縁領域
３            レーザー光線
４            シリンダ軸
５            ホイール又はローラー
６            駆動輪
７            レーザーノズル
８            金属粒子
９            ロッド
１０            リング領域
１１            長手中空空間
１２            リボルバーホイール
１３            保持位置
１４            ストッパー
１５            切断位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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