METHOD OF AND DEVICE FOR CONICALLY WIDENING METAL TUBES BY COMPRESSED AIR

Abstract: 1. Process for the conical widening of metal tubes (16), wherein the cylindrical metal tube, which is to be shaped into conical form and is closed at one end and open at the other end, is sealed in an airtight manner at the open end, the interior space is placed under pressure by means of a pneumatic medium. And the cylindrical metal tube is pressed onto the interior wall of the matrix (5) designed with a conical recess, characterised in that, due to the linear pressing of the outer edge of the open end of the cylindrical metal tube (16), the metal tube is sealed in an airtight manner against the chamfered sealing surface (2) of the metallic sealing ring (1) which is under spring pressure, and, during the conification process, in order to permit the further build-up of pressure, an inward-directed sealing chamfer (6) is produced at the open edge of the metal tube (16) by means of the axial movement of the sealing ring (1) in the direction of the tube.

Description: Verfahren und Vorrichtung zum konischen Aufweiten von Metalltuben mittels Druckluft Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum konischen Aufweiten von Metalltuben nach den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmalen und betrifft gleichermassen eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens. Durch das konische Aufweiten der Metalltuben soll eine raumsparende Stapelung der Tuben in Stangenform ermöglicht werden, wodurch nur 1/5 des bisherigen Transportvolumens bzw. Verpackungsmaterials benötigt wird. Für die Umwandlung von Tuben in die konische Form sind bisher verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, die beispielsweise darin bestehen, dass Tuben an ihrer Basis mit einem elastischen Mantel oder auf andere Weise abgedichtet und geweitet werden. Es ist z.B. aus der DE-OS 27 11 649 ein Verfahren bekannt, nach dem an einem offenen zylindrischen Ende einer Tube durch einen elastischen Mantel zunächst die Abdichtung entlang des Tubenrandes erfolgt und anschliessend durch Einströmen eines pneumatischen oder hydraulischen Mediums in den abgedichteten Innenraum der Tube die konische Form durch Anlegen an die Innenfläche einer Matrize erfolgt. Durch den nacheinander stattfindenden Prozess des Abdichtens bei gleichzeitigem Aufweiten des offenen Tubenrandes durch den elastischen Mantel und durch das zeitverzögerte Konifizieren der Tube entstehen Spannungen im Lack und in der Tube, wodurch eine hohe Fehlerquote entstehen kann und wobei durch den Verschleiss des elastischen Mantels ein regelmäBiges Auswechseln des Mantels stattfinden muss. Aus der DE-PS 20 12 701 und der DE-AS 21 31 504 ist es ferner bekannt, dass die Abdichtung des offenen Tubenrandes durch Eingreifen eines in Tubenrichtung axial beweglichen Stopfens mit einem Aussenkonus in die Füllöffnung der Tube erfolgt. Dabei wird durch den Aussenkonus, der einen grösseren Kegelwinkel als die Innenwand der Matrize aufweist, der Tubenrand unabhangig vom Konifizieren zusätzlich nach aussen aufgespreizt, wodurch häufig Einrisse am Tubenrand und Innenlackbeschädigungen die Folge sind. Durch die nach aussen sich weitende Füllöffnung der Tube entstehen Druckluftverluste, die den Konifiziervorgang verteuern würden. Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, bei denen eine absolute Dichtigkeit wahrend des Konifizierens und der damit verbundenen Tubenverkürzung gewährleistet ist, ohne die Metalltube daran zu hindern, sich auch im Bereich der Füllöffnung gleichmässig entsprechend der Matrizenkonizitat zu weiten; zugleich muss verhindert werden, dass Tubenbeschädigungen in Form von Rissen am Tubenrand, Wellungen und Lackbeschadigungen, insbesondere an der Tubeninnenseite, entstehen. Diese Aufgabe ist erfindungsgeni#ss dadurch gelöst, dass durch die linienartige Anpressung des äusseren Randes des offenen Endes der zylindrischen Metalltube, die Metalltube gegen die abgeschrägte Dichtfläche des unter Federdruck stehenden, metallisch abdichtenden Dichtringes luftdicht abgeschlossen und während des Konifiziervorganges, um den weiteren Druckaufbau zu ermöglichen, durch die in Tubenrichtung axiale Bewegung des Dichtringes am offenen Rand der Matalltube eine nach innen gerichtete dichtende Fase angeformt wird. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Das erfindungsgemässe Verfahren und die Vorrichtung zu dessen Durchführung haben gegenüber bekannten Verfahren und Vorrichtungen den Vorteil, dass durch Bildung einer schulterartigen, nach innen gerichteten Fase ein egaler Tubenrand während des Konifiziervorganges hergestellt und dadurch eine optimale Dichtung beim Konifizieren garantiert wird, wobei der Tubenwerkstoff sich schonend dehnt und Aussen- und Innenlack sowie der ggf. innen aufgespreizte Gummidichtring bei diesem Vorgang unbe schädigt bleiben. Der nach innen geformte Dichtrand wird gegenüber bekannten Verfahren durch das Fehlen des Aufdornens nicht mechanisch nach aussen geformt und dadurch nicht überfordert. Es ergeben sich nur noch geringe Randspannungen und damit werden Einrissgefahren am Tubenrand weitgehendst vermieden. Durch die schonende Behandlung vor allem der Lackierung und ggf. Gummierung durch das erfindungsgemässe Verfahren bleibt die optimale Fertigungslinienanordnung erhalten. Die Vorrichtung bietet weitere Vorteile dadurch, dass sie unabhängig von Längen- und Durchmessertoleranzen der zylindrischen Metalltuben in Form und Länge jeweils gleiche konische Metalltuben herstellt und dazu keine verschleissanfalligen Dichtelemente aus Gummi oder Kunststoff als Tubeninnendichtung benötigt. Das erfindungsgemässe Verfahren und die zur Durchführung desselben dienende Vorrichtung werden unter Zuhilfenahme der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Figur 1: einen axialen Schnitt durch eine Vorrichtung zum konischen Aufweiten zylindrischer Metalltuben mittels Druckluft, Figur 2: Teil einer konischen Metalltube mit einer nach innen ge richteten Dichtfase des offenen Endes, Figur 3: einen Längsschnitt durch zwei ineinander geschachtelte egalisierte konische Metalltuben. Die Vorrichtung nach Figur 1 zum Konifizieren von Metalltuben gehört zu einem nicht dargestellten Revolverkopf, in dem zwölf Konifizierdorne 13 eingespannt sind. Ober zwei Konifizierdorne 13 wird durch ein ebenfalls nicht dargestelltes Huborgan mit je einer Matrize 5 die zylindrische Tube 16, ggf. mit aufgespritztem Gummiring 26, geschoben, bis die Matrize 5 an der äusseren Stirnseite des Tubenhalters 19 zur Anlage kommt, wobei das offene Tubenende auf der Innenseite von dem kegeligen Zentrierring 24 zentriert und am äusseren Tubenrand gegen die Kraft der Druckfeder 3 an die Dichtfläche 2 des Dichtringes 1 gedrückt wird. Die Druckfeder 3 liegt dabei an der von der Tube abgewandten Stirnfläche 8 des Dichtringes 1 an und wird durch eine nicht dargestellte einstellbare Halterung vorgespannt. Unabhängig von Durchmesser- und Längentoleranzen der zylindrischen Tube 16 wird durch die Federkraft eine ausreichende Kantenpressung zwischen dem äusseren Tubenrand und der unter einem Winkel B geneigten Dichtfläche 2 erzeugt, um zunächst gegen die einströmende Luft abzudichten. Die zum Konifizieren benötigte Druckluft strömt durch den Umformer-Druckluftkanal 18 und gelangt über die auf dem Umfang des Konifizierdornes 13 und der Hülse 25 verteilten, axial verlaufenden Austrittskanäle 15 an die Innenwand der zylindrischen Tube 16. Gleichzeitig ist, ausgehend vom Umformer-Druckluftkanal über radial verlaufende, auf dem Umfang verteilte Kanäle 21 des Konifizierdornes 13 Druckluft in den Hohlraum 20 geströmt. Durch die Durchmesserdifferenzen der Gleitflächen 11, 12 des Dichtringes 1 und 11', 12' des Konifizierdornes 13 und Abdichtung des Hohiraumes 20 durch die Dichtelemente 9 und 10 wird unter pneumatischem Druck auf der Ringfläche 4 eine in Tubenrichtung weisende axiale Kraftkomponente erzeugt, die den Dichtring auf den Gleitflächen 11, 12, 11', 12' soweit axial verschiebt, bis die Dichtfläche 2 an der zur Dichtfläche 2 parallelen Anschlagfläche 14 der Matrize 5 anliegt. Dabei wird von der unter einem Winkel B, der zur Tubenachse 7 zwischen 450 und 750 liegen kann, geneigten metallischen Dichtfläche 2 eine nach innen gerichtete dichtende Fase 6 angeformt, das offene Tubenende luftdicht verschlossen und gleichzeitig legt sich durch den pneumatischen Druck die zylindrische Metalltube 16 an die konische Innenfläche der Matrize 5 an, wobei die Metalltube axial auf ein konstantes Längenmass verkürzt und unter einem Winkel c & konifiziert wird, wie es Figur 2 wiedergibt. Ist gegen Ende des Konifiziervorganges durch die Durchmesservergrösserung des Tubenendes und die durch den pneumatischen Druck entstehende Kraftkomponente auf die Dichtfläche 2 mit einem zu starken Absinken des von der Ringfläche 4 erzeugten spezifischen Druckes an der Dichtfase 6 zu rechnen, so kann der spezifische Dichtdruck dadurch erhöht werden, dass am Hohlraum 20 ein separater Druckluftanschluss vorgesehen wird, der durch Druckregler dem Dichtdruck angepasst werden kann und somit einen max. Druckaufbau beim Konifiziervorgang im Innenraum der Metalltube garantiert. Nachdem die zylindrische Tube 16 die erwünschte konische Form angenommen hat, wird die Umformer-Druckluftzufuhr unterbrochen, die Matrize 5 vom Konifizierdorn 13 entfernt und die konifizierte Tube 22 mittels Tubenabblaseluft, die durch das Rohr 17 strömt, vom Tubenhalter 19 abgedrückt. Der angeformte Tubenrand 6 wird an der nicht darrgestellten Rissprüfstation - eine der Nachfolgestationen - durch den vorhandenen Dichtkegel an der Rissprüfstation egalisiert, so dass die konifizierte Metalltube stapelfahig ist. Figur 3 zeigt ineinander gestapelte, koaxial zur Tubenachse 7 von Durchmesser d1 auf Durchmesser d2 um Winkel Cl konifizierte und egaalisierte Metalltuben 23, die auf der erfindungsgemässen Vorrichtung bei gleichem Tubendurchmesser mit verschiedenen Konifizierkegeln bzw. Tubenabständen p hergestellt werden können. Bezugszeichenliste 1 Dichtring 2 Dichtfläche 3 Druckfeder 4 Ringfläche 5 Matrize 6 dichtende Fase 7 Tubenachse 8- Stirnflache 9 Dichtelement 10 Dichtelement 11 Gleitfläche 11' Gleitfläche 12 Gleitfläche 12' Gleitfläche 13 Konifizierdorn 14 Anschlagfläche 15 Austrittskanal 16 Tube, zylindrisch 17 Rohr 18 Umformdruckluftkanal 19 Tubenhalter 20 Hohlraum 21 Kanal, radial 22 Tube, konifiziert 23 Tube, egalisiert 24 Zentrierring 25 Hülse 26 Gummiring

Claims: Patentansprüche: 1. Verfahren zum konischen Aufweiten von Metalltuben, bei dem die in Kegelform auszugestaltende, an einem Ende geschlossene und an dem anderen Ende offene zylindrische Metalltube an dem offenen Ende luftdicht abgeschlossen, der Innenraum mit Hilfe eines pneuma tischen Mittels unter Druck gesetzt und die zylindrische Metalltube auf die Innenwand der mit einer kegeligen Aushöhlung ausgestalteten Matrize angepresst wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass durch die linienartige Anspressung des äusseren Randes des offenen Endes der zylindrischen Metalltube (16) die Metalltube gegen die abgeschrägte Dichtfläche (2) des unter Federdruck stehenden me tallisch abdichtenden Dichtringes (1) luftdicht abgeschlossen und während des Konifiziervorganges, um den weiteren Druckaufbau zu ermöglichen, durch die in Tubenrichtung axiale Bewegung des Dichtrin ges (1) am offenen Rand der Metalltube (16) eine nach innen geruch tete dichtende Fase (6) angeformt wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zur Abplattung einer egalen, nach innen gerichteten dich tenden Fase (6) der spezifische Dichtdruck durch Druckluftbeaufschla gung der Ringfläche (4) des Dichtringes (1) mit dem Betriebsdruck erhöht wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zur Abplattung einer egalen, nach innen gerichteten dichtenden Fase (6) der spezifische Dichtdruck durch Druckluftbe aufschlagung der Ringfläche (4) des Dichtringes (1) unabhängig vom Betriebsdruck durch einen Druckregler dem erforderlichen spezifi schen Dichtdruck angepasst und einstellbar ist. 4. Vorrichtung zum konischen Aufweiten von Metalltuben und dgl. nach Anspruch 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der metallische Dichtring (1) ein auf dem Konifizier dorn (13) axial beweglicher Zylinder ist, desssen stirnseitig in Tubenrichtung liegende Dichtfläche (2) unter einem Winkel ss in dem Winkelbereich zwischen 450 bis 750 zur Tubenachse (7) kegelstumpfförmig in den Dichtring hinein verläuft. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n-n z e i c h n e t, dass zur Erzeugung des erforderlichen Dichtungsdruckes zum Abdichten des hinteren Tubenrandes an der Dichtfläche (2) eine in Axialrichtung wirkende, an der von der Metalltube abgewandten Stirnfläche (8) des Dichtringes (1) abgestützte Druckfeder (3) vorgesehen ist. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine auf der abgesetzten Innenbohrung des Dichtringes (1) befindliche Ringfläche (4), die durch die Durchmesserdifferenzen der Gleitflächen (11, 11', 12, 12') des Dichtringes (1) und des Konifizierdornes (13) zwischen den Dichtelementen (9, 10) unter pneumatischem Druck eine axiale, zur Metalltube weisende Kraftkompo nente erzeugt. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Anschlagfläche (14), die die axiale, in Tubenrichtung ausführende Hubbegrenzung des Dichtringes (1) durch Kontakt der Dichtfläche (2) des Dichtringes (1) mit der parallel zur Dichtfläche (2) abgeschrägten Anschlagfläche (14) der Matrize (5) darstellt. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der metallische Dichtring (1) zur Erzielung einer verschleissfesten Dichtfläche (2) und abriebfester Gleitflächen (11, 12) aus gehärtetem Stahl besteht. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8 mit einer innerhalb der Matrize auf dem Konifizierdorn befindlichen Hülse, wobei am Konifizierdorn und an der Hülse auf dem Umfang verteilte Austritts kanäle zum Aufweiten der Tuben angeordnet sind und der Konifizier dorn eine axiale Öffnung aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zum Durchströmen der Druckluft während des Umformens der zylindrischen Tube (16) axial verlaufende Austritts kanäle (15) des Konifizierdornes (13) und der Hülse (25) vorgesehen sind und dass die Druckluft von der Tubenabblaseluft durch das innerhalb des Konifizierdornes (13) um dessen Längsachse verlau fende und mit dem auf dem Konifizierdorn befestigten Tubenhalter (19) endende Rohr (17) getrennt ist, wobei neben dem Tuben-Abbla seluftanschluss ein zweiter separater Umformer-Druckluftanschluss vorgesehen ist. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Hohlraum (20) zwischen Ringfläche (4) der Gleitflächen (11) des Dichtringes (1) und (12') des Konifizierdorns (13) durch radial verlaufende, auf dem Umfang verteilte Kanäle (21) mit dem Umformdruckluftkanal (18) verbunden ist.

Inventors: RETTENMAIER, ALOIS, ING.GRAD.
Applicants: HERLAN & CO. MASCHINENFABRIK GMBH
Application year: 1982
Main classification: B21D51
IPC codes: B21D51