УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗБИРАТЕЛЬНОГО И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ЗАКРЕПЛЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНТЕЙНЕРОВ
DEVICE TO SELECTIVELY AND SUCCESSIVELY FIX METAL CONTAINERS

Изобретение относится к приспособлению для избирательного и последовательного закрепления металлических контейнеров.
Более конкретно, изобретение относится к приспособлению, предназначенному для избирательного и последовательного закрепления металлических контейнеров, подвергаемых операциям механической деформации на протяженном участке их боковой поверхности.
Вышеупомянутые металлические контейнеры аналогичны известным в данной области техники и обычно, хотя и не обязательно, предназначены для использования в качестве аэрозольных баллончиков или бутылок для напитков и пищевых продуктов, а также для технических целей. Указанные контейнеры, изготавливаемые из алюминия, его сплавов, стали или других подходящих материалов, выполняют из заготовок, полученных путем штамповки или путем выгибания и последующей вытяжки, которые изначально имеют цилиндрическую форму и которым затем на верхнем конце заготовки придают форму конуса с целью создания горлышка или гнезда для выдачного клапана или для формирования вставки из кольца с внутренней резьбой. Затем заготовки подают в известную машину для обработки на конус, содержащую по меньшей мере поворотный стол прерывистого движения с множеством позиций, снабженных приводами для временного закрепления заготовок, и по меньшей мере одну плиту, совершающую возвратно-поступательное перемещение и содержащую множество держателей и инструментов, предназначенных для последовательного выполнения различных обработок. Указанные обработки включают придание конусности верхней части заготовок, а также, например, обрезание по размеру, выполнение ободка и, возможно, контроль размеров верхнего конца заготовок. Заготовки, подаваемые в машину известным способом, снаружи могут быть уже покрашены и обработаны офсетной печатью с целью нанесения на их наружную боковую поверхность надписей или декоративных элементов различных цветов, например товарного знака продукции, информации о типе содержимого, идентификационных кодов, инструкций для конечного потребителя и т.п. Во время вышеупомянутых операций или перед ними, заготовки часто подвергают местным деформациям, затрагивающим один или более ограниченных участков их боковой поверхности, внизу их верхней части, подлежащей обработке на конус, и вблизи нее. Такие деформации, называемые выдавленным/вдавленным рельефом, выполняют специальными инструментами, создающими на заданных областях боковых поверхностей заготовок оттиски, канавки и другие элементы различной формы, образованные углублениями и/или выступающими секторами.
Правильное расположение участка(ов) заготовки, на котором должны быть выполнены упомянутые оттиски, зависит от углового положения относительно специальных средств обработки; для этой цели вышеупомянутые заготовки снабжают одним или более подходящими знаками для оптического считывания, расположенными на верхней кромке, которые подсвечиваются во время фазы вращения заготовки с целью придания ей нужной ориентации.
Такой тип деформаций в форме выдавленного/вдавленного рельефа обычно выполняют для придания заготовкам эстетической привлекательности, а также из определенных функциональных соображений с точки зрения конечного потребителя, так как рельеф, придаваемый изначально плоским поверхностям, обеспечивает более надежный и удобный захват контейнера. Как для осуществления операции обработки на конус, так и для получения выдавленного/вдавленного рельефа локальных отпечатков, заготовки необходимо зажать и обеспечить стабилизацию во время деформаций, выполняемых различными инструментами. С этой целью заготовки, подаваемые в машины для обработки на конус, вставляют нижним концом в соответствующие захватные элементы - так называемые «клещи», охватывающие протяженный участок боковой поверхности длиной примерно от 40 до 60 мм. Благодаря такой значительной протяженности захвата заготовки эффективно удерживаются в стабилизированном положении, а также точно выравниваются по оси и не поддаются воздействию радиальных и/или осевых нагрузок, которым они подвергаются во время этапов обычного процесса деформации. С другой стороны, в настоящее время появилась необходимость изготовления металлических контейнеров для аэрозолей, напитков, пищевых продуктов и для других целей из алюминия, его сплавов или других подходящих материалов, с более обширным профилированием их боковой поверхности, которое не ограничивается участком в или вблизи обрабатываемой на конус верхней части. Такая потребность возникла в основном потому, что данные контейнеры обладают по существу свойствами, которые делают их пригодными для различных применений, например для упаковки и продажи пищевых продуктов с полным соблюдением гигиены, и которые дополнительно позволяют существенно уменьшить вес упаковки, а также для утилизации и повторной переработки, при сравнении с другими обычными упаковками, выполненными, например, из стекла. Стеклянные контейнеры, однако, легко разрушаются. Кроме того, легко заметить, что сегодня некоторые типы стеклянных контейнеров имеют эстетические свойства, сравнимые со свойствами известных металлических контейнеров, и эти свойства иногда привлекают конечного пользователя в первую очередь в ущерб преимуществам, свойственным другим видам упаковки.
Деформация боковых поверхностей металлических контейнеров на большей протяженности, тем не менее, связана с существенными проблемами, которые нельзя решить с помощью известных технологий, посредством которых получают конусную поверхность верхней части и локальные отпечатки в форме выдавленного/вдавленного рельефа. Возможности упомянутой деформации, на большей протяженности, назначение которой состоит в придании боковой поверхности вышеупомянутых контейнеров наибольшего количества различных форм, на деле существенно ограничены в том, что касается придания заготовке стабилизации и непрерывного удерживания ее в точном положении. Обычные захваты типа клещей, упомянутые выше, захватывают контейнеры с нижнего конца и продолжаются на значительном по протяженности участке боковой поверхности, что позволяет достичь такой точной фиксации при обработке; при операциях, связанных с обработкой на конус верхней части и выполнением выдавленного/вдавленного рельефа примыкающей области, так что клещи могут свободно располагаться на обширном участке боковой поверхности.
Так как в нашем случае обработка должна охватить более обширный участок боковой поверхности, с выполнением деформаций, распространяющихся от верхней части и почти до основания контейнера, область захвата клещей, которая обязательно должна начинаться с нижнего конца, уменьшается, в результате чего нельзя гарантировать правильную стабилизацию и непрерывное выравнивание контейнеров. Даже усилие зажима, прилагаемое к ограниченному участку боковой поверхности, начиная с нижнего конца контейнера, может иметь критические показания, и поэтому упомянутые контейнеры обычно подвергаются операции предварительной механической деформации, затрагивающей в особенности дно контейнера, которому придают нужную жесткость путем формирования и придания частично вогнутой формы, выполняемых на той же машине или вблизи нее.
Следует отметить, что при выполнении деформаций на более протяженном участке боковой поверхности контейнеры подвергаются значительно большим нагрузкам, по сравнению с известными процессами деформации, из-за сильных воздействий инструментов, используемых на участке поверхности, имеющем большую продольную протяженность. Следовательно, существует необходимость создания специального и эффективного средства для первоначального закрепления и последующего поддерживания стабилизации упомянутых контейнеров, подвергающихся тиснению в значительном масштабе, начиная от области захвата в их нижнем конце, средство, в котором будет учтено наличие значительно большего плеча рычага, по сравнению с известными процессами деформации, приводящее к повышению неточности установки противолежащего свободного конца контейнера. Лишь благодаря такому средству можно избежать неудобств, связанных с неправильным взаимодействием между инструментами, которые используются при обработке заготовок.
Технической задачей настоящего изобретения является создание такого специального средства.
Более конкретно, задачей изобретения является создание устройства для избирательного и последовательного закрепления металлических контейнеров, специально предназначенного для реализации аэрозольных баллончиков или бутылок для напитков, пищевых продуктов и других целей, пригодного для эффективного и стабилизированного первоначального закрепления и последующего удерживания контейнеров, даже если захват последних происходит на ограниченной области боковой поверхности, начиная с дна.
Еще одна задача изобретения состоит в создании фиксирующего устройства, как описано выше, пригодного для удерживания упомянутых контейнеров в постоянном выровненном по оси положении во время операций деформации, несмотря на высокие нагрузки, которым подвергаются контейнеры под действием инструментов, применяемых вдоль протяженной области их боковой поверхности.
Еще одна задача изобретения состоит в предоставлении фиксирующего устройства для избирательного и последовательного закрепления металлических контейнеров, способного гарантировать высокий уровень прочности по прошествии времени, и, кроме того, такого, которое можно легко и с небольшими затратами реализовать.
Согласно настоящему изобретению эти и другие задачи достигаются устройством для избирательного и последовательного закрепления металлических контейнеров, подвергаемых механическим деформациям на протяженной области боковой поверхности и снабженных углублением в дне, при этом устройство содержит:
- круглую опору, конец которой образует посадочное приемное отверстие удерживающего корпуса;
- подвижное фасонное кольцо, взаимодействующее с уплотнением или кольцевой мембраной, размещенной в приемном отверстии, в которое вставляют контейнеры, начиная с их дна;
- центрирующий кольцевой выступ, образующий приемное отверстие, в которое вставляют контейнеры, и охватывающий уплотнение;
- центрирующее кольцо, передняя часть которого, обращенная к контейнерам, имеет форму, комплементарную форме периферийной поверхности дна контейнеров, и снабжена множеством сквозных отверстий;
- толкатель, подпружиненный винтовой пружиной и расположенный вдоль продольной оси устройства;
- средство для осуществления идеального прилегания с дном контейнера, снабженным углублением.
Конструкция и функциональные характеристики фиксирующего устройства согласно изобретению станут более понятны из нижеследующего описания со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых представлен предпочтительный, но не ограничивающий, вариант осуществления и на которых:
Фиг.1 схематично показывает продольный разрез фиксирующего приспособления согласно изобретению;
Фиг.2 схематично показывает на виде сбоку пример металлического контейнера, имеющей протяженный участок боковой поверхности;
Фиг.3 показывает участок Фиг.1 в увеличенном масштабе, особенно передней части фиксирующего устройства согласно изобретению;
Фиг.4 и 5 показывают дополнительно участки Фиг.3 в увеличенном масштабе.
Как показано на вышеупомянутых фигурах, фиксирующее устройство настоящего изобретения для избирательного и последовательного закрепления металлических контейнеров, в целом обозначенное позицией 10 на Фиг.1, содержит круглую опору 12, определяющую на одном конце посадочное приемное отверстие 14 для удерживающего корпуса 16, выступающего из опоры спереди, в сторону контейнера, подвергаемой протяженной формообразующей обработке в ее боковой поверхности.
Данный контейнер обозначен на Фиг.1 позицией 18 и также представлен на виде сбоку на Фиг.2, где контейнер 18 показан в виде примера, иллюстрирующего две конфигурации, соответствующие двум различным этапам обработки; на верхней половине «S1» показан контейнер, подвергнутый упомянутой протяженной обработке, а на нижней половине «S2» - контейнер, также подвергнутый последующей операции сведения на конус в области, расположенной вблизи горлышка. Профилирование контейнера 18, как видно на Фиг.2, продолжается на значительной части боковой поверхности, предпочтительно включая всю область, содержащуюся между дном, от которого отходит на небольшое расстояние, обозначенное «А» и составляющее примерно 10-30 мм, и противолежащей верхней частью, обозначенной «В», предназначенной для последующей операции деформации. Следовательно, затрагиваемая часть боковой поверхности контейнера 18, обозначенная буквой «С», имеет довольно большую протяженность и ограничивает область захвата, начинающуюся от дна контейнера 18.
Дно контейнера, как упомянуто выше, предварительно подвергается механической деформации, выполняемой с помощью известных устройств, для создания углубления или частичной вогнутости 20, соответствующей, например, форме сферического купола и предназначенной, с одной стороны, для придания жесткости контейнеру вдоль дна, а с другой - для создания точного соединения гнезда со средством обеспечения стабилизации, как будет описано ниже.
С удерживающим корпусом 16, установленным в приемном отверстии опоры 12, связано фасонное кольцо 22, предпочтительно взаимодействующее с уплотнением или кольцевой мембраной 24, размещенной в приемном отверстии, в которое помещаются контейнеры 18, начиная с их дна, и удерживаются там с помощью центрирующего кольцевого выступа 26. Фасонное кольцо 22 может быть выполнено из металла или другого подходящего материала и может содержать два или более комплементарных сектора, перемещаемых в радиальном направлении, с любым средством, пригодными для закрепления контейнеров 18 по окружности. Соответственно, рядом с указанным приемным отверстием, в котором размещаются контейнеры 18, выполнен радиальный канал 28, через который подают текучую среду под давлением, обычно сжатый воздух. Текучая среда, нагнетаемая через канал 28, обуславливает перемещение назад фасонного кольца 22, служащего в качестве поршня или толкателя по отношению к уплотнению 24, которое радиально расширяется внутрь, охватывая и зажимая контейнер 18. На Фиг.1 видно, что участок контейнера 18, на который воздействует упомянутое уплотнение, с или в сочетании с открытым передним краем кольцевого выступа 26, имеет очень ограниченные размеры, с учетом того, что необходимо оставить свободной всю часть контейнера 18, которая проходит от такой близости к противоположному концу, чтобы обеспечить протяженную деформацию области «С» боковой поверхности контейнера. Ограниченный таким образом захватываемый участок контейнера 18, содержащий точку опоры, не может обеспечить устойчивого запирания и осевого выравнивания заготовки в процессе выполнения операций, так что, согласно настоящему изобретению, необходимо обеспечить для этого другое удерживающее средство. Для этого устройство 10 предпочтительно содержит центрирующее кольцо 30, коаксиальное с фасонным кольцом 22, передняя часть которого, обращенная к приемному отверстию, в котором размещают контейнер 18, имеет форму, соответствующую форме периферийной поверхности дна контейнеров, в частности в их кольцевой области, расположенной снаружи относительно такого устья или частичной вогнутости 20. Кроме того, устройство 10 содержит толкатель 32, напряженный, например, одной или более винтовыми пружинами 34, который проходит вдоль продольной оси устройства 10 и несет на своем переднем конце тарелку 36, форма которой в точности комплементарна углублению 20 в дне контейнера 18. Центрирующее кольцо 30 и тарелка 36 снабжены множеством сквозных отверстий, сквозь которые осуществляется принудительный отсос воздуха, начиная, например, с одного или более каналов 31, выполненных в опоре 12.
Вакуум обусловливает стабилизацию или предварительную стабилизацию контейнера 18, начиная с поверхности его дна, с которой точно связана тарелка 36, а также центрирующее кольцо 30, в котором располагается периферийная поверхность вышеупомянутого дна контейнера 18, с идеальным прилеганием комплементарных частей. В результате совместного действия вакуума и уплотнения или кольцевой мембраны 24, которая деформируется посредством осевого скольжения фасонного кольца 22 и вслед за этим фиксирует контейнер 18 по периметру примыкающего ко дну участка, упомянутый контейнер оказывается стабилизирован оптимальным образом в устройстве 10, даже если захвачена незначительная область ее боковой поверхности.
Этот способ также гарантирует точное осевое выравнивание контейнера 18 во время различных операционных этапов, результатом которых является профилирование области «С» его боковой поверхности.
Во время или после таких операций на контейнерах 18 могут быть выполнены одно или более выдавливающих/вдавливающих воздействий, результатом которых является создание такого же количества выступающих или углубленных оттисков вдоль их профилированной боковой поверхности, например в области, примыкающей к участку «В», который затем обрабатывают на конус. Такой оттиск, показанный схематично в качестве примера, обозначен позицией 40 на Фиг.2.
Как будет подробно описано далее, выполнение выдавленного/вдавленного рельефа подразумевает угловую ориентацию контейнеров 18 и, следовательно, необходимо, чтобы они могли вращаться вокруг собственной оси после вставки в устройство 10.
Для этой цели последнее содержит упругое средство 42, например, в виде тарельчатой или винтовой пружины, размещенной между удерживающим корпусом 16 и опорой 12, или, что является предпочтительным, между втулкой 44, коаксиальной с фасонным кольцом 22, и центрирующим кольцом 30, как показано на Фиг.3. Передний конец указанного упругого средства 42, обращенный к центрирующему кольцу 30, сопрягается с опорой, содержащей заднюю неподвижную часть 46 и вращающуюся переднюю часть 48, причем последняя находится в контакте с центрирующим кольцом 30. Неподвижная часть 46 опоры и вращающаяся часть 48, вместе с упругим средством 42 более подробно показаны на Фиг.5. Вышеупомянутая опора ограничена по периферии кольцевым элементом 50, коаксиальным с фасонным кольцом 22. По периметру центрирующего кольца 30 выполнен сплошной кольцевой буртик 52, сопрягаемый с заплечиком 54, выполненным на фасонном кольце 22, по его передней части, примыкающей к приемному отверстию, в которое вставляют контейнер 18. В нерабочем положении устройства 10, то есть при отсутствии контейнера 18, размещенного в приемном отверстии и проталкиваемого туда с помощью известных средств подачи, пружина 42 растягивается и удерживает буртик 52 центрирующего кольца 30 таким образом, чтобы он упирался в заплечик 54 фасонного кольца 22, препятствуя его вращению. Когда контейнер 18 вставляют нижним концом в приемное отверстие устройства 10, между дном контейнера на одной стороне и тарелкой 3-6 образуется идеальное прилегание, при этом центрирующее кольцо 30 примыкает к фасонной части. Такое идеальное прилегание поддерживается путем создания вакуума посредством канала (каналов) 31. Обычное средство подачи контейнера 18 в устройство 10 толкает контейнер к тарелке 36 и центрирующему кольцу 30; последнее, в свою очередь, проталкивает вращающуюся часть 48 и верхнюю неподвижную часть 46 опоры. Упругое средство 42, соответственно, сжимается и позволяет перемещаться центрирующему кольцу 30 назад, на ограниченную величину хода; кольцевой буртик 52, следовательно, выходит из зацепления с заплечиком 54 фасонного кольца 22, и центрирующее кольцо 30 может свободно вращаться. Вместе с центрирующим кольцом 30 вращаются контейнер 18, тарелка 36 и передняя часть опоры. Между тарелкой 36 и толкателем 32, предпочтительно, расположен роликовый подшипник 37 или другой подобный элемент, предназначенный для того, чтобы препятствовать вращению тарелки, а также опоры 32. По достижении нужной угловой ориентации контейнера 18 путем его вращения посредством известных средств толкающее воздействие на сам контейнер прекращается; упругое средство 42 растягивается, и кольцевой буртик 52 центрирующего кольца 30 возвращается в контакт с заплечиком 54. В это время контейнер 18 может подвергаться операциям деформации в протяженной области «С» ее боковой поверхности; с этой целью контейнер также фиксируют в области уплотнения или расширяемой мембраны 24, которую радиально расширяют для фиксирования контейнера 18 по окружности в области «А» ограниченной протяженности, находящейся между дном, снабженным углублением 20, и вышеупомянутой областью «С». Расширение уплотнения 24 вызывается посредством осевого скольжения фасонного кольца 22, которое сдвигается к уплотнению и нажимает на него под действием сжатого воздуха, подаваемого в устройство 10 через канал 28. При этом контейнер 18 фиксируется, сначала начиная со дна, на которое действует вакуум, что приводит к идеальному прилеганию и идеальному сопряжению между дном, тарелкой 36 и центрирующим кольцом 30; затем контейнер 18 фиксируется также по окружности, в области «А» вблизи дна посредством уплотнения 24, которое радиально расширяется благодаря сжимающему усилию, прилагаемому к фасонному кольцу 22. В условиях такой надежной и постоянной фиксации контейнер 18 точно аксиально выравнивается и может выдержать высокие нагрузки от деформирующих инструментов, несмотря даже на то, что она значительно выступает из зоны захвата. Конечно, если из-за отсутствия необходимости в нанесении выдавленных/вдавленных фасонных оттисков не требуется угловая ориентация контейнера, то не нужно перемещать назад центрирующее кольцо 30; в этом случае устройство 10 может не содержать по меньшей мере упругое средство 42, а также переднюю 48 и/или заднюю 46 части опоры. Хотя суть решения состоит в фиксации контейнера 18 в области дна с помощью вакуума, как вариант могут быть также использованы другие эквивалентные средства; например, фиксацию можно выполнять с помощью магнитов, если контейнеры 18 изготовлены из ферромагнитного материала, присосок и т.п. Преимущества изобретения очевидны из вышеприведенного описания.
Фиксирующее устройство согласно изобретению позволяет фиксировать контейнеры 18, удерживать их в стабилизированном положении и выравнивать по оси во время операций обработки, в ходе которых осуществляется деформация протяженного участка «С» боковой поверхности, даже при наличии ограниченной области захвата в нижнем конце, с помощью вакуума, действующего, по существу, на всю поверхность дна, и уплотнения 24, образуя таким образом идеальное прилегание между дном, с одной стороны, и тарелкой 36 и центрирующим кольцом 30, с другой.
Дополнительным преимуществом является возможность ориентации контейнеров 18, если это необходимо, для выполнения на них выдавленных/вдавленных фасонных оттисков благодаря временному смещению центрирующего кольца 30 назад, во время которого предпочтительно осуществлять создание вакуума, что гарантирует правильную обработку контейнеров.
Хотя изобретение было описано выше с конкретной ссылкой на один предпочтительный, но не подразумевающий ограничений вариант его осуществления, различные модификации и изменения будут очевидны для специалистов в данной области техники, принимая во внимание вышеприведенное описание. То есть, настоящее изобретение охватывает все возможные модификации и изменения, лежащие в рамках объема и сущности прилагаемой формулы изобретения.