УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ КОНТЕЙНЕРОВ ГЛУБОКОЙ ВЫТЯЖКИ
CONTAINER DEEP-DRAWING DEVICE

Изобретение относится к устройству для образования контейнеров глубокой вытяжки согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Устройство этого типа известно из US 4562717. В известном устройстве штампующий корпус, состоящий из упругого материала, используется для предотвращения неровностей на стенке чашки, конкретно складок. Штампующий корпус, который взаимодействует с конически сконфигурированной формой, которая определяет внешнюю форму чашки, имеет наклон между 0 градусов и 20 градусами. Кроме того, штампующий корпус содержит расположенное в центре углубление, форма которого представляет собой усеченный конус, причем в углублении дополнительно располагается принимающий стержень цилиндрической формы. Во время глубокой вытяжки контейнера, зазор между стержнем цилиндрической формы и штампующим корпусом полностью заполняется деформацией штампующего корпуса в конечном положении штампующего корпуса, в котором штампующий корпус полностью входит в форму. Кроме того, на внешней периферии штампующий корпус опирается полностью на полотно материала на участке формы.
Выяснено, что с устройством, сконфигурированным таким образом, упомянутые неровности или складки на стенке контейнера, действительно предотвращаются, но способность к штабелированию контейнеров относительно низкая. Хорошая способность к штабелированию контейнеров в данной работе означает способность контейнеров, которые вставляются один в другой, полностью примыкать на краях контейнеров, так что на определенной высоте штабеля может быть штабелировано много контейнеров один в другой и штабель одновременно имеет насколько возможно вертикальную ориентацию. Если это не так, и во время обработки контейнеров в упаковочной машине, которая наполняет контейнеры и закрывает их, и также во время обработки контейнеров, конкретно при отделении одиночных контейнеров от штабеля контейнеров в магазине, неизбежными становятся увеличенные затраты.
Исходя из описанного предшествующего уровня техники, изобретение основывается на задаче развития устройства для образования контейнеров глубокой вытяжки согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения таким образом, что их способность к штабелированию улучшается. Задача достигается устройством для образования контейнеров глубокой вытяжки с помощью признаков пункта 1 формулы изобретения.
Изобретение основывается на идее, в этом случае, что зазор образуется в концевом положении штампующего корпуса, в котором последний находится в низшем положении в форме между штампующим корпусом и стенкой контейнера на участке участка отверстия контейнера. Именно выяснено, что при удалении штампующего корпуса из формы или при выемке из формы контейнеров, последние, таким образом, имеют высокую, постоянную сходимость или конусность на участке отверстия контейнера, который образует участок края чашки. Как результат, способность к штабелированию контейнеров значительно увеличивается или повышается.
Предпочтительные развития устройства согласно изобретению для образования контейнеров глубокой вытяжки даны в подпунктах формулы изобретения. Все объединения, по меньшей мере, двух из признаков, раскрытых в описании, формуле изобретения и/или фигурах, находятся в пределах объема изобретения.
В данной работе обеспечено в предпочтительном варианте осуществления изобретения для простой конфигурации зазора, что штампующий корпус содержит участок, который уменьшен относительно площади сечения по сравнению с участком штампующего корпуса, прежде всего, функционально соединяющегося с полотном материала, и что участок, прежде всего функционально соединяющийся с полотном материала, имеет высоту, по меньшей мере, 5 мм.
Также предпочтительно для формы иметь угол конусности от 1 градуса до 20 градусов, конкретно от 5 градусов до 12 градусов, и что штампующий корпус является цилиндрическим на участке, образующем стенку контейнера или еще имеет конусность, которая меньше конусности стенки контейнера, причем угол конусности участка точно находится между 0 градусов и 8 градусами. Контейнеры, которые можно легко вынуть из формы, образуются благодаря такой конфигурации.
Особенно легко производить штампующий корпус, если штампующий корпус содержит, по меньшей мере, два участка, из которых одним участком является участок, образующий стенку контейнера, и другим участком является участок, на котором штампующий корпус содержит зазор относительно стенки контейнера.
Натуральный каучук, акрилонитрилбутадиеновый каучук или уретановый каучук признаны предпочтительными материалами для изготовления штампующих корпусов.
Кроме того, испытания показали, что предпочтительным является в упомянутых материалах, если штампующий корпус имеет твердость 50 ShA - 130 ShA, предпочтительно от 70 ShA до 95 ShA.
Процесс образования может быть облегчен, если материал штампующего корпуса содержит, по меньшей мере, одну добавку, конкретно добавку для улучшения свойства скольжения на основе фтора, такую как, например, Teflon.
В дополнение, может быть обеспечено, что материал штампующего корпуса содержит наполнитель или материал для армирования, такой как, например, углеродная сажа, кремний, глина или мел.
Для закрепления и направления штампующего корпуса в устройстве, может быть обеспечено, что штампующий корпус вулканизируется на несущем элементе, состоящем из металла.
Для достижения высокой точности и стабильности размеров контейнеров, предполагается в дополнительном предпочтительном развитии, что штампующий корпус является кольцевым и взаимодействует со вставкой, состоящей из металла, которая соединяется с несущим элементом, состоящим из металла. Благодаря вставке может быть достигнуто хорошее центрирование полотна материала и длительный ресурс штампующего корпуса.
Конкретно, может быть предпочтительно обеспечено в данной работе, что, конкретно, кольцевой зазор сконфигурирован между вставкой и штампующим корпусом.
Для возможности образования выпуклого основания чашки обеспечено, что вставка на стороне, противоположной несущему элементу, сконфигурирована как выпуклая пластина с конструкцией (выпуклым краем), которая образует участок основания контейнера.
Дополнительные преимущества, признаки и детали изобретения выявляются из следующего описания предпочтительных вариантов осуществления и с помощью чертежей, на которых:
Фиг.1 изображает первый штампующий корпус для образования круглых контейнеров с несущим элементом без использования вставки на виде сбоку.
Фиг.2 изображает штампующий корпус для образования круглых контейнеров при использовании вставки и несущего элемента в продольном сечении.
Фиг.3 изображает вставку, используемую на фиг.2 в продольном сечении.
Фиг.4 изображает вид сверху третьего штампующего корпуса для образования контейнеров, который имеет приблизительно восьмиугольную форму без использования вставки.
Фиг.5 изображает штампующий корпус согласно фиг.4 на виде сбоку с несущим элементом.
Фиг.6-8 изображают процесс изготовления контейнера при использовании штампующего корпуса, изображенного на фиг.1 во время различного этапа, в каждом случае, в упрощенных продольных сечениях, и
Фиг.9 изображает множество контейнеров, штабелируемых друг в друга, которые изготовлены при использовании устройства согласно фиг.6-8 в продольном сечении.
Фиг.1 изображает первый штампующий корпус 10 для образования круглых контейнеров 1 (см. также фиг.9). Осесимметричный штампующий корпус 10 может, например, состоять из натурального каучука, акрилонитрил бутадиенового каучука или уретанового каучука или, по меньшей мере, содержать эти материалы. Альтернативными материалами штампующего корпуса являются синтетический полиизопреновый каучук, бутадиен-стирольный каучук, гидрированный нитриловый каучук, акриловый каучук, эпихлоргидриновый каучук, эпихлоргидриновый этиленоксидный каучук, хлоропреновый каучук, полибутадиеновый каучук, бутилкаучук или этилен-пропилен монодиены.
Твердость штампующего корпуса 10 находится в данной работе между 50 ShA и 130 ShA, предпочтительно между 70 ShA и 95 ShA.
Материалы штампующего корпуса 10 могут содержать активаторы и/или акселераторы для процесса вулканизации, упомянутого ниже, пластификаторы, стабилизаторы конкретно против окисления и повреждения от озона, технологические добавки, усилители клейкости и/или усиливающие агенты или наполнители. Штампующий корпус 10 может содержать в качестве усиливающих агентов или наполнителей, например, углеродную сажу, окись кремния, окись алюминия, мел или известь. Штампующий корпус 10 может быть обеспечен, по меньшей мере, на поверхности, которая эффективна для образования, или по всему материалу штампующего корпуса, смазочными материалами, например полимерами, содержащими флюорид, или многогалогенные олефины, такие как политетрафторэтилен (TEFLON), α-бор нитрид или графит. Кроме того, также возможны красители, которые позволяют штампующему корпусу 10 появляться в желаемом цвете, по желанию или необходимости.
Штампующий корпус 10 содержит непрерывное отверстие 11 на своей продольной оси. В данной работе диаметр d отверстия 11 составляет приблизительно половину диаметра D штампующего корпуса 10±15 мм. Диаметр D штампующего корпуса 10 соответствует внутреннему диаметру контейнера 1±3 мм.
Штампующий корпус 10 содержит два участка 13 и 14. Первый участок 13 имеет больший диаметр, чем второй участок 14. Боковые поверхности 15, 16 участков 13, 14 или цилиндрические, или имеют незначительную конусность, причем угол α1 боковой поверхности 15 и угол α2 боковой поверхности 16 в каждом случае могут находиться между 0 градусов и 8 градусами. Высота участка 14 находится между 0 мм и общей высотой Н меньшей 5 мм, причем диаметр на участке боковой поверхности 16 может быть на 20 мм меньше диаметра D.
Описанный штампующий корпус 10 таким образом может быть вулканизирован на несущем элементе или несущей пластине 18. Это может происходить посредством двухкомпонентной или однокомпонентной системы на основе растворителя или посредством водорастворимой связующей системы. Вулканизуемые штампующие корпуса 10 могут быть вулканизованы серой или пероксидами. Несущая пластина 18 может быть выполнена из, например, нитридной или цементированной или нитридной цементированной стали. Несущая пластина 18, состоящая из металла, в данной работе имеет приблизительный диаметр, который соответствует внешнему диаметру штампующего корпуса 10.
Фиг.2 изображает второй штампующий корпус 20. Второй штампующий корпус 20 отличается от первого штампующего корпуса 10 по существу использованием металлического вставного корпуса 22, который располагается в отверстии 21. Вставной корпус 22 содержит цилиндрический участок 23, который расширяется относительно диаметра на стороне, противоположной несущей пластине 24. Верхняя сторона 25 вставного корпуса 22 может быть сконфигурирована в данной работе как выпуклая пластина, которая, в качестве примера, содержит приподнятый радиально периферийный выпуклый край 27, который образует соответствующее углубление на участке основания контейнера 1 (фиг.3).
По продольной оси вставного корпуса 22 сконфигурировано также принимающее отверстие 28, в котором может располагаться болт (не изображен), который закрепляет или прикрепляет вставной корпус 22 к несущей пластине 24 и может содержать вентиляционное отверстие. Штампующий корпус 20 прикрепляется к несущей пластине 24 посредством вставного корпуса 22, привинченного к несущей пластине 24, поэтому можно обходиться без вулканизации штампующего корпуса 20. Внешний диаметр формы вставного корпуса 22 такой, что кольцевой зазор 29 сконфигурирован между внешней периферией вставного корпуса 22 и внутренней периферией второго штампующего корпуса 20.
Фиг.4 и 5 изображают третий штампующий корпус 30 для образования приблизительно восьмиугольных контейнеров. Длина L в данной работе соответствует внутренней длине контейнера ± 3 мм. Длина 1 соответствует длине L без удвоенной толщины t±5 мм стенки. Ширина В соответствует внутренней ширине контейнера ± 3 мм. Кроме того, внутренняя ширина b соответствует ширине В без удвоенной толщины t±5 мм стенки. Внешний радиус R находится между 2 мм и 40 мм, тогда как внутренний радиус r находится приблизительно между 0,5 мм и 30 мм. Высота Н соответствует высоте контейнеров. В данной работе, также, участок штампующего корпуса 30, который находится в отдалении от несущей пластины 31, может быть сконфигурирован увеличенным (не изображен) по сравнению с участком, обращенным к несущей пластине 31 в соответствии с двумя штампующими корпусами 10, 20. В соответствии со штампующим корпусом 20 штампующий корпус 30 может также быть сконфигурирован при использовании вставки. Кроме того, внешняя форма штампующего корпуса 30 может или быть цилиндрической, или иметь угол α3 конусности от 0 градусов до около 8 градусов.
Процесс изготовления контейнера 1 из предварительно отрезанной части полотна материала, которая заранее отделяется непосредственно от полотна 2 материала посредством устройства 40, в данной работе описан на фиг.6-8.
Полотна 2 материала могут, например, содержать алюминиевую подложку. Конкретно, алюминиевой подложкой является, по меньшей мере, одна алюминиевая фольга, которая покрывается посредством ламинирования и/или экструзии, такой как соэкструзии, например, пластиковыми материалами или лаками. Типичные полотна материала могут содержать одну из следующих двух слоистых структур, содержащих слои:
уплотняющий слой/алюминиевую фольгу/лак
или
уплотняющий слой/алюминиевую фольгу/внутренний слой/алюминиевую фольгу/лак
Типичными уплотняющими слоями являются, например, полипропиленовые уплотняющие слои толщиной 20 мкм - 200 мкм или уплотняющие слои, выполненные из полиэтилена толщиной 20 мкм - 200 мкм. Уплотняющие слои могут подвергаться соединению с сопротивлением отделению с уплотнением или могут образовывать снимающийся слой и уплотняющие слои могут, от случая к случаю, поглощать давление и ударные силы. Внутренним слоем может, например, быть полипропилен или полиэтилен, например, в форме пленки толщиной 20 мкм - 200 мкм. Алюминиевая фольга может иметь толщину 20 мкм - 200 мкм, конкретно предпочтительно между 80 мкм и 160 мкм и, в этом случае, конкретно может быть мягким сплавом, полутвердым сплавом или с трехчетвертной твердостью сплавом. Используемыми лаками могут, например, быть лаки, которые известны по существу, такие как, полиакриловые лаки, PVC лаки, эфироцеллюлозные лаки, печные лаки, эпоксисодержащие лаки, нитролаки и т.д.
Дополнительные полотна материала, которые могут использоваться, содержат, например, один из следующих типов конструкции слоя:
РР/алюминий/пена/алюминий
РР/алюминий/РР-пена-РР/алюминий
РР/алюминий/РР-пена-РР
РР/алюминий/РР-пена
РР/алюминий/пена
Слоем, обозначенным РР, является, конкретно, полипропиленовый уплотняющий слой, направленный внутрь контейнера. Альтернативной возможностью является уплотняющий слой, направленный внутрь контейнера, выполненный из полиэтилена. В дополнительном варианте осуществления РР или РЕ слой, который располагается полностью на внутренней стороне и может быть обеспечен как полиэтиленовый или полипропиленовый клеевой слой, лежащий на нем. Клеевой слой, выполненный из полипропилена или полиэтилена, может иметь толщину 10 мкм - 60 мкм. Уплотняющие слои могут, например, иметь общую толщину 20 мкм - 200 мкм.
Пеноматериалом может быть пенопласт с закрытыми порами, например, выполненный из полиолефина, такого как полипропилен (РР пена) или полиэтилен терефталатная пена (РЕТ), используемая как С-РЕТ или А-РЕТ. Образование пар материалов РР-пена-РР означает многослойный композит, выполненный из двух покрывных слоев или покрывных пленок, например, толщиной 12 мкм - 200 мкм, выполненных из полипропилена и слоя пены, расположенного между, выполненными из, например, полипропилена или полиэтиленового терефталата. Слои пены могут иметь толщину 500 мкм - 2000 мкм.
Алюминий имеет толщину предпочтительно 20 мкм - 200 мкм, предпочтительно 80 мкм - 160 мкм, и является, например, мягким, полутвердым или с трехчетвертной твердостью сплавом.
Дополнительные годные полотна материала содержат:
РР/алюминий/РР или оРА (ориентированный полиамид)
или
РР/подложку/лак
РР обозначает полипропиленовый уплотняющий слой, РЕ - полиэтиленовый уплотняющий слой, причем уплотняющий слой может быть выполнен полностью клеевым или снимающимся. В этом случае предпочтительны толщины слоя РР (полипропилена) 20 мкм - 80 мкм. Ориентированный полиамид может, конкретно, быть двуосно или одноосно ориентированным и иметь толщину 10 мкм - 50 мкм. Алюминий имеет толщину предпочтительно 20 мкм - 100 мкм и является, например, мягким, полутвердым или с трехчетвертной твердостью сплавом. Общепринятые лаки серийного производства могут использоваться поочередно.
Используемое дополнительное полотно 2 материала может изготавливаться экструзионным покрытием стали (ECCS) с покрытием электролитически хромом с примерной структурой:
уплотняющий лак/сталь/декоративный лак
Уплотняющий слой может содержать полипропилен, PVC, PET или эпоксид или их объединения и может использоваться в количествах 2 г/м² - 12 г/м². Сталь может иметь толщину 130 мкм - 170 мкм и является предпочтительно мягкой и сильно закаленной и отпущенной. Лаки, включая в себя декоративные лаки, являются общепринятыми лаками серийного производства, например, различных цветовых оттенков.
i
Контейнеры, например осесимметричные контейнеры на виде сверху, могут изготавливаться посредством устройства 40 согласно изобретению из полотен 2 материала с внешними диаметрами D 12-150 мм и внутренними диаметрами D55-155 мм. Угол боковой стенки можетнаходиться между 1 и 20 градусами. Высота контейнера (Н) на основании соотношения (β) глубокой вытяжки может быть выражена как следующее:
max
i
H≈0,5×D
Также возможно изготовление контейнеров с несимметричным видом сверху посредством устройства согласно изобретению. Например, могут изготавливаться контейнеры, которые на виде сверху овальные или полигональные, такие как прямоугольные или квадратные, но также, пятиугольные, шестиугольные, восьмиугольные и т.д. Типичные радиусы угловых участков находятся между 2 и 40 мм на наружном крае и 0,5-30 мм на внутреннем крае (внутренний радиус r) боковой стенки. Длина боковых краев не является критической. Высота не осесимметричного контейнера на основании соотношения (β) глубокой вытяжки приближенно равняется:
max
H≈2,5 × внутренний радиус r
Закругленный край 5 с диаметром около 1-2,5 мм может быть обеспечен на всех вышеупомянутых контейнерах. Контейнеры могут содержать уплотняющий фланец. Уплотняющий фланец, который также будет называться закругленным краем 5 ниже, подходяще бесконечный уплотняющий фланец и может, например, быть 2,5-5,0 мм в ширину. Угол боковой стенки может находиться между 1 и 20°.
2
2
Способ с настоящим устройством обеспечивает рабочую скорость, например, 50-150 и конкретно от 70 до 130 об/мин. В данной работе подтверждается преимущество, если полотно 2 материала снабжается слоем подходящей смазки, например масла или технического жира, во время технологического процесса в устройстве 40. Количества слоя 300-800 мг/м, конкретно от 400 до 600 мг/м, подтверждаются предпочтительными в данной работе.
Устройство 40 содержит форму 41, которая определяет внешнюю форму контейнера 1 и взаимодействует, в качестве примера, со штампующим корпусом 10. Внутренняя стенка 42 формы 41 имеет угол α4 конусности в данной работе 1 градус - 20 градусов, конкретно от 5 градусов до 12 градусов, который обеспечивает или улучшает вынимание из формы 41 и штабелирование контейнеров 1 внутри друг друга. Кроме того, штампующий корпус 10, на стороне, обращенной к форме 41, имеет немного меньший размер, чем форма 41 в области его открытого сечения 45.
Для контейнеров 1 глубокой вытяжки, в качестве примера, форма 41 устройства 40 перемещается вниз в направлении стрелки 43 к штампующему корпусу 10, который жестко располагается и ориентируется с формой 41 по их продольной оси, причем полотно 2 материала закрепляется посредством зажимного средства, не изображенного, известным способом. Когда штампующий корпус 10 входит в форму 41, штампующий корпус 10 сжимается и аксиально и радиально, причем полотно 2 материала втягивается между участком 13 штампующего корпуса 10 и внутренней стенкой 42 без наличия зазора между участком 13 штампующего корпуса 10 и внутренней стенкой 42 и между внутренней стенкой 42 и формой 41. Боковая стенка 4 контейнера 1 сконфигурирована таким образом.
Как можно увидеть, конкретно, с помощью фиг.8, на которой штампующий корпус 10 имеет конечное положение относительно формы 41, зазор 44 сконфигурирован между боковой стенкой 4 и участком 14 штампующего корпуса 10. В данной работе зазор 44 существует конкретно на участке последнего края 5 чашки.
В конце процесса глубокой вытяжки предварительно отрезанная часть полотна материала контейнера 1 формируется на участке края контейнера, так что закругленный край 5 конфигурируется (фиг.9).
Как можно лучше увидеть с помощью фиг.9, важным в данной работе является то, что боковые стенки 4 контейнера 1 могут изготавливаться с очень высокой геометрической точностью или воспроизводимостью из-за особой конфигурации штампующего корпуса 10. Как результат, может становиться возможной хорошая способность к штабелированию контейнеров 1, т.е. с множеством контейнеров 1, штабелированных друг в друге при расположении симметрично относительно продольной оси 46 с закругленными краями 5 контейнеров 1, находящихся друг на друге, при рассматривании по их общей периферии.