Vorrichtung zum Einziehen von Blechzylindern, insbes. Fassmänteln

Abstract

 Vorrichtung zum Einziehen eines Blechzylinders (17) zu dem innenseitig und außenseitig jeweils ein exzentrisch verschiebliches, ringförmiges Stauchwerkzeug (6, 7) durch Rollen (15, 18) druckbeaufschlagt umlaufend angeordnet sind und der Blechzylinder (17) mit einem Spannfutter (8) innenseitig dem inneren Stauchwerkzeug (6) benachbart gehalten ist. Das innenliegende Stauchwerkzeug (6) ist mit einer stirnseitig gelegenen Scheibe (5) verbunden, auf der die Rollen (18) druckbeaufschlagend laufen. Der das außenliegende Stauchwerkzeug (7) ist mit einer Ringnut-­Ringlagerung in den Rollen (15, 18) gehalten.
Die Vorrichtung eignet sich zum tiefen, faltenfreien Einziehen von Faßmänteln (17) im deckelnahen Randbereich.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einziehen eines Blechzylinders mit relativ zu diesem umlaufenden, gegeneinandergerichtet innen- und außenseitig den Blechzylinder druckbeaufschlagenden, radial zu diesem verschieblichen und achsparallel zu diesem gelagerten Rollen.

[0002] Es ist bekannt, Blechzylinder, insbes. Faßzargen, durch umfangsseitiges Rollen zwischen druckbeaufschlagten Rollen unter einen fortlaufenden einwärtsgerichteten Vorschub bis zu einem vorgegebenen Enddurchmesser zu bearbeiten. Hierbei besteht die Gefahr einer Faltenbildung, insbes. wenn dünnwandige Bleche auf einem großen Umfang und um ein relativ hohes Maß einzuziehen sind. Derargige Falten stören insbesondere eine anschließende Falzausbildung an einem Faßende und sie verringern die Dichtigkeit und Festigkeit einer auf den eingezogenen Bereich erzugten Falz-­Deckelbefestigung. Insbes. für ein dünnwandiges Stahlblechfaß, das leicht wieder zu öffnen und dadurch von Resten leicht zu entsorgen und wiederzuverwenden sein soll und deshalb eine Dichtung und einen äußeren Sicherheitsring zur Deckelbefestigung trägt und mit alledem in seinen Außenabmessungen den Faßnormen entspricht, wäre eine faltenfreie Einziehung in einem so hohen Maße erforderlich, daß das bekannte Verfahren und die zugehöirgen Vorrichtungen dazu nicht ausreichen.

[0003] Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu offenbaren, die ein faltenfreies Einziehen von Blechzylindern auch relativ geringer Wandstärke bis über 5% des Ausgangsdurchmessers ermöglichen.

[0004] Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß zwischen den Rollen innen- und außenseitig des Blechzylinders ringförmige Stauchwerkzeuge exzentrisch zu dem Blechzylinder verschieblich angeordnet sind, dessen innenliegendes Innenwerkzeug einen Außendurchmesser hat, der einem Innendurchmesser des eingezogenen Blechzylinders gleich ist oder etwas kleiner als dieser ist und dessen außenliegendes Außenwerkzeug gleich oder etwas größer als ein äußerer Anfangsdurchmesser des Blechzylinders ist.

[0005] Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüche angegeben.

[0006] In einer bevorzugten Ausführung ist die Vorrichtung auf einer zur Mantelachse koaxialen Antriebsachse montiert, und die Stauchwerkzeuge sind innen- und außenseitig des Mantels radial verschieblich gelagert, wobei die zirkulare Mitnahmekraft von der Antriebsachse und die radialen Druckkräfte von stationären, außenliegenden Stützrollen auf die Stauchwerkzeuge übertragen werden. Außer von den Stauchwerkzeugen wird die zirkulare Mitnahmekraft auch von inneren Spannbacken auf den Mantel übertragen, die auf der Antriebsachse radialverschieblich gelagert sind und den nicht einzuziehenden Mantelbereich beim Einzeihen abstützen.

[0007] Das innere Andruckwerkzeug entspricht in seinem Außendurchmesser dem inneren Endmaß des eingezogenen Mantelbereiches, und das äußere Stauchwerkzeug entspricht in seinem Innendurchmesser dem äußern Anfangsdurchmesser des Mantels. Die Spannbacken entsprechen in den Außenkonturen dem inneren Endmaß des eingezogenen Bereiches, so daß der fertige Mantel darüber gezogen und das Werkzeug herausgezogen werden kann. Die Verstellung der Backen erfolgt vorteilhaft über eine Zentralwelle, die in der hohl ausgestalteten Antriebswelle axial verschieblich gelagert ist.

[0008] Die Kraftaufbringung auf die Stauchwerkzeuge erfolgt sowohl für das Innenwerkzeug als auch für das Außenwerkzeug über externe Rollen, so daß auf die Zentrallagerung nur eine geringe Differenzkraft, die den Vorschub ermöglicht, auftritt. Das Innenwerkzeug ist vorteilhaft von zwei umfangsmäßig des Blechmantels versetzten Stützrollen beaufschlagt, auf deren resultierenden Kraftachse die Andruck- und Vorschubwelle des Außenwerkzeuges angeordnet ist. Hierdurch ist eine stabile Radiallage der beiden Werkzeuge gegeben.

[0009] Die Andruckrollen sind vorteilhaft mit Führungsringen versehen, die in eine Nut des ringförmigen Außenwerkzeuges, dieses axial haltend, eingreifen.

[0010] Prinzipiell ist es gleichgültig, ob der zirkulare Antrieb durch die Zentralachse oder eine der Andruckrollen erfolgt. Auch ist es gleichgültig, ob bei der Bearbeitung das Zentralwerkzeug und der Mantel stehen und die Andruckrollen auf einen rotierenden Kranz gehalten sind oder ob die rotierenden und die stehenden Teile, wie bei der beschriebenen Anordnung, jeweils die anderen Teile sind.

[0011] Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Zentralwerkzeuges besteht darin, daß es eine Axialnut zur Aufnahme des Mantelendes hat und eine profilierten Bereich hat, der stirnseitig zum Einziehbereich des Mantels liegt. Dadurch wird der Mantel erdseitig durch einen radialen Kragen versteift, was zusätzlich das Entstehen von Falten beim Einziehen verhindert. Darüberhinaus dient der entstehende Kragen als Anfangsbereich für eine später anzubringende Spiralfalz, deren Material dadurch nicht erst unnötig eingezogen und dann wieder expandiert werden muß, wodurch das Material geschont bleibt.

[0012] Die Einziehung des randnahen Faßmantelbereiches erbringt eine erhbeliche Dicke- und Festigkeitszunahme durch die Stauchung des Materials, was inbes. für die Sturzfestigkeit und die Deckeldichtigkeit bei Stürzen auf die Kante eines damit hergestellten Fasses vorteilhaft ist.

[0013] Die Festigkeit des Faßmantels ist auch durch den kegelstumpfförmigen Übergang von dem Faßmantelbereich, der den ursprünglichen Durchmesser behält, zu dem maximal eingezogenen Bereich gegeben. Dieser Übergang ist in seiner Form durch die Kontur des äußern Stauchwerkzeuges und der Spannbacken bestimmt.

[0014] Eine bevorzugte Ausführungsform des Einziehwerkzeuges ist in den Figuren 1 bis 5 dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht der Einziehvorrichtung, verkleinert;

Fig. 2 zeigt eine Stirnansicht des Einziehwerkzeuges, schematisiert;

Fig. 3 zeigt einen axialen Schnitt III, III winkelförmig durch das Einziehwerkzeug im größeren Maßstab;

Fig. 4 zeigt die Anfangsarbeitslage der Werkzeuge gemäß Schnitt IV-IV;

Fig. 5 zeigt die Endarbeitslage der Werkzeuge gemäß Schnitt IV-IV.

[0015] Fig. 1 zeigt eine Gesamtsansicht einer Einziehvorrichtung. In dem Gestell (20) ist jeweils endseitig ein Spannfutter (8, 21) koaxial zueinander und dem Blechzylinder (17) angeordnet und drehbar gelagert, von denen eines axialverschieblich und mit einem Verschiebeantrieb (22) verbunden ist. Die beiden Spannfutter haben axiale Spannantriebe (23). Das eine der beiden Spannfutter (8) ist mit einem Drehantrieb (24) verbunden. Zwischen den Spannfuttern (8, 21) ist nach Betätigung des Verschiebeantriebes (22) und der Spannantriebe (23) ein Faßmantel (17), auch Faßzarge genannt, der geöffnet dargestellt ist, aufzunehmen. Das eine der Spannfutter (8) ist mit den Stauchwerkzeugen (5, 6, 7) in einer Haltevorrichtung (1) zusammen angeordnet, und auf die Stauchwerkzeuge (5, 6, 7) wirken die gestellseitigen Druckrollen (15, 18) ein, die radial zu den Stauchwerkzeugen (5, 6, 7), auf diesen abrollend angeordnet sind und jeweils gerichtet auf diese verschieblich gelagert und mit Andruckantrieben (26, 27) zu beaufschlagen sind. Die Druckrollen (18) sind paarweise angeordnet, so daß die Stauchwerkzeuge (5, 7) jeweils in drei Bereichen seitlich definiert gehalten sind, wenn die Andruckantriebe (26, 27) in Richtung auf die Werkzeuge (5, 7) beaufschlagt sind.

[0016] Fig. 2 zeigt eine Stirnansicht von dem Spannfutter (8), den Stauchwerkzeugen (6, 7) und den Druckrollen (15, 18) mit den Andruckantrieben (26, 27). Der Mittenbereich des Futters (8) ist geöffnet dargestellt, so daß die Backen vollständig zu sehen sind, wobei ein mittiger Spreizkonus (19) über Rollen (11) auf diese spreizend einwirkt. Der Andruckantrieb (26), der über die Druckrolle (15) auf das äußere Stauchwerkzeug (7) auf den Faßmantel wirkt ist der Vorschubantrieb (26), der beim Einzeihvorgang, während des Drehens des Spannfutters (8) mit seiner Arbeitsfläche (8A) in den Faßmantel hineingefahren wird. Die beiden auf der anderen Seite des Futters (8) liegenden Andruckantribe (27), die über die Druckrollen (18) auf das innere ringförmige Stauchwerkzeug (6) gegenhaltend einwirken, sind so gering beaufschlagt, daß ihre resultierende Kraftwirkung in Richtung auf den Vorschubantrieb (26) geringer ist als dessen Kraft, so daß der jeweilige Kraftüberschuß die Stauchwirkung und den Vorschub erbringt. Die Antriebe (26, 27) der Druckrollen (15, 18) sind vorzugsweise pneumatische oder hydraulische Zylinder-Kolbentriebe, die mit zwei verschiedenen Drücken so beaufschlagt werden, so daß die Stauchwirkung und der fortlaufende Vorschub erbracht werden.

[0017] Fig. 3 zeigt einen gewinkelten axialen Schnitt III-III im größeren Maßstab durch das Spannfutter (8) und die Druckrollen (15, 18). Die ringförmgien Werkzeuge (6, 7) befinden sich in der Einführstellung des Faßmantels (17), der mit den gespreizten Spannfutter-Backen (8) gehalten ist. Die Backen (8) sind in radialen Schiebeführungen (13) zwischen Platten (3, 4), die durch Bolzen (9A) mit Abstandshülen (9) beidseitig der Backen (8) gehalten sind, radial verschieblich gelagert. In Richtung nach innen sind sie von Druckfedern (30) beaufschlagt und nach außen werden sie von einem zentralen Konus (19) ist über Rollen (11) gegen die Federkraft gedrückt. Der Konus (19) ist über die Innenwelle (31) mit einem Spannantrieb (23) verbunden und von diesem beaufschlagt. Die äußere Stirnfläche (8A) der Backen (8) ist in Richtung auf das Innenwerkzeug (6) konisch verjüngt gestaltet, so daß sich der Faßmantel (17) beim Einziehen dort nach und nach abstützt und dementsprechend der Einzugsbereich konisch auf den nicht eingezogenen Faßmantel übergeht. Demgemäß ist das Außenwerkzeug (7) in diesem Bereich komplementär konisch gestaltet.

[0018] Das Innenwerkzeug (5, 6) besteht aus dem eigentlichen ringförmigen Stauchwerkzeugteil (6) und einer damit durch Bolzen (10A) mit Abstandshülsen (10) verbunden koaxialen Schieben (5), die gemeinsam um das Maß des Einziehens exzentrisch radialverschieblich zur Welle (16) gelagert sind. die Scheibe (5) ist außerhalb des Faßmantels angeordnet und Bietet mit ihrer Außenfläche (5A) die Stützfläche für die Andruckrollen (18). Der axialen Lagerung des Innenwerkzeuges (5, 6) dienen mit der Welle (16) verbundenen Scheiben (1, 2, 3), deren mittlere im Bereich der Abstandshülen (10) ausgenommen sind, so daß die notwendige radiale Verschieblichkeit gegeben ist. Die mittlere Scheibe (2) ragt über den Faßmantel (17) seitlich hinaus. Sie bietet mit dem Überstand einen axialen Anschlag für einen Ringbereich der Andruckrollen (15, 18) und sie nimmt den Rand des Faßmantels (17) in einer schmalen axialen Nut (32) auf. Der über die Nut (32) nach außen überstehende Bereich bietet dem Außenwerkzeug (7) einen axialen Anschlag und eine radiale Führung, und der nach innen angrenzende Bereich des mittleren Ringes (2) ist zur Ausbildung eines radialen Faßrandbereiches beim Einziehen bis auf den Enddurchmesser des Faßmantels, d.h. den Außendurchmesser des Innenwerkzeuges (6), mit einem gerundeten Übergang profiliert gestaltet. Dieser Profilierung entspricht die Ausgestaltung des Außenwerkzeuges (7) komplementär.

[0019] Das Außenwerkzeug (7) ist durch eine Nut-Ring-Führung mit den Andruckrollen (15, 18) axial gehalten. Die Vorschubrolle (15) beaufschlagt das Außenwerkzeug (7) außenseitig.

[0020] Fig. 4 zeigt den Schnitt IV-IV verkleinert, wobei der eingesetzte Faßmantel (17) und das Außen- und das Innenwerkzeug (7, 6) mit den Andruckrollen (15, 18), in ihre Anfangslagen verbracht, zu erkennen sind.

[0021] Der Innendurchmesser des Außenwerkzeuges (7) ist wenig größer als der Faßmantel (17) vor der Bearbeitung außen weit ist. Das kleinere Innenwerkzeug (6) ist durch die Andruckrollen (18) exzentrisch in Richtung auf die Vorschubrolle (15) verbracht.

[0022] Fig. 5 zeigt den Schnitt IV-IV verkleinert, wobei die Werkzeugstellung nach der Einziehung dargestellt ist. Das Außenwerkzeug (7) ist exzentrisch angeordnet, da die Vorschubrolle (15) ihre am weitesten einwärtsgelegene Stellung erreicht hat. Das Innenwerkzeug (6) entspricht in seinem Außendurchmesser dem Innendurchmesser des eingezogenen Faßmantelbereiches (17E). Durch die relativ geringen Durchmesserdifferenzen der beiden Werkzeuge zueinander und zu dem Faßmanteldurchmesser ist eine breite Auflagefläche derselben in der Stauchzone gegeben, so daß eine Faltung des Blechmaterials ausgeschlossen ist.

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Einziehen eines Blechzylinders (17) mit relativ zu diesem umlaufenden, gegeneinandergerichtet innen- und außenseitig den Blechzylinder (17) druckbeaufschlagenden, radial zu diesem verschieblichen und achsparalell zu diesem gelagerten Rollen (15, 18), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Rollen (15, 18) innen- und außenseitig des Blechzylinders (17) ringförmige Stauchwerkzeuge (6, 7) exzentrisch zu dem Blechzylinder (17) verschieblich angeordnet sind, dessen innenliegendes Innenwerkzeug (6) einen Außendurchmesser hat, der einen Innendurchmesser des eingezogenen Blechzylinders (17E) gleich ist oder etwas kleiner als dieser ist und dessen außenliegendes Außenwerkzeug (7) einen Innendurchmesser hat, der gleich oder etwas größer als ein äußerer Anfangsdurchmesser des Blechzylinders (17) ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenwerkzeug (6) mit einer koaxialen Scheibe (5) verbunden ist, die außerhalb des Blechzylinders (17) angeordnet ist, und deren Seitenfläche (5A) mindestens eine der Rollen (18) radial druckbeaufschlagend berührt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der Rollen (18) als Andruckrollen winkelversetzt zueinander und beidseitig einer Kraftwirkungslinie des Außenwerkzeuges (7) die Scheibe (5) druckbeaufschlagend tangierend angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenwerkzeug von einer der Rollen (15) druckbeaufschlagend berührt ist, wobei deren Druckbeaufschlagung so bemessen ist, daß sie einen Vorschub derselben über einen vorgegebenen Einziehbereich des Blechzylinders (17) und eine Überwindung eines Gegendruckes des Innenwerkzeuges (6) bewirkt.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenwerkzeug (7) mittels einer Ringnut-Ringlagerung von den Rollen (15, 18) axial gehalten ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenwerkzeug (5, 6) zwischen Scheiben (1, 2, 3) auf einer Welle (16), die koaxial in dem Blechzylinder (17) angeordnet ist exzentrisch verschieblich gelagert ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (5) und das Innenwerkzeug (6) beidseitig einer der feststehenden Scheiben (2) gelagert sind, die über das Innenwerkzeug (6) radial hinausragt und eine schmale axiale Nut (32) zur Aufnahme eines Randes des Blechzylinders (17) enthält und deren weiter überstehender Bereich die Rollen (15, 18) axial stützt und deren von der Nut (32) innenliegender Bereich auf die Außenfläche des Innenwerkzeuges (6) zulaufend gerundet profiliert ist, und die Rollen (15, 18) außenseitig komplementär dazu profiliert sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (15, 18) mit einem Ring an dem nach außen überstehenden Bereich der wellenfesten Scheibe (2) axial gestützt sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der Welle (16) innenseitig des Blechzylinders (17) ein Spannfutter (19, 11, 8) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannfutter (19, 11, 8) Backen (8) hat, die zusammengezogen eine zylinderförmige seitliche Außenfläche mit einem Durchmesser hat, der gleich dem Innendurchmesser des eingezogenen Bereiches des Blechzylinders (17) entspricht oder etwas geringer ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Backen (8) von der Außenfläche aus zu der äußeren Fläche des Innenwerkzeuges (6) hin konisch verjüngt sind und die Rollen (15, 18) dementsprechend komplementär konisch gestaltet sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Backen (8) mittels eines Innenkonus (19) gegen eine Federkraft spreizbar sind und der Innenkonus (19) durch die hohle Welle (16) mit einer Innenwelle (31) mit einem Spannantrieb (23) verbunden sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechzylinder (17) zwischen zwei Spannfuttern (8, 21) aufgenommen und mit diesem in einem Gestell (20) drehbar gelagert ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannfutter (8), an dem die Stauchwerkzeuge (5, 6, 7) angeordnet sind, mit seiner Welle (16) an einem gestellseitigen Drehantrieb (24) angeschlossen ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (15, 18) in dem Gestell (20) radial zu dem Blechzylinder (17) verschieblich gelagert sind und mit einem gestellseitigen Druck- oder Vorschubantrieb (26, 27) verbunden sind.

Zeichnung