專利名稱：內(nèi)冷卻沖頭的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般地涉及由環(huán)形物形成罐頭且尤其是由兩部分組成的罐頭成型時所使用的沖頭，更具體說，涉及內(nèi)冷卻的這種沖頭。
背景技術：
成形機用于金屬容器殼體的成型。淺的金屬杯狀物由沖頭推進一組環(huán)形的成型模，從而形成罐頭的拉長的殼體，例如，在已知的拉伸與擠拉工藝中就是如此。傳統(tǒng)的罐頭成形機的例子示于美國專利4173882中，該專利于1979年11月13日授予Lee，Jr，其全部公開內(nèi)容合并在本文中供參考。
在拉伸機和擠拉機中，往復式?jīng)_桿的前端通常裝有一可拆卸的獨立的沖頭。沖頭形成內(nèi)沖子，當它穿過連續(xù)的模具時，罐頭在其上成形、拉伸和擠拉。沖頭的溫度應當控制，以克服由于在沖頭、罐殼內(nèi)側和沖頭運動所穿過的模具之間重復摩擦接觸而在沖頭中產(chǎn)生的熱量。
在傳統(tǒng)的罐頭成型中，外加的冷卻液維持著操作溫度條件。但在有些罐頭成形的應用中，要求排除傳統(tǒng)使用的外部冷卻液。外部冷卻液可能沾污容器表面，這在隨后就需要作費錢又不利于環(huán)境的成型后清洗工序。
先前的內(nèi)冷卻沖頭結構，即授予Phalin等人的美國專利4502313，公開一條單獨冷卻劑進口通道和一條單獨的冷卻劑出口通道，它們使冷卻液能流過與沖頭內(nèi)部相鄰的螺旋槽。在授予Robbins的美國專利5687604、授予Mueller的美國專利5233912，5048592、及授予Ohba等人的美國專利5678442中，公開了通過中心導管的冷卻液供應與排出管。授予Nagao等人的美國專利6035688利用一條單獨的連續(xù)通道供應冷卻劑?，F(xiàn)有技術裝置不足之處在于，它們不能使沖桿內(nèi)周向溫度梯度最小化，且不能使沖頭均勻冷卻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過使流體的、特別是液體的冷卻劑，穿過多個環(huán)形配置的輸液管輸送到徑向排列的孔，來克服現(xiàn)有技術內(nèi)冷卻沖頭的缺點。每個孔中液體流入鄰接沖頭內(nèi)表面的環(huán)形溝槽內(nèi)，沖頭位于沖桿端部外表上。內(nèi)冷卻沖頭不需應用外來冷卻液。沖頭的表面溫度可通過例如直接與沖頭接觸或監(jiān)測冷卻沖頭的液體溫度等辦法進行連續(xù)監(jiān)測，冷卻液溫度可自動調(diào)節(jié)，以保持沖頭溫度在可允許范圍內(nèi)。
冷卻流體介質(zhì)由溫控裝置提供，并通過一系列穿過沖桿的管子輸送給沖頭。進口管將冷卻介質(zhì)引向沖桿遠端或前端及在那里的沖頭。位置更近或更靠后的出口管將從沖頭流出的冷卻介質(zhì)返回。多根平行的進出口管沿沖頭的圓周方向隔開，并對稱地布置在沖頭周遍四周，進口管與出口管交替布置以將流體介質(zhì)均布在沖頭內(nèi)表面四周。有對稱孔的多條進出口結構有助于確保沖頭溫度保持恒定，從而最大限度地減少周向溫度梯度。
流體輸送管優(yōu)選用傳熱性能低的材料制造，以最大限度地降低對沖頭內(nèi)側沖桿壁的傳熱。最大限度地減少流體介質(zhì)與沖桿之間的傳熱對于保持在流體介質(zhì)與沖桿之間傳熱準確和有準確的流體介質(zhì)進口溫度，對于最大限度地降低因溫度梯度引起的沖桿扭曲都是必不可少的。沖桿內(nèi)圓周方向溫度梯度可能使沖桿扭曲，不利于沖頭對準。
各輸送管之間的孔道在圓周方向?qū)ΨQ布置，進口孔與出口孔交替布置以最大限度地降低周向的任何溫度梯度，這種梯度會傳遞給沖桿或沖頭表面并使其扭曲。交替對稱分布的進口孔和出口孔將流體介質(zhì)均勻地沿徑向分配到?jīng)_桿外側周圍的沖頭內(nèi)表面。輸送管還環(huán)繞單獨的中央氣流孔，并有助于容器從沖頭上脫模。
通過以下參照附圖的說明，將會明白本發(fā)明其它特點和優(yōu)點。


圖1是根據(jù)本發(fā)明所述的內(nèi)容冷卻沖頭組件的立面剖面；圖2是圖1的沖頭組件的立面剖面，其示出了流入組件的冷卻流體介質(zhì)通道；圖3是平面剖視圖，其詳細示出了圖1的沖頭組件的進口歧管；圖4是圖2所示沖頭組件遠端的放大圖，其示出了流體冷卻介質(zhì)的供應；圖5是表示圖1的沖頭組件近端的橫截面，其示出了流向根據(jù)本發(fā)明所述沖頭的流體。
圖6是圖1的沖頭組件的橫截面，其示出了流體冷卻介質(zhì)的排出通道；圖7是剖視平面圖，其詳細示出了圖1的沖頭組件的出口歧管；圖8是圖2所示沖頭組件遠端的放大圖，其示出了從沖頭排出的冷卻介質(zhì)。
具體實施例圖1示出了根據(jù)本發(fā)明所述內(nèi)部冷卻沖頭組件2的橫截面。該組件包括一可往復運動的沖桿4，沖桿4以傳統(tǒng)方式通過容器成形工具總成(未示)的一系列模具(未示)作往復運動。該工具總成可在題為“內(nèi)冷卻工具組套”且在此提出申請的相關申請中見到。沖桿的遠端、外端或前端外徑變小。沖頭6在此沖桿較窄的遠端處作可拆連接。
如圖1及5所見，多根用于供應流體冷卻介質(zhì)的流體輸送進口管8及多根用于排出冷卻介質(zhì)的流體輸送出口管10都形成在沖桿4內(nèi)且作環(huán)形周向?qū)ΨQ布置，管子8和10交替布置。與溫控裝置13連接的歧管12設在沖頭組件的近端上且連接管子8和/或10中的至少一根。
圖2-5示出了流體冷卻介質(zhì)向沖頭的供應。圖2示出了冷卻介質(zhì)從傳統(tǒng)設計的流體介質(zhì)溫控裝置13(圖3)流入歧管12的進口部分，進入沖桿4并按圖4中的箭頭所示沿流體輸送進口管8流向遠端。圖3示出了歧管12的進口部分14。當進口部分14接近遠端時，冷卻介質(zhì)從管8沿徑向向外通過徑向孔16流入沿沖頭6的內(nèi)表面或內(nèi)孔表面延伸的溝道或間隙18。
圖6-8示出了冷卻介質(zhì)從沖頭排出。圖6示出了冷卻介質(zhì)從間隙或溝道18的近端沿徑向通過出口孔20離開溝道18流入歧管12的出口22。冷卻介質(zhì)沿流體輸送出口管10向后或向近端流動，出口流動方向由圖8中的箭頭表示。
圖5示出了設在沖桿4內(nèi)的各進口管8和出口管10呈交替環(huán)狀配置。同樣，流體溝道18的進口孔16和出口孔20也呈對稱環(huán)狀配置，使冷卻介質(zhì)均勻分布在沖頭內(nèi)表面。間隙或溝道18可包括一系列在部分圓周上的單個通道或溝道，或者一條環(huán)繞沖頭內(nèi)側的環(huán)形溝道，在此間隙中有分開放置的沖頭支撐。由于各進口管8和出口管10在圓周上位置錯開，因此，不論是圓周上間隙足夠大還是進口孔16、20有夾角，都可使介質(zhì)在沖頭內(nèi)按上述流動。
流體輸送管8和10由傳熱性能差的材料制成，以最大限度地減少流體介質(zhì)與沖桿之間的傳熱，從而精確地保持流體介質(zhì)進口溫度并最大限度地減少由于圓周方向溫度梯度引起的沖桿扭曲。此種溫度梯度不利于保持沖桿的直線度。沖桿溫度由流體介質(zhì)冷卻，且均勻地冷卻以保持直線度。此外，也可將流體加熱以便使沖桿加溫，如在機器起動時的情況。這對于最大限度地減少熱膨脹效應，改進拉伸、擠拉，脫膜工藝是有益的。
為了保持溫度在正確水平，沖頭的溫度可用測溫探針23連續(xù)監(jiān)測，該探針與沖頭6的遠端附近位置相連，其中該位置可處于例如沖頭的內(nèi)部或外部、在沖桿的外部，也可監(jiān)測間隙18中的流體溫度。
沖桿4中沿軸向配置的獨立中心孔24用于空氣流動，以利于成形的容器從沖頭上脫模。
盡管本發(fā)明已對具體實施例作了說明，但所屬技術領域的技術人員顯然可作出很多其它的改變和修改或其它應用。因此，本發(fā)明不是要局限于這里公開的內(nèi)容，本發(fā)明只由所附權利要求書來限定。
權利要求
1.一種沖頭組件，其可通過將難以加工的杯狀物推進一環(huán)形模具來生產(chǎn)容器殼體，該沖頭組件包括；沖桿，其有遠端和近端；沖頭，其安裝在沖桿遠端上，該沖頭具有內(nèi)表面；歧管，其與沖桿近端連通；流體進口管，其形成在沖桿內(nèi)，呈環(huán)狀排到且在圓周上互相隔開，可將冷卻液從歧管供向沖桿的遠端；及多個徑向進口孔，所述進口孔從進口管道通向沖頭內(nèi)表面，可將冷卻液供到?jīng)_頭內(nèi)表面；流體出口管，其在沖桿內(nèi)呈環(huán)狀排列且在圓周上互相隔開，可排出冷卻液；多個徑向出口孔，其從上述內(nèi)表面向外，并沿沖桿長度與進口孔隔開，可將冷卻從沖頭內(nèi)表面送到出口管。
2.如權利要求1所述的沖頭組件，其中進口孔沿沖桿比出口孔遠，所述內(nèi)表面在每一進口孔與至少一個出口孔之間限定了一間隙。
3.如權利要求1所述的沖頭組件，其中環(huán)形排列的進口管和出口管被布置成進口管和出口管交替配置。
4.如權利要求3所述的沖頭組件，其中進口管與出口管平行。
5.如權利要求1所述的沖頭組件，其中沖頭有近端，且出口孔靠近沖頭的近端。
6.如權利要求1所述的沖頭組件，還包括在沖桿內(nèi)的中心孔，供空氣流動，有助于容器從沖頭上脫模。
7.如權利要求1所述的沖頭組件，還包括溫控裝置，可將冷卻介質(zhì)供給歧管。
8.如權利要求7所述的沖頭組件，還包括監(jiān)測沖頭外側溫度的裝置，用于控制冷卻介質(zhì)溫度。
9.如權利要求1所述的沖頭組件，其中輸送管由傳熱性能差的材料構成。
全文摘要
一種內(nèi)冷卻沖頭(6)，其配置在罐頭成形機的沖桿(4)的端部。沖桿(4)內(nèi)的流體內(nèi)冷卻結構不需要外部提供冷卻液。多根平行的輸液管(8、10)對沖桿(4)作環(huán)狀排列。冷卻介質(zhì)經(jīng)進口管(8)流入徑向的進口孔(16)，進口孔(16)將冷卻介質(zhì)供給沖頭(6)的內(nèi)表面，介質(zhì)經(jīng)位于沖頭(6)內(nèi)表面的溝道(18)向后流到徑向出口孔(20)，再通過沖桿(4)導向出口管(10)。排出的冷卻介質(zhì)沿沖桿向后流動，通過歧管(12)流出。輸液管(8、10)交替對稱布置在沖桿(4)周圍的圓周上，以降低沖桿(4)內(nèi)的徑向溫度梯度。中心孔(24)使空氣流過沖桿(4)，有助于成形的容器從沖頭(6)上脫模。
文檔編號B21D22/30GK1582206SQ02821994
公開日2005年2月16日 申請日期2002年10月31日 優(yōu)先權日2001年11月2日
發(fā)明者R·布盧 申請人:西卡罐頭機械有限公司