容器口部压合装置及设备的制作方法

本发明涉及一种容器口部压合装置，以及配装该容器口部压合装置的容器口部压合设备。

背景技术：

金属材质，尤其是不锈钢，以其稳定性高、机械性能良好、来源广、技术成熟和符合食品安全要求等优点被家电行业广泛使用，在厨房电器中，不锈钢多做成杯体、罐体、锅体等容器，用于盛放物质，以便实现电器功能。

容器一般为板材成型，容器口成型后会产生相对锐利的边缘，若不加以修整或者进一步的加工，非常容易划伤人体。一般对容器口进一步的加工，遮蔽其边缘。目前业界多使用卷圆工艺，使容器口卷绕，而使边缘位于所形成的卷的内部，卷的其他部分对其边缘形成遮蔽。

然而，卷圆工艺会使得容器口部的“卷”具有一个相对“封闭”的腔室，卷圆并不能使“卷”充分封闭，从而在使用过程中死于腔室容易藏污纳垢，污垢的成分取决于食材类别，但无论那种类型的污垢因其藏于所述腔室，而无法实现有效的清洗，留下食品使用安全隐患。

可以参考的示例可见于双层不锈钢碗，其碗口采用金属卷绕工艺而将切割基材所产生的刃口包绕在内，但长时间使用后双层结构所形成的容腔内都会有水进入，非常容易滋生细菌。金属卷绕所形成的结构密封性能非常差，污垢及水容易进入，但却没有办法有效的进行清理。

此外制成成品使用后，所述腔室内囤积的污垢容易产生微电池，加上使用环境的潮湿性，极易形成腐蚀，严重降低不锈钢的使用寿命。

现阶段卷圆工艺的实现依赖于滚压成形，此类成型工艺自身也存在着一些缺点，具体如下：

1.依靠工件转动实现对其卷圆的加工，无法对方形等异形容器进行加工，功能性差。

2.加工繁琐，耗时多，效率低，操作人员易与高速运行设备接触，安全性差。

3.加工时使容器口部偏斜、变形，加工面易形成褶皱和明显压痕，或卷圆加工不足，缝隙较大。一致性差，废品率高。

可参考地，如中国专利文献CN201058491Y，尽管其所公开的卷边装置适用于塑料容器口的卷边，但卷边是有效避免容器口边缘暴露在外的有效手段。专利文献CN201058491Y通过环形凹槽实现卷边，卷边后所产生的容器口结构可见于其附图1，大致是一种朝向容器底部的槽，属于比较难以清理的结构，显然，家庭条件下，金属容器口所形成的大致呈圆形的卷的清理是基本无法实现的。

中国专利文献CN203265586U公开了一种汤锅口部成型的方法，其口部成型完全依赖于金属流动或者说金属的塑性变形模压成型，汤锅口部基于金属在高压挤压状态下的流动起级，不同于切割所产生的刃口，由金属流动所形成的口部的边棱比较圆钝。应当理解，例如不锈钢材质的容器，所使用基材往往比较薄，难以产生起级所需要的金属流动量，因此，基于金属流动的口部成型方法在很多应用中无法实现。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种有效消除在容器口形成易于藏污纳垢的容腔结构的容器口部压合装置，本发明还提供了一种配装该容器口部压合装置的容器口部压合设备。

依据本发明的实施例中，提供一种容器口部压合装置，其基本结构包括：

成型槽块，该成型槽块的上表面具有环形的成型槽，并以环形槽的型心为中心开有第二中心孔；构建成型槽径向方向内壁的结构体为初始支撑部；

成型块组，具有一组总圆心角为360度且个体几何结构相同的扇形块，该组扇形块为具有给定劲度系数的弹性部件所抱箍而形成所述成型块组，成型块组的中心为上大下小的锥形导引孔，下端为成型头，初始状态时成型头支撑在所述初始支撑部上；

导向柱组件，具有与所述锥形导引孔配合而具有相同锥度的导引块，以及在导引块轴向连接导引块的定位柱；以及

作动部件，在定位柱穿过所述第二中心孔后连接定位柱，而在定位柱轴向驱动该定位柱。

上述容器口部压合装置，可选地，初始支撑部所确定的槽壁为上部向心、下部离心的凸曲面。

可选地，用于成型槽块固定的结构是位于成型槽槽底的固定螺钉孔。

可选地，所述成型块组中成型块的个数为8~16个，且初始状态下，成型块组的长径比为1：1.8~1:2.5。

可选地，所述弹性部件为弹簧带组，且该弹簧带组具有奇数个弹簧带，从而在成型块组的轴向，弹簧带均匀排布；或

除位于中间的弹簧带外，位于中间弹簧带上方的弹簧带组与位于中间弹簧带下方的弹簧带组关于中间弹簧带对称。

可选地，当成型块组到达下行止点时，该成型块组的侧面恰好与工件的内壁留有间隙。

可选地，所述定位柱还包括位于导引块上侧的部分，记为上端部；

相应地，所述容器口部压合装置还包括连接于所述上端部以提供向上的复位力的复位部件，该复位部件支撑在成型块组的上端。

可选地，所述复位部件为复位盘总成，该复位盘总成包括：

上固定盘，与所述上端部固定连接；

下固定盘，与上固定盘对位设置，并开有用于上端部通过的过孔；

弹簧总成，至少配有一对，并以过孔轴线为轴环形阵列；

其中，弹簧总成的弹簧导柱下端固定于下固定盘，上端导向于上固定盘上预设的导向孔；弹簧总成的弹簧为圆柱弹簧，套装在弹簧导柱上并介于上固定盘与下固定盘之间。

可选地，所述导向孔包括上下两部分，上部为圆柱孔，下部为上小下大的圆锥孔，该圆锥孔部分的容纳所述圆柱弹簧。

依据本发明的实施例，还提供了一种使用前述的容器口部压合装置的容器口部压合设备，所述容器压合设备还包括：

工作台，台面上承托所述成型槽块，工作台下部的空间内容置所述作动部件；

其中，所述作动部件为液压缸，该液压缸的推杆连接所述定位柱的下端。

依据本发明的实施例，提供一种上表面具有成型槽的成型槽块，成型槽用于纳入已经卷绕的容器口部，进而提供成型块组，该成型块组初始状态支撑在成型槽块的初始支撑部上，在成型块组没有张开的条件下，不影响工件在工位上的上装；随着导向柱组件的下行，导向柱组件上的导引块与成型块组的导引孔配合所形成的锥形配合结构，首先使成型块组中的成型块产生径向位移，而逐渐张开，直至其成型头脱开初始支撑部的支撑而在导引柱组件对其的轴向分力作用下进入成型槽而压制在容器口部待压合的位置。给定劲度系数的弹性部件使成型头具有所需的向下的压力，该压力不小于成型头的成型力即可，容易设计。如此一来，容器口的边缘被压合，而不在具有藏污纳垢的空间。

附图说明

图1为一实施例中容器口部压合设备结构示意图。

图2为一实施例中容器口部压合装置结构示意图。

图3为一实施例中复位盘组件结构示意图。

图4为一实施例中导向柱组件结构示意图。

图5为一实施例中成型快组主视结构示意图（局部剖）。

图6为相应于图5的俯视结构示意图。

图7为一实施例中成型槽块俯视结构示意图。

图8为相应于图7的主视结构示意图。

图9为作为工件的容器在容器口部压合成型装置的工位示意图。

图10为容器口部压合过程流程图。

图中：1.容器口部压合装置，2.控制装置，3.控制面板，4.加工台，5.液压站，6.电动机，7.储油箱，8.阀门组，9.液压缸。

11.导向柱组件，12.复位盘组件，13.成型块组，14.成型槽块，15.底固定板。

111.定位柱，112.导向块，113.固定螺母。

121.下固定盘，122.过孔，123.弹簧，124.上固定盘，125.定位螺母，126.复位销，127.第一中心孔，128.圆锥孔。

131.避让导引孔，132.成型头，133.成型块，134.导引孔，135.弹簧带。

141.固定螺钉，142.第二中心孔，143.成型槽，144.支撑导引部。

G.工件。

具体实施方式

参照说明书附图9，图中，工件G所表示的是一种桶形容器，在加工位置，即工位，容器口部在下，图9以及图10的前两个步骤可见，容器口部的边缘通过向内卷绕，以使其相对锐利的边缘不暴露在外，对于常规的容器口部，图中所示的结构并没有卷绕到位，但能够满足本实施例中相关容器口部压合设备的进一步成型。

有图9可知，工件的口部形成藏污纳垢的空腔，而容易滋生细菌，在容器中导入例如热水，空腔会受热，内部的部分污垢可能会随着膨胀的空气排出而进入容器，从而有比较高的卫生安全隐患。

同时，如图9和10所示，依据本发明的实施例，相关容器口部压合装置及设备适用于容器口部边缘向内卷绕的容器。关于内外，本领域的技术人员应有清楚的理解，是关于容器内和容器外所确定的基础参考系。

对于图1中所示的容器口部压合设备，其整体上是一种上下结构，压合的作动方向为上下方向，且为图4的导向柱组件11的轴向所确定，即压合的作动方向为导向柱组件11的轴向。

此外，应当理解，图中导向柱组件11理想状态下，优选为与成型块组13、复位盘组件12以及成型槽块14具有理想的同轴度，以此确定另外一个参考，即以同轴度所保证的基准轴为基础，本实施例中的轴向、径向以及周向均以此为基础，有额外说明时，在描述特定的部件时除外。

图10示出了容器口部压合的成型过程，或者说流程，工件G放置在容器口部压合装置1的加工位置时，导向柱组件11还没有作动，成型块组13处于图10的最左边状态，成型块组13的成型头132支撑在成型槽块14的支撑导引部144上。若实现图10中间和最右边成型头132的移动，加以保证的是楔形结构的配置，本实施例中表现为锥形的导向块112与导引孔134的配合，导引孔134与导向块112的锥度相同，当导向块112下行时，能够使成型块133产生径向移动。同时，受例如图5中所示的弹簧带135的反作用，成型块组13会有一定的下压力，当下压力达到容器口部变形所需要的应变力时，就能够压合容器口部。

进而，成型块133的径向移动会逐渐的使其脱离支撑导引部144的支撑，而进入成型槽143，进而对位于成型槽143内的容器口部进行压合。

本领域的技术人员据上述的各种技术条件可知，加以对应的，成型块133径向移动到一定程度后，或者说成型块组13的成型头132进入成型槽143后，成型块133的径向移动受到抑制，而变为向下或者轴向的移动，对容器口部进行压合。

加以实现的，参照本发明所提供的附图说明如下：

容器口部压合装置压合卷绕所形成的容腔，从而消除藏污纳垢的容腔，其基本结构包括成型槽块14,、成型块组13和导向柱组件11，以及驱动导向柱组件11的作动部件，作动部件提供导向柱组件11轴向的移动，基础的运动形式是直线运动，例如液压缸9活塞杆所提供的推拉运动。

参见说明书附图7~10，关于所述成型槽块14，其在图中，整体上是一个盘形件，具有上盘面和下盘面，其中其下盘面与图1中的加工台4的台面接合，然后装配在加工台4上。

成型槽块14在一些实施例中可以采用螺栓连接的方式固定在加工台4上，螺栓可以分布在成型槽143之外，也可以位于成型槽143之内，以不干涉成型为准。

在图7所示的结构中，固定螺钉141位于成型槽143的外围，以减少对成型槽143的影响；不过，在一些实施例中，固定螺钉141也可以位于成型槽143内，采用沉孔结构，对成型影响较小。并且此处成型槽块14相对较薄，利于螺钉的穿设和固定。

成型槽块14根据容器的口部形状来确定，大部分的容器口部是圆形口，因此，在大多数的应用中，成型槽块14可以是圆盘形，而一些容器口部是例如矩形结构，成型槽块14可以配置为矩形盘。

可以理解的是，当容器口部为圆形口部结构时，成型槽块14也可以是矩形结构。

成型槽块14的上盘面或者说上表面设有成型槽143，由于大多数的容器口部是圆形口部结构，因此，在图7~10所示的结构均以适配于具有圆形结构的容器口部结构。

成型槽143是一个环形槽，尽管成型块组13张开后，成型块133之间存在间隙，但并不影响压制成型，首先，从图10中可以看出，成型块133的工作行程并不大，换言之，完全张开后，匹配附图10最右边的图，成型块133之间的间隙并不大，而金属受金属组织的影响，即便成型块组13张开后并不能压制全在容器口部周缘，但对最终的压合效果影响并不大。

所述成型槽块14开有中心孔，即图8中所示的第二中心孔142，该第二中心孔142的轴线为环形槽的轴线，同样是成型槽块14的轴线，换言之，第二中心孔的轴线是成型槽块14的型心轴线。

如图8所示，图中约束出成型槽143的结构包括位于成型槽143内侧的部分，此处的内侧表示在成型槽143径向方向上的内外，记为支撑导引部144，其最基本的功能是支撑功能，在图10的左边所示的状态，用于初始状态时，对成型块组13的支撑。

图10加工阶段的依序变化和成型块组13与成型槽块143的配合直接相关。进而，关于成型块组13，其包含一组成型块133，各成型块133完全相同，成型块133为扇形块，所有成型块133的圆心角总和为360度，从而当所有成型块向心组配后，形成如图6的俯视状态的整圆柱结构。

成型块133组配完后，使用例如图5中所示的弹簧带135抱箍，利用弹簧带135的弹力使所形成的成型块组13保持相对可靠的整体，当成型块133受力而向离心侧移动时，弹簧带135会受到进一步的拉伸，产生的回复力会更大。

如前所述，例如弹簧带135应具有一定的劲度系数，从而使成型头132的作用力足以将卷绕的容器口部压合。

产生成型块133张开的结构配置为首先是成型块组13所具有的结构，其开有中心孔，该中心孔为上大下小的锥形导引孔，即为导引孔134，当导引孔134的壁面受到向下的作用力时，会产生作用于成型块133径向的分力，该径向的分力会驱动成型块133向离心侧移动。

相应地，与导引孔134相配合的结构则是导向柱组件11，导向柱组件11包括一导引块112，导引块112的锥度与导引孔134的锥度相同，两者在图2中可见形成锥面配合，当导引块112下行时，会产生扩张导引孔134的力，从而使成型块133产生径向移动。

产生径向移动的再一个条件是，成型块133不跟随导引块112下行，因此，产生如图10最左端的状态，需要支撑导引部144在该阶段支撑成型头132。

当成型块133径向移动到一定距离后，而与支撑导引部144脱开，成型头132会直接作用于容器口部而进入压合阶段。

随着成型块133跟随导向柱组件11的下行，而将容器口部压合，产生如图10最右端图示的状态，容器口部的容腔被消除。

加以匹配的结构还有如前所述的成型头132，成型头132位于成型块133的下端，是压头结构，初始状态时成型头132支撑在所述初始支撑部上，即支撑导引部144上。

导引块112需要在其轴向被驱动，如图4所示，配置一在轴向连接该导引块112的定位柱111，定位柱111继续向下延伸，以连接驱动定位柱111的结构。

对定位柱111驱动的部件记为作动部件，如图1中所示的液压缸9，图中所示的液压缸9是单作用缸，即只能向下拉，可以理解的是，可以采用双作用缸，在采用双作用缸时，可以不配置如图1和2中所示的复位盘组件12，此处需要考虑导向块112能够从导引孔134中顺利的退出，对此在下文中会有详细的描述，在此暂不赘述。

成型完毕后，工件G向上取走，而把成型头132从成型槽143中带出，此时作动部件可以起作用，例如向上的作动，也可以解除作动，例如单作用缸处于单纯的泄油状态。

在优选的实施例中，作动部件可以选择丝母丝杠机构，丝母丝杠机构的主运动副为螺纹副，精度比较高，且工作也非常平稳。

图7中，支撑导引部144用于构建成型槽143的面为上部向心、下部离心的凸曲面，从而能够在成型头132压入成型槽143的过程中产生相对可靠地导引。

以下再看成型块组13的具体结构，如前所述，其大致是一个圆柱或者棱柱结构，通过具有一定劲度系数的弹性部件抱箍起来，需要考虑抱箍的相对稳定性。

图1中可见，省略弹性部件，例如去除弹簧带135后，成型块组13的表面形成有三条环形槽，这三条环形槽分别对应三条弹簧带135中的各一个，用于形成可靠地约束，使成型块组13的张开相对可控。

为获得良好的成型效果，成型块组13中的成型块133个数越多越好，但组配成成型块组13的难度也就越大，所述成型块组中成型块的个数为8~16个，优选为12个。

在图10左端所示的初始状态下，成型块组13的长径比为1：1.8~1:2.5，该长径比的设计需要考虑两个方面的因素，一方面的因素是弹性部件在成型块组13上的设置，需要保证其抱箍的可靠性，同时，在张开时也需要有足够的稳定性，而不至于散开，因此，需要成型块组13有相对比较长的轴向长度，以便于布设多道弹性部件，使成型块133在其轴向各个部分受到的径向力相对均衡，而不至于产生偏斜导致失稳。

另一方面的因素必然是成型块组13越长，其装配难度就会越大，对其他部件，例如导向柱组件11的长度要求就会越高。

在前文中指出，可以在成型块组13上设置用于容置或者部分容置例如弹簧带135的环槽，从而提高弹簧带135抱箍成型块的稳定性。进而，关于弹簧带135的选择，其相对于其他的弹性部件，劲度系数的一致性相对较好，即不同的弹簧带135可以做到劲度系数大致相等。而对于例如橡胶带，其劲度系数不容易做到一致。

另外，涉及到抱箍的整体稳定性，需要为成型块组13提供一定数量的弹簧带135，如图5所示，图中显示有三条弹簧带135，从上至下均匀设置。

进而，优选地，弹簧带组最好选择奇数个弹簧带135，从而在成型块组的轴向，弹簧带135均匀排布。

当采用奇数个弹簧带135时，其具有这样的优势，可以在成型块组13的中间设置一个弹簧带135，记为中间弹簧带，其余弹簧带与该中间弹簧带的距离可以稍大，并且，位于中间弹簧带上方的弹簧带组与位于中间弹簧带下方的弹簧带组关于中间弹簧带对称，在此条件下，所获得的成型块组13的稳定性会更好。

在图10所示的流程中，成型块组13上的成型块133随着工进，逐渐的靠近工件G的内壁，但应当避免成型块组13与工件G产生接触，一旦产生接触，一方面会产生附加的退料力，另一方面也容易造成工件G的变形或者不期望的划伤。

再看导向柱组件11的具体结构，在前文中已经表明，如图2中所示的复位盘组件12属于可选部件，而不是必要部件，复位盘组件12提供的复位力，有利于工件G的卸料。

此外，关于复位盘组件12，从另外的角度来看，导向柱组件11的下固定盘121支撑在成型块组13的上端，在导向柱组件11的牵引下，对成型块组13施加一定的下压力，该下压力是成型头132所需的有效力之一。如前所述，成型头132所需的成型力还来源于导向柱组件11的导向块112提供的分力。

在退料时，由于复位盘组件12提供给成型块组13的力和提供给导向柱组件11的力的方向相反，可以有效的避免导向块112卡在导引孔134内。

那么关于导向柱组件11，其一方面提供给成型块组13一定的力，使其具有确定的运动形式，应当理解，导向块112所提供的径向力，理想状态下是各向同性的力，从而能够给成型块组13各个成型块133大致相同的张开力以及向下的牵引力。

图4中，导向柱组件11具有三个部分，依次是定位柱111、导向块112和固定螺母113，其中导向块112是一个圆台结构的块，开有中心螺纹孔，定位柱111的中上部为螺杆结构，定位柱111与导向块112间是螺纹连接，便于拆卸和后期的维护。

定位柱111的上端配有一固定螺母113，用于与图3中所示的上固定盘124通过第一中心孔127固定连接上固定盘124通过弹簧123获得复位力，从而可以通过第一中心孔127牵引定位柱111实现复位。

如前所述，图1中所示的液压缸9是单作用缸，在优选的实施例中，液压缸9采用双作用缸。如果导向块112能够从导引孔134中顺利的退出，复位部件可以不配置，不过在优选的实施例中，复位部件为必备结构。

当液压缸9采用单作用缸时，复位部件也并不必然设置，对此，在前文中已经进行了相关说明，在此不再赘述。关于所述复位部件优选为复位盘总成，该复位盘总成包括：

上固定盘124，与定位柱111的上端通过固定螺母113固定连接；

下固定盘121，与上固定盘124对位设置，并开有用于定位柱111以及导向块112通过的过孔122。

并进一步配有弹簧总成，至少配有一对，并以过孔122的轴线为轴环形阵列。

其中，弹簧总成的弹簧导柱，即图3中所示的复位销126的下端固定于下固定盘121，该复位销126的上端导向于上固定盘124上预设的导向孔；弹簧总成的弹簧123为圆柱弹簧，套装在弹簧导柱，即复位销126上，且弹簧123介于上固定盘124与下固定盘121之间。

进一步地，如图3所示，所述导向孔包括上下两部分，上部为圆柱孔，下部为上小下大的圆锥孔128，该圆锥孔128部分的容纳所述圆柱弹簧，一方面为圆柱弹簧提供压缩空间，另一方面，部分的容纳圆柱弹簧有利于避免弹簧失稳。

再看配有上述容器口部压合装置的容器口部压合设备，将容器口不压合装置装配在容器压合设备的工作台，也就是图1中所示的加工台4上，加工台4是柜式结构，柜式结构的上表面为工作台面，前侧或者说朝向操作人员的一侧设有控制面板3，以利于操作人员的操作。

柜式结构内部具有相对较大的空间，可以用于安装其他设备，例如图中所示的电动机6、液压站5，以及液压缸9的主体，控制液压缸9的阀门组8，液压站的储油箱7，以及相关的管路配置。

此外控制可以引入例如PLC，以进行整体的智能控制，具体为如图1中所示的控制装置2。