Verfahren und Einrichtung zur Herstellung hohler Metallkörper. Diese Erfindung betrifft ein Verfahren arid eine Einriehtun- zur Herstellung hohler Metallkörper, z. B. Konservendosen für :Milch und andere Lebensmittel.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, Metallkörper herzustellen, deren Tiefe im Ver hältnis zum Durchmesser gross ist, und zwar in einer Ziehoperation, also ohne Zwischen glühen oder eine andere Zwisehenbehandlung.
Das Verfahren gemäss der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, dass ein Rohling in einer Operation durch einen Stempel durch eine Anzahl ringförmiger Matrizen gezogen wird, von denen die erste dem Rohling die Forni einer Schale ain Ende des Stempels gibt und von denen die andern Reduktionsmatri zen sind, die mit dem Stempel zusammenarbei ten, um die Wandstärke der Schale zu ver ringern, wobei die Anordnung so ist, dass die Axialkraft,
die auf den Rohling zu seinem Durchzug durch. die Matrizen ausgeübt wird, mindestens so weit durch die Reibung zwischen Stempel leid Rohling übertragen wird, dass die Axialkraft, die auf den Boden des Kör pers übertragen wird, kleiner ist, als der Fe stiäkeit des Materials entispricht.
Die Einrichtung gemäss der Erfindung umfasst einen Stempel und eine Reihe von ringförmigen Matrizen, wobei die Reduktions matrizen einen sich verengernden Teil von konusähnlieber Form haben, dessen halber Konuswinkel zwiselien 7 und 13 beträgt.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird eine beispielsweise Ausführungsform des Verfahrens und des -1#usführtuigsniittels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen be- sehrieben, in denen:
Fig. 1 eine Setenansieht einer ganzen Ein- riehtung zur Durebführung des Verfahrens darstellt, Fig. 'einen Teil der Einriehtung im Sehnitt zeigt urici.
Fig. 3 ein Deiail. der reduzierenden Ring- inatrizen in grösserem Massstab zeigt.
1 ist. ein Rahmen, der die ganze Einrich tung trägt. ? ist eine durch. einen äussern, nicht gezeigten Antrieb bewegte Welle mit. einer Kurbel 3. Auf der Weile montiert ist ein inneres Exzenterllaa.r 4 und ein äusseres Ex zenterpaar 5.
Eine Pleuelstange 6 wird von der Kurbel 3 bewegt und schiebt den Stempel 7 hin und her, der in bekannter Weise, siehe Fig.2, wassergeh-ülrlt ist; die Kühlflüssigkeit fliesst durch nicht. -ezei#gte bie-same Rohre zu und von dem Stempel. Das Ende des Stem- pels ist leicht abgerundet, wie bei 7' gezeigt ist.
Die Rollen 8 laufen auf den Exzentern 4 und übertragen eine hin- und hergehende Be- wegung auf die Stossstangen 9, die einen Blech halter 10 entsprechend. gegen oder weg von einem Anschlagglied 11 bewegen. Die Stoss stangen 9 werden durch Federn gegen die Ex zenter 4 gedrückt. Der Blechha=lter 10 und das Anschlagglied 11 besitzen eine Bohrring in der Mitte, durch die der Stempel bei seinem Hub geht.
Wenn der Stempel in seiner vollständig herausgezogenen Stellung ist, wie Fig.1 zeigt, so ist eine Lücke 12 zwischen Blechhalter 10 und Anschlagglied 11., die so gross ist, dass sie einen Rohling 12', Fig. 2, in Form einer run den Scheibe aus Aluminium, einem andern passenden Metall oder einer Metallegierung aufnehmen kann.
Rollen 13 laufen auf den Exzentern 5 und übertragen eine hin- und hergehende Bewe- guuig auf Stossstangen 14, die durch Federn gegen die Exzenter 5 gedrückt werden und durch ihre Bewegung die gegenseitige Annä herung der halbzylindrischen Greiferglieder 15 in Greifstellung, wie Fig. 2 in ausgezogenen Linien zeigt, durch ein Getriebe in den Ge triebekästen 16 bewirken.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind die Matri zen am Anschlagglied 11 befestigt. Die erste Ringmatrize 17 arbeitet mit dem Stempel 7 so zusammen, dass bei der Bewegung des Stem peln durch diese der Metallrohling zu einer Schale wird, die das Stempelende umgibt. Ein Distanzstück 18 trennt den Ring 17 vom ersten Reduktionsring 19.
Ein weiteres Distanzstück 20 trennt den Ring 19 vom nächsten Reduk- tionsring 21 und ein weiteres Distanzstück 22 trennt den Ring 21 vom letzten Redaktions- ring 23.
Die Öffnungen der Redaktionsringe 19, 21, 23 werden suili:zessive kleiner, so dass sie nacheinander die -V#@Taildstärke des Behäl ters reduzieren. Die Distanzstücke 20 und 22 sind so dimensioniert, dass der Boden des Be hälters, der am Stempelende anliegt, gerade den Ring 21 erreicht,
wenn 90 % der Länge, die der Behälter vor dem Passieren des Ringes 19 hatte, diesen Ring passiert hat, und in glei cher Weise ist das Distanzstück 22 so dimen- sioniert,
dass der Boden des Behälters gerade den Ring 23 erreicht, wenn 90 % seiner Länge vor Reduktion im Ring 21 diesen Ring pas- siert hat.
Durch .diese Anordnung dienen die Ringe 19 und 21 als Führungen, ohne das Metall ;so zu beanspruchen, dass es Gefahr läuft, zu brechen. 2.1, 25 und 26 sind Schmier- poilster zur Übertragung eines passenden Schmiermittels auf die Aussenseite des Behäl- ters zwischen den aufeinanderfolgenden Ma trizen.
Fig. 3 zeigt im Detail. die Form jedes Re- duktionsringes, die aus einem konusähnlichen Teil 27 lind einem zylindrischen Teil 28 be steht.
Man erhält die besten Resultate, wenn man eine scharfe Kante 29 zwischen diesen beiden Teilen schleift. Erfahrungsgemäss tritt nach längerem Gebrauch :der Matrizen An fressen ungefähr beim Punkt 30 ein, das heisst im konusähnlichen Teil nahe bei der Kante 29, und in dieseln Fall. russ man die Matrize nach schleifen. Infolge dieses Nachsehleifens wird der zylindrische Teil kürzer.
Die Matrize kann immer wieder nachgeschliffen werden, bis der zylindrische Teil zu kurz wird, um noch die Kante 29 zii bilden. Dann ist die Matrize nieht mehr zu gebrauchen. Der halbe Winkel des konusähnlichen Teils ist etwa 1.0 .
Die beschriebene Einrichtung arbeitet wie folgt: Wenn die Einrichtung in der dureh Fig.1 :dargestellten Lage ist., so wird ein Roh ling 12' in die Lücke 12 gebracht und die Welle 2 in Drehung versetzt. Die Exzenter 4 arbeiten mit den Rollen 8 und schieben durch die Stossstangen 9 den Blechhalter 10 gegen das Anschlagglied 11 und halten den Rohling 1.2' so fest in seiner Lage.
Nicht gezeigte ela stische, vorzugsweise einstellbare Mittel befin den sich entweder im Blechhalter 10 oder im Anschlagglied 11, so dass der Rohling mit ganz bestimmter Kraft zwischen dem Blech halter 10 und dein Anschlagglied 11 gehalten wird. Vor seiner Einführung in die Lüeke 1 _ wird der Rohling auf der gegen das Anschlag- glied 11 zu liegen kommenden Fläche passend geschmiert.
Der Blechhalter 10 bleibt gegen das Anschlagglied mindestens so lange an gepTesst, als ein Teil des Rohlings zwischen diesen beiden Teilen gehalten wird. Die Ex zenter 4 sind daher so geformt, dass dieser Druck während der Vorwärtsbewegung des Stempels aufrechterhalten bleibt, dass aber der Stempel .den Rohling nicht berührt, bevor er durch den Blechhalter gehalten ist.
Der Stempel. drückt dann gegen die Mitte des Roh lings, und der Stempel und die Matrize 1.7 bewirken dann zusammen, dass der Rohling sieh in Schalenform uni das Stempelende legt.. In diesem Stadium ist das Metall noch nicht. dünner geworden und die Sehalenwände sind ebenso dick, wie der Rohling ursprünglich war. Die Form der Schale wird durch die punktier ten Linien 31 in Fig. 2 angegeben.
Bei der Formung der Schale wird der Rohling wi schen Blechhalter 10 Lind dem Anschlagglied 11 herausgezogen.
Die weitere Stempelbewegung bringt die Schale, der,--m äusserer Teil wieder durch das Ringpolster 24 geschmiert wurde, in Berüh rung mit. der Reduktionsmatrize 1.9. Inr koni- :
ycheri Teil der Matrize wird der Rohling gegen den Schaft des Stempels gepresst, wodurch ge nug Reibung entwickelt wird, um die ganze oder fast. die ganze Kraft, die zum Durchzug des Rohlings durch die Reduktionsmatrize nö tig isst, aufzubringen. Wenn überhaupt eine Kraft von der Stirnfläche des Stempels auf den Seha:lenboden ausgeübt wird, ist. sie so klein, dass sie die Materialfestigkeit nicht über schreitet.
Gleichzeitig ist. der Winkel gross ge nug, damit. das Metall beim Reduktionspro- zess fliessen kann. Versuche haben gezeigt, dass ein Winkel von ungefähr 10 am besten ist, jedoch wurden Winkel zwischen 7 und 13 mit Erfolg für den konusähnlichen Teil ver wendet. Die Form eines Teils des Gegenstandes nach dem Passieren der Reduktionsmatrize 19 wird durch die punktierten Linien 32 an gegeben. Wie man sieht, sind die Wände nun dünner als der Boden.
Nach dein Passieren. der Reduktionsmatrize 19 wird das Äussere des teilweise gezogenen Rohlings wieder durch das Polster 25 geschmiert, bevor es die nächste Reduktionsmatrize 21 erreicht.
Der Boden des Rohlings erreicht die Ma trize 21, wenn ungefähr 90 lo der Länge der Wand die Matrize 1.9 passiert hat, wie es die punktierten Linien 3<B>2</B> angeben.
Der Ziehprozess wird durch Zusammen arbeit des Stempels 7 und der letzten Red-Lik- tionsmat.rize 23 wiederholt, und in diesem Stadium ist der Gegenstand von der durch die punktierten Linien 33 angedeuteten Form in die durch die punktierten Linien 34 ange deutete Forrn verwandelt.
Die Fortsetzung des Stempelhubes führt den Rohling direkt durch die Matrize 23 Lind jetzt. ist der Rohling. in. einen ;
Behälter verwandelt, der dünne Wände und ein. grosses Verhältnis Länge zum Durchmesser hat.. Ausserdem kann das mit den angegebenen Mitteln in einem einzigen Arbeitsgang bei Raumtemperatur durchgeführt werden. , Wenn man wünscht, in den Boden des Be- hälters Buchstaben, Zahlen oder eine Vorrieh- tung zu prägen, so wird ein Prägeteil 37 ela stisch im.
Rahmen 36 montiert und so ein gestellt, dass der Behälterboden durch den Stempel 7 am Ende ;seines Hubes mit ihm in Kontakt gebracht wird. Die Stirnfläche des Stempels 7 weist passende Vertiefungen auf, so dass ihr Zusammenwirken mit dein Präge teil 37 eine Prägung des Behälterbodens in der gewünschten Weise bewirkt.
Es ist nun notwendig, den gezogenen Be hälter vom Stempel, an dein er infolge der Ziehvorgänge fest anlieäd., zu entfernen. Das kann in passender Weise mit. einem Entfer- nungsrnecharrisnius geschehen. Sobald der Vor wärtshub des Stempels beendet ist, bewege die Exzenter<B>5</B> die Rollen 13 und damit die Stossstangen :14 vorwärts, wodurch mit. Hilfe des in den Getriebekästen 16 befindlichen Getriebes die Greiferg.lieder 1.5 sich gegen seitig nähern und den gezogenen Behälter um geben.
Die Greiferglieder 15 haben innen vor stehende Teile 35 und der Apparat ist so di mensioniert, dass der I1.aupt:teil. der Greifer glieder während des Beginnes des Rückwärts- hu ges des Stempels den. Behälter tunfasst, bis seine Kante gegen die vorstehenden Teile 35 anstösst. Die weitere Rückwärtsbewegung des Stempels bewirkt ein.
Abstreifendes Behä.iters. Obwohl. der Behälter fest am Stempel. anliegt und beträchtliche Kraft zti seiner Entfernung nötig ist, findet keine Deformation des Be hälters stat.l, da. er während des Abstreifens vollständig von den Greifergliedern umgeben ist.
Nach. denn Abstreifen des Behälters vom Stempel. erlauben die Exzenter 5 eine Rück- wärtsbeweg-tzng der Stossstangen 7.4 durch ihre Federn. Lind dadurch eine Öffnung der Grei- ferglieder. Der gezogene Beh4lter kann dann frei in ein passendes Gefäss unter der Ein- richtting fallen.
Aus dem Gesagten geht hervor, dass bei jeder Umdrehung der Welle 2 ein vollstän diger Arbeitsgang erfolgt und ein Rohling in einem Arbeitsgang in einen gezogenen Behäl ter verwandelt wird. Die Erfahrung zeigte, dass unter normalen Bedingungen 60 Behälter pro Minute produziert werden können, wobei nur ein geringer Prozentsatz Ausschuss auf tritt.
Method and device for the production of hollow metal bodies. This invention relates to a method and a device for producing hollow metal bodies, e.g. B. Food cans for: Milk and other foods.
The object of the invention is to produce metal bodies, the depth of which is large in relation to the diameter, in a drawing operation, that is to say without annealing in between or other intermediate treatment.
The method according to the invention is characterized in that a blank is drawn in one operation by a punch through a number of ring-shaped dies, the first of which gives the blank the shape of a shell at the end of the punch and of which the other reduction dies are, which work with the punch to reduce the wall thickness of the shell, the arrangement being such that the axial force,
which on the blank to its passage through. the dies is exerted, at least so far is transmitted by the friction between the punch sorry blank that the axial force that is transmitted to the bottom of the body is less than the strength of the material corresponds.
The device according to the invention comprises a punch and a series of ring-shaped matrices, the reduction matrices having a narrowing part of a cone-like shape whose half cone angle is between 7 and 13.
For a better understanding of the invention, an exemplary embodiment of the method and the means of execution will be described with reference to the accompanying drawings, in which:
1 shows a view of an entire device for carrying out the method, FIG. 1 shows part of the device in section.
Fig. 3 shows a Deiail. of the reducing ring matrices on a larger scale.
1 is. a frame that supports the entire facility. ? is one through. an external, not shown drive shaft moved with. a crank 3. Mounted on the shaft is an inner eccentric blade 4 and an outer pair of eccentrics 5.
A connecting rod 6 is moved by the crank 3 and pushes the plunger 7 back and forth, which is wassergeh-ülrlt in a known manner, see Figure 2; the coolant does not flow through. -showed flexible pipes to and from the punch. The end of the stamp is slightly rounded, as shown at 7 '.
The rollers 8 run on the eccentrics 4 and transmit a back and forth movement to the bumpers 9, which hold a sheet metal holder 10 accordingly. move against or away from a stop member 11. The push rods 9 are pressed against the eccentric 4 by springs. The Blechha = lter 10 and the stop member 11 have a drill ring in the middle through which the punch goes during its stroke.
When the punch is in its fully withdrawn position, as shown in FIG. 1, there is a gap 12 between the blank holder 10 and the stop member 11, which is so large that it has a blank 12 ', FIG. 2, in the form of a round Disc made of aluminum, another suitable metal or metal alloy can accommodate.
Rollers 13 run on the eccentrics 5 and transmit a reciprocating motion to the push rods 14, which are pressed by springs against the eccentrics 5 and, through their movement, the mutual approach of the semi-cylindrical gripper members 15 in the gripping position, as in FIG Solid lines show, through a gear in the gear boxes 16 Ge.
As can be seen from Fig. 2, the Matri zen are attached to the stop member 11. The first ring die 17 cooperates with the punch 7 in such a way that the metal blank becomes a shell that surrounds the end of the punch during the movement of the punch. A spacer 18 separates the ring 17 from the first reduction ring 19.
A further spacer 20 separates the ring 19 from the next reduction ring 21 and a further spacer 22 separates the ring 21 from the last editorial ring 23.
The openings of the editorial rings 19, 21, 23 are suili: cessive smaller, so that they successively reduce the -V # @ Taild strength of the container. The spacers 20 and 22 are dimensioned so that the bottom of the container, which rests against the punch end, just reaches the ring 21,
when 90% of the length that the container had before it passed the ring 19 has passed this ring, and in the same way the spacer 22 is dimensioned so
that the bottom of the container just reaches the ring 23 when 90% of its length has passed this ring before reduction in the ring 21.
By .this arrangement the rings 19 and 21 serve as guides without stressing the metal so that it runs the risk of breaking. 2.1, 25 and 26 are lubricating cushions for transferring a suitable lubricant to the outside of the container between the successive matrices.
Fig. 3 shows in detail. the shape of each reduction ring, which consists of a cone-like part 27 and a cylindrical part 28.
The best results are obtained by grinding a sharp edge 29 between these two parts. Experience has shown that after prolonged use: the matrices eat in at approximately point 30, that is to say in the cone-like part near the edge 29, and in this case. so you can grind the die. As a result of this regrinding, the cylindrical part becomes shorter.
The die can be reground again and again until the cylindrical part is too short to still form the edge 29 zii. Then the die can no longer be used. Half the angle of the cone-like part is about 1.0.
The device described works as follows: When the device is in the position shown by Fig.1:, a raw ling 12 'is brought into the gap 12 and the shaft 2 is set in rotation. The eccentrics 4 work with the rollers 8 and push the sheet metal holder 10 through the push rods 9 against the stop member 11 and hold the blank 1.2 'so firmly in its position.
Not shown ela tical, preferably adjustable means are located either in the sheet metal holder 10 or in the stop member 11, so that the blank is held with a certain force between the sheet metal holder 10 and your stop member 11. Before it is introduced into the hole 1 _, the blank is suitably lubricated on the surface coming to rest against the stop member 11.
The sheet metal holder 10 remains pressed against the stop member at least as long as a part of the blank is held between these two parts. The eccentrics 4 are therefore shaped such that this pressure is maintained during the forward movement of the punch, but that the punch does not touch the blank before it is held by the blank holder.
The Stamp. then presses against the center of the blank, and the punch and the die 1.7 then together cause the blank to see in the form of a shell and place the end of the punch. The metal is not yet at this stage. become thinner and the sehal walls are just as thick as the blank was originally. The shape of the shell is indicated by the dotted lines 31 in FIG.
During the formation of the shell, the blank wi rule sheet holder 10 and the stop member 11 is pulled out.
The further stamp movement brings the shell, which - in the outer part was again lubricated by the ring pad 24, into contact. the reduction matrix 1.9. Inr koni-:
ycheri part of the die, the blank is pressed against the shaft of the punch, whereby enough friction is developed around the whole or almost all of it. to apply all the force necessary to pull the blank through the reduction die. If any force is exerted at all from the end face of the punch on the base of the neck, it is. so small that it does not exceed the strength of the material.
Simultaneously is. the angle big enough so that. the metal can flow during the reduction process. Tests have shown that an angle of about 10 is best, however angles between 7 and 13 have been used with success for the cone-like part. The shape of part of the object after passing the reduction die 19 is given by the dotted lines 32. As you can see, the walls are now thinner than the floor.
After your passing. of the reduction die 19, the exterior of the partially drawn blank is again lubricated by the pad 25 before it reaches the next reduction die 21.
The bottom of the blank reaches the die 21 when approximately 90 lo of the length of the wall has passed the die 1.9, as indicated by the dotted lines 3 <B> 2 </B>.
The drawing process is repeated by the cooperation of the punch 7 and the last red-liking template 23, and at this stage the object has been transformed from the shape indicated by the dotted lines 33 into the shape indicated by the dotted lines 34.
The continuation of the punch stroke leads the blank directly through the die 23 and now. is the blank. in a ;
Transformed container, of thin walls and a. has a large ratio of length to diameter. In addition, this can be carried out with the specified means in a single operation at room temperature. If one wishes to emboss letters, numbers or a device in the bottom of the container, an embossed part 37 is elastically imprinted.
Frame 36 is mounted and set so that the container bottom is brought into contact with it by the punch 7 at the end of its stroke. The end face of the stamp 7 has matching depressions so that their interaction with your embossing part 37 effects an embossing of the container bottom in the desired manner.
It is now necessary to remove the drawn container from the stamp to which it is firmly attached as a result of the drawing processes. That can be done in a fitting way. happened to a distant friendship. As soon as the forward stroke of the punch has ended, the eccentrics <B> 5 </B> move the rollers 13 and thus the push rods: 14 forwards, thereby with. With the help of the gear located in the gear boxes 16, the Greiferg.lieder 1.5 approach each other and give the pulled container.
The gripper members 15 have inside standing parts 35 and the apparatus is dimensioned so that the I1.aupt: part. the gripper limbs during the beginning of the reverse stroke of the stamp. The container takes hold until its edge touches the protruding parts 35. The further backward movement of the punch causes a.
Stripping container. Although. the container firmly on the stamp. is applied and considerable force is required to remove it, there is no deformation of the container. it is completely surrounded by the gripper members during stripping.
To. because stripping the container from the stamp. The eccentrics 5 allow the bumpers 7.4 to move backwards through their springs. And thereby an opening of the gripper links. The drawn container can then freely fall into a suitable container under the device.
From what has been said, it can be seen that with each revolution of the shaft 2 a complete work step takes place and a blank is converted into a drawn container in one work step. Experience has shown that under normal conditions 60 containers per minute can be produced with only a small percentage of rejects.