DE2925535C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Tiefziehen von runden Dosen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Tiefziehen von runden Dosen aus lackiertem TFS (tin-free-steel)-Blech, aus dem zuerst eine Platine ausgeschnitten wird, die dann durch ein Werkzeug so umgeformt wird, daß der Mantel der Dose in einen zwischen einem Formstempel und einer Ziehglocke des Werkzeuges gebildeten kreisringförmigen Ziehspalt gezogen wird, worauf dann die fertig gezogene Dose ausgeworfen wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Ziehglocke zur Durchführung dieses Verfahrens.

Das zur Herstellung der Dosen verwendete Werkzeug besteht üblicherweise aus einer Schnittglocke, in der konzentrisch eine Ziehglocke angeordnet ist, die zusammen mit einem konzentrisch in ihr angeordneten Formstempel einen Ziehspalt bildet. Beim Zusammenfahren des Werkzeuges wird eine Platine ausgeschnitten. Die Umformung dieser Platine beginnt unmittelbar nach dem Aufsetzen der Schnittglocke und Ziehglocke auf der Platine, wobei die Umformung zunächst auf die Kreisringfläche zwischen Ziehglocke und Formstempel sowie auf den späteren Boden der Dose beschränkt ist Dieser Bereich wird zunächst einem Streckziehen unterworfen, dem mit zunehmendem Ziehglockenweg eine Biegung um eine Kantenrundung des Formstempels sowie den Ziehradius der Ziehglocke überlagert wird. Die Blechdicke verringert sich dadurch im Bereich des Dosenbodens gegenüber der Ausgangsblechdicke und weist im Bereich der Kantenrundung des Formstempeis einen Minimalwert auf. Durch den sich beim weiteren Ziehglockenweg einstellenden Zugdruckspannungszustand ergibt sich eine Stauchung des Bleches. Dieser Stauchvorgang wird mit zunehmendem Ziehverhältnis so groß, daß die Blechdicke am Dosenrand einen Wert erreicht, der über der Ausgangsblechdicke liegt Um eine Faltenbildung zu vermeiden, muß das Blech während des gesamten Ziehvorganges gehalten werden. Am Ende des Ziehvorganges setzt die Ziehglocke auf einem Beschneidering auf, und die Schnittglocke schneidet den Rand der Dose ab. Gleichzeitig erreicht der obere Formstempel seine Endstellung und prägt den Dosenboden aus. Beim Auseinanderfahren des Werkzeuges wird die gezogene Dose mit einem mechanischen Auswerfer ausgeworfen.

Nach diesem Verfahren bzw. mit dem vorstehend beschriebenen Werkzeug werden im Dauerlauf Dosen aus Weißblech, Aluminium und lackiertem Schwarzblech hergestellt. Da Weißblech ein verhältnismäßig teueres Material darstellt, besteht seitens der dosenverarbeitenden Industrie ein großes Interesse daran, das Weißblech durch das erheblich billigere tin-free-steel-Blech zu ersetzen, das allgemein als TFS-Blech bezeichnet wird. Die Verarbeitung von TFS-Blech zur Herstellung von Dosen ist an sich bekannt. Jedoch war es bisher nur möglich, Dosen mit einer Mantelhöhe von kleiner als 30 mm herzustellen. Trotz intensiver Bemühungen der Fachwelt gelang es bisher nicht, im Dauerlauf ein störungsfreies Auswerfen der aus TFS-Blech tiefgezogenen Dosen mit einer Mantelhöhe ab 30 mm sicherzustellen.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, das eingangs erläuterte Verfahren sowie die zur Durchführung dieses Verfahrens eingesetzte Ziehglocke so zu verbessern, daß sich Dosen auch mit einer Mantelhöhe von weit über 30 mm aus TFS-Blech im Dauerlauf störungsfrei herstellen lassen.

Zur Lösung dieser Aufgabe bedurfte es erst einmal der Ermittlung der Ursache für das unterschiedliche Materialverhalten. Durch eingehende Untersuchungen

so konnte folgendes festgestellt werden:

Während des Tiefziehvorganges erhält bei der Verarbeitung von Weißblech der Dosenmantel innerhalb des Ziehspaltes zwischen Ziehglocke und Formstempel eine konische Form, wobei sich der Dosenmantel ausgehend von dem Kantenradius des Formstempels bis zum Ziehradius der Ziehglocke leicht konisch erweitert. Dadurch stützt sich der Dosenmantel nur über einen verhältnismäßig schmalen Randbereich an der Innenwandung der Ziehglocke ab. Auch bei großen Mantelhöhen ergibt sich dadurch eine bezogen auf die Mantelhöhe stark verringerte Anlagefläche zwischen Dosenmantel und Ziehglocke und daraus resultierend eine entsprechend geringe Reibungskraft, die beim Auswerfen der fertig gezogenen Dose überwunden werden muß.

Demgegenüber konnte festgestellt werden, daß bei der Verarbeitung von TFS-Blech der Dosenmantel lediglich in dem dem Dosenboden benachbarten

Bereich über eine sehr geringe Höhe konisch verformt wird, sich dann aber zylindrisch an die Innenwandung der Ziehglocke anlegt Die Anpreßkraft des Dosenmantels gegen die Innenwandung der Ziehglocke ist dabei so groß, daß der Fertigdurchmesser der ausgeworfenen Dose größer ist als der Ziehdurchmesser der Ziehglokke. Diese hohen, großflächig auf die Innenwandung der Ziehglocke wirkenden Radialkräfte verhindern ein störungsfreies Auswerfen der fertig gezogenen Dose, insbesondere beim Fahren kurzer Taktzeiten. Um überhaupt ein Auswerfen zu erreichen, müssen die auf die fertig gezogene Dose wirkenden mechanischen Kräfte des Auswerfers so groß sein, daß eine Verformung des tiefgezogenen Dosenkörpers nicht vermieden werden kann. Ferner konnte festgestellt werden, daß nach Erreichen der Betriebstemperatur die genannten Radialkräfte so groß geworden sind, daß die aus TFS-Blech gezogenen Dosen um 1,5 mm gestaucht ausgeworfen werden.

Ausgehend von dieser Erkenntnis wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe dadurch gelöst, daß der Mantel der Dose kurz vor ihrem Auswerfen auf seiner Außenfläche mit einem gasförmigen oder flüssigen Druckmedium beaufschlagt wird. Als Druckmedium wird dabei vorzugsweise Druckluft verwendet.

Durch diese Maßnahme wird unmittelbar vor dem Auswerfen der fertig gezogenen Dose auf den Dosenmantel eine radial nach innen gerichtete Druckkraft ausgeübt, durch die der Dosenmantel von der Ziehglocke gelöst und entspannt wird. Außerdem bildet das Druckmedium ein Gleitpolster, das den Auswur; der fertig gestellten Dose zusätzlich erleichtert Schließlich dient das Druckmedium in vorteilhafter Weise zur Kühlung des Werkzeuges sowie der tiefgezogenen Dose.

Wird als Druckmedium Druckluft verwendet, so hat sich ein Druck von etwa 5 bar als zweckmäßig erwiesen.

Die Ziehglocke zur Durchführung des neuen Verfahrens weist erfindungsgemäß auf ihrer Innenwandung zum Ziehspalt hin offene Nuten auf, in die ein oder mehrere Abschlußkanäle für die Zufuhr des Druckmediums münden. Dabei sind die Nutkanten vorzugsweise abgerundet und außerdem zweckmäßig poliert.

Die Nut ist vorzugsweise etwa 2 mm breit und zweckmäßig etwa 0,2 mm tief. Die Anlagefläche der Ziehglocke für den Dosenmantel wird erfindungsgemäß durch die Nuten insgesamt um etwa 40% verringert.

Die Nuten sind zweckmäßig als Spiralnut ausgebildet, wobei die Steigung der Spiralnut vorzugsweise etwa 3 mm beträgt. Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Spiralnut in einem Abstand von etwa 5 mm vom Ziehradius der Ziehglocke beginnt und etwa 10 mm unterhalb der fertiggezogenen Dose an der Innenwandung der Ziehglocke endet

In der Zeichnung ist eine als Beispiel dienende Ausführungsform der Erfindung dargestellt Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch die linke Hälfte eines Werkzeuges zum Tiefziehen einer Dose;

F i g. 2 ein Detail der F i g. 1 in vergrößertem Maßstab mit einer aus TFS-Blech gezogenen Dose und

F i g. 3 in einer Darstellung gemäß F i g. 2 ein herkömmliches Werkzeug mit einer aus Weißblech

ίο gezogenen Dose.

Das in F i g. 1 dargestellte Werkzeug umfaßt in bekannter Weise eine Schnittglocke 1, in der konzentrisch eine Ziehglocke 2 angeordnet ist Letztere bildet zusammen mit einem konzentrisch in ihr angeordneten unteren Formstempel 3 einen kreisförmigen Ziehspalt 4. Ferner sind ein oberer Formstempel 5 sowie ein Beschneidering 6 vorgesehen.

Zwischen dem oberen Formstempel 5 und dem unteren Formstempel 3 ist die linke Hälfte des Bodens 7 einer tiefgezogenen Dose erkennbar. Der Dosenmantel 8 erstreckt sich von einer Kantenrundung 9 des unteren Formstempels 3 durch den Ziehspalt 4 hindurch bis zum Ziehradius 10 der Ziehglocke 2.

Alle diese Merkmale gehören zum Stand der Technik.

Wird mit einem bekannten Werkzeug eine Dose aus Weißblech tiefgezogen, so ergibt sich bei Abschluß des Tiefziehvorganges für den Dosenmantel 8 der in F i g. 3 dargestellte Verlauf. Demnach erweitert sich also der Dosenmantel 8 beginnend von der Kantenrundung 9 bis zum Ziehradius 10 leicht konisch, so daß sich nur im Nachbarbereich des Ziehradius 10 eine verhältnismäßig schmale ringförmige Anlagefläche zwischen Dosenmantel und Innenwandung der Ziehglocke ergibt.

F i g. 2 zeigt nun den entsprechenden Verlauf des Dosenmantels einer aus TFS-Blech tief gezogenen Dose. Demnach legt sich der Dosenmantel bereits in einem Abstand a unterhalb der Kantenrundung 9 des unteren Formstempels 3 zylindrisch an der Innenwandung der Ziehglocke 2 an. Dieser Abstand a beträgt etwa 10 mm.

F i g. 2 läßt ferner erkennen, daß in die Innenwandung der Ziehglocke 2 eine Spiralnut 11 eingearbeitet ist, die zum Ziehspalt 4 hin offen und an einen Anschlußkanal 12 für die Zufuhr eines Druckmediums angeschlossen ist. Die Spiralnut 11 beginnt etwa 5 mm oberhalb des Ziehradius 10 und endet im Abstand a unterhalb des Dosenbodens 7 im Bereich der Kantenrundung 9.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der zur Durchführung des Verfahrens entwickelten Ziehglocke 2 lassen sich im Dauerlauf unter Einhaltung der bei der

so Verarbeitung von Weißblech möglichen kurzen Taktzeiten Dosen aus TFS-Blech herstellen, z. B. Milchdosen mit einer Mantelhöhe von 60 mm.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Tiefziehen von runden Dosen aus lackiertem TFS (tin-free-steeI)-Blech, aus dem zuerst eine Platine ausgeschnitten wird, die dann durch ein Werkzeug so umgeformt wird, daß der Mantel der Dose in einen zwischen einem Formstempel und einer Ziehglocke des Werkzeuges gebildeten kreisringförmigen Ziehspalt gezogen wird, worauf dann die fertig gezogene Dose ausgeworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (8) der Dose kurz vor ihrem Auswerfen auf seiner Außenfläche mit einem gasförmigen oder flüssigen Druckmedium beaufschlagt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckmedium Druckluft von ca. 5 bar vtrwendet wird.

3. Ziehglocke zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandung der Ziehglocke (2) zum Ziehspalt (4) hin offene Nuten (11) aufweist, in die ein oder mehrere Anschlußkanäle (12) für die Zufuhr des Druckmediums münden.

4. Ziehglocke nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutkanten abgerundet sind.

5. Ziehglocke nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutkanten poliert sind.

6. Ziehglocke nach Anspruch 3,4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (11) etwa 2 mm breit ist

7. Ziehglocke nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (11) etwa 0,2 mm tief ist.

8. Ziehglocke nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (U) als Spiralnut ausgebildet sind.

9. Ziehglocke nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der Spiralnut (11) etwa 3 mm beträgt.

10. Ziehglocke nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiralnut (11) in einem Abstand von etwa 5 mm vom Ziehradius (10) der Ziehglocke (2) beginnt und etwa 10 mm unterhalb der fertiggezogenen Dose an der Innenwandung der Ziehglocke endet.