DE3416740C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Formung eines Deckels nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus dem US-Patent 35 37 291 ist ein Verfahren zur Formung eines Deckels für einen zweistückigen Behälter aus einem Roh­ ling in einer doppeltwirkenden Presse bekannt, bei dem zunächst der Rohling unter Druckmitteldruck in der Presse festgehalten wird und dann das Deckelelement aus dem Rohling ausgeschnitten wird. Anschließend wird die Zentralfläche des Deckelelementes in Schneidrichtung abgesenkt, so daß sich eine nach unten geöffnete wulstförmige Sicke bildet und darauffol­ gend wird die zur Zentralfläche des Deckelelementes zeigende Sickenwand über das Niveau des Randes der äußeren Sickenwand hinausgezogen, wobei die verbleibende Zentralfläche des Deckelelementes auf einem unveränderten Niveau gehalten wird, so daß sich eine zur äußeren Sicke inverse innere Nut bildet, wonach der fertig geformte Deckel ausgestoßen wird.

Die zu diesem Verfahren verwendete Vorrichtung besitzt einen Niederhalter für den Rohling, eine Matrize und einen Stempel zur Formung des Deckels, eine Druckeinrichtung, welche von einem Außenschlitten der Presse aufgenommen und im Haltegriff mit dem Rohling bewegbar ist, eine Schneideinrichtung, welche vom Außenschlitten der Presse und dem feststehenden Pressen­ tisch der Presse aufgenommen ist, eine Formeinrichtung, wel­ che durch einen Innenschlitten der Presse zur Formung des Deckels aufgenommen ist und einen durch den feststehenden Pressentisch aufgenommenen Matrizenaufbau zur vorläufigen Formung einer Wulst des Deckels.

Die bekannten Verfahren und Vorrichtungen haben den Nachteil, daß die kombinierten Schneid- und Ziehvorgänge im Form­ gebungsprozeß bei der Ausbildung der gerundeten Flächen eine Verdünnung des Materials bewirken, die die Festigkeit des Endproduktes beeinträchtigen. Bei den konventionellen Verfah­ ren versucht man diese Verdünnungserscheinung des Materials bei der Formgebung dadurch zu kompensieren, indem Ausgangs­ material mit ausreichender Dicke verwendet wird, so daß das Endprodukt noch eine genügende Festigkeit aufweist. Dies ist jedoch keine befriedigende Lösung, denn aus Gründen der Mate­ rialersparnis und der Verringerungen des Transportgewichts ist man bestrebt, möglichst dünnwandige Dosen herzustellen. Dies gilt auch für Dosen, die mit einem ziehbaren Zungenver­ schluß versehen sind, wie sie hauptsächlich für Getränke ver­ wendet werden. Hier müssen zusätzlich im Bereich der Reiß­ linie sehr präzise Toleranzen eingehalten werden, so daß die Materialverdünnungen beim Formgebungsprozeß für solche Anwen­ dungen besonders gering gehalten werden müssen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vor­ richtung zu entwickeln, mit der die Materialverdünnungen in Formgebungsprozessen bei Deckeln für zwei- oder dreistückige Behälter weitgehend vermieden werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung beinhaltet im wesentlichen eine fluidbetätigte Druckeinrichtung, die als Niederhalter dient und den Rohling gegen die Pressenplatte oder den Pres­ sentisch niederdrückt, während ein durch den Außenstempel der Presse aufgenommener Stempel herabfährt, um das Metall von einer Schneidkante zu schneiden. Das Werkzeug besitzt einen Matrizenring mit einem Radius, um den der Wulst bzw. der ab­ gerundete Wandabschnitt zuerst gezogen wird, wenn der Stempel herabfährt. Ferner besitzt es eine fluidgelagerte Puffer­ einrichtung im Pressentisch, welches entgegen der Stempel­ kraft während der endgültigen Ausformung des Wulstes bzw. des abgerundeten Flächenbereichs wirkt und eine federnde Abstüt­ zung für den Deckel während der endgültigen Ausformung des wulstes im Bereich dieses Wulstes gegen die Kraft der Formeinrichtung bildet. Diese fluidgelagerte Puffereinrich­ tung erlaubt ein wirksames Ziehen des Metalls in entgegenge­ setzter Richtung, so daß der kritische Nutbereich benachbart der Wulstwand ohne unnötige Verdünnung des Materials geformt werden kann. Ein leichter Schlag gerade am Ende des Abwärts­ hubs des Stempels wird gewährleistet, was in Kombination mit dem Umdrücken des Metalls um den Radius des Matrizenringes eine Formung der kritischen Rundung ohne irgendeine unnötige Verdünnung des Metalls im kritischen Bereich ermöglicht.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht des Werkzeugs in Ausgangsstellung,

Fig. 2 eine Ansicht des Werkzeugs ähnlich Fig. 1, jedoch beim Schneidvorgang,

Fig. 3 eine Ansicht des Werkzeugs ähnlich Fig. 1 nach dem Bördeln des Rohlings,

Fig. 4 eine Ansicht des Werkzeugs nach Anformung des Deckels,

Fig. 5 eine Ansicht des Werkzeugs bei der Ausformung des Deckels,

Fig. 6 eine Ansicht des Werkzeugs beim Auswerfen des Deckels sowie

Fig. 7 eine vergrößerte Schnittansicht des Deckels mit den kritischen abgerundeten Bereichen.

Das aus Fig. 1 ersichtliche Werkzeug wird in einer doppelt­ wirkenden Presse verwendet, wobei allerdings in Beschreibung und Darstellung hierzu keine Einzelheiten mit Ausnahme des Umstands angegeben sind, daß die Presse einen inneren und äußeren Pressenschlitten enthält, welche unabhängig den dop­ peltwirkenden Betrieb bei jedem Öffnen und Schließen oder Zyklus der Presse für sich ausführen. Der allgemeine Be­ triebsablauf einer solchen Pressse ist bekannt und ergibt sich beispielsweise aus der US-PS 39 02 347, in welcher auch eine geeignete Steuerung des Zeittaktes und der Bewegung der Gleitstücke auf geeignete Arbeitshübe beschrieben ist.

Gemäß Fig. 1 trägt eine obere Pressenplatte der Presse einen inneren Gleitschlitten 10 und einen äußeren Gleitschlitten 20, welche bezüglich des unteren Pressen­ tischs 80 hin- und herbewegbar sind. Der äußere Schlitten 20 besitzt eine zentrale Durchgangsöffnung 20a zur Aufnahme des Werkzeugs, welches vom inneren Schlitten 10 aufgenommen ist, so daß das Werkzeug frei innerhalb der Öffnung 20a hin- und herbewegbar ist.

Am unteren Ende des Innenschlittens 10 ist mittels einer An­ zahl von Schrauben 30a ein zentraler Stempelhalter 30 ange­ ordnet. Der Stempelhalter 30 ist langgestreckt ausgebildet, wobei er an seinem einen Ende am Schlitten 10 befestigt ist und am entgegengesetzten Ende einen Stempel 31 aufnimmt. Der Stempel 31 ist am Ende des Stempelhalters 30 mittels einer Schraubhülsenanordnung 32 einstellbar befestigt.

Der Stempelhalter 30 besitzt eine zentrale Durchgangsbohrung 30b, welche sich in fluidleitender Verbindung mit einer wei­ teren Bohrung 33 befindet, die ihrerseits fluidleitend mit einem Luftausblaskanal 34 im Stempel 31 verbunden ist. Alle diese Kanäle befinden sich ferner in fluidleitender Verbin­ dung mit einer Bohrung 10a im Innenschlitten 10, welche zu einer nicht dargestellten Luftdruckquelle führt. Diese Anord­ nung dient zur Erleichterung der Abnahme des fertiggeformten Deckels, wobei Aufbau und Wirkungsweise des Kanals 34 im Stempel 31 aus der US-PS 43 43 171 hervorgeht. Für den vor­ liegenden Aufbau genügt der Hinweis, daß Luft eingeblasen wird, um den fertiggeformten Deckel zu entfernen, sollte er am Stempel 31 haften bleiben.

Der Stempelhalter 30 und der Stempel 31, die beide mit dem Innenschlitten 10 fest verbunden sind, bewegen sich gemeinsam mit dem Innenschlitten 10, wenn dieser sich bezüglich des unteren Pres­ sentisches 80 hin- und herbewegt.

Wie bereits erwähnt, besitzt der Außenschlitten 20 eine zen­ trale Öffnung 20a, die ein oberer Zylinder 40 umschließt, innerhalb welchem eine Hülse 50 angeordnet ist. Die Hülse 50 ist an einer Deckplatte 51 mittels Schrauben 50a befestigt. Die Deckplatte 51 ist ihrerseits am Außenschlitten 20 mittels Schrauben 51a befestigt.

Innerhalb des oberen Zylinders 40, der durch die Hülse 50 und die Wände der Öffnung 20a des Außenschlittens 20 gebildet ist, sind ein erster und zweiter Kolben 41 und 42 überein­ ander angeordnet aufgenommen.

Ferner ist im Außenschlitten 20 ein Kanal 21 vorgesehen, wel­ cher im oberen Zylinder 40 einmündet, um Druckmittel dem Zylinder zuzuführen, so daß das Druckmittel auf die Kolben 41 und 42 in der noch beschriebenen Weise einwirken kann. Radial gerichtete Kanäle 22 sind ferner zum Abführen des Druck­ mittels vorgesehen. Die Druckmittelquelle für den Kanal 21 ist nicht dargestellt.

Aus Fig. 1 geht hervor, daß ein Niederhalter 60 durch den Außenschlitten 20 aufgenommen ist. Dieser Niederhalter 60 ist rela­ tiv zum Außenschlitten 20 beweglich und wird von den überein­ anderangeordneten Kolben 41, 42 unter Druckmittelbeaufschla­ gung über den Kanal 21 in den oberen Zylinder 40 beauf­ schlagt.

Der Außenschlitten 20 enthält ferner einen hülsenartigen Stempelaufbau 70, welcher am Schlitten durch einen Halter 71 angeordnet ist, der seinerseits mittels Schrauben 71a am Schlitten 20 befestigt ist. Dieser Stempelaufbau 70 ist kon­ zentrisch bezüglich der Druckhülse 60 angeordnet und umgibt diese, wie deutlich aus Fig. 1 hervorgeht.

Der Pressentisch 80 der Presse beinhaltet eine zentrale Aus­ sparung 81. Im Pressentisch 80 sind ferner ein Druckmittel- und Luftkanal 82 und 83 vorgesehen.

Der untere Pressentisch 80 weist eine Schneidkante 90 auf, welcher in Überlagerung zur mittleren Aussparung 81 angeord­ net und auf dem Pressentisch 80 mittels Schrauben 90a gehalten wird. Innerhalb der zentralen Aussparung 81 befindet sich eine Matrize 100. Diese Matrize 100 ist am Pressentisch 80 mittels einer Schraubgewindehülse 101 fixiert und angeordnet und besitzt einen Luftausblaskanal 102 ähnlich dem Kanal 34 des Stempels 31.

Ferner ist auf dem unteren Pressentisch 80 innerhalb der Aus­ sparung 81 ein Matrizenring 110 aufgenommen, welcher auf einem ringförmigen Matrizenhalter 111 aufruht, der seiner­ seits am Pressentisch mittels Schrauben 111a befestigt ist.

Der Matrizenhalter 111 besitzt einen Kanal 111b und der Matrizenring 110 besitzt einen Kanal 110a. Ferner ist auf dem Pressentisch unterhalb des Schneidrings 90 und innerhalb der Aussparung 81 eine Druckhülse 120 aufgenommen. Die Druckhülse 120 ist innerhalb eines Zylinders aufgenommen, der durch die Wände der Aussparung 81 und jeweils den Matrizenring und den Matrizenhalter 110 und 111 gebildet ist.

Schließlich ist innerhalb des Matrizenrings 110 ein Auswerf­ kolben 130 innerhalb eines Zylinders aufgenommen, welcher durch die Innenwände des Matrizenrings 110 und die Außenwand der Matrize 110 gebildet ist.

Zur Erläuterung der Betriebsweise des Werkzeuges wird zuerst angenommen, daß die einzelnen Komponenten sich in der aus Fig. 1 ersichtlichen Lage befinden, welche die Offenstellung des Innen- und Außenschlittens 10 und 20 darstellt. Das mit M bezeichnete Material, aus welchem der Deckel geformt werden soll, wird dann in die Presse in die aus Fig. 1 ersichtliche Lage gelegt. Die Zuführeinrichtung, um das Material in die Presse einzubringen, ist nicht dargestellt, da derartige Ein­ richtungen bekannt sind (vgl. etwa US-PS 39 80 297).

Das Schließen der Presse hat zur Folge, daß sowohl der Innen­ schlitten 10 wie auch der Außenschlitten 20 sich in Rich­ tung auf den unteren Pressentisch 80 aus der in Fig. 1 darge­ stellten Lage in die aus Fig. 2 ersichtliche Lage bewegen. Um den Niederhalter 60 zu aktivieren, wird über den Kanal 21 in den oberen Zylinder 40 Druckmittel eingeführt. Aufgrund des dadurch erzeugten Drucks werden die übereinanderangeordneten Kolben 41 und 42 herabgedrückt und wirken auf den Niederhalter 60 ein, um diesen in Halteeingriff mit dem Material M zu brin­ gen. Dies dient zum Festhalten des Materials M während des Stanzvorgangs, wobei sich die Betriebsstellung des Niederhalters 60 aus Fig. 2 der Zeichnung ergibt.

Die weitere Abwärtsbewegung der Presse bringt den hülsenarti­ gen Stempelaufbau 70 in Kontakt mit dem Material M und sobald das vordere Ende des Stempelaufbaus 70 die Matrizenteillinie passiert, wirkt dieser mit dem Schneidring 90 zusammen, so daß das Material M in zwei Teile geschnitten wird, von denen eines das Stanzteil B und das andere als Abfallteil S be­ zeichnet ist. Zur selben Zeit erfolgt bereits eine vorläufige Formung des Stanzteils B um den Radius 110b des oberen Endes des Matrizenrings 110.

Eine weitere Abwärtsbewegung des Innenschlittens 10 veranlaßt den Stempelaufbau 70, die Umfangsränder des Stanzteils B um den Radius 110b auf das vorstehende Ende des Matrizenrings 110 zu biegen, wie aus Fig. 3 hervorgeht. An diesem Punkt fährt der Niederhalter 60 nicht mehr weiter herab, da der Widerstand des Matrizenrings 110 derart ist, daß die Kolben 41 und 42 dazu neigen, hochzufahren, indem sie den Druck­ mitteldruck vom Kanal 21 her überwinden. Auf diese Weise wird der Matrizenring 110 auf dem Matrizenhalter 111 abge­ stützt und diese feste Stütze verhindert eine weitere Ab­ wärtsbewegung des Niederhalters 60.

Bei Weiterführung der Abwärtsbewegung des Innenschlittens 10 passiert der Stempel 31 das obere Ende des Matrizenrings 110 oder gelangt, anders ausgedrückt, unterhalb der Blechlinie. Auf diese Weise wird der Aufspannwulst oder Sicke C auf dem Stanzteil B geformt, indem der Stempelaufbau 70 den äußeren Rand des Stanzteils B über das Ende des festgelegten Matri­ zenrings 110 drückt, wie am besten aus Fig. 4 ersichtlich ist.

Bei weiterer Abwärtsbewegung (siehe Fig. 5) des Innenschlit­ tens 10 kontaktiert der Niederhalter 60 noch das Stanzteil ge­ genüber dem oberen Ende des Matrizenrings 110. Wenn der Stem­ pel 31 herabfährt, wird das Metall weiter nach unten über den Radius 110b gezogen. Zur selben Zeit stützt die Matrize 100, welche festgelegt ist, den mittleren Abschnitt des Stanzteils B. Der Druck am Umfang des Stempels 31 überwindet den auf den Boden des Aufwerfkolbens 130 über die Bohrung 110a und 111c wirkenden Druck, so daß dieser innerhalb seines Zylinders nach unten gedrückt wird. Daraus resultiert eine Pufferwir­ kung und eine Nut G wird gegen dieses Kissen geformt.

An diesem Punkt hat der Stanzteil B die aus Fig. 5 ersichtli­ che Gestalt erhalten, welche in diesem Stadium des Gesamther­ stellverfahrens im wesentlichen die Endgestalt des Deckels darstellt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 7 wird ersichtlich, wie ein Deckel dieser Bauart ohne eine übermäßige Verdünnung des Werkstoffs geformt werden kann.

Die kritischen Radialflächen R-1, R-2, R-3, R-4 und R-5 sind auf ihre gewünschte Dicke gehalten und das Gewicht kann redu­ ziert werden. Beispielsweise ist es üblich, etwa 0,002′′ für eine Verdünnung in diesen Flächenbereichen zuzulassen, wäh­ rend mit dem vorliegenden Verfahren es ausreicht, zwischen 0,0004 und 0,0005′′ zuzulassen. Bei Herstellung einer großen Anzahl von Teilen, die mit derartigen Werkzeugen üblicher­ weise gefertigt werden, ergibt dies eine erhebliche Mate­ rialeinsparung.

Nach Formung des Deckels werden dann sowohl der Innenschlit­ ten wie auch der Außenschlitten 10 und 20 aus der Position in Fig. 5 in die Stellung nach Fig. 6 hochgefahren. Sobald der Kontakt mit dem fertiggeformten Boden- oder Napfdeckel E für den Stempel 31 beendet wird, bewegt sich der Auswerfstempel 130 nach oben in Richtung auf die Matrizenteillinie und zwar unter dem Druck des über den Kanal 82 im Pressentisch und den Kanal 111c sowie Kanal 110a zugeführten Druckmittels. Dadurch wird der Deckel E auf die Matrizenteillinie gehoben, wobei in dieser Stellung der Deckel von der Presse entfernt und auf eine nächste Arbeitsstation oder eine nächste Presse für eine Weiterbearbeitung, wie beispielsweise Einkerbung einer Reiß­ linie, Befestigen einer Niete und dgl. überführt wird.

Falls der Deckel E am Stempel 31 anhaften sollte, erfolgt die Entfernung mittels Luft aus dem Kanal 34. In ähnlicher Weise erfolgt eine Entfernung aufgrund Luft über den Kanälen 102 und 111b, falls der Deckel einer Abnahme von der Matrize 100 Widerstand entgegenleisten sollte.

Claims (2)

1. Vorrichtung zur Formung eines Deckels aus einem metalli­ schen Rohling in einer doppeltwirkenden Presse, bestehend aus einem Niederhalter für den Rohling, einer Matrize und einem Stempel zur Formung des Deckels, einer Druckein­ richtung, welche von einem Außenschlitten der Presse auf­ genommen und in Halteeingriff mit dem Rohling bewegbar ist, einer Schneideinrichtung, welche vom Außenschlitten der Presse und dem feststehenden Pressentisch der Presse aufgenommen ist, einer Formeinrichtung, welche durch einen Innenschlitten der Presse zur Formung des Deckels aufgenommen ist, einem durch den feststehenden Pressen­ tisch aufgenommenen Matrizenaufbau zur vorläufigen For­ mung einer Wulst des Deckels in Zusammenwirkung mit der Schneideinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckeinrichtung (41, 42, 60) , die als Niederhalter dient, fluidbetätigt ist und daß eine Puffereinrichtung (130) vorhanden ist, welche durch den feststehenden unte­ ren Pressentisch (80) aufgenommen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Puffereinrichtung (130) einen fluidbetätigten Kolben aufweist, der im feststehenden unteren Pressentisch gegenüber der Formein­ richtung sowie konzentrisch zwischen der Matrize (100) und dem Matrizenring (110) aufgenommen ist.