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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Dosenkörpern, beispielsweise Druckbehälterdosen oder Getränkedosen. Der Dosenkörper kann beispielsweise aus einem napf- oder topfförmigen Rohling in einem Abstreckpressvorgang durch Umformung hergestellt werden. Alternativ kann die Herstellung auch aus einem flachen, runden Blechstück erfolgen, das als Rohling bereitgestellt wird. Auch hier findet ein Abstreckpressvorgang statt, bei dem der Rohling schließlich in den Dosenkörper umgeformt wird. Der Dosenkörper weist einen Dosenboden und eine daran anschließende Dosenwand auf. Der Dosenboden und die Dosenwand bestehen aus einem einheitlichen Material und gehen ohne Naht- oder Fügestelle ineinander über. Der Dosenkörper hat eine zylindrische Kontur.
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Nach dem Herstellen des Dosenkörpers ist eine weitere Bearbeitung erforderlich. Der dem Dosenboden entgegengesetzte Rand der Dosenwand ist aufgrund der Art der Herstellung des Dosenkörpers in der Regel nicht ausreichend eben. Bei der weiteren Bearbeitung ist es deswegen erforderlich, eine glatte und ebene Kante an diesem Rand des Dosenkörpers herzustellen.
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Ausgehend hiervon kann es als Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden eine Vorrichtung und ein Verfahren für die Herstellung eines Dosenkörpers zu schaffen, der die Nachbearbeitung des Dosenkörpers vereinfacht.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
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Zum Umformen des vorzugsweise napfförmigen Rohlings, der auch als „cup“ bezeichnet wird, dient ein Ziehstempel, der den Rohling in einem Abstreckpressvorgang durch eine Abstreckdose von einer Einmündung zu einer Ausmündung hindurchbewegt. In der Abstreckdose sind vorzugsweise mehrere Abstreckringe unterschiedlichen Durchmessers angeordnet, so dass sich die Wandstärke der Dosenwand und des Dosenbodens beim Drücken des Rohlings durch die Abstreckringe schrittweise ändert, bis schließlich die gewünschte Form und Wandstärke erreicht und der Dosenkörper hergestellt ist.
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Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung eine Schneideinrichtung auf. Die Schneideinrichtung ist dazu eingerichtet, den dem Dosenboden entgegengesetzten Rand des Dosenkörpers bzw. der Dosenwand unmittelbar nach dem Abstreckpressen abzuschneiden, um eine ebene glatte Kante an der Dosenwand zu erhalten. Dieser Trennvorgang findet beim erfindungsgemäßen Verfahren statt, solange sich der Dosenkörper noch auf dem Ziehstempel befindet. Vorzugsweise ist ein Teil der Schneideinrichtung, insbesondere wenigstens eine Schneidekante, am Ziehstempel angeordnet. Im Anschluss an das Abschneiden des Randes vom Dosenkörper kann dieser vom Ziehstempel abgezogen oder abgestreift, so dass sich dieser ohne den Dosenkörper durch die Abstreckdose in seine Ausgangsstellung zurückbewegt.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Vorrichtung und des Verfahrens kann der Dosenkörper in einer Aufspannung durch Abstreckpressen geformt und der dem Dosenboden entgegengesetzte Rand der Dosenwand bearbeitet werden, so dass eine glatte Kante entsteht. Die Gesamtdauer zur Herstellung eines solchen nachbearbeiteten Dosenkörpers kann gegenüber bisherigen Verfahren reduziert werden. Dadurch erhöht sich auch die Produktivität. Ein erneutes Aufspannen des Dosenkörpers zur Bearbeitung des Dosenrandes ist nicht erforderlich. Außerdem besteht die Möglichkeit, dass der Ziehstempel gleichzeitig einen Teil der Schneideinrichtung aufweist, wodurch ein sehr einfacher Aufbau der Schneideinrichtung mit wenig Bauraum erreicht werden kann.
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Vorzugsweise weist die Schneideinrichtung eine Krafterzeugungseinheit auf, die eine quer zur Längsachse des Ziehstempels gerichtete Kraft erzeugt. Die Kraft kann radial oder schräg zur Längsachse des Ziehstempels orientiert sein. Die Kraft wirkt zumindest auf den Rand der Dosenwand bzw. des Dosenkörpers, der abgetrennt werden soll. Durch diese Kraft wird der Rand insbesondere nach radial innen zur Längsachse des Ziehstempels hin gegen wenigstens eine Schneidkante gedrückt, wodurch das Abschneiden des Randes bewirkt wird. Die wenigstens eine Schneidkante ist vorzugsweise am Ziehstempel vorgesehen.
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Die Krafterzeugungseinheit kann kontaktlos mit dem Dosenkörper zusammenarbeiten. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Krafterzeugungseinheit einen Elektromagneten auf. Der Elektromagnet erzeugt eine Magnetkraft, die im Wesentlichen radial zur Längsachse des Ziehstempels gerichtet ist und den abzuschneidenden Rand gegen eine Schneidkante drückt. Der Elektromagnet ist vorzugsweise koaxial zur Längsachse des Ziehstempels bzw. zur Längsachse der Abstreckdose angeordnet.
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Ein besonders wirtschaftlicher und einfacher Aufbau der Vorrichtung ergibt sich, wenn ein Teil der Schneideinrichtung am Ziehstempel vorgesehen ist. Bevorzugt ist am Ziehstempel wenigstens eine Schneidkante angeordnet. Bei einem Ausführungsbeispiel verläuft eine erste Schneidkante am Ziehstempel in Umfangsrichtung um die Längsachse des Ziehstempels und ist insbesondere ringförmig geschlossen. Der Verlauf dieser ersten Schneidkante gibt die Form des Randes des Dosenkörpers vor. Abhängig vom herzustellenden Dosenkörper kann die erste Schneidkante daher auch eine andere Form haben, je nachdem wie der herzustellende glatte Rand des Dosenkörpers verlaufen soll.
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Um den abgetrennten ringförmig geschlossenen Rand einfacher vom Ziehstempel entfernen zu können, sind bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel eine oder mehrere zweite Schneidkanten vorgesehen. Die wenigstens eine zweite Schneidkante schließt sich unmittelbar an die erste Schneidkante an und erstreckt sich quer dazu, beispielsweise parallel zur Längsachse des Ziehstempels. Die zweite Schneidkante hat den Zweck, den abgetrennten oder abzutrennenden Ringzu zerteilen, so dass die Schnittreste einfach vom Ziehstempel entfernt werden können, solange sich der Dosenkörper noch auf dem Ziehstempel befindet.
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Benachbart zu der wenigstens einen Schneidkante und insbesondere benachbart zu der ersten Schneidkante ist am Ziehstempel eine Umformausnehmung vorhanden. Diese stellt einen Freiraum zur Verfügung, in den die durch die Krafterzeugungseinheit erzeugte Kraft den Bereich des Dosenkörpers, der an die Umformausnehmung angrenzt, hineindrücken kann. Bei dieser Umformung des Dosenkörpers wird durch die angrenzende Scheidkante das in die Umformausnehmung gedrückte Material des Dosenkörpers abgetrennt bzw. abgeschert. Auf der der Umformausnehmung entgegengesetzten Seite der ersten Schneidkante weist der Ziehstempel eine Stützfläche auf, an der der Dosenkörper flächig anliegt und durch die Kraft der Krafterzeugungseinrichtung nicht oder lediglich unwesentlich plastisch verformt wird.
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Jeder ersten und zweiten Schneidkante ist eine Umformausnehmung zugeordnet. Es ist dabei möglich, dass eine Umformausnehmung durch mehrere Schneidkanten begrenzt wird und daher mehreren Schneidkanten zugeordnet ist.
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Vorzugsweise weist die wenigstens eine zweite Schneidkante einen geringeren Abstand zur Längsachse des Ziehstempels auf, als die erste Schneidkante. Dadurch ist sichergestellt, dass der Rand der Dosenwand bzw. des Dosenkörpers an der ersten Schneidkante und an der wenigstens einen zweiten Schneidkante abgetrennt wird.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Vorrichtung auch eine Abfuhreinrichtung, die beispielsweise als Absaugeinrichtung ausgeführt sein kann. Über die Abfuhreinrichtung kann der abgeschnittene Rand bzw. die Teile des abgeschnittenen Randes sehr einfach entfernt werden, solange sich der Dosenkörper noch auf dem Ziehstempel befindet.
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Vor dem Abstreckprozess des Rohlings kann dieser durch einen Niederhalter der Vorrichtung gegen eine Einspannfläche eingespannt werden. Die Einspannfläche kann benachbart zur Einmündung der Abstreckdose vorgesehen sein. Vorzugsweise ist die Einspannfläche und/oder die Abstreckdose gegenüber dem Maschinengestell der Vorrichtung unbeweglich angeordnet. Die zwischen dem Ziehstempel und der Abstreckdose erzeugte Abstreckkraft wird daher unmittelbar durch das Maschinengestell abgestützt.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung und des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen sowie der Beschreibung. Die Beschreibung beschränkt sich auf vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sowie sonstiger Gegebenheiten. In der Figurenbeschreibung wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Die Zeichnung ist ergänzend heranzuziehen. Es zeigen:
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1 bis 4 eine schematische, blockschaltbildähnliche, geschnittene Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung in verschiedenen Zuständen während des Herstellens eines Dosenkörpers,
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5 eine Detailansicht der Schneideinrichtung des Ausführungsbeispiels der Vorrichtung,
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6 eine Ansicht des Ziehstempels im Bereich der Schneidkanten im Querschnitt gemäß der Schnittlinie VI-VI in 5,
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7 das Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäß der 1 bis 6 mit dem fertig hergestellten Dosenkörper,
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8 einen elektrischen Schaltplan für ein Ausführungsbeispiel der Krafterzeugungsreinrichtung der Krafterzeugungseinheit der Schneideinrichtung und
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9 eine alternative Ausführungsform des Ziehstempels in der Darstellung gemäß 6.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung 10 sowie eine Verfahren zur Herstellung eines Dosenkörpers 11 aus einem Rohling 12. Der Rohling 12 ist bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 10 bzw. des Verfahrens napf- bzw. topfförmig und wird auch als „cup“ bezeichnet. Der napfförmige Rohling 12 sowie der Dosenkörper 11 sind aus einem einzigen Teil hergestellt, das aus einem einheitlichen Material besteht und ohne Naht- oder Fügestellen ausgeführt ist. Der herzustellende Dosenkörper 11 ist mithin von einem Dosenboden 13 gebildet, an den sich naht- und fügestellenlos eine Dosenwand 14 anschließt, die eine hohlzylindrische Form aufweist.
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Die Vorrichtung 10 weist einen entlang einer Längsachse L über einen nicht dargestellten Stempelantrieb bewegbaren Ziehstempel 15 auf. Der Ziehstempel 15 weist einen ersten Abschnitt 16 mit einer zylindrischen Mantelfläche 17 auf. An seinem einem Unterwerkzeug 18 zugeordneten axialen Ende 19 weist der Ziehstempel 15 beispiesgemäß eine Vertiefung 20 auf. Die Form des axialen Endes 19 ist an die gewüsnchte Form des Dosenbodens 13 angepasst.
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An den ersten Abschnitt 16 des Ziehstempels 15 schließt sich auf der dem axialen Ende 19 entgegengesetzten Seite ein zweiter Abschnitt 23 an. Im zweiten Abschnitt 23 ist eine Betätigungsstange 24 mit dem zylindrischen ersten Abschnitt 16 verbunden. Im Übergangsbereich zwischen der Betätigungsstange 24 und dem ersten Abschnitt 16 ist eine ringsumlaufende Stufe 25 gebildet. An der Übergangsstelle zwischen der Stufe 25 und der Mantelfläche 17 des ersten Abschnitts 16 ist eine erste Schneidkante 26 gebildet. Die erste Schneidkante 26 verläuft ringförmig geschlossen um die Längsachse L und ist beispielsgemäß kreisförmig.
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Bei dem hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel sind neben der ersten Schneidkante 26 mehrere zweite Schneidkanten 27 am Ziehstempel 15 vorgesehen. Die zweiten Schneidkanten 27 schließen unmittelbar an die erste Schneidkante 26 an und verlaufen quer hierzu. Beispielsgemäß verlaufen die zweiten Schneidkanten 27 in einer Radialebene bezüglich der Längsachse L und insbesondere parallel zur Längsachse L des Ziehstempels 15. Die wenigstens eine zweite Schneidkante 27 des Ziehstempels 15 ist an wenigstens einem Schneidvorsprung 28 angeordnet. Bei einem ersten Ausführungsbeispiel des Ziehstempels 15 gemäß den 1 bis 7 sind zwei Schneidvorsprünge 28 vorhanden, die im Anschluss an die Stufe 25 radial von der Betätigungsstange 24 vorspringen. Die beiden Schneidvorsprünge 28 weisen jeweils zwei zweite Schneidkanten 27 auf. Die wenigstens eine zweite Schneidkante 27 hat an jeder Stelle einen Abstand von der Längsachse L des Ziehstempels 15, der kleiner ist als der Abstand bzw. der Radius der ersten Schneidkante 26. Die radial zur Längsachse L gemessene Breite der Stufe 25 ist im Bereich der Schneidvorsprünge 28 kleiner als im Bereich zwischen den Schneidvorsprüngen 28.
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Die Anzahl der zweiten Schneidkanten 27 und/oder die Anzahl der Schneidvorsprünge 28 kann variieren. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß der 1 bis 7 sind die beiden Schneidvorsprünge 28 gegenüber der Längsachse L an diametral gegenüberliegenden Stellen vorgesehen. Bei einer abgewandelten Ausführungsform des Ziehstempels gemäß 9 sind vier Schneidvorsprünge 28 gleichmäßig in Umfangsrichtung um die Längsachse L verteilt angeordnet. Dort weist jeder Schneidvorsprung 28 lediglich eine zweite Schneidkante 27 auf. Grundsätzlich kann es genügen, eine einzige zweite Schneidkante 27 vorzusehen. Es ist jedoch vorteilhaft wenigstens zwei zweite Schneidkanten vorzusehen, deren Abstand in Umfangsrichtung U um die Längsachse zumindest einem Viertelkreis entspricht.
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Im Bereich der Stufe 25 ist am Ziehstempel 15 im zweiten Abschnitt 23 eine Umformausnehmung 29 gebildet (5, 6, 9). Die Umformausnehmung 29 ist definiert durch den Freiraum zwischen einer Zylinderfläche um die Längsachse L mit dem Radius der ersten Schneidkante 26 und dem zweiten Abschnitt 23 des Ziehstempels 15, also den Schneidvorsprüngen 28 bzw. den Schneidkanten 27 oder der Betätigungsstange 24. Entsprechend der radial zur Längsachse L gemessenen Breite der Stufe 25 ist dieser Freiraum im Bereich der Schneidvorsprünge 28 kleiner als in Umfangsrichtung U zwischen den Schneidvorsprüngen 28.
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Die Vorrichtung 10 weist am Unterwerkzeug 18 eine Abstreckdose 34 auf. Die Abstreckdose 34 bzw. das Unterwerkzeug 18 sind unbeweglich an einem nicht dargestellten Maschinengestell der Vorrichtung 10 angeordnet. Die Abstreckdose 34 ist durch einen zylindrischen Kanal gebildet, der sich entlang der Längsachse L von einer Einmündung 35 zu einer Ausmündung 36 erstreckt. Die Abstreckdose 34 kann in zylindrische Abschnitte gleichen Durchmessers unterteilt sein. Sie enthält wenigstens einen und beispielsgemäß mehrere Abstreckringe 37, deren Durchmesser unterschiedlich sind. Der Abstreckring 37 mit dem größten Durchmesser ist am nächsten zur Einmündung 35 angeordnet. Der Abstreckring 37 mit dem kleinsten Durchmesser ist am nächsten zur Ausmündung 36 angeordnet. Der Durchmesser der Abstreckdose 34 kann abschnittsweise jeweils im Anschluss an einen Abstreckring 37 verringert werden und dem Durchmesser des in Richtung der Einmündung 35 betrachtet benachbarten Abstreckrings 37 entsprechen. Die Anzahl der Abstreckringe 37 kann variieren. In der Regel werden mehr als drei Abstreckringe vorgesehen sein. Dies hängt von der Größe und der Wandstärke des Rohlings 12 und der gewünschten Größe und Wandstärke des herzustellenden Dosenkörpers 11 ab.
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Koaxial zum Ziehstempel 15 ist ein entlang der Längsachse L bewegbarer Niederhalter 40 vorgesehen. Der Niederhalter 40 weist ein hohlzylindrisches Einspannteil 41 auf, das zum Einspannen des Rohlings 12 im Bereich der Einmündung 35 dient. Dabei liegt die dem Unterwerkzeug 18 zugeordnete Stirnfläche des Einspannteils 41 am Boden des Rohlings 12 an (2). Am Unterwerkzeug 18 ist um die Einmündung 35 herum eine Einspannfläche 42 gebildet. Zwischen dieser Einspannfläche 42 und der Stirnfläche des Einspannteils 41 kann der Rohling 12 für eine sich anschließende Umformung durch Abstrecken eingespannt werden. Der Innendurchmesser des Einspannteils 41 entspricht zumindest dem Innendurchmesser der Einmündung 35 der Abstreckdose 34.
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Die Vorrichtung 10 weist eine Schneideinrichtung 45 auf. Die Schneideinrichtung 45 ist in einer Prinzipdarstellung in 5 veranschaulicht. Zu der Schneideinrichtung 45 gehört eine Krafterzeugungseinheit 46, die dazu eingerichtet ist, eine quer zur Längsachse L des Ziehstempels 15 gerichtete Kraft F zu erzeugen, die zumindest auf einen Abschnitt des Dosenkörpers und insbesondere der Dosenwand 14 einwirkt. Zu der Schneideinrichtung 45 gehören auch die wenigstens eine Schneidkante 26, 27, die bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel am Ziehstempel 15 angeordnet ist. Alternativ hierzu könnte die wenigstens eine Schneidkante 26, 27 auch an einem separaten Bauteil angeordnet sein.
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Die Krafterzeugungseinheit 46 ist benachbart zur Ausmündung 36 angeordnet. Sie weist beim Ausführungsbeispiel einen Elektromagneten 47 auf. Der Elektromagnet 47 ist durch eine elektrische Spule gebildet. Er ist koaxial zur Längsachse L im Anschluss an die Ausmündung 36 angeordnet. Die Spule bzw. der Elektromagnet 47 sind koaxial von einem Stützring 48 umschlossen, der mit dem Maschinengestell oder dem Unterwerkzeug 18 verbunden sein kann. Die zwischen dem Elektromagneten 47 und dem Dosenkörper 11 wirkende Kraft F wird somit über den Abstützring 48 durch das Unterwerkzeug 18 bzw. das Maschinengestell abgestützt.
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Zu der Krafterzeugungseinheit 46 gehört außerdem eine Steuerschaltung 49 deren Prinzip in 8 veranschaulicht ist. Die Steuerschaltung 49 weist eine Gleichspannungsquelle 50 zum Anlegen einer Ladespannung VL an einen Kondensator 51 auf. Alternativ kann auch eine Gleichstromquelle eingesetzt werden. Durch Schießen eines ersten Schalters 52 wird die Ladespannung VL an den Kondensator 51 angelegt. Nach dem vollständigen Aufladen des Kondensators 51 wird der erste Schalter 52 wieder geöffnet. Über einen zweiten Schalter 53 kann der Kondensator 51 mit der Spule des Elektromagneten 47 elektrisch verbunden werden. Ist der zweite Schalter 53 geschlossen, bilden der Kondensator 51 und die Spule des Elektromagneten 47 einen Schwingkreis.
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Beim Schließen des Schalters 53 fließt durch die Spule des Elektromagneten 47 ein Strom, da sich der Kondensator 51 entlädt. In der Spule wird daher eine Spannung induziert und ein Magnetfeld erzeugt, dessen Feldlinien im Inneren der Spule in etwa parallel zur Längsachse L verlaufen. Dadurch wird in dem sich im Bereich des Elektromagneten 47 befindlichen Abschnitt des Dosenkörpers 11 ein entgegen dem Strom in der Spule des Elektromagneten 47 gerichteter Strom induziert, so dass aufgrund der entgegengesetzt verlaufenden Ströme im Elektromagneten 47 und im betreffenden Abschnitt des Dosenkörpers 11 eine abstoßende Kraft F hervorgerufen wird. Diese Kraft F kann den Dosenkörper und beispielsgemäß die Dosenwand 14 radial nach innen zur Längsachse L hin drücken. Bei diesem Umformen wird die Dosenwand 14 entlang der Schneidkanten 26, 27 aufgetrennt.
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Im Anschluss an die Krafterzeugungseinheit 46 ist eine Abfuhreinrichtung 58 vorhanden. Die Abfuhreinrichtung 58 dient dazu, die vom Dosenkörper 11 abgeschnittenen Teile abzuführen. Beim Ausführungsbeispiel ist die Abfuhreinrichtung 58 durch eine Absaugeinrichtung gebildet, die einen von der Längsachse L weg gerichteten Luftstrom erzeugt. Der Schnittabfall wird abgesaugt.
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Schließlich ist entlang der Längsachse fluchtend mit dem Ziehstempel 15 ein Domer 59 vorhanden. Der Domer 59 ist dazu eingerichtet, gemeinsam mit dem Ziehstempel 15 und insbesondere dem axialen Ende 19 des Ziehstempels 15 den Dosenboden 13 in die gewünschte Form zu bringen. Wie eingangs erläutert, weist der Ziehstempel 15 an seinem axialen Ende 19 beispielsgemäß eine konkave Vertiefung 20 auf. Entsprechend enthält der Domer 59 ein Formteil 60 mit einer an die Vertiefung 20 angepassten balligen bzw. konvexen Stirnfläche 61, die quer zur Längsachse L orientiert und der Ausmündung 36 zugewandt ist. Außerdem kann die Stirnfläche 61 eine ringförmige Rille aufweisen, die zur Ausformung eines ringförmigen Randes am Dosenboden 13 im Übergangsbereich zur Dosenwand 14 bildet.
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Das Formteil 60 ist in Richtung der Längsachse L gegen die Rückstellkraft einer Rückstelleinrichtung 62 verschiebbar. Die Rückstelleinrichtung 62 ist beim Ausführungsbeispiel durch eine Federanordnung 63 gebildet. Das Formteil 60 ist in einer zylindrischen Ausnehmung eines hohlzylindrischen Führungsteils 64 geführt verschiebbar gelagert.
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Das Formteil 60 des Domers 59 wird von einen Ansaugkanal 65 durchsetzt, der an der Stirnfläche 61 ausmündet und insbesondere entlang der Längsachse L angeordnet ist. Der Ansaugkanal 65 ist auf seiner der Stirnfläche 61 entgegengesetzten Seite über eine Saugleitung 66 mit einer Saugeinheit verbunden. Liegt der Dosenboden 13 an der Stirnfläche 61 des Formteils 60 an, kann zwischen dem Dosenboden 13 und dem Formteil 60 ein Unterdruck erzeugt werden, um den Dosenkörper 11 am Domer 59 festzuhalten und vom Ziehstempel 15 abzuziehen, wenn sich dieser entlang der Längsachse L vom Domer 59 wegbewegt. Ein Abstreifring im Bereich der Ausmündung 36 kann daher entfallen.
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Das mithilfe der Vorrichtung 10 durchgeführte Verfahren zur Herstellung des Dosenkörpers 11 arbeitet wie folgt:
Zunächst wird ein Rohling 12 zugeführt und über der Einmündung 35 der Abstreckdosen 34 angeordnet. Der Niederhalter 40 wird über einen nicht dargestellten Niederhalterantrieb in den napfförmigen Rohling 12 hineinbewegt, so dass seine Stirnseite den Boden des Rohlings 12 gegen die Einspannfläche 42 um die Einmündung 35 einspannt (1 und 2).
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Wie in 3 veranschaulicht wird anschließend oder bereits gleichzeitig mit der Bewegung des Niederhalters 40 der Ziehstempel 15 durch den Niederhalter 40 hindurch in den Rohling 12 hinein bewegt, so dass das axiale Ende 19 des Ziehstempels 15 mit dem Boden des Rohlings 12 zur Anlage gelangt. Zur Bewegung des Ziehstempels dient ein nicht dargestellter Ziehstempelantrieb. Durch eine fortgesetzte Bewegung des Ziehstempels 15 in die Abstreckdose 34 hinein, wird der Rohling 12 unter der Einspannkraft der Niederhalters 40 nach und nach in die Abstreckdose 34 hineingezogen. Mithilfe der Abstreckringe 37 wird der Rohling 12 durch Abstreckpressen in den Dosenkörper 11 umgeformt. Der derart durch Abstreckpressen umgeformte Dosenkörper 11 wird über dem Ziehstempel 15 vollständig aus der Abstreckdose 34 herausbewegt. Sobald der dem Dosenboden 13 entgegengesetzte Rand R der Dosenwand 14 im Bereich der Krafterzeugungseinheit 46 positioniert ist, wird die als Schneidkraft dienende magnetische Kraft F erzeugt und der Rand R der Dosenwand 14 entlang der ersten Schneidkante 26 von der Dosenwand 14 abgetrennt.
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Durch das kurzzeitige Bestromen der Spule des Elektromagneten 47 wirkt auf dem im Bereich des Elektromagneten 47 angeordneten Abschnitt der Dosenwand 14 eine radial zur Längsachse L hingerichtete Kraft F, wie dies in 5 veranschaulicht ist. Im Bereich des ersten Abschnitts 16 ist die Dosenwand 14 durch die Mantelfläche 17 abgestützt und kann sich durch die einwirkende Kraft F nicht oder nur unwesentlich verformen. Am Ende der Mantelfläche 17 im Übergangsbereich zum zweiten Abschnitt 23 des Ziehstempels 15 verläuft die erste Schneidkante 26. Im zweiten Abschnitt 23 wird der abzuschneidende Rand R durch den Freiraum bzw. die Umformausnehmung 29 gegen die auf ihn einwirkende Kraft F nicht abgestützt. Das Blechmaterial der Dosenwand 40 im Anschluss an die erste Schneidkante 26 wird daher radial nach innen gedrückt und von der Dosenwand 14 entlang der ersten Schneidkante 26 abgetrennt. Außerdem wird der entlang der ersten Schneidkante 26 abgetrennte ringförmige Rand R durch die parallel zur Längsachse L verlaufenden zweiten Schneidkanten 27 in mehrere Teilstücke und beispielsgemäß in vier Teilstücke R1 bis R4 zerteilt. Die Teilstücke R1 bis R4 können über die durch die Absaugeinrichtung gebildete Abfuhreinrichtung 58 vom Ziehstempel 15 entfernt und zum Beispiel in einen Abfallbehälter transportiert werden.
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Die durch die magnetische Kraft F gebildete Schneidkraft wird daher durch die Krafterzeugungseinheit 46 ohne Kontakt mit dem Dosenkörper 11 erzeugt. Die zur Schneideinrichtung 45 außerdem gehörenden Schneidkanten 26, 27 sind bauraumsparend am Ziehstempel 15 angeordnet.
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Nach dem Abschneiden des Randes R wir der Ziehstempel 15 weiterbewegt, so dass der Dosenboden 13 mit dem Formteil 60 des Domers 59 zur Anlage gelangt. Beim Drücken des Dosenbodens 13 gegen die Stirnfläche 61 des Formteils 60 wird der Dosenboden 13 zwischen dem axialen Ende 19 des Ziehstempels 15 und der Stirnfläche 61 des Formteils 60 in die gewünschte Form gebracht. Die Umformkraft wird durch die Rückstelleinrichtung 62 bereitgestellt. Nach oder auch schon während des Umformens des Dosenbodens 13 wird über den Ansaugkanal 65 im Formteil 60 zwischen dem Dosenboden 13 und der Stirnfläche 61 ein Unerdruck erzeugt. Dadurch wird der Dosenkörper 11 am Formteil 60 festgehalten. Durch eine vom Domer 59 weggerichtete Bewegung des Ziehstempels 15 entlang der Längsachse L kann der fertige Dosenkörper vom Ziehstempel 15 abgezogen werden. Der Dosenkörper 11 wird daher erst dann vom Ziehstempel 15 entfernt, wenn der Dosenboden und die Dosenwand 14 umgeformt und der dem Dosenboden 13 entgegengesetzte Rand R der Dosenwand 14 abgeschnitten wurde.
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Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel verläuft die erste Schneidkante kreisförmig um die Längsachse L. Sollte es gewünscht sein, axiale Ausnehmungen oder Vorsprünge in die dem Dosenboden 13 entgegengesetzte Kante der Dosenwand 14 einzuformen, so kann die erste Schneidkante 26 eine entsprechende Form aufweisen.
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Der Niederhalterantrieb und/oder der Ziehstempelantrieb können durch elektrische Antriebe und vorzugsweise Servomotoren gebildet sein. Dadurch lassen sich der Niederhalterantrieb und/oder der Ziehstempelantrieb unabhängig voneinander kraft- und/oder positionsgesteuert betreiben.
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Die Erfindung betrifft eine Verfahren und eine Vorrichtung 10 zur Herstellung eines Dosenkörpers 11, der einen Dosenboden 13 und eine sich einstückig daran anschließende Dosenwand 14 aufweist. Der Dosenkörper 11 wird ausgehend von einem Rohling 12 durch Abstreckpressen umgeformt. Hierfür bewegt ein Ziehstempel 15 den Rohling 12 durch eine Abstreckdose 34 von einer Einmündung 35 zu einer Ausmündung 36. Im Anschluss an das Abstreckpressen wird der dem Dosenboden 13 entgegengesetzte Rand R des derart umgeformten Dosenkörpers 11 mit Hilfe einer Schneideinrichtung 45 abgetrennt. Die Schneideinrichtung 45 weist eine benachbart zur Ausmündung 36 angeordnete Krafterzeugungseinheit 46 sowie wenigstens eine Schneidkante 26, 27 auf, die insbesondere am Ziehstempel 15 angeordnet sein kann. Die Krafterzeugungseinheit 46 erzeugt eine Kraft F auf den abzutrennenden Rand R der Dosenwand 14, wodurch dieser an der wenigstens einen Schneidkante 26, 27 abgeschert wird. Beim Abtrennen des Randes R befindet sich der Dosenkörper 11 auf dem Ziehstempel 15. Im Anschluss daran wird der durch Abstreckpressen umgeformte und mit einer ebenen Dosenwandkante versehene Dosenkörper 11 vom Ziehstempel 15 abgezogen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Vorrichtung
- 11
- Dosenkörper
- 12
- Rohling
- 13
- Dosenboden
- 14
- Dosenwand
- 15
- Ziehstempel
- 16
- erster Abschnitt
- 17
- Mantelfläche
- 18
- Unterwerkzeug
- 19
- axiales Ende
- 20
- Vertiefung
- 23
- zweiter Abschnitt
- 24
- Betätigungsstange
- 25
- Stufe
- 26
- erste Schneidkante
- 27
- zweite Schneidkante
- 28
- Schneidvorsprung
- 29
- Umformausnehmung
- 34
- Abstreckdose
- 35
- Einmündung
- 36
- Ausmündung
- 37
- Abstreckring
- 40
- Niederhalter
- 41
- Einspannteil
- 42
- Einspannfläche
- 45
- Schneideinrichtung
- 46
- Krafterzeugungseinheit
- 47
- Elektromagnet
- 48
- Abstützring
- 49
- Steuerschaltung
- 50
- Gleichspannungsquelle
- 51
- Kondensator
- 52
- erster Schalter
- 53
- zweiter Schalter
- 58
- Abfuhreinrichtung
- 59
- Domer
- 60
- Formteil
- 61
- Stirnfläche
- 62
- Rückstelleinrichtung
- 63
- Federanordnung
- 64
- Führungsteil
- 65
- Ansaugkanal
- 66
- Ansaugleitung
- F
- Kraft
- L
- Längsachse
- R
- Rand
- R1–R4
- Teilstück
- U
- Umfangsrichtung
- VL
- Ladespannung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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