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Die Erfindung betrifft eine Presse sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Dosenkörpers. Der Dosenkörper besteht dabei aus einer hohlzylindrischen Dosenwand, die ohne Nahtund Fügestelle in einen Abschlussteil oder Dosenboden übergeht. Der Dosenkörper wird aus einem Rohling durch einen Umformvorgang, beispielsgemäß durch Fließpressen hergestellt. Der Rohling ist in seiner Ausgangsform plattenförmig gestaltet und weist insbesondere einen kreisförmigen Umfang auf. Der Rohling kann daher auch als Ronde bezeichnet werden. Der Rohling ist vorzugsweise aus Metall oder einer Metalllegierung, beispielsweise aus Aluminium.
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Pressen und Verfahren zur Herstellung eines Dosenkörpers mit einem Boden aus einem Rohling sind bekannt. Beispielsweise offenbart
DE 39 09 542 A1 eine Fließpresse mit einer elektromechanischen Keilverstellung. Die Pressteile werden nach dem Austritt aus der Fließpresse ausgerichtet und so in eine Transportmittel eingelegt, dass ein Ende der Pressteile bzw. der Dosenkörper bzw. an einem Leitblech anliegt. In dieser Position wird die Länge der Dosenkörper vermessen. Hierzu dient eine Kamera. Die Kamerabilder werden in einer Videosignalverarbeitungseinrichtung ausgewertet und es wird ein Messsignal erzeugt, das der axialen Länge der Dosenkörper entspricht. Diese Länge wird mit einem Sollwert verglichen. Die elektromechanische Keilverstellung der Fließpresse wird anschließend angesteuert, um die Länge der Dosenkörper zu regeln. Über die elektromechanische Keilverstellung wird die Bodendicke des Dosenkörpers verändert und dadurch indirekt deren axiale Länge.
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Diese Vorrichtung und das mit dieser Vorrichtung durchgeführte Verfahren sind äußerst aufwendig. Die Dosenkörper müssen nach ihrer Herstellung zunächst an einem Leitblech einer Transporteinrichtung ausgerichtet werden. Fehler bei dieser Ausrichtung führen unmittelbar zu Messfehlern bei der Längenbestimmung und damit zu falschen Einstellungen der Fließpresse. Die Vermessung der hergestellten Dosenkörper über eine Kamera und eine Videosignalverarbeitungseinrichtung ist schwierig. Abhängig von verwendeten Material und den dadurch beeinflussten Reflexionseigenschaften sowie der Beleuchtung in der Umgebung ist eine messfehlerfreie Auswertung mit großem Aufwand verbunden.
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Häufig ist die Länge des Dosenkörpers nicht entscheidend. Denn in der Regel wird die dem Dosenboden entgegengesetzte offene Seite des Dosenkörpers nach dem Fließpressvorgang noch abgeschnitten, um eine ebene Kante zu erhalten. Eine Längenabweichung ist daher nur dann kritisch, wenn der Dosenkörper zu kurz ist. Problematischer ist das Einstellen einer vorgegebenen Bodendicke des Dosenkörpers. Ist der Boden zu dick, ist die Dose zu kurz. Bei der Herstellung von Aerosoldosen, sind außerdem hohe Sicherheitsanforderungen zu erfüllen, um eine Gefährdung der Verbraucher zu vermeiden. Ein zu dünner Boden kann den erforderlichen Dosendruck nicht aufnehmen. Der Dosenboden weist in der Regel eine Wölbung zum Innenraum der Dose hin auf. Dehnt sich durch eine Erhöhung der Umgebungstemperatur das Medium im Inneren der Dose aus, muss sich der Dosenboden zur Erhöhung des Volumens der Dose entgegen seiner Wölbung nach außen bewegen können, um den Druckanstieg zumindest zu begrenzen. Die Bodendicke muss somit innerhalb der vorgegebenen Toleranzen liegen.
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Bei dem aus
DE 39 09 542 A1 bekannten Verfahren wird die Länge des Dosenkörpers ermittelt. Zwar besteht ein gewisser Zusammenhang zwischen der axialen Länge des Dosenkörpers und der Bodendicke, jedoch ist dieser Zusammenhang nicht zwingend konstant. Beim Umformen des Rohlings in einen Dosenkörper in der Presse entsteht verfahrensbedingt viel Wärme. Der Stempel, kann die Matrize und auch die übrigen Pressenteile sind daher Temperaturschwankungen ausgesetzt. Insbesondere nimmt die Temperatur unmittelbar nach der ersten in Betriebnahme der Presse stark zu. Dies führt zu einer temperaturabhängigen Längenänderung zunächst des Stempels und der Matrize und durch die Wärmeleitung nach und nach auch der anderen Maschinenteile. Dabei kann sich auch der Spalt zwischen dem Stempel und der Matrize verändern, wodurch eine Längenänderung des Dosenkörpers bewirkt wird, die nicht zwingend in einem eindeutigen Zusammenhang mit der Änderung der Bodendicke des Dosenkörpers steht. In Anbetracht dessen, dass die Bodendicke ein sicherheitskritischer Parameter des Dosenkörpers ist, reicht daher die in
DE 39 09 542 A1 vorgeschlagene Längenmessung der hergestellten Dosenkörper nicht aus.
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Es kann daher als Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und eine Presse und ein Verfahren zu schaffen, die bzw. das Abweichungen der Bodendicke bei der Herstellung von Dosenkörpern sicher und schnell vermeidet.
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Diese Aufgabe wird durch eine Presse mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 10 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird der Dosenkörper mit Hilfe eines relativ zu einer Matrize bewegbaren Stempels durch Fließpressen umgeformt. Der Fließpressvorgang kann durch Vorwärtsfließpressen, Rückwärtsfließpressen oder eine Kombination ausgeführt werden. Die Matrize weist eine Umformfläche auf, die mit der Stirnfläche des Stempels zusammenarbeitet. Beim Ausführungsbeispiel ist die Umformfläche fluchtend zur Längsachse des Stempels angeordnet und der Stirnfläche des Stempels zugewandt. Der Dosenboden des Dosenkörpers wird zwischen der Stirnfläche des Stempels und der Umformfläche umgeformt.
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Die Presse weist außerdem eine Messeinrichtung zur Erzeugung eines Messsignals auf. Das Messsignal wird bereits während der Herstellung des Dosenkörpers erzeugt. Das Messsignal beschreibt die Bodendicke des hergestellten Dosenkörpers. Die Messeinrichtung kann entweder die Bodendicke bereits während der Herstellung des Dosenkörpers direkt sensorisch messen oder aber das Messsignal beschreibt die Bodendicke indirekt. Auch eine Kombination von direkter und indirekter Bodendickenbestimmung ist möglich. Über eine Einstelleinrichtung kann zumindest eine Bezugslage des Stempels relativ zur Matrize und damit der Hubweg des Stempels gegenüber der Matrize abhängig vom Messsignal verändert werden, wenn die Auswertung des Messsignals ergibt, dass eine veränderte Einstellung notwendig ist. Diese Bezugslagenänderung kann durch Verschieben des Stempels und/oder der Matrize und/oder der Umformfläche erreicht werden. Für die Bodendicke ist ein zulässiger Toleranzbereich um einen Sollwert vorgegeben. Ändert sich die Bodendicke ausgehend vom Sollwert zu einer der beiden Toleranzgrenzen hin, kann insbesondere durch Verschieben des Hubweges des Stempels in Arbeitsrichtung des Stempels verhindert werden, dass sich die Bodendicke derart ändert, dass sie außerhalb des Toleranzbereichs liegt. Es kann somit sehr schnell auf Tendenzen der Bodendickenänderung reagiert werden. Eine sich an die Presse anschließende zusätzliche Messstation kann entfallen. Das Messsignal wird bereits bei der Herstellung des Dosenkörpers erzeugt. Dadurch ist sichergestellt, dass eine veränderte Einstellung der Bezugslage des Stempels ohne Zeitverzögerung erfolgt, wenn die Auswertung des Messsignals dies erfordert.
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Bei einer bevorzugten Ausführung beschreibt das Messsignal der Messeinrichtung die Kraft zwischen dem Stempel und dem Rohling während der Herstellung des Dosenkörpers. Diese Kraft kann beispielsweise mit Hilfe eines Dehnmessstreifens oder eines Piezoelements oder eines anderen Kraftsensors sehr einfach erfasst werden. Es hat sich gezeigt, dass anhand dieser Kraft ein ausreichend genauer Rückschluss auf die Bodendicke des hergestellten Dosenkörpers möglich ist. Dadurch kann sehr einfach sichergestellt werden, dass die Bodendicke innerhalb des geforderten Toleranzbereichs liegt und kein oder nur sehr wenig Ausschuss hergestellt wird. Sollte die gemessene Kraft anzeigen, dass der Toleranzbereich verlassen wurde, kann ohne zusätzliches Nachmessen ein hergestellter Dosenkörper sofort als Ausschussteil erkannt und unmittelbar nach seiner Herstellung automatisch aussortiert werden.
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Alternativ könnte auch eine direkte Bodendickenbestimmung durch einen kapazitiven Sensor, einen induktiven Sensor, einen Ultraschallsensor oder einen anderen Abstandssensor erfolgen, der den Abstand zwischen der Stirnfläche des Stempels und der Umformfläche beim Umformen des Dosenbodens bestimmt.
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Die Einstelleinrichtung dient dazu, zumindest einen und insbesondere beide Umkehrpunkte der Hubbewegung des Stempels bei seinem Arbeitshub in Arbeitsrichtung bzw. bei seinem Rückhub entgegen der Arbeitsrichtung relativ zur Umformfläche zu verschieben. Dies wiederum beeinflusst die Bodendicke bei der Herstellung des Dosenkörpers. Die Einstelleinrichtung zur Änderung der Bezugslage des Stempels gegenüber der Matrize ist vorzugsweise dem Stempel zugeordnet, so dass der Stempel durch die Einstelleinrichtung z.B. gegenüber dem Pressengestell und dabei gleichzeitig gegenüber der Matrize verschoben werden kann.
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Die Einstelleinrichtung kann eine Steuereinheit aufweisen, die mit der Messeinrichtung verbunden ist, so dass die Messeinrichtung das Messsignal an die Steuereinheit übermitteln kann. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, das Messsignal abhängig von der Position des Stempels auszuwerten. Die Position des Stempels kann beispielsweise durch einen Pressenwinkel oder Kurbelwinkel angegeben werden. Während des Arbeitshubes von einem oberen Umkehrpunkt zu einem unteren Umkehrpunkt und des anschließenden Rückhubes vom unteren Umkehrpunkt in den oberen Umkehrpunkt beschreibt der Pressen- oder Kurbelwinkel einen vollständig Kreis und beträgt demnach zwischen 0 Grad und 360 Grad. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das Messsignal dabei zumindest in einem und beispielsweise in zwei Positionsbereichen bzw. Kurbelwinkelbereichen des Stempels ausgewertet. Jedem betreffenden Positionsbereich ist dabei ein Sollverlauf für das Messsignal vorgebbar, das beispielsweise beim Einstellen der Presse von einem Bediener eingebbar oder auswählbar ist. Bei der Auswertung der Messsignale kann der Sollverlauf in dem bewerteten Positionsbereich mit dem aktuellen Messsignal verglichen werden, um zu bestimmen, ob die Bodendicke gleich, größer oder kleiner ist als der Sollwert für die Bodendicke. Veränderungen während des Betriebs der Presse durch Temperaturschwankungen können auf diese Weise sehr genau und schnell automatisch ausgeglichen werden.
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Um eine schnelle Veränderung der Bezugslage zwischen Stempel und Matrize zu ermöglichen, kann die Einstelleinrichtung einen vorzugsweise elektrischen Einstellmotor ansteuern. Dieser steuert eine vorzugsweise als Exzentereinheit ausgeführte Einstelleinheit an, um die Position der Umkehrpunkte der Hubbewegung des Stempels relativ zu einem Bezugspunkt am Maschinengestell zu verändern. Alternativ zu der Exzentereinstelleinheit kann auch eine Einstelleinheit mit einem verschiebbaren Keil verwendet werden.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen sowie der Beschreibung. Die Beschreibung beschränkt sich auf wesentliche Merkmale der Erfindung sowie sonstiger Gegebenheiten. Die Zeichnung ist ergänzend heranziehen. Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung und der Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische blockschaltbildähnliche Darstellung einer Presse zur Herstellung eines Dosenkörpers,
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2 einen Längsschnitt parallel zur Längsachse durch den hergestellten Dosenkörper,
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3 eine blockschaltbildähnliche Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Einstelleinrichtung für eine Presse nach 2,
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4 bis 9 verschiedene Stempelpositionen während des Umformvorgangs in schematischer Prinzipdarstellung und
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10 beispielhafte Messsignalverläufe abhängig von der Position des Stempels der Presse während der Umformung eines Rohlings in einen Dosenkörper.
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1 zeigt eine Presse 10 zum Umformen eines Rohlings 11 in einen Dosenkörper 12. Der Rohling 11 besteht aus Metall oder einer Metalllegierung. Er ist plattenartig dünn und vorzugsweise als Stanzteil ausgeführt. Beim Ausführungsbeispiel weist der Rohling 11 eine kreisförmige Randkontur auf, so dass er im Folgenden als Ronde 11 bezeichnet wird.
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Der mit der Presse 10 hergestellte Dosenkörper 12 weist eine hohlzylindrische Dosenwand 13, sowie einen sich naht- und fügestellenlos an die Dosenwand 13 anschließenden Dosenboden 14 auf. Der Dosenkörper 12 ist somit axial an einer Seite über den Dosenboden 14 geschlossen, während er auf seiner dem Dosenboden 14 entgegengesetzten axialen Seite eine Öffnung 15 aufweist. Der Dosenboden 14 ist nach dem Fließpressen flach. Die konkave Wölbung in den vom Dosenkörper 12 begrenzten Innenraum 16 hinein wird in einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt erzeugt. Der Innenraum 16 dient zur Aufnahme eines Mediums. Derartige Dosenkörper 12 dienen beispielsweise zur Herstellung von Aerosoldosen.
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Die Presse 10 weist einen bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel zylindrischen Stempel 17 auf. Der Stempel 17 ist entlang einer Achse A über einen Stempelantrieb 18 beweglich angeordnet. Der Stempel 17 kann über den Stempelantrieb 18 von einem oberen Umkehrpunkt PO in eine Arbeitsrichtung R entlang der Achse A einen Arbeitshub bis zu einem unteren Umkehrpunkt PU ausführen. Vom unteren Umkehrpunkt PU kann der Stempel 17 entgegen der Arbeitsrichtung R einen Rückhub zurück in den oberen Umkehrpunkt PO ausführen. Die Position des Stempels 17 wird dabei beispielsgemäß durch einen Kurbelwinkel oder Pressenwinkel α angegeben. Während des Arbeitshubes in Arbeitsrichtung R nimmt der Pressenwinkel α zu und beträgt im unteren Umkehrpunkt PU beispielsweise 180 Grad. Beim Rückhub vom unteren Umkehrpunkt PU in den oberen Umkehrpunkt PO erhöht sich der Pressenwinkel weiter bis der Stempel 17 wieder seine ursprüngliche Ausgangslage im oberen Umkehrpunkt PO angekommen ist. Anschließend beginnt der Ablauf wieder von vorne. Diese Winkeländerung des Pressenwinkels α zwischen 0 Grad und 360 Grad entspricht einer vollständigen Umdrehung einer Antriebswelle des Stempelantriebs 18. Der Hub H für den Arbeits- und Rückhub ist in 1 dargestellt.
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An einem Unterwerkzeug 21 der Presse ist eine Matrize 22 vorgesehen. Die Matrize 22 dient dazu, gemeinsam mit dem Stempel 17 bzw. die Ronde 11 in den Dosenkörper 12 umzuformen. Hierfür weist die Matrize 22 eine Umformfläche 25 auf, die dem Stempel 17 zugewandt ist. Die Umformfläche 25 liegt der Stirnfläche 26 des Stempels 17 auf der Achse A gegenüber. Der Dosenboden 14 wird beim Umformvorgang zwischen der Stirnfläche 26 des Stempels 17 und der Umformfläche 25 der Matrize 22 umgeformt und ist nach dem Fließpressen noch flach. Die Bodendicke d muss aber genau eingehalten werden. Zum einen führt ein zu dicker Dosenboden 14 zu einer zu kurzen Dose. Zum anderen kann ein zu dünner Dosenboden 14 dem Doseninnendruck nicht ausreichend standhalten.
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Die Presse 10 weist außerdem eine Messeinrichtung 40 zur Erzeugung eines Messsignals M während des Umformens des Rohlings 11 in den Dosenkörper 12 auf. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel enthält die Messeinrichtung 40 einen Kraftsensor 41, der beispielsweise von einem Piezoelement oder einem Dehnungsmessstreifen gebildet sein kann. Die Messeinrichtung 40 kann auch mehrere Kraftsensoren 41 aufweisen. Mithilfe des Kraftsensors 41 kann die Messeinrichtung 40 die Kraft zwischen dem Stempel 17 und der Ronde 11 während des Umformprozesses der Ronde 11 in den Dosenkörper 12 direkt oder indirekt erfassen und ein diese Kraft beschreibendes Messsignal M erzeugen. Der Kraftsensor 41 ist beispielsgemäß am Stempelantrieb 18 des Stempels 17 angeordnet, so dass das Messsignal M die Kraft zwischen dem Stempel 17 und dem Pressengestell beschreibt und als Maß für die Kraft zwischen Stempel 17 und der Ronde 11 beim Umformen dient. Das Messsignal M wird einer Steuereinheit 42 einer Einstelleinrichtung 43 übermittelt. Zu der Einstelleinrichtung 43 gehört außerdem eine Einstelleinheit 44, die dem Stempelantrieb 18 zugeordnet ist.
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Alternativ hierzu wäre es auch möglich, einen Abstandssensor 41a vorzusehen, der den Abstand zwischen der Stirnfläche 26 des Stempels 17 und der Umformfläche 25 beim Umformen des Dosenbodens 14 bestimmt. Ein solcher Abstandssensor 41a kann beispielsweise an der Matrize 22 z.B. benachbart zur Umformfläche 26 angeordnet sein, wie dies schematisch in 1 veranschaulicht ist.
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Ein Ausführungsbeispiel für die Einstelleinrichtung 43 ist in 3 schematisch dargestellt. Die Einstelleinheit 44 weist einen Einstellmotor 45 auf, der von der Steuereinheit 42 über ein Einstellsignal E angesteuert wird. Der Einstellmotor 45 ist beispielsgemäß als Elektromotor und insbesondere als Servomotor ausgeführt. Über den Einstellmotor 45 kann eine Welle 46 um eine Drehachse D um einen vorgegebenen Drehwinkel gedreht werden. Auf der Welle 46 sitzt exzentrisch zur Drehachse D ein zylindrisches Exzenterteil 47. Das Exzenterteil 47 ist drehfest mit der Welle 46 verbunden. Auf der Mantelfläche ist drehbar zum Exzenterteil 47 eine Exzenterhülse 48 angeordnet, die unmittelbar oder mittelbar über weitere Bestandteile des Stempelantriebs 18 mit dem Stempel 17 verbunden ist. Alternativ kann auch eine Einstelleinrichtung mit einem verschiebbaren Keil verwendet werden.
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Während seines Arbeitshubes in Arbeitsrichtung R oder seines Rückhubes entgegen der Arbeitsrichtung R wird der Stempel 17 wie bereits beschrieben zwischen seinen beiden Umkehrpunkten PO und PU bewegt. Über die Einstelleinrichtung 43 kann die Position des oberen Umkehrpunktes PO des Stempels 17 gegenüber einem durch die Hubbewegung des Stempels 17 unbeeinflussten Bezugspunkt verändert werden, beispielsweise gegenüber dem Pressengestell oder wie in 3 angedeutet gegenüber der Drehachse D (Abstand x in 3). Durch die Drehung der Welle 46 über den Einstellmotor 45 und der Bewegung des Exzenterteils 47 um die Drehachse D verändert sich die Bezugslage zwischen der der Umformfläche 25 zugewandeten Stirnfläche 26 des Stempels 17 und der Umformfläche 25. Dies beeinflusst wiederum die Bodendicke d des Dosenbodens 14. Über die Einstelleinrichtung 43 wird der Hub H des Stempels 17 nicht verändert. Der Hub H zwischen dem oberen Umkehrpunkt PO und dem unteren Umkehrpunkt PU bleibt somit immer gleich groß. Allerdings wird die Lage der beiden Umkehrpunkte PO, PU entlang der Achse A verschoben, wodurch die Bodendicke d des Dosenbodens 14 verändert werden kann. Alternativ hierzu könnte über die Einstelleinrichtung 43 auch lediglich die Position des unteren Umkehrpunkts PU verändert werden und die Position des oberen Umkehrpunkts PO immer gleich bleiben. Dies lässt sich beispielsweise realisieren, wenn der Stempelantrieb 18 einen veränderbaren Hub H aufweist, und beispielsweise durch einen Spindelantrieb gebildet ist.
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In Abwandlung zu dem beschriebenen Ausführungsbeispiel kann auch die Position der Matrize 22 oder zumindest die Position der Umformfläche 25 gegenüber dem unteren Umkehrpunkt PU des Hubes H des Stempels 17 über eine Einstelleinrichtung verändert werden, die der Matrize 22 zugeordnet ist.
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Die Presse 10 arbeitet wie folgt:
Zu Beginn wird eine Ronde 11 an der Matrize 22 z.B. auf der Umformfläche 25 positioniert (4). Der Stempel 17 wird durch den Stempelantrieb 18 ausgehend von seinem oberen Umkehrpunkt PO auf die Ronde zu bewegt. Sobald der Stempel 17 mit der Ronde 11 in Kontakt kommt (5), steigt die Kraft zwischen dem Stempel 17 und dem Rohling 11 an, was durch die Messeinrichtung 40 erfasst wird. Das Messsignal M beginnt beispielsgemäß bei einem ersten Pressenwinkel α0 anzusteigen, wie dies in 10 veranschaulicht ist. Der Stempel 17 presst die Ronde 11 gegen die Umformfläche 25. Dabei beginnt sich die Ronde 11 zu verformen (6). Die Kraft zwischen Stempel 17 und Rohling 11 vergrößert sich weiter bis der Pressenwinkel α einem zweiten Pressenwinkel α1 entspricht, was durch das weitere ansteigende Messsignal M erfasst wird. Zwischen dem zweiten Pressenwinkel α1 und einem dritten Pressenwinkel α2 findet der Fließprozess statt, wobei das Material der Ronde 11 beispielsgemäß entgegen der Bewegungsrichtung des Stempels 17 fließt (7). Dabei wird auch der Dosenboden 14 zwischen der Umformfläche 25 und der Stirnfläche 26 des Stempels 17 geformt (8). Der Messsignalverlauf nach dem Erreichen des dritten Pressenwinkels α2 beschreibt das elastische Rückfedern des Pressengestells. Der dritte Pressenwinkel α2 entspricht hier 180°, also dem unteren Umkehrpunkt PU. Das Erreichen des unteren Umkehrpunktes des Stempels 17 ist in 8 dargestellt. Wegen der elastischen Verformung des Pressenkörpers ist das Messsignal M nach dem dritten Pressenwinkel nicht unmittelbar null, sondern wird erst zu null, wenn die elastische Verformung der Presse beim Rückhub des Stempels 17 vollständig abgebaut wurde und zwischen dem Stempel 17 und der Matrize 22 keine Kraft mehr wirkt. Den Rückhub des Stempels 17 mit dem fertig umgeformten Dosenkörper 12 ist in 9 dargestellt.
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Zur Ermittlung der Bodendicke d werden beim Ausführungsbeispiel ein erster Positionsbereich P1 und/oder ein zweiter Positionsbereich P2 ausgewertet. Das Auswerten zumindest eines dieser beiden Positionsbereiche P1, P2 ist für die Bestimmung der Bodendicke d ausreichend. Der erste Positionsbereich P1 entspricht Pressenwinkeln α, die kleiner sind als der zweite Pressenwinkel α1. Der zweite Positionsbereich P2 entspricht Pressenwinkeln α, die größer sind als der dritte Pressenwinkel α2. Der Verlauf des durch die Messeinrichtung 40 aufgenommenen Messsignals M in zumindest einem oder beiden Positionsbereichen P1, P2 charakterisiert die erreichte Bodendicke d des hergestellten Dosenkörpers 12. Für den ersten Positionsbereich P1 ist ein erster Sollverlauf MS1 und für den zweiten Positionsbereich P2 ein zweiter Sollverlauf MS2 für das Messsignal M vorgegeben. Die beiden Sollverläufe MS1, MS2 sind in 10 in durchgezogener Linie dargestellt. Der Sollverlauf MS1, MS2 kann beispielsweise empirisch ermittelt werden, indem bei der Herstellung von Dosenkörpern die Bodendicke d nachgemessen wird. Entspricht die Bodendicke d dem Sollwert, so wird der dazugehörige durch die Messeinrichtung 43 erfasste Verlauf des Messsignals M als Sollverlauf vorgegeben und beispielsgemäß in der Steuereinheit 42 abgespeichert.
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Beispielhaft und lediglich schematisch ist in gestrichelter Linie ein erstes Messsignal MA und in strichpunktierter Linie ein zweites Messsignal MB bei der Herstellung von zwei Dosenkörpern 12 veranschaulicht. Das erste Messsignal MA steigt bereits bei einem Pressenwinkel α an, der kleiner ist als der erste Pressenwinkel α0, bei dem im ersten Positionsbereich P1 der erste Sollverlauf MS1 ansteigt. Dies ist beispielsweise auf eine temperaturbedingte Verlängerung des Stempels 17 zurückzuführen, wodurch die Bodendicke d des Dosenbodens 14 geringer ist als der dem Sollverlauf entsprechende Sollwert für die Bodendicke d. Im zweiten Positionsbereich P2 fällt das erste Messsignal MA früher ab als der zweite Sollverlauf MS2 für diesen zweiten Positionsbereich. Auch daraus kann auf eine hergestellte Bodendicke d geschlossen werden, die kleiner ist als der Sollwert.
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Umgekehrt steigt das zweite Messsignal MB im ersten Positionsbereich P1 erst später an als der zugeordnete erste Sollverlauf MS1. Im zweiten Positionsbereich P2 fällt das zweite Messsignal MB erst bei etwas größeren Pressenwinkeln α ab, als es durch den zugehörigen zweiten Sollverlauf MS2 vorgegeben ist. Der Verlauf des zweiten Messsignals MB im ersten Positionsbereich und/oder im zweiten Positionsbereich lässt darauf schließen, dass die Bodendicke d größer ist als der Sollwert.
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Abhängig vom Betrag der Abweichung zwischen dem aktuellen Messsignal MA, MB im ersten Positionsbereich P1 und/oder im zweiten Positionsbereich P2 gegenüber dem jeweils zugeordneten Sollverlauf MS1 bzw. MS2 kann auf die Abweichung der Bodendicke d vom vorgegebenen Sollwert geschlossen werden.
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Beispielsweise erhöht sich die Temperatur der Pressenteile nach der ersten in Betriebnahme, so dass die Bodendicke d aufgrund der Längenausdehnung des Stempels 17 abnimmt. Bevor die Werte für die Bodendicke d außerhalb des Toleranzbereiches um den Sollwert für die Bodendicke d liegen, wird die Position zumindest des unteren Umkehrpunktes PU des Stempels 17 durch die Einstelleinrichtung 43 entgegen der Arbeitsrichtung R verschoben, so dass der Längenzunahme des Stempels 17 entgegengewirkt wird. Vergrößert sich die Bodendicke d, wird die Position zumindest des unteren Umkehrpunktes PU des Stempels 17 durch die Einstelleinrichtung 43 in der Arbeitsrichtung R verschoben. Über die Einstelleinrichtung 43 können somit Temperaturschwankungen der Pressenteile und damit verbundene Längenänderungen ausgeglichen werden, um die Bodendicke d der hergestellten Dosenkörper 12 im Toleranzbereich um einen vorgegebenen Sollwert zu halten.
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Anhand der 4 bis 9 ist beispielhaft ein Rückwärts-Fließpressvorgangs veranschaulicht. In Abwandlung hierzu kann das erfindungsgemäße Verfahren auch für Pressen 10 verwenden werden, die einen Vorwärts-Fließpressvorgang oder eine Kombination aus Rückwärts- und VorwärtsFließpressvorgang durchführen. Eine erfindungsgemäße Presse 10 kann daher dazu eingerichtet sein einen Rückwärts-, einen Vorwärts-Fließpressvorgang oder eine Kombination aus Rückwärts- und Vorwärts-Fließpressvorgang durchführen.
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Die Erfindung betrifft eine Presse 10 sowie ein Verfahren zur Herstellung von Dosenkörpern 12 aus einem Rohling bzw. einer Ronde 11. Die Presse weist eine Messeinrichtung 43 auf, die während des Umformvorgangs der Ronde 11 in den Dosenkörper 12 ein Messsignal M erzeugt. Das Messsignal M charakterisiert die Bodendicke d des hergestellten Dosenkörpers 12. Vorzugsweise wird die Kraft eines Stempels 17 der Presse 10 gegenüber der Ronde 11 während dessen Umformung zum Dosenkörper 12 als Messsignal M erfasst. Abschnitte des Messsignalverlaufs während des Arbeitshubes des Stempels 17 in Arbeitsrichtung R dienen zur Bewertung der hergestellten Bodendicke d. Somit kann gleichzeitig mit der Herstellung des Dosenkörpers 12 eine Bewertung der hergestellten Bodendicke d erfolgen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Presse
- 11
- Rohling
- 12
- Dosenkörper
- 13
- Dosenwand
- 14
- Dosenwand
- 15
- Öffnung
- 16
- Innenraum
- 17
- Stempel
- 18
- Stempelantrieb
- 21
- Unterwerzeug
- 22
- Matrize
- 25
- Umformfläche
- 26
- Stirnfläche
- 40
- Messeinrichtung
- 41
- Kraftsensor
- 41a
- Abstandssensor
- 42
- Steuereinheit
- 43
- Einstelleinrichtung
- 44
- Einstelleinheit
- 45
- Einstellmotor
- 46
- Welle
- 47
- Exzenterteil
- 48
- Exzenterhülse
- 49
- Stirnfläche des Stempels
- α
- Pressenwinkel
- α0
- erster Pressenwinkel
- α1
- zweiter Pressenwinkel
- α2
- dritter Pressenwinkel
- A
- Achse
- D
- Drehachse
- d
- Bodendicke
- E
- Ansteuersignal
- H
- Hub
- M
- Messsignal
- MA
- erstes Messsignal
- MB
- zweites Messsignal
- MS1
- erster Sollverlauf
- MS2
- zweiter Sollverlauf
- P1
- erster Positionsbereich
- P2
- zweiter Positionsbereich
- PO
- oberer Umkehrpunkt
- PU
- unterer Umkehrpunkt
- R
- Arbeitsrichtung
- x
- Abstand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3909542 A1 [0002, 0005, 0005]
