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Die Erfindung betrifft Werkzeug für eine Schneid- und Ziehpresse, insbesondere zum Herstellen von Näpfen oder Becher aus Metall, mit einem durch einen ersten Stößel betreibbaren Schnittwerkzeug, welches derart eingerichtet ist, dass bei einem Schneiden aus einem zugeführten Metallband eine Ronde ausgeschnitten wird, einem Niederhaltewerkzeug, welches derart eingerichtet ist, dass bei einem Niederhalten die geschnittene Ronde niedergehalten wird, und einem durch einen zweiten Stößel betreibbaren Tiefziehwerkzeug, welches derart eingerichtet ist, dass bei einem Tiefziehen die niedergehaltene Ronde in eine Napf- oder Becherform gezogen wird.
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Eine Schneid- und Ziehpresse, welche auch Cupper genannt wird, ist eine doppelt wirkende Presse mit einem Werkzeug zur Herstellung von Näpfen und Becher (Cups), aus denen Getränke- und Aerosoldosen hergestellt werden. Bei der Herstellung der Näpfe oder entsprechend der Becher wird meist mit einem Außenstößel eine meist runde Platine, auch Ronde genannt, aus einem Blech geschnitten, niedergehalten und mit einen Innenstößel zu dem Napf oder Becher (tief)gezogen. Um mit einem Prozessschritt viele Näpfe oder Becher auf einmal herzustellen, wird das Werkzeug mehrfach in der Presse vorgesehen.
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Dies führt jedoch häufig dazu, dass das Metallblech, aus dem die einzelnen Ronden geschnitten werden nicht vollständig ausgenutzt wird. Dabei werden entweder die übrigbleibenden Bleche einer Wiederverwertung zugeführt oder mit einem Versatz die bisher nicht ausgeschnittenen Bereiche für das Herstellen weiterer Näpfe oder Becher verwendet.
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Dabei kann es vorkommen, dass das Schneiden und das Niederhalten an einer Stelle erfolgen, an der zuvor bereits eine Ronde ausgeschnitten wurde. Jedoch kann bei den Schnittkanten es zu Materialinhomogenitäten kommen, welche das Schneide- oder Schnittwerkzeug stärker abnutzen als im ungeschnittenen Zustand. Dies führt dazu, dass die Schneide- oder Schnittwerkzeuge früher ausgetauscht werden müssen.
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Aufgabe der Erfindung ist es den Stand der Technik zu verbessern.
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Gelöst wird die Aufgabe durch ein Werkzeug für eine Schneid- und Ziehpresse, insbesondere zum Herstellen von Näpfen oder Becher aus Metall, mit einem durch einen ersten Stößel betreibbaren Schnittwerkzeug, welches derart eingerichtet ist, dass bei einem Schneiden aus einem zugeführten Metallband eine Ronde ausgeschnitten wird, einem Niederhaltewerkzeug, welches derart eingerichtet ist, dass bei einem Niederhalten die geschnittene Ronde niedergehalten wird, und einem durch einen zweiten Stößel betreibbaren Tiefziehwerkzeug, welches derart eingerichtet ist, dass bei einem Tiefziehen die niedergehaltene Ronde in eine Napf- oder Becherform gezogen wird, wobei zwischen dem ersten Stößel und dem Schnittwerkzeug eine entkoppelbare Koppelvorrichtung angeordnet ist, welche derart eingerichtet ist, dass steuernd das Schnittwerkzeug vom ersten Stößel entkoppelt oder mit dem ersten Stößel gekoppelt ist.
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Durch die vorliegende Schneid- und Ziehpresse kann das Schnittwerkzeug deaktiviert werden. Somit wird an einer bereits ausgeschnittenen Stelle des Metallbandes kein Schneidevorgang durchgeführt, sodass diesbezüglich das Schnittwerkzeug geschont wird. Dies bedeutet, dass die Schnittwerkzeuge seltener ausgetauscht werden müssen und sich somit die Standzeiten der Schneid- und Ziehpresse verringern oder entsprechend die Wartungsintervalle vergrößern.
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Folgendes Begriffliche sei erläutert.
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Ein „Werkzeug“ ist vorliegend insbesondere ein Formwerkzeug, welches durch eine Schneid- und Ziehpresse einem Werkstück eine definierte Form aufprägt und/oder das Werkstück zieht und/oder ergänzend durch ein Betreiben mittels der Presse ergänzende Funktionalitäten, wie beispielsweise ein Auswerfen eines Werkstücks, realisiert.
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Eine „Schneid- und Ziehpresse“ ist insbesondere eine doppeltwirkende Presse zum Herstellen von Näpfen oder Becher, aus denen Getränke- und Aerosoldosen und/oder Metallflaschen hergestellt werden. Derartige Pressen werden auch Cupper genannt. Diese Art von Pressen vereinen sowohl den Schneidevorgang als auch das eigentliche Tiefziehen der Becher, Näpfe und/oder Flaschen.
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Ein „Stößel“ ist insbesondere ein mittels der Presse verschiebbares Bauteil, welches einem mit dem Stößel in Wirkkontakt stehendem Bauteil eine Presskraft aufprägt. Die durch den Stößel insgesamt zurückgelegte Strecke wird vorliegend als Stößelhub bezeichnet. Der erste Stößel bewegt im Wirkkontakt das Schnittwerkzeug. Der zweite Stößel betätigt im Wirkkontakt das Tiefziehwerkzeug, welches der geschnittenen Ronde seine (Ziel-)Form aufprägt. Bei der vorliegenden Schneid- und Ziehpresse ist insbesondere der Stößelhub des zweiten Stößels größer als der Stößelhub des ersten Stößels. Der erste und/oder der zweite Stößel können insbesondere als Innenstößel und/oder Außenstößel ausgestaltet sein. Für den Fall, dass der erste Stößel ein Außenstößel und der zweite Stößel als Innenstößel ausgestaltet sind, kann insbesondere eine doppelwirkende Schneid- und Ziehpresse bereitgestellt werden.
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Das „Schnittwerkzeug“, auch Schneidwerkzeug genannt, weist insbesondere ein Stanzmesser auf, welches mit dem entsprechenden Gegenwerkzeug dem Metallband eine Kraft aufprägt, welche dazu führt, dass die Ronde „ausgeschnitten“ wird. Vorliegend umfasst der Begriff Schneiden auch den Begriff Stanzen. Ganz allgemein sind sämtliche Trennverfahren umfasst, welche eine Ronde aus einem Metallblech oder Metallband separieren.
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Das „Niederhaltewerkzeug“ beaufschlagt im Niederhaltezustand die ausgeschnittene Ronde oder Teile der Ronde mit Druck und presst diese insbesondere gegen ein Gegenstück, sodass die Ronde quasi klemmend fixiert ist. Dies ermöglicht, dass das Tiefziehwerkzeug der niedergehaltenen Ronde eine Form aufprägen kann, welche eine hohe Formtreue und Qualität aufweist.
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Das „Tiefziehwerkzeug“ zieht insbesondere mittels einer Presse die ausgeschnittene Ronde in eine gewünschte Zielform. Dieser Vorgang wird insbesondere als Tiefziehvorgang bezeichnet.
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Bei den beschriebenen Werkzeugen sind jeweils die entsprechenden Gegenmittel mit umfasst. Das bedeutet, dass beispielsweise bei dem Schnittwerkzeug das entsprechende Gegenmittel bereitgestellt wird, sodass das Schneiden erfolgen kann. Ebenfalls ist die Gegenform für das Tiefziehwerkzeug mitumfasst, sodass durch das Zusammenspiel von Gegenform und einem Stempel (am Innenstößel angeordnet) die eigentliche (Ziel-)Form der Ronde aufgeprägt wird.
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Zu dem Niederhaltewerkzeug zählt auch entsprechend die Gegenform, welche der Presskraft des Niederhaltewerkzeugs eine Gegenkraft entgegensetzt, sodass die Ronde diesbezüglich fest verspannt ist.
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Die „entkoppelbare Koppelvorrichtung“ kann insbesondere zwischen zwei Zuständen schalten. In dem ersten Zustand (aktivierter oder gekoppelter Zustand) wird größtenteils der Stößelhub des ersten Stößels auf das Schnittwerkzeug übertragen, sodass die Ronde aus dem Metallblech geschnitten werden kann. Der zweite Zustand (deaktivierter oder entkoppelter Zustand) führt dazu, dass der Stößelhub des ersten Stößels im Wesentlichen nicht an das Schnittwerkzeug übertragen wird, sodass die Schneide des Schnittwerkzeugs mit dem Metallblech keinen Kontakt ausbildet.
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Unter „steuerbar“ wird insbesondere verstanden, dass aufgrund eines externen (Steuer-)Signals, beispielsweise einer Maschinensteuerung, das Schnittwerkzeug mit dem ersten Stößel gekoppelt oder entsprechend entkoppelt wird. Somit kann prozessparameterabhängig das Schnittwerkzeug aktiviert oder deaktiviert werden.
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In einer weiteren Ausführungsform betreibt der erste Stößel zusätzlich das Niederhaltewerkzeug und die entkoppelbare Koppelvorrichtung, welche zwischen dem ersten Stößel und dem Niederhaltewerkzeug angeordnet ist, sodass steuernd das Niederhaltewerkzeug vom ersten Stößel entkoppelt oder mit dem ersten Stößel gekoppelt ist.
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Somit können auch Beschädigungen am Niederhaltewerkzeug an bereits ausgestanzten oder entsprechend ausgeschnittenen Stellen des Metallbands vermieden werden.
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Insbesondere in einer diesbezüglichen Ausführungsform ist das Niederhaltewerkzeug angefedert, sodass die auf die Ronde wirkende Kraft reduziert ist und die Ronde entsprechend vor Verformungen durch das Niederhaltewerkzeug geschützt ist.
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Um eine mechanisch einfache entkoppelbare Koppelvorrichtung auszubilden, kann diese zwei zueinander mittels einer Translationseinrichtung verschiebbare Zinken aufweisen, welche in einem koppelnden Zustand einander zugeordnet sind und in einem entkoppelten Zustand zu einander versetzt sind.
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Vorliegend werden unter „Zinken“ auch Zacken und Zähne verstanden. Wichtig dabei ist, dass die dabei gegenüberstehenden Zinken durch den ersten Stößel ein Wirkkontakt ausbilden, sodass dem Schnittwerkezug und/oder dem Niederhaltewerkzeug der entsprechende Hub aufgeprägt wird, sodass das Schnittwerkzeug die Ronde aus dem Metallblech schneiden und/oder das Niederhaltewerkzeug die Ronde festhalten kann.
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Die „Translationseinrichtung“ kann beispielsweise die Zinken mittels Stellmotoren zueinander verschieben.
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In dem Zustand, in dem die Zinken zueinander versetzt sind, führt insbesondere ein Stößelhub des ersten Stößels dazu, dass die Zinken nicht in einem Wirkkontakt stehen und gegebenenfalls in einer entsprechenden Aussparung geführt sind.
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Beispielsweise können die Zinken auch die Stege eines U-Profils sein, wobei in diesem Fall sich im gekoppelten Zustand die Stege gegenüberstehen und einen Wirkkontakt ausbilden und im zueinander versetzten Zustand jeweils ein Steg in die Aussparung des jeweils anderen U-Profils einfährt, sodass das Schnittwerkzeug und/oder das Niederhaltewerkzeug deaktiviert ist.
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In einer weiteren Ausführungsform weist die entkoppelbare Koppelvorrichtung weitere zueinander mittels der Translationseinrichtung verschiebbare Zinken auf, welche eine Kammleiste bilden. Insbesondere über die Zinken realisierbare Kontaktfläche kann auf eine Materialauswahl der Zinken Einfluss genommen werden.
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Um die Ronde vor zu großen Pressdrücken zu schützen, kann das Niederhaltewerkzeug eine Anfedereinrichtung aufweisen.
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In einer weiteren Ausführungsform weist Werkzeug weitere Stößel, weitere Niederhaltewerkzeuge, weitere Tiefziehwerkzeuge und/oder insbesondere weitere Koppelvorrichtungen auf. Diese können jeweils wie zuvor ausgeführt ausgestaltet sein.
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Somit kann ein Werkzeug für eine Schneid- und Ziehpresse bereitgestellt werden, mit dem in einem Prozessschritt mehrere Näpfe oder Becher herstellbar sind.
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Mithin können in diesem Fall auch sogenannte ungerade Teilungen gefahren werden, sodass in bereits ausgestanzten Rondenlöchern das Schneide- und/oder Niederhaltewerkzeug deaktiviert werden kann. Dies ermöglicht eine hohe Ausbeute an Bechern oder Näpfen aus dem zugeführten Metallband. Mithin kann der später zu recycelnde Abfall reduziert werden.
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In einer weiteren Ausführungsform ist der erste Stößel oder sind die weiteren Stößel als Außenstößel und/oder ist der zweite Stößel oder sind die weiteren Stößel als Innenstößel ausgestaltet. Somit kann mittels dem Werkzeug eine doppeltwirkende Schneid- und Ziehpresse bereitgestellt werden.
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Ein „Innenstößel“ ist insbesondere ein Stößel, welcher innerhalb eines „Außenstößels“ geführt ist.
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In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch eine Schneid- und Ziehpresse, welche ein zuvor beschriebenes Werkzeug aufweist.
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Um insbesondere steuernd auf das Schnittwerkzeug und/oder das Niederhaltewerkzeug zugreifen zu können, kann die Schneid- und Ziehpresse eine Maschinensteuerung aufweisen, welche das Schnittwerkzeug und/oder das Niederhaltewerkzeug steuernd koppelt oder entkoppelt.
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Diese Maschinensteuerung setzt insbesondere entsprechende Parameter wie Pressdruck, Pressgeschwindigkeit oder auch Fördergeschwindigkeit und Positionen des zugeführten Metallbands um. Der Maschinensteuerung sind insbesondere bereits sämtliche zuvor ausgestanzten Ronden und deren Lage bekannt, sodass beim Zuführen des Metallbands die Schnitt- und/oder Niederhaltewerkzeuge deaktiviert werden, welche ein Schneiden und Niederhalten trotz der bereits ausgeschnittenen Ronden realisieren würden.
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In einer weiteren Ausführungsform weist die Schneid- und Ziehpresse ein zu schneidendes und tiefzuziehendes Metallband auf.
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Somit ist die Schneid- und Ziehpresse in der Lage entsprechende Becher und Näpfe herzustellen. Das Metallband kann aus unterschiedlichen Materialien oder auch Kompositmaterialien bestehen. Bevorzugt werden Aluminiumbänder oder Stahlbänder verwendet.
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In einer abschließenden Ausführungsform weist die Schneid- und Ziehpresse eine Sicherungseinrichtung mit einem Sensor auf, wobei es sich insbesondere um einen optischen Sensor handelt, und die Sicherheitseinrichtung ist derart ausgestaltet, dass bei einem erkannten Pressmaterial das Entkoppeln von einem der Schnittwerkzeuge und/oder einem der Niederhaltewerkzeuge von dem zugehörigen Stößel verhindert oder zurückgesetzt wird.
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Für den Fall, dass vorliegen insbesondere die Maschinensteuerung davon ausgeht, dass bereits eine Ronde aus dem Metallband geschnitten wurde, jedoch dies nicht oder nicht vollständig der Fall ist, kann die Schneid- und Ziehpresse vor extremen Beschädigungen geschützt werden. Dies wird insbesondere dadurch umgesetzt, dass, falls durch den Sensor erkannt wird, das wider Erwarten ein Material vorliegt, dann sowohl das Schneiden als auch das Niederhalten erfolgt und dass dann durch Tiefziehen der Becher oder der Napf erzeugt wird.
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Wäre dies nicht der Fall, würde insbesondere lediglich das Tiefziehen ohne das Schneiden erfolgen. Dies führt zu einer erheblichen Beschädigung und Verziehen des Metallbands und somit der weiteren sonstigen eingesetzten Werkzeuge.
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Der Sensor ist insbesondere ein optischer Sensor, wie beispielsweise eine Kamera, welche die entsprechenden Positionen überwacht. Die Sicherheitseinrichtung umfasst zudem software- und hardwaretechnische Mittel, welche entsprechend den Sensor auswerten und ein Steuersignal neu setzen oder überschreiben.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand der einzigen 1 erläutert. Es zeigt
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1 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausschnitts eines Werkzeugs einer Schneid- und Ziehpresse mit einem Schnittwerkzeug, einem Niederhaltewerkzeug und einem Tiefziehwerkzeug.
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Eine Schneid- und Ziehpresse weist ein Werkzeug 101 mit einer Schneidvorrichtung 103 und einen Niederhalter 105 auf. Der Niederhalter 105 ist durch die Niederhalterfeder 107 angefedert. Sowohl die Schneidvorrichtung 103 als auch der Niederhalter 105 sind mit dem Verbindungsstück 109 verbunden.
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Das Verbindungsstück 109 weist eine Verschiebeschiene (nicht dargestellt) auf, auf welcher ein u-förmiges Kammunterstück 111, 112 verschiebbar angeordnet ist. Das Verschieben erfolgt mittels Stellmotoren (nicht dargestellt). Dem u-förmigen Kammunterstück ist jeweils ein u-förmiges Kammoberstück 113 zugeordnet. Dieses u-förmige Kammoberstück 113 ist mit dem Außenstößel 115 fest verbunden.
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Innerhalb des Außenstößels 115 ist der Innenstößel 117 geführt. Der Innenstößel 117 wirkt zugleich als Stempel. Ein Drucktisch 123 weist die zu dem Stempel des Innenstößels 117 entsprechende Becherform 125 auf, sodass aus dem zugeführten Metallband 121 durch ein Betätigen des Innenstößels 117 in Tiefziehrichtung 133 sich die aus Becherform 125 und Stempel ergebende Form ausbildet.
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Das werkzeugbildende Gegenstück zur Schneidvorrichtung 103, welches gemeinsam mit der Schneidvorrichtung 103 das Schnittwerkzeug bildet, ist ebenfalls im Drucktisch 123 angeordnet und nicht dargestellt.
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Wird nun über eine Transporteinrichtung (nicht dargestellt) das Metallband 121 aus Aluminium in Transportrichtung 131 geführt, wird es auf dem Drucktisch 123 derart abgelegt, dass eine Ronde aus dem Metallband 121 geschnitten werden kann.
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Dazu wird das u-förmige Kammunterstück 111 in Wirkkontakt mit dem u-förmigen Kammüberstück 113 verschoben. Anschließend trifft der Außenstößel 115 über das u-förmige Kammoberstück 113 auf das u-förmige Kammunterstück 111. Über das Verbindungsstück 109 wird die Kraft des Außenstößels 115 auf die Schneidvorrichtung 103 und den Niederhalter 105 aufgeprägt. Sowohl der Niederhalter 105 als auch die Schneidvorrichtung 103 bewegen sich in Schneid- und Niederhalterrichtung 135.
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Zuerst gerät der Niederhalter 105 in einen berührenden Kontakt mit dem Metallband 121. Mittels dieses Kontakts wird das Metallband 121 auf dem Drucktisch 123 klemmend fixiert. Anschließend gerät die Schneidvorrichtung 103 in Wirkkontakt mit dem Metallband 121 und schneidet mit dem im Drucktisch 123 vorgesehenen Gegenstück (nicht dargestellt) die Ronde als kreisrunde Scheibe aus dem Metallband 121.
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Anschließend verfährt der Innenstößel 117 in Tiefziehrichtung 133 und zieht die durch den Niederhalter 105 gehaltene Ronde in die Becherform 125. Anschließend wird der Innenstößel 117 und der Außenstößel 115 entgegengesetzt betrieben und der sich ausbildende Becher (nicht dargestellt) wird ausgeworfen.
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Im Weiteren wird der Fall erläutert, bei dem aus dem Metallband 121 bereits eine Ronde ausgeschnitten wurde.
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Der Maschinensteuerung (nicht dargestellt) ist bekannt, dass das nun vorliegende Metallband 121 bereits an der Position der Schneidvorrichtung 103 und des Innenstößels 117 eine ausgeschnittene Ronde aufweist.
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Zum deaktivieren der Schneidvorrichtung 103 und des Niederhalters 105 wird das u-förmige Kammunterstück 111 in Verschieberichtung 137 auf der Verschiebeschiene des Verbindungsstücks 109 verschoben, sodass ein versetztes u-förmiges Kammunterstück 112 vorliegt.
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Wird nun der Außenstößel 115 in Schneid- und Niederhalterrichtung 135 bewegt greift jeweils ein Schenkel des versetzten u-förmigen Kammunterstück 112 und des u-förmigen Kammoberstücks 113 in die jeweiligen Leerräume des entgegengesetzten Kammunter- oder Oberstücks 112, 113. Somit bewirkt der Stößelhub keine Bewegung der Schneidvorrichtung 103 oder des Niederhalters 105. Die Schneidvorrichtung 103 und der Niederhalter 105 sind deaktiviert.
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Dass der Innenstößel 117 in Tiefziehrichtung 133 bewegt wird, wird vorliegend akzeptiert und ist unkritisch.
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Bezugszeichenliste
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- 101
- Werkzeug
- 103
- Schneidevorrichtung
- 105
- Niederhalter
- 107
- Niederhalterfeder
- 109
- Verbindungsstück mit Verschiebeschienen
- 111
- u-förmiges Kammunterstück
- 112
- versetztes u-förmiges Kammunterstück
- 113
- u-förmiges Kammoberstück
- 115
- Außenstößel
- 117
- Innenstößel
- 121
- Metallband
- 123
- Drucktisch
- 125
- Becherform
- 131
- Transportrichtung des Metallbands
- 133
- Tiefziehrichtung des Innenstößels
- 135
- Schneid- und Niederhalterrichtung
- 137
- Verschieberichtung des u-förmigen Kammunterstücks
