DE19625174B4

DE19625174B4 - Deckelringfertigung ohne Rondenverschnitt

Info

Publication number: DE19625174B4
Application number: DE19625174A
Authority: DE
Inventors: Hans Hartung; Wolfgang Peter
Original assignee: Impress Metal Packaging SA
Current assignee: Trivium Packaging Group Netherlands BV
Priority date: 1996-06-24
Filing date: 1996-06-24
Publication date: 2008-05-15
Anticipated expiration: 2016-06-25
Also published as: CZ293371B6; NO986029D0; EP0921878A1; NO986029L; EP1029613B1; HUP9903163A3; DE19625174A1; EE9800440A; ATE199335T1; DE59703067D1; EP1029613A1; ES2332700T3; PL330919A1; HUP9903163A2; AU3335397A; EP0921878B1; HU223260B1; CZ426398A3; PL186886B1; DE59713015D1

Abstract

Verfahren zum Ausbilden eines metallischen Deckelrings der Verpackungstechnik (20; 20a, 20b, 20c, 20d, 20e) mit geöffnetem Innern (21) und profiliertem Ringrand (20a, 20b, 20c, 20e), bei welchem Verfahren
(a) ein zylindrischer Rohling (10, VR) als ein von einem Dosenkörper abgetrenntes Zylindersegment (40; 40a, 40b) in einer konzentrischen Zusammenstellung mehrerer ringförmiger Werkzeugsegmente (1 bis 8) von einem äußeren (1) der Werkzeugsegmente (1 bis 8) axial abwärts (v₀) verschoben wird, wobei er von einer ringförmigen Umlenklippe (5a) eines radial weiter innen liegenden Werkzeugsegments (5) der konzentrischen Zusammenstellung mehrerer Werkzeugsegmente (1 bis 8) in eine radiale Richtung (v₀') umgeformt wird;
(b) oberhalb der Umlenklippe (5a) ein oberes Werkzeugsegment (2) mit einer unteren Fläche einen Spalt (S) definiert, in den der radial einwärts verformte (v₀') Rohling (10; VR; HR) gedrückt wird.

Description

Die Erfindung betrifft die Verpackungstechnik und hierbei Verfahren zum Ausbilden (Herstellen) von metallischen Deckelringen.
Diese auch Umformverfahren genannten Arbeits- und Herstellverfahren stellen Deckelringe zur Verfügung, die beim Verschließen von Dosen an den Rand der Dosenwand angefalzt werden, um dann in einer radial inneren Öffnung mit einem Deckel verschlossen zu werden.
Die Erfindung erfasst auch eine Arbeitsvorrichtung aus mehreren ringförmigen Werkzeugsegmenten, mit welchen die beschriebenen Verfahren durchgeführt werden können.
Im Gebiet der Verpackungstechnik sind Herstellverfahren für leicht zu öffnende Dosendeckel aus DE 43 32 306 A (Rasselstein) bekannt. Dort wird eine möglichst hohe Dose Z1 mit zylindrischer Wandung ausgebildet, die anschließend in mehrere Ringsegmente zerteilt wird. Der Dosenboden bleibt als Abfall zurück, vgl. dort 5, 6. Auch der Verpackungstechnik zuzuordnen ist die DE 202 057 A (Evers aus September 1908), mit einem Verfahren zur Herstellung eines zweiteiligen Konservendeckels. Es entsteht bei dieser Fertigung kein Mittenabfall, da der Mittelbereich zum Eindrückdeckel umgeformt wird. Das Abtrennen erfolgt an einer konischen Wand etwa entlang einer horizontalen Ebene. Eine Umformung eines zylindrischen Hauptkörpers in einen Deckelring ist hier nicht beschrieben.
Aus anderen Fachgebieten sind die Schriften DE 34 18 307 A und DE 22 49 797 A . Sie betreffen das Herstellen von ringförmigen Rinnen mit U-förmigem Profil bei relativ dickewandigem Blech (etwa einen Millimeter), wobei mehrere Werkzeugsegmente Anwendung finden, die konzentrisch angeordnet sind und eine Umformung eines zylindrischen Grundkörpers in den beschriebenen U-förmigen Schalenkörper vornehmen. Die dortige Nennung eines 'dünnwandigen ringförmigen Kanals' bezieht sich auf eine Wandstärke von ca. 1 mm (vgl. erstgenannte Schrift, Seite 4, zweiter Absatz). Die dort hergestellten Rotoren (oder Schalen) werden bei Kraftfahrzeug-Drehmomentwandlern eingesetzt und dabei sind zwei Rotoren mit zueinander gewendeten Öffnungen eingesetzt.
Als Problemstellung soll bei der Fertigung von Deckelringen aus Metall der Verlust oder Verschnitt von ausgestanzten Ronden vermieden werden.
Die Erfindung geht dazu von der Erstellung eines noch nicht fertig geformten Zylinder-Ringes (Ringrohling) aus, der aus einem Dosenkörper, gefertigt mit einem Stülpzug-Werkzeug oder aus einem Dosenkörper, der mit einem Teleskop-Werkzeug oder aus einem Stufenwerkzeug gefertigt wurde (Anspruch 8). Der Deckelring und der Dosenkörper werden aus einem Blechausschnitt in runder und unrunder Ausführung gefertigt. Durch Abtrennen (bei T) der eigentlichen Dose entsteht der Ringrohling, mit dem Ziehringaußenmaß des Deckelrings, der im wesentlichen zylindrisch ist, nur einen geringen nach innen vorstehenden Ringsteg aufweist. Der Reduziervorgang wird vor dem Ende abgebrochen, und dies nicht weit vor diesem Ende, sondern kurz bis deutlich davor. Der obere Rand wird so nicht auf den Durchmesser des Reduziervorgangs eingezogen, sondern verbleibt als der Randbereich für den zylindrischen Deckelrohling (Anspruch 8).
Dieser kurz bis deutlich vor dem Ende abgebrochene Reduziervorgang gemäß Anspruch 8 führt zu einem Zylinderring, der im Verfahrensanspruch 1 eingesetzt werden kann. Der Anspruch 1 selbst kann aber auch mit anderen zylindrischen Rohlingen arbeiten, die oberhalb einer Umlenkklippe von einem äußeren der Werkzeugsegmente axial abwärts verschoben werden. Der jeweils zylindrische Rohling wird dabei in eine radiale Richtung umgeformt, so dass ein Flachringform-Rohling entsteht. Das Hereinverformen des abwärts verschobenen Zylindersegments erfolgt durch einen Spalt, der oberhalb einer Umlenklippe gelegen ist, und von einem oberen Werkzeugsegment begrenzt wird.
Dieser Spalt ist in dem Leerzustand schmäler (dünner) als die Blechstärke des Zylindersegments, insbesondere ist er deutlich dünner (Anspruch 2). Erreicht die Schulter (Anspruch 3) die Umlenklippe, ist die Abwärtsbewegung des äußeren der Werkzeugsegmente beendet oder abgeschlossen.
Durch die Herstellung nach Anspruch 8 entsteht ein zylindrischer Rohling, der einen Restradialsteg besitzt (Anspruch 6). Dieser kann in die konzentrische Zusammenstellung von Werkzeugsegmenten nach Anspruch 1 eingesetzt werden und schon radial innerhalb der Umlenklippe liegen, bevor er anschließend axial abwärts und radial nach innen rumgeformt wird. Dieses Umformen nach radial innen geschieht bevorzugt über mehr als zwei konzentrische Werkzeugsegmente (Anspruch 7).
Die Weiterverarbeitung des Ringrohlings zu einem fertigen Deckelring kann sowohl durch ein einstufiges Werkzeug als auch durch ein mehrstufiges Werkzeug erfolgen. Die erste Stufe ist bspw. aus den folgenden 6a, 6b, 6c, die zweite Stufe ist bspw. aus 7, die dritte Stufe bspw. aus 8a und 8b ersichtlich.
Der Transfer zwischen den Stationen erfolgt z. B. über einen Greifertransport. Die Funktion und die Arbeitsweise werden anhand der nachfolgenden Beispiele der Werkzeugausführungen erläutert und ergänzt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele erläutert und ergänzt.
1 veranschaulicht eine erste Dose im Schnitt, von der ein Ring abgetrennt werden kann.
2 veranschaulicht eine im Ziehvorgang oder Stülpvorgang entstandende fast fertige Dose, bei der der Zieh- oder Stülpvorgang kurz vor dem Ende abgebrochen wurde, um einen oberen, im Durchmesser 2·r₂ größeren zylindrischen Ring zu erhalten.
3 veranschaulicht die Trennung an der Ring-Trennlinie T, wobei ein Rest-Rumpf 30 und ein zylindrischer Deckelring-Rohling 40 entsteht.
4 veranschulicht den fertigen Deckelring mit einem horizontalen Ringflansch 20c einer innenliegenden Einrollung 20e und einem außenliegenden Randbereich mit einem ringförmigen Haken 20a für die Anbringung an einem Falz. Innen ist der Deckelring offen, was durch die im Schnitt erkennbare Öffnung 21 veranschaulicht wird.
5a, 5b, 5c, 5d, 5e, veranschaulichen verschiedene Positionen eines einstufigen Werkzeuges. Zwischen den oberen Stempeln 1 bis 4 und den unteren Stempeln 5 bis 7, die sich während der Betriebes der konzentrischen Werkzeugzusammenstellung verändern, ändert sich die Geometrie des zuerst zylindrischen Rohlings 10 in einen nachher gemäß 4 ausgebildeten Deckelring in 5e.
6a, 6b, 6c veranschaulichen ein erstes Werkzeug eines Mehrstufenwerkzeugs, bei dem der Deckelring zunächst von einer zylindrischen Form in 6a in eine horizontale Gestalt mit vertikal innen aufgestellter Wand 13 gemäß 6c umgeformt wird.
7 veranschaulicht das zweite Werkzeug des Stufenwerkzeugs, bei dem der im Entstehen befindliche Deckelring 100 innen beschnitten wird.
8, 8a veranschaulichen die dritte Stufe des Stufenwerkzeugs, in dem der Deckelring seine innere Einrollung 20e (hier 15 bezeichnet) erhält.
Zur 2 sei angemerkt, daß der Ziehvorgang oder Stülpvorgang kurz vor seinem Ende abgebrochen wird, um den oberen Rand 40a des Rumpfes nicht in seinem Durchmesser auf 2 × r₁ einzuziehen. Dadurch verbleibt der Randbereich 40a als Deckelring-Rohling VR, wenn er bei T (Trennlinie) umfänglich abgetrennt wird. Der zerlegte Rumpf 30/40 in Rest-Rumpf 30 und Deckelring-Rohling 40 ist von 3 veranschaulicht.
5a bis 5e zeigen die Funktionsweise des einstufigen Werkzeuges. Der von der Dose abgetrennte Ring VR wird mechanisch oder von Hand auf Teil 5 aus 5a aufgelegt. Anschließend werden die Werzeugteile 2, 3 und 4 in den Ring durch den Maschinenhub eingefahren und bilden einen Spalt S von 0,8 × Blechdicke zu den Teilen 5, 6 und 7. Die Teile verharren in dieser Stellung bis die Schulter 1a des Stempels 1 den Blechring im axialen weiteren Niedergang von Teil 1 so weit radial v0' eingeschoben hat, daß der Blechring VR, 10 die horizontale Lage in 5b erreicht hat.
Das Blech wird in dieser Stellung zwischen den Werkzeugteilen 2 einerseits und 5 andererseits festgeklemmt. Teil 1 verharrt in dieser Stellung durch Aufsetzen auf einen Anschlag. Die Teile 3 und 4 sind mit einer Niederhaltekraft auf die Teile 6 und 7 wirkend beaufschlagt.
v bezeichnet Bewegungsrichtungen (an Geschwindigkeiten orientiert), wobei die "gestrichenen" Größen v₀', v₁', v₂' radiale Komponenten des Blechs und die "nicht gestrichenen" Größen v₀, v₁, v₂, v₃ axiale Bewegungen des Werkzeugs bezeichnen.
Durch den weiteren Niedergang v₁ des Teiles 2 zusammen mit Teil 5 wird in dem Blechring die Stufe 20b im Deckelring und die Deckelringtiefe nach 5c erreicht. Blechmaterial wird dabei in v₁'-Richtung gezogen.
Durch die Mitnahme des Teiles 3 durch das Teil 2 und durch die Gegenhalte- und Klemmfunktion der Teile 5 und 6 erfolgt durch die Niederhaltefunktion eines Rollringes 4 und den dann erfolgenden Ziehvorgang über dem Ziehstempel 7 eine Aufstellung des inneren Randes des Deckelringes. In dieser Stempelniedergangsstellung hat der Deckelring die Form nach 5d. Anschließend erfolgt der Aufwärtshub des Stößels mit dem Werkzeugoberteil und den Teilen 2 und 3, während gleichzeitig der Rollring 4 in seiner Lage verharrt.
In 5d wird Blech in Richtung v₂' gezogen und die Ringwand 20d aufgestellt.
Die den Teilen 2 und 3 nachfolgenden Teile 5 und 6 drücken die Aufstellung 20d des Deckelringes in die Rollnut 4a des Rollringes 4. Da die Kräfte der Teile 5 und 6 sowie des entgegenwirkenden Rollrings 4 größer sind als die Formänderungsfestigkeit des Blechmaterials, formt sich über die Anreifung der Deckelringaufstellung in der Rollnut 4a des Rollinges 4 eine Innenrolle 20e des Deckelringes. Nach Abschluß des Hubes hat der Deckelring die Form nach 5e angenommen. Das Teil 3 wird anschließend kraftmäßig entlastet, die Teile 1, 2 und 5 rücken in die Ausgangsposition zurück. Beim Auseinanderfahren des Werk-zeuges wird der Ring ausgeworfen, der in 4 dargestellt ist.
Im Niedergang der Stempelringe 2, 3 und 5, 6 wird also die innen am Deckelring liegende Aufstellung 20d gebildet, im Aufwärtsgang derselben Stempelringe wird die aufgestellte Wand 20d in eine Einrollung 20e umgeformt.
6a, 6b, 6c, 7 und 8, 8a stellen die Fertigung des Deckelringes in drei bzw. in mehrmöglichen Operationen dar. Die Fertigung kann sowohl auf einzelnen Pressen als auch auf Stufen- bzw. Transferpressen erfolgen.
Bei 6a wird der von der Dose (nach 1 oder 2) abgetrennte Ring (3, oben) der Werkzeugstation (6a) zugeführt und auf Teil 5 positioniert. Während des Niederganges mit dem Werkzeugoberteil zentriert sich zunächst Teil 2 an dem Innenbereich 40b des Blechringes 100. Durch Aufsetzen auf einen Anschlag bildet Teil 2 und Teil 5 (ohne Blech) einen Spalt von 0,8 × Blechdicke. Im weiteren Werkzeugniedergang geht Teil 1 über dem Außenbereich 40a des Blechringes 100 und schiebt den Ring mit der Schulter 10 durch den mit einer Niederhaltekraft beaufschlagten Teil 5, der mit Teil 2 einen Spalt S < Blechdicke bildet bis zum Innendurchmesser des fertigen Deckelringes. Der Blechring 100 hat dann die Form von 6b. In dieser Stellung erreicht der Stempel 8 gleichzeitig seine Endstellung und quetscht mit seiner Schneide 12 ungefähr auf eine Tiefe von 0,5 × Blechdicke über die Schneide 11 von Teil 7 das Blech in die dafür vorgesehene Vertiefung. Durch Aufsetzen von Teil 1 auf den Absatz 5x von Teil 5 wird Teil 5 nach unten gedrückt. Teil 2 folgt dem Teil 5 mit beaufschlagter Niederhaltekraft. Weil der Blechring im Bereich der Schneiden 11, 12 festgeklemmt ist, wechselt während des fortgeführten Hubes der Schiebevorgang in einen Ziehvorgang über. Dadurch wird die Aufstellung 13 für die folgende Innenrolle des Blechringes 100 nach 6c erreicht.
Zur 6c sei angemerkt, daß die axial aufgestellte Wand 13 (vgl. 20d in 5d) durch Ziehen erzeugt wird, was gegenüber dem Schub von 5c Vorteile hat, wenn die Radien größer werden.
Bei 7 wird der vorgeformte Blechring 100 in die Beschneidestation transportiert und auf dem Aushebering 6' abgelegt. Beim Niedergang des Werkzeugoberteiles bringt der Formring 2 und der Niederhaltering 9a den vorgeformten Blechring 100 in Position, damit der nachfolgende Stempel 8' über den Schnittstempel 9b den Innenrand 100r abtrennen kann. Damit werden materialspezifische Anisotropien aus dem Druck-Zug-Vorgang eliminiert. Es bleibt eine innere Schnittkante 100k. Der abgetrennte Ring 100r wird durch das Unterteilwerkzeug abgeführt.
Der beschnittene Blechring nach 7 wird dann in die Fertigformstation von 8 transportiert und auf den oben bündig stehenden Teilen 5' und 6' abgelegt. Die während des Pressenhubes von oben nach unten kommenden Teile 2' und 3' sind ebenfalls von unten betrachtet bündig und zentrieren sich mit dem Innenmaß von Teil 3' über das Außenmaß der Aufstellung 13 des Blechringes 100. Wenn die Aufstellung 13 innen über Teil 7 außen voll einzentriert ist, bleibt Teil 6' auf einem Anschlag stehen, Teil 3' federt während des weiteren Werkzeugniederganges auf dem Blechring 100 und Teil 6' aufliegend zurück. Teil 5' formt dann über den Blechhalter 2' den Rand des Blechringes 14 bis zum unteren Totpunkt der Presse aus. Im Aufwärtshub wird der zwischen den Teilen 5' und 6' (8a) und den Teilen 2' und 3' eingeklemmte Blechring nach oben gedrückt, so daß die Aufstellung 13 in die Rollnut 4a des stehenden Teiles 4 gedrückt wird. Durch diesen Vorgang entsteht die Innenrolle 15 des Blechringes 14. Zum Auswurf des Blechringes aus dem Werkzeug wird Teil 3' nach Abschluß dieses Vorganges kraftmäßig entlastet.
Diese mehrstufige Fertigung ist für Deckelringe mit breiterem Radialflansch 20c besonders geeignet.

Claims

Verfahren zum Ausbilden eines metallischen Deckelrings der Verpackungstechnik (20; 20a, 20b, 20c, 20d, 20e) mit geöffnetem Innern (21) und profiliertem Ringrand (20a, 20b, 20c, 20e), bei welchem Verfahren (a) ein zylindrischer Rohling (10, VR) als ein von einem Dosenkörper abgetrenntes Zylindersegment (40; 40a, 40b) in einer konzentrischen Zusammenstellung mehrerer ringförmiger Werkzeugsegmente (1 bis 8) von einem äußeren (1) der Werkzeugsegmente (1 bis 8) axial abwärts (v₀) verschoben wird, wobei er von einer ringförmigen Umlenklippe (5a) eines radial weiter innen liegenden Werkzeugsegments (5) der konzentrischen Zusammenstellung mehrerer Werkzeugsegmente (1 bis 8) in eine radiale Richtung (v₀') umgeformt wird; (b) oberhalb der Umlenklippe (5a) ein oberes Werkzeugsegment (2) mit einer unteren Fläche einen Spalt (S) definiert, in den der radial einwärts verformte (v₀') Rohling (10; VR; HR) gedrückt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Spalt (S) im Leerzustand dünner als die Blechstärke des Zylindersegments (VR; 10) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem das äußere Werkzeugsegment (1) eine ringförmige Schulter (1a) aufweist, mit der die Oberkante des eingesetzten zylindrischen Rohlings (VR) ergriffen und abwärts verschoben wird (v₀).
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Schulter (1a) der obere Rand einer umlaufenden Ringausnehmung (1b) im äußeren Werkzeugsegment (1) ist, die in ihrem radialen Maß etwa der Stärke des nicht umgeformten zylindrischen Rohlings (VR) entspricht.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche 3 oder 4, bei dem die Abwärtsbewegung des äußeren Werkzeugsegments (1) beendet wird, wenn die Schulter (1a) die Umlenklippe (5a) erreicht.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der zylindrische Rohling (VR) einen Rest-Radialsteg (40b) besitzt, der nach Einsetzen in die konzentrische Zusammenstellung von Werkzeugsegmenten (1 bis 8) schon radial innerhalb der Umlenklippe (5a) liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das radial einwärts (v0') in den Spalt (S) gedrückte Blechmaterial über mehr als zwei konzentrische Werkzeugsegmente (2, 3; 5, 6) hinweggeschoben wird.
Verfahren zum Herstellen eines Rohlings in Zylinderform (40; 40a, 40b) für das vorgenannte Verfahren, bei dem (a) in einem Tiefziehvorgang oder einem Stülpvorgang ein becherförmiges Unterteil eines Behälters von einem ersten Durchmesser (2r2) auf einen kleineren Durchmesser (2r1) reduziert wird; (b) der Reduziervorgang gemäß Merkmal (a) vor dem Ende abgebrochen wird, um einen zylindrischen Streifen (40a) am Oberende des fast vollständig umgeformten Behälter-Unterteils zu belassen, der nach umfänglichem Abtrennen entlang eines Kreises (T) zum zylindrischen Rohling (VR, 10) wird, aus dem der Deckelring (20a bis 20e) formbar ist.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welcher Vorrichtung (a) mehrere ringförmige Werkzeugsegmente (1 bis 8) vorgesehen sind, die gegeneinander axial beweglich sind; (b) eines der mehreren Werkzeugsegmente als äußeres Schubsegment (1) eine an ihrer Innenfläche ausgebildete zylindrische Ausnehmung (1b) aufweist; (c) eine ringförmig verlaufende Aufnahmefläche (5b) an einem weiter innen angeordneten und als Umlenksegment (5) ausgebildeten Werkzeugsegment ausgebildet ist, die randseitig eine zur Ausnehmung (10b) des Schubsegments (1) weisende Ring-Einlauflippe (5a) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der die ringförmig verlaufende Aufnahmefläche (5b) in Axialrichtung (100) leicht gekrümmt ist, zumindest in einem äußeren Bereich (5b').
Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche 9 bis 10, bei der ein weiter innen – insbesondere an dritter Stelle, gerechnet von dem äußeren Schubsegment (1) – angeordnetes Einroll-Werkzeugsegment (4) eine umlaufende Rollnut (4a) aufweist, in die von unten eine axial aufgestellte Blechwand (20d) einschiebbar ist, wobei sie sich innenrandseitig (20e, 13) einrollt.