DE19855322A1 - Vorrichtung zum Gebrauch beim Formen von Dosenkörpern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine zum Gebrauch beim Formen von Dosenkör­ pern bestimmte Vorrichtung und insbesondere auf eine solche Vorrichtung, bei welcher das Abstreifen der Dosenkörper von dem Stempel einer zur Formung von Dosenkörpern bestimmten Maschine unterstützt wird.

Es ist allgemein bekannt, daß der Innenraum eines Dosenkörpers während des Abstreifens von dem Stempel einer zur Dosenkörperherstellung bestimmten Ma­ schine mit Druckluft beaufschlagt werden muß, um ein Zusammenfallen des Do­ senkörpers zu verhindern. Die Notwendigkeit einer Druckluftbeaufschlagung er­ gibt sich aus der Ausbildung eines Vakuums, sobald das Stempelwerkzeug rasch aus dem Dosenkörper herausgezogen wird. Dieses Vakuum würde ein Zusam­ menfallen des Dosenkörpers zur Folge haben, falls dieser nicht rechtzeitig mit einer geringen Menge an Druckluft beaufschlagt werden würde. Es wird darüber hinaus angenommen, daß die Entfernung des Dosenkörpers durch diese Druck­ luft unterstützt wird, indem der Dosenkörper von dem Ende des Werkzeugs abge­ stoßen wird, wobei der Dosenkörper ferner infolge von Umfangsspannungen, die durch den statischen Druck entstehen, leicht expandiert, so daß auf diesem We­ ge die Reibung zwischen der Dose und dem Werkzeug etwas vermindert wird.

Bei einer bekannten Vorrichtung verläuft die Druckluftversorgung ausgehend von einer Hauptleitung des jeweiligen Betriebes, an die sich ein Konditionieren an­ schließt über einen- Luftkessel zu einem elektronischen Hauptdurchgangsventil. Das Durchgangsventil wird über eine Autotech Regeleinrichtung gesteuert. Auf­ grund von Verzögerungen durch die Ansprechzeit des Ventils und aufgrund der Übertragungszeit entlang der Rohrleitungen ist der Punkt des Zyklus, an wel­ chem ein Signal gesandt werden muß, von der jeweiligen Maschinengeschwin­ digkeit abhängig. Bei 500 Dosen pro Minute kann der Vorlauf des Signals bis zu 165 Grad einer Kurbeldrehung betragen. Die Ansprechzeit beim Öffnen der Ven­ tile ist ferner nicht konstant und es muß ein Sicherheitszuschlag in den Vorlauf eingerechnet werden.

Bei einer anderen Vorrichtung, die aus der GB-A 2268898 bekannt ist, wird ein mechanisches Ventil, welches in der Stempelmuffe angeordnet ist, durch das Domformungswerkzeug für das Bodenprofil des Dosenkörpers geöffnet und aufgrund seiner Trägheit wieder geschlossen, nachdem der Stempel zurückge­ zogen worden ist.

Es wird vorgeschlagen, daß ein alternatives Verfahren zur Versorgung mit Luft gesucht wird und es wird zu diesem Zweck durch die vorliegende Erfindung eine durch eine Druckregelung gekennzeichnete Vorrichtung bereitgestellt.

Durch die vorliegende Erfindung ist eine zum Gebrauch beim Formen von Dosen­ körpern bestimmte Vorrichtung gegeben, welche einen eine hohle Stempelmuffe aufweisenden Stempel, einen mit dem Innenraum der Stempelmuffe in Verbin­ dung stehenden Druckluftanschluß, eine konkave Ausnehmung in der Stirnseite des Stempels, die zur Aufnahme eines komplementär gestalteten Domformungs­ werkzeugs zur Herstellung eines domartigen Bodenprofils des Dosenkörpers be­ stimmt ist, einen Luftdurchlaß, über welchen eine Fluidverbindung zwischen dem Innenraum der Stempelmuffe und der konkaven Ausnehmung bereitgestellt ist und ein in dem Luftdurchlaß angeordnetes Ventil aufweist, welches in Richtung auf seine Öffnungsstellung hin unter Vorspannung steht, wobei das Volumen des Luftdurchlasses zwischen dem Ventil und der Ausnehmung und das Volumen der Ausnehmung derart bemessen sind, daß der Eintritt des Domformungswerkzeugs in die Ausnehmung und anstehender Schließstellung des Ventils ein-wesentlicher Druckanstieg in dem Luftdurchlaß zwischen dem Ventil und der Ausnehmung verursacht wird und wobei das Ventil derart ausgebildet ist, daß es eine Vermin­ derung des Luftdurchflusses in dem Luftdurchlaß ausgehend von dem Innenraum der Stempelmuffe in Richtung auf die Ausnehmung hin verursacht, welches zu einem Druckverlust entlang des Ventils führt und welcher mit der Maßgabe auf das Ventil einwirkt, daß dieses sich in Schließrichtung bewegt.

Bei diesem System wird weniger Luft als bei bekannten Abstreifern verbraucht. Die Wirtschaftlichkeit des Luftverbrauchs ergibt sich aus der genauen Art der Luftmessung. Die Zeitspannen, während welcher eine Druckluftversorgung ein- oder ausgeschaltet ist, werden durch den Bedarf geregelt, so daß für einen Druckaufbau keine Verzögerung erforderlich ist. Das Ventil kann während des Herstellungsprozesses mit der Maßgabe eingestellt werden, daß es genau die benötigte Luftmenge liefert.

Die für die Regelung der Luftversorgung bereitgestellte Elektronik muß lediglich an die gelegentlichen Ein- und Ausschaltvorgänge angepaßt sein. Da dies ledig­ lich ein elementares Regelungssystem wie z. B. eine Magnetspule zum Abschal­ ten der Druckluftversorgung für gelegentliche Wartungsarbeiten erfordert, wird der Druckluftfluß durch das Ventil selbst dann geregelt werden, wenn die Ener­ gieversorgung der Maschine abgeschaltet ist. Nachdem eine kurze Ansprechzeit nicht erforderlich ist und ein weniger haltbares Ventil eingesetzt werden kann, kann aus diesem Grund die Auswahl des Hauptventils auf einer wirtschaftlicheren Grundlage vorgenommen werden.

Auf einen getrennten Luftkessel kann verzichtet werden, da der den Stempel tragende Stößel und ein Teil des Rohrleitungswerks, einmal modifiziert, als Luft­ kessel für das Ventil wirken können.

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Be­ zugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden. Er zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung eines Vertikalschnitts eines Stempels, der sich in einer anfänglichen Stellung befindet, die der Ruhestellung der Vorrichtung ent­ spricht;

Fig. 2 eine Ansicht ähnlich derjenigen gemäß Fig. 1, wobei das Ventil infolge eines Luftdurchtritts durch dieses geschlossen worden ist;

Fig. 3 eine Ansicht des Stempels mit Darstellung eines auf diesem geformten Dosenkörpers und eine Ansicht des Teils des Domformungswerkzeugs;

Fig. 4 eine Ansicht ähnlich derjenigen gemäß Fig. 1, welche das Domfor­ mungswerkzeug zeigt, welches in die Ausnehmung des Stempels ein­ dringt um das Bodenprofil des Dosenkörpers zu formen, wodurch das Ventil geöffnet wird;

Fig. 5 eine weitere Ansicht, welche den von dem Stempel abgestreiften Dosen­ körper zeigt und darüber hinaus das Ventil, weiches infolge des Durchtritts von Luft wieder geschlossen ist.

Die Fig. 1 bis 5 sind aufeinander folgende Ansichten der Vorrichtung, die ihren im Folgenden zu beschreibenden Betrieb erläutern.

Wie anhand der Zeichnungen erkennbar ist, umfaßt die Vorrichtung einen Stem­ pel 1, der aus einer hohlen Muffe 2 und einem Stöpsel 3 besteht. Wie allgemein bekannt ist, ist der Stempel zur Ausführung einer hin und her gehenden Bewe­ gung auf dem Stößel einer zeichnerisch nicht wiedergegebenen Maschine zur Herstellung von Dosenkörpern angeordnet.

Auf dem Stöpsel 3 ist ein Ventil 4 angeordnet und eine Druckluftzuleitung, die mit einer entfernt gelegenen, zeichnerisch nicht dargestellten Druckluftquelle in Ver­ bindung steht, steht mit dem Innenraum der Muffe 2 in Verbindung. Die Stirnseite 5 des Stöpsel 3 ist konkav ausgebildet und bildet die Matrizenfläche für das Dom­ formungswerkzeug 6, mittels welchem das domartige Bodenprofil des Dosenkör­ pers gebildet wird. Durch die Stirnseite der Stempelmuffe und die konkave Fläche 5 wird eine konkave Ausnehmung 7 in der Stirnseite des Stempels bereitgestellt, welche eine komplementäre, konvexe, domartige Ausnehmung zur Aufnahme des Domformungswerkzeugs 6 bildet.

Über einen Luftdurchlaß 8 wird eine Fluidverbindung zwischen dem hohlen Inne­ ren der Stempelmuffe 2 und der konkaven Ausnehmung 7 bereitgestellt, wobei das Ventil 4 in diesem Luftdurchlaß angeordnet ist. Der Luftdurchlaß 8 besteht aus dem zylindrischen, den Ventilkörper umgebenden Raum 81 und einer Boh­ rung 82.

Das Ventil 4 ist ein Tellerventil, dessen Ventilkörper 9 aus einem scheibenartigen Kopf 10 und einen Schaft 11 besteht. Der Kopf 10 trägt eine ringartige Dichtflä­ che 12, welche sich dichtend gegen einen entsprechenden und koaxialen ring­ artigen Ventilsitz 13 anlegen kann, der in das Ventilgehäuse 14 eingeformt ist. Der Schaft 11 des Ventilkörpers 9 ist auf einem gehärteten, aus Stahl bestehen­ den Führungsbolzen 15 axial gleitfähig angeordnet, wobei die Achse dieses Bol­ zens sich senkrecht zur Achse des Stempels erstreckt, um zu verhindern, daß von der raschen axial gerichteten, hin und her gehenden Bewegung des Stem­ pels Störungen für den dynamischen Betrieb des Ventils entstehen.

Das Ventil steht in der in Fig. 1 gezeigten Öffnungsstellung über eine Feder 16 unter Vorspannung, welche den Schaft 11 umgibt und zwischen der Unterseite des Kopfes 10 und einer an das Ventilgehäuse 14 angesetzten Nabe 17 wirksam ist.

Der Ventilkegel besteht aus einem elastischen Material wie z. B. einem Polyamid. Die Wahl eines Kunststoffs für den Ventilkörper ist aus zwei wichtigen Gründen vorgenommen worden. Der erste besteht in der Notwendigkeit der Anpassung des Ventils an seinen Sitz 13, sobald dieses sich in der Schließ- bzw. der Dich­ tungsstellung befindet. Jede leichte Fehlausrichtung des Ventils oder ein Eindrin­ gen von Fremdkörpern würden ein starres Ventil an einer wirksamen Anlage an seinem Sitz hindern. Der zweite Grund zur Auswahl eines Kunststoffs ist die Fä­ higkeit zur Bildung einer flexiblen Lippendichtung am oberen Ende der Bohrung des Schafts 11. Eine Lippendichtungsrille 18 kann unmittelbar in den Kunststoff eingearbeitet werden, so daß auf diesem Wege die Schwierigkeiten des Ein­ schließens einer getrennten Dichtung in das Ventil vermieden werden. Die Dichtung ist somit einstückig mit dem Ventil ausgebildet. Um eine nicht zu ak­ zeptierende Reibung zwischen der Dichtung und dem Führungsbolzen zu ver­ meiden, kann ein mit Graphit gefühltes Polyamid benutzt werden. Infolge der Gegenwart des Graphits ergeben sich selbstschmierende Ventildichtungslippen, so daß ein Teil der Reibung und des Verschleißes vermindert wird, welche sich ansonsten bei dem Kunststoff bemerkbar machen würden.

Es wird im Folgenden der Betrieb dieser Vorrichtung beschreiben werden.

Fig. 1 zeigt die Stellung, bei welcher sich eine Maschine zur Dosenkörperher­ stellung in der Ruheposition befindet und die Versorgung mit Druckluft mittels eines zeichnerisch nicht dargestellten einfachen Magnetventils abgeschaltet ist. In dieser Betriebsstellung wird das Ventil durch die Feder 16 in der Öffnungs­ stellung wie gezeigt gehalten.

Sobald sich die Maschine in Betrieb befindet und die Versorgung mit Druckluft eingeschaltet ist, strömt Luft aus dem Innenraum des Stempels durch den Luft­ durchlaß 8 und die Ausnehmung 7 hinaus in die Atmosphäre. Die Luftströmung durch das Ventil verursacht einen Druckverlust im Bereich des Kopfes, wobei der niedrigere Druck stromabwärts bezüglich des Ventilkopfes ansteht. Die Feder 16 ist mit der Maßgabe ausgewählt, daß sie einen ausreichenden Widerstand bietet, um das Ventil in der Öffnungsstellung zu halten, bis ein bestimmter Luftdurchfluß erreicht ist. Es sollte beachtet werden, daß das Ventil dermaßen konstruiert ist, daß es eine Verminderung des Durchflusses in dem Luftdurchlaß 8 ausgehend von dem Innenraum der Stempelmuffe in Richtung auf die Ausnehmung 7 hin verursacht, welches zu einem Druckverlust entlang des Ventils führt, der dazu tendiert, das Ventil in die Schließstellung zu überführen.

Das Ventil bildet im wesentlichen ein Durchflußkontrollmittel, dessen wesentliche Funktion darin besteht, den Durchfluß dadurch zu begrenzen, daß der Druckver­ lust entlang einer in den Strömungspfad eingebauten Einschnürungsstelle be­ stimmt wird. Die Kontrolle des Flusses wird durch das Ventil erreicht, dessen Stellung, nämlich Öffnungs- oder Schließstellung von dem Ausmaß eines Druck­ verlustes beherrscht wird, der mit dem Fluß verbunden ist. Der Durchfluß, bei welchem das Ventil schließt kann dadurch geregelt werden, daß das Ausmaß einer Einschnürung justiert wird, welche den Durchfluß in der Öffnungsstellung bestimmt oder dadurch, daß die mechanische Vorspannung der Ventilfeder bzw. die Vorspannkraft justiert werden. Hinzu kommt, daß die Geometrie des Ventils derart ausgebildet ist, daß die Einschnürung in dem Maße zunimmt, in dem das Ventil beginnt sich zu schließen. Dies bewirkt eine rasche Beschleunigung des Ventils in Richtung auf die Schließstellung. Die zunehmende Einschnürung bedeutet für den Massenstrom, daß ein scharf definierter Markierungspunkt existiert, bei welchem das Ventil plötzlich schließt anstelle einer solchen Be­ triebsweise, bei welcher es über einen engeren Bereich eines sich erhöhen den Durchsatzes schließt. Dies dient der Einsparung von Luft und der Sicherstellung, daß das Ventil für den nächsten Hub vollständig geschlossen ist.

Fig. 2 zeigt die Stellung, bei welcher der Luftdurchfluß durch das Ventil das Ventil geschlossen hat. Im Anschluß hieran gelangt der Stempel in Eingriff mit einem zeichnerisch nicht dargestellten tiefgezogenen Becher, der weiter gezogen und auf dem Stempel geglättet wird.

Fig. 3 zeigt den gezogenen und geglätteten Dosenkörper B, der sich fest auf der äußeren Oberfläche der Stempelmuffe 2 in einer Stellung befindet, die derjenigen vor dem Eingriff mit dem Domformungswerkzeug 6 entspricht. In dieser Stellung wird die Ausnehmung 7 durch die Bodenwandung W des Dosenkörpers über­ deckt. Das Ventil 4 bleibt geschlossen infolge des Luftdrucks im Innenraum der Stanzmuffe stromaufwärts des Ventils. Ein vollständiges Verschließen des Ventils ist wesentlich, da jegliche Leckage durch das Ventil während des Tiefziehpro­ zesses zu einem Druckaufbau innerhalb der zur Formung des Doms bestimmten Ausnehmung führen würde, welcher das Ventil öffnen würde, sobald sich die Drücke beiderseits des Ventils aneinander angleichen. Die resultierende vorzei­ tige Luftbehaufschlagung würde die Dose von der Matrizenfläche entfernen, be­ vor eine Glättung unter Anpassung an eine eine korrekte Höhe stattgefunden hat.

Sobald das Domformungswerkzeug 6 in die Ausnehmung 7 eintritt, um das dom­ artige Profil des Bodens des Dosenkörpers zu formen, wird die in der Aus­ nehmung befindliche Luft in den Luftdurchlaß 8 eingepreßt. Dies verursacht ein Ansteigen des Luftdrucks innerhalb des Ventilgehäuses 14, welcher in Verbin­ dung mit der Wirkung des Feder 16 ausreichend ist, um das Ventil 4 zu öffnen. Man stellt fest, daß ein wesentlicher Anstieg des Drucks in dem Luftdurchtritt erforderlich ist und es ist somit notwendig, daß das Luftvolumen des Luftdurch­ lasses 8 zwischen dem Ventil und der Ausnehmung 7 und das Volumen der Aus­ nehmung selbst derart bemessen sind, daß ein Eintritt des Werkzeugs 6 in die Ausnehmung 7 einen solchen wesentlichen Druckanstieg verursacht.

Beim Öffnen des Ventils wird die sich im Innenraum der Stempelmuffe befindliche komprimierte Luft über den Luftdurchlaß 8 mit der Ausnehmung 7 verbunden, so daß auf diese Weise ein Abstreifen des Dosenkörpers von dem Stempel unter­ stützt wird. Mechanische Abstreifmittel können ebenfalls vorgesehen sein. Sobald der Dosenkörper von dem Stempel abgestreift ist, wird er mit komprimierter Luft gefüllt. Mittels eines leichten Gegendrucks wird das Ventil 4 offen gehalten, bis der Dosenkörper von dem Stempel entfernt ist. In dieser Phase, die in Fig. 5 ge­ zeigt ist, wird der Luftdurchlaß 8 in Richtung auf die Atmosphäre hin entlüftet und es nimmt die Durchflußrate durch das Ventil bis zu einem solchen Niveau zu, welches dieses schließt. Nachdem der Stößel vollständig zurückgezogen worden ist beginnt der nächste, in Fig. 2 gezeigte Zyklus.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Gebrauch beim Formen von Dosenkörpern (B), bestehend aus einem eine hohl ausgebildete Stempelmuffe (2) umfassenden Stem­ pel (1);
einem mit dem Innenraum der Stempelmuffe (2) in Verbindung stehenden Druckluftanschluß;
einer konkaven Ausnehmung (7) in der Stirnseite des Stempels (1), die zur Aufnahme eines komplementär gestalteten Domformungswerkzeugs (6) zur Herstellung eines domartigen Bodenprofils des Dosenkörpers (B) bestimmt ist;
einem Luftdurchlaß (8), über welchen eine Fluidverbindung zwischen dem Innenraum der Stempelmuffe (2) und der konkaven Ausnehmung (7) bereitge­ stellt ist und
einem in dem Luftdurchlaß (8) angeordneten Ventil (4), welches in Richtung auf seine Öffnungsstellung hin unter Vorspannung steht,
wobei das Volumen des Luftdurchlasses (8) zwischen dem Ventil (4) und der Ausnehmung (7) und das Volumen der Ausnehmung (7) derart bemessen sind, daß bei Eintritt des Domformungswerkzeugs (6) in die Ausnehmung (7) und anstehender Schließstellung des Ventils (4) ein wesentlicher Druckan­ stieg in dem Luftdurchlaß (8) zwischen dem Ventil (4) und der Ausnehmung (7) verursacht wird und wobei das Ventil (4) derart ausgebildet ist, daß es eine Verminderung des Luftdurchflusses in dem Luftdurchlaß (8) ausgehend von dem Innenraum der Stempelmuffe (2) in Richtung auf die Ausnehmung (7) hin verursacht, welches zu einem Druckverlust entlang des Ventils (4) führt und welcher mit der Maßgabe auf das Ventil (4) einwirkt, daß dieses sich in Schließrichtung bewegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Ventil (4) ein Tellerventil ist und wobei der Ventilkörper einen scheibenartigen, mit einer ringartigen Dichtfläche (12) versehenen Kopf (10) aufweist, der zur dichtenden Anlage an einem entsprechenden und koaxialen ringförmigen Ventilsitz (13) bestimmt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Achse des Ventils (4) sich senkrecht zur Achse des Stempels (1) erstreckt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Kopf (10) des Ventils (4) auf einen Schaft (11) angebracht ist und der auf diese Weise gebildete Ventilkörper axial gleitfähig auf einem Führungsbolzen (15) gehalten ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Ventilkörper aus einem elastischen Werkstoff besteht und mit einer nachgiebigen Lippendichtung auf der Seite des Ventilkopfes (10) versehen ist, welche den Führungsbolzen (15) umgibt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Ventilschaft (11) durch eine Feder (16) umgeben ist, die auf den Ventilkopf (10) einwirkt und das Ventil (4) in Richtung auf die Öffnungsstellung unter Vorspannung setzt.

7. Vorrichtung nach einem der Anspruch 2 bis 6, wobei der Ventilkörper aus mit Graphit gefülltem Polyamid besteht

8. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Stem­ pelmuffe (2) in der Nähe der Stirnseite (5) des Stempels (1) im wesentlichen durch einen Stöpsel (3) geschlossen ist, der eine konkave Oberfläche auf­ weist, welche eine Matrizenfläche für das Domformungswerkzeug (6) bildet und welche zum Teil die konkave Ausnehmung (7) bildet, wobei das Ventil (4) an dem Stöpsel (3) befestigt ist und wobei der Luftdurchtritt aus dem Innen­ raum der Stempelmuffe (2) sich durch das Ventil (4) und den Stöpsel (3) bis in die konkave Ausnehmung (7) hinein erstreckt.

9. Vorrichtung zum Gebrauch beim Formen von Dosenkörpern, die im wesentli­ chen wie in den beiliegenden Zeichnungen beschrieben ausgebildet sind.