-
Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Druckluftbeaufschlagung
des Innenraumes eines Dosenkörpers
beim Formen von Dosenkörpern.
Sie bezieht sich 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 Dosenherstellung bestimmten
Maschine mit Druckluft beaufschlagt werden muss, um ein Zusammenfallen
des Dosenkörpers
zu verhindern. Die Notwendigkeit einer Druckluftbeaufschlagung ergibt
sich aus der Ausbildung eines Vakuums, sobald das Stempelwerkzeug
rasch aus dem Dosenkörper
herausgezogen wird. Dieses Vakuum würde ein Zusammenfallen 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 Druckluft
unterstützt
wird, indem der Dosenkörper von
dem Ende des Werkzeugs abgestoßen
wird, wobei der Dosenkörper
ferner infolge von Umfangsspannungen, die durch den statischen Druck
entstehen, leicht expandiert, so dass auf diesem Wege 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 anschließt, über einen
Luftkessel zu einem elektronischen Hauptdurchgangsventil. Dieses Durchgangsventil
wird über
eine Autotech Regeleinrichtung gesteuert. Aufgrund von durch die
Ansprechzeit des Ventils bedingten Verzögerungen und aufgrund der Übertragungszeit
entlang der Rohrleitungen ist der Punkt des Zyklus, an welchem ein
Signal gesandt werden muss, von der jeweiligen Maschinengeschwindigkeit
abhängig.
Bei 500 Dosen pro Minute kann der Verlauf des Signals bis zu 165
Grad einer Kurbeldrehung betragen. Die Ansprechzeit bei Öffnen der
Ventile ist ferner nicht konstant und es muss ein Sicherheitszuschlag
in den Vorlauf eingerechnet werden.
-
Bei
einer anderen Vorrichtung, die aus der
GB 2 268 898 A bekannt ist,
wird ein mechanisches Ventil, welches in der Stempelmuffe angeordnet
ist, durch ein Domformungswerkzeug für das Bodenprofil des Dosenkörpers geöffnet und
aufgrund seiner Trägheit
wieder geschlossen, nachdem der Stempel zurückgezogen worden ist. Aus der
US 5 056 350 ist eine mit
dieser vergleichbare Vorrichtung bekannt, bei welcher ein einen
Dosenkörper
tragender Stößel, der
ein sich während
eines Vorwärtshubes
in Richtung auf ein Domformungswerkzeug hin zunächst in der Schließstellung
befindliches Ventil trägt,
welches mit dem Beginn einer Anlage an dem Domformungswerkzeug durch
dieses entgegen der Wirkung einer Rückstellfeder in eine Öffnungsstellung überführt wird.
-
Es
ist vor diesem Hintergrund die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung
zur Druckluftbeaufschlagung des Innenraumes eines Dosenkörpers beim
Formen von Dosenkörpern
vorzuschlagen, welche eine bedarfsgerechte Druckluftversorgung bei verzögerungsfreiem
Druckaufbau und geringem Luftverbrauch ermöglicht. Gelöst ist diese Aufgabe bei einer
solchen Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 1.
-
Erfindungsgemäß wird eine
Vorrichtung zur Druckluftbeaufschlagung des Innenraumes eines Dosenkörpers beim
Formen von Dosenkörpern,
vorgeschlagen, welche aus einem, eine hohl ausgebildete Stempelmuffe
umfassenden Stempel, einem, mit dem Innenraum der Stempelmuffe in
Verbindung stehenden Druckluftanschluß, einer konkaven Ausnehmung
in der Stirnseite des Stempels, die zur Aufnahme eines komplementär gestalteten
Domformungswerkzeugs zur Herstellung eines domartigen Bodenprofils
des Dosenkörpers
bestimmt ist, einem Luftdurchlass, über welchen eine Fluidverbindung zwischen
dem Innenraum der Stempelmuffe und der konkaven Ausnehmung bereitgestellt
ist, und einem in dem Luftdurchlass angeordneten Ventil, welches
in Richtung auf seine Öffnungsstellung
hin unter Vorspannung steht, besteht, wobei das Volumen des Luftdurchlasses
zwischen dem Ventil und der Ausnehmung derart bemessen sind, dass
bei 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, so dass infolge dieses
Druckanstiegs eine Öffnung
des Ventils bewirkt, die sich in dem Innenraum der Stempelmuffe
befindliche Luft über
den Luftdurchlass mit der Ausnehmung verbunden und ein Abstreifen
des Dosenkörpers
von dem Stempel unterstützt
wird, und wobei das Ventil derart ausgebildet ist, dass es eine Verminderung
des Luftdurchflusses in dem Luftdurchlass ausgehend von dem Innenraum
der Stempelmuffe in Richtung auf die Ausnehmung hin verursacht,
welches zu einem Druckverlust entlang des Ventiles 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 einer
genauen 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 erforderliche Luftmenge liefert.
-
Die
für die
Regelung der erforderlichen Luftmenge bereitgestellte Elektronik
muß an
die gelegentlichen Ein- und Ausschaltvorgänge angepasst sein. Da dies
lediglich ein elementares Regelungssystem wie z. B. eine Magnetspule
zum Abschalten der Druckluftversorgung für gelegentliche Wartungsarbeiten
erfordert, wird der Druckluftfluß durch das Ventil selbst dann
geregelt werden, wenn die Energieversorgung der Maschine abgeschaltet
ist. Nachdem eine kurze Ansprechzeit nicht erforderlich ist, kann
die Auswahl des Hauptventils eher auf der Grundlage der Wirtschaftlichkeit
als auf derjenigen der Haltbarkeit getroffen werden, und zwar ohne dass
ein Versagen befürchtet
werden muß.
-
Auf
einen getrennten Luftkessel kann verzichtet werden, da der den Stempel
tragende Stößel und
ein Teil des Rohrleitungsnetzwerks, einmal modifiziert, als Luftkessel
für das
Ventil wirken können.
-
Ein
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die
beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden. Es zeigen:
-
1 eine
Darstellung eines Vertikalschnittes eines Stempels, der sich in
einer anfänglichen Stellung
befindet, die der Ruhestellung der Vorrichtung entspricht;
-
2 eine
Ansicht ähnlich
derjenigen gemäß 1,
wobei das Ventil infolge eines Luftdurchtritts durch dieses geschlossen
worden ist;
-
3 eine
Ansicht des Stempels mit Darstellung eines auf diesem geformten
Dosenkörpers
und eine Ansicht des Teils des Domformungswerkzeugs;
-
4 eine
Ansicht ähnlich
derjenigen gemäß 1,
welche das Domformungswerkzeug zeigt, welches in die Ausnehmung
des Stempels eindringt um das Bodenprofil des Dosenkörpers zu
formen, wodurch das Ventil geöffnet
wird;
-
5 eine
weitere Ansicht, welche den von dem Stempel abgestreiften Dosenkörper zeigt
und darüber
hinaus das Ventil, welches infolge des Durchtritts von Luft wieder
geschlossen ist.
-
Die 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 Stempel 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 Bewegung 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 Verbindung 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 Domformungswerkzeug 6,
mittels welchem das domartige Bodenprofil des Dosenkörpers 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 Fluidverbin-dung zwischen dem hohlen Inneren 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 Bohrung 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 Dichtfläche 12,
welche sich dichtend gegen einen entsprechenden und koaxialen ringartigen
Ventilsitz 13 anlegen kann, der in das Ventilgehäuse 14 eingeformt
ist. Der Schaft 11 des Ventilkörpers 9 ist auf einem
gehärteten,
aus Stahl bestehenden Führungsbolzen 15 axial
gleitfähig
angeordnet, wobei die Achse dieses Bolzens sich senkrecht zur Achse
des Stempels erstreckt, um zu verhindern, daß von der raschen axial gerichteten,
hin und her gehenden Bewegung des Stempels Störungen für den dynamischen Betrieb des
Ventils entstehen.
-
Das
Ventil steht in der in 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 Dichtungsstellung befindet. Jede leichte Fehlausrichtung des
Ventils oder ein Eindringen von Fremdkörpern würden ein starres Ventil an einer
wirksamen Anlage an seinem Sitz hindern. Der zweite Grund zur Auswahl
eines Kunststoffs ist die Fähigkeit
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 Einschließens einer getrennten Dichtung
in das Ventil vermieden werden. Die Dichtung ist somit einstückig mit
dem Ventil ausgebildet. Um eine nicht zu akzeptierende 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.
-
1 zeigt
die Stellung, bei welcher sich eine Maschine zur Dosenkörperherstellung
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 Öffnungsstellung
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 Luftdurchlaß 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 Druckverlust
entlang einer in den Strömungspfad eingebauten
Einschnürungsstelle
bestimmt wird. Die Kontrolle des Flusses wird durch das Ventil erreicht, dessen
Stellung, nämlich Öffnungs-
oder Schließstellung
von dem Ausmaß eines
Druckverlustes 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 Betriebsweise, bei welcher es über einen
engeren Bereich eines sich erhöhenden
Durchsatzes schließt.
Dies dient der Einsparung von Luft und der Sicherstellung, daß das Ventil
für den
nächsten
Hub vollständig
geschlossen ist.
-
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.
-
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 überdeckt.
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
Tiefziehprozesses 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
vorzeitige Luftbehaufschlagung würde
die Dose von der Matrizenfläche
entfernen, bevor 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 Ausnehmung befindliche Luft in den Luftdurchlaß 8 eingepreßt. Dies
verursacht ein Ansteigen des Luftdrucks innerhalb des Ventilgehäuses 14,
welcher in Verbindung 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 Luftdurchlasses 8 zwischen dem Ventil und
der Ausnehmung 7 und das Volumen der Ausnehmung 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 unterstützt
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 5 gezeigt
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 2 gezeigte Zyklus.