DE2166587A1 - Herstellung einer hohlnietverbindung fuer behaelteraufreissverschluesse - Google Patents

Herstellung einer hohlnietverbindung fuer behaelteraufreissverschluesse

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DE2166587A1 DE19712166587 DE2166587A DE2166587A1 DE 2166587 A1 DE2166587 A1 DE 2166587A1 DE 19712166587 DE19712166587 DE 19712166587 DE 2166587 A DE2166587 A DE 2166587A DE 2166587 A1 DE2166587 A1 DE 2166587A1
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    • B21D51/383—Making inlet or outlet arrangements of cans, tins, baths, bottles, or other vessels; Making can ends; Making closures scoring lines, tear strips or pulling tabs
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    • Y10T29/49943—Riveting

Description

Aluminum Company of America, Pittsburgh, Pa. / USA
Herstellung einer Hohlnietverbindung für Behälteraufreiß-
versGhlüsse
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen einer Hohlnietverbindung für Behälteraufreißverschlüsse .
Es ist vielfach vorteilhaft, eine Verbindung eines Flachmaterials oder Flachelements mit einem zweiten Element mit Hilfe eines Hohlniets vorzusehen, welcher integral in das Flachelement geformt worden ist. Es ist bekannt, derartige
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Verbindungen bei Behälterstirnwänden zu verwenden, welche geschwächte aufreißbare Abschnitte und hieran befestigte Hebelziehstreifen aufweisen, um das öffnen der Stirnwand für den Zugriff zum Inhalt des Behälters zu erleichtern.
Da diese Art von Nieten vielfach beträchtlichen Kräften während der Nietformstufe, des Verbindungsvorgangs und" des Behälteröffnens widerstehen muß, ist es wesentlich, daß der Niet eine ausreichende Festigkeit hat, um während dieser Stufen richtig zu arbeiten. Um ein zufriedenstellendes Arbeiten zu ermöglichen, wenn das Flachmaterial aus Metall wie Aluminium ist, wird die Nietbildung häufig in einem mehrstufigen Vorgang durchgeführt. Während der ersten Stufe wird das Metall gestreckt oder gezogen, um einen hohlen Vorsprung oder eine Blase mit wesentlich größerem Durchmesser als der endgültige Niet zu formen. Diese Stufe erzeugt eine Blase mit verringerter Wanddicke in bezug auf den Rest des Blechs. Hierauf wird die Blase in einem Hohlniet mit einer Querwand am Ende und einer zylindrischen Wand am Umfang rückgeformt.
Wenn ein solcher Niet bei einer leicht zu öffnenden Stirnfläche eines Behälters verwendet wird, wird ein r.iiü öffnungen versehener Ziehstreifen über dem hohlen Niet angeordnet, und der Niet wird durch Vernieten verarbeitet, um einen vergrößerten Kopf vorzusehen, welcher den Ziehstreifen auf dem Metallblechelement befestigt. Dieses ist eine kritische Stufe, bei welcher leicht ein unerwünschter Bruch am Hohlniet auftreten kann.
Die oben beschriebenen Probleme sind von besonderer Bedeutung in bezug auf bestimmte Formen von Behälters t irnf lachen, welche Öffnungsvorrichtungen mit besonders geringem Preis aufweisen müssen, um wirtschaftlich und konkurrenzfähig zu bleiben. Diese Notwendigkeit hat zu einem starken Wunsch nach Verwendung dünner Flachmaterialien, wie Aluminium, mit einer Dicke von etwa 0,203
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bis 0,229 mm für leicht zu öffnende Behälterwände geführt. Die Forderung nach einer bestimmten minimalen Nietwanddicke, um eine ausreichende Festigkeit sicherzustellen, hat die Anwendung wirtschaftlicherer dünner Flachmaterialien begrenzt.
Eine weitere Schwierigkeit bei der bekannten Herstellung der Nietverbindung dieser Art besteht darin., daß die zum Behälterinneren gerichtete Oberfläche des Metallelements im allgemeinen mit einem Schutzüberzug versehen ist, um eine schädliche Berührung zwischen dem Behälterinhalt und der Metallstirnwand zu verhindern. Bei dem bekannten Vernieten kann der Überzug beträchtlich beeinträchtigt und eine folgende Reparatur des Überzugs erforderlich werden. Dies erfordert nicht nur eine zusätzliche Behandlung bei der Verarbeitung der Behälterstirnwände während der Herstellung, sondern vergrößert auch die Materialkosten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, welches die oben beschriebenen Schwierigkeiten vermeidet, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß ein in einem als Behälterwand geneigten Flachmaterial integral ausgebildeter Hohlniet durch eine öffnung in einem mit einer Behälterwand zu verbindenden Ziehstreifen geführt wird, ein Nietamboß mit einem nach oben gerichteten, in den Niet ragenden Vorsprung, einer oberen ringförmigen Oberfläche zum Stützen, einer unteren ringförmigen Oberfläche und einer allgemein die obere und die untere ringförmige Oberfläche verbindenden vertikalen Oberfläche vorgesehen ist, weiter ein hin- und herbeweglicher Nietstempel in einem hin- und herbeweglichen rohrförmigen Druckteil relativ bewegbar in bezug auf dieses Druckteil vorgesehen ist, das
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Flachmaterial auf dem Nietamboß mit in den Niet ragendem Vorsprung des Nietambosses und der oberen ringförmigen Oberfläche zum Stützen in Kontakt mit der unteren Oberfläche der Behälterwand angeordnet wird, eine relative Bewegung zwischen dem Druckteil und der Matrizenform zum klemmenden Kalten der Behälterwand und des Ziehstreifens zwischen dem Druckteil und der oberen ringförmigen Oberfläche zum Stützen zum Verringern des Fließens von Metall radial nach außen während des folgenden Vernietens bewirkt wird, und der Niet durch Bewirken einer relativen Bewegung zwischen dem Nietstempel und dem Nietamboß zum Ineingriffbringen und axialen Verformen des Niets zur Bildung eines Kopfes mit größerem Durchmesser als dem der öffnung des Ziehstreifens vernietet wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zeichnet sich aus durch einen Nietamboß zum tragenden Eingriff mit der unteren Oberfläche des Flachmaterials, einen übergreifenden Nietstempel zum Erfassen und axialen Drücken des hohlen Niets zur Herstellung eines vergrößerten Kopfes an diesem, einen übergreifenden ringförmigen Druckteil, welcher den Nietstempel am Umfang umgibt und relativ zu diesem bewegbar ist, wobei der Nietamboß einen nach oben gerichteten Vorsprung aufweist, der in den hohlen Niet ragen kann, eine obere ringförmige Oberfläche um die Basis des Vorsprungs und eine untere ringförmige Oberfläche und eine ringförmige Verbindungsfläche zwischen der oberen und unteren ringförmigen Fläche, wobei das ringförmige Druckteil die obere ringförmige Oberfläche des Nietambosses übergreift und zum Klemmen des Flachmaterials und des zweiten Elements während des Nietens zum Beschränken eines radial nach außen gerichteten Fließens von Metall in dem Flachmaterial zusammen mit der oberen ringförmigen Oberfläche betätigbar ist.
Dementsprechend schafft die Erfindung ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung, v/elche für die Verwendung mit einem
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weiten Bereich von Hohlnieten in Metallbleche lesen ten mit verschiedenen Dicken, Legierungen und Härtegraden geeignet sind, während jede Beeinträchtigung des Materials von Schutzüberzügen auf den Metallelementen vermieden wird.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 bis 3 den Nietvorgang, welcher die Verbindung zwischen dem integralen Hohlniet und dem zu befestigenden Teil ergibt.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen das Verfahren zum Befestigen eines Ziehstreifens 90 auf dem Flachmaterial 2 mit Hilfe eines integralen Niets 60. Das Flachmaterial 2 wird auf einem Nietamboß 92 gehalten, welcher eine ringförmige Amboßfläehe 9^ und einen in den Hohlraum des Niets 60 eintretenden Vorsprung 96 aufweist. Ein ringförmiges Druckteil 98 wirkt mit der AmSoßfläche 9% zum Klemmen des Ziehstreifens gegen das Flaehraaterial während des Nietvorgangs zusammen. Wie in Fig. 2 gezeigt, bewegt sich ein Nietstempel 102, welcher konzentrisch und beweglich in dem Druckteil 98 angeordnet ist, nach unten, nachdem das Iirackteil 98 den Ziehstreifen in einer Lage gehalten hat, in welcher der hohle Niet durch eine Streifenöffnung 100 tritt und der Ziehstreifen 90 mit dem Flachmaterial 2 in Berührung Fläche zu Fläche steht. Eine weitere Abwärtsbewegung des Nietstempels bewirkt, daß dieser in Eingriff mit dem Niet kommt und diesen axial so drückt, daß er die in Fig. 3 gezeigte Kopfform annimmt. Der Nietkopf 104 hat einen vergrößerten Durchmesser, welcher den Ziehstreifen 90 übergreift und diesen an dem Flachmaterial 2 befestigt. Es ist weiter zu bemerken, daß die Verringerung der Niethöhe während des Nietens ausreichend ist, um die innere Fläche der vernieteten Endwand 106 in eine Lage benachbart dem Vorsprung 96 des Nietambosses 92 zu bringen.
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Die Erfindung sieht einen einzigartig entworfenen Nietamboß 92 vor, welcher ein Rückhalten einer maximalen Metallmenge in dem Niet während des Nietens erleichtert, um übermäßiges Verdünnen zu vermeiden. Wie in Fig. 1 gezeigt, hat die ringförmige Amboßfläche eine Oberfläche 1C8 auf einem oberen Niveau und eine Oberfläche 110 auf einem unteren Niveau, welche durch eine vertikale Stufe 112 getrennt sind. Die vertikale Stufe ist von dem äußeren Teil eines verdünnten Bereichs 114 nach innen abgesetzt angeordnet und ist vorzugsweise in bezug auf den radial äußeren Teil des verdünnten Bereichs 114 mit Abstand nach innen versetzt. Wie in Pig. 2 gezeigt, arbeitet die ringförmige Oberfläche 108 mit dem Druckteil 98 zusammen, um das Flaehmaterial 2 und den Ziehstreifen 90 unter Druck zu verklemmen. Diese Druekhalterung dient dazu, den Betrag des Fließens in der Platte radial nach außen und weg von dem Nietbereich zu beschränken. Auf diese Weise wird ein übermäßiges Verdünnen des Niets während des Nietens vermieden. V/ie in Fig. 3 gezeigt, tritt ein geringes Fließen von Metall radial nach außen auf, und die untere Fläche II6 des Flachtnaterials 2 neigt dazu, eine allgemein gleichmäßige Dicke anzunehmen, wobei nur geringe Anzeichen für ein Verdünnen nach Beendigung des Nietvorgangs auftreten.
Ein zusätzliches wichtiges Merkmal des Nietambosses 92 ist eine gekrümrate Übergangsfläche II8 zwischen der oberen Oberfläche 108 des Ambosses und der oberen Oberfläche des Vorsprungs 96. Die gekrümmte Übergangsfläche weist einen relativ großen Radius auf, um übermäßiges Verdünnen des Niets während des Nietens zu vermeiden und einen allmählich gekrümmten Übergang zwischen dem verarbeiteten Niet und dem Rest der Platte zu ergeben. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist dieser Radius etwa 0,25^ bis 0,762 mm. Dies vermeidet scharfe Ecken, welche zu Belastungskonzentrationen führen und die Möglichkeit eines Nietbruchs in diesem Bereich während des Betriebs
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der öffnungsvorrichtung vergrößern. Dieser komplementäre Usiriß zwischen dem Niet und der Platte in bezug auf die Übergangsfläche 118 ist in Fig. J> gezeigt.
Es ist daher zu erkennen, daß Verfahren und Vorrichtung nach der Erfindung eine Verarbeitung eines integralen Hohlniets in einem Metallblechelement zu einer Hohlnietverbindung ergeben. Das Pesthalten des den Hohlniet umgebenden Bereichs führt zur Vermeidung einer weiteren Verdünnung, so daß der Hohlniet einem Bruch während des Nietens und während des öffnens eines Behälterauf reißversehlusses leicht widerstehen kann.
Es ist weiter zu erkennen, daß dieses Verfahren und diese Vorrichtung eine wirtschaftliche Herstellung von Behälterwänden mit Behälteraufreißverschlüssen ermöglichen, da es für die Verwendung mit dünnem Flachmaterial geeignet ist, die Herstellung hoher Nietaufbauten eng benachbart den Behälterspannwänden ermöglicht und die Kosten für eine Überzugsreparatur spart. Das Verfahren und die Vorrichtung sind in einem breiten Bereich für verschiedene Materialien, Legierungen, Härtegrade und Dicken anwendbar.
Während zum Zwecke der Darstellung besondere Ausführungsformen der Erfindung oben beschrieben worden sind, ist es für den Fachmann klar, daß zahlreiche Änderungen der Einzelheiten durchgeführt werden können, ohne von der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen beansprucht wird, abzuweichen.
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Claims (5)

  1. Patentansprüche
    Verfahren zum Herstellen einer Hohlnietverbindung Behälteraufreißversehlüsse, dadurch gekennzeichnet , daß ein in einem als Behälterwand geneigten Flaehmaterial integral ausgebildeter Hohlniet durch eine öffnung in einem mit einer Behälterwand zu verbindenden Ziehstreifen geführt wird, ein Nietamboß mit einem nach oben gerichteten, in den Niet ragenden Vorsprung, einer oberen ringförmigen Oberfläche zum Stützen, einer unteren ringförmigen Oberfläche und einer allgemein die obere und die untere ringförmige Oberfläche verbindenden vertikalen Oberfläche vorgesehen ist, weiter ein hin- und herbeweglicher Nietstempel in einem hin- und herbeweglichen rohrförmigen Druckten relativ bewegbar in bezug auf dieses Druckteil vorgesehen ist, das Plachmaterial auf dem Nietamboß mit in den Niet ragendem Vorsprung des Nietambosses und der oberen ringförmigen Oberfläche zum Stützen in Kontakt mit der unteren Oberfläche der Behälterwand angeordnet wird, eine relative Bewegung zwischen dem Druckteil und der Matrizenform zum klemmenden Halten der Behälterwand und des Ziehstreifens zwischen dem Druckteil und der oberen ringförmigen Oberfläche zum Stützen zum Verringern des Fließens von Metall radial nach außen während des folgenden Vemietens bewirkt wird, und der Niet durch Bewirken einer relativen Bewegung zwischen dem Nietstempel und dem Nietamboß zum Ineingriffbringen und axialen Verformen des Niets zur Bildung eines Kopfes mit größerem Durchmesser als dem der öffnung des Ziehstreifens vernietet wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Flachmaterial und der Ziehstreifen als zweites Element auf dem ringförmigen, durch Druck verdünnten Band in einer Lage radial innerhalb des radial äußersten Teils des ringförmigen, durch Druck verdünnten Bandes verklemmt werden.
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  3. 3>. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Nietamboß (92) zum tragenden Eingriff mit der unteren Oberfläche des Flachmaterials (2), einen übergreifenden Nietstempel (102) zum Erfassen und axialen Drücken des hohlen Niets (6o) zur Herstellung eines vergrößerten Kopfes "an diesem, einen übergreifenden ringförmigen Druckteil (98), welcher den Nietstempel (102) am Umfang umgibt und relativ zu diesem bewegbar ist, wobei der Nietamboß (92) einen nach oben gerichteten Vorsprung (96) aufweist, der in den hohlen Niet ragen kann, eine obere ringförmige Oberfläche (108) um die Basis des Vorsprungs (96) und eine untere ringförmige Oberfläche (110) und eine ringförmige Verbindungsfläche (112) zwischen der oberen und unteren ringförmigen Fläche, wobei das ringförmige Druckteil (98) die obere ringförmige Oberfläche (IO8) des Nietambosses (92) übergreift und zum Klemmen des Flachmaterials und des zweiten Elements während des Nietens zum Beschränken eines radial nach außen gerichteten Fließens von Metall in dem Flachmaterial zusammen mit der oberen ringförmigen Oberfläche betätigbar ist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet , daß die obere und die untere Oberfläche (108 bzw. 110) im wesentlichen horizontal und die ringförmige Verbindungsfläche (112) im we sent liehen vertikal sind.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß eine konkave Übergangsfläche (118) den oberen Teil des Vorsprungs (96) mit der oberen ringförmigen Oberfläche (108) verbindet und die Übergangsfläche einen Krümmungsradius von etwa 0,254 bis 0,762 mm aufweist.
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    , 40.
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