DE2305029C2 - Verfahren zur spanlosen Herstellung von Stahlblechbehältern - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur spanlosen Herstellung von Blechbehältern, insbesondere Dosenrümpfen, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Metalldosenrümpfe konnten bisher im allgemeinen gemäß drei verschiedener Verfahren hergestellt werden:

— Bei der Herstellung zweiteiliger Dosen wird der Dosenrumpf im allgemeinen im Fließpreßverfahren aus Aluminium gefertigt. Der Werkstoff der als Ausgangsmaterial dienenden Aluminiumronde wird hierbei von einem Stempel unter hohem Druck im Ringspalt einer Matrize zum Fließen gebracht und über den Stempel gezogen. Die auf diese Weise hergestellten sogenannten Monobloc-Dosen weisen jedoch außerordentlich hohe Gestehungskosten auf, die durch die komplizierte Fertigungsweise des Dom- bzw. Halsformens und das teure Ausgangsmaterial bedingt sind. Ferner ergeben sich Schwierigkeiten bei der Innenlackierung, da das Doseninnere nur schwer zugänglich ist. Man verwendet diese Monobloc-Dosen daher im allgemeinen nur in solchen Fällen, in denen die Präsentation eine große Rolle spielt und ein relativ hoher Verpackungspreis in Kauf genommen werder kann.

— Der Rumpf einer dreiteiligen aus Rumpf, Boden und Deckel bestehenden Dcse wird auf der »Bodymaker-Anlage« aus zugeschnittenen Blechen gerollt und anschließend mit einer Längsnahtschweißung oder -lötung versehen, worauf Boden und Deckel gas- und flüssigkeitsdicht eingefalzt werden. Bei diesem Verfahren, nach dem je nach Dosengröße etwa 400 bis 600 Dosen pro Minute hergestellt werden können, stellt die von außen sichtbare, die zylindrische Wandung unterbrechende Lot- oder Schweißnaht einen entscheidenden Nachteil dar, da sie nicht nur das Aussehen der Dose beeintächtigt, sondern auch rostanfälliger und nicht bedruckbar ist Dazu kommt, daß die Herstellung der dreiteiligen Dosen aufgrund der umfangreichen maschinellen Einrichtungen, sowie des erforderlichen Lötmateials und Personals relativ aufwendig ist

Bei der Herstellung zweiteiliger Dosen wird der Dosenrumpf aus verzinntem Tiefziehblech mit gleichzeitigem Formen der Ventilöffnung tiefgezogen und der Boden an der gegenüberiiegenden Stirnseite dicht eingefalzt Die auf diese Weise hergestellte Dose erfüllt zwar alle Ansprüche bezüglich Präsentation und Herstellung und kann beispielsweise auf ihrem vollen Umfange bedruckt werden; es ist das zweiteilige Herstellungsverfahren jedoch mit dem Nachteil behaftet, daß es keine hohe P^roduktionskadenz zuläßt und außerdem einen verhältnismäßig hohen Werkstoffeinsatz erfordert Da beim Tiefziehverfahren so gut wie keine Blechdickenreduzierung eintritt, muß von einer relativ großen Ronde ausgegangen werden, deren Ausgangsdicke unter Berücksichtigung der auftretenden Beanspruchung ebenfalls relativ groß sein muß. Die gezogene zweiteilige Dose könnte sich somit nur dann zu konkurrenzfähigen Bedingungen auf dem Markt erhalten, wenn es gelänge

— den Materialeinsatz (Rondengewicht) erheblich zu verringern und

— die Produktionskadenz wesentlich zu steigern.

Das angewandte Tiefziehverfahren, gemäß welchem bis 60 Dusenrümpfe pro Minute erzeugt werden können, ist jedoch aus Gründen der maximalen Materialbeanspruchbarkeit und Überschreitung der maximal mögliehen Tiefziehgeschwindigkeit nicht mehr nennenswert steigerungsfähig.

Eine besondere Schwierigkeit lag bei der Entwicklung neuer Herstellungsverfahren auch darin, daß bisher in der Fachwelt das Vorurteil bestand, daß sich Stahlblech bei den heute geforderten hohen Arbeitsgeschwindigkeiten, die Hubfrequenzen liegen zwischen 100 und Hüben/Min., insbesondere im Gegensatz zu Messing und Aluminium, nicht umformen ließe. Andererseits bietet Stahlblech gegenüber den erwähnten anderen Werkstoffen den Vorteil eines weit günstigeren Preises, so daß es für bestimmte Behälterarten stets den Vorzug erhalten dürfte. Eine befriedigende Lösung zur Massenfertigung von Stahlblechdosen bei hoher Hubfrequenz und hoher Wirtschaftlichkeit konnte bisher trotz des großen Interesses seitens der blechverarbeitenden Industrie nicht gefunden werden.

Auch hat man bereits Dosenrümpfe in einem kombinierten Tiefzieh- und Abstreckziehverfahren im »Keller-Verfahren« hergestellt (Oehler, Kaiser: Schnitt-, Stanz-und Ziehwerkzeuge, 1966, S. 437). Die Metallronde wird dabei zunächst durch Tiefziehen, d. h. unter Beibehaltung ihrer ursprünglichen Wanddicke, in einen Napf umgeformt; in einer zweiten Umformphase wird

dieser vorgeformte Napf dann unter Beibehaltung seines Innendurchmessers in einem einzigen Stempelhub durch mehrere, koaxial in der Vorschubrichtung des Stempels hintereinander angeordnete Abstreckziehringe geschoben, bis die gewünschte V/anddicke und Fertighöhe erreicht ist Der Tiefziehvorgang und das Abstreckziehen erfolgen hier also hintereinander.

Dieses Verfahren ist jedoch aus vielen Gründen für hohe Hubfrequenzen ungeeignet, u.a. zum Beispiel fließt beim Abstreckziehen das Material bekanntlich unter dem hohen, vom Stempel aufgebrachten Druck in Längsrichtung des Dosenrumpfes. Da beim Durchgang durch die verschiedenen, hintereinander angeordneten Abstreckringe der gleiche Stempel verwendet wird und sich die entstehende Wärme nur zum geringsten Teil is abführen läßt, wird das Material beim Hurchgang durch die Abstreckziehringe immer mehr verfestigt, so daß erfahrungsgemäß bei hohen Hubfrequenzen die Gefahr des Abreißens zunimmt Hinzu kommt, daJ der Kontaktbereich zwischen dem Stempel und der Innenwand des Dosenrumpfes weder anschließend gekühlt noch geschmiert werden kann, da der Dosenrumpf von Anfang an dicht am Stempelumfang anliegt Das von außen zugeführte Kühlmedium kommt aufgrund der starken Wärmeentwicklung zum Verdampfen, und die Zinnschicht in Teilbereichen ihrer Oberfläche zum Schmelzen. Eine ausreichende Wärmeabfuhr ist somit nicht möglich, was aber gerade bei diesem Verfahren mit hoher Hubfrequenz in Anbetracht der Verhärtung des Werkstoffes und des sich daraus ergebenden hohen Leistungsbedarfes dringend erforderlich wäre.

Außerdem kommt es, wie durch Versuche festgestellt wurde, schon in der Tiefziehphase am oberen, durch einen Niederhalter eingespannten Dosenrumpfrand in Abhängigkeit von der Blechqualität zur mehr oder weniger starken Zipfelbildung: Diese Zipfelbildung verstärkt sich beim Anstreckziehvorgang und kann zum Abreißen der Zipfel führen und die automatisierte Fertigung empfindlich stören.

Da der Dosenrumpf mit Ausnahme des letzten Abstreckziehringes auf seiner ganzen Länge unter Verringerung der Wanddicke durch die Abstreckziehringe hindurchgezogen werden muß, ergibt sich auch am oberen Dosenrand, der ja durch die Zipfelbildung bereits unbrauchbar wurde, eine zusätzliche Verhärtung und Versprödung, so daß vor dem Umlegen eines Bördelrandes das Teil aus dem Werkzeug herausgenommen und unter hohem Materialverlust beschnitten werden muß, um zu verhindern, daß das Bördeln in einer verhärteten Zone stattfinden muß.

Dieses mit relativ großem Hub arbeitende Verfahren ist aus den angegebenen Gründen in dieser Form für inliutriell wünschenswerte hohe Hubfrequenz kaum anwendbar.

Bei einem anderen Herstellungsverfahren (Die Forming Handbook, 1955, Kap. 17, Abs. 9) werden für aufeinanderfolgende Abstreckvorgänge Abstreckstempel mit sich laufend verkleinernden Abmessungen eingesetzt. Die Differenzen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stempeln sind jeweils nur sehr klein. Infolgedessen ergibt sich kein Ringspalt, in den ein schmierendes Kühlmittel in ausreichender Menge in der kurzen verfügbaren Zeit eingeführt werden könnte. Bei diesem Verfahren ist das Problem der Schmierung und Kühlung nicht ausreichend gelöst

Es wurden im Zusammenhang mit der ständig wachsenden Nachfrage nach Getränke-, Aerosol- und sonstigen Dosen auch von anderen Seiten erhbliche Anstrengungen unternommen, am ein Herstellungsverfahren zu entwickeln, das sowohl vom ästhetischen als auch vom wirtschaftlichen Standpunkt aus befriedigt Diese Anstrengungen hatten jedoch bisher keinen Erfolg und so ergab sich, daß die dreiteilige Dose immer mehr an Boden gewann und die zweiteilige Dose trotz ihrer technischen und ästhetischen Vorteile in den Hintergrund trat

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei der Herstellung zweiteiliger Behälter eine Versprödung des Übergangsteils zwischen Boden und Wand vermeidet und das eine wesentliche Steigerung der Ausstoßzahlen ermöglicht

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst

Bei diesem neuen Verfahren erfolgt das Abstreckziehen des Dosenrumpfwerkstoffes somit nicht in einem einzigen Stempeldurchgang, sondern unter Verwendung mehrerer separater Abstreckziehwerkzeuge, welchen der Dosenrumpfrohling durch entsprechende Transportgreifer zugeführt wird. Dadurch ist es möglich, den Dosenrumpfrohling von einer Abstreckziehstufe zur anderen schrittweise im Durchmesser durch Tiefziehen im Weiterzug zu verringern. Hierbei wird das Umformvermögen des Dosenrumpfwerkstoffes besser ausgenutzt und eine übermäßige Versprödung des Werkstoffes verhindert

Durch die sukzessive Wanddickenverringerung beim Abstreckziehen, d. h. die Kombination des Abstreckziehens mit dem Tiefziehen im Weiterzug, ergibt sich aber auch, wie anhand der Zeichnung noch eingehend erläutert wird, eine ausgezeichnete Möglichkeit der Zufuhr der Kühl- und Schmierflüssigkeit.

Zweckmäßigerweise wird dabei der Abstreckziehvorgang bezüglich des zeitlich vorausgehenden Tiefziehvorganges im gleichen oder einem höheren Arbeitstakt durchgeführt

Die Wanddicke im mittleren Bereich des Dosenrumpfes kann dabei im Abstreckziehvorgang, z. B. ausgehend von einer Rondendicke zwischen 0,20 und 0,40 mm, auf 0,08 mm und dicker reduziert werden, während die Wanddicke zweier, den erwähnten mittleren Bereich oben und unten begrenzender Endabschniite wie z. B. Dom- und Bördelrand bzw. Boden- und Bördelrand, aus Stabilitätsgründen praktisch unverändert gelassen wird.

Wenn das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer gas- und flüssigkeitsdichten, kreiszylindrischen Dose mit einem eingerollten, eine obere Öffnung umgebenden Hals dient, so kann der Abstreckziehvorgang entweder vor oder nach dem Lochen und Einrollen der Halspartie erfolgen.

Die untere, dem zum Einfalzen des Dosenbodens bestimmten Ringflansch benachbarte Wandpartie kann nach dem Abstreckziehvorgang aus Festigkeitsgründen eine nach außen ragende Verdickung aufweisen.

Der im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung gebrauchte Ausdruck »Stahlblech« umfaßt alle handelsüblichen Stahlblechsorten, insbesondere auch Legierungen mit anderen Metallen sowie die mit metallischen oder nichtmetallischen Überzügen, z. B. Zinn, Kunststoffe, Kautschukverbindungen etc., versehenen Stahlbleche.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und unter Zugrurrdelegung der Zeichnung erläutert.

F i g. 1 veranschaulicht das Ausstanzen der Ronde aus

einem Metallband,

Fig.2 bis 10 zeigen die während der Tiefziehphase erfolgende Verformung,

Fig. 11 bis 14 zeigen die Verformung durch Abstreckziehen,

Fi g. 15 bis 20 zeigen Beispiele verwendbarer Werkzeuge.

Gemäß Fig. 1 werden zunächst aus einem Metallband 1 als Ausgangsmaterial für den Tiefzieh- und Abstreckvorgang dienende Ronden 2 ausgestanzt. Das Ausstanzen erfolgt beispielsweise in der bekannten, durch die strichpunktierte Linie angedeuteten Zickzackanordnung.

Nun werden die Ronden 2 durch Tiefziehen gemäß den F i g. 2 bis 10 umgeformt. Ein diesem Zweck dienen- !5 des Werkzeug (Fig. 15, 16) weist im wesentlichen eine Matritze 3, einen Blechhalter 4, einen Stempel 5 und einen Ausstoßer 6 auf. Der Stempel 5 wird in Richtung des Pfeiles 7 in die Matrizenöffnung hineingeschoben und gibt der Ronde 2 dabei die aus F i g. 2 und 15 ersiehtliehe Napfform 8a. An dieses in F i g. 15 gezeigte Tiefziehen im Erstzug schließt sich das Tiefziehen im Weiterzug nach F i g. 16 an, in welchem der mit 8i> bezeichnete Napf die in F i g. 3 dargestellte Form erhält. Der in einer Ziehbüchse 9 geführte Stempel 10 drückt den Napf Sb gegen einen zurückweichenden Ausstoßer 11. Dieser Vorgang wiederholt sich nun in an sich bekannter Weise, bei praktisch gleichbleibender Wanddicke und sukzessiver Verringerung des Napfdurchmessers, bis über die Zwischenstufen 8c bis 8/der Rohling Sg erreicht ist, welcher das Endprodukt des Tiefziehvorganges darstellt und nun, vordem Abstreckziehen, mit einem eingerollten Hals 12 versehen (F i g. 9) und gewendet (Fig. 10) wird. Das Anformen und Einrollen der Halspartie 12 sind an sich bekannte Vorgänge, die mit der vorliegenden Erfindung in keinem direkten Zusammenhang stehen und daher auch nicht beschrieben werden.

Der Klarheit halber sei erwähnt, daß bei dem bisher, beschriebenen Zi°hvorgang in Übereinstimmung mit der landläufigen Definition des Tiefziehens keine merkliche Änderung der ursprünglich gewählten Rondendicke erzielt wurde. Die Wanddicke des Dosenrumpfrohlings Sg entspricht somit im wesentlichen der Rondendicke. Der der Darstellung nach F i g. 1 zugrundeliegende Maßstab entspricht somit nicht demjenigen der Fig.2 bis 14, da für Fig. 1 aus Platzgründen eine relativ kleine Darstellung gewählt wurde.

An den beschriebenen Tiefziehvorgang schließt sich nun eine ebenfalls mehrstufige Abstreckziehphase an, in welcher der vorgeformte Dosenrumpfrohling unter

in die ^e-

wünschte Endform (F i g. 14) gebracht wird. Für den Abstreckzug, der zur Form gemäß F i g. 11 führt, wird dabei vorzugsweise ein bekanntes Werkzeug nach Fig. 17 verwendet, das einen Abstreckziehring 13 und einen Abstreckziehstempel 14 aufweist, in deren Ringspalt die Wanddickenreduzierung erfolgt Der Stempel 14 ist der Innenkontur des Dosenrumpfes Sk angepaßt, während der Dosenrumpfrohling noch die Form 81 gemäß Fig. 10 aufweist Da bei diesem Abstreckzug eine Reduzierung des Innendurchmessers von D1 (Fig. 10) auf D 2 (F ig. 11) erfolgen soll, entsteht zu Beginn des Abstreckzuges zwischen dem Abstreckziehstempel 14 und der Innenwand des Dosenrumpfrohlings 8/ ein Ringspalt 15, der sich in sehr vorteilhafter Weise für die Zufuhr eines Kühl- und Schmiermitteis verwenden läßt. Das Kühl- und Schmiermittel, beispielsweise eine der handelsüblichen Emulsionen, wird am nicht gezeigten Oberteil des Abstreckziehstempels 14 durch eine den Stempel 14 anstrahlende, den letzteren beispielsweise ringförmige umgebende Sprühdüse 41 aufgebracht und fließt am Umfang des Abstreckstempels 14 nach unten bis in den Ringspalt 15. Hierdurch ergibt sich eine ausgezeichnete Kühlung und Schmierung des Dosenrumpfrohlings, so daß eine schädliche Erhitzung, die bei der beabsichtigten hohen Hubfrequenz unweigerlich zum Reißen der Teile führen würde, ausgeschlossen wird. Die Kühlung und Schmierung der Innenwandung des Dosenrumpfrohlings begünstigt das Abstreifen und Ausstoßen nach beendigtem Abstreckziehen.

Die ringförmige Sprühdüse 41 kann beispielsweise die in F i g. 17 gezeigte Lage einnehmen, bei welcher der auf den Stempelumfang gerichtete Flüssigkeitsstrahl in Richtung der Pfeile 42 aus den Düsenöffnungen austritt. Es ist aber durchaus auch möglich, die Sprühdüse 41 bezüglich einer waagerechten Ebene unter einem Winkel α anzuordnen. Der Anstrahlwinkel a, der einen maßgebenden Einfluß auf die am Stempelumfang herrschenden Strömungsverhältnisse und damit auf die Kühl- und Schmierwirkung ausübt, kann praktisch zwischen 0 und 90° variieren. In den beiden, in F i g. 17 dargestellten Extremfällen tritt der Strahl des Schmier- bzw. Kühlmediums entweder waagerecht oder senkrecht aus den entsprechenden Düsen aus. Zur Erzielung eines senkrecht nach unten gerichteten Schmier- bzw. Kühlmittelstrahles 43 können die entsprechende Zuführungsbohrungen 44 in einem an sich bekannten Abstreifer 45 angeordnet sein.

Es kann sich als zweckmäßig erweisen, auf Grund der vorliegenden Ziehgeschwindigkeiten und zur Vermeidung unerwünschter Erscheinungen, beispielsweise Dampfbildung im Bereich und im Umgebungsbereich der Umformzone, das Schmier- und Kühlmit^fel direkt oberhalb der Umformzone zuzuführen. Dies kann beispielsweise über radiale Kanäle 46 erfolgen. Als Schmier- und Kühlmittel können sowohl fließfähige Festkörper (Pulver) als auch Flüssigkeiten und Gase zur Verwendung kommen.

Fig. 17 zeigt das Abstreckziehwerkzeug kurz vor dem Eindringen des Abstreckziehstempels 14 in die Öffnung des Abstreckziehringes 13. Der Boden des Dosenrumpfrohlings 8/ stützt sich dabei auf einen Ausstoßer 16, der sich seinerseits auf ein elastisches Medium, z. B. Druckluft, abstützt und in der Bohrung einer Matrize 17 geführt ist Beim Abwärtsgang des Abstreckziehstempels 14 wird einerseits der Durchmesser des Dosenrumpfrohlings entsprechend verringert (Übergang von Fig. 10 auf Fig. 1!), andererseits wird das Material der Dosenrumpfwandung unter dem hohen Druck zwischen Abstreckziehstempel 14 und Abstreckziehring 13 (Umformzone) zum Fließen gebracht, so daß sich die Wanddicke des Dosenrumpfrohlings verringert und dessen Höhe entsprechend vergrößert wird. Eine entsprechende Verformung erfolgt dann auch in dem nachfolgenden Abstreckzug, der zur Form Sm nach Fig. 12führt

Durch die Kombination des Abstreckziehvorganges mit der beschriebenen Durchmesserreduzierung ergibt sich der außerordentliche Vorteil, daß eine unerwünschte Verhärtung und Versprödung des Materials vermieden bzw. mindestens innerhalb zulässiger Grenzen gehalten werden kann. Der Werkstoff der zylindrischen Dosenrumpfwandung wird nämlich durch die während der Umformung im Werkstoff auftretenden Zug- und Druckspannungen weitgehend in reinem pla-

stischen Zustand erhalten, so daß lokale Materialverfestigungen vermieden werden. In engem Zusammenhang mit der Durchmesserreduzierung ergibt sich aber auch der Ringspalt 15, der eine ideale Möglichkeit der Kühlung und Schmierung und damit der Vermeidung eines Wärmestaues bietet.

Während des Abstreckzuges, der sich selbstverständlich in Bruchteilen einer Sekunde abspielt, wird das im Ringspalt 15 befindliche Kühl- und Schmiermittel teilweise durch den Ringspalt 15 nach oben verdrängt, während ein anderer Teil durch einen koaxial im Abstreckziehstempel 14 angeordneten Kanal 18 nach oben ausgestoßen wird und damit weitere Wärme vom Stempel 14 aufnimmt und abführt.

in der Matrize 17 sind knapp unterhalb des Abstreck ziehringes 13 mehrere rillenförmige Kanäle 19 angebracht, welche in die Matrizenbohrung münden und dieser eine Kühl- und Schmierflüssigkeit unter einem gewissen Überdruck zuführen. Hierdurch wird die Außenwandung des Dosenrumpfrohlinges geschmiert und gekühlt, wodurch beim Ausstoßen durch die Netzfähigkeit des Mediums ein Anfressen der Außenwand verhindert wird.

Ein weiterer Vorteil dieses mehrstufigen, auf Einzelwerkzeugen durchgeführten Abstreckziehvorganges liegt darin, daß der Dosenrumpfrohling nicht ganz durch den jeweiligen Abstreckziehring hindurchgezogen werden muß. Der Abstreckziehvorgang kann infolgedessen, je nach Wahl des Abstreckziehstempelhubes, vor Erreichen der Oberkante des Dosenrumpfrohlinges abgebrochen werden, so daß gerade die obere, besonders beanspruchte Dosenpartie die ursprüngliche Wandstärke beibehalten kann.

Dies ist bei den bekannten Abstreckziehverfahren mit koaxial hintereinander angeordneten Abstreckziehringen unmöglich, da der Dosenrumpfrohling hierbei durch die vorderen Abstreckziehringe auf seiner ganzen Länge hindurchgetrieben werden muß. Der Abstreckziehvorgang kann beim konventionellen Verfahren höchstens im letzten Abstreckziehring vorzeitig abgebrochen werden, so daß sich eine geringfügige Verstärkung desjenigen Dosenrumpfabschnittes ergibt, der den letzten Abstreckziehring nicht passiert Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Dosenrumpfabschnitt, der gegenüber dem restlichen Dosenrumpfteil eine größere Dicke aufweisen soll, in der ursprünglichen oder einer anderen, wählbaren Wandstärke beibehalten werden, je nachdem, ob der betreffende Wandabschnitt entweder überhaupt nicht, oder in einer oder mehreren Abstreckstufen abgestreckt wird.

Fig. 18 zeigt das in Fig. !7 dargestellte Werkzeug kurz nach Beendigung des Abstreckziehens, wobei die Kühlkanäle 18 und 19 der Einfachheit halber weggelassen wurden. Es ist klar ersichtlich, daß die obere Partie 20 des Dosenrumpfrohlings, ebenso wie der gewölbte Bodenteil 21. eine beträchtlich größere Wandstärke aufweisen, als der zylindrische Wandteil 22.

Von dieser Stellung aus wird der Dosenrumpfrohling nun durch den Auswerfer 16 in Richtung des Pfeiles 23 ausgeworfen.

Ein für die Praxis ausschlaggebender Vorteil des neuen Verfahrens liegt auch darin, daß das Abstreifen der auf diese Weise hergestellten Dosenrumpfrohlinge sehr erleichtert wird. Bei Verwendung der konventionellen mit mehreren, hintereinanderliegenden, koaxialen Abstreckziehringen ausgestatteter; Abstreckziehwerkzeuge wird die Innenwand des Dosenrumpfes bei den aufeinanderfolgenden Abstreckvorgängen bisweilen so stark an den Abstreckziehstempel gepreßt, daß sie sich nur schwer von diesem lösen läßt und in manchen Fällen wie mit diesem verschweißt erscheint. Diese Schwierigkeiten beim Abstreifen entfallen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, da einerseits von einer Abstreckziehphase zur andern eine sukzessive Durchmesserverringerung erfolgt und außerdem jedesmal zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abstreckziehphasen ein Kühl- und/oder Schmiermittel zwischen Stempel und Dosenrumpfrohling eingeführt wird. Das Problem des einwandfreien Abstreifens verdient bei der Herstellung dünnwandiger Teile besondere Beachtung. Unsachgemäßes Abstreifen kann leicht zu übermäßigem Ausschuß führen.

!5 Während sich die Darstellung nach Fig. 17 und 18 auf das Abstreckziehen einer handelsüblichen Konservendose bezieht, zeigt F i g. 19 eine Werkzeuganordnung zum Abstreckziehen einer Aerosoldose mit domartig verjüngtem Hals. Auch für diesen Fall gilt selbstverständlich das anhand von Fig. 17 bezüglich der Kühlung, Schmierung, Wärmeabfuhr, sowie der Verhinderung von Verhärtungserscheinungen Gesagte. Auch hier ist ein Abstreckziehring 13 und ein Abstreckziehstempel 14 vorgesehen, dessen Kontur der gewünschten Dosenformi angepaßt ist.

Die linke Hälfte von Fig. 19 zeigt den Dosenrumpf mit einem lediglich eingezogenen, aber noch nicht eingerollten Halsteil 25, der somit in diesem Falle nach Beendigung des Abstreckziehvorganges gelocht und eingerollt wird. Bei der Ausführungsform gemäß der rechten Hälfte von F i g. 19 ist der Hals bereits vor dem Abstreckziehen mit einer Einrollung 26 versehen worden. Nachdem in einem weiteren Abstreckzug die Form nach Fig. 12 erreicht wurde, erfolgt das Pressen des zum Einfalzen eines Bodens dienenden Ringflansches 15 (Fig. 13) und das Beschneiden desselben (Fig. 14). Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren erfolgen diese beiden Operationen innerhalb der Presse selbst

Der den Dosendom abstützende Ausstoßer ist in diesem Falle zweigeteilt und weist eine Hülse 27a (bzw. 27b) sowie eine zentrale Ausstoßerstange 28a (bzw. 286) auf. Die Hülse 27a bzw. 27 b wird vorzugsweise auf Druckluft, die Ausstoßerstange 28a bzw. 28i> auf Federn abgestützt

Die diesem neuen Verfahren eigenen Vorteile haben schwerwiegende Konsequenzen für die Massenproduktion, was sich aus den folgenden Überlegungen ergibt: Es ist bekannt, daß für die an Aerosoldosen gestellten Anforderungen eine Wanddicke im zylindrischen Rumpf von 0,1 mm ausreichen würde. Die bisherige Wanddicke betrug im zylindrischen Teil bis zu 035 mm bei einer Ausgangsdicke von 0,35 mm. Somit ergibt das Reduzieren der in Frage stehenden Wanddicke durch Abstreckziehen auf ein zwischen etwa 0,10 und 0,17 mm liegendes Maß eine enorme Verringerung des Einsatzgewichtes und des Rondendurchmessers. Letzterer ist bestimmend für die gegenseitigen Abstände der einzelnen Werkzeuge. Je geringer diese Abstände sind, desto höher kann die Hochfrequenz sein.

Unter der Annahme, den zylindrischen Teil der Dose auf eine Wanddicke von 0,12 mm abzustrecken, ergibt sich bei der 6 oz.-Dose ein Rondendurchmesser von 126 mm, wogegen ohne Abstreckziehen der Rondendurchmesser für die gleiche Dose ca. 170 mm betragen müßte. Die Ronde von 126 mm Durchmesser ließe sich sehr materialsparend im Zweifachzickzack ausstanzen, die große Ronde von 170 mm Durchmesser dagegen nicht, da auf konventionellen Maschinen die maximale

Bandbreite das Zickzackausstanzen der großen Ronden nicht erlaubt. Durch diese beiden Faktoren, d. h. die erhebliche Verringerung des Rondendurchmessers und das materialsparende Ausstanzen im Zickzack, ergibt sich bei diesem Fall z. B. eine Ersparnis am Einsatzgewicht von etwa 50%. Bei größeren Aerosoldosen, z. B. 12 oder 18 oz. ergeben sich entsprechend größere Materialeinsparungen und in Fällen, in denen dickere Wandstärken durch gesetzliche Vorschriften erforderlich sind z.B. (0,16/0,17 mm) entsprechend veränderte Werkstoffersparnis.

Mit dem neuen Verfahren sind aber noch weitere Vorteile verbunden. Nach diesem Verfahren wird beispielsweise von der kleinen Ronde von 126 mm Durchmesser ausgehend ohne Abstrecken ein Dosenrohling mit nur etwa halber Ferlighöhe und bereits eingerolltem Kragen gebildet Zur Bewältigung dieser Höhe bzw. Ziehtiefe wäre eine Presse mit einem Hub von nur 250 mm nötig, was einem Weg von 500 mm für einen vollen Aufwärts- und Abwärtshub entspricht.

Nach dem bisherigen Verfahren ergibt die große Ronde von 170 mm Durchmesser eine Ziehtiefe bzw. Dosenhöhe von 145 mm ohne gerollten Hals (ohne Abstrecken), was einen Pressenhub von 420 mm erfordert. Dies entspricht einem Hubweg von 840 mm.

Unter Zugrundelegung von z. B. 60 Hüben pro Minute als durchschnittlicher Leistung beim bisherigen Tief- ^iehverfahren ohne Wandstrecken ergibt sich eine Tiefziehgeschwindigkeit von 60 χ l/Minute χ 840 mm = 50,4 m pro Minute. Beträgt nun aber der Hubweg nach dem neuen Verfahren nur 500 mm, so ergibt sich bei gleicher Tiefziehgeschwindigkeit eine Hubzahl von 50,4/0,5 = 100,8 Hübe pro Minute; dies entspricht einer durch das neue Verfahren erzielten Leistungssteigerung von ca. 70% an der unteren Grenze.

Auf Grund dieser Überlegungen kann die Produktion auf zwei oder mehr Pressen mit verschiedenen Hubhöhen verteilt werden, welche eine sogenannte verkettete Fertigungsstraße bilden. Jede Presse müßte dabei dem Charakter der durchzuführenden Umformung angepaßt sein und idealerweise im gleichen Taktsystem arbeiten.

Es wäre aber auch möglich, die beiden Umformphasen, d. h. den Tiefzieh- und den Abstreckziehvorgang, auf einer neu zu bauenden Spezialmaschine mit zwei oder mehr verschiedenen Hubhöhen durchzuführen.

Wie Fig. 19 zeigt, weist der Dosenrumpf rohling 8Jt sowohl in seinem untersten als auch an seinem aus der Matrizenöffnung herausragenden Teil einen Endabschnitt 27 bzw. 24 auf, dessen Wanddicke ein Mehrfaches der im Mittelbereich 28 herrschenden Wanddicke beträgt Diese verstärkten Endabschnitte werden absichtlich auf der ursprünglichen Rondendicke belassen, um dem Dosenkörper die an diesen Stellen zum Einfalzen des Bodens bzw. zur Aufnahme eines Deckels erforderliche Steifigkeit zu verleihen.

Der Endabschnitt 27 erstreckt sich vorzugsweise über den gesamten verengten Halsteil und die Höhe c (Fig.20) des unteren Endabschnittes 24 kann am fertigen Dosenrumpf beispielsweise der Breite b des Ringflansches 29 entsprechen.

Wie sich ferner aus F i g. 19 ergibt, ist die Verdickung 24 nach außen gerichtet, was der fertigen Dose ein unschönes Aussehen verleihen würde. Um diesem Nachteil zu begegnen, wird der Dosenrumpf auf dem in F i g. 20 gezeigten Werkzeug einem weiteren Bearbeitungsvorgang unterzogen.

Gemäß Fig.20 ist der Ringflansch 29 des Dosenrumpfes zwischen den einander zugewandten Stirnflächen einer Matrize 30 und eines Abstreifers 31 von ringförmigem Querschnitt eingespannt. Ins Innere des Dosenrumpfes ragt ein Formstempel 32, der sich auf einen Ausstoßer 33 abstützt und dessen etwas abgeschrägte Ringschulter 34 als Gegenhalter für ein ringförmiges, elastisch nachgiebiges Druckkissen 35 dient. Die rechte Hälfte der Figur zeigt das Druckkissen 35, dessen Durchmesser etwas unter dem innendurchmesser der Matrizenbohrung liegt, im entspannten Zustand. Wird dagegen der oberhalb des Druckkissens angeordnete Druckstempel 36 etwas nach unten, d. h. in Richtung der Matrize 30 bewegt, so kommt die Außenfläche des Druckkissens 35 zur Anlage an der benachbarten Innenwand des Dosenrumpfes. Beim weiteren Absenken des Druckstempels 36 wird über das Druckkissen 35 auf die Dosenrumpfwand ein starker Druck ausgeübt, der sich durch das Material des Druckkissens 35 allseitig wie in einer Flüssigkeit fortpflanzt und den benachbarten Abschnitt des Dosenrumpfes gegen die Innenfläche der Matrizenbohrung preßt. Dabei dringt der zunächst nach außen ragende verdickte Endabschnitt des Dosenrumpfes in das Druckkissen 35 ein und verlagert sich somit nach innen.

Die Fertigung der Dosenrumpf-Rohlinge kann vollautomatisch erfolgen, wobei insbesondere auch die bisher auf separaten Maschinen durchgeführten Arbeitsvorgänge, wie Randabschneiden, Krageneinrollen, oder bei Aerosoldosen das Pressen des Domes sowie das Gummieren und Bördeln, auf der gleichen Maschine durchführbar sind. Dadurch ergibt sich eine erhebliche Einsparung nicht nur an Maschinen, sondern auch an Personal und Lagerraum für die Zwischenlagerung.

Die beiden Ziehphasen, d. h. der Tiefziehvorgang nach F i g. 2 bis 8 und der Abstreckziehvorgang nach F i g. 11 und 12, werden bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens im gleichen Arbeitstakt durchgeführt.

Der in Fig.2 bis 14 in Form eines Ausführungsbeispieles dargestellte Dosenrumpf ist speziell für die Herstellung von Aerosoldosen gedacht, welche mit einem eingefalzten Boden und einem aufsteckbaren Zerstäuberventil versehen werden. Es sei aber ausdrücklich darauf hingewiesen, daß sich das erfindungsgemäße Verfahren mit Vorteil zur Herstellung jeglicher Art von Dosenrürrpfen von kreisförmigem, elliptischem, quadratischem, polygonalem oder sonstigem Querschnitt einsetzen läßt

Der in der vorliegenden Beschreibung und in den Ansprüchen verwendete Ausdruck »Fertighöhe« bezieht sich auf die vertikale Abmessung h des Dosenrumpfes nach F ig. 14.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur spanlosen Herstellung von Blechbehältern, insbesondere Dosenrümpfen, aus einer tiefziehbaren Metallronde, die zunächst durch ein- oder mehrstufiges Tiefziehen zu einem Napf geformt und der Napf anschließend durch Abstreckziehen auf die gewünschte Fertighöhe gebracht wird, wobei der Abstreckziehvorgang in mehrere Stufen aufgeteilt wird, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Abstreckzug in Verbindung mit einem Tiefziehen in Weiterzug unter Kühlung und Schmierung im Ringspalt zwischen dem Abstreckstempel und der Innenwand des Behälterrohlings durchgeführt wird.

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Tiefzieh- und separaten Abstreckvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der Tiefziehvorrichtung eine mehrstufige Einrichtung zum Tiefziehen im Weiterzug und damit kombiniertem Abstreckziehen nachgeordnet ist, wobei diese Einrichtung für jeden kombinierten Umformzug einen separaten Abstreckziehring (13) und einen mit diesem zusammenwirkenden Abstreckziehstempel (14) aufweist, dessen Außendurchmesser so gewählt ist, daß zwischen der Innenwand des Behälters und der Außenwand des Abstreckziehstempels (14) ein Ringspalt (15) zur Zuführung eines Kühi- und Schmiermediums verbleibt

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstreckziehstempel (14) mindestens eine Bohrung (18) für das Rückströmen des Kühl- und Schmiermediums besitzt.