DE2354402B1 - Vorrichtung zur Zentrierung von gezoenen,metallischen Hohlkoerpern - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zentrierung von gezogenen Hohlkörpern vor bzw. über der Matrize eines aus mehreren, voneinander unabhängigen Werkzeugen bestehenden Werkzeugsatzes, wobei jeder Hohlkörper im Randbereich seiner offenen Stirnseite eine Aufweitung aufweist.

Bei der spanlosen Formung metallischer Hohlkörper, die beispielsweise zur Herstellung von Dosen oder sonstigen Metallbehältern verwendet werden, wird eine aus dem Ausgangswerkstoff ausgestanzte Ronde in mehreren Umformstufen in die gewünschte Hohlkörper-Endform gebracht. Der Hohlkörperrohling, in der nachstehenden Beschreibung als Stadie bezeichnet, wird dabei von Transportorganen, beispielsweise im Takt der Presse gesteuerten Greifern, von einer Umformstation zur anderen transportiert und stufenweise umgeformt. Dabei ist es für den Erfolg des Umformverfahrens von größter Wichtigkeit, daß die Stadie vor bzw. über der Matrize, d. h. kurz vor dem Beginn der Umformung, genauestens zentriert wird.

Aus bestimmten Gründen, die z. B. mit dem einwandfreien Abstreifen der Stadie vom Stempel zusammenhängen, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, im Randbereich der offenen Stirnseite der Stadie eine Aufweitung anzubringen, die bei zylindrischen Stadien im wesentlichen die Form eines flachen Kegelstumpfes hat. Die Aufweitung des oberen Stadienrandes wird im Laufe der Umformung absichtlich angebracht, um ein einwandfreies Abstreifen der Stadie vom Abstreckziehstempel trotz extrem hoher Hubfrequenz und geringer Wanddicke zu gewährleisten. Bedenkt man außerdem, daß neuerdings Hubfrequenzen zwischen 140 und 200 Hüben pro Minute möglich geworden sind und die Stadien dabei bis auf eine Wanddicke von etwa 0,1 mm abgestreckt werden, dann wird klar, daß das Problem der exakten Zentrierung in Anbetracht der erwähnten, speziellen Randausbildung eine besondere technische Lösung erheischt, da der aufgeweitete Rand keinesfalls beschädigt bzw. deformiert werden darf.

Die mit einer derartigen aufgeweiteten Randpartie versehenen Hohlkörper können daher mit den konventionellen, ortsfesten Zentrierringen nicht mehr zentriert werden, da sonst die Aufweitung mit dem oberhalb bzw. vor der Matrize angeordneten Zentrierring kollidieren und beschädigt würde. Es sind zwar Zentriervorrichtungen bekannt, deren federbelastete Zentrierorgane durch die vorstehende Randpartie der Stadie radial nach außen weggedrückt werden. Die Ausweichbewegung der Zentrierorgane erfolgt dabei also nicht zwangläufig, sondern erst unter dem Druck der auf die Zentrierorgane auftreffenden aufgeweiteten Randpartie selbst. Diese Konstruktion läßt sich daher auch nur für kleinere, relativ kompakte Stadien von etwa 16 bis 20 mm Durchmesser verwenden, da nur

diese der elastischen Vorspannung der Zentrierorgane ohne bleibende Deformierung standhalten können.

Für Stadien größeren Durchmessers und insbesondere die nach dem neuen Herstellungsverfahren erzielten, extrem dünnwandigen und daher heiklen Hohlkörper sind diese bekannten Zentriervorrichtungen völlig unbrauchbar, da sich bei deren Verwendung eine Verformung der sehr flexiblen und dünnen Hohlkörperwände nicht vermeiden ließe und auch die hohen, heute üblichen Hubzahlen nicht realisiert werden könnten.

Diese Nachteile der bekannten Zentriervorrichtungen werden dank der vorliegenden Erfindung behoben. Die den Gegenstand der Erfindung bildende Vorrichtung ist demgemäß gekennzeichnet durch mindestens zwei dem Umfang des Hohlkörpers angepaßte Zentrierbacken, welche in einer zur Werkzeugachse quer verlaufenden Ebene in Richtung der Werkzeugachse bzw. von dieser weg verschiebbar gelagert sind und deren periodische, von der Werkzeugachse weggerichtete Öffnungsbewegung zwangläufig in Abhängigkeit von der Bewegung des Ziehstempels so gesteuert ist, daß die beiden Zentrierbacken den vom Ziehstempel in die Matrize hineingestoßenen Hohlkörper mindestens auf einem Bruchteil seiner Gesamthöhe zentrierend umfassen und sich spätestens kurz vor dem Passieren der genannten Randaufweitung mindestens um das radiale Maß der Aufweitung vom Hohlkörperumfang zurückziehen.

Eine bevorzugte Ausführungsform dieser Vorrichtung kennzeichnet sich dadurch, daß jede Zentrierbakke eine gegen die Werkzeugachse abfallend geneigte Schrägschulter aufweist sowie eine vor dieser Schrägschulter angeordnete Durchbrechung, durch welche eine im Matrizengehäuse geführte, ebenfalls mit einer Schräge versehene Betätigungsstange ragt, deren unterer Abschnitt einerseits mit dem Ziehstempel, andererseits mit einem Rückstellorgan in Wirkungsverbindung steht, derart, daß die Betätigungsstange gegen Ende des Ziehstempel-Arbeitshubes nach unten bewegt wird und damit die ihr zugeordnete Zentrierbacke nach außen drückt.

Zweckmäßigerweise ist der im Matrizengehäuse gleitend gelagerte Hauptausstoßer zeitweilig ausgeführt und weist einen oberhalb der Traverse frei verschiebbar gelagerten Abschnitt sowie eine unter elastischer Vorspannung stehende Stange auf, welche konzentrisch zur Traverse geführt ist und bei ihrer Ausstoßbewegung auf dem obengenannten Abschnitt aufliegt und diesem vor sich her schiebt, wobei die Traverse eine zentrale Bohrung aufweist, deren Querschnitt größer als derjenige des Oberteils der genannten Stange, aber kleiner als die der Traverse zugewandte Fläche des genannten Abschnittes ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht.

F i g. 1 a ist ein vereinfachter Vertikalschnitt eines Abstreckziehwerkzeuges;

F i g. Ib ist eine Draufsicht auf das Werkzeug-Unterteil bei abgenommenen Transportorganen;

F i g. 2 zeigt die Werkzeuganordnung gemäß F i g. 1 a in einer anderen Arbeitsphase;

F i g. 3 zeigt die gleiche Werkzeuganordnung in einer weiteren Arbeitsphase, und die

F i g. 4 und 5 veranschaulichen konstruktive Einzelheiten.

Die Zeichnung (F i g. la) zeigt einen Schnitt des Unterteils eines Abstreckziehwerkzeugs, auf welchem ein bereits vorgeformter zylindrischer Dosenrumpf 1 einer weiteren Umformoperation unterzogen wird. Der Dosenrumpf 1 wird von einem Schleppzangenpaar 2 gehalten, das diesen von der vorausgegangenen Umformstation so vor die Matrize des dargestellten Werkzeuges transportierte, daß seine Längsachse mit der Werkzeugachse 3 praktisch zusammenfällt. Die Greifer der Schleppzange 2 sind in bekannter Weise auf federbelasteten Zangenarmen 4 befestigt, die ihrerseits schwenkbar auf einer periodisch hin und her bewegten Trägerschiene 5 angeordnet sind. Die konstruktiven Einzelheiten dieses Schleppzangenmechanismus sind an sich bekannt und für den vorliegenden Zusammenhang von untergeordneter Bedeutung, so daß auf deren eingehende Beschreibung und Darstellung verzichtet wird.

Das in seiner Gesamtheit mit 6 bezeichnete Werkzeug-Unterteil weist als wichtigstes Teil einen Abstreckziehring 7 auf, der in einer ringförmigen Ausnehmung eines Panzerringes 8 befestigt ist. Der Panzerring 8 ist seinerseits in einer Ausdrehung des Werkzeuggehäuses 9 gelagert.

Das Werkzeuggehäuse 9 weist eine zentrale Stufenbohrung 10 auf, in welcher der obere Abschnitt 11 eines in seiner Gesamtheit mit 12 bezeichneten Hauptausstoßers frei verschiebbar gelagert ist. Den unteren Teil des Hauptausstoßers 12 bildet eine Ausstoßerstange 13, die einerseits mit ihrem Kopfteil 13a auf der Unterseite des Ausstoßerabschnittes 11 aufliegt, andererseits an ihrem unteren Endabschnitt eine Kolbenplatte 14 (Fig.3) aufweist. Auf ihrer mit 14a bezeichneten Unterseite ist die Kolbenplatte 14 durch ein elastisches Medium, vorzugsweise Druckluft, belastet, das ständig versucht, die Kolbenplatte und mit dieser die Ausstoßerstange 13 und den Ausstoßerabschnitt 11 in Richtung des Pfeiles 15 nach oben zu drücken.

Der frei verschiebbar gelagerte obere Ausstoßerabschnitt 11 ist ebenfalls mit einer Stufenbohrung 16 versehen, innerhalb welcher ein an sich bekannter Hilfsausstoßer 17 angeordnet ist. Der mit einem Anschlagbund 18 versehene Hilfsausstoßer 17, welcher ein Kopfteil 17a mit einem Haltemagneten 176 aufweist, steht unter der Einwirkung einer Druckfeder 18 und kann sich zwischen zwei Endstellungen hin und her bewegen. In der einen Endstellung trifft das Kopfteil 17a auf die Schulter 19 der Bohrung 16 auf (F i g. 3); in der anderen Endstellung, welche in F i g. la dargestellt ist, berührt die obere Ringfläche des Anschlagbundes 18 die Unterseite der mit 20 bezeichneten Schulterfläche.

Die Stadie 1 muß zur Erzielung der gewünschten Umformung durch einen periodisch hin- und herbewegten Abstreckziehstempel 21 nach unten durch die Öffnung, des Abstreckziehringes 7 hindurchgestoßen werden. Hierbei spielt die Zentrierung der Stadie bezüglich der Werkzeugachse 3 eine außerordentlich große Rolle, da der Abstreckziehstempel 21 auf Grund der Durchmesserdifferenz 2a einerseits die Stadie nicht zentrieren kann und andererseits die Wanddicke der Stadie sehr gering ist und daher schon geringe Abweichungen von der koaxialen Lage unliebsame Beschädigungen mit sich bringen müssen. Um diese Zentrierung zu gewährleisten, wurde eine Zentriervorrichtung entwickelt, welche nachstehend beschrieben wird.

Oberhalb einer Abdeckplatte 22 sind zwei Zentrierbacken 23a und 23b so gelagert, daß diese in einer zur Werkzeugachse quer verlaufenden Ebene in Richtung der Werkzeugachse beziehungsweise von dieser weg verschoben werden können. Wie insbesondere die F i g. 4 und 5 zeigen, weist jede Zentrierbacke eine dem Umfang der Stadie angepaßte Ausnehmung 24 auf und

ist an ihrem der Werkzeugachse abgewandten Endabschnitt mit einer Schrägschulter 25 versehen. Vor der Schrägschulter 25 befindet sich eine Durchbrechung 26, durch welche die Nocke 27 einer Betätigungsstange 28 hindurchragt. Die beiden Längsseiten jeder Zentrierbacke sind mit Führungsnuten 29 in prismatischer Form versehen, ebenso die den Zentrierbacken zugewandten Längsseiten zweier beidseits jeder Zentrierbacke angeordneter Führungsschienen 30. Die beiden gegeneinandergerichteten Führungsnuten 29 bzw. 31 bilden somit einen prismatischen Führungskanal, in welchem eine Reihe von Lagerkugeln 32 angeordnet ist. Die Zentrierbacken 23a und 23b lassen sich somit auf Grund der rollenden Reibung sehr leicht und mit hoher Frequenz hin und her bewegen mit dem Vorteil, daß sie nicht durch Schmiermittel verseifen bzw. verharzen können und daher ständig betriebsbereit sind.

Die Zentrierbacken 23a, 230 sind, wie F i g. 5 deutlich zeigt, so durch die Lagerkugeln 32 gehalten, daß sie in einem geringen Abstand über der Abdeckplatte 22 schweben.

Die mechanische Steuerung der Zentrierbacken 23a und 236 in Abhängigkeit vom Arbeitstakt des Abstreckziehstempels 21 ergibt sich am besten aus F i g. 3. Jede mit einer Nocke 27 versehene Betätigungsstange 28 ist an ihrem unteren Endabschnitt an einer Traverse 33 befestigt, welche zwei nach unten durch eine Grundplatte 34 hinaurchragende Stangen 35 aufweist. Die Stangen 35 verbessern zwar einerseits die Führung der Traverse 33 bei ihrer periodischen Bewegung, doch bestehen ihre Hauptaufgaben vor allem darin, die von der Druckluft auf die Kolbenplatte 14 ausgeübte Kraft auf die Traverse 33 zu übertragen und außerdem ein Ausrasten der Traverse aus den Nuten der Stangen 28 zu verhindern.

Die Traverse 33 ist mit einer zentralen Bohrung versehen, welche so bemessen ist, daß der Kopf 13a der Ausstoßerstange 13 ohne weiteres diese Bohrung passieren kann. Die untere, ringförmige Stirnfläche des Hauptausstoßerabschnittes 11 ist so bemessen, daß sie mit einem inneren Ringabschnitt auf dem Kopf 13a, mit ihrer peripherischen Partie jedoch auf der Oberfläche der Traverse 33 aufliegt.

Wie F i g. la zeigt, weisen die beiden Zentrierbacken 23a und 23b an ihren Rückseiten je einen Federteller 36 auf, gegen den sich der eine Endabschnitt einer Druckfeder 37 abstützt.

Die beschriebene Vorrichtung arbeitet folgendermaßen:

Sobald der Abstreckziehstempel 21 etwas in die Stadie 1 eingefahren ist, werden die Schleppzangen 2 vom Stadienumfang abgezogen, und der Stempel 21 drückt die Stadie nach unten durch die Öffnung des Abstreckziehringes 7. Bevor die Stadie jedoch auf die Ziehkante des Abstreckziehringes auftrifft, wird sie durch die beiden Zentrierbacken 23a und 236 genau zentriert. Bei seiner Abwärtsbewegung drückt der Abstreckziehstempel 21, auf dessen vorderem Abschnitt sich nun die' Stadie 1 befindet, zunächst den Hilfsauswerferkopf 17a nach unten, bis dessen untere, ringförmige Randpartie auf der Bohrungsschulter 19 aufliegt. Diese Zwischenphase, bei welcher die Umformung der Stadie noch nicht eingesetzt hat, ist in F i g. 2 dargestellt. Der sich weiter abwärts bewegende Abstreckziehstempel trifft nun auf die mit 50 bezeichnete obere Ringfläche des Hauptausstoßerabschnittes 11 auf und drückt letzteren und mit diesem die Ausstoßerstange 13 nach unten. Durch den elastischen Gegendruck der auf die Kolbenplatte 14 wirkenden Druckluft wird hierbei eine sichere Haltung der Stadie 1 auf dem unteren Abschnitt des Abstreckziehstempels 21 gewährleistet. Sobald nun die untere Stirnfläche des Hauptausstoßerabschnittes 11 auf die Traverse 33 (F i g. 3) auftrifft, werden die beiden Betätigungsstangen 28 durch die Traverse 33 nach unten gezogen. Dabei gleiten die Schrägflächen 27a auf den Schrägschultern 25 der Zentrierbacken und drükken die beiden Zentrierbacken radial nach außen, bis sie die in F i g. 3 dargestellte Endlage erreicht haben. Diese Öffnungsbewegung der Zentrierbacken muß selbstverständlich erfolgen, bevor die mit la bezeichnete Aufweitung des oberen Stadienrandes in den Bereich der Zentrierbacken kommt. Der radiale Öffnungshub der Zentrierbacken muß mindestens der in F i g. la mit b bezeichneten radialen Aufweitung entsprechen.

Beim Rückhub des Abstreckziehstempels bewegt sich auch der Hauptausstoßer 11/13 mit nach oben, wobei gegen Hubende die Kolbenplatte 14 auf die unteren Stirnflächen der Stangen 35 auftrifft und die Nocken 27 über die Traverse 33 und die Betätigungsstangen 28 wieder in ihre Ausgangsstellung(F i g. la) bringt.

Die Funktion des Hilfsausstoßers 17 ist für den vorliegenden Zusammenhang von untergeordneter Bedeutung. Dagegen ist es relativ wichtig, daß die Druckfeder 18 des Hilfsausstoßers nicht zu stark gewählt wird, so daß sie dem Druck des von oben kommenden Abstreckziehstempels sehr leicht nachgibt und damit die Zentrierung der Stadie beim Einlauf des Abstreckziehstempels ohne Deformation der Stadie erfolgen kann.

Das Öffnen der Zentrierbacken 23a und 23b erfolgt zweckmäßigerweise etwa 15 mm vor Erreichen des unteren Totpunktes.

Die Zufuhr des Schmier- und Kühlmittels erfolgt über einen radialen Kanal 42 (F i g. 3), der mit Ringraum 43 und Nuten 44 verbunden ist.

Wie die Schnittdarstellung nach F i g. 3 ferner zeigt, ist der Anschlagbund 18 des Hilfsausstoßers mittels einer Schraube 45 auf den Schaft des Hilfsausstoßers aufgeschraubt. Die Ausstoßerstange 13 ist über eine Führungsbuchse 46 in der Grundplatte 34 gelagert. "

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Zentrierung von gezogenen, metallischen Hohlkörpern über bzw. vor der Matrize des Abstreckziehwerkzeugs eines aus mehreren, voneinander unabhängigen Werkzeugen bestehenden Werkzeugsatzes, wobei jeder Metallhohlkörper im Randbereich seiner offenen Stirnseite eine Aufweitung aufweist, gekennzeichnet durch mindestens zwei dem Umfang des Metallhohlkörpers (1) angepaßte Zentrierbacken (23a, 236), welche in einer zur Werkzeugachse (3) quer verlaufenden Ebene in Richtung der Werkzeugachse bzw. von dieser weg verschiebbar gelagert sind und deren periodische, von der Werkzeugachse weggerichtete Öffnungsbewegung zwangläufig in Abhängigkeit von der Bewegung des Ziehstempels (21) mechanisch so gesteuert ist, daß die beiden Zentrierbacken (23a, 236) den vom Ziehstempel (21) in die Matrize (6) hineingestoßenen Hohlkörper (1) mindestens auf einem Bruchteil seiner Gesamthöhe zentrierend umfassen und sich spätestens kurz vor dem Passieren der genannten Aufweitung (a) mindestens um das radiale Maß (b) der Aufweitung vom Hohlkörperumfang zurückziehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zentrierbacke (23a, 236) eine gegen die Werkzeugachse abfallend geneigte Schrägschulter (25) aufweist sowie eine vor dieser Schrägschulter angeordnete Durchbrechung (26), durch welche eine im Matrizengehäuse geführte, ebenfalls mit einer Schräge (27a) versehene Betätigungsstange (28) ragt, deren unterer Abschnitt einerseits mit dem Ziehstempel (21), andererseits mit einem Rückstellorgan (14) in Wirkungsverbindung steht, derart, daß die Betätigungsstange (28) gegen Ende des Ziehstempel-Arbeitshubes nach unten bewegt wird und damit die ihr zugeordnete Zentrierbacke nach außen drückt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der im Matrizengehäuse gleitend gelagerte Hauptausstoßer zweiteilig ausgeführt ist und einen oberhalb der Traverse (33) frei verschiebbar gelagerten Abschnitt (11) sowie eine unter elastischer Vorspannung stehende Stange (13) aufweist, welche konzentrisch zur Traverse (33) geführt ist und bei ihrer Ausstoßbewegung auf dem obengenannten Abschnitt (11) aufliegt und diesen vor sich her schiebt, wobei die Traverse eine zentrale Bohrung aufweist, deren Querschnitt größer als derjenige des Oberteils (13a) der Stange (13), aber kleiner als die der Traverse (33) zugewandte Fläche des genannten Abschnittes (11) ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Stange (13) an ihrem Endabschnitt eine druckluftbeaufschlagte Kolbenplatte (14) aufweist, in deren Hubweg mindestens zwei von der Traverse (33) aus nach unten ragende Führungs- und Betätigungsstangen (35) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei diametral einander gegenüberliegend angeordnete Zentrierbacken (23a, 236), welche unter dem Einfluß elastischer Rückstellorgane (37) stehen und deren Längsseiten mit Führungsorganen (29) versehen sind, die mit entsprechend ausgebildeten Führungsorganen (31) der beidseits jeder Zentrierbacke angeordneten Führungsschienen (30) zusammenwirken.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierbacken (23a, 23Z>) durch Lagerkugeln (32) geführt sind, die in entsprechenden Führungsrillen (29,31) von prismatischer Form laufen, welche sowohl an den Längsseiten der Zentrierbacken als an denjenigen der die Zentrierbakken beidseits begrenzenden Führungsschienen angeordnet sind.