-
t'Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines einendig ge-
-
schlossenen Behälters aus Blech" Die Erfindung bezieht sich auf ein
Verfahren und eine Vorrichtung zur lrstellung eines einendig geschlossenen Behälters
aus Blech mit im wesentlichen zylinderförmiger Umfangswand, insbesondere einer Nonservendose,
bei dem zunächst eine Ronde durch Tiefziehen in eine Napfform mit größerem Durchmesser
im Vergleich zum fertigen Behälter geformt und die Umfangswand des Napfes nachfolgend
einer Abstreck-Gleitziehbehandlung bis zum Erreichen der Sollhöhe der Wandung unterworfen
wird.
-
Das vorgenannte Herstellungsverfahren ist für die Fertigung von Getränkedosen,
insbesondere für kohlensäurehaltige Getränke, bekannt, bei denen der Deckel oder
Boden in seinem gesamten Bereich so starr wie möglich ausgebildet sein muß, um dem
Überdruck des Füllgutes standzuhalten.
-
Das einleitend genannte Verfahren und die damit herstellbaren Dosen
sind jedoch für die Fertigung von Konservendosen deshalb
nicht ~geeignet,
weil der Deckel und der Boden bei Konservendosen andere Aufgaben zu erfüllen haben.
Bei einer Konservendose müssen der Deckel und der Eoden sowohl eine hohe Nasenbildungsfestigkeit
als auch gute Federungseigenschaften aufweisen, um als ilembran wirken zu können,
die im kleinen Randbereich so starr wie möglich, jedoch außerhalb dieses Bereiches
in Richtung Deckel.itte sehr flexibel sein soll, um die Voluinennderungen beim Sterilisieren
auszugleichen. Diese Volumenänderungen können zwar bei der Behandlung der gefüllten
Dosen in Drucksterilisatoren weitgehend vermieden werden, sie lassen sich aber bei
der Behandlung der gefüllten Dosen in Turmautoklaven nicht vermeiden. Im Hinblick
auf die relativ großen Volumenänderungen beim Sterilisieren des in den Dosen befindlichen
Füllgutes in Turmautoklaven, insbesondere bei der sog. Kaltabfüllung, ist es auch
nicht möglich, diese Volumenänderungen allein durch Verformungen des Deckels aufzufangen,
so daß das einleitend genannte Herstellungsverfahren für die Fertigung von Getränkedosen
in dieser Form nicht für die Herstellung von Konservendosen geeignet ist. Vielmehr
hat man, um eine Trennung der Konservendosen für die verschiedenen Weiterverarbeitungen
nach ihrer Füllung in den unterschiedlichen Autoklaven zu vermeiden, die herkömmliche
Herstellung als dreiteilige, gefalzt gelötete Konservendosen mit Falzdeckel und
Falzboden beibehalten. Diese Herstellungsweise ist trotz der weitgehenden Automation
verhältnismäßig umständlich und erfordert zahlreiche Bearbeitungsstationen, so daß
die Herstellung derartiger Dosen mit einem relativ hohen Gestehungspreis verbunden
ist.
-
Aufgabe vorliegenderErfindung ist es, das einleitend genannte Verfahren
nunmehr so weiterzubilden, daß es auch für die Fertigung von Konservendosen geeignet
ist, die nach der erfolgten Füllung eine große Volumenänderung des Inhaltes zulassen
und somit auch für die Weiterbehandlung in Turmautoklaven geeignet sind.
-
Zur Lösung vorstehender Aufgabe kennzeichnet sich das einleitend genannte
Verfahren erfindungsgemäß dadurch, daß nach dem Tiefziehen des Napfes dessen Boden
unter Bildung einer in das Napfinnere weisenden Vorwölbung gedehnt und nach derAbstreck-Gleitziehbehandlung
der Umfangswand in den gewölbten Boden umlaufende konzentrische Sicken eingeprägt
werden.
-
Durch das neue Verfahren erfolgt eine membranartige Ausbildung des
Bodens, so daß dieser elastisch nachgiebig bei Volumenänderungen der Dosenfüllung
reagieren kann und praktisch die gleichen Wirkungen zeigt wie auch der zum Verschluß
des offenen Dosenendes vorgesehene Dosendeckel. Gleichzeitig wird durch die Dehnung
des Bodens ggenüber den bekannten Ausführungen entsprechend den Getränkedosen eine
Materialersparnis erzielt, die, bezogen auf den Boden, in der Größenordnung von
8% und, bezogen auf das Gesamtmaterial für die Dose,in der Größenordnung von 2%
liegt.
-
Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Boden des Napfes bis zum Erreichen
einer etwa der doppelten Wandstärke der abgestreckten
Ufl.fangsTand
entsprechenden Materialstärke gedehnt wird. Bei einem solchen Verhältnis der rgaterialstärken
im Bereich der Umfangswand einerseits und des Bodens andererseits wird mit Sicherheit
eine überbeanspruchung des Bodens vermieden, jedoch andererseits gewährleistet,
daß der Boden die gewünschte ttembranwirkung zeigt.
-
Bei einer weiteren Ausführung des Verfahrens ist vorgesehen, daß im
Bereich des überganges vom Boden zur Umfangswand ein konischer Übergangsbereich
mit etwa dem nachgedehnten Boden entsprechender ltaterialstärke ausgeformt wird.
Ein solcher konischer Übergangsbereich ist deshalb zweckmäßig, weil er die Stapelbarkeit
der nach dem neuen Verfahren hergestellten Dosen ermöglicht und gleichzeitig eine
Verstärkung der Übergangszone zwischen dem Boden und der Umfangswand darstellt,
durch die der Boden in seinem äußersten Randbereich ausgesteift wird.
-
Zur Durchführung des neuen Verfahrens geht die Erfindung von einer
Vorrichtung aus, die mit einer Napf- und einer Abstreckpresse ausgerüstet ist, Xhnlich
wie sie zur Herstellung der einleitend beschriebenen Getränkedosen bereits bekannt
ist.
-
Die Vorrichtung kennzeichnet sich für die Durchführung des erfindungsgemäß
vorgesehenen Verfahrens dadurch, daß die Form der Napfpresse einen in einen Formzylinder
eintauchbaren Ziehring sowie einen gegen die Eintauchbewegung des Ziehringes in
den Zylinder einschiebbaren Kolben mit gewölbter Stirnfläche für die Bodendehnung
aufweist, und daß die Abstreckpresse einen
Abstreckstempel mit einer
der Wölbung des Behälterbodens angepaßten, diesem zugekehrten und mit konzentrischen
Ringwulsten versehenen Stirnfläche sowie im Abstand etwa der ferteigen Behälterhöhe
unterhalb des letzten Abstreckringes ein Bodenprägewiderlager mit gegen Ende des
Abstreckvorpanges in die Zwischenräume der Ringwulste des Abstreckstempels eingreifenden
Gegenringwulsten aufweist.
-
Durch die inner Napfpresse vorgesehene Anordnung des Ziehringes in
Verbindung mit dem gegen die Eintauchbewegung des Ziehringes in den Formzylinder
bewegbaren Kolben mit der gewölbten Oberfläche wird es möglich, in einem Arbeitsgang
bei der Fertigung des Napfes die Dehnung des Behälterbodens vorzunehmen, ehe das
nachfolgende Abstreck-Gleitziehen der Umfangswand des Behälters erfolgt. Durch die
beschriebene Profilierung der dem Behälterboden zugekehrten Stirnfläche des Abstreckstempels
und durch die Anordnung des mit einer Gegenprofilierung vorgesehenen Bodenprägewiderlagers
wird gleichzeitig gegen Ende des Abstreckvorganges die gewünschte Formgebung des
gewölbten Bodens mit umlaufenden konzentrischen Sicken erreicht.
-
Für die Herstellung von Dosen mit im Übergangsbereich zwischen Boden
und Umfangswand vorgesehener konischer Wandungszone wird die Vorrichtung zweckmäßig
so weitergebildet, daß der Abstsokstempel im Bereich zwischen der Umfangswand und
der dem Napfboden zugekehrten Stirnwand eine durch eine konische Ringfläche begrenzte
Übergangszone aufweist. Da diese genannte Übergangszone nichder Einwirkung der Streckringe
ausgesetzt wird, bleibt
dort die Wandstärke in dem gewünschten Maße
entsprechend der Napfwandstärke erhalten. Um diese Übergangszone auch während der
Profilierung des Behälterbodens nicht zu beeinträchtigen,' ist ferner vorgesehen,
daß das Bodenprägewiderlager einen dem Boden bis zur konischen Ringfläche entsprechenden
Durchmesser aufweist und in einem Formring gehalten ist, dessen Ringwandung sich
über den Bereich der konischen Ringfläche sowie über einen etwa der Höhe des gewölbten
Bodens entsprechenden Abschnitt der Umfangswand des Behälters erstreckt. Durch diese
Ausbildung wird gleichzeitig gewährleistet, daß bei der Profilierung des Bodens
durch die zusammenwirkenden Ringwulste des Abstreckstempels und des Bodenprägewiderlagers
keine Naterialschwächungen im Bereich des sich an den Boden anschließenden Teiles
der Umfangswand auftritt. Dieser Wandungsbereich einschließlich der konischen Wandungszone
wird nämlich zwischen dem Formring und der entsprechenden Gegenfläche des Abstreckstempels
eingespannt gehalten, während die Bodenprofilierung mittels des Bodenprägewiderlagers
erfolgt.
-
Die Zeichnung gibt an einem Ausführungsbeispiel die wesentlichen Verfahrensschritte
und in schematischer Form auch die hauptsächlichsten Vorrichtungsteile für die Durchführung
des Verfahrens wider. Dabei sind in den Figuren 8 Stufen des Herstellungsprozesses
für eine Konservendose mit den Endabmessungen von 73 mm Durchmesser und 110 mm Höhe
wiedergegeben.
-
Es zeigen: Fig. 1 bis 3 jeweils Teilschnitte durch die Formwerkzeuge
der Napfpresse, Fig. 4 bis 6 jeweils Teilschnitte durch die Formwerkzeuge der Abstreckpresse
in verschiedenen Stellungen während des Nachziehens des Napfes, Fig. 7 eine weitere
Schnittdarstellung durch die Formwerkzeuge der Abstreckpresse unmittelbar vor Fertigstellung
des Behälterrumpfes Fig. 8 in einem weiteren Teilschnitt das Zusammenwirken des
Abstreckstempels mit den Bodenformwerkzeugen.
-
In der Fig. 1 sind die beiden ringförmig ausgebildeten Rondenhalter
1 und 2 erkennbar,zwischen denen die Ronde 3 gehalten ist.
-
Der ringförmige Rondenhalter 2 ist dabei gleichzeitig der Formzylinder
der Napfpresse, in den ein Ziehring 4 bis zu einer Schulter 5 einschiebbar ist,
um aus der Ronde 3 den aus Fig.2 erkennbaren Napf 3a zu formen, welcher aus dem
Boden 3b und der sich daran anschließenden Umfangswand 3c besteht. Die Wandstärke
des Napfes im Bereich des Bodens und der Umfangswand ist die gleiche geblieben,
wie sie in der Fig. 1 für die Ronde 3 wiedergegeben ist. In der Fig. 2 ist erkennbar,
daß in den Formzylinder 2 der Napfpresse ein gegen die Eintauchbewegung des Ziehringes
4, also in Richtung des Pfeiles 6, einschiebbarer Kolben 7 vorgesehen ist, welcher
eine gewölbte Oberfläche 7a aufweist. Bei der Bewegung des Kolbens 7 in Richtung
des Pfeiles 6 wird gemäß
Fig. 3 der Napfboden 3b gedehnt, so daß
seine Wandstärke gegenüber der Ausgangsstärke der Ronde vermindert wird und gleichzeitig
eine überführung des Napfbodens 3b in die der Kolben oberfläche 7a entsprechende
Form erfolgt. Der entsprechend Fig.3 gebildete Napf wird nun in die Abstreckpresse
überführt. Die Ausgangsstellung der Abstreckpresse zu Beginn des Nachziehens des
Napfes bzw. der Umfangswand 3c des Napfes geht aus Fig. 4 her vor. Man erkennt dort
den Nachziehring 8 sowie den Abstreckstempel 9, der auf seiner Unterseite mit konzentrischen
Ringwulsten 10,11 und 12 ausgerüstet ist, deren Scheitelpunkte auf der Kontur des
gewölbten Napfbodens 3b liegen.
-
Der Nachziehring 8 weist eine Nase 8a auf und nimmt in einer Ausdrehung
unter Belassung eines Spaltes für die Umfangswand 3c des Napfes einen Haltering
13 auf. Dieser verbleibt relativ in Ruhe zu dem Ziehring 8, während der Abstreckstempel
9 und der Ziehring 8 entsprechend der Darstellung in den Fig. 5 und 6 in Richtung
der Mittellängsachse der Anordnung gegeneinander verschiebbar sind. Gemäß Fig. 5
wird zu Beginn des Nachziehens der Boden 3b des Napfes 3a in seinem Durchmesser
auf den durch die Nase 8a begrenzten Durchmesser des Ziehringes 8 vermindert Die
Umfangswand 3c füllt während des Nachziehens den Spalt 14 zwischen dem Ring 13 bzw.
der Nase 8a und dem Abstreckstempel 9 aus und führt infolge der Durchmesserverringerung
des Bodens 3b auch ohne eine gleichzeitige Verminderung ihrer Wandstärke zu einer
Vergrößerung der Napfhöhe.
-
Wärend Fig. 5 ein Zwischenstadium des Nachziehvorganges zeigt, gibt
Fig. 6 das Ende des Nachziehvorganges wieder. Aus den Fimuren 5 und 6 erkennt man,
daß unmittelbar im Anschluß an den beginn des achzihvoranes im Bereich zwischen
dem Boden 3b und der Umfangswand 3c des Napfes ein durch die konische Fläche 3e
begrenzter Tber1%angsbereich auftritt, dessen Formgebung durch Anlage an den äußeren
Ringwulst 12 bestimmt wird. Der Boden 3b des Napfes kann w>hrend des Nachziehens
bzw. während des nach folgenden Abstreckens jede Form zwischen der ausgezogenen
und der gestrichelten Darstellung in den Fig. 5 bis 7 einnehmen.
-
Die möglichen Zwischenformen des Bodens haben auf die nachfolgende
Behandlung und die endgültige Formgebung des Behälters keinen Einfluß, wie noch
im einzelnen ausgeführt wird. Nach dem Nachziehen des Napfes wird in der nachfolgenden
Behandlung mit Hilfe mehrerer Abstreckringe, die mit dem Abstreckstempel 9 zusammenwirken,
die Umfangswand 3c des Napfes so weit abgestreclt, daß bei gleichzeitiger Verminderung
der Wandstärke der Umfangswand 3c die aus Fig. 7 ersichtliche umfängliche Dosenwand
15 entsteht. In der Fig. 7 ist der letzte Schritt des Abstreckvorganges unmittelbar
vor Beendigung dargestellt. Man erkennt den zuletzt wirksamen Abstreckring 16, welcher
sich in der Darstellung dicht unterhalb des oberen Dosenrandes befindet.
-
Während der letzten Phase des Abstreckvorganges taucht der Abstreckstempel
gemaß Fig.8 in ein Bodenprägewiderlager 17 ein, welches in einem Formring 18 gehalten
ist und gegenüber den Ringwulsten 10,11 und 12 versetzt angeordnete Gegenringwulste
19 und 20 aufweist, die durch das Zusammenwirken mit den Ringlisten
10
bis 12 des Abstreckstempels 9 zur Ausbildung umlaufender konzentrischer Sicken in
dem Boden 3b des kopfes bzw.
-
der dann fertiggestellten Dose führen. Je nach der Form des Bodens
3b werden in diesen bei aufrechterhaltengebliebener wölbung durch das usamenirken
des Bodenprägewiderlagers 17 mit dem Abstreckstempel 9 nur die konzentrischen Sicken
eingeprägt, oder aber es wird der Boden wieder in die gewölbte Form überführt, ehe
die Ausformung der Sicken erfolgt. Bei notwendiger Rückführung des Bodens in die
gewölbte Form wird erfahrungsgemäß die Bodenwandstärke nicht vermindert, sondern
Material aus der umfänlichen Behälterwand 15 in den Bodenbereich gezogen.
-
In dem dargestellten Beispiel ist die in Fig. 1 wiedergegebene Ronde
bzw. die Wandstärke des Napfes gemäß der Fig. 2 für die Herstellung einer Dose von
73 mm Durchmesser und 110 mm Höhe in einer Wandstärke von 0,26 mm gewählt. Nach
dem Dehnen des Bodens 3b des Napfes beträgt die Wanddicke des Bodens noch 0,23 mm.
Die fertige Dosenumfangswand wird abgestreckt bis auf eine Wandstärke von 0,12 mm.
Das Ziehen des Napfes gemäß Fig, 2 erfolgt auf Abmessungen von 90 mm Durchmesser
mal 45 mm Napfhöhe und wird während des Nachziehens entsprechend den Fig. 4 bis
6 auf Abmessungen von 73 mm und 66 mm Höhe gebracht, Die Endmaß der Dose sind 110
mm Höhe und 73 mm Durchmesser bei einer Umfangswandstärke von 0,12 mm und einer
Bodenwandstärke sowie einer Wandstärke im Übergangsbereich zwischen dem Boden und
der Umfangswand von 0,23 mm.
-
Leerseite