DE2801475B2

DE2801475B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Randbeschneidung von Metalldosen

Info

Publication number: DE2801475B2
Application number: DE2801475A
Authority: DE
Inventors: Leo Beverwijk Hartman; Mihaly Jozsef Nijmegen Spanraft
Original assignee: Hoogovens Ijmuiden Bv Ijmuiden (niederlande)
Current assignee: Estel Hoogovens BV
Priority date: 1977-01-14
Filing date: 1978-01-13
Publication date: 1980-06-19
Also published as: SE421872B; LU78868A1; IT7867064A0; NL178946C; DK154542B; NL178946B; NL7700347A; DE2801475C3; DK154542C; FR2377241A1; US4261274A; GB1585308A; IT1106528B; JPS5389589A; FR2377241B1; BE862886A; SE7800436L; DK17278A; DE2801475A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Randbeschneidung von durch Ziehen bzw. Drücken hergestellten Metalldosen oder ähnlichen Gegenständen, wobei der Rand der Dose od. dgl. nach dem Ziehen unter Drehung der Dosen od. dgl. um ihre Längsachse auf die vorgesehene Länge zugeschnitten wird, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit auf einem Drehtisch angeordneten Haltevorrichtungen für die Dosen, wobei die Haltevorrichtungen für die Dosen um eine Achse parallel zur L>rehach.^cs des Drehtisches drehend antreibbar sind.

Es ist bekannt, den Rand einer Dose nach dem Ziehen unter Drehung der Dose um ihre Längsachse auf die vorgesehene Länge mittels mechanischer Werkzeuge, z. B. mittels Schneidrollen auf die vorgesehene Länge zurückzuschneiden (vgl. US-PS 37 56 103, DE-OS 26 02 262 sowie CH-PS 4 67 117). Ein Hauptnachteil der bekannten Lösungen besteht darin, daß beim Schneidvorgang kleine Einkerbungen oder Haarrisse im Material im Bereich der Schnittstelle auftreten. Diese Kerben und Haarrisse sind sehr problematisch, wenn die Dosenränder weiteren Verformungen unterworfen werden sollen. Zur Milderung dieser Probleme mußten bisher Dosenwerkstoffe verwendet werden, die sich durch große Festigkeit und Unempfindlichkeit gegenüber mechanischer Einwirkung auszeichnen. Derartige Werkstoffe sind teuer. Insbesondere schränkt die Kerbenbildung die Verwendbarkeit von dünnen Blechen für die Herstellung von Dosen od. dgl. ein.

Ferner weisen die bisherigen Lösungen zum Zurechtschneiden von Dosenrändern den Nachteil auf, daß es nur dann erfolgreich anwendbar ist, wenn der Rand eine bestimmte Breite nicht unterschreitet. Dieser Umstand führt zu einem unnötig großen Verschnitt. Schließlich wirft die mschanische Randbeschneidung bei unrunden Dosen und insbesondere bei Dosen mit polygonalem Querschnitt besondere Schwierigkeiten auf.

Schließlich führt das mechanische Schneiden zu verhärteten Rändern, die sich für die anschließende Verformung nicht besonders eignen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, das bzw. die eine Randbeschneidung von Dosen od. dgl. auch aus dünnem Blechmaterial ohne Bildung von Haarrissen, Einkerbungen etc. im Randbereich der Dosen erlaubt, wobei zugleich die Verformungseigenschaft der Dosenränder verbessert sein soll.

Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens dadurch gelöst, daß das Beschneiden mittels eines Laserstrahls erfolgt

ίο Bezüglich der Vorrichtung wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß die Schneidvorrichtung aus einem einen Dauerstrahl erzeugenden Laser-Generator besteht

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß die

Verformungseigenschaften der mittels Laserstrahlen zurechtgeschnittenen Dosenränder, auch wenn die Dosen aus extrem dünnem Blechmaterial hergestellt sind, gegenüber den Verformungseigenschaften von mechanisch beschnittenen Dosenrändern erheblich verbessert sind. Dies ist gerade bei Dosen sehr wichtig, da die Dosenränder gewöhnlich einer anschließenden Fianschformung unterworfen werden. Durch das Laserschneiden werden die Ränder weich geglüht und sind dadurch für die anschließende Verformung gut geeignet.

Wie oben dargelegt, werdem beim mechanischen Schneiden die Ränder dagegen verhärtet, was für die anschließende Verformung nachteilig ist Da das Laserschneiden sehr materialschonend ist, kann auch extrem dünnes Blechmaterial zum Einsatz kommen, was sich bisher beim Schneider zwischen Schneidmessern leicht verformt hat.

Das Laserschneiden erlaubt auch die Verwendung von Werkstoffen zur Herstellung von Dosen od. dgl, die im Vergleich zu den bisher verwendeten Werkstoffen anfälliger sein können für die Bildung von Haarrissen, Einkerbungen etc. Beim Laserschneiden entstehen derartige Haarrisse oder Einkerbungen nicht.

Eine Laservorrichtung ist im Gegensatz zu mechanischen Schneidvorrichtungen wartungsfrei. Ferner be-

hindert ein Laser-Generator nicht dt.i freien Zugang zu den Haltevorrichtungen für die Dosen.

Vorzugsweise dient als Laser-Generator ein CO2-Laser. Selbstverständlich ist die Verwendung von Laserge-

raten für das Schneiden von z. B. Metallrohrwerkstükken oder anderen Metallwerkslücken an sich nicht neu. Bisher wurde jedoch die Anwendung von Laserstrahlen für die Verbesserung der Oberflächeneigenschaften und insbesondere der metallurgischen Eigenschaften von

Schnittkanten zwecks Verbesserung ihrer Verformungseigenschaften, insbesondere für eine anschließende Flanschformung von Blechdosen als Lösungsmöglichkeit weder in Erwägung gezogen noch vorgeschlagen. Man bediente sich vielmehr bisher einfacher

Schneidrädchen oder anderer mechanischer Schneidvorrichtungen, die die oben genannten Nachteile aufweisen.

Obgleich sich mit intermittierenden Laser-Generatoren gute Ergebnisse erzielen lassen, werden die besten

^h(l Ergebnisse mit kontinuierlich arbeitenden Laser-Generatoren, speziell mit sog. CO2-Lasern erzielt Es ist dabei möglich, den Laserstrahl um den Dosenrand herum zu bewegen bzw. zu drehen. Dabei lassen sich mit einem Laser-Generator vergleichsweise geringer Leistung

^h> (425 W) hohe Schnittgeschwindigkeiten von z.B. 0,25 m/s erzielen. Die Schnittgeschwindigkeit kann mit der Laser-Leistung proportional erhöht werden: es ist dabei möglich, Schnittgeschwindigkeiten von mindc-

stens 1,0 m/s und vorzugsweise zwischen 1,5 und 2,0 m/s zu erzielen.

Es hat sich erwiesen, daß die für die Gewährleistung der angestrebten Wirkung des Laser-Generators ausschlaggebende Paktoren lediglich die Fokussierung des Laserstrahls und seine Kapazität bzw. Leistung sind,

Laser-Generatoren, die den obigen Erfordernissen genügen, lassen sich ohne weiteres an vorhandene Vorrichtungen zum Zurechtschneiden von Dosen auf die vorgesehene Größe anpassen.

Im folgenden ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, die schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt

Gemäß der Zeichnung ist bei dieser Vorrichtung ein Drehtisch 1 mit einer Antriebswelle 2 vorgesehen. Der Drehtisch 1 trägt eine Anzahl von angetriebenen Spindeln 3, die jeweils mit Spanneinrichtungen 4 zum Verspannen von gezogenen und gedrückten Dosen 5 versehen sind. Diese Spannungseinrichtungen 4 können aus Magnet- oder Vakuumeinheiten oder beliebigen anderen, bekannten und geeigneten Vorrichtungen bestehen. Ein CO^Laser 6 ist in der eingezeichneten Stellung der Seitenwand der betreffenden Dosen 5 gegenüberstehend angeordnet, und zwar mit so geringem Abstand von der Seitenwand, wie dies mit einem ungehinderten, ununterbrochenen Betrieb vereinbar ist.

Der Laser 6 vermag einen kohärenten Strahl mit einer Breite von 0,05 mm erzeugen.

Obgleich nicht dargestellt, sind weiterhin passende Aufsetz- und Abnahmeeinrichtungen zur Anbringung der Dosen 5 an den Spanneinrichtungen 4 und zum Abnehmen der Dosen 5 von diesen Einrichtungen nach dem Zurechtschneiden vorgesehen.

Beispiel

Ein einziges Laser-Schneidgerät zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde zur Bearbeitung des Ausstoßes von fünf Maschinen für die Herstellung von gezogenen und gedrückten Bierdosen (Durchmesser 6,6 cm) aus unberuhigtem Stahlblech angeordnet Die Bearbeitungsvorrichtung war in an sich bekannter Weise mit einer drehbaren Spindel mit an beiden Enden vorgesehenen Saugnäpfen versehen. Diese Konstruktion eignet sich für das vorübergehende Verspannen den Dosenböden zur Krmöglichung der Drehung der Dosen 5 um ihre eigenen Achsen als Verlängerung der jeweiligen Drehspindel. An der Stelle, an welcher der Dosenrand abgeschnitten werden sollte, wurde ein Laser-Gera; mit einer Leistung von 425 W angeordnet. Die Schnittgeschwindigkeit betrug 0,25 m/s.

Bei einer Bearbeitung von 600 Dosen pro Minute ergaben sich keine besonderen Schwierigkeiten. Bei dieser Bearbeitungsgeschwindigkeit konnte die Schneidvorrichtung mit der Ausstoßleistung von fünf Tiefziehmaschinen Schritt halten, wofür bisher fünf mechanische Schneidvorrichtungen benötigt wurden.

ίο Der Wartungsaufwand für die Schneidvorrichtung erwies sich als praktisch vernachlässigbar.

Es wurde ein Vergleich der Verformungseigenschaften zwischen 200 Dosen, die auf die erfindungsgemäße Weise mittels des Laserstrahls zurechtgeschnitten worden waren, und 200 Dosen durchgeführt, die auf mechanischem Wege (ebenfalls auf 118 mm Höhe) zurechtgeschnitten worden waren. Zu diesem Zweck wurden die Dosen verformt ähnlich wie dies beim Verschließen der Dosen (mittels einer Verdeckelungs-

-'<> maschine) der Fail ist Es zeigte sich, daß die Verformungseigenschaften der mi'.ils Laserstrahls zurechtgeschnitienen Dosen gegenüber den mechanisch bearbeiteten Dosen um etwa 30% verbessert waren.

Es zeigte sich außerdem, daß der Ausschuß bei den bearbeiteten Dosen aufgrund von eingerissenen Rändern und Verformungen von etwa 5 Ausschußstücken pro 1000 Dosen auf praktisch Null verringert werden konnte, während gleichzeitig auch der Ausschuß in

•w Form von mangelhaft verschlossenen Dosen drastisch abnahm. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß diese Zahlen keine Materialfehler oder Risse enthalten, die vor der Bearbeitung im Material in Höhe der Schnittlinie vorhanden waren. Derartige Fehler der

'"' Schnittstelle lassen sich jedoch offensichtlich nach der erfindungsgemäßen Behandlung leichter feststellen, so daß die Aussonderung von fehlerhaften Dosen selektiver und zuverlässiger erfolgen kann.

Die vorstehend genannten Verformungssigen schaf-

■"' ten wurde wie folgt ermittelt:

In die zurechtgeschnittenen Dosen wird ein Kegel mit einem Spitzenwinkel von 75° eingeführt Dieser Kegel v/ird sodann mit gleichbleibender Geschwindigkeit in die jeweilige Dose hineingedrückt, wobei ein Kraft/Ver-

⁴^ formungs-Diagramm aufgezeichnet wird, bis die Gegenwirkkraft des Dosenrands abfällt. Dies ist ein Anzeichen dafür, daß das Material zu reißen beginnt Der Bewegungsweg des Kegels stellt dann einen Hinweis auf die Verformungseigenschaften dar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Randbeschneidung von durch Ziehen bzw. Drücken hergestellten Metalldosen oder ähnlichen Gegenständen, wobei der Rand der Dose od dgl, nach dem Ziehen unter Drehung der Dose od. dgl. um ihre Längsachse auf die vorgesehene Länge zurückgeschnitten wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschneiden mittels eines Laserstrahls erfolgt

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit auf einem Drehtisch angeordneten Haltevorrichtungen für die Dosen, wobei die Haltevorrichtungen für die Dosen um eine Achse parallel zur Drehachse des Drehtisches drehend antreibbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidvorrichtung aus einem einen Dauerstrahl erzeugenden Laser-Generator (6) besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Laser-Generator (6) ein COr Laser dient.