DE3627179A1 - Mehrfach-umformwerkzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Mehrfach-Umformpresse, insbesondere eine sogenannte doppelt wirkende Presse gemäß dem Oberbegriff des Patent­ anspruches 1.

Insbesondere betrifft die Erfindung eine Presse zur Umformung von ebenen Behälterendstücken für zwei- oder dreistückige Behälter zu Endstücken mit leicht zu öffnenden Zuglaschen auf den Endstücken.

In der Behälterindustrie ist es allgemein bekannt, daß Getränke­ behälter wie auch Behälter für andere Produkte mit sogenannten "Zug­ laschen" oder "Zugzungen" auf einem Endstück oder dem Behältermantel ausgerüstet werden, die ein schnelles Öffnen des Behälters ohne Einsatz eines mechanischen Öffners, wie etwa eines Dosenöffners, erlauben.

Bei der Herstellung von Behälter-Endstücken dieser Art wird üblicherweise jedes Endstück mittels eines Zieh- und Nachziehvorganges geformt, wohin­ gegen die Zunge oder Lasche in einer separaten Presse geformt bzw. her­ gestellt wird. Das Endstück wird dann "umgeformt" aus einem üblicherweise "eben" bezeichneten Endstück in ein solches mit ent­ weder einer Eindrück- oder Abreißzunge. Die Umformpresse führt im allgemeinen eine Anzahl von Vorgängen an einer Anzahl von Stationen aus, wie etwa Ausformung einer Senke oder Blase, welche schließlich in die Niete verformt wird, welche die Lasche oder Zunge am End­ stück festhält, Einbringen von Kerben im Endstück, so daß bei Be­ tätigung der Zunge das Endstück zur Bildung einer Zugangsöffnung perforiert wird und schließlich Befestigung der Zunge oder Lasche selbst.

Die allgemein bekannten Vorgänge zur Herstellung eines solchen End­ stückes ergeben sich aus der US-Patentschrift 41 66 624.

Eine der beim bekannten Stand der Technik auftretenden Schwierigkeiten besteht bei der Zuführung der Endstücke oder Behälterenden zur Um­ formpresse. Nach dem Stand der Technik erfolgt dies durch Verwendung eines Bandes, welches jedoch einem Verschleiß ausgesetzt ist, was häufige Wartungsarbeiten und einen häufigen Austausch erfordert und somit zu beträchtlichen Stillstandszeiten der Presse führt.

Schließlich ist es bekannt (41 66 424), die Zufuhr durch eine Zuführ­ stange zu bewirken, welche horizontal hin- und herbewegt wird, jedoch den Nachteil besitzt, daß die Stange in und aus der Presse bewegt werden muß.

Andere Zuführeinrichtungen ergeben sich aus der US-Patentschrift 44 38 840, welche eine Vorrichtung aus einem Trichter und einem Förderband zeigt, aus der US-Patentschrift 42 73 507, die gegenüberliegend angeordnete bewegliche Walzen mit Greiffingern zeigt, der US-Patentschrift 43 42 404, welche übliche Förderer für den Transport von Hüllen beschreibt aus der US-Patentschrift 43 91 560, welche parallele Stangen für den Transport von Kappen zeigt, sowie aus der US-Patentschrift 40 19 452, die einen hin- und herbewegbaren Zuführbalken zeigt.

Ein weiterer Nachteil des Standes der Technik besteht in der Belastung der Presse selbst. Bei den meisten bekannten Pressen muß diese eine unausgeglichene Belastung aufnehmen. Das für die Herstellung der Zunge verwendete Werkzeug wird an die Seite des Umformwerkzeuges gesetzt und führt zu einer unausgeglichenen Belastung der Presse, da sowohl das für die Formung der Zunge verwendete Werkzeug und das Umformwerkzeug mit dem selben Stößel arbeiten. Aus der US-PS 42 72 980 ergeben sich die Schwierigkeiten einer exzentrischen Pressenbelastung, wobei zur Behebung der Schwierigkeiten ein Hydrauliksystem verwendet wird, welches die unausgeglichene Belastung kompensieren soll. Eine solche Presse ergibt sich auch aus der US-PS 40 89 205.

Ein weiteres Problem nach dem Stand der Technik besteht im thermischen Verhalten der Presse, nämlich in der Wärmeausdehnung während des Betriebes, wodurch sich erhebliche Auswirkungen auf die Einhaltung der exakten Toleranzen ergeben. Wie oben angegeben besteht einer der Fertigungsschritte bei der Umformung eines ebenen Endstückes zu einem Endstück, welches sich leicht öffnen läßt, darin, eine Kerb­ linie einzubringen, deren Tiefe sehr exakt kontrolliert werden muß. Beim Stand der Technik weicht die Presse bei jedem Zyklus beim Kerbhub nach unten aus (sogenannter: bottom out). Der Abstand wird im allgemeinen durch Halteanschläge gesteuert, welche für den Ausgleich der Belastung verwendet werden und den geeigneten Werkzeugabstand für die Kerblinie einhalten. Die Schwierigkeit besteht darin, daß bei der Erwärmung der Presse diese in eine Größenordnung von 0,005 oder 0,006 Zoll expandiert und auf die Kappe bzw. den Deckel effektiv im kalten Zustand der Presse wesentlich härter geschlagen werden muß als im warmen Zustand. Zwar sind einigeSteuer­ ungen für die Wärmeausdehnung (erhitztes Öl) bekannt, die verwendet werden können, jedoch ergeben sich bei deren Einsatz einige Probleme, da sie relativ komplizierte Anordnungen erfordern.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die oben geschilderten Probleme nach dem Stand der Technik im wesentlichen zu beheben. Im besonderen soll eine Presse verwirklicht werden, die nur wenig Wartungsarbeiten erfordert und die mit hohen Betriebsgeschwindigkeiten gefahren werden kann, um die Wirksamkeit einer solchen Presse zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 enthaltenen Merkmale gelöst.

Nach der Erfindung wird ein Fördersystem verwendet, welches einfach, genau und in gesteuerter Weise die vorgeformten ebenen Endstücke in die Presse zum Zweck der Umformung in leicht zu öffnende Endstücke führt. Bei der Durchführung dieser Aufgabe hat die Anmelderin erkannt, daß der Einsatz eines Schneckenförderers unter Verwendung paralleler Zuführspindeln, die von der Presse ange­ trieben werden, den Verschleiß und damit Wartungsprobleme minimiert, die ansonsten bei einem Bandförderer anfallen würden. Ferner erlaubt diese Art einer Fördereinrichtung ein sehr schnelles Zuführen. Hierbei ist festzuhalten, daß trotz der Bezugnahme auf Behälterendstücke, Deckeln oder Kappen die Zuführeinrichtung gleichermaßen dort einge­ setzt werden kann, wo Teilemit konstanten Durchmessern verwendet werden.

Ferner wird nach der Erfindung das Problem der ungleichmäßigen Belastung einer Presse behoben. Wie oben dargelegt, werden in manchen Fällen die Zungen bzw. Laschen in derselben Presse geformt, in welcher auch die Umformung der Endstücke vorgenommen wird. Der Stempel für das Zungen­ werkzeug wird dann gewöhnlicherweise außerhalb der Pressenverbindungen und an der Seite des das Umformwerkzeug tragenden Stempels aufgenommen. Die Anmelderin hat erkannt, daß durch Verwendung einer doppelt wirkenden Presse dieses Problem dann behoben werden kann, wenn sämtliche Umform­ werkzeuge bis auf das Kerbwerkzeug am äußeren Stempel aufgenommen, hingegen das Kerbwerkzeug am inneren Stempel abgestützt wird und der das für die Umformung der Zunge dienende Werkzeug tragende Stempel innerhalb der Pressenverbindungen, also innerhalb des Pressenrahmens, aufgenommen wird, wodurch sich eine Erhöhung des Lastausgleiches innerhalb der Presse einstellt.

Ferner werden nach der Erfindung Schwierigkeiten vermieden, die sich aufgrund Wärmeausdehnungen einstellen und eine Steuerung der Tiefe der Kerblinie erschweren. Erreicht wird dies durch die Ausschaltung der Verwendung der üblichen Halte- bzw. Anschlag­ blöcke und dem Konzept die Presse zu stoppen und bei jedem Hub abzufangen (stop and bottom out). Im wesentlichen wird dies durch Dämpfung bzw. Abfederung des Kerbwerkzeuges entweder durch pneumatische oder hydraulische Einrichtung erreicht, so daß die Presse selbst nicht abfangen muß (bottom out) sondern das Verhältnis zwischen dem Stanzstempel und dem Werkzeug exakt ohne das Erfordernis irgendwelcher Anschlagblöcke aufrecht erhalten wird. Dies ermöglicht die Verwirklichung einer Presse mit einer wesentlich reduzierten Tonnage.

Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt

Fig. 1 eine schematische Vorderansicht des Pressenaufbaus, teilweise im Schnitt,

Fig. 2 eine Teilansicht, die den Schraubspindelförderer für die Endstücke zeigt,

Fig. 3 eine Teilschnittansicht zur Darstellung der Werkzeuge an der Kerbstation,

Fig. 4 eine vergrößerte Schnittansicht ähnlich der in Fig. 3,

Fig. 5 eine Ansicht der Presse von der Seite,

Fig. 6 eine Draufsicht auf einen Teil der Presse zur Darstellung eines Endstückes auf den Zuführspindeln in Zusammenwirkung mit dem Kerbwerkzeug,

Fig. 7 eine Schnittansicht längs Linie 7-7 von Fig. 6 sowie Fig. 8 eine Schnittansicht längs der Linie 8-8 von Fig. 6.

Aus den Fig. 1 und 5 geht hervor, daß die allgemein mit 10 bezeich­ nete Presse einen Pressentisch 20, einen oberen Pressentisch 21, einen inneren Pressenstempel 30 und einen äußeren Pressenstempel 40 aufweist. Ein weiterer dritter Stößel oder Stempel 50, welcher das Werkzeug 51 für die Zunge trägt, ist in Nebeneinanderanordnung zum Stößel 40 dargestellt, befindet sich aber innerhalb des Pressenrahmens.

Die Presse 10 besitzt das übliche Schwungrad 22 und Kurbelwelle 23, welche Kurbeln 24 und Verbindungsstangen 25 trägt, welche jeweils den entsprechenden Stempeln 30, 40 und 50 zugeordnet sind. Der Pressenaufbau ist im Detail nicht näher erläutert, da er bekannt ist und beispielsweise in der US-Patentschrift 39 02 347 beschrieben ist.

Aus Fig. 1 geht hervor, daß das durch den Stempel 50 aufgenommene Werkzeug zur Ausformung der Zunge und die durch die Stempel 30 und 40 aufgenommenen Umformwerkzeuge nebeneinander angeordnet sind. Sepa­ rate Stempel und Leisten für das Zungenwerkzeug und für die Umform­ werkzeuge werden miteinander von derselben Kurbelwelle 23 angetrieben und arbeiten in derselben Presse innerhalb des Rahmens der Presse, obgleich die Hübe der Werkzeuge unabhängig steuerbar und einstellbar sind. Allerdings wird für das Zungenwerkzeug ein separater Stempel 50 verwendet, welcher einen kürzeren Hub ermöglicht. Beispielsweise kann für das Zungenwerkzeug ein Hubweg über 2,5 cm, hingegen für die Umform­ werkzeuge ein Hub von 5 cm erforderlich sein. Durch den Einsatz sepa­ rater Stempel für die Umformwerkzeuge und das Zungenwerkzeug kann die Presse schneller betrieben werden und können verschiedene Hubkriterien erfüllt werden.

Dieser besondere Aufbau löst auch eine der oben bereits angegebenen Schwierigkeiten, nämlich das Erfordernis des Ausgleichs der Presse von einer Seite zur anderen. Durch den Einsatz separater Stößel und Leisten für das Zungenwerkzeug und die Umformwerkzeuge wird eine ausgeglichene Anordnung gewährleistet, da selbst bei unterschiedlichen Lasten bzw. Beanspruchungen im Umformbetrieb und bei der Form der Zunge die Stößel bzw. Stempel unabhängig von einander arbeiten.

Normalerweise erstreckt sich der Stempel der Presse nach außen und stützt das Zungenwerkzeug ab. Er ist somit aus dem Zentrum verlagert, obgleich er von derselben Presse aufgenommen ist und das Ergebnis ist eine außermittige bzw. exzentrische Beanspruchung der Presse. Durch die Verwendung eines separaten Stempels 50 für das Zungenwerk­ zeug erfolgt ein Belastungsausgleich, da die Kräfte für das Umformwerk­ zeug und das Zungenwerkzeug unterhalb der Pressenständerverbindung bzw. Pressenstützenverbindungen sind.

In Fig. 1 ist ein Stanz- und Formwerkzeug schematisch dargestellt und mit dem Bezugszeichen 60 bezeichnet. Auch die Zuführeinrichtung ist nur schematisch in der Zeichnung dargestellt und mit dem Bezugszeichen 70 versehen.

In Fig. 2 ist die Zuführeinrichtung 70 in Draufsicht dargestellt und es geht aus dieser Figur hervor, daß die Zuführeinrichtung 70 aus parallel angeordneten Spindeln 71 und 72 mit spiralförmig ausgebildeten Mitnahme­ nuten 71 a und 72 a ausgebildet sind, welche die Endstücke bzw. Kappen 80 übermindestens einen Teil des Umfangs greifen. Der Einsatz dieses Schraubspindelsystems beseitigt das bei Zuführbändern vorhandene Ver­ schleißproblem und erlaubt ferner einen schnelleren Betrieb.

Unter der Annahme, daß die Bewegungsbahn der Endstücke in und durch die Presse von rechts nach links in Fig. 2 verläuft, dann tritt das ebene bzw. einfache Endstück 80 von rechts in die Presse ein und wird durch die Nuten 71 a, 72 a der Zuführspindeln 71 und 72 ergriffen, die in entgegengesetzten Richtungen drehen. Das Endstück wird dann von Station zu Station von rechts nach links in Fig. 2 geführt, so daß die verschiedenen in Fig. 2 verdeutlichten Arbeitsvorgänge an den verschiedenen Stationen ausgeführt werden können. Beispielsweise kann in einer Station die Einsenkung bzw. Vertiefung ausgebildet, in der anderen aus der Einsenkung die Niete, in der anderen die Kerbung bzw. Einschnitt und schließlich kann die Zunge angebracht werden.

Aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß die Zuführspindeln von der Kurbelwelle 23 über eine Reihe von Rechteckantrieben, Getriebekästen und Wellen derart angetrieben werden, daß ein 1 : 1 Verhältnis zum Pressenantrieb aufrecht erhalten wird.

Fig. 1 zeigt, daß die Zuführspindel 71, 72 die Endstücke in die Presse 10 unter rechten Winkeln zur Zuführbahn der Zungen einführen, welche in Fig. 1 von rechts nach links zugeführt werden, nachdem sie durch das vom Stempel 50 aufgenommene Zungenwerkzeug geformt sind.

Aus Fig. 2 ergibt sich, daß zwei Sätze von Zuführspindeln dargestellt sind, so daß zwei Behälterendstücke gleichzeitig in die Presse eingeführt werden können. Abhängig von der gewünschten Kapazität der Presse können mehr oder weniger Zuführspindeln verwendet werden.

Selbstverständlich kann in durchaus bekannter Weise der Zungenstreifen in die Presse benachbart der Zungenbefestigungsstation eingeführt werden, in dem er unter einem rechten Winkel zur Längsachse der Zuführspindeln 71, 72 und der Bewegungsachse der Behälterendstücke ankommt. Auf diese Weise werden die durch das vom Stempel 50 aufgenommene Werkzeug geformten Zungen von rechts nach links in Fig. 1 herangeführt, wie bereits oben angegeben ist.

Fig. 3 und 4 zeigen die Einrichtung zur Ausführung der Kerbung und zur Überprüfung eines Spaltes oder der Tiefe der Kerbung.

Insbesondere die Einrichtung, die in Fig. 1 allgemein mit 60 bezeichnet ist, beinhaltet mehrere Komponenten.

Die Kerbstation umfaßt einen am Stößel 30 befestigten Stanzstempelhalter 61. Ein Kerbenstanzstempel 61 a ist am entfernten Ende des Stempel­ halters befestigt. Dieser Stanzstempel ist in Wirklichkeit nicht kontinuierlich, indem er so ausgebildet ist, daß er lediglich einen Teil des Deckels bzw. der Kappe berührt, um nicht in Kollision mit den Zuführspindeln 71 und 72 zukommen, wie am besten aus den Fig. 6 bis 8 hervorgeht.

Der Pressentisch 20 nimmt eine Deckplatte 62 und ein Formwerkzeug 63 auf.

Das Formwerkzeug 63 umgibt ein Auswerferkolben 64, den wiederum konzentrisch ein Stützkolben 65 umgibt.

Der Stützkolben 65 ist von einer Kolbenstange 65 a aufgenommen, welche ihrerseits durch die Kolben 65 b und 65 c abgestützt ist, welche entweder hydraulisch oder pneumatisch betätigbar sind. Ober die Stangen 65 a wird ein konstanter Druck auf den Kolben 65 gegeben.

Diese Anordnung dämpft das Kerbwerkzeug, so daß die Presse nicht bei jedem Hub während des Kerbvorganges abfangen muß. Das Verhältnis welches für die Aufrechterhaltung der richtigen Kerbung kritisch ist, ist das Verhältnis oder der Spalt zwischen dem Oberteil des Kolbens 65 und dem Boden des Stanzstempels 61 a. Diese Beziehung wird durch den Umstand erhalten, daß der Stanzstempel die Druckhülse mit sich während eines Teiles seines Hubes trägt.

Sobald die Kerbung erfolgt ist und die Presse ihre Bewegung reversiert, hebt Druck auf die Kolben 64 über die Leitung 64 a von einer geeigneten Druckluft- oder Hydraulikquelle die Kappe 80 zur Teilebene für den Transport zur nächsten Station durch die Zuführspindeln 71, 72 an.

Mit Hinsicht auf die diskontinuierliche Ausbildung des Kerbstanzstempels 61 a, welcher einen Betrieb ohne Beeinträchtigung der Zuführspindeln 71 und 72 ermöglicht, wird auf die Fig. 6 bis 8 Bezug genommen.

Aus Fig. 7 ist ersichtlich, daß das Kerbwerkzeug keinen kreisförmigen Querschnitt aufweist, sondern ebene Flächen besitzt, die gegenüber­ liegend so angeordnet sind, daß keine Kollision auftritt, wenn der Kerb­ vorgang in der im Zusammenhang mit den Fig. 3 und 4 beschriebenen Weise durchgeführt wird. Der Stanzstempel 61 a wirkt aufdas Endstück 80 ein, um die Kerblinie auszubilden, berührt jedoch nicht die Zuführspindeln 71, 72.

Claims (6)

1. Mehrfach-Umformpresse zur Herstellung von leicht zu öffnenden Behälterendstücken aus ebenen Endstücken in einer Presse enthaltend eine durch einen Motor angetriebene Kurbelwelle und einen Pressentisch, gekennzeichnet durch einen ersten innereren Stempel (30), der von der Kurbelwelle (23) aufgenommen und durch diese relativ zum Pressentisch (20) unabhängig gesteuert in Vertikalrichtung hin- und herbewegbar ist, durch einen zweiten äußeren Stempel (40), der von der Kurbelwelle (23) aufgenommen und durch diese relativ zum Pressen­ tisch (20) unabhängig gesteuert in Vertikalrichtung hin- und herbeweg­ bar ist, durch ein Umformwerkzeug für das Endstück, welches vom zweiten äußeren Stempel aufgenommen ist, durch ein vom ersten inneren Stempel aufgenommenes Kerbwerkzeug, durch einen dritten Stempel (50), welcher von der Kurbelwelle aufgenommen und relativ zum Pressentisch unabhängig gesteuert in Vertikalrichtung hin- und herbewegbar ist sowie neben dem ersten und zweiten Stempel angeordnet ist, durch ein vom dritten Stempel aufgenommenes Werkzeug zur Bildung von Zungen, durch eine erste Zuführeinrichtung (70) zum Einführen der Behälterendstücke in die Presse sowie eine zweite Zuführeinrichtung zur Förderung der Zungen senkrecht zur Bewegungsbahn der Endstücke.

2. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zuführeinrichtung mindestens ein Paar von parallel angeordneten Zuführstangen (71, 72) aufweist.

3. Presse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführstangen um ihre Längsachsen drehbar sind und spiralförmige Mitnahmenuten enthalten.

4. Mehrfach-Umformpresse zur Herstellung von leicht zu öffnenden Behälterenden, gekennzeichnet durch erste und zweite Stempel (30, 40), welche von der Presse aufgenommen sind, durch vom ersten und zweiten Stempel aufgenommene Endstückum­ form- und Kerbwerkzeuge, durch einen dritten von der Presse innerhalb des Pressenrahmens aufgenommenen Stempel (40), welcher bezüglich der ersten und zweiten Stempel nebeneinander angeordnet ist und unabhängig hiervon gesteuert ist sowie das Werkzeug zur Formgebung der Zungen trägt.

5. Presse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführeinrichtungen (70) benachbart dem ersten und zweiten Stempel zur Einleitung der Endstücke in die Presse angeordnet sind.

6. Presse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführeinrichtung mindestens zwei langgestreckte, drehbare Zuführstangen (71, 72) mit schraubenartigen Mitnahmenuten aufweist.