DE3844117A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von containern mit profiliertem boden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft im allgemeinen die Herstellung von Containern und im besonderen die verbesserte Herstellung von Bodenprofilen in zweiteiligen Behältern.

In der Behälterindustrie im allgemeinen und in der Lebens­ mittelbehälterindustrie im besonderen wird es oft gewünscht, aus Festigkeitsgründen den Container mit einem Boden­ profil zu versehen. Diese Profile bestehen aus einem oder mehreren kreisförmigen Ringen oder Aussparungen im Boden, welche natürlich die Knickfestigkeit des Endes verbessern.

Einige Beispiele derartiger Profile können den US-PS 40 10 867, 41 20 419 und 44 39 081 entnommen werden.

Aus dem Stand der Technik ist es allgemein bekannt, zwei­ teilige Behälter im wesentlichen bis zu ihrer endgültigen zylindrischen Konfiguration herzustellen, wobei diese eine Seitenwand und einen Boden aufweisen, und dann in einer er­ sten Station den Boden mit einem vorläufigen Profil zu ver­ sehen. Das wird durch den Einsatz eines geeigneten Präge­ stempels und einer Prägetasse mit darin angeordnetem Profil­ futter erreicht.

Der Behälter wird dann einer zweiten Station entweder in der gleichen oder einer anderen Presse weitergeleitet, in der der Boden erneut gepreßt wird, um das Profil zu seiner end­ gültigen Tiefe auszuformen. Der primäre Zweck der Weiterfüh­ rung des Behälters und der Benutzung einer Zweistationen­ operation liegt darin, die Spannungen in den Seitenwänden während der endgültigen Ausformung abzubauen. Mit anderen Worten während der endgültigen Ausformung des Bodenprofils ist es wünschenswert, den Abstand zu minimieren, welchen das von der Seitenwand zu ziehende Metall hat, um das Boden­ profil endgültig zu formen, sowie um eine Beschädigung des Containers zu vermeiden, die so schwerwiegend sein kann, daß der Boden aus dem Container herausgerissen ist.

Das kommt daher weil es extrem schwierig ist, um die scharfen Kanten der Formwerkzeuge herumzuziehen und ein tiefes Profil zu erreichen, insbesondere wenn das Material um eine gewisse Distanz am Seitenwandbereich des Behälters heruntergezogen werden muß. Somit besteht das Zweistationen­ verfahren darin, das Material bei jeder einzelnen Operation ein Stückchen weiter zu ziehen. Der offensichtliche Nach­ teil ist jedoch darin zu sehen, daß diese Methode eine zweifache Handhabung des Behälters erfordert sowie das Vorhandensein und der Einsatz einer Fördereinrichtung.

Es hat sich nun herausgestellt, daß diese Nachteile be­ seitigt werden können, und das gesamte Profilierungsverfahren in einer einzigen Station ausgeführt werden kann ohne eine Beschädigung oder gar eine Zerstörung des Behälters zu riskieren.

In Weiterverfolgung dieses Ziels wurde gefunden, daß ein wirksames relativ tiefes Profil in den Boden eines zwei­ teiligen Behälters eingeformt werden kann, indem zuerst eine umgekehrte Tasse geschaffen wird und dann die Tasse in entgegengesetzter Richtung in einen leicht überlangen Zustand gezogen wird und dabei das vorläufige Profil ein­ geformt wird, wonach das endgültige Bodenprofil durch Faltung des überschüssigen Materials in den Boden einge­ formt wird. Es wurde gefunden, daß dieses in einer fort­ laufenden Operation in einer Station erreicht werden kann, ohne daß der Behälter dabei weiterbewegt werden muß.

Die Elimination der Spannung im Material wird in erster Linie durch den Einsatz einer Doppelkolbenunterstützung für das Profilfutter erreicht, wobei ein Kolben während der Anfangsverformung hält und der zweite Kolben während der endgültigen Ausformung ausfährt.

Es wurde gefunden, daß in dieser Weise die gesamte Profi­ lierungsoperation in einer Station ausgeführt werden kann, ohne das Risiko der Beschädigung oder Zerstörung des Behälters und natürlich ohne die Schwierigkeit und den Aufwand der Förderung des Behälters von einer Station in eine andere, um die vollständige Profilierung zu erreichen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen dargestellt und näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Gesamtansicht teilweise im Schnitt, welche die Stellung der Vorrichtung im Zustand vor der endgültigen Formung zeigt

Fig. 2 eine Gesamtansicht teilweise im Schnitt, welche die Stellung der Vorrichtung nach der Formung zeigt;

Fig. 3 eine vergrößerte Schnittdarstellung, welche die Stellung der Vorrichtung in einem Zustand kurz vor der Stanzoperation zeigt;

Fig. 4 eine vergrößerte Schnittansicht, welche die Stellung der Vorrichtung in dem Zustand zeigt, welcher der Formung einer umgekehrten Tasse folgt;

Fig. 5 eine vergrößerte Schnittansicht, welche die Position der Vorrichtung am Beginn des umge­ kehrten Ziehens zeigt,

Fig. 5A eine vergrößerte Schnittansicht, welche die Stellung der Vorrichtung während des Zurück­ ziehens und der Bodenprofilierung zeigt;

Fig. 6 eine vergrößerte Schnittansicht, welche die Position der Vorrichtung zeigt, welche dem Zu­ rückziehen und dem vorläufigen Profilieren des Bodens des Containers folgt;

Fig. 7 eine vergrößerte Schnittansicht, welche die Stellung der Vorrichtung während der endgültigen Formung des Bodenprofils zeigt;

Fig. 8 eine vergrößerte Schnittansicht, welche die Stellung der Vorrichtung zeigt, die der Fertig­ stellung des Behälters folgt;

Fig. 9 ein Diagramm, welches die Phasenwinkel der Presse bei verschiedenen Operationsstationen zeigt.

Bezüglich Fig. 1 der Zeichnungen wird zunächst festgestellt, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung und das Verfahren zum Betreiben dieser Vorrichtung in Verbindung mit einer doppelt wirkenden Presse eingesetzt werden soll, wie sie allgemein aus der US-PS 39 02 347 bekannt ist. Diese Druckschrift zeigt im Detail eine Presse vom allgemeinen Typ wie sie eingesetzt werden soll und allgemein ausgedrückt kann gesagt werden, daß eine derartige Presse innere und äußere Schieber aufweist, an denen Werkzeuge befestigt werden können und welche bezüglich einer festen Basis hin und her bewegt werden können und welche ebenso unabhängig voneinander bezüglich des Phasenwinkels und der Schließhöhe gesteuert werden können.

Dieses berücksichtigend und bezugnehmend auf Fig. 1 wird festgestellt, daß die Stellung der Werkzeuge in Fig. 1 die Stellung ist, die vor dem vorläufigen Ausformen des Boden­ profils des Behälters eingenommen wird, während die Stellung der Werkzeuge in Fig. 2 die Stellung ist, die die Werkzeuge nach dieser vorläufigen Ausformung einnehmen. Die Fig. 3-8 sind vergrößerte Ansichten, welche die Stellungen der Werkzeuge in verschiedenen Stationen der Verformungsoperation darstellen.

Auf der Grundlage der Fig. 1 oder 2 wird nun eine allgemeine Beschreibung der Vorrichtung gegeben und in dieser Hinsicht wird festgestellt, daß ein innerer Druckkolben der Presse eine Halterung 10 für den inneren Schieber trägt, an dem mit Hilfe von geeigneten Schrauben 11 a eine Setzstufe 11 be­ festigt ist. Das untere Ende der Setzstufe 11 trägt einen Stanzstempel 12, der daran mit Hilfe einer Schraube 12 a ge­ sichert ist und welcher eine profilierte Bodenoberfläche aufweist, deren Funktion deutlicher im folgenden beschrie­ ben wird.

Der äußere Druckkolben der Presse trägt eine Halterung 20 für einen äußeren Schieber, welcher allgemein konzentrisch die von der Halterung 10 des inneren Schiebers getragene Setzstufe 11 umgibt. Somit umgibt die Setzstufe 11 eine Druckhülse 21, welche in der Halterung 20 des inneren Schiebers hin und her bewegbar ist und welche unter einem oberen Kolben 22 angeordnet ist, welcher ebenso durch die Bohrung 22 a unter Flüssigkeitsdruck hin und her bewegbar ist, so daß der Druck, der auf den Kolben 22 wirkt ebenso auf die Hülse 21 wirkt, und zwar zu dem Zweck, welcher weiter unten beschrieben wird.

Weiterhin wird an der Halterung 20 des äußeren Schieber eine Stempelschneidkante 23 und ein Schneidkantenhalter 24 gehalten, welcher mit Hilfe von geeigneten Schrauben 24 a an der Schieberhalterung befestigt ist.

In gegenüberliegenden Stellungen zu den inneren und äußeren Schieberhalterungen 10 und 20 der Presse ist die feste Basis oder Platte 30 angeordnet, welche ebenfalls eine Anzahl von Werkzeugkomponenten trägt.

Zunächst ist eine Schneidkante 31 mit Hilfe von geeigneten Schrauben 31 a an der Basis 30 befestigt die zum Ausstanzen des Materials mit der Stempelschneidkante 23 zusammenwirkt, wie es im folgenden beschrieben wird.

Von der Schneidkante 31 nach innen gesehen ist ein Profilfutter 32 vorgesehen, welches zentral in dem Stempelhohlraum in der festen Basis 30 angeordnet ist. Dieses Profilfutter 32 ist an einem Matrizenheber 33 befestigt, welcher von Kolben 38 und 39 betätigt wird und bezüglich der festen Basis 30 hin und her bewegt werden kann. Das Profilfutter 32 weist darüberhinaus eine Durchgangsöffnung 32 b auf, die eine Ver­ bindung zur Atmosphäre erlaubt, aus Gründen wie sie unten beschrieben werden.

Außerhalb des Profilfutters 32 und des Matrizenhalters 33 und innerhalb der Schneidkante 31 ist ein Ausstoßer 34 an­ geordnet, welcher von einer oder mehreren Federn 34 a ge­ tragen wird, die in einem festen Sitz in der festen Basis 30 aufgenommen sind, so daß der Ausstoßer 34 federbelastet ist, und zwar wiederum aus Gründen, welche im Detail weiter unten beschrieben werden.

Ebenfalls konzentrisch um das Profilfutter 32 und den Matrizenheber 33 ist ein Rückziehstempel 35 angeordnet, welcher an der festen Basis oder Platte 30 mit Hilfe von einer oder mehreren Schrauben 35 a befestigt ist. Konzentrisch um den Rückzugstempel 35 und radial innerhalb der Schneid­ kante 31 ist ein unterer Kolben 36 angeordnet, welcher durch die Bohrung 36 a durch eine Hochdruckflüssigkeitsquelle be­ tätigt wird. An der Spitze des unteren Kolbens 36 ist ein Zugfutter 37 gehalten, welches mit der Stempelschneidkante 23 zusammenarbeitet, wie es wiederum weiter unten detail­ lierter beschrieben wird.

Nun wird Bezug genommen auf die Fig. 3-8, in denen ver­ größerte Ansichten dargestellt sind und mit denen die Operation der Vorrichtung beschrieben wird, und bezugneh­ mend auf die Fig. 3 wird festgestellt, daß das Material M in Form entweder eines Blechstücks oder einer Blechrolle in die Presse eingeführt wird und in Fig. 3 in der Stellung für die Stanzoperation ist.

Zu diesem Zeitpunkt werden die Halterungen 10 und 20 der inneren und äußeren Schieber gegen die Basis 30 herunter­ gefahren, und die Stempelschneidkante 23 ist in Kontakt mit dem Material M wie auch die Druckhülse 21 und zwar durch die Kraft des Kolbens 22. An diesem Punkt muß fest­ gestellt werden, daß der untere Kolben 36 sich in einer angehobenen Stellung befindet, so daß das Ziehfutter 37 das Material M unterhalb der Stempelschneidkante 23 hält. Zusätzlich hält der feste Rückziehstempel 35 das Material unterhalb der Druckhülse 21.

Eine weitere Abwärtsbewegung der Schieberhalterungen 10 und 20, wodurch die Werkzeuge aus der Stellung nach Fig. 3 in die Stellung nach Fig. 4 bewegt werden, erfüllt einen doppelten Zweck.

Zunächst drückt die Stempelschneidkante 23 das Material M gegen die Schneidkante 31 um das Material auszustanzen. Zweitens wird durch die weitergehende Abwärtsbewegung der Stempelschneidkante 23 der Umfang des Stanzteils, welches in dieser Weise über das Ende des Rückziehstempels 35 ge­ formt ist umgebogen, um aus dem Stanzstück eine umgekehrte Tasse IC zu formen wie es aus Fig. 4 ersichtlich ist. Es wird an diesem Punkt festgestellt, daß das Profilfutter 32 unterhalb des Zentralteils der umgekehrten Tasse liegt und durch Luftdruck unter dem Kolben 39 gehalten wird. Jegliche unterhalb des Materials M eingeschlossene Luft wird durch die Durchgangsöffnungen 32 b abgesaugt. Darüber­ hinaus ist nun der Prägstempel 12 mit der Oberseite des Materials M in Eingriff gekommen. Die weitergehende Ab­ wärtsbewegung der Schieber 10 und 20 bewirkt, daß das Werkzeug aus der Position nach Fig. 1 in die Position nach Fig. 5 ge­ langt, wodurch das Zurückziehen und die Inversion der Tasse IC beginnt. Es ist klar, daß der Flüssigkeitsdruck auf das Profilfutter 32, welcher durch den Kolben 39 zustandekommt, so gewählt ist, daß noch keine Profilierung stattfindet. Die erhabenen Punkte auf dem Boden des Prägestempels 12 und die Spitze des Profilfutters 32 berühren das Material, und der Prägestempel zwingt das Profilfutter nach unten und beginnt das umgekehrte Ziehen der Tasse wie es aus Fig. 5 ersichtlich ist.

Die weitergehende Abwärtsbewegung des Prägestempels 12 veranlaßt eventuell den Kolben 39 den Kolben 38 anzuheben (siehe Fig. 2). Zu diesem Zeitpunkt schafft der hohe Druck am Kolben 38 einen ausreichenden Widerstand, um die vorläufige Profilierung durch den Prägestempel 12 und das Profilfutter 32 zu veranlassen,wie es aus Fig. 5A hervorgeht.

Somit zwingt eine weitergehende Bewegung des Schiebers 10 gegen die feste Basis oder Platte 30 den Heber 11 und den Prägestempel 12 abwärts gegen das Material in den Boden der umgekehrten Tasse IC und gibt dem Boden die gewünschte Kontur, wie es klar aus Fig. 5A hervor­ geht. Es ist klar, daß dieses Profil durch die komple­ mentäre Konfiguration des Prägestempels 12 und des Pro­ filfutters 32 festgelegt ist.

Diese Bewegung zwingt ebenfalls den Ausstoßring 34 ab­ wärts gegen die Kraft der Feder 34 a, die zusammenge­ drückt wird. Die Abwärtsbewegung des Schiebers 20 veran­ laßt ebenfalls die Stempelschneidekante 23, das Zieh­ futter 37 und den Kolben 36 abwärtszuzwingen, wobei der Flüssigkeitsdruck unterhalb des Kolbens 36 über­ wunden wird. An diesem Punkt ist die umgekehrte Tasse ausgeformt und das vorläufige Bodenprofil wurde dem Behälter im wesentlichen eingeprägt.

Wenn man die Stellung des Werkzeugs in Fig. 5 und Fig. 6 (ebenso Fig. 1 und 2) miteinander vergleicht, kann festgestellt werden, daß zwischen diesen beiden Stellungen die Halterung 20 des äußeren Schiebers den Todpunkt des Bodens erreicht hat und mit dem Rückziehen begonnen hat. Es wird weiterhin festge­ stellt, daß die Stempelschneidkante 23 nun beginnt, von der festen Basis oder Platte 30 wegzuziehen. Trotzdem fährt der innere Schieber 10 in seiner Abwärtsbewegung gegen den Flüssigkeitsdruck auf den Kolben 39 fort, welcher nun durch den Kol­ ben 38 angehoben wird (siehe Fig. 2), wodurch der Widerstand vergrößert und die Umkehrung des Behälters ohne Zerstörung des Bodenprofils (Fig. 5A) vollendet wird, wobei das Material über das Ende des Matrizenringes 35 gezogen wird, wodurch die vor­ läufig ausgeformte Tasse IC umgekrempelt und die Tasse C geformt wird.

Wenn der innere Schieber 11 und der Prägestempel 12 von der Basis 30 weggezogen werden, wird das Profil endgültig erzeugt, wie es aus der Fig. 7 ersichtlich ist. Da der Flansch des Behälters noch von der Hül­ se 21 eingeklemmt ist und das Profilfutter 32 unter dem Einfluß der Kolben 38 und 39 ist, wird es sich mit dem Prägestempel 12 nach oben bewegen und Mate­ rial in den Boden des Behälters hinaufrollen und so das endgültige Profil erzeugen.

Sobald der Kolben 38 mit dem Boden der Basis 30 in Eingriff kommt, wird das endgültige Profil erreicht. Dadurch hat der Kolben 39 genügend Druck unter sich, um den Behälter zurück zur Prägelinie anzu­ heben. Das Ergebnis kann aus Fig. 7 entnommen werden, wo der Matrizenheber 33 das Profilfutter 32 zurück zur Prägelinie angehoben hat und natürlich, indem der Prägestempel 12 von der festen Platte weggezogen wurde, die Feder 34 a den Auswerfer 34 zurück zur Prägelinie angehoben hat, während der Kolben 39 das Profilfutter 32 anhebt, wobei er dabei hilft, den Behälter aus dem Stempelhohlraum herauszubewegen. Es wird festgestellt, daß das Profilfutter 32 kurz vor der Prägelinie anhält und die Wirkung der Federn 34 a auf den Auswerfer 34 ist nötig, um den fertigge­ stellten Behälter vom Ende des Profilfutters 32 ab­ zuheben. Das Abheben vom Prägestempel 11 kann dann durch Luftdruck durch die Passagen 11 b und 12 b oder durch andere Mittel, wenn dieses gewünscht ist, er­ folgen.

Daraus geht hervor, daß das Verfahren und die Vorrich­ tung, wie sie eben beschrieben worden sind, in der Lage sind, ein tiefes Bodenprofil in einer einzigen Station mit einem relativ engen Radius und einer tie­ fen Absenkung zu formen.

Claims (8)

1. Verfahren zur Formung eines Behälterkörpers aus einem Materialabschnitt, gekennzeichnet durch
die Formung einer umgekehrten Tasse (IC) aus dem Mate­ rialstück (M);
Umkehrung der umgekehrten Tasse und Formung eines vorläu­ figen Profils im Boden der umgekehrten Tasse während des Umkehrvorganges; und
endgültiges Ausformen des vorläufigen Profils.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Umkehren und vorläufige Profilieren dadurch er­ reicht wird, daß ein profilierter Prägestempel (12) in Eingriff mit dem Boden der umgekehrten Tasse gebracht wird und der Boden gegen ein Profilfutter (32) gedrückt wird, welches für einen bestimmten Zeitraum von einem ersten flüssigkeitsbetriebenen Kolben (39) und darauffolgend durch einen zweiten flüssigkeitsbetriebenen Kolben (38) angetrieben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das endgültige Ausformen dadurch erreicht wird, daß eine Kraft auf das Profilfutter und den ersten Kolben durch den flüssigkeitsbetriebenen zweiten Kolben (38) ausgeübt wird, während der Flansch der Tasse durch eine flüssigkeitsbetriebene Hülse (21) festgehalten wird, wenn der Prägestempel (12) zurückgezogen wird.

4. Vorrichtung zur Formung eines Behälterkörpers in einer doppelt wirkenden Presse, welche innere und äußere Schieber und eine feste Basis aufweist, sowie einen Prä­ gestempel (12), welcher von dem inneren Schieber (10) getragen ist, mit einer Stempelschneidekante (23), wel­ che von dem äußeren Schieber (20) getragen ist und einem Profilfutter (32), welches von der Basis getra­ gen ist, gekennzeichnet durch erste und zweite flüssigkeitsbetriebene Kolben (39, 38), welche von der Basis (30) getragen sind, zur wählbaren Be­ aufschlagung des Profilfutters; durch einen Rückzieh­ stempel (35), welcher an der Basis befestigt ist und konzentrisch um das Profilfutter herum angeordnet ist, wobei die Stempelschneidkante gegen die Basis bewegbar ist, um eine umgekehrte Tasse (IC) durch Umbiegen des Materialteils über den Rückziehstempel zu formen, wobei der Prägestempel um eine gewisse Distanz gegen die Basis bewegbar ist, um den Boden der umgekehrten Tasse gegen das Profilfutter mit dem ersten das Profilfut­ ter beaufschlagenden Kolben (39) zu pressen, und wobei der Prägestempel weiterhin um eine weitere Distanz gegen die Basis bewegbar ist, um die umgekehrte Tasse wieder umzukehren und zwar durch Ziehen über den Rück­ ziehstempel zusammen mit dem Profilfutter, welcher von dem ersten und zweiten Kolben (39, 38) beaufschlagt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Auswerferkolben (34) konzentrisch zwischen dem Profilfutter und dem Rückziehstempel angeordnet ist und der Auswerferkolben federnd auf der Basis montiert ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Kolben unterhalb des Profil­ futters angeordnet sind, wobei der erste Kolben in Ein­ griff mit dem zweiten Kolben bei der weiteren Bewegung des Prägestempels bringbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ziehfutter (37) flüssigkeitsbetätigbar auf der Basis konzentrisch um den Rückziehstempel angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte flüssigkeitsbetriebene Druckhülse (21) von dem äußeren Schieber in entgegengesetzter Bezie­ hung zu dem Rückziehstempel getragen ist.