DE3844117C2 - - Google Patents
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- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S72/00—Metal deforming
- Y10S72/708—Reverse drawing
Description
Die Erfindung betrifft
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 Behälter mit einem Boden
profil zu versehen. Diese Profile bestehen aus einem oder
mehreren kreisförmigen Ringen oder Aussparungen im Boden,
welche die Knickfestigkeit des Endes verbessern.
Ein Beispiel derartiger Profile kann der US-PS
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.
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
Behälters zu vermeiden, die so schwerwiegend sein kann,
daß der Boden aus dem Behälter 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 (DE 37 33 465) darin, das Material bei jedem einzelnen Tiefziehvorgang
ein Stückchen weiter zu ziehen. Der offensichtliche Nach
teil ist jedoch darin zu sehen, daß diese Methode eine
zweifache Aufspannung des Behälters erfordert sowie das
Vorhandensein und der Einsatz einer Fördereinrichtung.
Aufgabe der Erfindung ist es,
das gesamte Profilierungsverfahren
in einer einzigen Aufspannung durchzuführen , 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 einem fort
laufendem Tiefziehvorgang in einer Aufspannung erreicht werden kann,
so daß der Behälter nicht weiterbefördert 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 11a eine Setzstufe 11 be
festigt ist. Das untere Ende der Setzstufe 11 trägt einen
Stanzstempel 12, der daran mit Hilfe einer Schraube 12a 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 22a 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 24a
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 31a 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 32b 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 34a 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 35a befestigt ist. Konzentrisch
um den Rückzugstempel 35 und radial innerhalb der Schneid
kante 31 ist ein unterer Kolben 36 angeordnet, welcher durch
die Bohrung 36a 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 32b 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 34a, 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 34a 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
34a 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 11b und 12b 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 metallenen Behälterkörpers
mit Bodensicken aus einem Materialabschnitt durch Ziehen
einer umgedrehten Tasse (IC) aus dem Materialstück
(M) und Stülpung derselben vor dem Ausformen des Bodenprofils,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Ziehen der umgekehrten Tasse (IC) aus dem
Materialstück (M), die Umstülpung der umgekehrten Tasse
und Formung eines vorläufigen Profils im Boden der
umgekehrten Tasse während des Umstülpvorganges und die
endgültige Ausformung des vorläufigen Profils in einer
einzigen Aufspannung erfolgen.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Umstülpen und vorläufige Profilieren durch
Drücken des Bodens der umgekehrten Tasse in einer Richtung
erfolgt, die zur Ausformung einer nicht umgekehrten
Tasse (C) mit Überlänge aus der umgekehrten Tasse
(IC) führt.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das endgültige Ausformen dadurch erreicht wird, daß
die nicht umgekehrte Tasse (C) festgehalten wird, während
der Boden der Tasse über eine relativ geringe Distanz
in eine Richtung gedrückt wird, die entgegengesetzt
zu der des Umstülpzuges ist.
4. Vorrichtung zur Formung eines Behälterkörpers in einer
doppelt wirkenden Presse, welche innere und äußere
Schieber und eine feste Basis aufweist, sowie einen
Prägestempel, welcher von dem inneren Schieber getragen
ist, mit einer Stempelschneidekante, welche von dem
äußeren Schieber getragen ist und einem Profilfutter,
welches von der Basis getragen ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß in einer einzelnen Formgebungsstation vorgesehen
sind: erste und zweite flüssigkeitsbetriebene Kolben
(39, 38), welche von der Basis (30) getragen sind, zur
wählbaren Beaufschlagung des Profilfutters (32), ein
Rückziehstempel (35), welcher an der Basis (30) befestigt
ist und konzentrisch um das Profilfutter (32) herum
angeordnet ist, wobei die Stempelschneidkante (23) gegen
die Basis (30) bewegbar ist, um eine umgekehrte Tasse
(IC) durch Umbiegen des Materialteils über den Rückziehstempel
(35) zu formen, wobei der Prägestempel (12)
um eine gewisse Distanz gegen die Basis (30) bewegbar
ist, um den Boden der umgekehrten Tasse gegen das Profilfutter
(32) mit dem ersten das Profilfutter (32) beaufschlagenden
Kolben (39) zu pressen, und wobei der Prägestempel
(12) weiterhin um eine weitere Distanz gegen
die Basis (30) bewegbar ist, um die umgekehrte Tasse wieder
umzustülpen und zwar durch Ziehen über den Rückziehstempel
(35) zusammen mit dem Profilfutter (32), welcher
von dem ersten und zweiten Kolben (39, 38) beaufschlagt
ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Auswerferring (34) konzentrisch zwischen dem
Profilfutter (32) und dem Rückziehstempel (35) angeordnet
ist und der Auswerferkolben (34) federnd auf der Basis
montiert ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der erste und zweite Kolben (38, 39) unterhalb des
Profilfutters (32) angeordnet sind, wobei der erste
Kolben in Eingriff mit dem zweiten Kolben bei der weiteren
Bewegung des Prägestempels (12) bringbar ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Ziehfutter (37) flüssigkeitsbetätigbar auf der
Basis (30) konzentrisch um den Rückziehstempel (35) angeordnet
ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine dritte flüssigkeitsbetriebene Druckhülse (21)
von dem äußeren Schieber (20) in entgegengesetzter Beziehung
zu dem Rückziehstempel (35) getragen ist.
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