DE4313871A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Dosenrümpfen aus kunststoffbeschichtetem Blech - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Dosenrümpfen aus kunststoffbeschichtetem Blech und eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.

Es ist bekannt, Dosenrümpfe durch Tiefziehen aus kunststoffbeschichtetem Blech herzustellen, bei denen die Seitenwand und der Boden einstückig ausgebildet sind. Es ist weiter bekannt, solche Dosenrümpfe durch Abstreckziehen weiterzubilden, wodurch die Seitenwand unter gleichzeitiger Reduzierung ihrer Wanddicke länger wird.

Kunststoffbeschichtete Bleche haben auch für Dosen entscheidende Vorteile. So weisen sie eine höhere Korrosionsbeständigkeit auf als lackierte Bleche. Beim Beschichten von Blech fallen keine flüchtigen Lösungsmittel an. Außerdem ist kontinuierliches Beschichten eines Endlosbandes kostengünstiger als der Tafeldruck von Blech. Bei ausreichend großer Beschichtungsstärke kann die zum Abdichten des Deckel- und Bodenfalzes verwendete Gummierung unter bestimmten Randbedingungen entfallen.

Das Tief- und Abstreckziehen ist mit hohen Werkzeugkosten in bezug auf den hergestellten Dosenrumpf verbunden. Wesentlich geringere Werkzeugkosten je Dosenrumpf ergeben sich bei der Herstellung von sog. Dreiteildosen, deren Dosenrumpf aus einer mit einer Längsnaht versehenen, zylindrisch gebogenen Dosenzarge mit angefalztem, separat hergestellten Boden besteht.

Es ist weiter bekannt, flache Dosenzargen aus lackiertem Blech auf Schweißbodymakern zu biegen und mit einer Längsnaht zu versehen. Dabei kann die Längsnaht entweder - als Stumpfnaht ausgebildet - mit einem Laserstrahl (vgl. DE-OS 38 10 611) oder - als Überlapptnaht ausgebildet - durch Rollen-Widerstands-Preßschweißen (vgl. z. B. US-PS 2 047 964) erzeugt werden. Im Falle der Überlapptnaht sind die Randbereiche von Lacken bzw. Druckfarben freigehalten. Beim Bedrucken des zu verarbeitenden Blechs in Form von Tafeln werden dazu die Randbereiche - auch der aus der Tafel zu schneidenden Zuschnitte - einfach ausgespart, d. h. nicht bedruckt. Dieses Herstellverfahren ist aber auf die Herstellung von Dosen beschränkt, deren Zuschnitte aus Tafeln geschnitten sind.

Kunststoffbeschichtete Bleche werden beim Blechhersteller durch kontinuierliche Verfahren fertig hergestellt. Dabei können keine partiellen Aussparungen vorgenommen werden. Die Kunststoffbeschichtung ist somit einer schweißtechnischen Verbindung nicht ohne weiteres zugänglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem Dosenrümpfe für Dreiteildosen aus kunststoffbeschichtetem Blech, insbesondere auch mit einer Überlapptnaht, hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird, soweit sie das Verfahren betrifft, dadurch gelöst, daß die Kunststoffbeschichtung im Bereich der Längs- oder Seitenkanten unter Einwirkung eines Laserstrahls entfernt und das Blech nach dem Rundbiegen unter Bildung einer Längsnaht verschweißt wird.

Bei einer bevorzugten Vorgehensweise wird das Entfernen der Kunststoffbeschichtung durch Verdampfen infolge der Wärmewirkung des Laserstrahls herbeigeführt, wobei die Intensität des Laserstrahls derart bemessen ist, daß das Metall als Trägermaterial nicht schmilzt.

Um das Entfernen der Kunststoffbeschichtung in den Seitenbereichen unter immer gleichen Bedingungen durchführen zu können, ist ferner vorgesehen, daß das Blech dabei bevorzugt im flachen Zustand mechanisch geführt wird. Dadurch läßt sich sowohl der Höhenabstand vom Lasersender zum Blech und damit die Intensität des Brennflecks des Laserstrahls als auch die seitliche Ausrichtung zu den Seitenkanten präzise einhalten.

Dabei erfolgt das Entfernen der Kunststoffbeschichtung vorzugsweise unmittelbar vor dem Schneiden des Blechs in Zuschnitte. "Unmittelbar vor dem Schneiden" soll dabei so verstanden werden, daß z. B. Rundmesser das Blech an bereits von der Kunststoffbeschichtung befreiten Stellen schneiden, während gleichzeitig - an dem gleichen Blech - das Entfernen der Kunststoffbeschichtung an noch zu schneidenden Abschnitten erfolgt. Das Entfernen der Kunststoffbeschichtung und das Schneiden stehen hier also über das betreffende Stück Blech in einem unmittelbaren Zusammenhang, so daß die für das Schneiden des Blechs ohnehin vorhandene mechanische Führung für das Entfernen der Kunststoffbeschichtung ausgenutzt werden kann.

Nach einer bevorzugten Vorgehensweise wird der Dosenrumpf unter Bildung einer Überlapptnaht durch Preßschweißen hergestellt, wobei dies vorteilhafterweise durch Rollen- Widerstands-Preßschweißen erfolgen kann.

Daneben ist es möglich, das Blech unter Bildung einer mechanisch vorbereiteten Stumpfnaht durch Einwirkung eines Laserstrahls zu verschweißen, wobei das Entfernen eines sehr schmalen Kunststoffbereichs in den Rand- oder Kantenbereichen des Blechs und das Verschweißen der Dosenzarge durch eine einzige Laserquelle erfolgen kann.

Eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens weist mindestens einen Lasersender zum partiellen Entfernen der Kunststoffbeschichtung auf. Die Bezeichnung "Lasersender" soll dabei sowohl aktive Laserquellen als auch optische Einrichtungen, die einen ankommenden Laserstrahl umlenken, umfassen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung sind mindestens zwei Lasersender quer zur Vorschubrichtung des Bleches einstellbar geführt, um ein Blech im flachen Zustand in Abhängigkeit von den Abmessungen der für den Dosenrumpf vorgesehenen Blechzuschnitte an den Seitenkanten und ggf. dazwischen zu erreichen.

Bei einer vorteilhaften Ausbildung der Vorrichtung ist die Führung der Lasersender unmittelbar vor einem Messerwellenpaar mit Rollenmessern zum Beschneiden des Bleches in Streifen oder in Zuschnitte angeordnet. "Unmittelbar vor" bedeutet hier wieder, daß der Abstand der Lasersender von der Achse der Messerwellen - in Vorschubrichtung gesehen - kürzer ist als die Länge der Streifen bzw. die der Dosenzargenhöhe entsprechende Länge der Zuschnitte.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Vorrichtung schließt sich an die Lasersender und die Schneideinrichtung eine Formstrecke für das Blech zum Bilden einer gerundeten Dosenzarge mit vorbereiteter Überlapptnaht und eine Rollen-Widerstands- Preßschweißeinrichtung mit zwei Elektrodenrädern an.

Daneben kann die Vorrichtung auch eine Formstrecke zum Bilden einer Stumpfnaht aufweisen, wobei ein einzelner Lasersender gleichzeitig zum Entfernen der Kunststoffbeschichtung im Randbereich und zum Verschweißen der Stumpfnaht herangezogen wird.

In der Zeichnung ist eine Vorrichtung zum Entfernen der Kunststoffbeschichtung eines Blechs zum Herstellen einer Dosenzarge dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 die Vorrichtung in der Draufsicht und

Fig. 2 einen in Zuschnitte zu zerschneidenden Blechstreifen mit Kunststoffaussparungen.

Zwischen zwei Konstruktionsteilen 1a, 1b eines Maschinengestells 1 sind zwei übereinander angeordnete Messerwellen 2 mit Rundmessern 3 und Transportringen 3a gelagert, von denen lediglich die obere sichtbar ist. Die Rundmesser 3 sind auf der Welle 2 in bekannter Weise in axialer Richtung der Welle verstellbar.

In Vorschubrichtung V einer Blechtafel T gesehen, vor den Messerwellen 2 ist eine parallel zu diesen ausgerichtete Traverse 4 angeordnet, die über Haltewinkel 5 lösbar an den Konstruktionsteilen 1a, 1b befestigt ist. Auf dieser Traverse sind Halter 6 gleitbar geführt und feststellbar, an denen wiederum Lasersender 7 befestigt sind.

Beim Durchschieben der kunststoffbeschichteten Blechtafel T durch die Messerwellen 2 wird diese in einzelne Streifen S mit der Breite B zerschnitten. An den jeweils - im Hinblick auf die ursprüngliche Blechtafel T - "äußeren" Kanten 8 der äußeren Streifen fallen zusätzlich noch Abfallstreifen 9 an.

Die optische Achse 10 der Lasersender 7 wird dabei auf die Flucht der Schneidlinie oder -kante 11 der Rundmesser 3 der Messerwellen 2 ausgerichtet. Die Traverse 4 hat zu den Messerwellen 2 einen möglichst geringen Abstand, damit der Lasersender 7 möglichst dicht an die Messerwelle 2 herankommt, um eine hohe Genauigkeit in bezug auf die Schneidkante 11 der Messerwellen 2 bzw. der von den Schnittkanten 12 ausgehenden Rand- oder Kantenbereiche der von den Messerwellen aus der Blechtafel T geschnittenen Streifen S zu erreichen (in der Zeichnung sind die Blechtafel T und die Streifen S jeweils nur über eine Teillänge von den Messern 3 geschnitten dargestellt). Beim Vorschub der Tafel T zu den Messerwellen 2 liegt das Blech auf der Transportebene 14 der Vorrichtung auf, so daß das Blech immer einen konstanten Abstand zu den Lasersendern 7 hat. Zur seitlichen Führung des Blechs sind seitliche Führungsrollen 15 vorgesehen. In der Zeichnung sind schließlich noch die Mitnehmerklinken 16 an Vorschubketten 17 angedeutet, an denen das Blech jedoch nur bis zum Erfassen durch die Rundmesser 3 anliegt.

Durch die Einwirkung der von den Lasersendern 7 ausgesandten Laserstrahlen in der optischen Achse 10 wird in einer Breite b um die Schnittlinien, d. h. in einer Breite von b/2 von jeder Kante 12 der Streifen S, der als Beschichtung auf der Blechtafel T befindliche Kunststoff unter Bildung von Kunststoffaussparungen 13 verdampft.

Dabei ist die Intensität des Laserstrahls der Lasersender 7 derart bemessen, daß die Kunststoffbeschichtung auf beiden Seiten des Blechs verdampft wird, ohne daß das metallische Trägermaterial des Blechs wesentlich angegriffen wird. Je nach Art der Beschichtung und der Blechdicke können auf die auszusparenden Bereiche 13 im Bedarfsfall und auf die Unterseite des Blechs gerichtete Lasersender vorgesehen werden. Die so behandelten und geschnittenen Blechstreifen S werden in der Regel von einem zweiten Messerwellenpaar in Zuschnitte Z zerschnitten. Dabei werden die Längskanten 12 der Streifen S mit den Kunststoffaussparungen 13 zu den Seitenkanten der Zuschnitte Z, während die neuen Schneidkanten 14 die Höhe h der Zuschnitte ergeben. Die so gewonnenen Zuschnitte Z können anschließend in bekannter Weise unter Bildung einer vorbereiteten Überlapptnaht rundgebogen und durch eine Rollen-Anordnung zum Widerstands-Preßschweißen, wie dies beispielsweise in der EP-OS 0 147 370 A2 (Fig. 7 bis 12) offenbart ist, zu fertigen Dosen verarbeitet werden.

Alternativ kann ein aus beschichtetem Blech geschnittener Zuschnitt auch unter Bildung einer Stumpfnaht rundgebogen und einer Schweißstelle mit einem Lasersender zugeführt werden, wie dies in der DE-OS 38 10 611 offenbart ist. In diesem Fall können die Rand- oder Kantenbereiche des Zuschnitts durch den Laserstrahl an der Schweißstelle verdampft werden, so daß auf eine separate Lasereinrichtung zum Entfernen der Kunststoffbeschichtung in den Randbereichen des Zuschnitts vor dem Umformen verzichtet werden kann.

Claims (14)

1. Verfahren zum Herstellen von geschweißten Dosenrümpfen aus kunststoffbeschichtetem Blech, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffbeschichtung im Bereich der Seitenkanten (8, 12) unter Einwirkung eines Laserstrahls entfernt und das Blech nach dem Rundbiegen unter Bildung einer Längsnaht verschweißt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entfernen der Kunststoffbeschichtung durch Verdampfen infolge der Wärmeeinwirkung des Laserstrahls erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech während des Entfernens der Kunststoffbeschichtung im flachen Zustand mechanisch geführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Entfernen der Kunststoffbeschichtung unmittelbar vor dem Schneiden einer Blechtafel (T) in Streifen (S) oder eines Blechstreifens (S) in Zuschnitte (Z) erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dosenrumpf unter Bildung einer Überlapptnaht durch Preßschweißen hergestellt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dosenrumpf durch Rollen-Widerstands- Preßschweißen erzeugt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech unter Bildung einer mechanisch vorbereiteten Stumpfnaht durch Einwirkung eines Laserstrahls verschweißt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Entfernen der Kunststoffbeschichtung in den Randbereichen des Blechs und das Verschweißen der Dosenzarge durch eine einzige Laserquelle erfolgt.

9. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens, gekennzeichnet durch mindestens einen Lasersender (7) zum partiellen Entfernen der Kunststoffbeschichtung.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Lasersender (7) vorgesehen sind, die quer zur Vorschubrichtung (V) des Blechs (T) einstellbar geführt sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (4/6) der Lasersender (7) unmittelbar vor einem Messerwellenpaar (2) mit Rollenmessern (3) zum Zerschneiden des Blechs (T) in Streifen (S) bzw. Zuschnitte (Z) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß den Lasersendern (7) eine Formstrecke für das Blech zum Bilden einer Überlapptnaht und eine Rollen-Widerstands- Preßschweißeinrichtung nachgeordnet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Formstrecke zur Bildung einer Stumpfnaht.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Lasersender zum partiellen Entfernen der Kunststoffbeschichtung gleichzeitig zum Schweißen der Dosenzarge verwendet wird.