DE60223170T2

DE60223170T2 - Innen gekühltes werkzeugpaket

Info

Publication number: DE60223170T2
Application number: DE60223170T
Authority: DE
Inventors: Rodney Huntington Beach BLUE
Original assignee: Sequa Can Machinery Inc
Current assignee: Sequa Can Machinery Inc
Priority date: 2001-11-02
Filing date: 2002-10-31
Publication date: 2008-08-07
Anticipated expiration: 2022-11-01
Also published as: JP4772283B2; US20030084700A1; CN1286592C; RU2304480C2; BRPI0213783B1; IL161570A0; YU37504A; JP2005508254A; US6598451B2; BR0213783A; EP1448326A4; MXPA04004030A; HUP0402009A2; DE60223170D1; CN1582205A; PL368354A1; NZ532646A; WO2003039780A1; EP1448326A1; ATE376464T1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung:
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Dosenherstellungs-Werkzeugpaketanordnungen, die Zieh- und Abstreckzieh-Formen zum Umformen einer Schale in einen Behälterkörper aufweisen, und insbesondere auf eine solche Werkzeugpaketanordnung, die innengekühlt ist.
2. Kurzbeschreibung des Standes der Technik:
Dosenformungsformen werden verwendet, um die Körper von Metalldosen oder Behältern zu formen. Die Beschreibung bezieht sich hier insbesondere auf das Formen zweiteiliger Metallbehälter. Eine flache Metallschale wird mittels eines Stempels in die Formen getrieben, um den Körper der Dose zu formen. Die Formen sind im Allgemeinen in Werkzeugpaketen vorgesehen, in denen eine Reihe zunehmend schmalerer Formspitzen angeordnet sind, um den Metallbecher stufenweise mittels Ziehen und Abstreckziehen zu einem Behälter der gewünschten Form und Dicke zu formen. Ein Beispiel eines herkömmlichen Satzes von Zieh- und Abstreckziehformen in einem Werkzeugpaket ist im US-Patent Nr. 4.173.882 , erteilt an Lee, Jr., am 13. November 1979, gezeigt. Jede Form ist in einem entsprechenden Formmodul enthalten, das die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 aufweist.
Formwerkzeugpakete, die in herkömmlicher Dosenherstellung verwendet werden, verwenden herkömmlicherweise Kühlfluide, die auf das Äußere des Formpakets angewendet werden, um die Betriebstemperaturen der Formen aufrechtzuerhalten oder zu reduzieren. In bestimmten Dosenformungsanwendungen ist es jedoch wünschenswert, die Verwendung externer Kühlfluide zu vermeiden. Zum Beispiel können externe Kühlfluide die Behälteroberflächen verunreinigen, was kostenaufwändige und hinsichtlich der Umwelt unerwünschte Reinigungsprozesse nach dem Formen erfordert.
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung beseitigt die Nachteile des Standes der Technik, wie z. B. diejenigen, die oben erwähnt worden sind, indem sie ein Formmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 schafft. Die Temperatur des Werkzeugpakets wird kontrolliert, indem ein Fluid, insbesondere eine Flüssigkeit, mit wünschenswerten Wärmeübertragungseigenschaften durch spezielle Formhohlräume um die Formspitzen gedrückt wird und Wärme mittels Ableitung übertragen wird. Die Außentemperatur jeder Formspitze kann am jeweiligen Formmodul kontinuierlich überwacht werden, wobei die Fluidmediumtemperatur automatisch angepasst werden kann, um die Temperaturen akzeptabel zu halten.
Das Fluidmedium wird dem Werkzeugpaket von einer Temperaturregeleinheit zugeführt und mittels einer Serie von Rohren, Anschlussstücken und Schläuchen zu den Formmodulen geliefert. Das Fluidmedium strömt durch Öffnungen in jedem Modul und dessen Form, wobei das Fluid in Umfangsrichtung um die Außenoberfläche der Formspitzen geleitet wird. Die mehrfachen Öffnungen in jeder Form sind vorzugsweise in Umfangsrichtung symmetrisch angeordnet, mit abwechselnden Einlass- und Auslassöffnungen, um das Fluidmedium gleichmäßig um jede Formspitze zu verteilen. Die Gestaltung mit mehreren Fluideinlässen und Fluidauslässen mit symmetrischen Öffnungen stellt sicher, dass alle Formspitzentemperaturen im Wesentlichen gleichmäßig bleiben, und minimiert ferner die Temperaturgradienten um die Form. In einer bevorzugten Ausführungsform sind vier Einlassöffnungen und vier Auslassöffnungen vorgesehen, wobei sich die Einlass- und Auslassöffnungen mit einem Abstand von 45° abwechseln. Die Anzahl und die Anordnungen der Öffnungen können jedoch geändert werden, um spezifischen Temperaturkontrollanforderungen gerecht zu werden.
Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden genauen Beschreibung deutlich, die sich auf die beigefügten Zeichnungen bezieht.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine axiale Querschnittsansicht einer innengekühlten modularen Werkzeugpaketanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist die axiale Querschnittsansicht der 1, die in die Anordnung fließende Fluidkühlmediumwege zeigt.
3 ist die axiale Querschnittsansicht der 1, die aus der Anordnung fließende Fluidkühlmediumwege zeigt.
4 ist eine transversale Querschnittsansicht einer Zieh- und Abstreckziehform, die Kühlfluidwege in der Form gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist eine aufgeschnittene Ansicht der Zieh- und Abstreckziehform längs der Linie V-V der 4.
GENAUE BESCHREIBUNG EINER AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
1 zeigt eine innengekühlte modulare Formwerkzeugpaketanordnung 2 in einer axialen Querschnittsansicht. Die Anordnung enthält drei ringförmige Formmodule 4, 6 und 8 gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Folge, wobei benachbarte Module durch Abstandhalter 10 und 12 getrennt sind. Das erste Formmodul 4 enthält eine ringförmige Rückziehformspitze 14, gefolgt von einer ersten ringförmigen Abstreckzieh-Formspitze 16. Das nächste Formmodul 6 enthält eine zweite ringförmige Abstreckziehformspitze 18. Das letzte Formmodul 8 enthält ringförmige Formspitzen 20 und 22. Die Formspitzen 14, 16, 18, 20 und 22 werden jeweils in Formgehäusen 15, 17, 19, 21 und 23 gehalten.
Wie ferner in den 2 bis 5 gezeigt ist, weist jedes der Formmodule 4, 6 und 8 wenigstens eine Einlassöffnung und wenigstens eine Auslassöffnung für ein Kühlmedium auf. Wenn mehrere Einlass- und Auslassöffnungen verwendet werden, sind die Öffnungen vorzugsweise alternierend und symmetrisch um jedes Formmodul angeordnet.
Wie in 2 genauer gezeigt ist, ist das erste Formmodul 4 mit einer Einlassöffnung 24 versehen, das zweite Modul 6 ist mit einer Einlassöffnung 26 versehen, und das dritte Modul 8 weist Einlassöffnungen 28 und 30 auf. Wie in 3 gezeigt ist, ist in ähnlicher Weise das Formmodul 4 mit einer Auslassöffnung 34 versehen, das Modul 6 ist mit einer Auslassöffnung 36 versehen, und das Modul 8 weist Auslassöffnungen 38 und 40 auf, aus denen das Kühlmedium aus der Werkzeugpaketanordnung austritt.
Das von einer herkömmlichen Temperaturregeleinheit 39 bereitgestellte Fluidkühlmedium fließt durch Kanäle 43 (1) in die Formmodule durch die Einlassöffnungen, wie mit den Richtungspfeilen 41 der 2 gezeigt ist. In jedes Formmodul und in die Gehäuse eingearbeitete Durchlässe leiten das Kühlmedium zu den Kanälen 42, 44, 46, 48 und 50, die in den Außenwänden der Formspitzen 14, 16, 18, 20 bzw. 22 ausgebildet sind.
Die Temperaturregeleinheit 39 kann sowohl die Strömungsrate zu jedem Kanal 43 und jeder Einlassöffnung bei 41 und die entsprechende Temperatur an jedem Kanal und jeder Einlassöffnung unabhängig von den anderen Kanälen und Einlassöffnungen regeln, um die Temperaturen an den verschiedenen Formmodulen aufzunehmen und zu regeln, da jedes Modul einer jeweils verschiedenen Wärmelast ausgesetzt sein kann. Nachdem das Kühlmedium teilweise in Umfangsrichtung um jede Form zirkuliert ist, fließt es aus den Formmodulen heraus, wie durch die Richtungspfeile 43 der 3 gezeigt ist.
Somit fließt das Kühlmedium durch die Kanäle in direktem Kontakt mit einer radial äußeren Oberfläche jeder der Formspitzen und entzieht Wärme, die in den Formspitzen während des Dosenziehens und des Abstreckziehens erzeugt wird. Im Allgemeinen absorbiert das um die Formspitzen laufende Kühlmedium Wärme und kühlt die Formspitze, um eine gewünschte Temperatur in jeder Formspitze aufrechtzuerhalten. Das Fluid kann ferner erwärmt werden, um die Formspitzen zu erwärmen, z. B. beim Hochfahren der Maschine. Dies kann wünschenswert sein, um Wärmeausdehnungseffekte zu minimieren und die Prozesse des Ziehens, Abstreckziehens und Ablösens zu verbessern.
In den 4 und 5 sind die Formspitze 16 und das Formgehäuse 17 so gezeigt, dass sie symmetrisch beabstandete Einlässe und Auslässe aufweisen, um der Formspitze 16 das Kühlmedium zur Verfügung zu stellen. Das Kühlmedium tritt in die Gehäuseeinlässe 52, 54, 56 und 58 ein, fließt radial durch das Gehäuse 17 und in Umfangsrichtung längs des Kanals 44, der um ein Viertel des Außenumfangs der Form 17 ausgebildet ist. Das Kühlmedium tritt aus dem Formmodul durch die Auslässe 60, 62, 64 und 66 aus. Pfropfen 68, 70, 72 und 74 dichten die bearbeiteten äußeren Enden der Einlässe 52, 54, 56 bzw. 58 ab. Nur ein Durchlass des Kühlmediums vom Einlass 52 in Umfangsrichtung in beiden Richtungen zu den Auslässen 60, 66 ist dargestellt. Die anderen Einlässe und Auslässe für dieses Formmodul sind in derselben Weise angeordnet. Als Ergebnis sind ein Einlass und der benachbarte Auslass 45° beabstandet. Die Formspitzen 14, 18, 20 und 22 werden durch eine ähnliche Anordnung von symmetrisch beabstandeten Einlässen und Auslässen gekühlt.
Die symmetrische Beabstandung der Gehäuseeinlässe und -auslässe sorgt für eine vorteilhafte gleichmäßige Kühlung der Formspitzen, wodurch sichergestellt wird, dass die Formspitzentemperaturen gleichmäßig bleiben, und die Umfangstemperaturgradienten minimiert werden. Die Außentemperatur jeder Formspitze kann überwacht werden, entweder durch Temperaturmessthermometer 80 an jedem Modul, oder durch Überwachen der Temperatur des austretenden Kühlmediums, wobei bei Bedarf Temperaturanpassungen vorgenommen werden können.
Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf eine bestimmte Ausführungsform derselben beschrieben worden ist, sind für Fachleute viele andere Variationen und Modifikationen und andere Anwendungen offensichtlich. Die vorliegende Erfindung soll daher vorzugsweise nicht durch die hier vorliegende spezifische Offenbarung eingeschränkt sein, sondern nur durch die beigefügten Ansprüche.

Claims

Formmodul (4, 6, 8) zum Ziehen und Abstreckziehen eines Objekts, wobei das Modul (4, 6, 8) umfasst: eine Formspitze (14, 16, 18, 20, 22) mit einer Innenoberfläche, die eine Objektaufnahmeöffnung mit einem Umfang definiert, wobei die Innenoberfläche der Formspitze (14, 16, 18, 20, 22) so konfiguriert ist, dass sie ein Objekt über die Objektaufnahmeöffnung aufnimmt, um das Objekt entweder zu ziehen oder abstreckzuziehen, dadurch gekennzeichnet, das die Formspitze (14, 16, 18, 20, 22) ferner mehrere Fluidwege (42, 44, 46, 48, 50) enthält, die vollständig innerhalb der Formspitze (14, 16, 18, 20, 22) eingeschlossen und benachbart zu entsprechenden Abschnitten des Umfangs der Objektaufnahmeöffnung angeordnet sind; und ferner gekennzeichnet durch eine Gehäuse (15, 17, 19, 21, 23), das die Formspitze (14, 16, 18, 20, 22) umgibt, wobei das Gehäuse (15, 17, 19, 21, 23) mehrere Einlässe (52, 54, 56, 58) enthält, die symmetrisch um das Gehäuse (15, 17, 19, 21, 23) beabstandet angeordnet sind, wobei die Einlässe (52, 54, 56, 58) so konfiguriert sind, dass sie ein Fluidmedium aufnehmen und das Fluidmedium den entsprechenden Fluidwegen (42, 44, 46, 48, 50) der Formspitze (14, 16, 18, 20, 22) zuführen, wobei das Gehäuse (15, 17, 19, 21, 23) ferner mehrere Auslässe (60, 62, 64, 66) enthält, wobei wenigstens einer der Auslässe (60, 62, 64, 66) den jeweiligen Fluidwegen (42, 44, 46, 48, 50) zugeordnet ist, wobei die Auslässe (60, 62, 64, 66) so konfiguriert sind, dass sie dem Fluidmedium erlauben, von den Fluidwegen (42, 44, 46, 48, 50) der Formspitze (14, 16, 18, 20, 22) aus dem Gehäuse (15, 17, 19, 21, 23) herauszufließen; wobei die Fluidwege (42, 44, 46, 48, 50) so konfiguriert sind, dass sie das Fluidmedium daran hindern, die Inneroberfläche der Formspitze (14, 16, 18, 20, 22) zu berühren, und die symmetrisch beabstandeten Einlässe (52, 54, 56, 58) dem Fluidmedium erlauben, die Formspitze (14, 16, 18, 20, 22) gleichmäßig zu kühlen oder zu erwärmen.
Formmodul (4, 6, 8) nach Anspruch 1, wobei der Umfang der Öffnung zylindrisch geformt ist, und wobei die mehreren Fluidwege (42, 44, 46, 48, 50) um den zylindrisch geformten Umfang der Objektaufnahmeöffnung angeordnet sind.
Formmodul (4, 6, 8) nach Anspruch 2, wobei einer der Auslässe (60, 62, 64, 66) dem jeweiligen Fluidweg zugeordnet ist und jeder der Fluidwege (42, 44, 46, 48, 50) benachbart zu entsprechenden Abschnitten des zylindrisch geformten Umfangs der Objektaufnahmeöffnung angeordnet ist.
Formmodul (4, 6, 8) nach Anspruch 1, wobei mehrere Auslässe (60, 62, 64, 66) symmetrisch um das Gehäuse (15, 17, 19, 21, 23) angeordnet sind.
Dosenformungs-Formanordnung (2), mit mehreren Formmodulen (4, 6, 8) nach Anspruch 1, die der Reihe nach angeordnet sind, um einem Dorn zu ermöglichen, durch die jeweiligen Formmodule, (4, 6, 8) zu gelangen, wobei jedes der Module (4, 6, 8) eine von mehreren Formspitzen (14, 16, 18, 20, 22) enthält, die jeweils eine Innenoberfläche aufweisen, die eine Objektaufnahmeöffnung mit einem Umfang definiert, wobei die Innenoberfläche der Formspitze (14, 16, 18, 20, 22) so konfiguriert ist, dass sie ein Objekt über die Objektaufnahmeöffnung aufnimmt, um das Objekt entweder zu ziehen oder abstreckzuziehen, wobei die Formspitze (14, 16, 18, 20, 22) ferner mehrere Fluidwege (42, 44, 46, 48, 50) enthält, die vollständig innerhalb der Formspitze (14, 16, 18, 20, 22) eingeschlossen und benachbart zu entsprechenden Abschnitten des Umfangs der Objektaufnahmeöffnung angeordnet sind; und einem Gehäuse (15, 17, 19, 21, 23), das jede der Formspitzen (14, 16, 18, 20, 22) umgibt, wobei das Gehäuse (15, 17, 19, 21, 23) mehrere Einlässe (52, 54, 56, 58) aufweist, die symmetrisch um das Gehäuse (15, 17, 19, 21, 23) beabstandet angeordnet sind, wobei die Einlässe (52, 54, 56, 58) so konfiguriert sind, dass sie ein Fluidmedium aufnehmen und das Fluidmedium den entsprechenden Fluidwegen (42, 44, 46, 48, 50) der Formspitze (14, 16, 18, 20, 22) zuführen, und wobei das Gehäuse (15, 17, 19, 21, 23) ferner mehrere Auslässe (60, 62, 64, 66) enthält, wobei wenigstens einer der Auslässe (60, 62, 64, 66) den jeweiligen Fluidwegen (42, 44, 46, 48, 50) zugeordnet ist, und wobei die Auslässe (60, 62, 64, 66) so konfiguriert sind, dass sie dem Fluidmedium erlauben, von den Fluidwegen (42, 44, 46, 48, 50) der Formspitze (14, 16, 18, 20, 22) aus dem Gehäuse (15, 17, 19, 21, 23) herauszufließen; wobei die Fluidwege (42, 44, 46, 48, 50) so konfiguriert sind, dass sie das Fluidmedium daran hindern, die Innenoberfläche der Formspitze (14, 16, 18, 20, 22) zu berühren, und die symmetrisch beabstandeten Einlässe (52, 54, 56, 58) dem Fluidmedium erlauben, die Formspitze (14, 16, 18, 20, 22) gleichmäßig zu kühlen oder zu erwärmen.
Dosenformungs-Formanordnung nach Anspruch 5, wobei der Umfang der Öffnung zylindrisch geformt ist und die mehreren Fluidwege (42, 44, 46, 48, 50) um den zylindrisch geformten Umfang der Objektaufnahmeöffnung angeordnet sind.
Dosenformungs-Formanordnung nach Anspruch 6, wobei einer der Auslässe (60, 62, 64, 66) einem jeweiligen Fluidweg zugeordnet ist, und wobei jeder der Fluidwege (42, 44, 46, 48, 50) benachbart zu entsprechenden Abschnitten des zylindrisch geformten Umfangs der Objektaufnahmeöffnung angeordnet ist.
Dosenformungs-Formanordnung nach Anspruch 5, wobei die mehreren Auslässe (60, 62, 64, 66) symmetrisch um das Gehäuse (15, 17, 19, 21, 23) angeordnet sind.