DE69118868T2

DE69118868T2 - Herstellung von einstückigen dosenkörpern mit kontrollierter seitenwandverlängerung

Info

Publication number: DE69118868T2
Application number: DE69118868T
Authority: DE
Inventors: William Saunders
Original assignee: Weirton Steel Corp
Current assignee: Weirton Steel Corp
Priority date: 1990-10-12
Filing date: 1991-10-15
Publication date: 1997-01-02
Anticipated expiration: 2011-10-16
Also published as: US5343729A; EP0505562B1; EP0505562A4; EP0505562A1; KR920703233A; DE69118868D1; WO1992006804A1; US5987951A; US5647242A; JPH05503665A; CA2070802A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von einstückigen Dosenkörpern mit kontrollierter Seitenwandverlängerung. Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und neue Werkzeugsysteme zur Herstellung einstückiger Dosenkörper, bei denen im Verlauf einer Mehrzahl von durchmesserreduzierenden Vorgängen die Blechträgerstärke geregelt und eine ausgewählte Einheitlichkeit der Seitenwandträgerstärke gewährleistet wird, ohne daß eine Seitenwandabstreckung erforderlich ist. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein neues System für die Herstellung eines Flachblechträgers, der mit einem organischen Überzug und einem Schmiermittel vorbeschichtet ist, wobei die Stärke des Trägers beim Formen eines neuen einstückigen Dosenkörpers mit einer organischen Schutzschicht auf seiner Innen- und Außenseite geregelt wird. Gemäß einem ihrer spezifischeren Aspekte ermöglicht die Erfindung die Herstellung von Dosenkörpern für karbonisierte Getränke, die pro Dosenkörper vom Gewicht her leichter sind als Dosenkörper aus Flachblech-Dosenmaterial, die bisher durch "D + I-Verfahren" kommerziell hergestellt wurden.
Das für jeden einzelnen Dosenkörper notwendige Material stellt bei der Optimierung der Behälterkosten einen bedeutenden Faktor dar. Bei herkömmlichen DRD- Verfahren wird die Metallstärke entlang der Seitenwand zum offenen Ende eines einstückigen Blechdosenkörpers hin über die Behälteranforderungen hinaus erhöht. Wird beim Formen von einstückigen Dosenkörpern mit Seitenwandabstreckung gearbeitet, so muß das Ausgangsmaterial eine höhere Stärke aufweisen. Folglich übersteigt die Metallstärke des Bodenteils eines tiefund abstreckgezogenen Dosenkörpers im allgemeinen die für Behälter erforderliche Stärke.
Ein weiterer Nachteil ist, daß eine organische Vorbeschichtung wohl nicht einer solchen Seitenwandverdickung oder Seitenwandabstreckung standhalten kann und gleichzeitig die für Eßwaren erforderliche Integrität aufweist.
Gemäß der vorliegenden Lehre kann ein einstückiger Blechträgerdosenkörper mit einer organischen Schutzschicht geformt werden, ohne daß eine Seitenwandabstreckung erforderlich ist. Ein Blechträger mit vorbestimmter Ausgangsstärke wird mit einem organischen Überzug und einem Schmiermittel vorbeschichtet. Bei der Dosenkörperherstellung wird die Seitenwandstärke des Blechträgers relativ gleichmäßig über einen ausgewälten größeren Abschnitt der Seitenwandhöhe kontrolliert verringert. Eine spezifische Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Flachblechträgers stellt strukturell und wirtschaftlich gesehen eine praktische Alternative zu den tiefgezogenen und abstreckgezogenen Blechdosenkörpern dar, die normalerweise im Handel für Dosen für karbonisierte Getränke verwendet werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren ohne Seitenwandabstreckung zum Formen eines gebrauchsfertigen einstückigen Dosenkörpers mit vorbeschichteten Innen- und Außenflächen aus vorbeschichtetem Flachblech bereitgestellt, wobei dieser Dosenkörper auf einer axialen Seite offen und auf der anderen axialen Seite durch eine Endwand geschlossen ist und eine in bezug auf eine mittige Längsachse des Dosenkörpers symmetrisch angeordnete zylinderförmige Seitenwand hat, wobei ein Flansch am offenen Ende des Dosenkörpers vorgesehen ist und der genannte Flansch während des Formens der Seitenwand diagonal zur mittigen Längsachse angeordnet ist, so daß eine einheitliche Seitenwandhöhe definiert wird, die nach Abschluß des Ziehprozesses eine Seitenwandhöhe definiert, die im wesentlichen größer ist als der Durchmesser der zylinderförmigen Seitenwand, umfassend die folgenden Schritte:
Formen eines runden Rohlings mit vorbestimmtem Durchmesser, der aus Flachblech mit vorgewählter Ausgangsstärke zugeschnitten ist, das auf beiden Seiten mit einem organischen Polymerüberzug vorbeschichtet ist, der ein Ziehfett für den Ziehprozeß für solche einstückige Dosenkörper enthält;
Ziehen des zugeschnittenen Rohlings zum Formen eines becherförmigen einheitlichen Werkstücks mit einer geschlossenen Endwand, einer zylinderförmigen Seitenwand mit einem Durchmesser, der kleiner ist als der des zugeschnittenen Rohlings, und einem Flansch am offenen Ende einer solchen Seitenwand,
wobei ein solcher Ziehprozeß durchgeführt wird, damit die der vorgewählten Ausgangsstärke entsprechende Endwandstärke beim Formen der Seitenwand aus dem vorbeschichteten Blech unter Zugdehnung beibehalten wird und keine größere Stärke aufweist; anschließend
Nachziehen des becherförmigen Werkstücks zur Verringerung des Seitenwanddurchmessers durch Verschieben eines Randteils der geschlossenen Endwand in die zylinderförmige Seitenwand des Dosenkörpers, während ein Flansch an dessen offenem Ende gebildet wird, wobei dieser Nachziehvorgang durchgeführt wird, um eine im wesentlichen der Ausgangsstärke entsprechende Stärke der Endwand beizubehalten, während die Seitenwand einem Nachziehprozeß unterzogen wird, bei dem das vorbeschichtete Blech zur Verringerung seiner Stärke unter Zugdehnung nur zwischen ebenen Einspannflächen eingespannt wird, und von wenigstens einem zusätzlichen Nachziehvorgang zum Formen eines Enddosenkörpers mit noch kleinerem Durchmesser gefolgt wird, wobei solche zusätzlichen Nachziehvorgänge das Formen des vorbeschichteten Endwandblechs in eine gewünschte Struktur umfassen, die einen ringförmigen Trägerrand an dem Dosenkörper vorsieht, wobei die Zugdehnung der Seitenwand beim Formen des becherförmigen Werkstücks mit solchen zusätzlichen Nachziehvorgängen eine im wesentlichen gleichmäßige Seitenwandstärke erzielt, während die endgültige Seitenwandstärke des Dosenkörpers insgesamt etwa 50% gegenüber der vorgewählten Ausgangsstärke reduziert wird, wobei sich diese verringerte Seitenwandstärke von einem an die geformte Endwand angrenzenden Punkt bis zu einem an den Flansch am offenen Ende angrenzenden Punkt über die Höhe der Seitenwand erstreckt.
Aus dem Dokument US-A-4584859 ist ein Ziehverfahren ohne Seitenwandabstreckung zum Formen eines gebrauchsfertigen einstückigen Dosenkörpers mit vorbeschichteten Innen- und Außenflächen aus vorbeschichtetem Flachblech (15) bekannt, wobei dieser Dosenkörper auf einer axialen Seite offen und auf der anderen axialen Seite durch eine Endwand geschlossen ist und eine in bezug auf eine mittige Längsachse des Dosenkörpers symmetrisch angeordnete zylinderförmige Seitenwand hat, wobei ein Flansch am offenen Ende des Dosenkörpers vorgesehen ist und der genannte Flansch während des Formens der Seitenwand diagonal zur mittigen Längsachse angeordnet ist, so daß eine einheitliche Seitenwandhöhe definiert wird, die nach Abschluß des Ziehprozesses eine Seitenwandhöhe definiert, die im wesentlichen größer ist als der Durchmesser der zylinderförmigen Seitenwand, umfassend die folgenden Schritte: Formen eines runden Rohlings mit vorbestimmtem Durchmesser, der aus Flachblech mit vorgewählter Ausgangsstärke zugeschnitten ist, das auf beiden Seiten mit einem organischen Polymerüberzug vorbeschichtet ist, Ziehen des zugeschnittenen Rohlings zum Formen eines becherförmigen einheitlichen Werkstücks mit einer geschlossenen Endwand, einer zylinderförmigen Seitenwand mit einem Durchmesser, der kleiner ist als der des zugeschnittenen Rohlings, und einem Flansch am offenen Ende einer solchen Seitenwand, wobei ein solcher Ziehprozeß durchgeführt wird, damit die der vorgewählten Ausgangsstärke entsprechende Endwandstärke beibehalten wird, und anschließend Nachziehen des becherförmigen Werkstücks zur Verringerung des Seitenwanddurchmessers durch Verschieben eines Randteils der geschlossenen Endwand in die zylinderförmige Seitenwand des Dosenkörpers, während ein Flansch an dessen offenem Ende gebildet wird, wobei dieser Nachziehvorgang durchgeführt wird, um eine im wesentlichen der Ausgangsstärke entsprechende Stärke der Endwand beizubehalten; und von wenigstens einem zusätzlichen Nachziehvorgang zum Formen eines Enddosenkörpers mit noch kleinerem Durchmesser gefolgt wird, wobei solche zusätzlichen Nachziehvorgänge das Formen des vorbeschichteten Endwandblechs in eine gewünschte Struktur umfassen, die einen ringförmigen Trägerrand an dem Dosenkörper vorsieht.
Aus dem Dokument US-A-458459 ist auch ein einstückiger zylinderförmiger, vorbeschichteter Dosenkörper für Druckbehälter mit einer geschlossenen Endwand und einer einheitlichen Seitenwand bekannt, umfassend einen organischen Polymerüberzug auf der Innenund Außenseite, wobei die Endwand eine über einen wesentlichen Teil ihres Endwandflächenbereichs verlaufende Stärke aufweist, die im wesentlichen der genannten Ausgangsstärke eines solchen vorbeschichteten Flachblechs entspricht.
Vorzüge und Leistungen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend ausführlicher in der Beschreibung von Aspekten früherer Verfahrensweisen und spezifischer Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen betrachtet.
Dabei zeigt:
Fig. 1 und 2 jeweils eine schematische Querschnittsteilansicht eines herkömmlichen Nachziehwerkzeugs, das bei der Blecheinspannung das Verschachteln gekrümmter Flächen voraussetzt;
Fig. 3 eine schematische Darstellung der allgemeinen Anordnung zur Beschreibung einer spezifischen Ausgestaltung des neuen Bearbeitungssystems der Erfindung für die Inline-Herstellung von einstückigen Dosenkörpern;
Fig. 4 eine schematische Schnittflächenansicht eines vorbeschichteten Rohlings für das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren;
Fig. 5 eine schematische Querschnittsteilansicht des Werkzeugs zum Formen eines solchen Rohlings gemäß der Erfindung zu einem flachen, einstückigen, becherförmigen Werkstück mit einem Flansch an seinem offenen Ende;
Fig. 6 eine Querschnittsansicht eines solchen fertiggestellten becherförmigen Werkstücks mit Flansch, das mit dem offenen Ende nach oben in der Fertigungsstraße weitergeführt werden kann;
Fig. 7 eine schematische Querschnittsteilansicht zur Beschreibung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung, das auf Fig. 5 folgt;
Fig. 8 bis 11 vergrößerte Querschnittsteilansichten des Spannwerkzeugs und des Werkstücks zur Beschreibung des Nachformens der gekrümmten Verbindungsstelle zwischen der Endwand und der Seitenwand eines becherförmigen Werkstücks zur Vergrößerung der ebenen Einspannfläche während der Seitenwandverlängerung;
Fig. 12 eine Abbildung zur Beschreibung der Herstellung eines solchen Spannhülsen-Übergangsbereichs zwischen der Endwand und der Seitenwand eines Spannwerkzeugs, das bei der Umformung einer Werkstückverbindungsstelle, wie in Fig. 8 bis 11 beschrieben, verwendet wird;
Fig. 13 eine schematische Querschnittsteilansicht des Werkzeugs von Fig. 7 beim Formen eines neuen Werkstückquerschnitts und Verlängern der Becherseitenwand;
Fig. 14 eine schematische Querschnittsansicht des becherförmigen Werkstücks mit Flansch, das aus einem erfindungsgemäßen Durchmesserreduzierungsvorgang im Anschluß an den Napfziehvorgang von Fig. 5 hervorgeht;
Fig. 15, 16 und 17 schematische Querschnittsteilansichten zur Beschreibung des gekrümmten Eintrittsbereichs zwischen der Vertiefungsinnenwand und der ebenen Endwand für das erfindungsgemäße Stanzwerkzeug;
Fig. 18 eine vertikale Querschnittsansicht in der Ebene der mittigen Längsachse einer spezifischen Ausgestaltung zur Beschreibung des Betriebs des erfindungsgemäßen Herstellungssystems in Verbindung mit dem Werkstück aus Fig. 14, bei dem die Seitenwandstärke während der Zugdehnung der Werkstückseitenwand kontrolliert verringert wird, und zur Beschreibung des Versenkens der geschlossenen Endwand gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 19, 20 und 21 vergrößerte Querschnittsteilansichten des Werkzeugs und des Werkstücks zur Beschreibung des Beginns (Fig. 19) und des Verlaufs (Fig. 20) einer solchen Seitenwandverlängerung und zur Beschreibung des Versenkens der Endwand (Fig. 21) zum Formen des Werkstücks von Fig. 18;
Fig. 22 eine auseinandergezogene Querschnittsteilansicht des Werkstückträgers, der aus dem Endwandsenkverfahren von Fig. 21 resultiert;
Fig. 23 eine Querschnittsansicht einer spezifischen Ausgestaltung eines einstückigen Dosenkörpers im Anschluß an ein erfindungsgemäßes Formverfahren in Verbindung mit dem Werkstück von Fig. 18;
Fig. 24 eine vergrößerte Querschnittsteilansicht zur Beschreibung des Verfahrens und der Abfolge der Einspannung und Nachformung des geschlossenen Endes und der Seitenwandverlängerung zum Formen der spezifischen Ausgestaltung von Fig. 23;
Fig. 25 eine Querschnittsteilansicht des Werkstücks und des Werkzeugs zur Beschreibung der Fertigstellung der kuppelförmigen Endwand und der Metallrandbildung für den Druckbehälter-Dosenkörper von Fig. 23; und
Fig. 26 eine vertikale Querschnittsansicht einer spezifischen Ausgestaltung der Erfindung mit geschweißtem Endverschluß, die einen zweiteiligen Behälter für karbonisierte Getränke bildet.
Wie in der Querschnittsansicht von Figur 1 dargestellt, setzen herkömmliche Nachziehverfahren zur Herstellung von einstückigen Dosenkörpern beim Nachziehen eines becherförmigen Werkstücks sowohl auf der Innen- als auch auf der Außenseite der gekrümmten Verbindungsstelle zwischen der Endwand und der Seitenwand eines becherförmigen Werkstücks das "Verschachteln" von gekrümmten Einspannflächen voraus.
Bei einem solchen Verfahren stellt die Spannhülse 30 einen gekrümmten Übergangsbereich 31 zwischen der Spannhülsenendwand 32 und der zylinderförmigen Seitenwand 33 der Spannhülse dar. Man versuchte, die Spannhülsenfläche 31 an der Verbindungsstelle zwischen der Endwand 32 und der Seitenwand 33 der Innenseite des gezogenen Bechers 34 anzupassen. Darüber hinaus wies der Nachziehprägestempel 35 eine gekrümmte Fläche 36 zur Einspannung der Außenseite an der Verbindungsstelle zwischen Endwand 32 und Seitenwand 33 auf. Diese Anpassung sollte bei dem Nachziehvorgang von Fig. 2 mit dem Verschieben des Blechs zwischen den gekrümmten Flächen 31, 36 zur Prägevertiefung hin fortgesetzt werden.
Bei dem in der Theorie "idealen" DRD-Verfahren wird die Oberfläche eines gezogenen Produktes nicht vergrößert, wenn das ebene Flachblech eines zugeschnittenen Rohlings oder die Endwand eines becherförmigen Werkstücks in die Seitenwand gezogen wird. In der Praxis wird die Seitenwand jedoch beim Ziehen und Nachziehen des Metalls zu ihrem offenen Ende hin immer stärker. Bei dem herkömmlichen DRD-Verfahren zum Formen von tiefgezogenen Dosenkörpern, deren Seitenwandhöhe größer als der Durchmesser ist, nimmt die Metallstärke beispielsweise um 15% bis 30% zum offenen Ende des Dosenkörpers hin zu.
Der herkömmliche Vertiefungseintritt des Prägestempels (wie z.B. 37 von Fig. 1 und 2, dargestellt im Querschnitt in einer Ebene, die die mittige Längsachse 38 des Dosenkörpers enthält) war so groß wie möglich, damit während der Bewegung der Stanzmaschine 39 in die Ziehwerkzeugvertiefung 40 eine Faltenbildung (oder eine Wellenbildung) in dem Blech vermieden wird. Weiterhin war bei solchen früheren Verfahren die gekrümmte Fläche des Ansatzteils 41 der Stanzmaschine 39 so klein wie möglich, um ein "Ausstanzen" des Metalls zu Beginn des Nachformens eines Rohlings oder eines Bechers zu vermeiden. Bei solchen früheren Verfahren hatte der typische Krümmungsradius jeder solchen gekrümmten Fläche nach der anfänglichen Becherbildung zum Formen eines Dosenkörpers für eine 211 x 400 große Dose mit einem Durchmesser von 4,29 cm (1-11/16") und einer Höhe von 10,16 cm (4") die folgenden Maße:
Spannhülsenfläche 32 3,18 mm (.125")
Vertiefungseintrittsfläche 38 1,78 mm (.070")
"Stanzmaschinenansatz"-Fläche 42 3,18 mm (.125")
Ziehwerkzeugfläche 36 3,43 mm (.135")
Solche herkömmlichen DRD-Verfahren verstärkten jedoch das Blech zum offenen Ende des Dosenkörpers hin. Und Seitenwandabstreckung ist keine gute Lösung, da sich die Kaltverformungseigenschaften des Abstreckziehens auf die organische Vorbeschichtung ungünstig auswirken.
Im Rahmen des in der allgemeinen Anordnung in Fig. 3 schematisch dargestellten Herstellungssystems wird nicht nur eine Verstärkung des Seitenwandträgers verhindert, während der Durchmesser eines becherförmigen Werkstücks im Verlauf einer Mehrzahl von nacheinander ablaufenden Verfahren schrittweise abnimmt, sondern es wird auch die Trägerverstärkung über das gesamte Werkstück geregelt.
Darüber hinaus kann mit der Erfindung die Seitenwand ohne Seitenwandabstreckung reduziert werden. Das Ergebnis ist ein Dosenkörper mit "gestreckter Seitenwand", bei dessen Herstellung die Trägerspannung während der Seitenwandverlängerung kontrolliert reguliert wird.
Bei jedem in einer Mehrzahl von miteinander verbundenen durchmesserreduzierenden Vorgängen wird eine relativ gleichmäßige Verringerung der Seitenwandstärke erzielt. In einer ersten Herstellungsphase einer spezifischen Ausgestaltung (dargestellt durch die gestrichelte Linie 43 in Fig. 3) wird der Durchmesser eines Dosenmaterialrohlings in zwei Vorgängen verändert, um ein becherförmiges Werkstück mit wesentlich verringertem Seitenwanddurchmesser zu formen, wobei die Seitenwandstärke nur relativ geringfügig verringert wird. In einer zweiten Herstellungsphase einer solchen spezifischen Ausgestaltung (dargestellt durch die gestrichelte Linie 44 in Fig. 3) wird die Seitenwandstärke während der Verlängerung des Seitenwandmetalls unter höherer Spannung stärker verringert, wobei der Durchmesser des becherförmigen Werkstücks relativ geringfügig verändert wird. Somit wird ein einstückiger Dosenkörper mit einer Seitenwand von geregelter und geringerer Stärke über ihre gesamte Höhe hergestellt. Durch diesen Prozeß wird der Oberflächenbereich des Werkstücks gegenüber dem des Ausgangsrohlings wesentlich vergrößert, wenn die Seitenwand unter Spannung und ohne Seitenwandabstreckung verlängert wird.
Zur Herstellung der einstückigen Dosenkörper mit einer durch Zugspannung verlängerten, gestreckten Seitenwand mit dem in Fig. 3 schematisch dargestellten Herstellungssystem wird Flachblech mit vorbestimmter Stärke und Oberflächeneigenschaften verwendet. Ein solcher Blechträger ist auf beiden Seiten mit einem organischen Überzug und einem Schmiermittel vorbeschichtet. Die Betriebsgeschwindigkeit des Herstellungssystems ist vorzugsweise unabhängig von der Geschwindigkeit des vorbereitenden Vorbeschichtungschrittes.
Der auf den oberflächenvorbereiteten Blechträger aufgetragene organische Überzug enthält eine "Ausblühverbindung"; daß heißt, ein Schmiermittel, das durch die Wärme und/oder den Druck bei der Herstellung aktiviert wird. Außerdem sieht die Erfindung eine Oberflächenvorbeschichtung mit einem Schmiermittel des Typs vor, der auch beim Ziehen von Dosenkörpern verwendet wird. Der zum Vorbeschichten verwendete organische Überzug und das Schmiermittel (auf die Oberfläche aufgetragene integrierte Ausblühverbindung) werden besonders für Innenflächen von Eßwarenbehältern zuvor ausgewählt, um den Anforderungen staatlicher Aufsichtsbehörden, wie zum Beispiel der amerikanischen Food and Drug Administration, zu genügen.
Die in dem organischen Überzug integrierte Ausblühverbindung und das auf die Oberfläche aufgetragene Verstärkungsschmiermittel werden für jede vorbereitete Oberfläche ausgewählt. Vorzugsweise wird das Schmiermittel unter Anwendung eines Coil Vorbeschichtungsverfahrens auf die Oberfläche des organischen Überzugs aufgetragen. Das Gesamtgewicht der Schmiermittelbeschichtung auf jeder Oberfläche wird zuvor ausgewählt und liegt zwischen etwa 1,39 und 1,86 mg/m² (15 bis 20 mg/Quadratfuß). Die Geschwindigkeit der Fertigungsstraße ist von der Geschwindigkeit der Vorbereitungsstraße unabhängig. Die Anforderungen, die an das Schmiermittel gestellt werden, damit es bei der Herstellung den auf der Außenseite des Dosenmaterials wirkenden Belastungen standhält, unterscheiden sich jedoch von den Schmiermittelanforderungen auf der Innenseite des Dosenkörpers. Auch können sich die an den organischen Überzug gestellten Anforderungen für optimalen Produktschutz auf einer solchen Innenseite von den Absichten des organischen Überzugs auf der Außenseite unterscheiden. Die Verfahrenstechnik der vorliegenden Erfindung läßt eine selektive Vorbeschichtung in bezug auf die Innen- und/oder Außenfläche zu und hält die Integrität einer solchen Beschichtung während der Herstellung von einstückigen Dosenkörpern aufrecht. In Bereichen, wo Behälterspezifikationen für karbonisierte Getränke eine Zweistufen-Behandlung und Lackierung der Innenseite eines tiefgezogenen und abstreckgezogenen Dosenkörpers voraussetzen, reicht in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Verfahrenstechnik eine innere Spritzschicht oder eine E-Schicht-Ausbesserung aus, wobei eine solche Ausbesserung für viele Behälterprodukte jedoch nicht erforderlich ist. Die mehrstufigen Reinigungs - und Oberflächenbeschichtungs - Nachbearbeitungsvorgänge, die bei D+I-Verfahren erforderlich sind, werden erheblich eingeschränkt, wobei einige solcher Nachbearbeitungsvorgänge ganz beseitigt werden, da die Schutzeigenschaften der organischen Vorbeschichtung während des Formens auf der Innen- und Außenseite des Dosenkörpers für die meisten Eßwaren im wesentlichen beibehalten werden.
Die von der Anmelderin eingereichte parallele US- Patenanmeldung 07/573,548 mit dem Titel "Ziehverarbeitungsverfahren, Systeme und Werkzeuge für die Herstellung von einstückigen Dosenkörpern" wird hierin einbezogen, um mehr Informationen über Oberflächenvorbereitungsverfahren für die Vorbereitung von Flachblech als Träger und über organische Polymermaterialien als organische Schutzschicht für spezifische Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung bereitzustellen. Durch die Verwendung von organischen Doppelbeschichtungssystemen auf Blechträgern und vorgewählten Überzuggewichten für jede Oberfläche und durch die Einbeziehung einer Ausblühverbindung und eine anschließende vorgewählte verstärkung durch ein Oberflächenschmiermittel wird wohl eine ausreichende Integrität der organischen Schutzschicht für die hierin beschriebene Seitenwandstreckung und die durchmesserreduzierenden Vorgänge gewährleistet. Die Notwendigkeit einer Innenseitenausbesserung, sofern erforderlich, würde voraussichtlich auf Bereiche der Innenseitenwand bestimmter Behälter beschränkt sein.
Für die gegebenen Zwecke ist das Flachblech vorzugsweise kaltgehärtet. Doppelt reduziertes Flachblech (siehe Making, Shaping and Treating Steel (Herstellen, Formen und Behandeln von Stahl, 9. Ausgabe, 1971, Seite 971 AISE, herausgegeben von Herbick & Held, Pittsburgh, PA) wird für spezifische Ausgestaltungen aus Flachblech bevorzugt verwendet. Der Kohlenstoffgehalt wird von herkömmlichen Weißblechproduktionsverfahren mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 0,12% auf weniger als 0,02% reduziert, wobei ein Gehalt von etwa 0,002% bis etwa 0,01% bevorzugt wird. Außerdem würde der Mangan-Gehalt von herkömmlichen Weißblechproduktionsverfahren (etwa 0,6%) vorzugsweise auf weniger als 0,2% reduziert; zum Beispiel zwischen 0,1% und etwa 0,2% Mangan. Solche Zusammensetzungen vereinfachen die Streckung des hierin beschriebenen Sei tenwandträgers durch Zugdehnung. Gemäß Fig. 3 werden Oberflächenvorbereitung und Vorbeschichtung bei 46 durchgeführt. Das Vorbeschichten mit dem organischen Überzug und dem Schmiermittel wird in der am 27. August 1990 von der Anmelderin eingereichten parallelen US-Patentanmeldung 07/573,366 mit dem Titel "Composite-Coated Flat-Rolled Sheet Metal Manufacture and Product" (Verbundstoffbeschichtetes Flachblech - Herstellung und Produkt) ausführlicher beschrieben, die hier als Referenz einbezogen ist. Je nach Endprodukt und Reduzierung der Seitenwandstärke kann das Gewicht der Oberflächenbeschichtung auf der Innenseite zwischen etwa 1,55 (10) und etwa 3,1 mg/cm² (20 mg/Zoll²) liegen.
Dosenmaterial aus vorbeschichtetem Flachblech wird bei Quelle 50 gesammelt; zum Beispiel kann Bandmaterial als Coil oder beweglicher Bandakkumulator so angeordnet sein, daß die Geschwindigkeiten von Dosenmaterialvorbereitung und Produktionslinie voneinander unabhängig sind. Alternativ kann Dosenmaterial bei Quelle 50 gesammelt und von dort zur Fertigungsstraße als zugeschnittenes Blech oder zugeschnittener Rohling abgegeben werden.
Station 52 kann eine Rohling- und Napfziehpresse umfassen, der Endlosband oder -bleche zugeführt werden; alternativ kann sie auch eine Napfziehpresse umfassen, der die zugeschittenen Rohlinge zugeführt werden. Mit beiden Optionen wird ein relativ flaches, einstückiges becherförmiges Werkstück 54 mit einem Flansch 55 am offenen Ende der Seitenwand 56 geformt. In der spezifischen Ausgestaltung wird der Durchmesser des Rohlings beim Formen des Durchmessers der Seitenwand 56 im Rahmen eines solchen Napfziehvorgangs um etwa 35 Prozent verringert.
Die Bechergestaltung und die anschließende Durchmesserreduzierung des Bechers 54 bei Station 57 werden durchgeführt, um eine Zunahme der Seitenwandstärke zu verhindern. Das Verhindern der Zunahme der Seitenwandträgerstärke ist ein wichtiger Faktor bei der Regelung der Seitenwandstärke während der Seitenwandverlängerung.
In der spezifischen Ausgestaltung wird der Seitenwanddurchmesser für einen einstückigen Dosenkörper zum größten Teil in einer zweistufigen ersten Phase festgelegt. Aus einem Rohlinganschnitt mit einem Durchmesser von etwa 14,92 cm (5,875") (zum Formen eines Enddosenkörper-Seitenwanddurchmessers von 6,56 cm (2,581")) wird beispielsweise in zwei durchmesserreduzierenden Vorgängen das Werkstück 60 mit einem Seitenwanddurchmesser von etwa 7,58 cm (2,986") geformt. Das heißt, der Anschnittdurchmesser wird in dieser ersten Phase um etwa 50% oder mehr verringert, während die Blechträgerstärke der Seitenwand 61 (ausgenommen Flansch 62) nur um etwa 15% verringert wird. Durch das Formen des Flansches 62 am offenen Ende des Werkstücks 60 wird neben anderen Vorzügen eine gleichmäßige Seitenwandhöhe gebildet. In einer Mehrzahl von aufeinanderfolgenden durchmesserreduzierenden Vorgängen wird zur Erzielung des Seitenwanddurchmessers des flachen becherförmigen Werkstücks 54 der Durchmesser eines runden zugeschnittenen Rohlings um etwa ein Drittel verringert. Dieser Seitenwanddurchmesser des flachen Bechers wird anschließend in der zweiten Durchmesserreduzierungsstation 57 um etwa 25% verringert, so daß sich ein becherförmiges Werkstück 60 mit Seitenwand 61, einem Flansch 62 am offenen Ende und einer geschlossenen Endwand 63 ergibt.
In einem kontrollierten Teil der geschlossenen Endwand wird die Ausgangsstärke während der gesamten Zugdehnung der Seitenwand und der hier gelehrten Durchmesserreduzierung beibehalten. Der ebene Teil der geschlossenen Endwand behält seine Ausgangsstärke beispielsweise während des ersten durchmesserreduzierenden Vorgangs der spezifischen Ausgestaltung bei Napfziehstation 52 und während des zweiten Vorgangs bei Station 57 bei. Die Seitenwandstärke in dieser spezifischen Ausgestaltung wird während dieser ersten Phase, wenn sich der Träger der gekrümmten Verbindungsstelle zwischen der geschlossenen Endwand und der Seitenwand in der Übergangsphase befindet, d.h. wenn die Stärke von dieser Ausgangsstärke der Endwand zu der gleichmäßigen Seitenwandstärke verringert wird, relativ geringfügig und gleichmäßig verringert.
Der Flansch 55 am offenen Ende des flachen Bechers 54 und der Flansch 62 am offenen Ende der Seitenwand 61 werden in einer Ebene ausgerichtet, die diagonal (lotrecht oder fast lotrecht) zur mittigen Längsachse des Werkstücks verläuft; daß heißt, der Flansch wird so ausgerichtet, daß er das Werkstück beim Verschieben in der Fertigungsstraße stützt. In einer zweiten Herstellungsphase (44) der spezifischen Ausgestaltung wird die Seitenwand des Werkstücks unter höherer Spannungseinwirkung noch mehr verlängert, wobei es aber zu relativ geringfügigen Durchmesserreduzierungen kommt.
Außerdem werden spezielle Maßnahmen getroffen, damit Flächen aus im wesentlichen ausschließlich gleichmäßig starkem Material eingespannt werden können, so daß trotz der kleinen Einspannflächenbereiche infolge solcher geringfügigen Durchmesserreduzierungen bei jedem der zwei Seitenverlängerungsvorgänge unter höherer Spannung dieser zweiten Phase eine stärkere Seitenwandverlängerung unter höherer Spannung möglich ist.
Bei der Verwendung von doppelt reduziertem Flachblech mit einem Gewicht von 29,5 kg (65 Pfund) pro Normalkiste zum Herstellen eines 340g (12 Unzen) schweren Dosenkörpers für karbonisierte Getränke wird der Durchmesser des zugeschnittenen Rohlings beim Formen des flachen Bechers 54 um etwa 35% verringert. In der spezifischen Ausgestaltung wird der Seitenwanddurchmesser von 9,86 cm (3,882") des flachen Bechers 54 zum Formen des Werkstücks 60 mit einem Durchmesser von 7,58 cm (2,98611) um etwa 25% verringert. In zwei aufeinanderfolgenden Seitenwandverlängerungs - und Durchmesserreduzierungsvorgängen unter höherer Spannung in Verbindung mit der dargestellten Ausgestaltung wird der Durchmesser der Seitenwand um etwa 2,5% bis etwa 10% verringert, während die Seitenwand im Vergleich zu den zwei Vorgängen der ersten Phase stärker verlängert und die Seitenwandstärke stärker reduziert wird.
Von der Station 57 (Fig. 3) wird das becherförmige Werkstück 60 mit dem offenen Ende nach unten auf dem Flansch 62 zur Station 64 befördert, wo das Werkstück 60 in einem dritten durchmesserreduzierenden Vorgang nachgeformt wird, bei dem die Seitenwandverlängerung von einem speziellen Versenkvorgang der Endwand gefolgt wird; letzterer wird vorzugsweise in derselben Preßstation (64) durchgeführt.
In der spezifischen Ausgestaltung fällt die Durchmesserreduzierung in Station 64 geringfügiger aus als in den vorausgehenden Stationen; zum Beispiel 13% bei der Bearbeitung dieses 340g (12 Unzen) schweren Druckbehälterdosenkörpers. Ein wesentlicher Teil des Einspannvorgangs wird an der im wesentlichen gleichmäßig starken Seitenwand des nachgeformten Werkstücks von Station 57 durchgeführt. Nach der Vollendung der ersten Seitenwandverlängerung unter höherer Spannung in Station 64 und nach dem Lösen der Spannung findet das Versenken der geschlossenen Endwand statt. Wie in nachfolgenden Figuren gezeigt, wird bei diesem Versenkvorgang wenigstens der Teil des Werkstück- Verbindungsstellenträgers gewendet, der stärker ist als die gerade fertigestellte, relativ gleichmäßig starke Seitenwand; außerdem wird ein Teil dieser angrenzenden Seitenwand in die Endwand geschoben. Das Ergebnis eines solchen Versenkvorgang ist, daß sich die bei dem Vorgang in Station 64 erzielte gleichmäßige Seitenwandstärke über die Seitenwandhöhe in die gekrümmte Verbindungsstelle (die als nächstes eingespannt wird) und in die geschlossene Endwand erstreckt.
Am offenen Ende des Werkstücks werden der Flansch mit dem geringen Durchmesser (infolge der geringfügigen Durchmesserreduzierung der Seitenwand in Station 64) und das zum offenen Ende des Werkstücks 66 führende angrenzende Metall 65 anschließend abgeschnitten. Ein Teil dieses zu entfernenden eingespannten Flansches und/oder dieses angrenzenden Metalls 65 wird eine größere Stärke als die aus dem gerade abgeschlossenen Vorgang hervorgehende Seitenwand haben.
Das Werkstück 66 mit verlängerter Seitenwand und versenkter Endwand 67 wird anschließend für eine weitere Verlängerung der Seitenwand unter hoher Spannung in einem darauffolgenden Seitenwand-Durchmesserreduzierungsvorgang bei Station 68 (Fig. 3) verlagert. Die geringfügige Durchmesserverringerung wird in einem kleinen Flansch am offenen Ende reflektiert. Dieser kleine Flansch und das angrenzende, zum offenen Ende führende Metall bieten bei der Inline-Förderung im allgemeinen keine ausreichend große ebene Fläche für eine angemessene oder stabile Unterstützung eines Werkstücks an dessen offenem Ende. Aus diesem Grund kann für die Werkstückverschiebung zwischen den Stationen 64 und 68 (und bei Inline-Bedarf auch danach) eine andere Beförderungsmethode, wie zum Beispiel bekannte Seitenwandklammerverfahren, angewendet werden.
Der Beschneidungsvorgang am offenen Ende des Dosenkörpers 70 wird bei Station 72 durchgeführt. Dieser Vorgang wird in Verbindung mit einer spezifischen Ausgestaltung so durchgeführt, daß die Getränkedosenbildung berücksichtigt wird. Das heißt, der gesamte Flansch und das angrenzende, zum offenen Ende führende Metall werden vor der Station 74 entfernt, wo ggf. die E-Schicht-Ausbesserung der Innenfläche stattfindet. Einschnüren und Stanzbördeln (mit im Handel erhältlichen Vorrichtungen) erfolgen vor der Inspektion in der Teststation 78 bei Station 76. Nachfolgende Konservierungsvorgänge, wie zum Beispiel Auffüllen und Aufsetzen eines Endverschlusses, können bei Station 80 durchgeführt werden.
Bei der vorliegenden Erfindung sind mehrere Bearbeitungsschritte nicht mehr erforderlich, die bei der Herstellung von einstückigen Dosenkörpern mit Seitenwandabstreckung notwendig sind. Die vorliegende Erfindung kann beispielsweise auffolgende Maßnahmen verzichten: a) notwendiges Abwaschen von Abstreckschmiermittel von dem Dosenkörper, b) Beschichten der äußeren Seitenwand mit einem Schutzüberzug und c) Beschichen des "Randes" der äußeren Grundfläche und des Bodens. Für bestimmte Produkte ist die bei aktuellen Abstreckmethoden in Verbindung mit Getränkedosenkörpern erforderliche Lackierung (und Härtung) der Innenfläche nicht mehr notwendig; eine Ausbesserung der Seitenwandinnenfläche kann ggf. problemloser in der Fertigungsstraße erfolgen.
Die Herstellungschritte bei der spezifischen Ausgestaltung werden nachfolgend ausführlicher unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Figuren beginnend bei Fig. 4 betrachtet. Ein Rohling 84 wird aus Dosenmaterial zugeschnitten, dessen Flachblechträger mit vorbestimmter Stärke vorbeschichtet wurde. Ein solcher Rohling hat einen vorbestimmten Schnittflächendurchmesser. In der Querschnittsteilansicht des Napfziehwerkzeugs in Figur 5 definiert der Napfziehprägestempel 85 die Prägevertiefung 86 mit dem Eintrittsbereich 87 zwischen seiner Seiteninnenwand 88 und der ebenen Einspannfläche 89. Das Stanzmaschinengesenk 90 bewegt sich, wie dargestellt, relativ zur Prägevertiefung 86, wenn der Rohling 84 am Außenrand des Stanzmaschinengesenks 90 zwischen der ebenen Einspannfläche 89 des Prägestempels 85 und der ebenen Fläche 91 der Spannhülse 92 eingespannt wird. Solche ebenen Einspannflächen verlaufen diagonal senkrecht oder fast senkrecht zur mittigen Längsachse 93.
Der Vertiefungseintrittsbereich 87 hat, wie im vertikalen Querschnitt dargestellt (d.h. in einer Ebene, die die mittige Längsachse 93 enthält), eine gekrümmte Oberfläche, die um einen kleinen Krümmungsradius gestaltet ist und eine "scharfe Kante" für eine mehrdirektionale Bewegung des Dosenmaterials von einer ebenen Konfiguration in die Prägevertiefung bereitstellt. Der radiale Vorsprung eines solchen Vertiefungseintrittsbereichs des Napfziehwerkzeugs auf die Einspannebene liegt bei etwa dem Fünffachen der Nennausgangsstärke des Blechträgers.
Der Vertiefungseintrittsbereich 87 ist jedoch vorzugsweise um mehrere Krümmungsradien gestaltet. Wie nachfolgend ausführlicher beschrieben ist, wird durch die Verwendung mehrerer Krümmungsradien der gekrümmte Oberflächenbereich des Vertiefungseintrittsbereichs vergrößert, ohne daß dieser Vorsprung auf die Einspannfläche vergrößert wird. Die Verwendung mehrerer Radien läßt sich daran erkennen, daß die benutzten mehreren Radien angegeben sind; in der spezifischen Ausgestaltung liegen die für den Vertiefungseintrittsbereich 87 verwendeten mehreren Radien bei etwa 1,27mm/0,51mm/1,27mm (0,05"/0,02"/0,05") Ein in der Mitte der Oberfläche liegender Radius von etwa 0,51 mm (0,02") bietet eine schärfere Kante, über die das Dosenmaterial in die Prägevertiefung bewegt wird. Dies ist ein wichtiger Aspekt bei der Erzielung einer gleichmäßigen Reduzierung der Seitenwandstärke sowie bei dem Ausmaß einer solchen Reduzierung. Außerdem spitzt sich die Vertiefungswand 88 leicht zu, so daß mit zunehmender Tiefe einer solchen Vertiefung ein größerer Durchmesser gewährleistet wird.
Durch solche Vertiefungseintrittsmaßnahmen und eine selektive Verringerung des Freiraums für einen solchen Seitenwand-Durchmesserreduzierungsvorgang zwischen der peripheren Seitenwand der Stanzmaschine und der Vertiefungsinnenwand (an einem solchen Eintrittsbereich) auf weniger als die Stärke des verlängerten Trägers wird die Erzielung einer gleichmäßigeren Seitenwandstärke über im wesentlichen die gesamte Seitenwandhöhe erleichtert. Wie hierin beschrieben, unterstützt die Auswahl eines solchen Freiraums die Regelung der Zugdehnung und der ausgewählten Stärkenübereinstimmung entlang der Seitenwandhöhe. In der spezifischen Ausgestaltung aus doppelt reduziertem Stahl mit einer Ausgangsstärke von 0,183mm (0,0072") gewährleistet ein Freiraum von etwa 0,179mm (0,007") (radial im Querschnitt gemessen) um den Umfang des Napfziehprägestempels beispielsweise eine Seitenwandstärke von etwa 0,168mm (0,0066"), die zwischen der Verbindungsstelle der geschlossenen Endwand und dem Flansch am offenen Ende über die gesamte Seitenwandhöhe relativ gleichmäßig ist. Ein solcher Freiraum wird in einer Mehrzahl aufeinanderfolgender durchmesserreduzierender Vorgänge vorgewählt.
Die gekrümmte Fläche 94 am Rand- (Ansatz-) Teil der Stanzmaschine 90 ist um einen größtmöglichen Krümmungsradius gestaltet, der bei einem Napfziehvorgang verwendet werden kann, ohne daß es zu einer Wellen- oder Faltenbildung in dem Träger kommt. Für den Napfziehvorgang bei der Herstellung des obengenannten Dosenkörpers für eine 340g (zwölf Unzen) schwere Getränkedose unter Verwendung von doppelt reduziertem vorbeschichtetem Flachbiech mit einem Gewicht von 29,5 kg (65 lbs) pro Normalkiste wird ein Krümmungsradius von 7,62mm (0,300") am Stanzmaschinenansatz (etwa das Vierzigfache der Nennausgangsstärke) verwendet. Mit einem so großen Stanzmaschinenansatz wird die Blechträgheit zu Beginn der Gestaltung einer krummlinigen Seitenwand aus einem Flachblechträger überwunden.
Der Becher 96 (Fig. 6) weist eine Endwand 97, eine in bezug auf die mittige Längsachse 99 symmetrisch angeordnete Seitenwand 98, einen Flansch 100 in einer Ebene, die diagonal lotrecht oder fast lotrecht zur Achse 99 verläuft und eine Verbindungsstelle 101 zwischen der Endwand 97 und der Seitenwand 98 auf. Die Verbindungsstelle 101 hat im vertikalen Querschnitt eine gekrümmte Konfiguration, die der des Stanzmaschinenansatzes 94 von Fig. 5 entspricht und um einen Krümmungsradius von etwa 7.62 mm (0,003") gestaltet ist.
Während der Bechergestaltung stimmt die mittige Längsachse 99 des Bechers 96 mit der mittigen Längsachse 93 des Prägestempels überein; die relative Bewegung zwischen den Werkzeugen findet so statt, daß diese Werkzeugkomponenten in einer symmetrischen Beziehung zur Achse 93 ausgerichtet sind.
Während der darauffolgenden Durchmesserreduzierungen des Werkstücks wird auf die gekrümmten Einspannf lächen verzichtet und es werden nur noch die ebenen Einspannflächen verwendet. Die gekrümmte Verbindungsstelle zwischen der geschlossenen Endwand und der Seitenwand des Werkstücks (z.B. Becher 96) wird außerdem zunächst um eine kleinere gekrümmte Randfläche des Spannwerkzeugs nachgeformt. Zu Beginn dieser Verbindungsstellennachformung wirkt eine Kraft auf die geschlossene Endwand des Werkstücks, die in einer diagonal verlaufenden Ebene weg von der mittigen Längsachse (99) gerichtet ist. Eine solche Nachf ormung der gekrümmten Verbindungsstelle des flachen Bechers (die auch in nachfolgenden Dosenkörpergestaltungsvorgängen stattfindet) ist wichtig&sub1; da durch das Nachformen der Verbindungsstelle mehr Dosenmaterialfläche zur Verfügung steht, die bei der Bildung eines neuen Querschnitts des Werkstücks zwischen ebenen Flächen eingespannt werden kann.
Fig. 7 zeigt die Nebeneinanderlage von Becher 96 und Werkzeug, das sich der Verbindungsstelle der geschlossenen Endwand vor einer solchen Nachformung der Verbindungsstelle nähert. Der Prägestempel 102 kann für das Verständnis des Nachformens der Verbindungsstelle eines becherförmigen Werkstücks als feststehend angesehen werden - dies ist so zu verstehen, daß die erforderliche relative Bewegung zwischen den Werkzeugkomponenten mit übereinstimmenden Mittelachsen durchgeführt wird.
Es ist auch zu beachten, daß eine solche relative Bewegung zwischen oberem und unterem Werkzeug in der Praxis vorzugsweise so gewählt wird, daß das Werkstück auf die Walzbahn (die Laufbahn des Werkstücks) ausgegeben wird, ohne daß ein Entfernen des Werkstücks von Werkzeugvertiefungen oder der Stanzmaschine und ohne daß ein Sammeln des Werkstücks außerhalb der Fertigungsstraße für eine spätere Wiedereinführung in die Fertigungsstraße erforderlich ist. Bei der dargestellten Vorrichtung ist das offene Ende des Bechers während der Gestaltung nach unten gerichtet, damit das Werkstück so ausgegeben werden kann, daß es mit dem offenen Ende nach unten auf der Walzbahn befördert wird. Die Beförderung von den ersten beiden Preßstationen findet auf dem Flansch des jeweiligen Werkstücks statt.
Wie in Fig. 7 (und auch in nachfolgenden Figuren) dargestellt, wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise ein flacher Prägestempel verwendet. Das bedeutet, daß der Prägestempel 102 nur die ebene Einspannfläche 103 darbietet und diese ebene Einspannfläche in einer Ebene liegt, die diagonal zur mittigen Längsachse 99 verläuft. Sind diese Prägestempel aus bearbeitbarem Sintermaterial wie zum Beispiel Hartmetall hergestellt und die Einspannfläche liegt wie in der ersten Phase der spezifischen Ausgestaltung, so wird eine Verjüngung zwischen den ebenen Einspannflächen vorgesehen. Die Fläche 103 kann zum Beispiel um einen Bruchteil eines Grads (z.B. 0º 5') (nach außen öffnend) verjüngt sein, um die Verschiebung des Dosenmaterials entlang dieser Fläche zur Vertiefung hin zu erleichtern. Weitere Informationen über die Anwendung einer Verjüngung in Verbindung mit Werkzeugen aus Sinterwerkstoff befinden sich in der parallelen Patentanmeldung der Anmelderin Nr. 07/490,781 mit dem Titel "Draw-Process Methods, Systems and Tooling for Fabricating One-Piece Can Bodies" (Ziehverfahren, Systeme und Werkzeuge zur Herstellung von einstückigen Dosenkörpern).
Das axial verschiebbare Spannwerkzeug 104 hat eine hülsenartige Konfiguration und ist so angeordnet, daß es das Stanzmaschinengesenk 106 begrenzt. Das Stanzmaschinengesenk ist so ausgerichtet, daß es Dosenmaterial in die von dem Prägestempel 102 definierte Vertiefung 108 schiebt. Der Freiraum zwischen der Innenwand der Vertiefung 108 und dem Rand der Stanzrnaschine 106 wird selektiv in bezug auf die Ausgangsstärke verringert. Der radiale Freiraum um den Umfang zum Napfziehen von doppelt reduziertem 65#bb 0,183mm (0,0072") Flachbiech der spezifischen Ausgestaltung kann bei etwa 90% der Trägerstärke liegen, z.B. zwischen 0,163mm (0,0064") und 0,173mm (0,0068"). Mit anderen Worten, ein solcher radial verlaufender Freiraum um die Stanzmaschine liegt ca. 5 bis 10% unter der Trägerstärke. Aufgrund der Verlängerung des Dosenmaterials durch Verschieben um den Vertiefungseintrittsbereich durch einen solchen verringerten Freiraum in die Prägevertiefung wird die Spannung in dem Seitenwandträger erhöht. Die Trägerstärke wird durch Zugdehnung um die scharfe Kante des Vertiefungseintrittsbereichs verringert, wenn die Stanzmaschine in die Prägevertiefung verschoben wird. Folglich wird eine gleichmäßigere Verringerung der Seitenwandstärke entlang der Seitenwandhöhe zwischen der Verbindungsstelle und dem Flansch des Bechers erzielt. Die Seitenwandträgerstärke des Werkstücks wird bei Station 57 von Fig. 3 um ca. 10 bis 20% verringert; d.h. bei einer solchen spezifischen Ausgestaltung auf eine Stärke zwischen etwa 0,152mm (0,006") und etwa 0,14mm (0,0055").
Gemäß Fig. 7 weist die Spannhülse 104 eine Peripherie 110, eine ebene Endwand 111 und einen dazwischenliegenden Übergangsbereich mit gekrümmter Oberfläche 112 auf. Die Maße der Peripherie 110 der Spannhülse 104 lassen einen Werkzeugfreiraum von etwa 0,064mm (0,0025") in bezug auf die Ausdehnung der Seiteninnenwand (98) des Becherwerkstücks (96) zu.
Der Oberflächenbereich der Übergangszone 112 der Spannhülse 104 ist wesentlich kleiner als die Hälfte des Oberflächenbereichs der Verbindungsstelle 101 des Bechers 96.
Das bedeutet, daß in einer spezifischen Ausgestaltung ein Vorsprung des Übergangsbereichs 112 auf eine Einspannebene, die diagonal senkrecht zur mittigen Längsachse verläuft, weniger als etwa 40% des Vorsprungs der Becherverbindungsstelle 101 auf eine solche Ebene einimmt. Die Wechselbeziehung dieser gekrümmten Flächen wird so gewählt, daß ihre radialen Vorsprünge auf die transversale Einspannt läche wenigstens um 60% voneinander abweichen. Dies führt zu einer entsprechenden Vergrößerung der ebenen Einspannflächen, wenn die Verbindungsstelle 101 des Bechers 96 um den Übergangsbereich 112 nachgeformt wird (bevor die Metallverschiebung infolge der Bewegung der Stanzmaschine in die Prägevertiefung aufgenommen wird). Das Nachformen einer Werkstückverbindungsstelle wird in den Figuren 8 bis 11 dargestellt und mit Bezug darauf beschrieben.
In einer spezifischen zylinderförmigen Seitenwandausgestaltung mit den obengenannten Maßen nutzt die Übergangsbereichsfläche der Napfziehstanzmaschine zum Formen der Becherverbindungsstelle 101 einen 7,62mm (0,300") Krümmungsradius, so daß der Vorsprung dieser Verbindungsstelle auf die transversale Einspannfläche bei 7,62mm (0,300") liegt. Der Vorsprung des Übergangsbereichs 112 der gekrümmten Fläche der Spannhülse mit mehreren Krümmungsradien (wie in den Figuren 8 bis 11 dargestellt) nimmt im Vergleich zu dem Originalradius von 7,62mm (0,300") 1,8mm (0,071") ein. Dies führt zu einem radialen Unterschied von etwa 75%; d.h. ein Vorsprung des Übergangsbereichs 112 der Spannhülse auf die transversale Einspannebene nimmt weniger als etwa 25% des Vorsprungs der Verbindungsstellenfläche 101 mit einem Krümmungsradius von 7,62mm (0,300") ein. Durch das Nachformen der Becherverbindungsstelle wird die ebene Einspannfläche (wo die Spannhülsenfläche mit der ebenen Einspannfläche 103 des Prägestempeis 102 zusammenwirkt) folglich wesentlich vergrößert. Dieses Merkmal wird bei jedem Vorgang genutzt, bei dem ein neuer Durchmesser gebildet wird.
Gemäß Figur 8 kommt der Übergangsbereich 112 mit gekrümmter Fläche mit der Innenfläche der Verbindungsstelle 101 des Bechers 96 in Berührung, wenn die Spannhülse 104 gegen den Federdruck verschoben wird. Mit stetiger relativer Verschiebung (Fig. 9) wirkt eine nach außen gerichtete (von der mittigen Längsachse wegverlaufende) Kraft auf das Blech des Bechers 96 ein, wenn die Verbindungstelle 101 um einen kleineren Krümmungsradius gestaltet wird (Fig. 9). Nach Abschluß dieser Verbindungsstellennachformung (Fig. 11) ist das Dosenmaterial, das zum Formen eines neuen Seitenwanddurchmessers jetzt für eine Einspannung zwischen ebenen Einspannflächen zur Verfügung steht, wesentlich vergrößert. Der Einspannvorgang findet ausschließlich über diese ausgedehnte ebene Fläche zwischen der ebenen Einspannfläche des Prägestempels (103 in Fig. 7) und der ebenen Spannhülsenfläche 111 statt. Die Vergrößerung der ebenen Einspannfläche im Rahmen der geregelten Nachformung einer Werkstückverbindungsstelle wird bei Punkt 120 in Fig. 11 dargestellt.
Diese vergrößerte ebene Einspannfläche wird der Fläche hinzugefügt, die in dem zuvor erwähnten erfindungsgemäßen Verfahren erzeugt wurde, bei dem der prägevertiefungseintrittsbereich verringert wird. Durch einen kleineren Vertiefungseintrittsbereich (der in nachfolgenden Figuren noch ausführlicher beschrieben wird) wird die ebene Einspannfläche des Prägestempels für das Zusammenwirken mit der ebenen Fläche des Spannwerkzeugs vergrößert. Ein solcher Vorsprung des Prägestempel-Vertiefungseintrittsbereichs liegt bei dem Verfahrensablauf zwischen etwa dem Fünffachen und der Hälfte der Trägerstärke. Durch das Kombinieren der Wirkung des Nachformens der Becherverbindungsstelle und der Verwendung eines kleineren Vorsprungs des Vertiefungseintrittsbereichs wird die vorhandene ebene Einspannfläche im Vergleich zu der ebenen Einspannfläche von entsprechenden Dosenkörpern, die unter Verwendung herkömmlicher DRD-Verfahren hergestellt werden, um einen Faktor von wenigstens 2 vergrößert.
Darüber hinaus wird der periphere Übergangsbereich der Spannhülse (wie im Querschnitt dargestellt) vorzugsweise um mehrere Radien gestaltet. Gemäß Fig. 12 hätte ein einzelner Krümmungsradius "R" im peripheren Übergangsbereich der Spannhülse (im Querschnitt betrachtet) einen Vorsprung in der transversalen Einspannebene der Einspannendwand 102 (*) zur Folge, der größenmäßig "R" entsprechen würde. Anstelle von nur einem einzelnen Radius wird eine solche gekrümmte Fläche beim Formen eines gekrümmten Übergangsbereichs für das Spannwerkzeug durch die selektive Verwendung von "großen" und "kleinen" Krümmungsradien um mehrere Krümmungsradien gestaltet.
In Fig. 12 umfaßt die Spannhülse 124 eine transversal zur Mittelachse des Bechers verlaufende ebene Endwand 126. Außerdem umfaßt die Spannhülse 124 eine periphere Seitenwand 127. Bei dem bevorzugten Herstellungsverfahren des gekrümmten Übergangsbereichs für das Spannwerkzeug wird ein "großer" Radius R um den Mittelpunkt 128 verwendet, um einen tangential zur ebenen Endwand 126 verlaufenden Kreisbogen 129 zu bilden. Durch eine Ausdehnung des Kreisbogens 129 um einen Winkel von 45º wird die ausgedehnte Ebene der peripheren Seitenwand 127 an einem imaginären Punkt 130 geschnitten.
Wird der Radius R um den Mittelpunkt 132 verwendet, so wird der zur Seitenwand 127 tangential verlaufende Kreisbogen 134 gebildet. Wird der Kreisbogen 134 um einen Winkel von 45º vergrößert, so wird die transversale Einspannebene der Endwand 126 an einem imaginären Punkt 136 geschnitten.
Zwischen dem imaginären Punkt 136 und dem Mittelpunkt 132 wird eine gerade Linie 137 gezogen; zwischen dem imaginären Punkt 130 und dem Mittelpunkt 128 wird eine gerade Linie 138 gezogen; zwischen den parallelen Linien 137 und 138 wird äquidistant eine gestrichelte Linie 139 gezogen. Linie 139 enthält die Orte der Punkte für den Mittelpunkt eines "kleinen" Krümmungsradius, der tangential zu beiden Kreisbögen 129 und 134 verläuft, so daß eine plötzliche Flächenkreuzung an dem imaginären Punkt 141 vermieden wird. Mit einem Radius von ½ R, dessen Mittelpunkt 142 sich auf der Linie 139 befindet, wird der Kreisbogen 143 so gezogen, daß er eine glatte Fläche mit mehreren Krümmungsradien für den Übergangsbereich der Spannhülse 124 bereitstellt.
Gemäß der Spannwerkzeugkonstruktion in Fig. 12 ist der Vorsprung der gekrümmten Fläche mit mehreren Krümmungsradien auf die transversale Einspannebene der Endwand 102 0,707 mal so groß wie R, wodurch es im Vergleich zu der Fläche, die bei der Verwendung eines einzelnen Radius R für den gekrümmten Übergangsbereich der Spannhülse 124 vorhanden ist, zu einer weiteren Vergrößerung der ebenen Einspannfläche von fast 30% kommt. Darüber hinaus wird eine Eintrittsfläche 144 mit allmählicherer Krümmung in den Übergangsbereich und eine Fläche 145 mit allmählicherer Krümmung von dem Übergangsbereich auf die Einspannfläche 126 bereitgestellt. Die gekrümmte Fläche 144 gewährleistet bei der Verbindungsstellennachförmung außerdem einen leichteren Eintritt in den Spannwerkzeugübergangsbereich, der mit der Innenfläche der gekrümmten Verbindungsstelle eines becherförmigen Werkstücks in Kontakt ist.
In einer spezifischen zylinderförmigen Ausgestaltung eines Spannhülsenübergangsbereichs mit mehreren Radien zum Nachformen eines 7,62mm (0,300") großen Krümmungsradius für einen Werkstückbecher 76 liegt R bei 2,54mm (0,100"). Der Vorsprung des Spannhülsen Mehrradien-Übergangsbereichs auf die transversale Einspannebene liegt daher bei 1,796mm (0,0707") (aufgerundet 1,8mm (0,071"). Für R können auch andere Werte gewählt werden; z.B. ein 31,75mm (1,25") großer Krümmungsradius zum Nachformen einer Becherverbindungsstelle mit einem wesentlich größeren Radius als 7,62mm (0,300"); oder 22,86mm (0,9") zum Nachformen einer Verbindungsstelle mit kleinerem Kürmmungsradius. Im allgemeinen führt bei allen zuvor erwähnten handelsüblichen Dosengrößen ein Radius R von 2,54mm (0,100") zu den gewünschten Ergebnissen.
Wie in Figur 13 im Querschnitt dargestellt, wird zwischen der ebenen Fläche 103 des Prägestempels 102 und dem Spannhülsenübergangsbereich 112 eine trichterförmige Konfiguration 146 gebildet, damit das Werkstückdosenmaterial in die axial transversale Einspannebene verschoben werden kann, ohne daß der Überzug mit dem Verschieben des Stanzmaschinengesenks 106 in die Vertiefung 108 beschädigt wird. Ein weiterer Vorteil kann dadurch erzielt werden, daß die Fläche 103 an einem außerhalb der Einspannebene gelegenen Punkt (von der Achse 99 wegverlaufend) von der ebenen Einspannfläche wegverläuft.
Das Stanzmaschinengesenk 106 umfaßt eine Endwand 147, eine periphere Seitenwand 148 und einen gekrümmten Übergangsbereich 149 zwischen dieser Endwand und der Seitenwand. Bei dem Übergangsbereich 149 (dem Stanzmaschinenansatz) ist eine große Fläche vorgesehen, die den geometrischen Anforderungen an der Verbindungsstelle der geschlossenen Endwand in späteren Phasen des Werkstücks entspricht, so daß jeder neue Seitenwand Durchmesserreduzierungsvorgang erleichtert wird. Das Zusammenwirken zwischen einem solchen großen Oberflächenbereiche ** und einem um einen 5,08mm (0,200") Krümmungsradius geformten Stanzmaschinenansatz für die Durchmesserreduzierung des flachen Bechers 96 (Phase 57 von Fig. 3) in dem spezifischen Beispiel. Außerdem wird eine geringfügig vorragende Fläche des Vertiefungseintrittsbereichs 150 verwendet, die vorzugsweise um mehrere Krümmungsradien 1,27mm/0,51mm/1,27mm (0,050"/0,020"/0,050") gestaltet ist, um die ebene Einspannfläche für eine solche durchmesserreduzierende Phase zu vergrößern. Solche Aspekte werden in nachfolgenden Phasen kombiniert und setzen die Verringerungskontrolle der während der Napfziehphase ausgelösten Verringerung der Seitenwandstärke fort. Diese Maßnahmen schützen die mit einem organischen Überzug beschichteten Flächen auch vor Schäden (Abrieb).
Gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung wird eine wesentliche Zunahme der Stärke des Seitenwandträgers während der Verringerung des Rohlingdurchmessers und den nachfolgenden Verringerungen des Seitenwanddurchmessers vermieden; außerdem wird die Seitenwandstärke bei jedem solcher Vorgänge kontrolliert verringert. Aus dem Napfziehvorgang und dem zweiten Vorgang (erste Phase) der spezifischen Ausgestaltung geht ein relativ gleichmäßig starker Seitenwandträger hervor, der nachfolgenden Seitenwandverlängerungsvorgängen unter höherer Spannung unterzogen wird.
In einer spezifischen Ausgestaltung solcher nachfolgenden Vorgänge wird ein an die Peripherie des geschlossenen Endes des Dosenkörpers angrenzender Teil des Trägers verwendet, damit zur Bildung eines "unteren Randes" um die geschlossene Endwand, der sich bis zur Seitenwand des Dosenkörpers erstreckt, ein Träger mit unterschiedlicher Stärke bereitgestellt wird. Außerdem wird in der Nähe des offenen Endes ein Träger mit unterschiedlicher Stärke für Stanzbördelzwecke vorgesehen, wohingegen dazwischen, wie nachfolgend noch ausführlicher dargelegt wird, ein Seitenwandträger mit relativ gleichmäßiger geringerer Stärke vorgesehen wird. Es ist jedoch zu beachten, daß die Kontrolle der Seitenwandstärke nicht auf die stärkeren Teile des Flansches und das angrenzende Dosenmaterial zutrifft, das zum offenen Ende des Dosenkörpers führt (diese können stärker sein als der fertiggestellte Teil der Seitenwandstärke von relativ gleichmäßiger Stärke). Dieser Flansch und die angrenzenden Teile werden bei der Herstellung von Dosenkörpern für karbonisierte Getränke der beschriebenen spezifischen Ausgestaltung abgeschnitten.
Nach dem Napfziehvorgang wird der Radius des Stanzmaschinenansatzes so gewählt, daß er bei dem zweiten Durchmesserreduzierungsvorgang der spezifischen Ausgestaltung zur Herstellung einer zwölf Unzen schweren Getränkedose aus 65#bb doppelt reduziertem TFS die Stärke des Ausgangsmaterials um das Dreißigfache übersteigt. Das heißt, daß der Krümmungsradius des Stanzmaschinenansatzes bei etwa 5,08mm (0,200") liegt. Der Begriff TFS bezieht sich auf die zinnfreie Chrom- und Chromoxidbeschichtung, die auf Flachblech als grenzflächenaktiver Stoff für eine nachfolgende Anwendung einer organischen Schutzschicht aufgetragen wird.
Die gekrümmte Fläche des peripheren Übergangsbereichs des Spannwerkzeugs weist die zuvor beschriebenen mehreren Krümmungsradien auf. Bei dem zweiten Nachziehvorgang zum Nachformen der aus dem ersten Nachziehvorgang hervorgehenden gekrümmten Verbindungsstelle des Werkstücks (die einen Innenflächen Krümmungsradius von 5,08 (0,200") hat) kann beispielsweise eine Fläche verwendet werden, die 1,8mm (0,071") auf die transversale Einspannebene ragt. Es kann aber auch eine neue Fläche mit einem Radius R von 2,54mm (0,1") beim Formen des aus mehreren Radien bestehenden Übergangsbereichs für das aus dem zweiten, zuvor beschriebenen Nachziehvorgang hervorgehenden Spannwerkzeug verwendet werden.
In Figur 13 ist die Vorrichtung aus Fig. 7 während der Bildung eines neuen Seitenwandguerschnitts dargestellt. Für einen zylinderförmigen einstückigen Dosenkörper für eine zwz"lf Unzen schwere Dose für karbonisierte Getränke aus vorbeschichtetem 65#bb doppelt reduziertem, flachem TFS gemäß der vorliegenden Erfindung sollte das Werkzeug folgende Maße aufweisen:
In dieser Napfziehphase entsprechen die Stanzmaschinen- und Prägevertiefungsfreiräume in etwa der gewünschten Seitenwandblechstärke und liegen beispielsweise bei etwa 0,18mm (0,007") pro Seite (radialer Querschnitt). Durch die Verwendung eines solchen Freiraums wird der Seitenwandträger gestreckt und es wird eine relativ gleichmäßige Trägerstärke von etwa 0,168mm (0,0066") entlang dieser Seitenwand erzielt.
Bei der zwölf Unzen schweren zylinderförmigen Dosenkörperausgestaltung wird der Durchmesser eines runden Blechrohlings während des Napfziehvorgangs um etwa 34,2% verringert. Außerdem wird der Durchmesser der Seitenwand des flachen Becherwerkstücks während des zweiten Vorgangs um etwa 23% verringert. Für einen solchen zweiten Durchmesserreduzierungsvorgang kann ein radialer Freiraum von etwa 0,152mm (0,006") gewählt werden.
Die Gestaltung des Prägevertiefungseintrittsbereichs mit mehreren Krümmungsradien wird mit einer Verjüngung der Vertiefungsinnenwand kombiniert, um ein Anhaften des Dosenmaterials an der Innenwand der Prägevertiefung zu verhindern. Die von dem Metallträger durchzuführende mehrdirektionale Bewegung bei der Bildung eines neuen Querschnittsbereichs kann in der gesamten Produktseitenwand zu einer Art "Zurückfederungsaktion" führen. Eine solche eingelassene Verjüngung der Innenwand der Prägevertiefung hilft, zusammen mit anderen Aspekten, einen Abrieb des organischen Überzugs auf der Außenfläche auf ein Minimum zu reduzieren und weitgehend zu vermeiden.
Fig. 15 ist eine vergrößerte vertikale Querschnittsteilansicht eines Vertiefungseintrittsbereichs für den Prägestempel 165, der um einen einzelnen Krümmungsradius 166 gestaltet ist, der gemäß zuvor präsentierten Erkenntnissen gewählt wird (und in der Napfziehphase und in nachfolgenden Reduzierungsvorgängen bei etwa dem Fünffachen der Blechausgangsstärke liegt). Die aus einem einzelnen Krümmungsradius bestehende Fläche 168 der Eintrittsvertiefung ist von der mittigen Längsachse 170 beabstandet und verläuft symmetrisch zwischen der ebenen Einspannfläche 171 und der Seiteninnenwand 172. Die gekrümmte Fläche 168 verläuft an jedem Ende ihres 90º Bogens tangential (wie im Querschnitt dargestellt); das heißt, sie verläuft jeweils tangential zur ebenen Fläche 171 und zur Vertiefungsinnenfläche 172.
In Fig. 16 ist diese gekrümmte Fläche 168 (um den einzelnen Krümmungsradius 166 in Fig. 16) durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Eine Linie 173 im Winkel von 45º zwischen der ebenen Einspannfläche und der Vertiefungsseitenwand ist ebenfalls durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Diese 45º-Linie 173 trifft auf die jeweiligen Berührungspunkte der aus einem Krümmungsradius bestehenden Fläche 168 mit der ebenen Einspannfläche 171 (bei 174) und der Seiteninnenwand 172 (bei 175). Die ebene Einspannfläche 171 und die Vertiefungsinnenwand 172 (wie im Querschnitt dargestellt) würden, wenn sie verlängert würden, einen Öffnungswinkel von 90º definieren.
In der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise ein größerer Flächenbereich 176 (Fig. 16) für den Eintrittsbereich vorgesehen. In der spezifischen Ausgestaltung wird das Konzept des Vertiefungseintrittsbereichs mit mehreren Radien in Verbindung mit einem Radius von etwa 1,27mm (0,050") als dem "größeren" Radius (RL) für die aus mehreren Radien bestehende Fläche verwirklicht. Das Vorhandensein einer solchen Fläche mit größeren Radien (RL, Fig. 17) ermöglicht die allmählichere Verschiebung des Dosenmaterials von der ebenen Einspannfläche in den Vertiefungseintrittsbereich und auch die allmählichere Verschiebung von dem Eintrittsbereich in die Seiteninnenwand der Vertiefung.
In der spezifischen Ausgestaltung wird ein kleinerer Radius (Rs) von etwa 0,Slmm (0,20") für die Bildung einer dazwischenliegenden gekrümmten Fläche verwendet, wobei diese Abschnitte mit größerem Radius (RL) an den gebogenen Enden der Eintrittsbereichsfläche liegen. Das heißt, die Rs-Fläche befindet sich in der Mitte dieses Eintrittsbereichs. Die Vertiefungsinnenwand 172 ist von dem gekrümmten Eintrittsbereich zur Vertiefung hin leicht eingelassen (etwa ½ bis 1 Grad). pEin Abschnitt (178) der gekrümmten Fläche 176 von Fig. 16 ist in Fig. 17 um den Mittelpunkt 177 gestaltet und weist den größeren Radius RL - 1,27mm (0,050") auf. Dieser Oberflächenabschnitt 178 verläuft tangential zur ebenen Einspannfläche 171 des Ziehwerkzeugs. Dieser größere Radius wird auch um den Mittelpunkt 180 verwendet, um die krummlinige Fläche 181 zu bilden, die zur Seiteninnenwand der Vertiefung führt.
Um die Orte der Punkte des in der Mitte gelegenen kleineren Radius (Rs) des Krümmungsabschnitts der gekrümmten Fläche zu ermitteln, werden die Bögen der größeren Radien 178, 181 zur Bildung eines imaginären Punktes 184 an ihrem Schnittpunkt ausgedehnt. Durch die Verbindung des imaginären Punktes 184 mit dem Halbierungspunkt 185 einer imaginären Linie 186 zwischen den R-Mittelpunkten 177, 180 wird der verbleibende Punkt für die Festlegung der Orte der Punkte (Linie 188) für den Mittelpunkt des kleineren Krümmungsradius (Rs) bereitgestellt. Letzterer stellt eine krummlinige Fläche 190 bereit, die tangential zu beiden krummlinigen Flächen 178 und 181 mit größerem Radius (RL) verläuft. In der spezifischen Ausgestaltung für einen zwölf Unzen schweren Getränkedosenkörper liegt der größere Krümmungsradius (RL) bei etwa 1,27mm (0,05") (zwischen 1,02mm (0,040") und 1,52mm (0,060")) und der kleinere Krümmungsradius (Rs) bei etwa 0,51mm (0,02") (zwischen 0,38mm (0,015") und 0,64mm (0,25")). Ein spezifisches Beispiel für den Vertiefungseintrittsbereich während des Napfziehvorgangs und des zweiten Vorgangs weist Radien von 1,27mm/0,51mm/1,27mm (0,050"/0,020"/0,050") auf. Ein spezifisches Beispiel für die späteren Vorgänge unter höherer Spannung, bei denen eine verstärkte Seitenwandverlängerung und Stärkenreduzierung erzielt wird, weist Radien von 0,31mm/0,076mm/0,31mm (0,012"/0,003"/0,012") auf.
Bei solchen aus mehreren Radien bestehenden Konfigurationen befindet sich die Fläche mit kleinerem Krümmungsradius (Rs) zwischen zwei Flächen mit größerem Krümmungsradius (RL) (z.B. 1,27mm/0,51mm/1,27mm (0,05"/0,02"/0,05") und stellt die Kante bereit, um die das Dosenmaterial in die Vertiefung geschoben wird, wenn die Seitenwand für den Durchgang durch den vorgewählten Freiraum gestreckt wird.
Um bei der Prägevertiefungsinnenwand eine eingelassene Verjüngung von 1º zu erzielen (Fig. 17), wird der Bogen zwischen der ebenen Einspannfläche und dieser Innenfläche um 1º vergrößert. Diese Bogenvergrößerung um 1º findet an der Innenfläche des Bogenendes statt. Durch diese Bogenvergrößerung um 1º kann diese Innenfläche bei Punkt 191 tangential zur gekrümmten Fläche verlaufen; d.h. 1º über dem Berührungspunkt bei 90º (175). Ohne diese zuvor beschriebene Bogenvergrößerung kann eine tangential verlaufende, eingelassene Innenseitenverjüngung nicht erzielt werden. Die Position einer um 1º verjüngten Seiteninnenwand wird in einer vertikal ausgerichteten Ebene, die die mittige Längsachse der Prägevertiefung enthält, bei Linie 192 in bezug auf eine nicht verjüngte Seitenwand (Linie 172) dargestellt.
In der spezifischen Ausgestaltung des Flachblech- Dosenkörpers für eine zwölf Unzen schwere Dose für karbonisierte Getränke liegt das Gewicht des Dosenkörpers unter dem Gewicht, das bei D+I-Verfahren in Verbindung mit einem Dosenkörper gleicher Größe erforderlich ist Erfindungsgemäße Blechdosenkörper weisen beispielsweise im Vergleich zu tief- und abstreckgezogenen Blechdosenkörpern mit einem Gewicht von 26,33kg (58 Pfund) pro 1000 Dosenkörper ein Gewicht von etwa 24,1kg (53 Pfund) pro 1000 Dosenkörper auf.
Die zweite Phase 44 (Fig. 3) umfaßt mehrere Nachformungsvorgänge. Bei jedem Vorgang kommt es zu einer relativ geringfügigen Durchmesserreduzierung und einer wesentlichen Verringerung und Verlängerung der Seitenwandstärke. Dies wird mit den folgenden Maßnahmen erzielt: (a) Flächeneinspannung von Dosenmaterial einheitlicherer Stärke über im wesentlichen das gesamte Einspannmetall, (b) Abnahme der Verringerung des Seitenwanddurchmesser auf ein Minimum bei jedem Vorgang und (c) Regelung des Freiraums zwischen der Peripherie der Stanzmaschine und der in die Prägevertiefung eintretenden Innenwand.
Die als gestrichelte Linie in Fig. 18 dargestellte geschlossene Endwand 194 ist während des dritten durchmesserreduzierenden Vorgangs der spezifischen Ausgestaltung des Herstellungssystems (der bei Station 64 von Fig. 3 stattfindet) eine Zwischenkonfiguration der Werkstückendwand. Das heißt, die gestrichelte Linie 194 von Fig. 18 stellt die geschlossene Endwandkonfiguration vor dem Versenken der Endwand dar. Das Werkstück 195 von Fig. 18 umfaßt eine verlängerte Seitenwand 196, einen Flansch 197 und zu dem Flansch gehöriges Metall 198, das zum offenen Ende des Werkstücks 195 führt. Die resultierende versenkte Endwand wird mit der durchgezogenen Linie 199 dargestellt. Die radiale Ausdehnung des Flansches ist bei 200 dargestellt, der auch die radiale Verringerung des Seitenwandquerschnitts darstellt. Die mittige Längsachse wird bei 202 gezeigt.
Fig. 19 zeigt die Juxtaposition des Werkzeugs bei der Aufnahme des Vorgangs, der zum Werkstück 195 von Fig. 18 führt. Die geschlossene Endwand des Werkstücks 60 von Station 57 in Fig. 3 (nach dem Nachformen der Verbindungsstelle) ist mit 204 bezeichnet. Eine integrierte Stanzmaschine 205 umfaßt einen Kern 206 und einen Einsatz 207, die miteinander verbunden sind. Durch die Verwendung solcher Teile (die zur Bildung der integrierten Stanzmaschine verschraubt sind) wird die Bearbeitung vereinfacht. Solche Teile fungieren während der Herstellung als einheitliche Stanzmaschine. Eine solche integrierte Stanzmaschine weist eine eingelassene Außenlinie 209 in ihrer Endwand auf; letztere wird bei der späteren Versenkung der Endwand 194 zum Bilden der Endwand 199 (Fig. 18) verwendet.
Die Stanzmaschine 205 bewegt sich zu der von dem Prägestempel 214 in Fig. 19 definierten Vertiefung 212 hin, wobei sich die Werkzeugkomponenten wie dargestellt relativ dazu bewegen. Die Verbindungsstelle 63 zwischen der Endwand und der Seitenwand des Werkstücks 60 (Fig. 3) wurde zum Formen einer neuen Verbindungsstelle 216 für eine vergrößerte ebene Einspannfläche (wie zuvor beschrieben) von dem Spannwerkzeug 218 nachgeformt. Ein Teil der Endwand 204, der in Fig. 18 durch die ebene Ausdehnung 200 des Flansches 197 dargestellt ist, kann daher zwischen der Endwand und der Seitenwand der Verbindungstelle 63 den Anfangsbereich des Metalls mit "Übergangsstärke" enthalten, der zunächst zwischen der ebenen Fläche des Prägestempels 214 und der Spannhülse 218 eingespannt wird. Ein solcher Träger befindet sich im Übergang zur Stärke der Seitenwand (61), die aus dem Vorgang in Station 57 (Fig. 3) hervorgeht. Die Seitenwand 61 weist über ihre gesamte Höhe (ausgenommen des Flansches 62) keine wesentliche Zunahme der Stärke auf. Diese Seitenwandstärke liegt unter der Ausgangsstärke und ist relativ gleichmäßig, wobei das Stärkemaß von dem für die vorausgehende Station (57) gewählten Werkzeug abhängt. Die nachgeformte Verbindungsstelle 216 kann also zwischen der Endwand und einem Teil der Verbindungsstelle 63 aus dem Metall mit "Übergangsstärke" unterschiedliche Stärken aufweisen.
Zu Beginn einer neuen Durchmesserbildung in Fig. 20 liegt ein Trägerteil 220 mit dieser unterschiedlich starken Verbindungsstelle 216 neben einem Seitenflächenabschnitt (Stanzmaschinenansatz) der Außenlinie 208. Um die Bildung eines neuen Durchmessers zu erleichtern, liegt ein solcher teilweise stärkerer Trägerteil 220 in einem Bereich zwischen der Prägestempelinnenwand 222 und diesem Seitenflächenbereich der Außenlinie 208. Dieser Bereich, der von der radialen Ausdehnung her größer ist als der Freiraum zwischen der Prägevertiefungswand und der Stanzmaschinenperipherie, führt in den geregelten engeren Freiraum zwischen der Vertiefungswand 222 und der Stanzmaschinenwand 224.
Die Seitenwand des Werkstücks, die eine verringerte relativ gleichmäßige Stärke aus dem vorausgehenden Vorgang (Station 57 von Fig. 3) aufweist, wird nach diesem ersten Vorgang für die Seitenwandverlängerung eingespannt. Der Freiraum zwischen der Stanzmaschinenwand 224 und der Vertiefungswand 222 wird für die spezifische Ausgestaltung vorgewählt. Dieser Freiraum liegt unter der Seitenwandstärke. Das Dosenmaterial muß durch diesen Freiraum gestreckt werden, damit es von dem Vertiefungseintrittsbereich 226 in die Seitenwand verschoben werden kann, wenn sich die Stanzmaschine 205 in die Vertiefung bewegt.
Für diese Seitenwandverlängerung unter höherer Spannung wird der Vertiefungseintrittsbereich 226 um mehrere Krümmungsradien (0,31mm/0,876mm/0,31mm (0,012"/0,003"/0,012")) gestaltet. Der Ansatzteil der Außenlinie 208 der Stanzmaschine 205 hat einen Krümmungsradius von etwa 1,27mm (0,050") bis etwa 1,78mm (0,070"). Der Träger wird unter Spannung verlängert und um diese scharfe Kante (0,076mm (.003")) durch den zwischen der Vertiefungsinnenwand und der Stanzmaschinenperipherie gelegenen Freiraum gestreckt. Diese Verlängerung und Stärkenreduzierung durch Zugdehnung umfaßt keine Seitenwandabstreckung und weist keine Kaltverformung (auch als "Brünierung" bezeichnet) auf, die für die Seitenwandabstreckung typisch ist. Der Freiraum liegt bei diesem dritten Durchmesserreduzierungsvorgang der spezifischen Ausgestaltung für eine 340g (zwölf Unzen) schwere Getränkedose bei etwa 0,114mm (0,0045"). Die resultierende Höhe der Seitenwand 196 (des Werkstücks 195 von Fig. 18) zum Flansch 197 liegt zwischen etwa 9,84cm (3,875") und etwa 10,16cm (4").
Nach dem Erreichen einer gewünschten Seitenwandhöhe wird die Spannung am Flansch 197 (Fig. 21) gelöst, wenn das Versenkelement 230 mit der Endwand 194 (Fig. 18) in Berührung kommt. Durch Zusammenwirken mit der Außenlinie der eingelassenen Endwand (wie 209 von Stanzmaschine 205) wird die versenkte Endwand 199 (Fig. 18) geformt.
Dieser Versenkungsvorgang zum Formen der geschlossenen Endwandkonfiguration 199 ist für die Streckung der Seitenwand während des nächsten Vorgangs (68 von Fig. 3) von Bedeutung. Bei diesem nachfolgenden Vorgang wird die Seitenwand abermals unter hoher Spannung verlängert und das Seitenwandmetall durch einen gewählten Freiraum (etwa 0,101mm (0,004") beim letzten Seitenwandbildungsvorgang der spezifischen Ausgestaltung) gestreckt. Es ist wichtig, daß diese Einspannung in Verbindung mit relativ gleichmäßig starkem Material stattfindet, da die Flächeneinspannung über einen relativ kleinen Flächenbereich durchgeführt wird.
Wenn das Werkstück von Fig. 18 in der Prägevertiefung vor der Endwandversenkung geformt wird, dann befindet sich die Trägerstärke an der Verbindungsstelle 220 dimensional im Übergangsstadium. Ziel der Versenkung gemäß Fig. 21 ist es, diesen im Übergangsstadium befindlichen Träger 220 in die Endwand zu verschieben, um ein nachfolgendes Einspannen (Fig. 24) von nicht gleichmäßig starkem Material beim letzten Seitenwand-Nachformungsvorgang zu vermeiden, bei dem der unbeschnittene Dosenkörper von Fig. 23 geformt wird. In der aus dem letzten Seitenwand-Nachformungsvorgang hervorgehenden Konfiguration entspricht die radiale Ausdehnung 236 der radialen Veränderung des Seitenwandquerschnitts und definiert den Flansch 238 (Fig. 23).
Da nur eine relativ kleine Einspannebene vorhanden ist, ist es zum Erzielen der gewünschten Seitenwandstreckung wichtig, daß das Metall gleichmäßig stark ist. Das Versenken der Endwand- Ausgangskonfiguration 194 (in Fig. 18 als gestrichelte Linien dargestellt) zum Erzielen der versenkten Konfiguration 199 wird durchgeführt, nachdem die Einspannung des Flansches am gegenüberliegenden Ende (Fig. 21) gelöst wurde. Letzteres bewirkt, daß sich das dickere Material der Verbindungsstelle in die Endwand verschiebt (aus dem Einspannbereich des nächsten Durchmesserreduzierungsvorgangs) und daß ein kontrollierter Teil des dünneren, relativ gleichmäßig starken Seitenwandmaterials während dieses Versenkvorgangs in die Endwand 199 "gezogen" wird. Die daraus hervorgehende Peripherie der Endwand 199 wird in der auseinandergezogenen Querschnittsansicht des Trägers in Figur 22 dargestellt. Das während des nächsten Vorgangs eingespannte Material weist die relativ gleichmäßige Seitenwandstärke des in Fig. 20 dargestellten Vorgangs auf. Nach der Seitenwand- Durchmesserreduzierung des nächsten Vorgangs (Fig 24, 25) nimmt ein geregelter, leicht stärkerer Träger die Position des "Bodenrandes" in der spezifischen Ausgestaltung eines Dosenkörpers für karbonisierte Getränke ein.
Mit Bezug auf Fig. 22 wird ein Teil der Seitenwand 196 in den neuen Randteil 242 der Endwand gezogen. Aus dem Übergangsbereichsträger mit unterschiedlicher Stärke (220 in Fig. 20) wird der versenkte Profilteil 244; dieser Träger erstreckt sich in den verbleibenden Plattenteil 245, wobei die zunehmende Stärke der anfänglichen Ausgangsstärke des Trägers entspricht.
Das aus dem letzten Vorgang hervorgehende Werkstück 247 in Fig. 23 stellt die letzte Reduzierung des Querschnitts von 263 und dem Flansch 238 dar. Der in der Nähe des Flansches befindliche Seitenwandträger hat den Vertiefungseintritt mit scharfer Kante passiert, erhält jedoch nicht den vollen Nutzen aus der Streckung des restlichen Teils der Seitenwand und weist daher eine leicht höhere Stärke auf (etwa 0,102mm (0,004")). Dieser etwas stärkere Träger ist für die nachfolgenden Kontraktions- und Stanzbördelvorgänge des beschnittenen Dosenkörpers vorgesehen und verhindert einen Kanteneinriß während der Bördelnahtbildung. Die Einspannung findet zwischen der ebenen Fläche der Spannhülse 250 (252 stellt den Nachformungsradius dar) und der ebenen Fläche 254 des Prägestempels 256 statt (Fig. 24).
An der geschlossenen Endwand wird von der Einspannung nach innen gerichtet ein Teil der aus dem unterschiedlich starken Träger bestehenden versenkten Endwand 199, der an Punkt 244 in Fig. 22 und 24 angrenzt, allmählich zum Formen des Randes 262 nachgeformt, der an die Peripherie der geschlossenen Endwand, wie in der Querschnittsansicht von Fig. 23 dargestellt, angrenzt.
In der in Fig. 24 dargestellten Ausgestaltung wurde ein Teil des Trägers (von einem radial nach außen gerichteten Teil von 242 in Fig. 22) durch die gekrümmte Fläche der Spannhülse 252 nachgeformt. In dieser Ausgestaltung spannt die Spannhülse 250 den Dosenmaterialträger ein, der die relativ gleichmäßige Stärke der aus dem vorausgehenden Vorgang hervorgegangenen Seitenwand aufweist (etwa 0,114mm (0,0045")), so daß nach der Fertigstellung des durchmesserreduzierten Teils dieses letzten Vorgangs ein Flansch 238 mit relativ geringfügiger Durchmesserreduzierung geformt wird (Fig. 23). Der ebene Teil des Flansches 238 wird zwischen die ebene Fläche 254 des Endprägestempels 256 und der ebenen Endwand des Spannwerkzeugs 250 gespannt.
Zu Beginn einer solchen ebenen Einspannung, wie in Fig. 24 dargestellt, wird die Stanzmaschine 260 (die den Kern 261, einen unteren Ringabschnitt 261 (a) und eine Lücke 261 (b) umfaßt) in die relative Richtung der Seitenwandverlängerung verschoben. Wie in Fig. 24 dargestellt, bildet der bei und in der Nähe der Position 244 gelegene Träger (der eine etwas höhere Stärke aufweist, Fig. 22) den Rand 262 entlang der Fläche 265 (Fig. 24) des Kegelteils 267. Im Querschnitt verläuft die Fläche 265 zur Endwand und zur mittigen Längsachse hin kegelförmig und verläuft in einem Winkel zu einem "delphinnasenförmigen" Teil 268 (Fig. 24, 25) des unteren Rings 261[a] hin.
Die Stärke des Seitenwandträgers wird verringert (auf etwa 0,089mm (0,0035") in der spezifischen Ausgestaltung), indem er durch einen radialen Freiraum von etwa 0,102mm (0,004") zwischen der Vertiefungsinnenwand und der Stanzmaschinenperipherie gestreckt wird. Die Seitenwandhöhe wird zum Formen der Konfiguration von Fig. 23 verlängert, während der Träger zwischen der an die "Delphinnase" des geschlossenen Endes angrenzenden Position und der Seitenwand eine kontrollierte Stärke für den Rand 262 aufweist. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der an das offene Ende angrenzende Seitenwandträger etwas stärker (etwa 0,102mm (0,004")) als der Hauptteil der gestreckten Seitenwand von relativ gleichmäßiger Stärke der spezifischen Ausgestaltung. Ein solcher Träger mit etwas höherer Stärke vereinfacht die spätere Bildung einer Bördelnaht nach dem Beschneiden des Werkstücks gemäß Fig. 23.
Nach Abschluß der Seitenwandverlängerung wird die Einspannung des Flansches 238 (in Fig. 23 dargestellt) gelöst und das (kuppelförmige) Endwand-Profilwerkzeug 270 (Fig. 25) formt den ebenen Endwandteil 272 von Fig. 24 mit relativer Bewegung wie dargestellt nach und bildet die Kuppelform 274 von Fig. 25. Ein gefedertes Randwerkzeug 266 hält die Außenlinie des Randes 262 gegen die Fläche 265 des Randteils 267 des Kerns 261. Der "delphinnasenförmige" Teil 268 der Stanzmaschineneinlage 261(a) bildet eine untere Stütze 275 (Fig. 23), die von oben gesehen eine ringförmige Konfiguration in einer zylinderförmigen Seitenwandausgestaltung darstellt. Die unten aufgeführte Tabelle bezieht sich auf eine solche spezifische Ausgestaltung unter Verwendung von 65#bb doppelt reduziertem TFS, das mit einer organischen Schutzschicht und einem Schmiermittel vorbeschichtet ist, und umfaßt Daten der Trägerstärke, die an einer Stelle in Walzrichtung ("mit der Körnung") und an einer Stelle im Winkel von 90º zur Walzrichtung (90º zur Körnung) um den Umfang des Dosenkörpers ermittelt wurden. Solche Messungen wurden entlang der Seitenwandhöhe gemacht; zunächst wurde die Stärke der geschlossenen Endwand 274 gemessen: 0,185mm - 0,188mm (0,0073" - 0,0074"); dann die Stärke des Randes 262: 0,13mm (0,0051); anschließend wurde die Messung in Abständen von 0,64cm (1/4") entlang der Seitenwand bis zu einer Höhe von 12,065cm (4 3/4") fortgesetzt.
Die in der Tabelle aufgeführte Stärke der geschlossenen Endwand liegt innerhalb der Nennstärke für 65 lb/bb doppeltreduziertes Flachbiech, und zwar zwischen 0,183mm (0,0072") ± 5% (etwa 0,173mm (0,0068")) und etwa 0,193mm (0,0076"). Die Stärke des Randes 262 wird wie zuvor beschrieben geregelt, um zwischen der Endwandstütze 275 und der Seitenwand 263 die gewünschte Beständigkeit gegen Ausbuchtung zu gewährleisten. Bei dem letzten Seitenwandnachformungsvorgang befindet sich dieses Material wie zuvor beschrieben entlang dem Bearbeitungsabschnitt 263 zwischen der Peripherie 276 und der "Delphinnase" 268 der Stanzmaschine 260 (Fig. 24).
Bei der Tabelle ist zu beachten, daß der Seitenwandträger von diesem Rand zu einem an das offene Ende angrenzenden Punkt eine Stärke aufweist, die über diesen gesamten Hauptabschnitt der Seitenwandhöhe zwischen einem und drei Zehntausendsteln eines Zolis dieses Wertes von 0,089mm (0,0035") liegt.
Eine Durchschnittsstärke zwischen etwa zwei Zehntausendsteln entlang etwa 85% und 95% der Seitenwandhöhe definiert die "relativ gleichmäßige Seitenwandstärke", die mit dem hierin gelehrten Herstellungssystem für Dosenkörper erzielt wird. In der spezifischen Ausgestaltung wurde bei der Vorwahl des Freiraums zwischen der Vertiefungsinnenwand und der Stanzmaschinenperipherie eine Endstärke entlang der Seitenwandhöhe von etwa 0,089mm (0,0035") zum Ziel gesetzt. Dieser Wert von 0,089mm (0,0035") stellt in Verbindung mit 0,188mm (0,0074") doppeltreduziertem TFS eine Seitenwandreduzierung von etwa 52,5% dar. Die durchschnittliche Abweichung liegt bei etwa zwei Zehntausendsteln 0,0051 (0,0002") von 0,089mm (0,0035") und gewährleistet eine relative Gleichmäßigkeit über diesen Hauptabschnitt der Seitenwandhöhe.
Diese Seitenwandverlängerung durch Zugdehnung erzielt bei der Herstellung von einstückigen Dosenkörpern eine Gleichmäßigkeit der Seitenwandstärke, die von bisherigen Verfahren, ausgenommen von der Seitenwandabstreckung, nicht erreicht wurde. Das neue Verfahren umfaßt jedoch keine Seitenwandabstreckung und weist keine für die Seitenwandabstreckung typische "Kaltverformung" oder Brünierung auf, die sich sehr ungünstig auf die Integrität einer organischen Schutzschicht auswirken, die für das Verpacken von Eßwaren in Blechdosen erforderlich ist. Im Rahmen der spannungsregulierten Seitenwandverlängerung der vorliegenden Erfindung wird eine Verringerung der Seitenwandstärke und eine gewünschte Gleichmäßigkeit der Seitenwanddicke ohne diese Nachteile erzielt. Tabelle
Die Oberfläche eines solchen Dosenkörpers ist nach dem Abschneiden des Flansches und des angrenzenden Metalls etwa 290 cm² (45 Quadratzoll) groß, d.h. etwa 40% größer als die Oberfläche des Ausgangsrohlings mit einer Schnittfläche von 14,92 cm (5,875"). Der prozentuale Anstieg der Oberfläche ist größer, wenn das abgeschnittene Metall berücksichtigt wird; und wird noch größer, wenn die Rohlingkante zum Verringern des Kantenbeschnitts optimiert wird; oder wird durch Formen von Dosenkörpern mit kleinerem Durchmesser erhöht, die eine Oberfläche bereitstellen die zwischen etwa 40% und etwa 50% größer als der Oberflächenbereich des Ausgangsrohlings ist. Die relativ gleichmäßige Stärke entlang der Seitenwand ist in jeder Höhe um den Umfang im wesentlichen gleichmäßig verteilt; die höhere Stärke von etwa 0,172mm (.005") in der Nähe des geschlossenen Endes verhindert ein Ausbuchten des Randes.
Bei der Fertigstellung einer Dose werden der Flansch 238 und das restliche, an das offene Ende des Werkstücks 247 (Fig. 23) angrenzende Metall abgeschnitten. Eine E- Schicht-Ausbesserung auf der Innenseite, sofern erforderlich, wird bei der E-Schicht-Station 74 (Fig. 3) durchgeführt, wo auch die Vulkanisierung der E-Schicht stattfindet. Anschließend wird der Dosenkörper zur Kontraktions- und Stanzbördelvorrichtung 76 (Fig. 3) geführt, wo der mit Punkt 280 in Fig. 26 dargestellte eingeschnürte Teil und der für die Bördelnaht erforderliche Flansch geformt wird. Die Inspektion wird bei 78 durchgeführt. Nach dem Abfüllen wird die Endverschlußstruktur 282 (Fig. 26) durch Formen der Bördelnaht 284 angebracht.
Zur Erläuterung dieser neuen Herstellungsmethode für Dosenkörper wurden spezifische Materialien, Maßnahmen und Abmessungen dargelegt. Es ist jedoch zu beachten, daß diese Spezifikationen im Rahmen der obigen Erkenntnisse geändert werden können, ohne daß von den dem Patentschutz unterliegenden Konzepten abgewichen wird. Zur Bestimmung des Umfangs des patentierbaren Gegenstands ist auf die angefügten Ansprüche Bezug zu nehmen.

Claims

1. Ziehverfahren ohne Seitenwandabstreckung zum Formen eines gebrauchsfertigen einteiligen Dosenkörpers mit vorbeschichteten Innen- und Außenflächen aus vorbeschichtetem Flachblech, wobei dieser Dosenkörper (247) auf einer Achsenseite (60) offen und auf der anderen axialen Seite durch eine Endwand (262, 274) geschlossen ist und eine in bezug auf eine mittige Längsachse (202) des Dosenkörpers (247) symmetrisch angeordnete zylinderförmige Seitenwand (263) hat, wobei ein Flansch (238) am offenen Ende (60) des Dosenkörpers vorgesehen ist und der genannte Flansch (238) während des Formens der Seitenwand (263) diagonal zur mittigen Längsachse (202) angeordnet ist, so daß eine einheitliche Seitenwandhöhe definiert wird, die nach Abschluß des Ziehprozesses eine Seitenwandhöhe definiert, die im wesentlichen größer ist als der Durchmesser der zylinderförmigen Seitenwand (263), umfassend die folgenden Schritte:

Formen eines runden Rohlings (84) mit vorbestimmtem Durchmesser, der aus Flachblech mit vorgewählter Ausgangsstärke zugeschnitten ist, das auf beiden Seiten mit einem organischen Polymerüberzug vorbeschichtet ist, der ein Ziehfett für den Ziehprozeß für solche einteilige Dosenkörper enthält;

Ziehen des zugeschnittenen Rohlings (84) zum Formen eines becherförmigen einheitlichen Werkstücks (54) mit einer geschlossenen Endwand (53), einer zylinderförmigen Seitenwand (56) mit einem Durchmesser, der kleiner ist als der des zugeschnittenen Rohlings, und einem Flansch (55) am offenen Ende einer solchen Seitenwand,

wobei ein solcher Ziehprozeß durchgeführt wird, damit die der vorgewählten Ausgangsstärke entsprechende Endwandstärke beim Formen der Seitenwand aus dem vorbeschichteten Blech unter Zugdehnung beibehalten wird und keine größere Stärke aufweist; anschließend Nachziehen des becherförmigen Werkstücks (54) zur Verringerung des Seitenwanddurchmessers durch Verschieben eines Randteils der geschlossenen Endwand (53) in die zylinderförmige Seitenwand (61) des Dosenkörpers (60), während ein Flansch (62) an dessen offenem Ende gebildet wird, wobei dieser Nachziehvorgang durchgeführt wird, um eine im wesentlichen der Ausgangsstärke entsprechende Stärke der Endwand (63) beizubehalten, während die Seitenwand einem Nachziehprozeß unterzogen wird, bei dem das vorbeschichtete Blech zur Verringerung seiner Stärke unter Zugdehnung nur zwischen ebenen Einspannflächen eingespannt wird, und von wenigstens einem zusätzlichen Nachziehvorgang zum Formen eines Enddosenkörpers (247) mit noch kleinerem Durchmesser gefolgt wird, wobei solche zusätzlichen Nachziehvorgänge das Formen des vorbeschichteten Endwandblechs (194) in eine gewünschte Struktur (199) umfassen, die einen ringförmigen Trägerrand (275) an dem Dosenkörper (247) vorsieht, wobei die Zugdehnung der Seitenwand (263) beim Formen des becherförmigen Werkstücks (247) mit solchen zusätzlichen Nachziehvorgängen eine im wesentlichen gleichmäßige Seitenwandstärke erzielt, während die endgültige Seitenwandstärke des Dosenkörpers insgesamt etwa 50% gegenüber der vorgewählten Ausgangsstärke reduziert wird, wobei sich diese verringerte Seitenwandstärke von einem an die geformte Endwand (274) angrenzenden Punkt bis zu einem an den offenen Endflansch (238) angrenzenden Punkt über die Höhe der Seitenwand (263) erstreckt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Ziehens des zugeschnittenen Rohlings (84) zum Formen des becherförmigen einheitlichen Werkstücks (54) mit einer geschlossenen Endwand (53) die Herstellung einer zylinderförmigen Seitenwand (56) mit einem Durchmesser umfaßt, der etwa 25% kleiner ist als der Durchmesser des Rohlings (84).

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Ziehens des zugeschnittenen Rohlings (84) zum Formen des becherförmigen einheitlichen Werkstücks (54) mit einer geschlossenen Endwand (53) die Herstellung einer zylinderförmigen Seitenwand (56) mit einem Durchmesser umfaßt, der etwa 25% bis 35% kleiner ist als der Durchmesser des Rohlings (84)

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem jedes genannte nachgezogene Endwandblech (53) von der Endwand in die zylinderförmige Seitenwand (61) fortgeschoben wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei für den Schritt der progressiven Erhöhung der Seitenwandhöhe unter Zugdehnung, wobei das vorbeschichtete Blech bei jeder solchen Durchmesserreduzierung nur zwischen ebenen Einspannflächen eingespannt wird, lediglich Ziehwerkzeuge zum Einsatz kommen; wobei solche Werkzeuge eine zylinderförmige Stanzmaschine (106), Einspannmittel mit zylinderförmiger Hülsenkonfiguration (104) zum Abgrenzen einer solchen Stanzmaschine (106) und gleichzeitigem Bereitstellen einer ebenen Endwand-Einspannfläche (111) sowie Prägemittel (102) umfassen, die folgendes aufweisen:

(i) eine Prägevertiefung (108) mit einer Innenwand mit rundem Querschnitt in einer Ebene, die diagonal senkrecht zu einer mittigen Längsachse der Prägevertiefung (99) verläuft,

(ii) eine ebene Einspannfläche (103), die eine solche Prägevertiefung gegenüberliegend zur ebenen Fläche (91) des Einspannmittels abgrenzt, und

(iii) einen Übergangsbereich zwischen einer solchen Innenwand (88) und der ebenen Einspannfläche (89) mit einer gekrümmten Fläche (150), die um mehrere Krümmungsradien gestaltet ist;

wobei die gekrümmte Fläche (87, 150, 176, 190) des Übergangsbereichs der Prägevertiefung eine radiale Ausdehnung haben sollte, die zu einer diagonal senkrecht zu einer solchen mittigen Längsachse gerichteten Einspannfläche vorragt und zwischen etwa der Hälfte und weniger als etwa dem Fünffachen einer solchen vorgewählten Ausgangsstärke des Blechs für den Rohling (84) liegt;

wobei das vorbeschichtete Blech bei jedem Nachziehvorgang zum Formen der zylinderförmigen Seitenwand von der Lage zwischen den ebenen Einspannflächen (89,91) durch relative Bewegung der zylinderförmigen Stanzmaschine (90, 106, 205, 207) in ihre jeweils dazugehörige Prägevertiefung (86, 108, 212) fortgeschoben wird, wobei ein solches vorbeschichtetes Blech zwischen der zylinderförmigen Umfangswand einer solchen Stanzmaschine (90, 106, 205, 207) und der Innenwand einer solchen Prägevertiefung (86, 108, 212) positioniert wird, und selektiv Freiraum zwischen den jeweiligen Innenwänden der Prägevertiefung und der zylinderförmigen Umfangswand der Stanzmaschine geschaffen wird, die bei jeder der aufeinanderfolgenden Durchmesserreduzierungen verwendet werden, um eine relativ gleichmäßige Verringerung der Seitenwandstärke bei jedem dieser Nachziehvorgänge zu erzielen; wobei solche Ziehgestaltungs und Nachziehvorgänge durchgeführt werden, damit die vorgewählte Ausgangsstärke über einen größeren Oberflächenbereich der Endwand, der von seinem geometrischen Mittelpunkt radial nach außen wegverläuft, im wesentlichen beibehalten wird, während die Seitenwandstärke insgesamt zwischen etwa 35% und 55% gegenüber der Ausgangsstärke des Blechs verringert wird, wobei sich eine solche einheitliche Seitenwandstärke von einem an die geschlossene Endwand (274) angrenzenden Punkt bis zu einem an den offenen Endflansch (238) angrenzenden Punkt im wesentlichen über die gesamte Höhe der Seitenwand (263) erstreckt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Freiraum zwischen der Innenwand (222) der Prägevertiefung und der Umfangswand (224) der Stanzmaschine bei einem solchen durchmesserreduzierenden Nachziehvorgang progressiv abnimmt, wobei ein solcher Freiraum bei jeder solchen Durchmesserreduzierung im wesentlichen der Stärke des in das ebene Einspannmittel (89, 91) eingespeisten Blechs entsprechen oder etwa fünf bis zehn Prozent dünner als diese Blechstärke sein sollte.

7. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das aus dem vorbeschichteten Flachbiechrohling (84) geformte becherförmige Werkstück (54) drei aufeinanderfolgenden Nachziehprozessen unterzogen wird, wobei die gesamte Reduzierung des Durchmessers des zugeschnittenen Rohlings (84) zum Durchmesser der Seitenwand (263) des Enddosenkörpers (247) bei etwa 55% liegt, und der zweite und dritte Nachziehprozeß zusammen eine Durchmesserreduzierung von etwa fünf bis zehn Prozent umfassen, wobei der genannte zweite und dritte Nachziehprozeß in Verbindung mit einem höheren Druck der ebenen Einspannfläche auf das vorbeschichtete Blech stattfinden, so daß die Seitenwandstärke insgesamt um etwa 25% gleichmäßig über die Höhe der Seitenwand (263) verteilt verringert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem ein ringförmiger Teil (199) der Endwand (194) eines nachgezogenen Dosenkörpers versenkt wird, um das Einspannen des im wesentlichen einheitlich starken Blechs während des gesamten Nachziehprozesses zu ermöglichen, bei dem die Endausdehnung der Seitenwand (263) erzeugt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 5, umfassend den folgenden Schritt: Verwenden von Nachziehprägemitteln und Nachziehstanzmitteln mit einer mitwirkenden Arbeitsendfläche mit vorgewähltem Querschnitt zum Vorformen einer Endwand (195), um die endgültige Gestaltung einer oberflächenverzerrungsfreien geschlossenen Endwand zu vereinfachen und folgendes zu definieren:

(i) einen ringförmigen Trägerrand (275) mit einem Durchmesser, der erheblich kleiner ist als der Durchmesser der endgültigen nachgezogenen Seitenwand (263), wobei

(ii) vorbeschichtetes Endwandblech von dem Trägerrand (275) radial nach innen wegverlaufend aus ebener Sicht einen konkaven kuppelförmigen Aufbau (274) aufweist, der die mittige Längsachse des Dosenkörpers enthält, und (iii) vorbeschichtetes Blech (262) von einem solchen Rand (275) radial nach außen wegverläuft und von einem solchen Rand (275) zum offenen Ende des Dosenkörpers und der Seitenwand (263) mit größerem Durchmesser hin kegelförmig ist,

wobei das vorbeschichtete Blech des genannten kegelförmigen Teils eine Stärke zwischen der Stärke der Seitenwand (263) und der des vom Rand (275) radial nach innen wegverlaufenden konkaven kuppelförmigen Aufbaus (274) hat.

10. Verfahren nach Anspruch 9, weiterhin umfassend den folgenden Schritt: Einschnüren des offenen Endes des nachgezogenen Dosenkörpers (247) zum Formen eines Durchmessers, der dem Trägerrand (275) entspricht.

11. Einteiliger zylinderförmiger, vorbeschichteter Dosenkörper für Druckbehälter mit einer geschlössenen Endwand und einer einheitlichen Seitenwand, umfassend einen organischen Polymerüberzug auf der Innen- und Außenfläche, der durch die in den Ansprüchen 7 oder 10 genannten Prozessen geformt wird,

wobei die Endwand (274) eine über einen wesentlichen Teil ihres Endwandflächenbereichs verlaufende Stärke aufweist, die im wesentlichen der genannten Ausgangsstärke eines solchen vorbeschichteten Flachblechs entspricht, und die Seitenwand eine im wesentlichen einheitliche Stärke von etwa 35% bis 55% der genannten Ausgangsstärke über 90% der Höhe der Seitenwand (263) aufweist.