DE69127261T2 - Integrierter Niet und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines einstückigen Niets auf einer Shell, die als Dosendeckel vorgesehen ist, entsprechend den Oberbegriffen der Ansprüche 1 bzw. 9, sowie auf einen Niet, wie er im Oberbegriff des Anspruches 8 definiert ist.
• Ein entsprechendes Verfahren, eine entsprechende Vorrichtung und ein entsprechender Niet, die dadurch gebildet werden, sind aus dem US-Patent No. 3,857,166 bekannt.
• Die einstückigen bzw. integralen Nietverbindungen, auf welche die vorliegende Erfindung sich bezieht, werden insbesondere bei der Befestigung von Betätigungslaschen für damit zu öffnende Metalldosendeckel verwendet. Die Grundform eines integralen Nietaufbaus für Dosendeckel bzw. Dosenstirnseiten mit zugehöriger Öffnungseinrichtung, die während der letzten 30 Jahre kommerziell sehr erfolgreich gewesen ist, ist die Grundlage für einen weltweiten Wandel in der Industrie der Dosenverpackungen gewesen. Derzeitig werden Milliarden von Metall- bzw. Blechdosen für Getränke, Lebensmittel und andere Materialien verwendet, die durchweg irgendeine Form eines Aufbaus mit integrierter Öffnungsfunktion haben. Diese scheinbar einfache Ausgestaltung hat in der Tat viele komplexe Merkmale, die für den flüchtigen Betrachter nicht offensichtlich sind.
• Dosendeckel mit integrierter Öffnungsfähigkeit oder "einfach zu öffnende" Dosendekkel bestehen im wesentlichen aus zwei Teilen. Diese sind zum einen (1) die (sogenannte) Shell bzw. Scheibe, welche das Hauptteil darstellt und (bei zylindrischen Dosen) ein scheibenförmiges Teil mit einem vorgeformten Umfang bzw. äußeren Rand, der später an dem Dosenkorpus angebracht wird, und (2) die Lasche, welche den Betätigungsteil während des einfachen Öffnungsvorganges bildet, sowie (3) der integrierte Nietaufbau, der die Lasche mit der Shell verbindet. Die miteinander verbundene Shell und Lasche bilden einen Deckel mit einfacher bzw. integrierter Öffnungsfunktion. Eine Schwächungslinie auf der Shell definiert eine Öffnungsfläche, die während eines Öffnungsvorganges der Lasche zumindest teilweise von dem Shellmaterial abgetrennt wird. Viele Getränkedosen verwenden derzeit eine festhaltende Lasche, die nach dem Öffnungsvorgang an dem Deckel angebracht bleibt.
• Im wesentlichen wird der einstückige Niet aus einem Bereich gebildet, der üblicherweise als eine "Blase" bezeichnet wird und der aus der Ebene des Shellmaterials heraus angehoben und dann zu einem Nietknopf geformt wird, so daß er eng in ein Loch in der Betätigungslasche paßt. Nachdem die Lasche auf bzw. um diesen Knopf herum plaziert ist und flach auf die äußere (von außen zugängliche) Seite des Deckels aufgedrückt worden ist, wird das obere Ende des Knopfes, welcher durch das Loch in der Lasche hindurchgeführt worden ist, gestaucht, d.h. auf die Lasche zurückgepreßt, um so einen einstückigen Niet zu vollenden, und zwar einen solchen, bei welchem die Unversehrtheit des Metalls des Deckels in keiner Weise beeinträchtigt ist. Auf diese Weise wird die Lasche an dem Deckel angebracht, während der Deckel ein einziges, nicht durchbohrtes Metallstück bleibt, und der Deckel später mit bekannten Einrichtungen an der offenen Oberseite einer gefüllten Dose angebracht wird.
• Die Deckel müssen sowohl inneren als auch äußeren Drücken widerstehen und dürfen nicht in irgendeiner nachteiligen Weise mit dem Inhalt der Dosen in Wechselwirkung treten, dürfen auf keinen Fall reißen, bevor sie geöffnet werden, und sie müssen zu dem Zeitpunkt, wenn der Benutzer bereit bzw. dabei ist, die Dose zu öffnen, wirkungsvoll funktionieren, auch wenn die Dose einen Lager- oder Speicherzustand von mehreren Monaten gehabt haben mag. Da die Verwendung dieser Art von Dosenverpackungen zunimmt, wird der Wirtschaftlichkeit der Metallverendung größere Aufmerksamkeit gewidmet; es wird dünneres Material und es werden verschiedene Arten von Metall eingeführt, und diese Faktoren beeinflussen ihrerseits die Fähigkeit der Werkzeuge, mit diesen unterschiedlichen Typen von Metallen wirksam zu arbeiten bzw. zu funktionieren und dennoch mit hoher Geschwindigkeit während langer Betriebsdauern Dosendeckel zu erzeugen, die nicht aufreißen und die ihre einmalige Öffnungsfunktion dann ausführen, wenn sie benutzt wird.
• Beispielsweise legt das Erfordernis einer angemessenen bzw. ausreichenden Nietkopffestigkeit die Materialarten fest, die für das Herstellen von Dosendeckeln verwendet werden können. Wie bereits dargelegt, geht der Trend in Richtung dünnerer, härterer Materialien mit Beschichtungen, in welche Schmiermittel eingearbeitet sind, statt daß sie darauf angewendet werden. Diese Materialien müssen in angemessener Weise über Werkzeugsysteme verlaufen, jedoch müssen dieselben Systeme in der Lage sein, auch mit den älteren Materialien zu arbeiten. Die Unterschiede in der Festigkeit und in den Beschichtungen zwischen derartigen Materialien rufen ein Bedürfnis nach einem neuen Ansatz für die Werkzeugauslegung hervor, welcher die Werkzeuge relativ unempfindlich auf Änderungen der Materialien macht und sie dennoch in die Lage versetzt, annehmbare, integrierte Nietverbindungen mit den höheren Betriebsgeschwindigkeiten zu bilden, die derzeit vorherrschen.
• Die Vielfalt von Metallbeshichtungen nach Wahl und der Ausgestaltung der Deckel und der Laschen liefern in Verbindung miteinander für den Konstrukteur eines Werkzeuges eine komplizierte Situation. Das Werkzeug wird typischerweise in einer hin und her beweglichen Presse verwendet, die einfach oder doppelt wirkend sein kann, um eine Folge von fortschreitenden Arbeitsvorgängen an der Shell auszuführen, und um die Lasche anzubringen. Eine Offenbarung eines derzeit arbeitenden Preß-/Werkzeugumformungssystems findet man in dem US-Patent No. Re. 33,061, welches am 19. September 1989 für den Inhaber des vorliegenden Patents erteilt wurde. Die in diesem Patent dargestellte Ausführungsform hat zwei Bahnen von Werkzeugstationen und erzeugt gleichzeitig zwei Deckel, eine neuere Version dieses Systems verwendet jedoch drei Bahnen und arbeitet mit Geschwindigkeiten in der Größenordnung von 600 Hüben/min. Das Werkzeug muß also sehr schnell, sehr exakt und während langer Betriebsdauern arbeiten. Es ist üblich, daß derartige Umformungspressen 22 Stunden am Tage laufen, so daß 2 Stunden pro Tag für die Wartung oder Reparatur verbleiben.
• Den Verfahren und Werkzeugen für die vorstehend beschriebenen Betriebs- bzw. Herstellungsweisen ist beträchtliche Aufmerksamkeit gewidmet worden. Das Werkzeug wird so ausgelegt, daß es den Bereich des Deckels, aus welchem die Blase gebildet wird, festlegt und bewirkt, daß das Metall dieses Bereiches in einer bestimmten Art und Weise fließt. Verschiedene spezielle Herstellungsweisen und Werkzeuge zur Durchführung solcher Herstellungsvorgänge sind während der vergangenen Jahre verwendet worden, um diesen Zweck zu erfüllen. Solche bekannten Vorgänge können allgemein so gekennzeichnet werden, daß sie einen oder mehrere Schritte des Ziehens von Material aus dem Deckel und des Umformens (üblicherweise unter weiterem Ziehen) des Metalls zu einem Nietknopf einschließen. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß, um einen Arbeitsvorgang und ein Werkzeug zu erhalten, welche auf Veränderungen in dem Material, sowohl hinsichtlich der Dicke als auch hinsichtlich der Fließeigenschaften weitgehend unempfindlich sind, es wünschenswert ist, das Ziehen des Metalls minimal zu machen.
• Es ist außerdem notwendig, sich der Lasche selbst zu widmen sowie dem Bereich des Deckels, welcher den Knopf umgibt und aus welchem der Knopf einstückig ausgebildet wird. Die Tendenz in Richtung dünnerer Materialien hat einen unmittelbaren und nachhaltigen Einfluß auf den Bereich der Lasche, welcher das Loch umgibt, durch welches der Nietknopf hervorsteht. Die Grundregel ist die, daß, je dünner das Laschenmaterial ist, desto größer die Fläche des Nietkopfes sein muß, die über der Lasche benötigt wird, um ein Ausreißen der Lasche aus dem Niet zu verhindern, wenn die Lasche betätigt wird, üblicherweise durch Anheben. Der Bedarf an mehr Material für den endgültig gebildeten Nietkopf beeinflußt wiederum die Menge an Material und die Gleichförmigkeit der Wandstärke in dem Knopf.
• Praktisch alle Dosendeckel werden aus beschichtetem Metall irgendeiner Art gebildet, üblicherweise entweder Aluminium oder Stahl. Typische Aluminiummaterialien, die verwendet werden, sind Metalle der Serie 5000, wobei der Typ 5182 H19 das vorherrschende Material der Wahl ist. Einige Verwender haben danach gestrebt, Aluminium der Serie 3000 zu verwenden, das in weitem Umfang für Aluminiumdosenkörper verwendet wird. Dieses Metall hat eine geringere Streckgrenze und Zugfestigkeit im Vergleich zu dem 5182 Aluminium, und es hat sich herausgestellt, daß es einen stärkeren Abrieb an den Werkzeugen hervorruft. Ähnliche Situationen findet man bei Stahlblechen. Das stärker verbreitete Material ist T-5 (temper 5) Stahl, jedoch wurde DR-9 (doppelt reduzierter) Stahl in diesen Markt eingeführt, da er eine höhere Streckgrenze und höhere Zugfestigkeitswerte hat, jedoch schwierig auszuformen ist.
• In den USA werden die meisten Beschichtungen im (Aluminium- oder Stahl-)Herstellungswerk hinzugefügt, und die beschichteten Materialien sind von dem Lieferanten erhältlich, wobei die Toleranzen schon in ihren Spezifikationen eingearbeitet sind. Andererseits werden in vielen ausländischen Staaten Beschichtungen auf Metallbeche von dritter Seite aufgebracht oder von dem Dosen- und Deckelhersteller. Beschichtungen (die auf beiden Seiten des Metallbleches aufgebracht werden) und insbesondere der Vorgang Ihrer Aufbringung können beträchtliche Veränderungen in der Festigkeit und Bearbeitbarkeit des Grundmetalls hervorrufen, auf welches die Beschichtungen aufgebracht werden, und zwar in erster Linie aufgrund der verwendeten Wärme und der Zeitdauer, während welcher das Material einer solchen Erhitzung ausgesetzt ist. Den Beschichtungen werden noch Schmiermittel hinzugefügt, wobei die Tendenz in Richtung integrierter Schmiermittel geht, die ein Teil der Beschichtung selbst bilden, anstatt daß sie einfach nur auf das Äußere der Beschichtung aufgebracht werden. Ein Grund hierfür liegt darin, daß von außen aufgebrachte Wachse das Bedrucken der Außenseite der Dosendeckel stören.
• Was hier als besonders wichtig zu berücksichtigen ist, ist die Tatsache, daß die Beschichtung des Metalls, wie immer es auch erzeugt ist und unabhängig von seiner Art und Weise und Gleichförmigkeit während des Bearbeitens des Materials durch die Werkzeuge nicht beschädigt werden darf. Wenn Metall dem Doseninhalt ausgesetzt wird, so kann dies zu unerwünschten Reaktionen zwischen den Inhaltsstoffen und dem freigelegten Metall, z. B. Bier und unbedecktem Stahl, oder mit Kohlensäure versetzten Getränken oder bestimmten Lebensmittelprodukten mit Aluminium führen.
• Wie bereits erwähnt, verbinden sich die Vielfalt der Metallwahl, der Beschichtungen und die Ausgestaltung des Deckels und der Lasche miteinander so, daß sie für den Konstrukteur eines Werkzeuges eine komplexe Situation darstellen.
• Entsprechend dem bisher bekannten Verfahren und der entsprechenden Vorrichtung tritt der Prägevorgang um einen Bereich der Blase auf, wo die Blasenwand überwiegend konkav in Richtung der Außenseite der Shell verläuft. Ein derartiger typischer Vorgang wird in dem US-Patent No. 3,638,597 beschrieben, welches am 1. Februar 1972 ausgegeben wurde. Das verwendete Werkzeug ruft einen Nettofluß von Material hervor, welcher (üblicherweise etwa zu gleichen Teilen) zwischen der Innenseite und der Außenseite entlang der Blasenwand geteilt wird. Es ist darauf hinzuweisen, daß nach dem anfänglichen Prägevorgang (Fig. 3A) eine weitere Einwirkung auf die Blase zu einer stufenartigen Zwischenausgestaltung führt (Fig. 3B), wobei der Knopf aus dem leicht aufgewölbten zentralen Abschnitt der Blase gebildet wird. Der geprägte Bereich kann eventuell geplättet werden, so daß er in die Ebene des ihn umgebenden Materials der Shell zurückkehrt (Fig. 3G und 3H), jedoch gibt es eine charakteristische verdünnte oder abgestufte Blasenbasis, auf welcher das geprägte Material schließlich bleibt (s. Fig. 3H). Dies kann oftmals schon mit dem bloßen Auge festgestellt werden.
• In der täglichen Praxis werden Veränderungen dieser den Blasenknopf bildenden Abfolge durchgeführt, jedoch kann man sagen, daß sie alle die gemeinsame Reihenfolge des Ausbildens einer ersten Blase mit einer geprägten, plateauartigen Abgrenzung in ihrem Zentrum, mit einem Durchmesser in der Größenordnung von 0,301 Zoll (7,65 mm) haben. Dieser zentrale Bereich der Blase wird dann wirksam durch einen Knopfstempel mit einem scharfen Rand herabgedrückt, der die Eintrittsabgrenzung für das Blasenmaterial bildet. Bisher hat der Knopfstempel einfach das Blasenmaterial zu einem im Endeffekt ein offenes Ende aufweisenden Knopfstempel gedrückt, und die Wand und der Kopf des Knopfs sind durch den Hub des Knopfstempels und der Matrize geformt, wobei Material nach oben verbracht und gestreckt wurde, und das Material zwischen den beabstandeten zylindrischen Wänden des Knopfstempels und der Matrize fast extrudiert wurde. Dies bewirkt unvermeidlich auch ein Dünnermachen eines Teils des Kopfes des Knopfes und/oder der Seitenwand, und die innere Höhe des Knopfes nach dem Stand der Technik (gemessen von der Seite des Produktes aus) ist im wesentlichen die Höhe des Knopfstempels, der das Material in die Knopfmatrize drückt, bevor die Basis des Knopfes geplättet oder geprägt wird.
• In Anbetracht des oben beschriebenen Standes der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausbilden eines integralen Niets und damit einen solchen integralen Niet selbst zu schaffen, der eine bessere Festigkeit hat, ohne zusätzliche Kosten und Aufwand zu veranlassen.
• Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bzw. 9 und durch einen Niet, wie er in Anspruch 8 definiert ist.
• Die vorliegende Erfindung stellt einen verbesserten Knopf eines einstückigen Niets und einen daraus resultierenden Niet sowie ein Verfahren und ein Werkzeug zum Ausbilden eines solchen Niets bereit, der zwei oder mehr aufeinanderfolgende Prägeschritte auf Material verwendet, welches die Basis der Blase umgibt, die an dem Shellteil eines Dosendeckels gebildet wird, und bewirkt dadurch ein Fließen von Material in den Bereich hinein, der eventuell die Wände eines Knopfes in seiner endgültigen Form bildet. Diese Folge von Prägeschritten mit zunehmend kleineren Radien stellt in adäquater Weise Metall in dem Blasenbereich bereit, um die endgültige Ausbildung eines exakten Knopfes sicherzustellen, unabhängig von Unterschieden in der Materialdicke oder der Fließfähig keit, während ein fester Umgrenzungsbereich um die Basis des Knopfes sichergestellt wird, um zu verhindern, daß ein Versagen des Deckels im Bereich unmittelbar an der Nietverbindung mit der angebrachten Lasche auftritt, und wobei auch sichergestellt wird, daß der Nietkopf ausreichend groß ist, um ein Herausreißen der Lasche an ihrer Verbindung mit dem Niet zu verhindern. Durch die exakte Lokalisierung des Prägens in den Blasengrenzbereichen, wird der Übergang des Knopfes zum Deckel etwas gehärtet und geglättet bzw. vergleichmäßigt, so daß ein Einkerben oder Schwächen über diesen Übergang hinweg gleichförmig ist. Der anfänglich geprägte Abgrenzungsbereich hat vorzugsweise, wenn auch nicht notwendigerweise, einen etwa 33% größeren Durchmesser als die derzeit verwendeten, geprägten Umgrenzungen. Diese Grenze liegt dicht am Übergang der anfänglichen Blasenwand zu dem Rest der Shell, wo die Krümmung der anfänglichen Blasenwand in Richtung der Blasenoberseite konkav und zu der letztendlichen Außenseite des Deckels verläuft.
• Die Erfindung stellt auch einen besonderen Prägevorgang und damit auch Werkzeuge an einer anderen Position der anfänglich gebildeten Blase bereit, als es bisher üblich war.
• Weiterhin bewirkt nachfolgendes Prägen an einer oder mehreren Positionen radial innerhalb von der anfänglich geprägten Umgrenzung, daß Material in den Bereich, aus welchem der Knopf schließlich gebildet wird, hineinfließt, und dieses Material kann in einfacher Weise in eine exakte Knopfform umgeformt werden, die eine verbesserte Gesamtdicke und Festigkeit hat. Dies kann man erreichen, ohne daß es notwendig ist, wegen Unterschieden in der Formbarkeit und/oder dem Widerstand gegen Ziehen verschiedener Materialien zu kompensieren, ohne daß Beschichtungen bis zum Reißen beansprucht werden und mit einer Bearbeitung einer beträchtlichen Vielfalt an Materialien mit im wesentlichen demselben Werkzeug.
• Bei den Ausbildungsschritten von einer Blase zu einem Knopf ist die Werkzeugausgestaltung derart, daß die gebildeten Zwischenformen in aufeinanderfolgenden Werkzeugstationen zu der nächsten Werkzeugstation kompatibel sind, um einen gleichmäßigen Übergang des Metalls von der Ausbildung des zweiten geprägten Grenzwertbereiches zu der letztlichen Knopfausbildung zu fördern. Dies erzeugt eine gleichmäßigere Metallumformung, erzeugt einen Knopf, der eine gleichförmigere Wandstärke hat und erfordert weniger auf das Werkzeug auszuübende Kraft. Es ist bekannt, daß eine verminderte Kraft einen größeren Spielraum gibt, bestimmte Werkzeugbetätigungen weiter weg vom Zentrum des Werkzeuges anzuordnen.
• Man hat festgestellt, daß die aufeinanderfolgenden Prägevorgänge und die koordinierte, sanfte Ausformung des Knopfes schließlich einen Niet erzeugen, der im Vergleich zu den derzeitigen Verfahren an seiner Basis um etwa 12,5% dicker ist und am Kopf eine Dickenzunahme um etwa 14% hat, wenn man mit einem Material arbeitet, das eine Dicke von 0,0112 Zoll (0,285 mm) hat. Vergleichbare Ergebnisse hat man mit Material erhalten, das eine Dicke von 0,0096 Zoll (0,245 mm) hatte. Aluminiumwalzblechmaterial der Serie 3000 ist mit dem gleichen Erfolg verwendet worden.
• Es ist daher eine primäre Aufgabe der Erfindung, eine neue Nietkonstruktion bereitzustellen, sowie ein neues Verfahren zum Ausbilden eines integralen Niets, insbesondere zum Ausformen des Knopfes, aus welchem der Niet gebildet wird, und ein besonderes Werkzeug bereitzustellen, um einen solchen Niet herzustellen, sowie einen solchen Niet bereitzustellen, wobei das Verfahren und das Werkzeug ein Ziehen des Metalls des Dosendeckels, aus welchem der Niet gebildet wird, minimal machen, weiterhin einen solchen Niet, ein Verfahren und ein Werkzeug bereitzustellen, welche in der Lage sind, mit einer beträchtlichen Vielfalt von Materialien zu funktionieren und ohne Zerreißen von auf derartige Materialien aufgebrachten Beschichtungen, einen Niet bereitzustellen, der eine beträchtliche Vergrößerung hinsichtlich seiner Basisdicke und seiner Kopfdicke hat, zusammen mit einem Verfahren und einem Werkzeug zum Herstellen eines solchen verbesserten, integralen Niets, ein neues Verfahren zum Formen eines Nietknopfes bereitzustellen, bei welchem ein anfänglicher Knopf aus einer Shell gebildet wird, dann eine erste Umgrenzung ausgebildet wird durch Prägen an der Stelle, wo die anfänglichen Blasenwand in Richtung der letztendlichen Außenseite des Deckel konkav verläuft, ein weiteres, fortschreitend arbeitendes Werkzeug bereitzustellen, um die neuartige Herstellungsmethode für den Nietknopf durchzuführen, wobei das Werkzeug besonders dafür ausgelegt ist, die vorherigen Zwischenformen der Blase und des Knopfes aufzunehmen, um so zunächst die Blase und dann den Nietknopf zu bilden mit einem minimalen Ziehen von Metall und mit einem minimalen Druck des Werkzeuges auf das Metall der Shell.
• Andere Ziele und Vorteile der Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung der zugehörigen Figuren und der anhängenden Ansprüche.
Kurzbeschreibung der Figuren
• Die Figuren 1A bis 1E sind Zeichnungen in fortschreitenden Zuständen bei der Ausbildung eines typischen Dosendeckels, und sie sind mit der Kennzeichnung "Stand der Technik" versehen,
• Figuren 2A bis 2C sind teilweise Querschnittszeichnungen von fortschreitenden Zuständen der Nietverbindung zwischen einer Lasche und einer Shell, welche das Öffnen einer Platte bzw. eines Plättchens in dem Dosendeckel veranschaulichen, und sie sind mit dem Hinweis "Stand der Technik" gekennzeichnet.
• Die Figuren 3A bis 3H sind vergrößerte Zeichnungen der Abfolge bei der Ausbildung von einer Blase zu einem Knopf bei einem typischen System nach dem Stand der Technik, und sie sind mit der Kennzeichnung "Stand der Technik" versehen.
• Die Figuren 4A bis 4D sind schematische Zeichnungen einer Vergrößerung der Blasen- und Knopfbereiche eines Dosendeckels, welche die Position der Prägeschritte bei der Ausbildung eines Nietknopfes gemäß der Erfindung zeigen,
• Figuren 5A bis 5H sind Zeichnungen fortschreitender Zustände, die aus Vergrößerungen von Fotografien hergestellt wurden, welche von einem Querschnitt in der Abfolge der Schritte von einer Blase zu einem Knopf aufgenommen wurden, welche gemäß der Erfindung durchgeführt wurden, wobei das Werkzeug gemäß der Erfindung aufgebaut war,
• Figuren 6 bis 9 sind vergrößerte, teilweise Querschnittsansichten durch die erste Blasenausbildungsstation des Werkzeuges, welches gemäß der Erfindung aufgebaut ist, welche die ausgeführten Funktionen veranschaulichen, um die erste oder ursprüngliche Blase aus einer Shell zu definieren und um die erste geprägte Umgrenzung zu definieren,
• Figur 9A ist ein beträchtlich vergrößertes Duplikat der Figur 9, um den ersten geprägten Grenzbereich und das zugehörige Werkzeug darzustellen,
• Figuren 10 bis 13 sind ähnliche vergrößerte, teilweise Querschnittsansichten mit Schnitten durch die zweite Blasenausbildungsstation des Werkzeuges,
• Figuren 14 bis 18 sind ähnliche vergrößerte, teilweise Querschnittsansichten mit Schnitten durch die Blasenausbildungsstation des Werkzeuges, welche fortschreitende Zustände an dem Deckel zeigen, dessen Knopf seine wesentliche Form angenommen hat,
• Figur 19 ist eine ähnliche vergrößerte, teilweise Querschnittsansicht der den Knopf zurückschlagenden Station, welche deren auf dem Kopf geschlossenen Stempel und Matrize zeigt, um seine endgültige Form zu bilden, insbesondere am Basisradius des Knopfes, und
• Figur 20 ist ein Diagramm, welches die fortschreitende Ausbildung eines Behälterdeckels in den verschiedenen Stationen des Werkzeuges bei einer typischen Arbeitsweise gemäß der Erfindung zeigt.
Beschreibung von Verfahren nach dem Stand der Technik
• Zunächst wird auf das erste Blatt der Figuren Bezug genommen, in welchem Figur 1A in einer Draufsicht die Außenseite einer Shell zeigt, welche das Basiselement eines Dosendekkels bildet. Figur 1B zeigt die Shell mit einer in ihrem Zentrum ausgebildeten, typischen Blase, und Figur 1C zeigt die Shell mit auf der Außenseite aufgedruckten bzw. einged rückten Öffnungsanweisungen und die zu einem Knopf umgeformte Blase für die Aufnahme des Endes einer Lasche. Figur 1D zeigt die Hinzufügung einer Einkerbungs- bzw. Schwächungslinie an der Shell, welche das Öffnungsplättchen definiert, das teilweise von dem Ende abgetrennt werden soll, zusammen mit Verstärkungsrippen entlang der gegenüberliegenden Ränder der Einkerbungslinie, wobei die Richtung des einen Endes der Einkerbungslinie über den Basisbereich des Knopfes hinweg festgehalten ist. Figur 1E zeigt die Außenseite eines fertiggestellten Deckels mit einer angebrachten Lasche.
• Figur 2A zeigt einen vergrößerten Querschnitt der Verbindung der Lasche mit der Shell über den integralen Niet, wobei der Knopf sich durch das Loch in der Nietzone der Lasche erstreckt und die Oberseite des Knopfes auf die obere Fläche der Nietzone der Lasche aufgestaucht ist. Figur 2B zeigt den Vorgang während des anfänglichen Anhebens der Öffnungsasche, einschließlich der Ausbildung einer Belüftungsöffnung im Hauptteil oder Shellteil des Deckels an der Basis des Knopfes, sowie den Beginn des Abtrennungsvorganges des Plättchens. Figur 2C zeigt, wie die Lasche im wesentlichen bis zu dem äußersten Bereich ihrer Öffnungsbewegung verschwenkt ist und das Öffnungsplättchen in einer Schwenkbewegung durch die Produkt- bzw. Inhaltsseite des Dosendeckels abgebogen ist.
• Die Figuren 3A bis 3H zeigen das Fortschreiten der Blasenbildung und den Übergang von der Blase zum Knopf, wobei in diesen Figuren durch das Bezugszeichen CN die anfängliche Position eines geprägten Umgrenzungsbereiches der Blasenausbildung (Fig. 3A) und die endgültige Position dieses geprägten Bereiches des Metalls gezeigt wird, der soeben außerhalb des Basisbereiches des fertiggestellten Knopfes (Fig. 3H) liegt. Bei diesem typischen Vorgang nach dem Stand der Technik wird das Blasenmaterial innerhalb des geprägten Bereiches notwendigerweise gezogen und ausgedünnt, um die endgültige Knopfform zu erreichen. Das Material, aus welchem der Knopf geformt werden muß, ist definiert als der Bereich innerhalb des Kreises des geprägten Umgrenzungsbereiches, d.h. des Bereiches zwischen den Bezugszeichen CN in Figur 3A.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
• Die Figuren 4 bis 20 zeigen die Schritte des Ausbildens eines universellen, integralen Niets und insbesondere die Ausbildung eines Nietknopfes gemäß der Erfindung, zusammen mit einem Beispiel für bevorzugtes Werkzeug, um diesen Zweck zu erreichen. Es versteht sich, daß die zusammenwirkenden fortschreitenden Werkzeuge (Stempel und Matrizen), welche dargestellt sind, gegenüber der normalen Größe mehrfach vergrößert sind und daß nur die zentralen Teile des Werkzeugs dargestellt sind. Dieses sind diejenigen Teile des Werkzeuges, die för die Ausbildung und Umformung der Blase und dann des Knopfes relevant sind, aus welchem der universelle bzw. Allzweckniet gemäß der Erfindung gebildet wird.
• Gemäß Figur 4A wird gemäß der vorliegenden Erfindung in einem ersten Schritt das Material an dem Ort der Blase etwas gezogen, um eine leichte Blasenform 20 zu bilden, und am Ende des Ziehens wird der Umgrenzungsbereich 22 mit dem größeren Durchmesser geprägt. Dieser Prägevorgang bewirkt, wie bekannt ist, ein Fließen des Metalls in entgegengesetzten Richtungen von einem solchen Umgrenzungsbereich. Indem der Prägebereich dort angeordnet wird, wo die Blase eine geringere Steigung hat, in dem Bereich, in welchem die Blasenwand in Richtung der Außenseite der Blase (und schließlich des Deckels) konvex ist, und durch Formen der zusammenwirkenden Flächen des Stempels und der Matrize derart, daß die Prägewirkung außerhalb des Umgrenzungsbereiches intensiver ist, ist der vorherrschende Metallfluß in diesem Schritt einwärts gerichtet, in Richtung des Zentrums des Blasenbereiches, und kommt damit zu dem Material hinzu, welches anschließend für die endgültige Knopfausbildung verfügbar ist. Indem nur ein geringes Ziehen und ein mäßiger Prägedruck verwendet werden, wird das Verdünnen bzw. Dünnermachen des Shellbereiches um den schließlich gebildeten Knopfbereich herum minimal gemacht.
• Als nächstes wird die Blase 20 in einer nächsten Werkzeugstation umgeformt und wieder bei einem kleineren Radius geprägt, um einen zweiten Umgrenzungsbereich 23 zu bilden, der kleiner ist als der erste geprägte Umgrenzungsbereich, und um einen weiteren Fluß von Metall in den Blasenbereich hinein zu bewirken. Dies führt im Ergebnis zu einer Verdickung der zentralen Wand der Blase, insbesondere unmittelbar radial innerhalb des zweiten geprägten Bereiches. Gerade aus diesem zentralen Bereich der Blase sollen die Seitenwände und die Oberseite des Knopfes geformt werden.
• Die nunmehr dickeren Wände des Blasenbereiches werden dann in einer weiteren Station umgeformt, im wesentlichen ohne Ziehen oder Verdünnen des Metalls über bzw. unter seine ursprüngliche Dicke hinaus, und zwar zu einem Knopf 20B mit einer relativ geraden Seitenwand 4 und einer oberen Seite 25, die geringfügig dünner ist als die Seitenwand 24, sowie mit einer stark geprägten Knopfbasis 26.
• In einer späteren Station tritt, wenn die Lasche auf der Shell angeordnet ist, wobei sich der Knopf 20B durch das Knopfloch in der entsprechenden Zone der Lasche erstreckt, ein Stauchstempel mit dem Knopf auf der Produktseite in Eingriff, und ein Stauchamboß bewegt sich gegen die Außenseite der Knopfoberseite 25, wobei der Knopf über dem Knopfloch und im wesentlichen entlang des Umfanges außerhalb des Knopfloches gestaucht wird, um eine feste, integrale Nietverbindung der Lasche mit der Shell in einer wohlbekannten Weise zu erhalten.
• Die Figuren 5A bis 5H sind Zeichnungen, die als Umrißbilder aus fotografischen Vergrößerungen von Querschnitten der jeweiligen Shells hergestellt wurden, welche gemäß der vorliegenden Erfindung geformt wurden. Die im Fortschreiten aufeinanderfolgenden Formen wurden in einer gestapelten Anordnung entsprechend der fortschreitenden Ausbildung der Blase und dann des Knopfes gemäß der vorliegenden Erfindung angeordnet, wobei ein Prototypwerkzeug benutzt wurde. Die gestapelte Anordnung wurde dann durch eine Vergrößerungslinse betrachtet und fotografiert. Die anfängliche Blasenausbildung wird in Figur 5A dargestellt, und die fertige Knopfausbildung ist in Figur 5H dargestellt. Ein Vergleich dieser Ansichten zeigt sofort, daß die obere Seite 25 und die Wand 24 des Knopfes eine beträchtliche Wandstärke haben, die gegenüber der Dicke des umgebenden Ausgangsmetalls der Shell nur geringfügig vermindert ist.
• Die Figuren 6 bis 9 sind vergrößerte Querschnittsansichten durch die erste Blasenausbildungsstation gemäß der Erfindung. Der erste Blasenstempel 40 und die erste Blasenmatrize 42 sind in Figur 6 vollständig geöffnet, und der zentrale Abschnitt einer Shell S wird dazwischen gezeigt, wobei die letztendliche Außenseite nach oben weist. Wenn Stempel und Matrize 40, 42 sich zu schließen beginnen, wird das Metall der Shell gleichmäßig und leicht um den aufgewölbten zentralen Bereich 40A des Stempels 40 gezogen und in die Vertiefung 42A der Matrizen der ersten Blasenstation bewegt, wie in den Figuren 7 und 8 dargestellt ist. Wenn dieses Werkzeug sich verschließt, so hat man ausreichend Druck auf das Metall der Shell beim Verschließen der Prägeteile oder Flächen 40C und 42C in dem Bereich CN-1, um einen ersten, geprägten Umgrenzungsbereich um die Blase herum zu bilden.
• Es versteht sich, daß die Flächen 40C und 42C des Stempels und der Matrize der ersten Blasenstation zusammenwirkend geformt sind, so daß der erste geprägte Grenzbereich CN-1 hinsichtlich seiner Dicke geringfügig verjüngt verläuft, wobei diese Flächen 40C und 42C näher an den äußeren Rändern der geprägten Urngrenzung liegen. Weiterhin liegt der Umgrenzungsbereich außerhalb der anfänglichen Blase in einer Position, in welcher die Neigung der Blasenwand geringer ist als in früheren, praktisch bekannten Fällen, und die Oberflächen 40C und 42C haben zusammenwirkende Radien (s. Figur 9A), wobei die Oberfläche 42C eine etwas schärfere Krümmung als die gegenüberliegende Fläche 40C hat. Der vorherrschende Metallfluß während dieses Prägevorganges ist also entlang der Blasenwand in Richtung des Zentrums der Blase.
• Anders ausgedrückt führte die frühere Praxis zu einem Prägen zwischen einem konvexen Stempel und einer damit zusammenwirkenden, konkaven Matrizenfläche (wie in dem erwähnten US-Patent 3,638,597), oder in der früheren Praxis soeben außerhalb des Anfanges der Blasenwand auf der Shell (wie in dem US-Patent No. 3,583,348, ausgegeben am 8. Juni 1971), wohingegen in der vorliegenden Erfindung das anfängliche Prägen weiter weg vom Zentrum des Stempels und der Matrize in einem Bereich stattfindet, wo die Stempel- und Matrizenflächen, wenn sie geschlossen werden, einen konkaven Blasenwandbereich definieren, neben dem Übergang zwischen der anfänglichen Blase und dem übrigen Teil der Shell. Die Prägefläche 40C des Stempels ist konkav, und die Prägefläche 42C der Matrize ist konvex. Dies ist die Stelle CN-1 in Figur 9, im Gegensatz zu der Stelle CN in Figur 3A. Man erkennt, daß dieser geprägte Umgrenzungsbereich dort liegt, wo die Blasenwand in Richtung der Außenseite der Shell (und des fertigen Deckels) konkav ist.
• Die Shell wird dann an die zweite Blasenausbildungsstation überführt, und zwar zwischen dem Stempel 50 und der Matrize 52, wie in Figur 10 dargestellt, wo das Werkzeug sich gerade zu schließen beginnt. Es versteht sich, daß der Stempel 50 im wesentliche dieselbe Ausgestaltung wie der Stempel 40 der vorherigen Station hat. Jedoch hat die Matrize 52 eine weite Öffnung 52A, die verjüngt zu einem engeren, jedoch noch immer offenen Bereich 52B verläuft. Der Durchmesser der Öffnung 52A ist etwas geringer als der Durchmesser des Bereiches CN-1.
• Wenn sich das Werkzeug der zweiten Blasenausbildungsstation schließt, wird die Blasenwand in die verjüngt zulaufende Öffnung 52A gedrückt und umgeformt, und wenn sich das Werkzeug vollständig schließt, so prägen die Prägeflächen 50C und 52C die Blase in einem zweiten Umgrenzungsbereich CN-2 mit einem kleineren Durchmesser als der Umgrenzungsbereich CN-1 sowie der Stelle der Blasenwandverdickung, die als Folge des ersten Prägevorganges aufgetreten ist. Dieser Vorgang bewegt das Material der Blase weiter in Richtung des Zentrums und hebt das Zentrum von dem Stempel 50B ab, wie in Figur 13 dargestellt. Diese Umformung der Blase tritt ohne weiteres Ziehen des Metalls in dem Blasenbereich auf und ist ein Ergebnis der Wirkung des zweiten Prägens und auch der relativ weiten, verjüngt zulaufenden Öffnung 50A, die mit der Form der ersten Blase kompatibel ist, wie man insbesondere in der Folge der Figuren 11 und 12 erkennen kann.
• Die Figuren 14 bis 18 zeigen das Werkzeug der dritten oder auch Knopfstation, einschließlich eines Knopfstempels 60 und seinem Führungskopf 60A, sowie der Knopfmatrize 62 mit einer Eingangsöffnung 62A, die einen mit der Außenseite der zweiten Blasenform vergleichbaren inneren Durchmesser hat, wenn jene die zweite Blasenstation verläßt, z. B. im Anschluß an Figur 13. Die Knopfmatrize hat ebenfalls einen in etwa zylindrischen Hohlraum 62B, der so bemessen ist, daß er mit dem Äußeren des Führungskopfes 60A zusammenwirkt, um die Seitenwand des Knopfes zu definieren, wenn sich dieses Werkzeug schließt und die Blase in den Hohlraum 62B gedrückt wird. Es versteht sich jedoch, daß die Höhe der umgeformten Blase (Figuren 13 und 14) größer ist als die Höhe des Führungskopfes 60A, so daß also der Kopf des Knopfes nicht ausgedünnt wird und nur in geringerem Maße umgeformt wird, wie man anhand eines Vergleichs der Figuren 14, 15 und 18 erkennen kann.
• Das Metall unmittelbar innerhalb der zweiten geprägten Umgrenzung CN-2 liegt nun an der Basis des Knopfes 25, und ein Schließen des Knopfformungswerkzeuges, wie es in Figur 18 dargestellt ist, erzeugt etwas zusätzliches, leichtes Prägen am Basisradius des Knopfes, um sicherzustellen, daß die Umgrenzung um die Basis des Knopfes herum in eine flache und glatte Oberfläche auf der Produktseite gedrückt bzw. geplättet ist, bevor die Einkerbung hergestellt wird, welche das Öffnungsplättchen festlegt, wobei das Ende der Einkerbung sich über einen Abschnitt dieses Basisradius hinweg erstreckt. In dieser Hinsicht kann der Bereich 62C der Matrize 62 radial außerhalb der Öffnung 62A leicht nach außen weg von der zugehörigen Stempelfläche 60C schräg verlaufen, um einen leichten Anstieg der Metalldicke am Basisradius des Knopfes gegenüber dem umgebenden Ausgangsmetall der Shell zu erzeugen. Der Betrag dieses schrägen Verlaufs kann in der Größenordnung von 1 nach außen und oben sein, gesehen in Figur 18, wobei es sich versteht, daß die vollständige radial äußere Erstreckung des Stempels und der Matrize nicht dargestellt sind.
• Während das Verfahren und das Werkzeug zum Durchführen des Verfahrens sowie der produzierte Niet, die alle hier beschrieben sind, bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung bilden, versteht es sich, daß die Erfindung nicht auf dieses genaue Verfahren, das Werkzeug und das Produkt beschränkt sind, und daß Veränderungen daran ohne Abweichungen vom Schutzumfang der Erfindung vorgenommen werden können, der durch die anhängenden Ansprüche definiert ist.

Claims (18)

1. Verfahren zum Ausbilden eines Knopfes an einer Behälterstirnseite, wobei aus diesem Knopf ein einstückiger Niet gebildet wird, um eine Betätigungslasche an der Stirnseite bzw. dem Deckel anzubringen, mit den Schritten:

a) Herausdrücken einer Anfangsblase (20) aus der Oberfläche einer dünnen Metallscheibe (S), aus welcher eine Dosenstirnseite bzw. ein Dosendeckel gebildet wird,

b) aufeianderfolgendes Prägen der Scheibe und Ausformen der Blase (20) zu einer Knopfform, welche eine in etwa zylindrische vertikale Seitenwand hat, mit einer darüber erhöhten oberen Wand,

gekennzeichnet durch die Schritte, daß:

c) das wiederholte Prägen auf der Scheibe entlang kreisförmiger Begrenzungen (CN-1, CN-2....) mit abnehmendem Radius stattfindet, wodurch das Metall innerhalb dieser Grenzen dazu gebracht wird, radial einwärts entlang der Richtung der Blasenwand zu fließen, und daß

d) während das Metall einwärts fließt, das Metall der Blasenwand zu einer zweiten Blasenform umgeformt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt c) aufweist:

c-1) Prägen des Materials der Scheibe um eine erste Begrenzung herum, Bewirken, daß das Metall in die haubenartige Blase fließt und die Blasenwand innerhalb der ersten Begrenzung verdickt, dann

c-2) Umformen der Blase innerhalb der ersten Begrenzung, um die Blase höher zu machen, und

c-3) Prägen des Materials des Bereiches um eine zweite kontinuierliche Grenze herum, die einen kleineren Umfang hat als die erste Begrenzung.

3. Verfahren zum Ausbilden eines Knopfes an einem Metallbehälterdeckel nach Anspruch 1, wobei der Schritt c) einschließt

c-1) Erzeugen einer ersten kontinuierlichen Begrenzung auf einer Scheibe bzw. Shell durch Prägen des Bereiches der Scheibe, welcher am Übergang zu der Blase liegt und außerdem Verschieben von Metall entlang der Blasenwand in Richtung des Zentrums der Anfangsblase, dann

c-2) Bewegen des Metalls der Blasenwand innerhalb der ersten Begrenzung nach einwärts und in Richtung des Blasenzentrums, um die anfängliche Blase umzuformen, dann

c-3) Erzeugen einer zweiten kontinuierlichen Begrenzung durch Prägen eines Bereiches der Blasenwand innerhalb der ersten Umgrenzung,

wobei der Schritt b) aufweist

b-1) Bewegen des Metalls der umgeformten Blasenwand innerhalb der zweiten Begrenzung nach einwärts entlang dieser Wand und weiter weg von der ersten Umgrenzung und Formen eines Anfangsknopfes aus diesem Metall, welcher eine in etwa zylindrische Seitenwand hat, die durch eine obere Wand gekrönt wird, und

b-2) dann Umformen des anfänglichen Knopfes in einen einstückigen Knopf, der eine in etwa zylindrische Seitenwand hat, die sich in etwa senkrecht zu der Ebene der Scheibe und ein oberes Teil hat, welches sich über die Seitenwand hinweg erstreckt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schritte a) und c) an derselben Werkzeugstation ausgeführt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Schritte d) und b) an derselben Werkzeugstation ausgeführt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, welches weiterhin einschließt

e) Umformen der Blase nach dem Schritt b) in einen Knopf, der eine Oberseite und eine Seitenwand hat.

7. Verfahren nach Anspruch 6, welches weiterhin einschließt

f) Umformen des Basisradius des Knopfes.

8. Einstückiger Niet an der Stirnseite bzw. an dem Deckel eines Behälters, wobei der Niet durch Aufstauchen eines Knopfes gebildet wird, der eine in etwa vertikale zylindrische Seitenwand hat, die von einer oberen Wand gekrönt wird, wobei der Knopf geformt wird durch:

a) Herausdrücken einer Anfangsblase aus der Oberfläche einer dünnen Metallscheibe bzw. Shell (s), aus welcher die Behälterstirnseite bzw. der Behälterdekkel gebildet wird, und

b) wiederholt nacheinander folgendes Prägen der Scheibe und Ausformen der anfänglichen Blase (20) zu einer Knopfform, die eine in etwa vertikale zylindrische Seitenwand hat, welche von einer oberen Wand gekrönt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das wiederholte Prägen an der Scheibe entlang von kreisförmigen Umgrenzungen von abnehmendem Radius erfolgt, wodurch das Metall innerhalb einer jeden solchen Umgrenzung veranlaßt wird, radial einwärts entlang der Richtung der Blasenwand zu fließen, und, während das Metall einwärts fließt, Umformen des Metalls der Blasenwand, um die Blase höher zu machen.

9. Vorrichtung zum Ausbilden eines Knopfes, der in einen einstückigen Niet an einem Behälterdeckel bzw. einer Behäterstirnseite umgewandelt werden soll für die Anbringung einer Lasche an dem Deckel bzw. der Stirnseite, mit

a) Einrichtungen (40, 42), um einen Bereich des Metalls aus der Ebene des Materials einer dünnen Metallscheibe bzw. - shell herauszudrücken, um eine haubenartige, anfängliche Blase (20) zu bilden, die aus dem Material besteht, aus welchem ein Niet geformt werden soll, wobei die anfängliche Blase an ihrem Umfang durch eine in etwa kreisförmige, erste Begrenzung definiert ist, entlang welcher die Blase (20) in den übrigen Teil der Scheibe übergeht,

b) Einrichtungen zum Prägen des Materials der Scheibe und zum Umformen der haubenartigen Blase innerhalb von der ersten Umgrenzung (CN-1), um diesen Bereich zu erhöhen und das Material der umgeformten Blase zu prägen,

gekennzeichnet durch

c) Einrichtungen zum Prägen des Materials der Scheibe um die erste Umgrenzung herum und dadurch Bewirken, daß das Metall radial einwärts in die haubenartige Blase (20) fließt, und Prägen des Materials der umgeformten Blase (20) um eine zweite im wesentlichen kreisförmige Umgrenzung (Cn-2) herum, die einen kleineren Radius hat als die erste Umgrenzung, um dadurch einen weiteren Fluß des Materials von der zweiten Grenze radial einwärts in die umgeformte Blase zu bewirken.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, welche weiterhin Einrichtungen für das Umformen der umgeformten Blase in einen Knopf hat.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, welche weiterhin Einrichtungen für das Zurückschlagen des Knopfes hat, um dessen Basisradius zu vermindern.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei

die Einrichtungen nach a) und b) aus einem ersten Blasen- bzw. Beulenstempel und einer Matrize bestehen, die beim Schließen an dem Scheibenmaterial zusammenwirken, so daß sie die Blase bilden und dann die Blase prägen, um die erste Umgrenzung zu bilden,

die Einrichtungen (c) aus einem zweiten Stempel und einer Matrize bestehen, die beim Schließen zusammenwirken, um die Blase umzuformen und dann das Scheibenmaterial zu prägen, um die zweite Umgrenzung zu erzeugen, die Einrichtungen (d) aus einem dritten Stempel und einer Matrize bestehen und

die Einrichtungen (e) aus einem vierten Stempel und einer Matrize bestehen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die zweite Matrize so aufgebaut ist, daß sie die Form der Blase nach dem ersten Prägen aufnimmt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die dritte Matrize so aufgebaut ist, daß sie die Gestalt der umgeformten Blase aufnimmt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die vierte Matrize so aufgebaut ist, daß sie die Form des durch den dritten Stempel und Matrize erzeugten Knopf aufnimmt.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Herausdrücken eines Bereiches des Metalls aus der Materialebene einer dünnen Metallscheibe einen zusammenwirkenden Stempel und eine Matrize für das Verschieben eines Metallbereiches aus der Ebene des Materials einer dünnen Metallscheibe aufweisen, um eine haubenartige, anfängliche Blase zu bilden, die aus dem Material besteht, aus welchem der Niet geformt werden soll, wobei die anfängliche Blase an ihrem Umfang durch eine in etwa kreisförmige, erste Umgrenzung definiert wird, die dort bzw. unmittelbar daneben liegt, wo die Blase in den übrigen Teil der Scheibe übergeht,

wobei die Einrichtungen zum Prägen des Materials der Scheibe entlang der ersten Umgrenzung bzw. um die erste Umgrenzung herum Prägeflächen an dem Stempel und der Matrize für das Prägen des Materials der Scheibe um die erste Grenze herum sind, die dadurch einen Fluß des Metalls in die haubenartige Blase bewirken, wobei die Prägefläche des Stempels konkav und die Prägefläche der Matrize konvex sind, und wobei die Prägeflächen so zusammenwirken, daß sie die erste Umgrenzung in einem Bereich der Scheibe bilden, welcher bezüglich der Oberseite der Blase konkav ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei der Stempel und die Matrize weiterhin aufweisen:

a) eine erste Station, einschließlich eines ersten Stempels und einer Matrize für das Verschieben bzw. Herausdrücken eines Metalbereiches aus der Materialebene einer in etwa flachen Scheibe, um eine haubenartige Blase zu bilden, welche aus dem Material besteht, aus welchem der Niet geformt werden soll, wobei die haubenartige Blase an ihrem Umfang durch eine in etwa kreisförmige, erste Umgrenzung definiert wird, welche durch ein erstes Prägen beim Schließen des ersten Stempels und der Matrize gebildet wird, wo die Blase in den übrigen Teil der Scheibe übergeht, so daß dadurch ein Fluß von Metall in bzw. zu der haubenartigen Blase bewirkt wird,

eine zweite Station, einschließlich eines zweiten Stempels und einer Matrize, wobei die zweite Matrize so ausgestaltet ist, daß sie die Form der ersten Blase aufnimmt, um die haubenartige Blase einwärts von der ersten Umgrenzung so umzuformen, daß die Blase erhöht wird, und um beim Schließen das Material der umgeformten Blase entlang einer zweiten, im wesentlichen kreisförmigen Umgrenzung zu prägen, die einen kleineren Radius hat als die ersten Umgrenzung, um dadurch einen weiteren Fluß von Material von der zweiten Umgrenzung in die umgeformte Blase zu bewirken, und

c) eine dritte Station mit einem dritten Stempel und einer Matrize, wobei die dritte Matrize so ausgestaltet ist, daß sie die Form der umgeformten Blase aufnimmt, um die umgeformte Blase in einen Knopf umzuformen.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, welche weiterhin einschließt

d) eine vierte Station mit einem Rückschlagsternpel und einer Matrize, wobei die Rückschlagmatrize so ausgestaltet ist, daß sie die Form des an der dritten Station gebildeten Knopfes aufnimmt, um den Knopf zurückzuschlagen, um seinen Basisradius zu vermindern.