EP1663541B1 - Verfahren zum herstellen eines napfförmigen gegenstandes - Google Patents

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EP1663541B1
EP1663541B1 EP04762740A EP04762740A EP1663541B1 EP 1663541 B1 EP1663541 B1 EP 1663541B1 EP 04762740 A EP04762740 A EP 04762740A EP 04762740 A EP04762740 A EP 04762740A EP 1663541 B1 EP1663541 B1 EP 1663541B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
blank
tool
flange
deformation
cup
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP04762740A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1663541A1 (de
Inventor
Klaus Warmbrunn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maiko Engineering GmbH
Original Assignee
Maiko Engineering GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Maiko Engineering GmbH filed Critical Maiko Engineering GmbH
Priority to PL04762740T priority Critical patent/PL1663541T3/pl
Publication of EP1663541A1 publication Critical patent/EP1663541A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1663541B1 publication Critical patent/EP1663541B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D51/00—Making hollow objects
    • B21D51/16—Making hollow objects characterised by the use of the objects
    • B21D51/38—Making inlet or outlet arrangements of cans, tins, baths, bottles, or other vessels; Making can ends; Making closures
    • B21D51/44—Making closures, e.g. caps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20—Deep-drawing
    • B21D22/22—Deep-drawing with devices for holding the edge of the blanks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D51/00—Making hollow objects
    • B21D51/16—Making hollow objects characterised by the use of the objects
    • B21D51/38—Making inlet or outlet arrangements of cans, tins, baths, bottles, or other vessels; Making can ends; Making closures
    • B21D51/44—Making closures, e.g. caps
    • B21D51/50—Making screw caps

Definitions

  • Such a method is for example from the DD 233 036 A3 known.
  • a similar procedure is in the DE 433 094 A described.
  • Deep drawing is understood to mean the forming of a sheet metal blank (blank, blank) into a hollow body or a hollow body into a hollow body with a smaller circumference, with or without intended change in the sheet thickness.
  • blade blank
  • segments of the blank must be folded up to the cylinder wall and displaced intermediate sections. In this case, radial tensile and tangential compressive stresses occur. When overflowing the cut bell creates a bend.
  • the radially outwardly projecting flange or flange under the action of the tangential compressive stresses not kinks and folds, the kraftbeaufschlagte hold-down is provided.
  • the provided for glass bottles lid are drawn from relatively thin sheets. These sheets are, especially if they are intended for the food industry, varnished and often have advertising imprints on.
  • the problem with the lid production is that when forming in the axially outer region of the cup, the coating breaks and form fine color threads.
  • the cracked paint does not affect the appearance of the lid, as the axial end of the blank is subsequently rolled, so that the torn areas, which are otherwise very fine, are invisible on the finished product.
  • the lacquer threads settle not only in the tools, but also on the edge of the blank, in the tools forms a cotton-like consistency, which must be removed regularly. Also, the threads on the cup, especially at its edge must be carefully removed so that they do not come into contact with the bottling (food) at the bottler, which would not be acceptable.
  • Lids for glass bottles are mass-produced articles, of which large quantities are produced in a mold with high cycle times.
  • the cycle times usually include values of about 300 min -1 .
  • the production plant comprising the tool must be shut down and blown down or cleaned, which prolongs the production time and thus also increases the production costs.
  • the blowing off of the threads must be done very carefully done so that the staff operating the plant is not endangered.
  • the hall in which the systems are installed must also be constantly cleaned of the colored threads.
  • DD 233 036 A3 discloses a method for deep drawing sheet metal parts, in which a first train is followed by a second train within the same press stroke in the same direction, wherein the pulling force of the first train is used as a hold-down force of the second train and reduced with progressive draw depth.
  • the hold-down force is progressively reduced from the beginning of the second turn and completely canceled before the end of the second turn.
  • the method explained in the introduction is intended to be improved so that, especially at high cycle times, threading or earing is significantly reduced or even completely eliminated by reliably ensuring the powerless execution of the pulling out step.
  • a generic method is characterized in that the step of punching out and pulling is performed under force in a first tool and the pulling is interrupted when the flange has reached a defined width (R - r), and then the step of Extracting without force in a second tool without holddown is performed.
  • the invention is based on the finding that the thread formation is not formed when punching out the blank from the sheet due to the high cutting forces, as might be expected, but to the end of deep drawing when the surface pressure on the flange formed between the cut bell and the hold-down is reached very high levels. Due to the defined width (R - r) of the flare, shortly before the surface pressure in this flare reaches values which cause the lacquer layer to crack, the deep drawing or the deformation are interrupted. By tearing the lacquer layer due to the high surface pressure, the lacquer layer would draw threads.
  • the flange then has a width of, for example, a maximum of 3 mm, which is very small compared to the cup height.
  • the deformation or deflection of the flange is then carried out in a second step in a second tool then without applying force to a hold-down, so that when deflecting no surface pressure acts on the hemming.
  • the necessary forming force can be kept very low due to the only small necessary deformation, whereby the tearing of the paint layer is prevented and can form any threads. If, in the second step, a profiling is introduced into the wall of the blank, it is prepared for further processing, for example curling the wall inwards.
  • This process eliminates the downtime and associated costs previously required for cleaning, thereby significantly reducing production costs. Since there are also no threads on the blank, the further step previously necessary for removing the threads and corresponding control steps are also eliminated, which further reduces the production costs. In addition, the earing is reduced. In addition to reducing manufacturing costs, the quality of the products is increased.
  • An advantageous embodiment of the inventive concept provides that the deformation takes place by pulling the flange due to the relative movement between a cutting bell and a drawing block of the second tool.
  • An alternative embodiment of the method according to the invention provides that the deformation takes place by means of a guide cooperating with the second tool.
  • a further alternative embodiment of the method according to the invention provides that the deformation takes place by rolling in a second tool. Rolling enables a simple and efficient forming process to prepare the blank for further processing.
  • the wall is pulled radially outward by the profiling.
  • the profile is deformed by the wall facing radially inward.
  • the radial width of the flange at the end of the first forming step is less than three millimeters, preferably 0.1-1.5 mm, and more preferably 0.5-1.0 mm.
  • the width of the flange is of course dependent on the surface pressure occurring, which in turn depends on the material and the material thickness or sheet thickness and their compatible maximum value is in correlation with the thickness of the ink layer.
  • the best width of the flange is determined in each case for different boundary conditions, such as material, material thickness and the color or lacquer layer, iteratively.
  • FIG. 1 shows the partial section of the center line M symmetrically constructed first thermoforming tool consisting of the cutting ring 1, the cutting bell 2, cooperating with the cutting bell 2 hold-down 3, the drawing block 6 supporting lower part 4 and the embossing block 7.
  • the embossing block 7 and the drawing block 6 with the cutting bell 2 include the blank 8 a.
  • the force of a spring assembly not shown here is transmitted to the hold-3.
  • the production of the blank 8 is carried out according to the prior art with the tool according to FIG. 2 in which the lacquered sheet metal or a cut-out (punched out) thereof by means of the cut ring 1 Ronde is placed on the drawing block 6.
  • the cutting bell 2 punched out a metal plate from the blank.
  • a flange or flange is clamped after transection of the sheet, the width of which is steadily reduced in a further lowering movement of cutting bell 2 and hold-down 3.
  • the surface pressure in the flange increases due to the force F acting on the hold-down device 3.
  • FIG. 3 shows the first tool at the end of the first sub-step of the method according to the invention.
  • the cut bell 2 and the hold-down 3 are moved together relative to the drawing block 6 until a defined surface pressure occurs in the flange 8a of the blank 8, ie, the width of the flange 8a formed from the difference between the outside radius R and the inside radius r has a defined dimension has reached.
  • This defined dimension is less than 3 mm and is preferably 0.1-1.5 mm, and more preferably 0.5-1.0 mm. Compared to the inner radius r of the blank 8, this measure is therefore very small.
  • the two steps of the deep-drawing process according to the invention are carried out in two different tools. Therefore, a conventional first tool can be used, in which the hold-3 is force-loaded, for example via a spring assembly. After completion of the first step, the blank 8 is removed from the first tool and inserted into another, second tool, which either has no hold-down 3, as in FIG. 5 shown, or an existing hold-down 3 is powerless, as in the FIG. 4 is shown.
  • the hold-down device 3 is powerless during the deformation and the cutting bell 2 forms the blank 8 by a further deep-drawing step.
  • a radially outwardly facing profiling 8c is introduced, which ensures the subsequent curling of the wall 8b that in the wall 8b no wrinkles or Einknickept.
  • the inside of the cutting bell 2 and the outside of the drawing block 6 have a profiling 8c corresponding shape.
  • the Indian FIG. 4 shown hold-down 3 is used in the illustrated tool only as a lifter, therefore, to eject after completion of the deformation of the molding by a lifting movement upwards from the tool.
  • FIG. 5 An alternative second tool based on the FIG. 5 is illustrated, differs from that in FIG. 4 shown tool in that is completely dispensed with a hold-down.
  • shock element 9 is provided as a lifter, which ejects by a lifting movement up the molding after completion of the deformation of the tool.
  • the curling of the wall 8b is FIG. 6 removable.
  • the radially outwardly facing profiling 8c is canceled, so that the wall 8b takes a straight course.
  • To increase the stability of the lid of the slightly beaded edge is then further rolled.
  • For a screw cap after completion of the curling at the lower end regularly distributed over the circumference of the cam 8d are pressed, which later interact with the thread attached to the neck of the glass bottle.
  • the first step (see FIG. 3 ) shaped blank 8 has in the lower region of the wall 8b on a radially outwardly facing flare 8a and is placed on a mold block 10.
  • the mold block 10 On its outer circumference, the mold block 10 has a shoulder 11 such that the diameter in the lower region 10a of the mold block 10 is less than the diameter in the upper region 10b.
  • the shoulder 11 is substantially in the region or the height of the bead 8a of the blank 8, when this is placed on the mold block 10.
  • an applicator 12 is brought to the crimp 8a of the blank 8 coming from the outside.
  • the arrow 13 indicates the direction of movement of this approach.
  • the applicator 12 rotates about its longitudinal axis 14, which is inclined inwardly in the height of the flange 8a. That is, the lower portion of the Anrollers has a smaller distance to the mold block 10 than the upper area.
  • the rotation about the longitudinal axis 14 is indicated by the bent arrow 15.
  • the applicator 12 is further guided inwardly until the blank 8 is deflected in the lower region with the flange 8a, so that in the wall 8b, a radially inwardly facing profiling 8e is formed, as in FIG. 7b is shown.
  • the profiling 8e is formed radially inward on the entire outer circumference of the wall 8b of the blank 8.
  • the wall 8 b In order to remove the blank 8 from the mold block 10 or to lift, the wall 8 b must be deflected so far radially outward with the profiling 8e in the removal that the inner edge of the profiling 8 e can be performed on the paragraph 11 over. It makes sense that the dimension of the heel 11 or the profiling 8e is selected such that this deflection remains in the elastic deformation region of the blank 8. For then the wall 8b springs back after the removal back into the shape that was generated by the deformation in the second sub-step.
  • the deflection is not purely elastic, but in addition is accompanied by a plastic deformation.
  • the dimension of the heel 11 and the profiling 8e is to be chosen such that after the reshaping of the elastic portion of the deflection, the profiling 8e still points sufficiently radially inward is trained. That is, in this case, the profiling 8e is further deformed inward by rolling up, as is required for further processing.
  • FIG. 8 is a schematic plan view of a device 16 with the mold from the FIGS. 7a and 7b shown.
  • the apparatus 16 in this example comprises a number of a total of 8 forming stations 17 which are arranged on a circle (indicated by a dashed line) equidistant from one another and rotate about the center of this circle. Of the 8 forming stations 17, only the 3 engaged ones are shown in the figure.
  • Each forming station 17 has a mold block 10 on which a blank 8 can be placed.
  • each forming station 17 has a reel-up 12 which is held by a carrier arm assembly 18.
  • the blank 8 of the device 16 is supplied from the left and placed on the rotating mold block 10. While the device 16 with all associated forming stations 17 rotates counterclockwise, the blank 8 is deformed by the rolling. After a partial rotation of the device 16 by about 180 ° leaves the blank 8 in the illustration of FIG. 8 to the right, the device 16. In the subsequent partial rotation of the mold block 10 is left unused until it is again provided in the illustration on the left with a new blank 8. During the deformation of the occupied with a blank 8 mold block 10 is rotated about its longitudinal axis, which is perpendicular to the plane. As a result, the blank 8 at its entire outer periphery with the profiling invention Mistake. For clarification, a cross section through the blank 8 'is shown in each case before the forming and by the blank 8 "after the deformation in the figure.
  • FIG. 9 finally shows a further device 19 for carrying out the deformation according to the invention in the second partial step.
  • the device has a number of a total of 8 circular, equidistantly arranged mold blocks 10, which rotate about their common center axis in the counterclockwise direction. Furthermore, each mold block 10 additionally rotates about its longitudinal axis which is perpendicular to the plane of the drawing.
  • device 16 is also supplied in the device 19 of the blank 8 from the right side (based on the representation of the drawing) and it is released after a partial rotation of the device 19 by about 180 ° from this.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Tiefziehen eines napfförmigen Gegenstandes, insbesondere eines Rohlings, eines Schraubverschlusses für Glasflaschen oder dergleichen, aus einem lackierten Blech mit folgenden Schritten:
    1. 1) Ausstanzen des Rohlings aus dem Blech in einem Werkzeug durch die Relativbewegung zwischen einer mit einem Niederhalter zusammenwirkenden Schnittglocke und einem Ziehklotz und Ziehen des Rohlings um den Ziehklotz unter Kraftbeaufschlagung des Niederhalters, wobei die Breite eines sich zwischen der Schnittglocke und dem Niederhalter ausbildenden Bördels mit fortschreitendem Verformungsgrad stetig reduziert wird, bis der Bördel eine definierte Breite errreicht hat,
    2. 2) Ausziehen des definierten Bördels in einem Werkzeug durch die Relativbewegung zwischen der Schnittglocke und dem Ziehklotz des Werkzeugs ohne eine Kraftbeaufschlagung in der der Bewegung der Schnittglocke entgegengesetzten Richtung.
  • Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der DD 233 036 A3 bekannt. Ein ähnliches Verfahren ist in der DE 433 094 A beschrieben.
  • Unter Tiefziehen wird das Umformen eines Blechzuschnittes (Ronde, Platine) zu einem Hohlkörper oder eines Hohlkörpers zu einem Hohlkörper mit kleinerem Umfang mit oder ohne beabsichtigter Veränderung der Blechdicke verstanden. Beim Umformen müssen Segmente des Rohlings zur Zylinderwand hochgeklappt und dazwischenliegende Teilstücke verdrängt werden. Dabei treten radiale Zug- und tangentiale Druckspannungen auf. Beim Überlaufen der Schnittglocke entsteht eine Biegung. Damit der nach radial außen ragende Bördel oder Flansch unter der Einwirkung der tangentialen Druckspannungen nicht ausknickt und Falten bildet, ist der kraftbeaufschlagte Niederhalter vorgesehen.
  • Die für Glasflaschen vorgesehenen Deckel werden aus relativ dünnen Blechen gezogen. Diese Bleche sind, insbesondere wenn sie für die Nahrungsmittelindus-trie vorgesehen sind, lackiert und weisen vielfach Werbeaufdrucke auf. Problematisch bei der Deckelherstellung ist, dass beim Umformen im axial äußeren Bereich des Napfes die Lackierung reißt und sich feine Farbfäden bilden. Die gerissene Lackierung beeinträchtigt die Optik des Deckels nicht, da das axiale Ende des Rohlings nachträglich noch eingerollt wird, so dass die eingerissenen Stellen, die im Übrigen sehr fein sind, am fertigen Produkt unsichtbar sind. Die Lackfäden setzen sich aber nicht nur in den Werkzeugen, sondern auch am Rand des Rohlings fest, in den Werkzeugen bildet sich eine watteartige Konsistenz, die regelmäßig entfernt werden muss. Auch die sich am Napf, speziell an seinem Rand festsetzenden Fäden müssen sorgfältig entfernt werden, damit diese beim Abfüller nicht mit dem Abfüllgut (Nahrungsmittel) in Kontakt kommen, was nicht akzeptabel wäre.
  • Bei Deckeln für Glasflaschen handelt es sich um Massenartikel, von denen große Mengen in einem Werkzeug mit hohen Taktzeiten hergestellt werden. Die Taktzeiten umfassen üblicherweise Werte von etwa 300 min-1. Zum Entfernen der Fäden muss die Produktionsanlage, die das Werkzeug umfasst, stillgesetzt und abgeblasen bzw. gereinigt werden, wodurch sich die Produktionszeit verlängert und damit auch die Herstellkosten erhöhen. Das Abblasen der Fäden muss sehr sorgfältig erfolgen, damit das die Anlage bedienende Personal nicht gesundheitsgefährdet wird. Auch die Halle, in der die Anlagen aufgestellt sind, muss laufend von den Farbfäden gereinigt werden.
  • Im Stand der Technik wurden verschiedene Verfahren mit einer schrittweisen Verformung entwickelt. So wird in der DD 233 036 A3 ein Verfahren zum Tiefziehen von Blechformteilen offenbart, bei dem sich einem ersten Zug ein zweiter Zug innerhalb desselben Pressenhubes in gleicher Richtung anschließt, wobei die Ziehkraft des ersten Zuges als Niederhaltekraft des zweiten Zuges benutzt und mit fortschreitender Ziehtiefe reduziert wird. Die Niederhaltekraft wird vom Beginn des zweiten Zuges progressiv verlaufend reduziert und vor Beendigung der Umformung im zweiten Zug völlig aufgehoben.
  • Aus der DE 692 06 748 T2 ist weiterhin ein Ziehverfahren für ein scheibenartiges Metallblech bekannt, bei dem ein ringförmiges Halteelement und/oder das Ziehwerkzeug, die einen restlichen Flanschbereich gehalten haben, so bewegt wird, das der Haltevorgang unmittelbar vor Beendigung der Ziehstufe abgebrochen wird. Anschließend wird der Flanschbereich gezogen, während das rückwärtige Ende des Flanschbereiches freigesetzt wird.
  • Beiden Verfahren gemeinsam ist die Durchführung in jeweils einem Werkzeug, so dass das Formteil bei der schrittweisen Verformung in diesem Werkzeug verbleibt. Das Freisetzen der Niederhaltekraft kann bei der praktischen Durchführung, insbesondere bei hohen Taktzeiten, nicht sicher gewährleistet werden. Beispielsweise ist bei einer pneumatisch betriebenen Anlage die Ansprechzeit für die Steuerung zu langsam, um die hohe Taktzeit halten zu können. Deshalb kann weiterhin, auch wenn der Niederhalter im zweiten Verfahrensschritt keine Kraft auf den zu verformenden Rohling ausüben sollte, eine Faden- bzw. eine Zipfelbildung nicht ausgeschlossen werden.
  • Von dieser Problemstellung ausgehend soll das eingangs erläuterte Verfahren so verbessert werden, dass insbesondere bei hohen Taktzeiten eine Faden- bzw. Zipfelbildung deutlich reduziert oder gar vollständig eliminiert wird, indem die kraftlose Durchführung des Verfahrensschrittes des Ausziehens sicher gewährleistet wird.
  • Zur Problemlösung zeichnet sich ein gattungsgemäßes Verfahren dadurch aus, dass der Schritt des Ausstanzens und Ziehens unter Kraftbeaufschlagung in einem ersten Werkzeug durchgeführt wird und das Ziehen unterbrochen wird, wenn der Bördel eine definierte Breite (R - r) erreicht hat, und dann der Schritt des Ausziehens ohne Kraftbeaufschlagung in einem zweiten Werkzeug ohne Niederhalter durchgeführt wird.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Fadenbildung nicht beim Ausstanzen der Ronde aus dem Blech infolge der hohen Schnittkräfte entsteht, wie man annehmen könnte, sondern zum Ende des Tiefziehens, wenn die Flächenpressung auf den Bördel, der zwischen der Schnittglocke und dem Niederhalter ausgebildet ist, sehr hohe Werte erreicht. Durch die definierte Breite (R - r) des Bördels wird kurz bevor die Flächenpressung in diesem Bördel Werte erreicht, die die Lackschicht reißen lassen, das Tiefziehen bzw. die Verformung unterbrochen. Durch das Reißen der Lackschicht aufgrund der zu hohen Flächenpressung würde die Lackschicht Fäden ziehen.
  • Der Bördel hat dann eine Breite von beispielsweise maximal 3 mm, was gegenüber der Napfhöhe sehr klein ist. Das Verformen bzw. Umlenken des Bördels erfolgt dann in einem zweiten Schritt in einem zweien Werkzeug dann ohne Kraftbeaufschlagung eines Niederhalters, so dass beim Umlenken keine Flächenpressung auf den Bördel wirkt. Die notwendige Umformkraft kann aufgrund der nur noch kleinen notwendigen Umformung sehr niedrig gehalten werden, wodurch das Einreißen der Lackschicht verhindert wird und sich keine Fäden ausbilden können. Wenn im zweiten Schritt eine Profilierung in die Wandung des Rohlings eingebracht wird, wird dieser zur Weiterverarbeitung, beispielsweise Einrollen der Wandung nach innen, vorbereitet.
  • Durch dieses Verfahren werden die bisher für die Reinigung notwendigen Stillstandszeiten und damit verbundene Kosten eliminiert, wodurch die Produktionskosten deutlich gesenkt werden. Da am Rohling ebenfalls keine Fäden vorhanden sind, entfällt auch der weitere bisher zum Entfernen der Fäden notwendige Arbeitsschritt und entsprechende Kontrollschritte, was die Herstellkosten weiter senkt. Außerdem wird die Zipfelbildung reduziert. Neben der Senkung der Herstellkosten wird die Qualität der Produkte erhöht.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgedankens sieht vor, dass das Verformen durch Ausziehen des Bördels aufgrund der Relativbewegung zwischen einer Schnittglocke und einem Ziehklotz des zweiten Werkzeuges erfolgt.
  • Eine alternative Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass das Verformen mittels einer mit dem zweiten Werkzeug zusammenwirkenden Führung erfolgt. Schließlich sieht eine weitere alternative Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, dass das Verformen durch Anrollen in einem zweiten Werkzeug erfolgt. Durch das Anrollen wird ein einfaches und effizientes Umformverfahren ermöglicht, um den Rohling für die Weiterverarbeitung vorzubereiten.
  • Bevorzugt wird durch die Profilierung die Wandung nach radial außen gezogen. Alternativ wird durch die Profilierung die Wandung nach radial innen weisend verformt. Diese Ausgestaltungen der Profilierung ermöglichen bei einem späteren Einrollen der Wandung, dass in der Wandung keine Faltenbildung bzw. Einknickungen entstehen, was die Qualität des fertigen Deckels erhöht. Außerdem muss der Deckel später zum Einrollen des Randes nicht mehr angekippt bzw. vorgerollt werden.
  • Die radiale Breite des Bördels zum Ende des ersten Umformschrittes beträgt weniger als drei Millimeter, vorzugsweise 0,1 - 1,5 mm, und insbesonders bevorzugt 0,5 - 1,0 mm. Je kleiner die Breite des Bördels ist, umso geringere Kräfte sind zur Umformung im zweiten Schritt notwendig. Die Breite des Bördels ist natürlich abhängig von der auftretenden Flächenpressung, die wiederum von dem Material sowie der Materialstärke bzw. Blechdicke abhängig ist und deren verträglicher Maximalwert in Korrelation mit der Dicke der Farbschicht steht. Die beste Breite des Bördels wird jeweils für unterschiedliche Randbedingungen, beispielsweise Material, Materialstärke sowie der Farb- bzw. Lackschicht, iterativ bestimmt.
  • Mit Hilfe der beigefügten Zeichnungen soll das erfindungsgemäße Verfahren beispielhaft näher erläutert werden. Es zeigt:
    • Figur 1 -
    einen Teilhalbschnitt durch ein erstes Tiefziehwerk- zeug;
    Figur 2 -
    ein Tiefziehwerkzeug im Teilhalbschnitt nach dem Stand der Technik;
    Figur 3 -
    ein erstes Tiefziehwerkzeug im Teilhalbschnitt zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens am Ende des ersten Teilschrittes;
    Figur 4 -
    zweites Tiefziehwerkzeug im Teilhalbschnitt am Ende des zweiten Teilschrittes;
    Figur 5 -
    ein weiteres zweites Tiefziehwerk zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens am Ende des zweiten Teilschrittes im Teilhalbschnitt;
    Figur 6 -
    die schematische Darstellung zur Weiterbearbeitung des erfindungsgemäß hergestellten Rohlings;
    Figur 7a -
    ein alternatives Formwerkzeug zur Ausführung des er- findungsgemäßen Verfahrens am Beginn des zweiten Teilschrittes im Teilhalbschnitt;
    Figur 7b -
    das Formwerkzeug nach Figur 7a am Ende des zweiten Teilschrittes.
    Figur 8 -
    eine Draufsicht auf das Formwerkzeug aus Figur 7 zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens für den zweiten Teilschritt im Teilhalbschnitt;
    Figur 9 -
    eine Draufsicht auf ein alternatives Formwerkzeug zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens für den zweiten Teilschritt im Teilhalbschnitt.
  • In den Figuren wurden gleiche oder gleichwirkende Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Figur 1 zeigt den Teilschnitt des um die Mittellinie M symmetrisch aufgebauten ersten Tiefziehwerkzeuges, das aus dem Schnittring 1, der Schnittglocke 2, dem mit der Schnittglocke 2 zusammenwirkenden Niederhalter 3, dem den Ziehklotz 6 abstützenden Unterteil 4 und dem Prägeklotz 7 besteht. Der Prägeklotz 7 und der Ziehklotz 6 mit der Schnittglocke 2 schließen den Rohling 8 ein. Über regelmäßig auf einem Umfangskreis verteilt angeordnete Niederhalterstifte 5 wird die Kraft eines hier nicht näher dargestellten Federpaketes auf den Niederhalter 3 übertragen.
  • Die Herstellung des Rohlings 8 erfolgt nach dem Stand der Technik mit dem Werkzeug gemäß Figur 2, wobei das lackierte Blech bzw. eine mittels des Schnittringes 1 hieraus ausgeschnittene (ausgestanzte) Ronde auf den Ziehklotz 6 aufgelegt wird. Auf das Blech werden der Prägeklotz 7 und die Schnittglocke 2 abgesenkt, wobei die Schnittglocke 2 eine Blechplatte aus der Ronde ausstanzt. Zwischen dem Niederhalter 3 und der Schnittglocke 2 ist nach Durchtrennung des Blechs ein Flansch oder Bördel eingeklemmt, dessen Breite bei einer weiteren Absenkbewegung von Schnittglocke 2 und Niederhalter 3 stetig reduziert wird. Durch die Reduzierung der Breite des Bördels steigt in Folge der auf den Niederhalter 3 wirkenden Kraft F die Flächenpressung im Bördel an.
  • Figur 3 zeigt das erste Werkzeug am Ende des ersten Teilschrittes des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Schnittglocke 2 und der Niederhalter 3 werden gemeinsam relativ zum Ziehklotz 6 so weit verfahren, bis im Bördel 8a des Rohlings 8 eine definierte Flächenpressung auftritt, d. h., die aus der Differenz des Außenradius R und des Innenradius r gebildete Breite des Bördels 8a ein definiertes Maß erreicht hat. Dieses definierte Maß liegt unter 3 mm und beträgt vorzugsweise 0,1 - 1,5 mm und insbesonders bevorzugt 0,5 - 1,0 mm. Gegenüber dem Innenradius r des Rohlings 8 ist dieses Maß also sehr klein.
  • Die beiden Schritte des erfindungsgemäßen Tiefziehverfahrens werden in zwei unterschiedlichen Werkzeugen durchgeführt. Deshalb kann ein herkömmliches erstes Werkzeug verwendet werden, bei dem der Niederhalter 3 beispielsweise über ein Federpaket kraftbelastet ist. Nach Abschluss des ersten Schrittes wird der Rohling 8 aus dem ersten Werkzeug entfernt und in ein anderes, zweites Werkzeug eingelegt, das entweder keinen Niederhalter 3 aufweist, wie in der Figur 5 gezeigt, oder ein vorhandener Niederhalter 3 kraftlos ist, wie in der Figur 4 gezeigt ist.
  • In dem zweiten Schritt, der beispielsweise aus Figur 4 hervorgeht, ist in einem zweiten Werkzeug der Niederhalter 3 bei der Verformung kraftlos und die Schnittglocke 2 formt den Rohling 8 durch einen weiteren Tiefziehschritt aus. Dabei wird am axial äußeren Ende der Wandung 8b eine nach radial außen weisende Profilierung 8c eingebracht, die beim späteren Einrollen der Wandung 8b dafür sorgt, dass in der Wandung 8b keine Faltenbildung bzw. Einknickungen entstehen. Die Innenseite der Schnittglocke 2 sowie die Außenseite des Ziehklotzes 6 weisen eine der Profilierung 8c entsprechende Form auf. Der in der Figur 4 gezeigte Niederhalter 3 dient bei dem dargestellten Werkzeug lediglich als Ausheber, folglich um nach Abschluss der Verformung das Formteil durch eine Hubbewegung nach oben aus dem Werkzeug auszustoßen.
  • Ein alternatives zweites Werkzeug, das anhand der Figur 5 illustriert wird, unterscheidet sich von dem in Figur 4 dargestellten Werkzeug dadurch, dass auf einen Niederhalter vollständig verzichtet wird. Zum Ausheben bzw. Lösen des Formteils ist stattdessen ein in den Ziehklotz 6 integriertes Stoßelement 9 als Ausheber vorgesehen, der durch eine Hubbewegung nach oben das Formteil nach Abschluss der Verformung aus dem Werkzeug ausstößt. Es besteht ferner die Möglichkeit, einen Luftkanal in dem Ziehklotz 6 vorzusehen, um das Formteil durch einen Luftstoß von dem Ziehklotz 6 zu lösen und aus dem Werkzeug auszuwerfen.
  • Das Einrollen der Wandung 8b ist Figur 6 entnehmbar. Durch das Rollen nach radial innen wird die nach radial außen weisende Profilierung 8c aufgehoben, so dass die Wandung 8b einen geraden Verlauf nimmt. Zur Erhöhung der Stabilität des Deckels wird der leicht eingebördelte Rand anschließend weiter eingerollt. Für einen Schraubverschluss werden nach Abschluss des Einrollens am unteren Ende regelmäßig über den Umfang verteilte Nocken 8d eingedrückt, die mit dem am Hals der Glasflasche angebrachten Gewinde später zusammenwirken.
  • Im Folgenden wird unter Bezug auf die Figuren 7a und 7b eine alternative Verformung des Rohlings 8 in dem erfindungsgemäßen zweiten Teilschritt erläutert. Der im ersten Teilschritt (siehe Figur 3) geformte Rohling 8 weist im unteren Bereich der Wandung 8b einen radial nach außen weisenden Bördel 8a auf und wird auf einen Formklotz 10 gelegt. An seinem Außenumfang weist der Formklotz 10 einen Absatz 11 derart auf, dass der Durchmesser im unteren Bereich 10a des Formklotzes 10 geringer als der Durchmesser in dem oberen Bereich 10b ist. Ferner befindet sich der Absatz 11 im Wesentlichen im Bereich bzw. der Höhe des Bördels 8a des Rohlings 8, wenn dieser auf den Formklotz 10 gelegt ist.
  • Bei der hier vorgestellten Verformung wird von außen kommend ein Anroller 12 an den Bördel 8a des Rohlings 8 herangeführt. Der Pfeil 13 gibt die Bewegungsrichtung dieser Heranführung an. Der Anroller 12 rotiert um seine Längsachse 14, die in der Höhe des Bördels 8a nach innen hin geneigt ist. D.h. der untere Bereich des Anrollers weist einen geringeren Abstand zu dem Formklotz 10 auf als der obere Bereich. Die Rotation um die Längsachse 14 wird durch den gebogenen Pfeil 15 angegeben. Der Anroller 12 wird weiter nach innen geführt, bis der Rohling 8 im unteren Bereich mit dem Bördel 8a umgelenkt ist, so dass in der Wandung 8b eine radial nach innen weisende Profilierung 8e ausgebildet ist, wie in Figur 7b gezeigt ist. Durch eine Relativbewegung zwischen dem Anroller 12 und dem Formklotz 10 mit dem darauf liegenden Rohling 8, beispielsweise eine Rotation des Formklotzes 10 um seine Mittelachse, wird die Profilierung 8e am gesamten Außenumfang der Wandung 8b des Rohlings 8 radial nach innen weisend ausgeformt.
  • Um den Rohling 8 von dem Formklotz 10 entnehmen bzw. ausheben zu können, muss bei der Entnahme nach oben die Wandung 8b mit der Profilierung 8e soweit nach radial außen ausgelenkt werden, dass die Innenkante der Profilierung 8e an dem Absatz 11 vorbei geführt werden kann. Es ist sinnvoll, dass die Dimension des Absatzes 11 bzw. der Profilierung 8e derart gewählt wird, dass diese Auslenkung im elastischen Verformungsbereich des Rohlings 8 bleibt. Denn dann federt die Wandung 8b nach der Entnahme wieder in die Form zurück, die durch die Verformung in dem zweiten Teilschritt erzeugt wurde.
  • Es ist aber auch denkbar, das die Auslenkung nicht rein elastisch ist, sondern zusätzlich mit einer plastischen Verformung einhergeht. Dann ist aber die Dimension des Absatzes 11 und der Profilierung 8e so zu wählen, dass nach der Rückformung des elastischen Anteils der Auslenkung die Profilierung 8e noch genügend nach radial innen weisend ausgebildet ist. D.h. in diesem Fall wird durch das Anrollen die Profilierung 8e weiter nach innen verformt, als zur Weiterverarbeitung erforderlich ist.
  • In der Figur 8 ist schematisch eine Draufsicht auf eine Vorrichtung 16 mit dem Formwerkzeug aus den Figuren 7a und 7b dargestellt. Die Vorrichtung 16 weist in diesem Beispiel eine Anzahl von insgesamt 8 Formstationen 17, die auf einem Kreis (durch eine Strichlinie angedeutet) äquidistant zueinander angeordnet sind und um den Mittelpunkt dieses Kreises rotieren. Von den 8 Formstationen 17 sind lediglich die 3 in Eingriff stehenden in der Figur dargestellt. Jede Formstation 17 weist einen Formklotz 10 auf, auf dem ein Rohling 8 gelegt werden kann. Ferner weist jede Formstation 17 einen Anroller 12 auf, der durch eine Trägerarmanordnung 18 gehalten wird.
  • In der Darstellung der Figur 8 wird der Rohling 8 der Vorrichtung 16 von links zugeführt und auf dem rotierenden Formklotz 10 angeordnet. Während die Vorrichtung 16 mit allen zugeordneten Formstationen 17 entgegen dem Uhrzeigersinn rotiert, wird der Rohling 8 durch das Anrollen umgeformt. Nach einer Teildrehung der Vorrichtung 16 um etwa 180° verlässt der Rohling 8 in der Darstellung der Figur 8 nach rechts die Vorrichtung 16. Bei der anschließenden Teildrehung bleibt der Formklotz 10 unbelegt, bis er wieder in der Darstellung links mit einem neuen Rohling 8 versehen wird. Bei der Verformung wird der mit einem Rohling 8 belegte Formklotz 10 um seine Längsachse gedreht, die senkrecht zur Zeichenebene liegt. Dadurch wird der Rohling 8 an seinem gesamten Außenumfang mit der erfindungsgemäßen Profilierung versehen. Zur Verdeutlichung ist jeweils ein Querschnitt durch den Rohling 8' vor der Umformung und durch den Rohling 8" nach der Umformung in der Figur gezeigt.
  • Die Figur 9 zeigt schließlich eine weitere Vorrichtung 19 zur Ausführung der erfindungsgemäßen Verformung in dem zweiten Teilschritt. Die Vorrichtung weist eine Anzahl von insgesamt 8 kreisförmig, äquidistant zueinander angeordneten Formklötzen 10 auf, die um ihre gemeinsame Mittelachse entgegen dem Uhrzeigersinn rotieren. Ferner rotiert jeder Formklotz 10 zusätzlich um seine Längsachse, die senkrecht zu der Zeichnungsebene liegt. Wie bereits in der in Figur 8 dargestellten Vorrichtung 16 wird auch in der Vorrichtung 19 der Rohling 8 von der rechten Seite (bezogen auf die Darstellung der Zeichnung) zugeführt und er wird nach einer Teildrehung der Vorrichtung 19 um etwa 180° aus dieser entlassen.
  • Während der Teildrehung wird der Rohling mit dem an der Wandung 8b befindlichen Bördel 8a in Kontakt mit einer Innenfläche 20 einer starren Führung 21 gebracht, die im Wesentlichen eine halbkreisförmige Ausgestaltung aufweist. Der Figur nicht eindeutig entnehmbar ist, dass der Radius des Halbkreises sich verjüngt, um den Rohling 8 im Kontakt mit der Innenfläche 20 stetig weiter zu verformen, so dass er beim Verlassen der Vorrichtung 19 eine nach innen weisende Profilierung 8e aufweist, wie sie auch mit der in Figur 8 gezeigten Vorrichtung 16 erzeugt wird.
  • Bei den hier vorgestellten Verformungen im zweiten Teilschritt ist allen alternativen Vorgehensweisen gemeinsam, dass der verformenden Kraft keine von außen dem Rohling 8 zugeführte Kraft bzw. Gegenkraft entgegengesetzt wird. Bei dem Ausziehen (siehe Figuren 4 und 5) wird durch die Schnittglocke 2 nur eine senkrecht nach unten wirkende Kraft auf den Rohling 8 ausgeübt. Bei der Verformung durch einen Anroller 12 bzw. durch eine Führung 21 (siehe Figuren 8 und 9) wirkt nur eine Kraft von radial außen und unten auf den Rohling 8. Eine Gegenkraft, wie im ersten Teilschritt durch den Niederhalter ausgeübt, wirkt im zweiten Teilschritt nicht auf den Rohling ein.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Schnittring
    2
    Schnittglocke
    3
    Niederhalter
    4
    Unterteil
    5
    Niederhalterstifte
    6
    Ziehklotz
    7
    Prägeklotz
    8
    Rohling
    8a
    Bördel/Flansch
    8b
    Wandung
    8c
    Profilierung
    8d
    Nocken
    8e
    Profilierung
    8'
    Rohling vor dem zweiten Verfahrenschritt
    8"
    Rohling nach dem zweiten Verfahrenschritt
    9
    Stoßelement
    10
    Formklotz
    10a
    oberer Bereich
    10b
    unterer Bereich
    11
    Absatz
    12
    Anroller
    13
    Pfeil
    14
    Längsachse
    15
    Pfeil (Rotation)
    16
    Vorrichtung
    17
    Formstation
    18
    Längsachse
    19
    Vorrichtung
    20
    Innenfläche
    21
    Führung
    F
    Kraft
    M
    Mittellinie
    r
    Innenradius
    R
    Außenradius

Claims (10)

  1. Verfahren zum Tiefziehen eines napfförmigen Gegenstandes, insbesondere eines Rohlings (8), eines Schraubverschlusses für Glasflaschen oder dergleichen, aus einem lackierten Blech mit folgenden Schritten:
    1) Ausstanzen des Rohlings (8) aus dem Blech in einem Werkzeug durch die Relativbewegung zwischen einer mit einem Niederhalter (3) zusammenwirkenden Schnittglocke (2) und einem Ziehklotz (6) und Ziehen des Rohlings (8) um den Ziehklotz (6) unter Kraftbeaufschlagung des Niederhalters (3), wobei die Breite eines sich zwischen der Schnittglocke (2) und dem Niederhalter (3) ausbildenden Bördels (8a) mit fortschreitendem Verformungsgrad stetig reduziert wird, bis der Bördel (8a) eine definierte Breite errreicht hat,
    2) Ausziehen des definierten Bördels (8a) in einem Werkzeug durch die Relativbewegung zwischen der Schnittglocke (2) und dem Ziehklotz (6) des Werkzeuges ohne eine Kraftbeaufschlagung in der der Bewegung der Schnittglocke (2) entgegengesetzten Richtung,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Ausstanzens und Ziehens unter Kraftbeaufschlagung in einem ersten Werkzeug durchgeführt wird und das Ziehen unterbrochen wird, wenn der Bördel (8a) eine definierte Breite (R - r) erreicht hat, und dann der Schritt des Ausziehens ohne Kraftbeaufschlagung in einem zweiten Werkzeug ohne Niederhalter durchgeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verformen durch Ausziehen des Bördels (8a) aufgrund der Relativbewegung zwischen einer Schnittglocke (2) und einem Ziehklotz (6) des zweiten Werkzeuges erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verformen mittels einer mit dem zweiten Werkzeug zusammenwirkenden Führung (21) erfolgt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verformen durch Anrollen in dem zweiten Werkzeug erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Profilierung (8c) des napfförmigen Gegenstandes die Wandung (8b) radial nach außen verformt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Profilierung (8e) die Wandung (8b) des napfförmigen Gegenstandes radial nach innen weisend verformt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anschließend die Wandung (8b), des napfförmigen Gegenstandes an ihrem axial äußeren Ende nach radial innen eingerollt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Breite (R-r) des Bördels (8a) weniger als im wesentlichen drei Millimeter beträgt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Breite (R-r) 0,1 - 1,5 mm beträgt.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Breite (R-r) 0,5 - 1,0 mm beträgt.
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