EP2353745B1 - Werkzeug und Verfahren zur Herstellung von Dosenkörpern - Google Patents

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EP2353745B1
EP2353745B1 EP11150226.6A EP11150226A EP2353745B1 EP 2353745 B1 EP2353745 B1 EP 2353745B1 EP 11150226 A EP11150226 A EP 11150226A EP 2353745 B1 EP2353745 B1 EP 2353745B1
Authority
EP
European Patent Office
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drawing punch
punch
tool
cup
controlled
Prior art date
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Not-in-force
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EP11150226.6A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP2353745A3 (de
EP2353745A2 (de
Inventor
Gerhard Pick
Martin Gaebges
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.)
L Schuler GmbH
Original Assignee
L Schuler GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by L Schuler GmbH filed Critical L Schuler GmbH
Publication of EP2353745A2 publication Critical patent/EP2353745A2/de
Publication of EP2353745A3 publication Critical patent/EP2353745A3/de
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Publication of EP2353745B1 publication Critical patent/EP2353745B1/de
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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
    • B21D51/26—Making hollow objects characterised by the use of the objects cans or tins; Closing same in a permanent manner
    • 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
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20—Deep-drawing
    • B21D22/28—Deep-drawing of cylindrical articles using consecutive dies

Definitions

  • the invention relates to a tool and a method for producing can bodies according to the preamble of claim 1 or 9.
  • a sheet-like sheet metal blank which is formed in several stages to the desired can body.
  • This forming process comprises several Umiormplann, which are usually carried out in a row. Only in this way can the desired high degrees of deformation be achieved.
  • WO 2008/067522 A1 a manufacturing line for the production of beverage cans from circular disc-shaped sheet metal blanks known. These are first passed over in appropriate forming machines in a cup shape. These cup-shaped intermediate moldings are then passed into further forming machines, which produce the desired can body in a so-called ironing-drawing process from the cup-shaped intermediate moldings.
  • the WO 2009/052608 A1 proposes to perform the transformation of a planar board to the can body in two stages in a single tool. This includes two opposites working drawing dies, which are arranged coaxially to each other. The result is a Stülp-drawing process, which places high demands on the formability of the material used.
  • US 4 059 544 A such as DE 23 53 209 A1 is a device with two coaxially arranged punches for forming a can body from a board known.
  • a cup is formed from a board with the hollow cylindrical outer punch.
  • the cup is reshaped by an inner punch, which engages in the cup and forms the can body with can bottom from it.
  • JP 2002-113528 A shows an apparatus for forming a hollow cylindrical body with a bottom having two coaxially arranged stamp.
  • the tool according to the invention combines the transformation of a planar board into a cup and the forming of the cup into a can body in a two-step operation in a tool. This eliminates the one hand, the need to hold for the Napfher too and for subsequent to the Napfher too ironing-pulling process separate special machines. Because in the inventive tool and in the invention In addition, a process is dispensed with a Stülpziehvorgang, a simple and reliable manufacturing process is also obtained.
  • the invention can be implemented particularly advantageously in the production of can bodies from materials which tend to work hardening.
  • the Napfher too and the subsequent ironing-drawing process for producing the can body follow each other so closely in time that the deformation-induced heating of the cup for the post-stretching ironing-drawing process is at least largely retained.
  • Hardening phenomena, as they could occur during transport on the way from a Napfautomaten to Abstreckautomaten are thus excluded or minimized. This contributes to the creation of a robust and reliable manufacturing process.
  • the inventive concept also allows a clear separation between moving and stationary tool parts.
  • the moving drawing dies are both associated with a moving tool part, for example an upper tool.
  • the corresponding countershapes and counterplant surfaces are assigned in the stationary tool part, for example a lower tool.
  • the displacement or force control of the drawing punch can be made as required by components of the press, which reduces the tool costs. If necessary, can be dispensed with expensive possibly controllable springs, hydraulic devices, pneumatic devices, actuators and the like in the tool.
  • These components can be associated with the inventive concept of the press and thus be realized on the press side. Even if a more extensive tool park for different doses is kept, this is no special effort.
  • FIG. 1 a forming machine 1 is illustrated by a tool 2 is added for the production of can bodies.
  • the tool has a stationary in the forming machine 1 arranged lower tool part 3 and on this to and away from this linearly movable upper tool part 4.
  • the tool parts 3, 4 can be arranged vertically above one another, but if necessary also in a different spatial orientation, for example next to one another or one behind the other.
  • the direction of movement of the upper tool part 4 is vertical.
  • the direction of movement can also have any other suitable spatial orientation.
  • the upper tool part 4 is associated with a drive device 5, which moves the individual components of the upper tool part 4 in a suitable manner or applied with force.
  • FIG. 4 illustrates the tool 2 in more detail.
  • the upper tool part 4 comprises a plurality of concentric to a central axis 6 arranged parts, namely a first drawing punch 7, a second drawing punch 8 and a hold-down ring 9.
  • the first drawing punch 7 is tubular. At its lower end face it can be provided, if necessary, with a pressure ring 10, which is particularly wear-resistant and tuned in its sliding properties on the material to be processed.
  • the first drawing punch 7 is connected to that part of the drive device 5 which is suitable for moving the drawing punch 7 in a position-controlled manner in the direction of the central axis 6. Furthermore, the drive device 5 is designed such that that it can switch the operation of the drawing punch 7 of a position-controlled operation on a force-controlled operation.
  • the first die 7 is the hold-down ring 9 associated with the corresponding biasing means, such as a spring assembly 11 and pressure pins 12, 13, 14, 15 (see FIG. 1 ) is connected to the first punch 7 to define a defined, in FIG. 2 To generate indicated by arrows 16 force.
  • biasing means such as a spring assembly 11 and pressure pins 12, 13, 14, 15 (see FIG. 1 ) is connected to the first punch 7 to define a defined, in FIG. 2 To generate indicated by arrows 16 force.
  • the second drawing punch 8 which is also associated with the upper tool 4, is arranged movably in an inner channel of the first drawing punch 7 along the central axis 6. Its lower end face 17 preferably corresponds to the desired inner shape of the can body to be produced.
  • the lower tool 3 includes several parts that are in FIG. 2 for the sake of simplicity, are shown as a single part.
  • the lower tool 3 has, on the side facing the upper tool 4, a preferably flat surface 17 for supporting a printed circuit board 18 preferably designed as a round disk.
  • the surface 17 forms the counter bearing surface for the hold-down.
  • a stepped passage 19 is formed in the lower tool 3.
  • the channel 19 initially has a diameter which is greater than the outer diameter of the first drawing punch 7.
  • the passage 19 passes over a diameter which is smaller than the outer diameter of the first drawing punch 7, but larger than the outer diameter of the second drawing punch 8. If the drawing punch 7 moves into the through-channel 19, it defines with the channel wall an annular gap, the width of which results from the following functional description. If the second drawing punch 8 moves into the narrower, lower part of the through-channel 9, it again defines with the channel wall an annular gap whose width also results from the following functional description. The same applies to the distance between the step 20 and the surface 17.
  • FIG. 4 illustrates the tool 3 after completion of the cup-pulling operation.
  • the hold-down ring 9 is now inoperative.
  • the first drawing punch 7 has moved the resulting cup so far into the passage 19 in that the bottom 24 arrives at the stage 20.
  • the pressure ring 10 presses from the inside to the bottom 24 and thus this against the step 20.
  • the first punch 7 changes from its pulling function to hold-down function.
  • the corresponding drive of the drawing punch 7 is designed so that it can assume different operating modes.
  • the first drawing punch 7 is moved away during the drawing process (eg position-controlled) moves. This can be done by a suitable, dependent on a drive gear or by position-controlled drives.
  • the drive of the drawing punch 7 switches to force-controlled (eg force-controlled) operation.
  • force-controlled eg force-controlled
  • suitable spring means if necessary, be provided in their power controllable or switchable spring means.
  • force sensing and force control can be provided if suitable drives are provided.
  • the pestle in question is moved by a drive (e.g., servo drive) according to a predetermined path-time curve.
  • a drive e.g., servo drive
  • force-controlled operation the plunger is acted upon by a force that is brought into conformity with a predetermined force or a predetermined force curve.
  • the second drawing punch 8 moves in the same direction as before the resting now Drawing punch 7 forward (ie down here).
  • the movement of the second drawing punch 8 may also have started earlier, but the second drawing punch 8 does not come into contact with the bottom 24 during the drawing operation of the bowl.
  • the kraftbeaufschlagte first drawing punch acts as a hold-down, which controls the material of the cup controlled in the annular gap between the second punch 8 and the narrower part of the passage channel 19 can slide. In this second drawing process, the desired can body is produced.
  • the wall thickness of the can body is thereby reduced and adjusted to a desired level.
  • the direction of the working stroke of the first drawing punch 7 coincides with the direction of the working stroke of the second drawing punch 8.
  • the drawing punches 7 and 8 are thus moved in the same direction.
  • the first and the second drawing process thus also take place in the same direction, ie in one and the same tool, one after the other and in the same direction.
  • draw rings 25, 26 which are arranged one above the other in an axial distance in the wall of the passage 19.
  • the annular gap formed between the drawing rings 25 and 26 and the drawing punch 8 determines the wall thickness of the can body to be formed.
  • the draw rings 25, 26 calibrate the outer diameter of the can body. The process is called stripping.
  • the can body production takes place in two stages.
  • the first drawing punch 7 is active while the second drawing punch 8 is inactive, that is not acts on the material of the can body.
  • the first drawing punch 7 acts as a hold-down while the second drawing punch 8 is active and causes the drawing and stripping.
  • the material of the board 18 is zigzagged. From the horizontal orientation, which is predetermined by the surface 17, it first passes in the vertical direction parallel to the central axis 6 to form the cylinder wall. From this, the material flows quasi Z-shaped, i. in a right-left bend over level 20 to form the can wall. Umstülpvor réelle in which the wall material would be bent twice as the diameter decreases in the same direction, are avoided.
  • a special tool 2 is created, which combines both the Napfher too well as the transformation of the cup to the can body in a tool 3. It is assumed that preferably round plates 18, which are first drawn to a well in a Abstreckprocess of the tool 2 in a first step to wells and then in a second drawing process, the washerzug- and sliding-drawing-ironing, are stretched to can bodies. The draw directions are the same in both work stages. This results in simple, robust tools and a simple, robust manufacturing process.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Containers And Packaging Bodies Having A Special Means To Remove Contents (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Werkzeug und ein Verfahren zur Herstellung von Dosenkörpern gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 9. Zur Herstellung von Druckbehälterdosen oder Getränkedosen oder ähnlichen Metallhohlkörpern wird üblicherweise von einem flächenhaften Blechrohling ausgegangen, der in mehreren Stufen zu dem gewünschten Dosenkörper umgeformt wird. Dieser Umformvorgang umfasst mehrere Umiormstufen, die üblicherweise hintereinander ausgeführt werden. Nur so lassen sich die gewünschten hohen Umformgrade erzielen.
  • Beispielsweise ist aus der WO 2008/067522 A1 eine Fertigungsstrecke zur Herstellung von Getränkedosen aus rundscheibenförmigen Blechrohlingen bekannt. Diese werden in entsprechenden Umformautomaten zunächst in eine Napfform überfährt. Diese napfförmigen Zwischenformlinge werden dann in weitere Umformmaschinen geleitet, die in einem sogenannten Abstreck-Ziehvorgang aus den napfförmigen Zwischenformlingen die gewünschten Dosenkörper herstellen.
  • Für diese Art der Fertigung sind aufwendige Spezialautoamten erforderlich.
  • Außerdem sind Spezialautomaten bekannt, die als Cupper bezeichnet werden und Cup, also napfförmige Zwischenrohlinge ausgehend von einem Blechband erzeugen. Beim Ausstanzen der von kreisförmigen Abschnitten zur Erzeugung von Cups entsteht Schrott, der entsorgt werden muss. Dies stellt für den Betreiber ein Zusatzproblem dar.
  • Die WO 2009/052608 A1 schlägt vor, die Umformung einer ebenen Platine zu dem Dosenkörper in zwei Stufen in einem einzigen Werkzeug durchzuführen. Dieses umfasst zwei gegenläufig arbeitende Ziehstempel, die koaxial zueinander angeordnet sind. Das Ergebnis ist ein Stülp-Zieh-Vorgang, der hohe Anforderungen an die Umformbarkeit des verwendeten Materials stellt.
  • Aus US 4 059 544 A sowie DE 23 53 209 A1 ist eine Vorrichtung mit zwei koaxial angeordneten Stempeln zum Umformen eines Dosenkörpers aus einer Platine bekannt. Zunächst wird aus einer Platine mit dem hohlzylindrischen äußeren Stempel ein Napf geformt. Anschließend wird in einem zweiten Schritt der Napf durch einen inneren Stempel umgeformt, der in den Napf eingreift und daraus den Dosenkörper mit Dosenboden formt.
  • JP 2002-113528 A zeigt eine Vorrichtung zum Umformen eines hohlzylindrischen Körpers mit einem Boden, die zwei koaxial angeordnete Stempel aufweist.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum effizienten und verlässlichen Herstellen von Dosenkörpern zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird mit dem Werkzeug nach Anspruch 1 und dem Verfahren nach Anspruch 9 gelöst.
  • Das erfindungsgemäße Werkzeug vereinigt die Umformung einer ebenen Platine zu einem Napf und die Umformung des Napfs zu einem Dosenkörper in einem zweistufigen Arbeitsgang in einem Werkzeug. Damit entfällt einerseits das Erfordernis, für die Napfherstellung und für den sich an die Napfherstellung anschließenden Abstreck-Zieh-Vorgang gesonderte Spezialautomaten vorhalten zu müssen. Weil bei dem erfindungsgemäßen Werkzeug und bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auf einen Stülpziehvorgang verzichtet wird, wird zudem ein einfacher und verlässlicher Fertigungsprozess erhalten.
  • Besonders vorteilhaft lässt sich die Erfindung bei der Herstellung von Dosenkörpern aus Materialien umsetzen, die zur Kaltverfestigung neigen. Die Napfherstellung und der sich anschließende Abstreck-Zieh-Vorgang zur Herstellung des Dosenkörpers folgen zeitlich so dicht aufeinander, dass die umformungsbedingte Erwärmung des Napfs für den nachstreckenden Abstreck-Zieh-Vorgang zumindest größtenteils erhalten bleibt. Kaltverfestigungserscheinungen, wie sie beim Transport auf den Weg von einem Napfautomaten zum Abstreckautomaten erfolgen könnten, werden somit ausgeschlossen oder minimiert. Dies trägt zur Schaffung eines robusten und verlässlichen Fertigungsverfahrens bei.
  • Das erfindungsgemäße Konzept gestattet außerdem eine klare Trennung zwischen bewegten und unbewegten Werkzeugteilen. Die bewegten Ziehstempel sind beide einem bewegten Werkzeugteil, beispielsweise einem Oberwerkzeug zugeordnet. Die entsprechenden Gegenformen und Gegenanlagenflächen sind im ruhenden Werkzeugteil, beispielsweise einem Unterwerkzeug zugeordnet. Auf diese Weise kann unter Einbeziehung eines geeigneten Pressenkonzepts die jeweilige Positions- und/oder Kraftsteuerung jedes Ziehstempels optimal eingestellt werden. Die Weg- bzw. Kraftsteuerung der Ziehstempel kann bedarfsweise von Komponenten der Presse vorgenommen werden, was die Werkzeugkosten senkt. Bedarfsweise kann nämlich auf aufwendige womöglich steuerbare Federn, Hydraulikvorrichtungen, Pneumatikvorrichtungen, Stellantriebe und dergleichen im Werkzeug verzichtet werden. Diese Komponenten können bei dem erfindungsgemäßen Konzept der Presse zugeordnet und somit pressenseitig realisiert werden. Selbst wenn ein umfangreicherer Werkzeugpark für verschiedenste Dosen vorgehalten wird, stellt dies keinen besonderen Aufwand dar.
  • Weitere Einzelheiten von Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Zeichnung, der zugehörigen Beschreibung oder von Ansprüchen. Es zeigen:
    • Figur 1 eine Maschine zur Dosenkörperherstellung mit einem erfindungsgemäßen Werkzeug in aufs äußerste schematisierter Darstellung.
    • Figur 2 das Werkzeug nach Figur 1 in sehr schematisierter Vertikalschnittdarstellung, nach Einlegen einer Platine,
    • Figur 3 das Werkzeug nach Figur 2, beim Tief-Zieh-Vorgang zur Herstellung des Napfs,
    • Figur 4 das Werkzeug nach Figur 3, mit fertig gestelltem Napf,
    • Figur 5 das Werkzeug nach Figur 2 bis 4, beim Abstreck-Gleitziehen.
  • In Figur 1 ist eine Umformmaschine 1 veranschaulicht von der ein Werkzeug 2 zur Herstellung von Dosenkörpern aufgenommen ist. Das Werkzeug weist einen in der Umformmaschine 1 ortsfest angeordneten unteren Werkzeugteil 3 und einen auf diesem zu und von diesem weg linear beweglich gelagerten oberen Werkzeugteil 4 auf. Die Werkzeugteile 3, 4 können wie dargestellt vertikal übereinander, bedarfsweise jedoch auch in anderer räumlicher Orientierung, beispielsweise nebeneinander oder hintereinander angeordnet sein. Im Ausführungsbeispiel ist die Bewegungsrichtung des oberen Werkzeugteils 4 vertikal. Die Bewegungsrichtung kann jedoch auch jede andere geeignete Raumorientierung haben.
  • Dem oberen Werkzeugteil 4 ist eine Antriebseinrichtung 5 zugeordnet, die die einzelnen Komponenten des oberen Werkzeugteils 4 in geeigneter Weise bewegt oder mit Kraft beaufschlagt.
  • Figur 4 veranschaulicht das Werkzeug 2 etwas detaillierter. Wie ersichtlich, umfasst der obere Werkzeugteil 4 mehrere zu einer Mittelachse 6 konzentrisch angeordnete Teile, nämlich einen ersten Ziehstempel 7, einen zweiten Ziehstempel 8 und einen Niederhalterring 9. Der erste Ziehstempel 7 ist rohrförmig ausgebildet. An seiner unteren Stirnfläche kann er bedarfsweise mit einem Druckring 10 versehen sein, der besonders verschleißfest und in seinen Gleiteigenschaften auf das zu verarbeitende Material abgestimmt ist.
  • Der erste Ziehstempel 7 ist mit jenem Teil der Antriebseinrichtung 5 verbunden, der geeignet ist, den Ziehstempel 7 positionskontrolliert in Richtung der Mittelachse 6 zu bewegen. Weiter ist die Antriebseinrichtung 5 so ausgebildet, dass sie die Betätigung des Ziehstempels 7 von einer positionsgeregelten Arbeitsweise auf eine kraftgeregelten Arbeitsweise umschalten kann.
  • Dem ersten Ziehstempel 7 ist der Niederhalterring 9 zugeordnet, der über entsprechende Vorspannmittel, beispielsweise eine Federanordnung 11 und Druckstifte 12, 13, 14, 15 (siehe Figur 1) mit dem ersten Ziehstempel 7 verbunden ist, um eine definierte, in Figur 2 durch Pfeile 16 angedeutete Kraft zu erzeugen.
  • Der ebenfalls zu dem Oberwerkzeug 4 gehörige zweite Ziehstempel 8 ist in einem Innenkanal des ersten Ziehstempels 7 längs der Mittelachse 6 beweglich angeordnet. Seine untere Stirnfläche 17 entspricht vorzugsweise der gewünschten Innenform des zu erzeugenden Dosenkörpers.
  • Zu dem Unterwerkzeug 3 gehören mehrere Teile, die in Figur 2 der Einfachheit wegen als ein einziges Teil dargestellt sind. Das Unterwerkzeug 3 weist an der dem Oberwerkzeug 4 zugewandten Seite eine vorzugsweise ebene Fläche 17 zur Auflage einer vorzugsweise als runde Scheibe ausgebildeten Platine 18 auf. Die Fläche 17 bildet die Gegenanlagefläche für den Niederhalter 9.
  • Konzentrisch zu der Mittelachse 6 ist in dem Unterwerkzeug 3 ein gestufter Durchgangskanal 19 ausgebildet. Ausgehend von der Fläche 17 weist der Kanal 19 zunächst einen Durchmesser auf, der größer ist als der Außendurchmesser des ersten Ziehstempels 7. An einer Stufe 20 geht der Durchgangskanal 19 auf einen Durchmesser über, der geringer ist, als der Außendurchmesser des ersten Ziehstempels 7, aber größer als der Außendurchmesser des zweiten Ziehstempels 8. Fährt der Ziehstempel 7 in den Durchgangskanal 19 ein, definiert er mit der Kanalwand einen Ringspalt, dessen Weite aus der nachfolgenden Funktionsbeschreibung hervorgeht. Fährt der zweite Ziehstempel 8 in den engeren, unteren Teil des Durchgangskanals 9 ein, definiert er mit der Kanalwand wiederum einen Ringspalt dessen Weite sich ebenfalls aus der nachfolgenden Funktionsbeschreibung ergibt. Gleiches gilt für den abstand zwischen der Stufe 20 und der Fläche 17.
  • Mit dem insoweit beschriebenen Werkzeug 2 werden Dosenkörper wie folgt hergestellt:
    • Zur Herstellung eines Dosenkörpers wird zunächst die Platine 18, wie in Figur 2 gezeigt, zu der Mittelachse 6 zentriert auf die Fläche 17 aufgelegt und das Werkzeug 2 geschlossen, Dabei wird das Oberwerkzeug 4 zu dem Unterwerkzeug 3 hin bewegt. Der Niederhalterring 9 setzt auf der Platine 18 auf und drückt diese mit kontrollierter Kraft gegen die Gegenanlagefläche 21. Die Gegenanlage 21 ist dabei derjenige Teil der Fläche 17, der den Durchgangskanal 19 unmittelbar umgibt.
  • Bei weiterer Abwärtsbewegung des ersten Ziehstempels 7 setzt dieser mit seinem Druckring 10 auf der Platine 18 auf und zieht diese in einem Tiefziehvorgang in den Durchgangskanal 19 hinein. Dieser Vorgang des Ziehens des Napfes ist in Figur 3 veranschaulicht. Beim Ziehen des Napfes durch den ersten Ziehstempel 7 gleitet der Rand 22 der Platine 18 unter dem Niederhalterring 9 kontrolliert radial nach innen. Durch den Tiefziehvorgang bildet sich ein Napf mit zylindrischer Wand 23 und ebenem Boden 24.
  • Figur 4 veranschaulicht das Werkzeug 3 nach Beendigung des Napf-Zieh-Vorgangs. Der Niederhalterring 9 ist nun funktionslos. Der erste Ziehstempel 7 hat den entstandenen Napf so weit in den Durchgangskanal 19 hinein bewegt, dass der Boden 24 an der Stufe 20 ankommt. Der Druckring 10 drückt von innen her an den Boden 24 und diesen somit gegen die Stufe 20. In diesem Zustand wechselt der erste Ziehstempel 7 von seiner Ziehfunktion auf Niederhalterfunktion um. Dazu ist der entsprechende Antrieb des Ziehstempels 7 so ausgebildet, dass er verschiedene Betriebsmodi einnehmen kann. Der erste Ziehstempel 7 wird bei dem Ziehvorgang wegkontrolliert (z.B. positionsgeregelt) bewegt. Dies kann durch ein geeignetes, von einem Antrieb abhängiges Getriebe oder auch durch positionskontrollierte Antriebe erfolgen. Stößt der Boden 24 an der Stufe 20 an, schaltet der Antrieb des Ziehstempels 7 auf kraftkontrollierten (z.B. kraftgeregelten) Betrieb um. Dies kann bei einem mechanischen Antrieb erreicht werden, indem in dem Kraftübertragungsweg geeignete Federmittel, bedarfsweise in ihrer Kraft steuerbare oder schaltbare Federmittel vorgesehen werden. Alternativ kann eine Krafterfassung und Kraftregelung erfolgen, wenn geeignete Antriebe vorgesehen werden.
  • In positionsgeregeltem Betrieb wird der betreffende Stößel durch einen Antrieb (z.B. Servoantrieb) gemäß einer vorgegebenen Weg-Zeit-Kurve bewegt. In kraftgeregeltem Betrieb wird der Stößel mit einer Kraft beaufschlagt, die mit einer vorgegebenen Kraft oder einem vorgegebenen Kraftverlauf in Übereinstimmung gebracht wird.
  • Spätestens wenn der erste Ziehstempel 7 und der Boden 24 an der Stufe 20 angekommen sind, bewegt sich der zweite Ziehstempel 8 in gleicher Richtung wie zuvor der nun ruhende Ziehstempel 7 vorwärts (d.h. hier abwärts). Die Bewegung des zweiten Ziehstempels 8 kann auch früher begonnen haben, wobei jedoch der zweite Ziehstempel 8 während des Ziehvorgangs des Napfs nicht in Berührung mit dem Boden 24 kommt. Nun aber setzt der zweite Ziehstempel 8 auf dem Boden 24 auf und beginnt den Abstreck-Gleit-Ziehvorgang, der in Figur 5 dargestellt ist. Hierbei wirkt der kraftbeaufschlagte erste Ziehstempel als Niederhalter, der das Material des Bechers kontrolliert in den Ringspalt zwischen dem zweiten Ziehstempel 8 und dem engeren Teil des Durchgangskanals 19 gleiten lässt. In diesem zweiten Ziehvorgang wird der gewünschte Dosenkörper erzeugt. Die Wandstärke des Dosenkörpers wird dabei reduziert und auf ein gewünschtes Maß eingestellt- Die Richtung des Arbeitshubs des ersten Ziehstempels 7 stimmt mit der Richtung des Arbeitshubs des zweiten Ziehstempels 8 überein. Die Ziehstempel 7 und 8 werden somit gleichläufig bewegt. Der erste und der zweite Ziehvorgang erfolgen somit ebenfalls in gleicher Richtung, also in ein- und demselben Werkzeug zeitlich nacheinander und gleichgerichtet.
  • Beim Weiterziehen und Abstrecken wird der Dosenkörper durch Ziehringe 25, 26 geführt, die in einem axialen Abstand zueinander übereinander in der Wandung des Durchgangs 19 angeordnet sind. Der zwischen den Ziehringen 25 bzw. 26 und dem Ziehstempel 8 gebildete Ringspalt legt die Wandstärke des auszubildenden Dosenkörpers fest. Die Ziehringe 25, 26 kalibrieren den Außendurchmesser des Dosenkörpers. Der Vorgang wird als Abstrecken bezeichnet.
  • Die Dosenkörperherstellung erfolgt zweischrittig. In dem ersten Ziehschritt ist der erste Ziehstempel 7 aktiv, während der zweite Ziehstempel 8 inaktiv ist, also nicht auf das Material des Dosenkörpers einwirkt. In einem zweiten Ziehschritt wirkt der erste Ziehstempel 7 als Niederhalter, während der zweite Ziehstempel 8 aktiv ist und das Weiterziehen und Abstrecken bewirkt.
  • Wie ersichtlicht, wird bei dem zweistufigen Ziehvorgang das Material der Platine 18 im Zickzack geführt. Aus der Horizontalausrichtung, die von der Fläche 17 vorgegeben wird, gelangt es zunächst in die Vertikalrichtung parallel zur Mittelachse 6 um die Zylinderwand zu bilden. Von dieser fließt das Material quasi z-förmig, d.h. in einer Rechts-Links-Biegung über die Stufe 20, um die Dosenwand zu bilden. Umstülpvorgänge, bei denen das Wandmaterial bei kleiner werdendem Durchmesser zweimal in gleicher Richtung gebogen würde, werden vermieden.
  • Zur Herstellung von Dosenkörper, wie sie zur Herstellung von Aerosoldosen oder Getränkedosen gewünscht werden, wird ein spezielles Werkzeug 2 geschaffen, das sowohl die Napfherstellung wie auch die Umformung des Napfes zum Dosenkörper in einem Werkzeug 3 zusammenfasst. Es wird von vorzugsweise runden Platinen 18 ausgegangen, die in einer Abstreckstufe des Werkzeugs 2 in einem ersten Schritt zunächst zu Näpfen gezogen und dann in einem zweiten Ziehvorgang, dem Weiterzug- und Gleit-Zieh-Abstreckvorgang, zu Dosenkörpern abgestreckt werden. Die Ziehrichtungen sind in beiden Arbeitsstufen gleich. Es ergeben sich einfache robuste Werkzeuge und ein einfacher robuster Herstellungsprozess.
    • Bezugszeichen
    • 1
    Umformmaschine
    2
    Werkzeug
    3
    unterer Werkzeugteil
    4
    oberer Werkzeugteil
    5
    Antriebseinrichtung
    6
    Mittelachse
    7
    erster Ziehstempel
    8
    zweiter Ziehstempel
    9
    Niederhalterring
    10
    Druckring
    11
    Federanordnung
    12
    Druckstifte 13 - 15
    16
    Pfeil
    17
    Fläche
    18
    Platine
    19
    Durchgangskanal
    20
    Stufe
    21
    Gegenanlagefläche
    22
    Rand
    23
    Wand
    24
    Boden
    25
    oberer Ziehring
    26
    unterer Ziehring

Claims (10)

  1. Werkzeug (2) zur Herstellung von Dosenkörpern, insbesondere für Druckbehälterdosen oder Getränkedosen,
    mit einem ersten Ziehstempel (7) zur Ausbildung eines Napfs aus einer Platine (18), der von einer Antriebseinrichtung (5) bewegt wird, und
    mit einem zweiten, zu dem ersten Ziehstempel (7) koaxial angeordneten zweiten Ziehstempel (8) zum Weiterziehen und Abstrecken des Napfs zur Ausbildung des Dosenkörpers, wobei der erste Ziehstempel (7) und der zweite Ziehstempel (8) gleichläufig angetrieben sind,
    dadurch gekennzeichnet;
    dass die Antriebseinrichtung (5) des ersten Ziehstempels (7), so ausgebildet ist, dass sie einen positionsgesteuerten oder positionsgeregelten Betriebsmodus und einen kraftgesteuerten oder kraftgeregelten Betriebsmodus einnehmen kann, wobei das Umschalten vom positionsgesteuerten oder positionsgeregelten Betriebsmodus in den kraftgesteuerten oder kraftgeregelten Betriebsmodus erfolgt, wenn der erste Ziehstempel (7) von seiner Ziehfunktion in seine Niederhaltefunktion umgeschaltet wird.
  2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Ziehstempel (8) koaxial in einem zentralen Kanal des ersten Ziehstempels (7) längsverschiebbar angeordnet ist.
  3. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ziehstempel (7) rohrförmig ausgebildet ist.
  4. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Ziehstempel (7) ein erster Niederhalter (9) und eine ortsfeste erste Niederhaltergegenfläche (21) zugeordnet sind.
  5. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem zweiten Ziehstempel (8) ein zweiter Niederhalter und eine ortsfeste zweite Niederhaltergegenfläche zugeordnet sind.
  6. Werkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Niederhalter durch den ersten Ziehstempel (7) gebildet ist.
  7. Werkzeug nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Niederhaltergegenfläche durch eine Ringschulter (20) gebildet ist, die in festem Abstand zu der ersten Niederhalterfläche (21) angeordnet ist.
  8. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem zweiten Ziehstempel (8) eine positionsgeregelt betreibbare Antriebseinrichtung (5) zugeordnet ist.
  9. Verfahren zur Herstellung von Dosenkörpern, insbesondere für Druckbehälterdosen oder Getränkedosen, wobei in einem Werkzeug (2) ein erster Ziehstempel (7) positionsgesteuert oder positionsgeregelt in einer gegebenen Ziehrichtung eine zugeschnittene Platine (17) in einen Durchgangskanal (19) einzieht und zunächst ein Napf mit einem Boden (24) und einer Wand (23) zieht, wobei der Napf (23, 24) mit einem zweiten, zu dem ersten Ziehstempel (7) koaxial angeordneten Ziehstempel (8) zur Ausbildung des Dosenkörpers in gleicher Ziehrichtung weitergezogen und abgestreckt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (5) des ersten Ziehstempels (7) von dem positionsgesteuerten oder positionsgeregelten Betrieb in einen kraftgesteuerten oder kraftgeregelten Betrieb umgeschaltet wird, wenn der Boden (24) des Napfes an einer Stufe (20) im Durchgangskanal (19) ankommt.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ziehstempel (7) des ersten Ziehschrittes für den zweiten Ziehschritt als Niederhalter genutzt wird.
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