DE69901616T2

DE69901616T2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines dosendeckels mit einer verstärkungswulst

Info

Publication number: DE69901616T2
Application number: DE69901616T
Authority: DE
Inventors: Brian Fields
Original assignee: Crown Cork and Seal Technologies Corp
Current assignee: Crown Packaging Technology Inc
Priority date: 1998-08-20
Filing date: 1999-08-13
Publication date: 2002-09-12
Anticipated expiration: 2019-08-14
Also published as: EP1105232B1; ATE218078T1; BR9913064A; US20010037668A1; ES2174637T3; WO2000010751A1; AU5551399A; DE69901616D1; CA2339648C; US6089072A; PT1105232E; EP1105232A1; CA2339648A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Deckeln für Dosen wie zum Beispiel aus zwei Teilen bestehenden Dosen. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Herstellung einer ringförmigen Verstärkungssicke in einem Dosendeckel.
Metallische Dosen wie zum Beispiel diejenigen, die zum Verpacken von alkoholfreien Getränken und Bier bestimmt sind, weisen wenigstens einen Deckel bzw. ein Ende auf, welches getrennt hergestellt wird und mit der übrigen Dose verbunden wird. Bei einer zweiteiligen Dose wird der Grundkörper der Dose gezogen und geglättet, so dass einstückig Seitenwandungen und ein Boden gebildet werden. Ein getrennter Dosendeckel wird hergestellt, indem in einen metallischen Zuschnitt eine Seitenwandung, auf welche als die "Deckelkernwand" Bezug genommen wird und ein angerollter Falzrand eingeformt werden. Der Falzrand wird anschließend mit der Seitenwandung des Dosengrundkörpers mittels eines Falzverfahrens verbunden. Aufgrund des Innendrucks innerhalb der Dose muss der Dosendeckel eine hohes Maß an Steifigkeit aufweisen, um einer übermäßigen Verformung zu widerstehen. Um jedoch eine wirtschaftliche Herstellung zu erreichen, ist es von Bedeutung, dass das Metall so dünn wie möglich ausgebildet wird. Demzufolge streben Dosenhersteller danach, die Dicke des Dosendeckels zu vermindern, ohne Festigkeit zu verlieren.
In der Vergangenheit ist festgestellt worden, dass die Steifigkeit des Dosendeckels durch ein "Nachverformen" des metallischen Zuschnitts erhöht werden kann, wobei das Nachverformen eine ringförmige Senkung oder einen Verstärkungswulst umfasst. Der Wulst wird durch innere und äußere konisch verlaufende Wandungen gebildet, die über einen kreisförmig gekrümmten Abschnitt untereinander in Verbindung stehen. Anfänglich wurden solche Ringwülste hergestellt, indem der metallische Zuschnitt zwischen oberen und unteren Stempeln positioniert wurde und wobei die Sicke im Wesentlichen durch Prägen oder Stanzen des Metalls hergestellt wurde. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise in den Druckschriften US-3,537,291, US-3,957,005, US-4,217,843, US-4,865,506 und US-5,149,238 offenbart. Solange jedoch der Krümmungsradius des gekrümmten Abschnitts nicht relativ groß war, wobei das Metall zu einer exakt vorherbestimmten Gestalt verformt wurde, so wie dies bei Stanz- oder Prägeverfahren gegeben ist, führte dies zu Rissbildungen in dem Metall.
Bei dem Versuch zur Überwindung dieser Nachteile der Stanz- und Prägeverfahren sind verschiedene Lösungsansätze versucht worden. Bei einem Lösungsansatz wird ein ringförmiger Wulst geformt, indem das Metall um ein Werkzeug gezogen wird, welches eine gekrümmte Stützfläche aufweist wie zum Beispiel eine Ringnase, die in der Peripherie eines Stempels angeformt ist. Dieser Lösungsansatz ist in den Druckschriften US-4,574,608 und US- 4,735,836 offenbart. Insbesondere dann jedoch, sobald der Krümmungsradius des gekrümmten Abschnitts klein ist, führt dieses Verfahren zu einer exzessiven Ausdünnung des Metalls in dem gekrümmten Abschnitt, nämlich im Gipfel des Wulstes. Ein anderer Lösungsansatz umfasste ein anfängliches Ziehen eines Dosendeckelzuschnitts mit anschließendem Umkehren der Bewegungsrichtung des Werkzeugs, so dass ein Teil der Deckelkernwand auf sich selbst zurückgefaltet wurde und auf diesem Wege ein Ringwulst gebildet wurde. Dieser Lösungsansatz ist in den Druckschriften US-4,109,599, US-4,722,215, US- 4,808,052 und US-4,934,168 offenbart. Die Enge des Wulstes und die Dichtigkeit des Krümmungsradius des gekrümmten Abschnittes, die unter Anwendung dieses Verfahrens erreicht werden konnten, waren jedoch begrenzt.
Neuerdings sind Anstrengungen unternommen worden, um den Wulst durch anfängliches Formen eines Wulstes in einem ersten Verfahren zu verbessern, wobei der Wulst anschließend einer Nachbearbeitung in einem zweiten Verfahren unterzogen wurde, um die Breite und den Krümmungsradius zu vermindern. Bei einem solchen Lösungsansatz ist der Wulst durch Stanzen nachbearbeitet worden, und zwar zwischen einem Stempel und einer Matrize, so wie dies in den Druckschriften US-4,031,837 und US-5,685,189 offenbart ist. Das zwangsweise Überführen des Metalls in eine vorherbestimmte Gestalt auf diese Weise führt jedoch - wie oben bereits erörtert häufig zu Rissbildungen. Bei einem anderen Lösungsansatz wird der Wulst nachbearbeitet, indem das Metall um ein Werkzeug gezogen wird, welches eine Stützfläche mit einem kleinen Radius aufweist. Dieser Lösungsansatz ist in den Druckschriften US-4,559,801 und US-5,356,256 offenbart. Ein durch Anliegen gekennzeichnetes Ziehen des Metalls um Werkzeug herum kann jedoch zu einer exzessiven Ausdünnung führen, welches den Wulst schwächt und dem Zweck des Nachbearbeitungsverfahrens entgegensteht. Ein weiterer, in der Druckschrift US-4,991,735 offenbarten Lösungsansatz umfasst ein Ausbeulen des Wulstes. Eine Eigenschaft eines solchen Ausbeulens ist jedoch in dessen Unvorhersehbarkeit und es gestaltet sich dessen Kontrolle aus diesem Grunde schwierig.
Bei vielen der vorgeschlagenen Verfahren zum Nachbearbeiten des Wulstes wie zum Beispiel demjenigen, welches in der Druckschrift US-4,031,837 offenbart ist, welches oben erörtert worden ist, werden weder die Deckelkernwand noch der Falzrand während des Nachbearbeitens eingespannt. Dies führt zu einem Verlust bezüglich kontrollierter Maße betreffend die exakte Lage des Wulstes. Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, die Breite des Wulstes in der gleichen Station zu vermindern, in der der Wulst ursprünglich hergestellt worden ist. Dies ist beispielsweise aus den Druckschriften US-4,715,208 und US-5,046,637 bekannt. Bei einem solchen Lösungsansatz bestehen Beschränkungen für das Werkzeug, welches zur Ausführung des Nachbearbeitens benutzt wird, wobei darüber hinaus ein komplexer Werkzeugsatz benutzt wird, nämlich unter Berücksichtigung der Anzahl der bewegten Teile.
Demzufolge wäre es wünschenswert, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vermindern der Breite und/oder des Krümmungsradius eines Ringwulstes in einem Dosendeckel bereitzustellen, welche nicht zur Ausbildung von Rissen oder einem exzessiven Ausdünnen des Metalls führen und bei denen eine enge Kontrolle hinsichtlich des Ortes des Wulstes beibehalten werden kann.
Aus der Druckschrift US-A-5,356,256, welche als nächstliegender Stand der Technik angesehen wird, ist ein Verfahren zum Formen eines Dosendeckels bekannt, der einen Ringwulst aufweist und bei dem die Breite des Ringwulstes vermindert wird, indem ein Werkzeug über wenigstens einen inneren Wandungsabschnitt der äußeren Oberfläche des Wulstes gezogen wird.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verminderung der Breite und/oder des Krümmungsradius eines Ringwulstes in einem Dosendeckel vorzuschlagen, welches nicht zur Ausbildung von Rissen oder einem exzessiven Ausdünnen des Metalls führt, und bei dem eine enge Kontrolle der Lage des Wulstes aufrechterhalten werden kann. Demzufolge wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Herstellung eines Dosendeckels wie in Anspruch 1 dargelegt, vorgeschlagen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Presse zur Formung eines Dosendeckels vorgeschlagen, welche in dem Anspruch 17 definiert ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden. Es zeigen:
Fig. 1 (a) bis 1 (g) aufeinanderfolgende Änderungen der Geometrie eines erfindungsgemäß hergestellten Dosendeckels während dieser die unterschiedlichen Formgebungsschritte des Verfahrens durchläuft;
Fig. 2(a) bis 2(e) Verfahrensschritte, die mit der anfänglichen Formung eines dem Stand der Technik zuzuordnenden, einen relativ breiten Ringwulst aufweisenden Dosendeckels in Verbindung stehen, und zwar in einer ersten Formgebungsstation;
Fig. 3(a) bis 3(d) Verfahrensschritte, die mit dem Anreifen des Falzrandes sowie mit der Verminderung der Breite und des Krümmungsradius des erfindungsgemäßen Wulstes in Verbindung stehen, und zwar in einer zweiten Formgebungsstation;
Fig. 4 eine Detailansicht des freien Ziehens des erfindungsgemäßen Wulstes, dessen Abschluss in Fig. 3(d) gezeigt ist;
Fig. 5(a) und 5(b) die Sicke vor und nach dem erfindungsgemäßen Nacharbeiten;
Fig. 6 das Ausdünnen des Metalls im oberen Bereich des Wulstes welches bei Verwendung herkömmlicher Verfahren auftritt und durch die ausgezogene Linie dargestellt ist im Vergleich mit der vorliegenden Erfindung, die durch die gestrichelte Linie wiedergegeben ist;
Fig. 7(a) und 7(b) das abschließende Anrollen des Falzrandes in einer dritten Formgebungsstation.
Die aufeinanderfolgenden Stufen der Geometrie eines gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Dosendeckels sind in den Fig. 1 (a) bis 1 (g) gezeigt. Die Herstellung beginnt damit, dass ein metallischer Zuschnitt 2, der eine Kreisumfangsfläche aufweist, die in Fig. 1 (a) gezeigt ist, aus einem Blech wie z. B. Aluminium ausgeschnitten wird. Der metallische Zuschnitt 2 wird anschließend zu einem tassenartig gestalteten Zuschnitt 4 gezogen, wie in Fig. 1 (b) gezeigt ist. Anschließend wird der tassenförmige Zuschnitt 4 zu einem Dosendeckelzuschnitt 6 geformt, der ein Mittelfeld 8 und eine Seitenfeld 10 aufweist, welches einen Falzrand 12 umfasst, der an seinem Umfang wie in Fig. 1 (c) gezeigt eine anfängliche Anrollung aufweist. Der Dosendeckelzuschnitt 6 wird anschließend zu einem anfänglichen nachverformten Dosendeckel 10 geformt, indem das Seitenfeld 10 nachverformt wird, welches einen Ringwulst 20 und eine Deckelkernwand 22 zusätzlich zu dem Falzrand 12 umfasst, wie in Fig. 1 (d) gezeigt. Üblicherweise ist die Deckelkernwand 22 unter einem Winkel von ungefähr 14º bezüglich einer Vertikalen (beispielsweise die Achse des Dosendeckels, welche sich senkrecht zur Ebene des Mittelfeldes erstreckt) orientiert. Wie ebenfalls üblich, wird der Falzrand 12 anschließend, wie in Fig. 1 (e) gezeigt, angereift bzw. teilweise angerollt, um eine Zwischenstufe eines Dosendeckels 12 zu formen, die eine Voranrollung 24 aufweist. Der Wulst 20 wird entsprechend der vorliegenden Erfindung anschließend nachbearbeitet, um dessen Breite und Krümmungsradius zu vermindern, so dass sich eine weitere Zwischenstufe eines Dosendeckels 14 ergibt, welche einen gestreckten Wulst 26 aufweist, wie in Fig. 1 (f) gezeigt. Schließlich wird die Voranrollung 24 zwecks Bildung einer abschließenden, in Fig. 1 (d) gezeigten fertigen Anrollung 28 weiter angerollt, um den fertigen Dosendeckel 16 zu formen. Der fertige, in Fig. 1 (g) gezeigte Dosendeckel liegt in einem Zustand vor, in dem er in einem herkömmlichen Falzverfahren an einem Dosenkörper befestigt werden kann.
In den Fig. 2(a) bis 2(e) sind entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die zur Formung des anfänglichen Dosendeckels 10, der einen anfänglichen, relativ breiten Wulst 20 aufweist, erforderlichen Schritte dargestellt. Diese Verfahrensschritte werden vorzugsweise in einer durch mehrere Stationen gekennzeichneten Umform- oder Stufenpresse durchgeführt. In einer ersten Formgebungsstation 31 wird ein blechförmiges Material 1 wie z. B. Aluminium zwischen einem oberen Druckstück 34 und einem Zuschnitt- und Zugwerkzeug 36 eingeklemmt, insbesondere zwischen einer Schnittkante 30 und einer Abstreiferplatte 32, wie in Fig. 2(a) gezeigt. Ein Stempelkern 40, der während der Formgebung ortsfest bleibt und eine Stützfläche 50 aufweist, befindet sich unterhalb des genannten Materiales 1. Ein zylindrisches unteres Druckstück 38, welches eine Stützfläche 48 aufweist, umgibt den Stempelkern 40 und ist relativ zu diesem beweglich.
Anschließend bewegen sich die Schnittkante 30 und die Abstreiferplatte 32 nach unten, um von dem Material den kreisförmigen, in Fig. 2(b) gezeigten metallischen Zuschnitt 2 abzutrennen. Anschließend werden ein Stempelkern 44 und ein zylindrischer Stempelkernring 42 in eine Position oberhalb des metallischen Zuschnitts 2 abgesenkt. Der Stempelkernring 42, der eine gekrümmte Formgebungsfläche 46 aufweist, umgibt den Stempelkern 44 und ist relativ zu diesem Stempelkern beweglich. Der Stempelkern 44 weist eine Ausnehmung auf, die in seine äußere Kante eingeformt ist und zusammen mit dem Stempelkernring 42 einen Ringspalt 52 bildet.
Wie in Fig. 2(c) gezeigt, werden der Stempelkern 44 und der Stempelkernring 42 anschließend abgesenkt, so dass der Zuschnitt 2 durch die Formgebungsfläche 46 des Stempelkerns aus dem Zwischenraum zwischen dem Zuschnitt- und Zugwerkzeug 36 und dem oberen Druckstück 34 herausgezogen und nach unten zwischen die seitliche Oberfläche des Zuschnitt- und Zugwerkzeugs und den Stempelkernring 42 bewegt wird, um den tassenförmigen Zuschnitt 4 ohne Faltenbildung zu formen.
Wie in Fig. 2(d) gezeigt, wird die nach unten gerichtete Bewegung des Stempelkerns 44 und des Stempelkernringes 42 fortgesetzt bis die Formgebungsoberfläche 46 des Stempelkernrings 42 den Zuschnitt gegen die Stützfläche 48 des unteren Druckstücks 38 drückt, woraufhin sich das untere Druckstück 38 zusammen mit dem Stempelkernring nach unten bewegt. Die nach unten gerichtete Bewegung des Stempelkerns 44 wird zusammen mit dem Stempelkernring 42 und dem unteren Druckstück 38 fortgesetzt, bis dieses das Mittelfeld 8 gegen den Stempelkern 40 drückt, wobei mit Erreichen dieses Punktes die nach unten gerichtete Bewegung des Stempelkernes angehalten wird.
Die nach unten gerichtete Bewegung des Stempelkernringes 42 und des unteren Druckstücks 38 wird fortgesetzt, so das die Formgebungsfläche 46 des Stempelkernringes unter die Stützfläche 50 des Stempelkernes verdrängt wird. Infolge dieser Relativbewegung zwischen dem Stempelkernring 42 und dem Stempelkern 40 wird der metallische Zuschnitt 4 um die Formgebungsoberfläche 46 des Stempelkernrings 42 gezogen, so dass das Seitenfeld 10 gebildet wird, welches den anfänglich angerollten Falzrand 12 an seiner Peripherie aufweist, wie Fig. 1 (c) zeigt. Es ist festzustellen, dass an diesem Punkt, der in Fig. 2(d) gezeigt ist, sich die Presse im Bereich ihres unteren Totpunktes befindet. Obwohl sich bei einer bevorzugten Ausführungsform der Stempelkernring 42 und das untere Druckstück 38 nach unten bewegen, während der Stempelkern 40 ortsfest verbleibt, könnte dieser Verfahrensschritt ebenfalls mit der Maßgabe ausgeführt werden, dass der Stempelkern 42 und das untere Druckstück 38 ortsfest gehalten werden, wohingegen sich der Stempelkern 40 aufwärts bewegt oder dadurch, dass beide voneinander fort bewegt werden. Es ist somit erstrangig der Umstand von Bedeutung, dass eine Relativbewegung zwischen den Werkzeugen stattfindet und nicht die Frage, welches Werkzeug diese Relativbewegung ausführt.
Wie in Fig. 2(e) gezeigt, kehrt sich anschließend die Bewegungsrichtung des Stempelkernrings 42 und des unteren Druckstücks 38 um und es werden diese aufwärts bewegt, so dass die Stützfläche 48 des unteren Druckstücks sich in Richtung auf die Stützfläche 50 des Stempelkerns hin bewegt. Während dieser Bewegung bleibt der Falzrand 12 zwischen dem Stempelkernring 42 und dem unteren Druckstück 38 eingeklemmt, wohingegen das Mittelfeld 8 zwischen dem Stempelkern 44 und dem Stempelkern 40 eingeklemmt bleibt. Als Ergebnis der Umkehr der Bewegungsrichtung der Werkzeuge wird der Dosendeckelzuschnitt "nachverformt", indem das Metall des Seitenfeldes 10 aufwärts in die Ausnehmung 52 zwischen dem Stempelkern 44 und dem Stempelkernring 42 hineingefaltet wird, so dass der anfängliche, relativ breite Wulst 20 gebildet wird. Obwohl bei einer bevorzugten Ausführungsform sich der Stempelkernring 42 und das untere Druckstück 38 aufwärts bewegen, wohingegen der Stempelkern 40 ortsfest verbleibt, könnte dieser Schritt auch dahingehend ausgeführt werden, dass der Stempelkern 42 und das untere Druckstück 38 ortsfest gehalten werden und der Stempelkern 44 nach unten bewegt wird oder indem beide in Richtung aufeinander zu bewegt werden. Auf diese Weise ist der Umstand von erstrangiger Bedeutung, dass eine Relativbewegung zwischen den Werkzeugen stattfindet und nicht die Frage, welches Werkzeug diese Relativbewegung ausführt.
Der anfänglich geformte Wulst 20 ist im Detail in Fig. 5(a) gezeigt. Der Wulst 20 umfasst innere und äußere, jeweils ungefähr konisch verlaufende Wandungen 100 und 102. Die Wandungen 100 und 102 stehen über einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Abschnitt 104 miteinander in Verbindung, der im Querschnitt gekrümmt ausgebildet ist und aus einer Anzahl von gekrümmten Segmenten besteht, deren jedes einen unterschiedlichen Krümmungsradius R aufweist. Die Breite des Wulstes 20 ist definiert als der Abstand zwischen den Wandungen 100 und 102, der sich entlang der Höhe des Wulstes ändert. Die Innen- und Außenwandung sowie der gekrümmte Abschnitt haben jeweils innere und äußere Oberflächen, die zusammengefasst eine konkave innere Wulstoberfläche 106 und eine konvexe äußere Wulstoberfläche 108 bilden. Der Abstand zwischen den inneren und den äußeren Oberflächen 106, 108 definiert die Dicke des den Wulst 20 bildenden Metalles.
Wie erkennbar ist, wird das Verfahren des anfänglichen Formens des Wulstes 20, wie in Fig. 2(e) gezeigt durchgeführt, ohne dass ein Stanzen oder Prägen stattfindet und ohne dass das Metall um ein Werkzeug gezogen oder gebogen wird, so dass die Wahrscheinlichkeit einer Rissbildung oder einer exzessiven Metallausdünnung minimiert wird. Während diese Eigenschaften, wie vorstehend bereits erörtert, wertvoll sind, kann der maximale Nutzen des Wulstes nicht erreicht werden, und zwar aufgrund von Beschränkungen der minimalen Größe der Krümmungsradien R und der Breite W des Wulstes 20, wie in Fig. 5(a) gezeigt, und welches mit diesem Formgebungsverfahren erreichbar ist.
Folglich wird der anfänglich geformte Wulst 20 nachbearbeitet, um seine Breite und seine Krümmungsradien zu vermindern. Wie das anfängliche Formen des Wulstes wird dieses Nacharbeiten durchgeführt, ohne dass ein Stanzen oder Prägen stattfindet und ohne dass das den Wulst bildende Metall um ein Werkzeug gezogen oder gebogen wird. Vorzugsweise wird dies durchgeführt, indem das Zwischenprodukt eines Dosendeckelzuschnitts 10 einer zweiten Formgebungsstation 33 zugeführt wird.
Wie in Fig. 3(a) gezeigt, ist der Falzrand in der zweiten Formgebungsstation 33 auf einer Stützfläche 68 eines unteren Druckstücks 60 abgestützt. Das untere Druckstück 60 wird durch einen Ring gebildet, der einen Stempelkern 62 umgibt. Weiterhin ist das untere Druckstück 60 durch einen Stempelanrollring 70 umgeben, der eine Formgebungsoberfläche 82 aufweist. Das untere Druckstück 60 ist relativ zu dem Stempelkern 62 und dem Stempelanrollring 70 beweglich, welche beide während des Nacharbeitens des Wulstes 20 ortsfest bleiben. Das Zwischenprodukt des Dosendeckels 10 wird mit der Maßgabe positioniert, dass sich der anfängliche Wulst 20 oberhalb einer Nase 64 befindet, die nach oben aus dem Stempelkern 62 herausragt.
Ein Stempelkern 76 und ein zylindrischer Stempelkernring 72 werden in eine Position oberhalb des Zwischenproduktes des Dosendeckels 10 abgesenkt. Der Stempelkern 76 weist eine gekrümmte Formgebungsoberfläche 78 auf, die in seine Peripherie eingeformt ist. Der Stempelkernring 72, der eine gekrümmte Klemmfläche 74 aufweist, umgibt den Stempelkern 76 und ist relativ zu dem Stempelkern beweglich. Der Stempelkern 76 weist eine in seine äußere Kante eingeformte Ausnehmung auf, die zusammen mit dem Stempelkernring 72 einen Ringspalt 80 bildet. Der Ringspalt 80 befindet sich unmittelbar oberhalb des anfänglich geformten Wulstes 20.
Wie in Fig. 3(b) gezeigt, werden der Stempelkern 76 und der Stempelkernring 72 anfänglich gemeinsam abgesenkt, so dass der Falzrand 12 durch die Stützfläche 74 des Stempelkernringes gegen die Stützfläche 68 des unteren Druckstücks 60 geklemmt wird.
Anschließend, wie in Fig. 3(c) gezeigt, setzen der Stempelkernring 72 und der Stempelkern 76 die abwärts gerichtete Bewegung gemeinsam mit dem unteren Druckstück 60 fort. Infolge der Bewegung des Stempelkernringes 72 wird der Falzrand über die Formgebungsoberfläche 82 in den Stempelanrollring 60 gezogen, so dass an dem Falzrand 12 eine weitere Anrollung 24 angebracht wird, auf die manchmal als "Anreifung" Bezug genommen wird. Wie in Fig. 3(c) gezeigt, finden sich der Stempelkernring 72 und das untere Druckstück 60 am unteren Punkt ihres Hubes.
Wie in Fig. 3(d) gezeigt, bewegt sich der Stempelkern 76 anschließend relativ zu dem Stempelkernring 72 und dem unteren Druckstück 60 nach unten, und zwar nachdem der Stempelkernring 72 und das untere Druckstück 60 ihren Hub vollendet haben und während sie weiterhin den Falzrand 24 klemmen, und zwar bis der Stempelkern das Mittelfeld 8 gegen den Stempelkern 62 presst. Während dies geschieht, wird der Wulst 20 durch die Formgebungsoberfläche 78 des Stempelkerns nachbearbeitet, und zwar mit Hinblick auf seine endgültige Geometrie 26. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann durch das Klemmen des Falzrandes 24 während des Nachbearbeitens des Wulstes sichergestellt werden, dass die Kontrolle über die Lage des nachbearbeiteten Wulstes exakt aufrechterhalten werden kann. Obgleich das Nachbearbeiten des Wulstes 20 derart dargestellt ist, dass sich der Stempelkern 76 abwärts bewegt, könnte dieser Schritt gleichermaßen dadurch ausgeführt werden, dass sich der Stempelkern 62 aufwärts bewegt oder dahingehend, dass sich beide Werkzeuge in Richtung aufeinander zu bewegen. Auf diese Weise ist der Umstand, dass eine Relativbewegung zwischen den Werkzeugen stattfindet, von erstrangigerer Bedeutung als die Frage, welches Werkzeug diese Relativbewegung ausführt.
Das Nachbearbeiten des anfänglichen Wulstes 20 gemäß der vorliegenden Erfindung ist im Detail in Fig. 4 gezeigt. Während sich der Stempelkern 76 abwärts bewegt, berührt dessen Formgebungsoberfläche 78 zunächst die äußere Oberfläche 108 des Wulstes, die durch den gekrümmten Abschnitt 104 und die innere Wandung 100 gebildet ist und wird über diese Oberfläche 108 mitgenommen, so dass das Metall in diesen Abschnitten zu der in Fig. 5(b) gezeigten Gestalt gezogen wird.
Wie in Fig. 4 gezeigt, wird der Abschnitt der inneren Oberfläche 106 in dem nachbearbeiteten Abschnitt weder gezogen noch um die Nase 64 des Stempelkerns 62 herumgebogen. Auf diese Weise ist das erörterte, zum Nachbearbeiten des Wulstes benutzte Ziehverfahren als ein "freies Ziehverfahren" gekennzeichnet. Tatsächlich und idealerweise berührt die innere Oberfläche 106 des Wulstes noch nicht einmal die Nase 64. Stattdessen dient die Nase 64 lediglich als Mittel zum Lokalisieren, nämlich um sicherzustellen, dass der Wulst 20 exakt auf dem Werkzeug positioniert ist. Die innere Oberfläche 73 des Stempelkernringes 72 stellt lediglich eine rückseitige Anschlagfläche für die äußere Wandung 102 des Wulstes 20 dar und dient auf diese Weise dazu, eine nach außen gerichtete Auslenkung des Wulstes unter der Ziehwirkung des Stempelkerns 76 einzudämmen.
Auf diese Weise wird der Wulst vorzugsweise derart nachgearbeitet, indem der Stempelkern 76 benutzt wird, um lediglich die innere Wandung 100 zu ziehen. Ein Ziehen der äußeren Wandung mittels des Stempelkernringes 72 ist hingegen nicht gegeben. Wie vielmehr in Fig. 3(d) gezeigt, weist die Stempelkernnase 64 eine solche Größe auf, dass das Spiel zwischen der Stempelkernnase und den Oberflächen, welche den Ringspalt 80 bilden, größer ist als die Dicke des Wulstes 26, so dass es zwischen der Stempelkernnase und dem Stempelkern 76 sowie dem Stempelkernring 72 ein ausreichendes Spiel gibt, um sicherzustellen, dass der Wulst 20 nicht dadurch eine Nachbearbeitung erfährt, dass das Metall zwischen der Stempelkernnase und dem Stempelkern bzw. dem Stempelkernring gestanzt wird.
Demzufolge können beträchtliche Verminderungen in der Breite und den Krümmungsradien des Wulstes erreicht werden, und zwar ohne Rissbildung oder ein exzessives Ausdünnen des Metalls in dem gekrümmten Abschnitt im Gipfel des Wulstes.
Die bevorzugte präzise Änderung der Geometrie als Ergebnis des Nachbearbeitens des Wulstes 20 gemäß der vorliegenden Erfindung ist anhand eines Vergleichs der Fig. 5(a) und 5(b) erkennbar. Wie vorstehend bereits erörtert, wird der Wulst 20 durch innere und äußere Wandungen 100, 102 gebildet, die über einen gekrümmten Abschnitt 104 miteinander in Verbindung stehen. Wie anfänglich in der ersten Station 31 geformt, besteht der gekrümmte Abschnitt 104 vorzugsweise aus drei gekrümmten Segmenten A&sub1;, A&sub2; und A&sub3;, die jeweils Krümmungsradien R&sub1;, R&sub2;, R&sub3; aufweisen. Als Ergebnis des Nachbearbeitens des Wulstes 20 wird, wie oben bereits erörtert, das Segment A&sub1; vorzugsweise dahingehend geändert, dass sein Krümmungsradius geringfügig verändert wird, wohingegen die Segmente A&sub2; und A&sub3; im Wesentlichen dahingehend miteinander verbunden werden, dass sich ein einzelnes Segment A'&sub3; ergibt, dessen Krümmungsradius kleiner ist als derjenige eines jeden der Segmente A&sub2; oder A&sub3;.
Die äußere Wandung 102 des Wulstes wird anfänglich aus einem geraden Abschnitt S&sub1; geformt, der eine Verlängerung der Deckelkernwand 22 ist und der bezüglich einer Vertikalen unter einem solchen Winkel α orientiert ist, der ungefähr 14º beträgt, wie vorstehend bereits erörtert. Vorzugsweise ist die Geometrie der äußeren Wandung 102 durch das Nachbearbeiten nicht betroffen. Zu Beginn umfasst die innere Wandung 100 des Wulstes einen konischen Abschnitt S&sub2;, der bezüglich der Vertikalen unter einem Winkel β orientiert ist, der ungefähr 5º beträgt, obgleich in Fig. 5(a) zur Verdeutlichung ein größerer Winkel gezeigt ist. Ein gekrümmter Abschnitt A&sub4; verbindet den konischen Abschnitt S&sub2; mit einem ebenen Abschnitt S&sub3;, der das Mittelfeld 8 bildet. Als Ergebnis des Nacharbeitens des Wulstes vermindert sich der Winkel β auf ungefähr 1º oder weniger, so dass sich die innere Wandung 100' ungefähr vertikal erstreckt. Der gekrümmte Abschnitt A&sub4; der inneren Wandung 100 weist einen Krümmungsradius R&sub4; auf, der als Ergebnis des Nacharbeitens des Wulstes vermindert ist.
Als Ergebnis des Nachbearbeitens nimmt die Höhe des Wulstes H zu, wohingegen die Breite des Wulstes abnimmt. Obgleich sich die Breiten entlang der Höhe des Wulstes verändern, kann ein Bezugsrahmen für die Breite W des Wulstes in einem Abstand D vom Gipfel des Wulstes angegeben werden, wobei D entweder gleich oder ungefähr dem dreifachen der Dicke des den Wulst bildenden Metalles entspricht.
Die nachfolgende Tabelle zeigt die Werte der Wulstgeometrie vor und nach dem Nachbearbeiten entsprechend einer Auführungsform der Erfindung. Vor dem Nacharbeiten Nach dem Nacharbeiten
Die Dicke des Wulstes beträgt vorzugsweise ungefähr 0,01 inch (0,25 mm) und bleibt vorzugsweise über den größten Teil des Wulstes im Wesentlichen unverändert, nämlich als Ergebnis des Nachbearbeitens. In dem kritischen gekrümmten Abschnitt 104 des Wulstes ist die Dicke vorzugsweise um nicht mehr als 9% vermindert. Dies ist eine Verbesserung gegenüber früheren Techniken wie z. B. einem Ziehen oder Biegen des Wulstmetalles um ein Werkzeug, bei welchem die Dicke des Metalles in dem gekrümmten Abschnitt um ungefähr 15 % oder mehr vermindert sein kann. Fig. 6 ist eine Darstellung, die zur Verdeutlichung übertrieben ist, welche das Ausdünnen des Wulstmetalles bei dem Erfindungsgegenstand anhand einer gestrichelten Linie darstellt, und zwar im Vergleich zu einer solchen Ausdünnung, die erreicht werden würde unter Anwendung bekannter Techniken wie z. B. einem Stanzen/einem Prägen oder einem Ziehen/einem Biegen um ein Werkzeug, welches durch die ausgezogene Linie dargestellt ist, nämlich mit dem Ziel, den Wulst zu bearbeiten, um die Geometrie zu erreichen, die unter Verwendung der vorliegenden Erfindung möglich gemacht worden ist.
Nach dem Nachbearbeiten wird der Wulst 26 vorzugsweise einem üblichen abschließenden Anrollverfahren unterzogen, indem dieser zu einer dritten Formgebungsstation 35 überführt wird, wie in den Fig. 7(a) und 7(b) gezeigt. Wie in Fig. 7(a) gezeigt, ist der vorangerollte Falzrand 24 durch Stützflächen getragen, die in ein unteres Druckstück 86 eingeformt sind, welches einen Stempelkern 88 umgibt und einen Stempelkernring 84, welche das untere Druckstück umgeben. Ein Anrollstempel 92, der eine Formgebungsoberfläche 94 hat, wird oberhalb des Falzrandes 24 positioniert und umgibt einen Stempelkernring 90. Wie in Fig. 7(b) gezeigt, wird der Stempelkernring 90 abgesenkt, um den Falzrand 24 gegen das untere Druckstück 86 zu klemmen, worauf der Stempelanrollring 92 abgesenkt wird, so dass dessen Formgebungsoberfläche 94 den Falzrand anrollt.
Die anfängliche Formgebungsstation 31, die Anreifungs-/Wulstnachbearbeitungsstation 33 und die abschließende Rollstation 35 sind vorzugsweise innerhalb einer einheitlichen, mehrere Stationen aufweisenden Presse angeordnet, die beispielsweise von der Minster Machine Company of Minster, Ohio erhältlich ist. Das Werkzeug für das anfängliche Formgeben und die abschließenden Anrollstationen kann regelmäßig von Redicon Corporation aus Jackson Township, Ohio bezogen werden. Vorzugsweise werden bei der anfänglichen Formgebungsstation 31 innerhalb der Presse zwei Niveaus benutzt, wobei die zum Anreifen/zum Wulstnachbearbeiten und zum abschließenden Anrollen bestimmten Stationen 33, 35 sich auf dem zweiten Niveau befinden und wobei für den Transport zwischen den Stationen, wie in der US-4,903,521 beschrieben, Endlosbänder benutzt werden.
Ein enger, dichtend gekrümmter ringförmiger Wulst kann in einen Dosendeckel durch anfängliches Nachverformen des Dosendeckels eingeformt werden, wobei das Seitenfeld in einen relativ breiten Wulst eingefaltet wird und wobei anschließend die innere Wandung dieses Wulstes nachbearbeitet wird, indem ein Werkzeug entlang der inneren Wandung des Wulstes in einem "freien Ziehverfahren" gezogen wird. Sowohl das anfängliche "Nachverformen" als auch die Nachbearbeitungsverfahren werden durchgeführt, ohne dass das Metall des Wulstes gezogen oder um ein Werkzeug gebogen wird. Im Ergebnis ist ein enger dichtend gekrümmter Verstärkungswulst an einem Dosendeckel angeformt, und zwar ohne Rissbildung oder exzessives Ausdünnen des Metalls. Obgleich weniger bevorzugt, kann das anfängliche Verformen ebenfalls unter Anwendung bekannter Stanz-/Prägeverfahren oder Zieh-/Biegeverfahren um ein Werkzeug durchgeführt werden, wie oben beschrieben.

Claims

1. Verfahren zur Formung eines Dosendeckels, bestehend aus den folgenden Schritten:

a) Formung eines metallischen Zuschnitts (2), der ein Umfangs- und ein Mittelfeld (8) aufweist;

b) Formung eines Ringwulstes (20) in dem metallischen Zuschnitt, wobei der Ringwulst (20) durch radial verdrängte, sich in Umfangsrichtung erstreckende innere und äußere Wandungen (100,102) definiert ist, an die sich ein gekrümmter Abschnitt (104) anschließt, wobei die genannten inneren und äußeren Wandungen (100,102) zwischen sich eine Breite des Wulstes (20) definieren, wobei der genannte Ringwulst (20) eine äußere Oberfläche (108) und eine innere Oberfläche (106) aufweist, zwischen denen jeweils die Dicke des den Wulst bildenden Metalles definiert ist;

c) Klemmen eines Abschnitts des metallischen Zuschnitts, der sich zwischen dem genannten Umfang und dem genannten Ringwulst (20) befindet, und

d) Verminderung der Breite des Ringwulstes (20) dadurch, dass ein Werkzeug (76) über wenigstens einen Abschnitt der äußeren Oberfläche (108) des Wulstes (20) gezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der, zur Reduzierung der Breite dienende Schritt (d) eine Verminderung der Breite des Ringwulstes ohne ein Ziehen der inneren Oberfläche (106) des Wulstes (20) um eine Werkzeugoberfläche umfasst, so dass der Wulst (20) frei gezogen wird, wobei das freie Ziehen des Wulstes (20) durchgeführt wird, während gleichzeitig die Klemmung des Abschnitts des metallischen Zuschnitts aufrechterhalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Formgebungsschritt b) in einer ersten Formgebungstation (31) durchgeführt wird und wobei der Klemmschritt c) und der auf die Verminderung der Breite gerichtete Schritt d) in einer zweiten Formgebungsstation (33) durchgeführt werden und welches ferner eine Überführung des metallischen Zuschnitts (2), der mit dem in dem Schritt b) geformten Ringwulst (20) versehen ist, zu der genannten zweiten Formgebungsstation (33) umfasst, und zwar vor der Ausführung des Schrittes (c).

3. Verfahren nach Anspruch 2, welches ferner eine Formung eines Seitenfeldabschnitts (10) des metallischen Zuschnitts (2) umfasst, der dem Umfang des metallischen Zuschnitts (2) benachbart ist, und zwar vor der Formung des Ringwulstes (20) und ein Anrollen wenigstens eines Teils des Seitenfeldabschnitts (10) wobei der Anrollschritt in der zweiten Formgebungsstation (33) durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, welches ferner ein Einsetzen eines ringförmigen Teiles (64) in den Wulst (20) umfasst, und zwar vor dem Vermindern der Breite des Wulstes (20) und wobei der auf die Verminderung der Breite gerichtete Schritt (d) durchgeführt wird, während das ringförmige Teil (64) in dem Wulst (20) verbleibt, ohne dass jedoch eine Pressung des Wulstes (20) gegen das ringförmige Teil (64) verursacht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das ringförmige Teil (64) eine Nase eines Stempelkerns (62) umfasst.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Teil der äußeren Oberfläche (108), über welchen das Werkzeug (76) gezogen wird, wenigstens die innere Wandung (100) des Ringwulstes (20) umfasst.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die innere Wandung (100) des Ringwulstes (20) sich unter einem Winkel zur Vertikalen erstreckt und wobei der auf die Verminderung der Breite gerichtete Schritt d) eine Verminderung des genannten Winkels umfasst.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der auf die Verminderung der Breite gerichtete Schritt d) eine Verminderung des Krümmungsradius des Ringwulstes (20) umfasst.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der auf die Verminderung der Breite gerichtete Schritt d) die Dicke des Metalles im Bereich des Wulstes um nicht mehr als 9% vermindert.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, welches ferner die Formung eines Seitenfeldabschnitts (10) des metallischen Zuschnitts umfasst, der der Peripherie des metallischen Zuschnitts (2) benachbart ist, und zwar vor der Formung des Ringwulstes (20).

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Formung des Ringwulstes ein Ziehen und anschließendes Falten des Seitenfeldes (10) umfasst.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, welches ferner die Formung eines Seitenfeldabschnitts (10) des metallischen Zuschnitts umfasst, der der Peripherie des metallischen Zuschnitts benachbart ist, und zwar vor der Formung des Ringwulstes (20), wobei der Klemmschritt c) ein Klemmen des Seitenfeldabschnitts (10) umfasst.

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Klemmschritt ein Klemmen des Seitenfeldabschnitts (10) zwischen ersten und zweiten Ringen (72, 60) umfasst.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Ziehen des Werkzeugs (76) über den Teil der äußeren Oberfläche ein Bewegen des Werkzeugs (76) relativ zu den ersten und zweiten Ringen (72, 60) umfasst.

15. Verfahren nach Anspruch 12, welches ferner den Schritt eines Anrollens wenigstens eines Teiles des Seitenfeldes (10) umfasst und wobei der Schritt des Klemmens zumindest des Teiles des Seitenfeldes (10) ein Klemmen des angerollten Abschnitts des Seitenfeldes (10) umfasst.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das Werkzeug (76) durch einen Stempelkern gebildet ist.

17. Presse zur Formung eines Dosendeckels, bestehend aus

Mitteln (30,32, 34, 36) zur Formung eines Dosendeckels (2), der eine Peripherie und ein Mittelfeld (8) aufweist;

Mitteln (36, 38, 40,42, 44) zur Formung eines Ringwulstes (20) in dem metallischen Zuschnitt (2), wobei der Ringwulst (20) durch radial verdrängte und sich in Umfangsrichtung erstreckende innere und äußere Wandungen (100,102) gebildet ist, die durch einen gekrümmten Abschnitt (104) miteinander in Verbindung stehen, wobei die inneren und äußeren Wandungen (100,102) zwischen sich eine Breite des Wulstes definieren, wobei der Ringwulst (20) eine äußere Oberfläche (108) und eine innere Oberfläche (106) aufweist, wobei die äußeren und inneren Oberflächen zwischen sich die Dicke des den Wulst bildenden Metalls definieren;

einem Klemmstück (72), welches erste und zweite Ringe (72, 60) zum Klemmen eines Teils des metallischen Zuschnitts (2) umfasst, welches sich zwischen der Peripherie und dem Ringwulst (20) befindet;

einem Stempelkern, auf dem sich eine Formgebungsoberfläche befindet, wobei der erste Ring (72) den Stempelkern umgibt, wobei der Stempelkern und der erste Ring (72) zwischen sich einen Hohlraum definieren und einem Stempelkern (62), wobei der zweite Ring (60) den Stempelkern (62) umgibt,

dadurch gekennzeichnet, dass der Stempelkern (62) eine Nase (64) aufweist, die an diesem angeformt ist und dazu bestimmt ist, in den zwischen dem Stempelkern und dem ersten Ring (72) nach Maßgabe eines Spieles definierten Hohlraum eingeführt zu werden, wobei die Nase (64) dahingehend bemessen ist, dass das Spiel größer ist als die Dicke des Ringwulstes, wodurch Mittel bereitgestellt werden, um die Formgebungsoberfläche des Stempelkerns über wenigstens einen Abschnitt der inneren Wandung der äußeren Oberfläche des Ringwulstes zu ziehen, um die Breite des Wulstes zu vermindern, ohne dass ein Ziehen oder Biegen der inneren Oberfläche des Wulstes um die Nase (64) des Stempelkerns gegeben ist.

18. Presse nach Anspruch 17, wobei die Nase (64) mit der Maßgabe bemessen ist, dass sie in den Ringwulst eindringt, ohne die innere Oberfläche desselben entweder vor der Verminderung der Breite des Ringwulstes und/oder nachdem die Breite des Ringwulstes vermindert worden ist, zu berühren.

19. Presse nach Anspruch 17 oder 18, wobei die innere Wandung des Ringwulstes (20) unter einem Winkel bezüglich der axialen Richtung orientiert ist und wobei die Mittel (62, 76) zur Verminderung der Breite des Wulstes (20) Mittel zur Verminderung des Winkels umfassen.

20. Presse nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei die Mittel (62) zur Verminderung der Breite des Ringwulstes (20) Mittel zur Verminderung des Krümmungsradius des Wulstes umfassen oder Mittel zur Verminderung der Dicke des den Wulst bildenden Metalles um weniger als 9% während der Verminderung der Breite des Ringwulstes.

21. Presse nach einem der Ansprüche 17 bis 20, welche ferner Mittel (36, 38, 40,42, 44) zur Formung eines Seitenfeldes (10) in einem Abschnitt des metallischen Zuschnitts umfassen, der der Peripherie des metallischen Zuschnitts vor der Formung des Ringwulstes (20) benachbart ist.

22. Presse nach Anspruch 21, wobei die Mittel (36, 38, 40,42, 44) zur Formung des Ringwulstes (20) Mittel zum Ziehen und anschließenden Falten des Seitenfeldes (10) umfassen.

23. Presse nach einem der Ansprüche 17 bis 22, wobei das Klemmstück (72) zur Klemmung wenigstens eines Abschnitts des Seitenfeldes (10) bestimmt ist.

24. Presse nach einem der Ansprüche 17 bis 23, wobei die Mittel zur Formung eines Ringwulstes (20) in einer ersten Formgebungsstation (31) angeordnet sind und wobei das Klemmstück (72) und die Mittel (62) zur Verminderung der Breite des Ringwulstes in einer zweiten Formgebungsstation (33) angeordnet sind.

25. Presse nach Anspruch 24, wobei die zweite Formgebungsstation (33) ferner einen Anrollstempel (70) zum Anrollen der Peripherie des metallischen Zuschnitts (2) umfasst.

26. Presse nach Anspruch 25, wobei das Klemmstück (72) zur Klemmung der angerollten Peripherie des metallischen Zuschnitts (2) bestimmt ist.