Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Umformen einseitig oder beidseitig mit einer Matenalauflage versehenen Blech-Rohlingen mit einer Schnittglocke, die starr mit einem oberen Formstempel gekoppelt ist, und einem Ziehkissen, das mit einem Niederhalter gekoppelt ist, wobei der obere Formstempel und ein unterer Formstempel zum Schließen des Werkzeugs relativ aufeinander zu bewegbar sind und bei geschlossenem Werkzeug ein erster Spalt zwischen der Schnittglocke und dem Niederhalter vorhanden ist. Die Matenalauflage kann eine Lackschicht, eine Folie oder eine beliebige Beschichtung sein.

Ein solches Werkzeug ist beispielsweise aus der DE 10 2015 113 267 A1 bekannt. Mit dem Werkzeug kann beispielsweise ein Konservendosen-Deckel bzw. -Boden, ein napfförmiger Gegenstand, insbesondere der Rohling eines Schraubverschlusses für Glasflaschen oder dergleichen, aus einem lackierten Blech tiefgezogen werden.

Die DE 198 42 750 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung tiefgezogener Hohlteile. Bei dem dazu verwendeten Werkzeug wird der Blech-ohling zwischen dem oberen Formstempel und dem unteren Druckstück eingeklemmt und in aufeinander folgenden Schritten tiefgezogen.

Unter Tiefziehen wird beispielsweise das Umformen eines Blechzuschnittes (Ronde, Platine) zu einem Konservendosen-Deckel oder -Boden oder allgemein 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 zum hochgestellten Rand des Produktes hochgeklappt und dazwischenliegende Teilstücke verdrängt werden. Dabei treten radiale Zug- und tangentiale Druckspannungen auf. Beim Überlaufen der Schnittglocke entsteht eine Biegung. Damit der nach außen ragende Bördel oder Flansch unter der Einwirkung der tangentialen Druckspannungen nicht ausknickt und Falten bildet, ist der kraftbeaufschlagte Niederhalter vorgesehen.

Die für Konservendosen vorgesehenen Deckel und Böden werden aus relativ dünnen Blechen gezogen. Diese Bleche sind, insbesondere wenn sie für die Nahrungsmittelindustrie vorgesehen sind, lackiert oder mit einem Material beschichtet und weisen vielfach Werbeaufdrucke auf.

Blech-Rohlinge werden nicht nur zu Deckeln für Glasflaschen tiefgezogen, sondern sie werden auch zu Böden bzw. Deckel für Dosen, beispielsweise Konservendosen oder dgl., umgeformt.

Problematisch bei der Herstellung ist, dass beim Umformen im axial äußeren Bereich des Bleches die Lackierung bzw. die Beschichtung reißt und sich feine Färb- oder Lackfäden (auch „Angel Hair“ genannt) bilden. Die Lackfäden setzten 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 umgeformten Teil, speziell an seinem Rand, festsetzenden Fäden müssen sorgfältig entfernt werden, damit diese beim Abfüllen nicht mit dem Abfüllgut (Nahrungsmittel) in Kontakt kommen, was nicht akzeptabel wäre.

Bei Böden und Deckeln für Dosen handelt es sich um Massenartikel, von denen große Mengen in einem Werkzeug hergestellt werden. 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 Anlage aufgestellt ist, muss laufend von den Farbfäden gereinigt werden.

Um insbesondere bei hohen Taktzeiten eine Faden- bzw. Zipfelbildung deutlich zu reduzieren oder vollständig zu eliminieren, wird in der EP 1 663 541 B1 vorgeschlagen, den Schritt des Ausstanzens und Ziehens unter Kraftbeaufschlagung in einem ersten Werkzeug durchzuführen und das Ziehen zu unterbrechen, wenn der Bördel eine definierte Breite erreicht hat, und dann ohne Kraftbeaufschlagung das Ausziehen in einem zweiten Werkzeug ohne Niederhalter durchzuführen.

Bei dem aus der DE 10 2015 113 267 A1 bekannten Werkzeug wird, wenn eine vorgegebene Position von der Schnittglocke erreicht ist, das Ziehkissen nach unten weggezogen, sodass sich der untere Formstempel schneller bewegt als der obere Formstempel, wodurch der Spalt zwischen der Schnittglocke und dem Niederhalter gebildet wird und dadurch die Klemmung zwischen dem Rand der Ziehglocke und dem Niederhalter aufgehoben wird.

Der konstruktive Aufwand, der notwendig ist, um das Ziehkissen und den für die Klemmung des Blech-Rohlings zuständigen Niederhalter rechtzeitig in die Bewegungsrichtung des oberen Formstempels (nach unten) zu bewegen, ist hoch. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das Werkzeug zur Bildung des Spaltes konstruktiv zu vereinfachen.

Zur Problemlösung zeichnet sich ein gattungsgemäßes Werkzeug dadurch aus, dass vom unteren Formstempel für ein relativ zu ihm bewegbares unteres Druckstück ein Anschlag ausbildbar ist, dass der Blech-Rohling zwischen dem oberen Formstempel und dem unteren Druckstück einklemmbar ist, und dass bei einer Relativbewegung zwischen unterem Formstempel und dem unteren Druckstück der obere Formstempel und das untere Druckstück in ihrer den Blech-Rohling einklemmenden Lage zueinander verharren. Durch diese Ausgestaltung können der obere Formstempel und das untere Druckstück, wenn sie das Blech zwischen sich aufnehmend an einander angeschlagen sind, nur noch gemeinsam weiter bewegt werden. Der sich einstellende Spalt, der sich zwischen der Schnittglocke und dem Niederhalter zu dem Zeitpunkt ausgebildet hat, wenn die beiden Bauteile aneinander anschlagen, kann sich nicht mehr verändern, sondern bleibt konstant. Die beim Umformen vom oberen Formstempel auf das untere Druckstück aufgebrachte Kraft wird in das kraft- bzw. druckbeaufschlagte Ziehkissen geleitet, das entsprechend ausweicht.

Der untere Formstempel kann eine taschenförmige Ausnehmung aufweisen, in der das untere Druckstück aufgenommen ist. Der Boden der taschenförmigen Ausnehmung bildet dann den Anschlag für das untere Druckstück aus.

Vorzugsweise ist der Blech-Rohling zwischen dem oberen Formstempel und dem unteren Druckstück so einklemmbar, dass sich zwischen dem Blech-Rohling und der Schnittglocke ein zweiter Spalt ausbildet. Die Weite des ersten Spalts ist die Summe aus der Dicke des Blech-Rohlings und der Weite des zweiten Spalts.

Vorzugsweise ist die Weite des ersten Spalts um bis zu 200%, bevorzugt zwischen 10 und 50%, größer als die Dicke des Blech-Rohlings. Die Weite ist auf jeden Fall in Abhängigkeit von dem verwendeten Material des Blech-Rohlings zu wählen.

Die Weite des Spalts kann auch 0,1 mm größer sein als die Dicke des Blech-Rohlings.

Vorzugsweise ist das Ziehkissen starr mit dem Niederhalter und dem unteren Druckstück gekoppelt. Hierzu können der Niederhalter und/oder das untere Druckstück über mindestens einen Ziehstift mit dem Ziehkissen verbunden sein. Vorzugsweise sind drei oder mehr Ziehstifte vorgesehen. In den oberen Formstempel kann ein oberes Druckstück integriert sein. Durch Austausch des oberen, des unteren oder beider Druckstücke und durch die Anpassung der Ziehstifte kann die Weite des ersten Spaltes einfach variiert bzw. neu eingestellt werden.

Bevorzugt ist ein Auswerfer zum Auswerfen des tiefbezogenen Blechs vorgesehen. Der Auswerfer und das Ziehkissen können mit einer dauerhaften Kraft beaufschlagbar sein. Die Kraft kann konstant oder veränderlich sein.

Mit Hilfe einer Zeichnung soll nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben werden. Es zeigen:

Figur 1a - ein erstes Tiefziehwerkzeug im Längsschnitt in vereinfachter Darstellung,

Figur 1 b - ein zweites Tiefziehwerkzeug im Längsschnitt in vereinfachter Darstellung,

Figur 2a - ein Tiefziehwerkzeug im Längsschnitt in vereinfachter Darstellung,

Figur 2b - die Einzelheit „A“ aus Figur 2a in vergrößerter Darstellung,

Figur 3a - ein Tiefziehwerkzeug im Längsschnitt in vereinfachter Darstellung,

Figur 3b - die Einzelheit „B“ aus Figur 3a in vergrößerter Darstellung,

Figur 4a - ein Tiefziehwerkzeug im Längsschnitt in vereinfachter Darstellung,

Figur 4b - die Einzelheit „C“ aus Figur 4a in vergrößerter Darstellung,

Figur 5a - ein Tiefziehwerkzeug im Längsschnitt in vereinfachter Darstellung,

Figur 5b - die Einzelheit „D“ aus Figur 5a in vergrößerter Darstellung.

Wie Figur 1a zeigt, besteht das Tiefziehwerkzeug im Wesentlichen aus der Schnittglocke 1 , dem Auswerfer 2, dem oberen Formstempel 3 mit dem darin eingesetzten oberen Druckstück 4, dem Schnittring 5, dem Niederhalter s, dem unteren Formstempel 9 mit dem darin eingesetzten unteren Druckstück 10 und dem Ziehkissen 12. Über Ziehstifte 7, 11 sind der Niederhalter s und das untere Druckstück 10 mit dem Ziehkissen 12 verbunden. Auf das Ziehkissen 12 wirkt eine Kraft P2, die z.B. durch Druckfedern, pneumatisch oder hydraulisch aufgebracht werden kann. Das obere Druckstück 4 ist, wie Figur 1 b zeigt, optional vorgesehen.

Zwischen dem oberen Formstempel 3 und dem unteren Formstempel 9 liegt das tiefzuziehende Blech 20. Das Blech 20 ist lackiert oder mit einer Matenalauflage beschichtet (z.B. laminiert). Das Beschichtungsmaterial kann beliebig gewählt sein. Figuren 2a und 2b zeigen die Ausgangsstellung des Werkzeugs vor dem Umformen. In Figuren 3a und 3b ist der Beginn des Tiefziehens dargestellt. Der Auswerfer 2 berührt das Blech 20. Das obere Druckstück 4 liegt auf der Oberseite und das in eine taschenförmige Ausnehmung 9.1 im unteren Formstempel 9 eingesetzte untere Druckstück 10 liegt an der Unterseite des Blechs 20 an. Die Abmaße der Druckstücke 4, 10 sind so gewählt, dass sich in dieser Stellung zwischen der Schnittglocke 1 und dem Niederhalter 6 ein erster Spalt S ausbildet. Die Weite W des Spaltes S, die sich aus der Summe der Dicke D des Blech-Rohlings 20 und dem eingestellten Spalt D1 ergibt, kann für den jeweiligen Anwendungsfall eingestellt werden, indem der Spalt S1 verändert wird.

Figuren 4a und 4b zeigen den Beginn des Tiefziehvorganges. Der obere Formstempel 3 und der untere Formstempel 9 bewegen sich weiter aufeinander zu, ohne dass sich der Abstand zwischen der Schnittglocke 1 und dem Niederhalter s verändert, weil das obere Druckstück 4 und das untere Druckstück 10 in ihrer Lage zueinander verharren. Die Kraft, die beim Verschließen des Werkzeugs entsteht und die durch den oberen Formstempel 3 und den unteren Formstempel 9 aufgebracht wird, wird vom unteren Druckstück 10 über die Ziehstifte 11 an das mit der Kraft P2 belastete Ziehkissen 12 weitergegeben. Das untere Druckstück 10 bewegt sich in der taschenförmigen Ausnehmung 9.1 relativ zum unteren Formstempel 3 bis es zur Anlage im Boden der Ausnehmung 9.1 kommt. Der Abstand zwischen der Schnittglocke 1 und dem Niederhalter 6 entspricht der Summe aus der Dicke D des Blech-Rohlings 20 und dem eingestellten zweiten Spalt S2. Dadurch kann sich das Blech 20 während des Tiefziehens in dem Ringraum zwischen der Schnittglocke 1 und dem Niederhai- ter 6 nach radial innen bewegen und wird nicht eingeklemmt, wodurch eine Fadenbildung am äußeren Rand des Blech-Rohlings 20 während des Tiefziehens ausgeschlossen wird.

Figur 5a und b zeigen die Endstellung des Werkzeugs. Das Blech 20 ist vollständig umgeformt, der Ringraum zwischen der Schnittglocke 1 und dem Niederhalter s beträgt unverändert die Summe aus Blechdicke D und eingestelltem zweiten Spalt S2. Wenn die innere Kante 1.1 der Schnittglocke 1 gerundet ist, wird das Entlanggleiten des Blechs 20 vereinfacht und auf das Blech 20 wirkende Reibungskräfte minimiert.

Die auf das Ziehkissen 12 und den Auswerfer 2 wirkenden Kräfte können konstant sein. Diese Kräfte bewegen das Ziehkissen 12 und den Auswerfer 2 in Richtung des Blechs 20. Bei dem mechanischen Kontaktschluss zwischen dem oberen Druckstück 4 und dem unteren Druckstück 10 wird das Blech 20 eingeklemmt und die Kraft durch das Blech hindurch übertragen. Dadurch findet in einem gewissen Umfang eine automatische Dickenkompensation beim Einsatz unterschiedlicher Blechsorten statt. Der zur Fusselreduzierung erforderliche Abstand zwischen der Schnittglocke 1 und dem Niederhalter s passt sich entsprechend der Dicke D des Blech-Rohlings 20 an. Zur Erzeugung des Spalts S ist kein zusätzlicher Antrieb als nur die Werkzeug- bzw. Pressenbewegung selbst erforderlich. Damit wird der Mechanismus zur Erzeugung des Spalts S vollständig in das Werkzeug integriert und es sind keine separaten Anbauteile unter, neben oder außerhalb dem Werkzeug zwingend erforderlich.

Der Mechanismus zur Erzeugung des ersten Spalts S sorgt vollmechanisch für eine zuverlässige Kraftabschaltung unterhalb eines definierbaren Mindestabstands zwischen der Schnittglocke 1 und dem Niederhalter 6. Diese Kraftabschaltung dient zur Begrenzung der Klemmkraft für das Blech 20. Der einstellbare Mindestspalt S zum Blech kann durch den mechanischen Anschlag mit Dickenkompensation sehr präzise und nahezu verzögerungsfrei eingehalten werden. Die Toleranzen des entstehenden Spaltes S liegen im Bereich von < 0,1 mm. Bezugszeichenliste

1 Schnittglocke

1.1 Kante

2 Auswerfer

3 Formstempel

4 Druckstück

5 Schnittring

6 Niederhalter

7 Ziehstift

9 Formstempel

9.1 Ausnehmung

10 Druckstück

11 Ziehstift

12 Ziehkissen

20 Blech-Rohling/Blech

D Dicke

P2 Kraft

S Spalt

S2 Spalt

W Weite des Spalts