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Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Dosenverpackung, einen Dosenverpackungsrohling sowie Vorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung.
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Stand der Technik
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Dosenverpackungen werden häufig aus Rohlingen geformt, welche durch ein Fließpressverfahren hergestellt wurden. Bei einem Fließpressenverfahren handelt es sich um ein Umformverfahren, bei dem die Umformung eines Werkstücks durch eine Druckbeanspruchung erfolgt. Die Fließrichtung des Werkstoffs relativ zur Stempelbewegungsrichtung liefert die Basis für die Unterscheidung von Vorwärtsfließpressen (Werkstofffluss und Stempelbewegungsrichtung sind gleich), Rückwärtsfließpressen (Werkstofffluss und Stempelbewegungsrichtung sind entgegengesetzt) und Querfließpressen (Werkstofffluss quer zur Stempelbeweg u ngsrichtung).
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Die Herstellung einer dünnwandigen Metalltube durch Rückwärtsfließpressen ist in der
DE 29 32 016 C2 beschrieben. Die
DE 197 08 826 A1 beschreibt eine Dose aus dünnwandigem Blech, bestehend aus einem einteilig durch Fließpressen hergestellten Bodenteil, einem daran anschließenden, rohrförmig aufragenden Mittelteil und einem auf der dem Bodenteil gegenüberliegenden Seite des Mittelteils befindlichen, mit dem Mittelteil durch Bördeln verbundenen Deckel. Das Bodenteil weist Rippen, Sicken oder dgl. auf, die im Zuge des Fließpressvorgangs beim Herstellen des Bodenteils mit Mittelteil in das Bodenteil eingebracht werden.
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Im Zusammenhang mit Dosenverpackungen besteht häufig der Wunsch diese nicht nur optisch sondern auch haptisch charakteristisch und voneinander unterscheidbar zu gestalten. Üblicherweise wird dies durch eine Verformung bzw. formgebende Behandlung des Dosenverpackungsrohlings bzw. der Dosenverpackung erreicht. Dabei tritt allerdings das Problem auf, dass mit jeder Verformung der äußeren Oberfläche eine entsprechende Verformung der inneren Oberfläche und damit des Dosenbehälterinnenraums einhergeht. Eine umlaufende Taillierung der Dose hat zum Beispiel zur Folge, dass sich der Doseninnenraum zunächst verjüngt und nachfolgend zum Dosenboden hin wieder aufweitet. Als Folge steht zum einen ein im Vergleich zur untaillierten zylinderförmigen Dose verringerter Innenraum zur Verfügungen. Zum anderen treten Probleme bei der Befüllung der Dosenverpackung auf, die nur mit geringeren Drucken und damit höherem Zeitaufwand erfolgen kann, und auch bei der Entleerung der Dosenverpackung, da jede von einer glatten, kontinuierlichen Innenoberfläche abweichende Formgebung den Verbleib von Füllgutresten fördert und wahrscheinlicher macht.
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Es besteht daher weiterhin ein Bedarf an Dosenverpackungen, die eine haptisch unterscheidbare äußere Oberfläche aufweisen und gleichzeitig leicht und schnell zu befüllen sowie möglichst rückstandsfrei zu entleeren sind.
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Darstellung der Erfindung
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Dosenverpackung zur Verfügung zu stellen, die eine haptisch unterscheidbare äußere Oberfläche aufweist und gleichzeitig leicht und schnell zu befüllen sowie möglichst rückstandsfrei zu entleeren ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Vorrichtung zur Herstellung eines Dosenverpackungsrohlings gemäß unabhängigem Anspruch 1, durch das Verfahren zur Herstellung eines Dosenverpackungsrohlings gemäß unabhängigem Anspruch 12, durch den Dosenverpackungsrohling gemäß unabhängigem Anspruch 17 und die Dosenverpackung gemäß unabhängigen Ansprüchen 22, 23 und 24 gelöst. Weitere vorteilhafte Aspekte, Details und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den Zeichnungen.
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Die vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung zur Herstellung eines Dosenverpackungsrohlings durch Rückwärtsfließpressen zur Verfügung. Die Vorrichtung weist ein Gesenk und einen Pressstempel auf, wobei das Gesenk einen Gesenkboden und eine Gesenkwandung aufweist. Die Gesenkwandung weist in ihrem dem Gesenkboden benachbarten Bereich zumindest einen Vorsprung mit vorbestimmter Breite, vorbestimmter Höhe, vorbestimmter Tiefe und vorbestimmtem Querschnitt auf.
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Durch den erfindungsgemäß in dem dem Gesenkboden benachbarten Bereich der Gesenkwandung vorgesehenen Vorsprung kann eine haptisch wahrnehmbare Gestaltung der Außenoberfläche eines Dosenverpackungsrohlings bzw. der aus diesem Rohling hergestellten Dosenverpackung vorgenommen werden, ohne dass es zu einer Veränderung der Innenoberfläche des Dosenverpackungsrohlings bzw. der Dosenverpackung kommt. Die Strukturierung der Außenoberfläche erfolgt nämlich nicht, wie aus dem Stand der Technik bekannt, durch eine nachträgliche Verformung, sondern während des Herstellungsvorgangs beim Entstehen der Dosenverpackung. Bei sämtlichen nachträglichen Verformungsschritten wird die Wandung der Dosenverpackung unter Beibehaltung der zuvor gebildeten Wandungsdicke eingedellt, eingekerbt, ausgebeult oder sonst wie verändert. Allen Verformungsschritten gemeinsam ist die Tatsache, dass die an der Außenoberfläche sichtbare Verformung als Negativ an der Innenoberfläche sichtbar wird. Wird nämlich die Dosenwandung eingedellt, so erscheint der entsprechende Bereich an der Außenoberfläche als Senke und an der Innenoberfläche als Erhebung. Umgekehrt gilt das Gleiche: Wird die Dosenwand ausgedellt, so erscheint an der Außenoberfläche eine Erhebung, welche an der Innenoberfläche der Dosenverpackung ihre Entsprechung in einer Senke findet.
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Im Gegensatz dazu erfolgt die durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung eines Dosenverpackungsrohlings bewirkte Strukturierung der Außenoberfläche direkt während des Herstellungsprozesses durch Rückwärtsfließpressen durch eine Variation der Wandungsdicke des Dosenverpackungsrohlings. Der in dem dem Gesenkboden benachbarten Bereich der Gesenkwandung vorgesehene Vorsprung bewirkt, dass in dem Bereich des Vorsprungs das rückwärtsfließende Metall eine entsprechend der Form des Vorsprungs geformte Aussparung in der Wandung des sich bildenden Dosenverpackungsrohlings entstehen lässt. Als einfachstes Beispiel sei eine punktförmige Spitze mit 0,1 mm Höhe als Vorsprung an der Gesenkwandung genannt. Diese Spitze hinterlässt in dem vorbeifließenden, die Wandung bildenden Metall eine Riefe mit 0,1 mm Tiefe. Diese an der Außenoberfläche sichtbare Vertiefung findet aber keine Entsprechung in Form einer Erhöhung an der Innenoberfläche der Dosenwandung. Diese bleibt glatt und kontinuierlich wie bei einer Dosenverpackung ohne Strukturierung der Außenoberfläche.
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Basierend auf dieser grundsätzlichen Idee eines Vorsprungs in Form einer Spitze ergibt sich eine nahezu beliebige Vielzahl an Variationsmöglichkeiten. Zunächst kann die Anzahl an Vorsprüngen und deren Verteilung über den Umfang der Gesenkwandung variiert werden. So kann die Gestaltung der Außenoberfläche beispielsweise in Form zweier eng nebeneinander angeordneten Riefen erfolgen, kann aber auch als eine Vielzahl von beliebig über den Umfang der Dosenverpackung verteilten Riefen ausgebildet sein.
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Variiert werden kann auch die Form des Vorsprungs wie auch dessen Breite, Höhe, Tiefe und Querschnitt. So können praktisch in beliebiger Vielfalt gestaltete Vertiefungen in der Außenoberfläche der Dosenverpackung erzeugt werden. So entsteht beispielsweise aus einem Vorsprung mit halbkreisförmigem Querschnitt mit Kreisradius 1 mm eine halbkreisförmige Vertiefung mit einer maximalen Tiefe von 0,5 mm in der Wandung der Dosenverpackung. Ein Vorsprung mit dreieckigem Querschnitt, dessen an der Gesenkwandung angeordnete Basis eine Breite von 2 mm aufweist und dessen Höhe gemessen von der Basis bis zur Dreiecksspitze beispielsweise 1 mm beträgt, hinterlässt eine entsprechende Vertiefung in der Wandung der Dosenverpackung.
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Schon diese wenigen genannten Beispiele, welche nachfolgend im Zusammenhang mit den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung noch näher erläutert werden, zeigen die extreme Vielfalt an Gestaltungsmöglichkeit, die durch die erfindungsgemäße Vorrichtung geschaffen werden.
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Eine weitere Variationsmöglichkeit ergibt sich durch das Aufeinander-abstimmen der Höhe des Vorsprungs und der Dicke der zur Herstellung der Dosenverpackung eingesetzten Ronde. Die Vertiefung in der Wandung der Dosenverpackung bildet sich nämlich nur über den Teilbereich der Dosenverpackung aus, der aus dem Abschnitt der Ronde gebildet wird, die mit dem Vorsprung in Kontakt kommt. Besitzt also beispielsweise der Vorsprung gemessen ab Gesenkboden entlang der Gesenkwandung eine Höhe von 1 mm und wird zur Formung des Dosenverpackungsrohlings eine Ronde mit einer Dicke von 2 mm eingesetzt, so erstreckt sich die durch den Vorsprung gebildete Riefe beginnend am Boden der Dosenverpackung über 50% der vertikalen Ausdehnung der Dosenverpackung. Weist die Ronde eine Dicke von 4 mm auf, so erstreckt sich die Riefe entsprechend nur über 25% der vertikalen Ausdehnung der Dosenverpackung. Der Grund hierfür liegt darin, dass das Material von 3 mm der Rondendicke mit dem Vorsprung überhaupt nicht in Kontakt kommt, also auch keine entsprechende Vertiefung ausbilden kann. Abschließend sei noch erwähnt, dass bei einer 1 mm dicken Ronde und einem 1 mm hohen Vorsprung sich die Riefe über die gesamte Ausdehnung der Dosenverpackung erstreckt.
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An dieser Stelle soll klar gestellt werden, dass es sich nach strenger Definition bei einer Riefe um eine Oberflächenunvollkommenheit handelt, die eine linienförmige Vertiefung mit gerundetem oder flachem Grund darstellt. Im Gegensatz dazu weist ein Riss einen scharfen Grund auf und werden Rillen durch die ideale geometrische Form der Werkzeugschneide erzeugt. Wie bereits ausgeführt kann durch die unterschiedliche Gestalt des an der Gesenkwandung vorgesehenen Vorsprungs bzw. der dort vorgesehenen Vorsprünge eine extrem große Vielfalt an Vertiefungen der Außenoberfläche der Dosenverpackung erzeugt werden. Sämtliche an der Außenoberfläche als Vertiefung sichtbare Strukturierungen der Wandung der Dosenverpackung werden im Rahmen des vorliegenden Textes als „Riefen“ bezeichnet und zwar unabhängig von den oben zitierten Definitionen.
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Bevorzugt weist die Gesenkwandung in ihrem dem Gesenkboden benachbarten Bereich mehrere Vorsprünge auf. Wie bereits ausgeführt erhöht diese Ausführungsform die Variationsmöglichkeiten bei der Gestaltung der Struktur der Außenoberfläche der Dosenverpackung deutlich. Es soll klar gestellt werden, dass über den Umfang der Gesenkwandung hinweg eine Anzahl von 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, .... Vorsprüngen vorgesehen sein kann.
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Sind mehrere Vorsprünge vorgesehen, so kann eine beliebige Anzahl an Vorsprüngen gleiche Breite, Höhe, Tiefe und Querschnitt aufweisen, während eine andere Gruppe von Vorsprüngen ebenfalls gleiche Breite, Höhe, Tiefe und Querschnitt aufweisen kann, welche sich aber von denen der ersten Gruppen unterscheiden. Ebenso ist es möglich, dass sämtliche Vorsprünge unterschiedliche Breite und/oder unterschiedliche Höhe und/oder unterschiedliche Tiefe und/oder unterschiedlichen Querschnitt aufweisen. Grundsätzlich kann eine beliebige Kombination von Vorsprüngen gewählt werden, die jeder für sich eine bestimmte Breite, Höhe, Tiefe und Querschnitt aufweist.
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Die Breite eines bestimmten Vorsprungs entspricht in sämtlichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung der maximalen Ausdehnung des Vorsprungs in einer Richtung parallel zum Gesenkboden. Da die Gesenkwandung in der Regel in einer Ebene parallel zum Gesenkboden eine Krümmung aufweist und es von Vorteil sein kann, den Vorsprung mit der selben Krümmung auszustatten, entspricht die Breite des Vorsprungs in diesen Fällen der Länge einer entsprechend der Krümmung der Gesenkwandung gekrümmten Linie. Dem Fachmann ist klar, dass grundsätzlich unendlich viele Richtungen parallel zum Gesenkboden existieren, und auch, dass ein bestimmter Vorsprung durch eine Vielzahl der genannten gekrümmten Linien beschrieben werden kann, durch die Aussage, dass die Breite eines bestimmten Vorsprungs der maximalen Ausdehnung des Vorsprungs entspricht, ist diese Breite aber eindeutig festgelegt. Auch bei einem beliebig geformten, in der Breite über seine Höhe hinweg variierenden Vorsprung kann dessen maximale Breite angegeben werden.
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Die Höhe eines bestimmten Vorsprungs entspricht in sämtlichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung der maximalen Ausdehnung des Vorsprungs in einer Richtung parallel zur Gesenkwandung. Die Höhe eines Vorsprungs kann selbstverständlich über die Breite und auch über die Tiefe des Vorsprungs variieren. Durch die Aussage, dass die Höhe eines bestimmten Vorsprungs der maximalen Ausdehnung des Vorsprungs in einer Richtung parallel zur Gesenkwandung entspricht, ist diese Höhe aber eindeutig festgelegt.
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Die Tiefe eines bestimmten Vorsprungs entspricht in sämtlichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung der maximalen Ausdehnung des Vorsprungs in einer Richtung senkrecht zur Gesenkwandung. Die Tiefe eines Vorsprungs kann selbstverständlich über die Breite und auch über die Höhe des Vorsprungs variieren. Durch die Aussage, dass die Tiefe eines bestimmten Vorsprungs der maximalen Ausdehnung des Vorsprungs in einer Richtung senkrecht zur Gesenkwandung entspricht, ist diese Tiefe aber eindeutig festgelegt.
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Grundsätzlich können die Vorsprünge bzw. kann ein einzelner Vorsprung eine beliebige Breite aufweisen, welche lediglich durch den Umfang des mit Hilfe des Gesenks hergestellten Dosenverpackungsrohlings begrenzt ist. Die Breite eines Vorsprungs kann also beispielsweise ein Viertel, ein Drittel oder auch die Hälfte des Umfangs des Dosenverpackungsrohlings betragen. Bevorzugt weisen die Vorsprünge eine Breite von 0,1 mm bis 10 mm, besonders bevorzugt von 0,5 mm bis 5 mm und insbesondere bevorzugt von 1 mm bis 2,5 mm auf. Sind mehrere Vorsprünge vorgesehen, so kann eine beliebige Anzahl an Vorsprüngen eine identische erste Breite aufweisen, die beispielsweise im Bereich zwischen 1,5 mm und 2 mm liegt, während eine andere Gruppe von Vorsprüngen eine identische zweite Breite aufweisen kann, welche sich aber von der ersten Breite unterscheidet und beispielsweise im Bereich zwischen 2 mm und 2,5 mm liegt. In dieser Ausführungsform können die beiden Gruppen von Vorsprüngen und damit die beiden Gruppen von Riefen in der Wandung der Dosenverpackung einander gegenüberliegend als Abschnitte mit Riefen von jeweils gleicher Breite ausgebildet sein. Es können aber auch abwechselnd Riefen unterschiedlicher Breite aufeinander folgen. Ebenso ist es möglich, dass sämtliche Vorsprünge unterschiedliche Breite aufweisen. Grundsätzlich kann eine beliebige Kombination von Vorsprüngen gewählt werden, die jeder für sich eine bestimmte Breite aufweist. Für den Fachmann ist offensichtlich, dass schon alleine aufgrund der Variation der Breite der Vorsprünge sich eine nahezu unendliche Gestaltungsvielfalt für die Dosenverpackung auftut. Die Anzahl an Gruppen von Riefen gleicher Breite ist lediglich durch den Umfang der Dosenverpackung beschränkt.
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Bevorzugt weisen die Vorsprünge eine Höhe von 0,1 mm bis 30 mm, besonders bevorzugt von 0,5 mm bis 10 mm und insbesondere bevorzugt von 1 mm bis 5 mm auf. Sind mehrere Vorsprünge vorgesehen, so kann eine beliebige Anzahl an Vorsprüngen eine identische erste Höhe aufweisen, die beispielsweise im Bereich zwischen 2 mm und 3,5 mm liegt, während eine andere Gruppe von Vorsprüngen eine identische zweite Höhe aufweisen kann, welche sich aber von der ersten Höhe unterscheidet und beispielsweise im Bereich zwischen 3,5 mm und 4,5 mm liegt. Da ein bestimmter Dosenverpackungsrohling aus einer bestimmten Ronde, welche eine bestimmte Dicke aufweist, hergestellt wird, entstehen durch Vorsprünge unterschiedlicher Höhe in der Wandung des Dosenverpackungsrohlings Riefen unterschiedlicher Länge in Längsrichtung des Dosenverpackungsrohlings. In dieser Ausführungsform können die genannten beiden Gruppen von Vorsprüngen und damit die beiden Gruppen von Riefen in der Wandung der Dosenverpackung einander gegenüberliegend als Abschnitte mit Riefen von jeweils gleicher Länge ausgebildet sein. Es können aber auch abwechselnd Riefen unterschiedlicher Länge aufeinander folgen. Ebenso ist es möglich, dass sämtliche Vorsprünge unterschiedliche Höhe aufweisen. Grundsätzlich kann eine beliebige Kombination von Vorsprüngen gewählt werden, die jeder für sich eine bestimmte Höhe aufweist. Für den Fachmann ist offensichtlich, dass schon alleine aufgrund der Variation der Höhe der Vorsprünge sich eine nahezu unendliche Gestaltungsvielfalt für die Dosenverpackung auftut. Die Anzahl an Gruppen von Riefen gleicher Höhe ist lediglich durch den Umfang der Dosenverpackung beschränkt. Die Höhe der Vorsprünge kann auch stetig nach einem bestimmten Muster variiert werden, wodurch beispielsweise um den gesamten Umfang der Dosenverpackung Riefen unterschiedlicher Länge erzeugt werden, die in ihrer Abfolge beispielsweise ein Wellenmuster nachbilden.
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Bevorzugt weisen die Vorsprünge eine Tiefe von 0,01 mm bis 1 mm, besonders bevorzugt von 0,05 mm bis 0,5 mm und insbesondere bevorzugt von 0,1 mm bis 0,25 mm auf. Sind mehrere Vorsprünge vorgesehen, so kann eine beliebige Anzahl an Vorsprüngen eine identische erste Tiefe aufweisen, die beispielsweise im Bereich zwischen 0,15 mm und 0,2 mm liegt, während eine andere Gruppe von Vorsprüngen eine identische zweite Tiefe aufweisen kann, welche sich aber von der ersten Tiefe unterscheidet und beispielsweise im Bereich zwischen 0,2 mm und 0,25 mm liegt. In dieser Ausführungsform können die beiden Gruppen von Vorsprüngen und damit die beiden Gruppen von Riefen in der Wandung der Dosenverpackung einander gegenüberliegend als Abschnitte mit Riefen von jeweils gleicher Tiefe ausgebildet sein. Es können aber auch abwechselnd Riefen unterschiedlicher Tiefe aufeinander folgen. Ebenso ist es möglich, dass sämtliche Vorsprünge unterschiedliche Tiefe aufweisen. Grundsätzlich kann eine beliebige Kombination von Vorsprüngen gewählt werden, die jeder für sich eine bestimmte Tiefe aufweist. Für den Fachmann ist offensichtlich, dass schon alleine aufgrund der Variation der Tiefe der Vorsprünge sich eine nahezu unendliche Gestaltungsvielfalt für die Dosenverpackung auftut. Die Anzahl an Gruppen von Riefen gleicher Tiefe ist lediglich durch den Umfang der Dosenverpackung beschränkt.
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Die in dem dem Gesenkboden benachbarten Bereich der Gesenkwandung vorgesehenen Vorsprünge weisen einen Querschnitt parallel zum Gesenkboden auf, wobei der Querschnitt bevorzugt dreieckig, viereckig, insbesondere trapezförmig, kreissegmentförmig, insbesondere halbkreisförmig ausgebildet ist. Grundsätzlich kann der Querschnitt der Vorsprünge innerhalb von für den Fachmann offensichtlicher, technisch bedingter Grenzen praktisch beliebig gewählt werden. Die genannten Querschnitte ergeben Riefen von haptisch und optischer besonders anspruchsvoller Ausprägung und sind daher im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt.
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Bevorzugt sind die Vorsprünge umlaufend über den gesamten Umfang der Gesenkwandung angeordnet. Bei dieser Ausführungsform ergibt sich ein über den ganzen Umfang der mit Hilfe des Gesenks hergestellten Dosenverpackung ein haptisch und optisch ähnlicher oder sogar identischer Eindruck. Es kann aber auch für andere Einsatzzwecke bevorzugt sein, die Vorsprünge und damit die Riefen in einem bestimmten Teilbereich der Gesenkwandung bzw. der Dosenverpackung zu konzentrieren.
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Bevorzugt weist der Pressstempel in seinem dem Gesenkboden benachbarten Randbereich eine umlaufende Wulst auf. Durch den zwischen dem Wulst und der Gesenkwandung verbleibenden Spalt wird die Dicke der Wandung des Dosenverpackungsrohlings definiert. In dem Bereich eines Vorsprungs der Gesenkwandung definiert der zwischen dem Wulst und dem Vorsprung verbleibende Spalt die Dicke der Wandung des Dosenverpackungsrohlings im Bereich einer Riefe.
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Der Dosenverpackungsrohling und auch die daraus hergestellte Dosenverpackung können grundsätzlich einen innerhalb von für den Fachmann offensichtlicher, technisch bedingter Grenzen praktisch beliebig gewählten, horizontalen Querschnitt aufweisen. Dieser Querschnitt entspricht dem Querschnitt der Gesenkwandung parallel zum Gesenkboden. Sehr häufig weisen Dosenverpackungsrohlinge die Form eines hohlen, senkrechten Kreiszylinders auf. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet daher der Gesenkboden mit der Gesenkwandung einen hohlen, senkrechten Kreiszylinder. Der Durchmesser dieses Kreiszylinders parallel zum Gesenkboden beträgt bevorzugt zwischen 10 mm und 120 mm. Leicht zu verwirklichen und optisch ansprechend ist auch ein ovaler Querschnitt des Dosenverpackungsrohlings parallel zum Gesenkboden. Gleiches gilt für einen rechteckigen, quadratischen, dreieckigen oder allgemein vieleckigen Querschnitt. Es soll aber nochmals betont werden, dass grundsätzlich jede denkbare Querschnittsform möglich ist.
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Die vorliegende Erfindung umfasst auch ein Verfahren zur Herstellung eines Dosenverpackungsrohlings durch Rückwärtsfließpressen umfassend die Schritte
- a) Bereitstellen einer Vorrichtung zur Herstellung eines Dosenverpackungsrohlings durch Rückwärtsfließpressen mit Gesenk und Pressstempel wie sie oben beschrieben wurde,
- b) Einlegen einer Ronde in das Gesenk,
- c) Einführen des Pressstempels und Ausüben eines Pressdruckes auf die Ronde,
- d) Entnehmen des Dosenverpackungsrohlings aus dem Gesenk.
Sämtliche, im Zusammenhang mit den verschiedenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung eines Dosenverpackungsrohlings durch Rückwärtsfließpressen genannten Vorteile und Besonderheiten treffen in gleicher Weise auch auf das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Dosenverpackungsrohlings durch Rückwärtsfließpressen zu. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf die entsprechenden obigen Ausführungen verwiesen.
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Der Durchmesser der Ronde ist bevorzugt so gewählt, dass die Ronde nach dem Einlegen in das Gesenk vor dem Einführen des Pressstempels in ihrem Randbereich auf den Vorsprüngen aufliegt. Nachfolgend wird der Pressstempel in das Gesenk eingeführt und übt Druck auf die Ronde aus. Das Rondenmaterial wird dann zunächst nach unten bis zum Gesenkboden gepresst und steht dann über die Höhe H mit den Vorsprüngen in Kontakt.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weisen die in dem dem Gesenkboden benachbarten Bereich der Gesenkwandung vorgesehenen Vorsprünge eine vorbestimmte Höhe auf, wobei die vorbestimmte Höhe geringer ist als die Dicke der Ronde. Insbesondere bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen die in dem dem Gesenkboden benachbarten Bereich der Gesenkwandung vorgesehenen Vorsprünge eine vorbestimmte Höhe aufweisen, wobei die vorbestimmte Höhe maximal 95%, bevorzugt maximal 75%, besonders bevorzugt maximal 50% der Dicke der Ronde beträgt. Bevorzugt sind daneben Ausführungsformen, bei denen die in dem dem Gesenkboden benachbarten Bereich der Gesenkwandung vorgesehenen Vorsprünge eine vorbestimmte Höhe aufweisen, wobei die vorbestimmte Höhe mindestens 5%, bevorzugt mindestens 15%, besonders bevorzugt mindestens 25% der Dicke der Ronde beträgt.
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Wie bereits ausgeführt ergibt sich eine Variationsmöglichkeit für die Ausprägung der Riefen in dem Dosenverpackungsrohling durch das Aufeinander-abstimmen der Höhe des Vorsprungs bzw. der Vorsprünge und der Dicke der zur Herstellung der Dosenverpackung eingesetzten Ronde. Die Riefen in der Wandung der Dosenverpackung bildet sich nämlich nur über den Teilbereich der Dosenverpackung aus, der aus dem Abschnitt der Ronde gebildet wird, die mit den Vorsprüngen in Kontakt kommt. Besitzt also beispielsweise der Vorsprung gemessen ab Gesenkboden entlang der Gesenkwandung eine Höhe von 2 mm und wird zur Formung des Dosenverpackungsrohlings eine Ronde mit einer Dicke von 3 mm eingesetzt, so erstreckt sich die durch den Vorsprung gebildete Riefe beginnend am Boden der Dosenverpackung über 66% der vertikalen Ausdehnung der Dosenverpackung. Weist die Ronde eine Dicke von 4 mm auf, so erstreckt sich die Riefe entsprechend nur über 50% der vertikalen Ausdehnung der Dosenverpackung. Der Grund hierfür liegt darin, dass das Material von 2 mm der Rondendicke mit den Vorsprüngen überhaupt nicht in Kontakt kommt, also auch keine entsprechende Vertiefung ausbilden kann. Würde man eine Ronde mit einer Höhe der Vorsprünge entsprechenden Dicke oder sogar einer geringeren Dicke einsetzen, so würden sich die in der Wandung der Dosenverpackung gebildeten Riefen immer über die gesamte Ausdehnung der Dosenverpackung in Längsrichtung erstrecken.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besteht die in dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. die zusammen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzte Ronde aus Metall, insbesondere aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung oder Kupfer. Rückwärtsfließpressverfahren lassen sich besonders gut und vorteilhaft mit geeigneten, dem Fachmann bekannten Metallen durchführen.
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Besonders gut sind Aluminium und Kupfer geeignet und insbesondere wird Aluminium bevorzugt. Selbstverständlich kann auch jede Art von dem Fachmann bekannter, geeigneter Metalllegierung, insbesondere Aluminiumlegierung, eingesetzt werden. Die Auswahl des Materials der Ronde trifft der Fachmann in üblicher Weise in Abhängigkeit von den für die fertige Dosenverpackung gewünschten Eigenschaften.
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Die vorliegende Erfindung umfasst auch einen Dosenverpackungsrohling mit einer eine Längsrichtung definierenden Hauptachse und einer senkrecht zur Hauptachse angeordneten Querschnittsfläche, wobei die Wandung des Dosenverpackungsrohlings zumindest über einen sich in Längsrichtung erstreckenden Teilbereich des Dosenverpackungsrohlings in der Querschnittsfläche des Dosenverpackungsrohlings eine diskontinuierliche Wandungsdicke aufweist.
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Wie bereits ausgeführt liegt der ganz fundamentale Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung darin, dass im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Dosenverpackungen mit strukturierter Außenoberfläche die durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung eines Dosenverpackungsrohlings bewirkte Strukturierung der Außenoberfläche direkt während des Herstellungsprozesses durch Rückwärtsfließpressen durch eine Variation der Wandungsdicke des Dosenverpackungsrohlings erfolgt. Der in dem dem Gesenkboden benachbarten Bereich der Gesenkwandung vorgesehene Vorsprung bewirkt nämlich, dass in dem Bereich des Vorsprungs das rückwärtsfließende Metall eine entsprechend der Form des Vorsprungs geformte Aussparung in der Wandung des sich bildenden Dosenverpackungsrohlings bildet. Eine solche, an der Außenoberfläche sichtbare Vertiefung findet aber keine Entsprechung in Form einer Erhöhung an der Innenoberfläche der Dosenwandung. Diese bleibt glatt und kontinuierlich wie bei einer Dosenverpackung ohne Strukturierung der Außenoberfläche. Es werden also Dosenverpackungsrohlinge und nachfolgend Dosenverpackungen ausgebildet, die zumindest über einen sich in Längsrichtung erstreckenden Teilbereich in ihrer Querschnittsfläche eine diskontinuierliche Wandungsdicke aufweisen. Solche Dosenverpackungen sind, unabhängig von dem zu ihrer Herstellung eingesetzten Verfahren, aus dem Stand der Technik nicht bekannt.
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Bevorzugt erstreckt sich der Teilbereich des Dosenverpackungsrohlings mit diskontinuierlicher Wandungsdicke ausgehend vom Boden des Dosenverpackungsrohlings über maximal 95%, bevorzugt maximal 75%, besonders bevorzugt maximal 50% der Höhe in Längsrichtung des Dosenverpackungsrohlings.
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Ebenfalls bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen sich der Teilbereich des Dosenverpackungsrohlings mit diskontinuierlicher Wandungsdicke ausgehend vom Boden des Dosenverpackungsrohlings über mindestens 5%, bevorzugt mindestens 15%, besonders bevorzugt mindestens 25% der Höhe in Längsrichtung des Dosenverpackungsrohlings erstreckt.
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Insbesondere bevorzugt sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung Dosenverpackungsrohlinge, deren Wandung eine Außenoberfläche und eine Innenoberfläche aufweist und deren diskontinuierliche Wandungsdicke durch riefenartige Vertiefungen in der Außenoberfläche verursacht sind, wobei die Innenoberfläche über den Bereich der riefenartigen Vertiefungen kontinuierlich verläuft.
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Besonders bevorzugt verlaufen die sich ausgehend von der Außenoberfläche in die Wandung des Dosenverpackungsrohlings erstreckenden riefenartigen Vertiefungen parallel zur Hauptachse (HA) des Dosenverpackungsrohlings.
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Die vorliegende Erfindung umfasst auch eine Dosenverpackung herstellbar unter Verwendung einer der oben beschriebenen Vorrichtungen zur Herstellung eines Dosenverpackungsrohlings durch Rückwärtsfließpressen.
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Die vorliegende Erfindung umfasst auch eine Dosenverpackung herstellbar durch eines der oben beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines Dosenverpackungsrohlings durch Rückwä rtsfl ießpressen.
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Schließlich umfasst die vorliegende Erfindung auch eine Dosenverpackung herstellbar unter Verwendung eines der oben beschriebenen Dosenverpackungsrohlinge. Ausgehend von einem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellten Dosenverpackungsrohling brauchen zur Herstellung der fertigen Dosenverpackung lediglich noch die dem Fachmann bekannten Schritte wie beispielsweise das Bördeln der dem Dosenverpackungsboden abgewandten Öffnung des Dosenverpackungsrohlings vorgenommen zu werden.
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Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren.
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Figurenliste
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Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen
- 1 in schematischer Darstellung einen vertikalen Schnitt durch ein aus dem Stand der Technik bekanntes Gesenk;
- 2 in schematischer Darstellung einen vertikalen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung eines Dosenverpackungsrohlings durch Rückwärtsfließpressen;
- 3A in schematischer Darstellung in seitlicher Draufsicht ein erfindungsgemäßes Gesenk;
- 3B in schematischer Darstellung in Draufsicht einen Ausschnitt des Gesenks gemäß 3A;
- 4A in schematischer Darstellung in seitlicher Draufsicht einen erfindungsgemäßen Dosenverpackungsrohling;
- 4B in schematischer Darstellung einen vergrößerten Ausschnitt eines Schnitts entlang der Ebene A-A der 4A;
- 5 in schematischer Darstellung in seitlicher Draufsicht eine erfindungsgemäße Dosenverpackung hergestellt aus dem Dosenverpackungsrohling gemäß 4A.
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Wege zur Ausführung der Erfindung
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Die 1 zeigt in schematischer Darstellung einen vertikalen Schnitt durch ein aus dem Stand der Technik bekanntes Gesenk 2. Gezeigt ist der Pressstempel 3, das Gesenk 2 mit Gesenkboden 2.1 und Gesenkwandung 2.2. Der Pressstempel 3 weist einen umlaufenden Wulst 5 auf.
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Im linken Teil der 1 ist der Pressstempel 3 beabstandet von dem Gesenk 2 dargestellt, also die Situation vor der Formung des Dosenverpackungsrohlings. In das Gesenk 2 eingelegt ist die Ronde 6.
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Im rechten Teil der 1 ist der Pressstempel 3 in das Gesenk 2 eingeführt und übt Druck auf die Ronde 6 aus. Durch diese Druckbeanspruchung erfolgt eine Umformung der Ronde 6, die entgegengesetzt zur Stempelbewegungsrichtung nach oben fließt. Durch den zwischen dem umlaufenden Wulst 5 des Pressstempels 3 und der Gesenkwandung 2.2 verbleibenden Spalt wird die Wandungsdicke des durch Rückwärtsfließpressen geformten Dosenverpackungsrohlings definiert.
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Die 2 zeigt in schematischer Darstellung einen vertikalen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung eines Dosenverpackungsrohlings durch Rückwärtsfließpressen. Die Darstellung ähnelt der im linken Teil der 1 gezeigten, aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtung. Gezeigt ist der Pressstempel 3, das Gesenk 2 mit Gesenkboden 2.1 und Gesenkwandung 2.2. Der Pressstempel 3 weist einen umlaufenden Wulst 5 auf. Die Gesenkwandung 2.2 weist in ihrem dem Gesenkboden 2.1 benachbarten Bereich mehrere Vorsprünge 4 mit einer Breite von 1 mm, einer Höhe H von 1,5 mm, einer Tiefe von 0,15 mm und einen parallel zum Gesenkboden 2.2 trapezförmig ausgebildeten Querschnitt auf.
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In das Gesenk 2 eingelegt ist die Ronde 6. Die Ronde 6 besteht aus Aluminium und weist eine Dicke HR von 4,5 mm auf. Die Ronde 6 liegt vor dem Einführen des Pressstempels 3 auf den Vorsprüngen 4 auf. Nachfolgend wird der Pressstempel 3 in das Gesenk 2 eingeführt und übt Druck auf die Ronde 6 aus. Das Rondenmaterial wird dann zunächst nach unten bis zum Gesenkboden 2.2 gepresst und steht dann über die Höhe H von 1,5 mm mit den Vorsprüngen 4 in Kontakt. Da die Dicke HR der Ronde einen Faktor 3 größer ist als die Höhe H der Vorsprünge 4 ziehen sich die riefenartigen Vertiefungen in der Wandung des auf diese Weise durch Rückwärtsfließpressen geformten Dosenverpackungsrohlings über ein Drittel der Ausdehnung des Dosenverpackungsrohlings in Längsrichtung LR (siehe 4A).
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Die 3A zeigt in schematischer Darstellung in seitlicher Draufsicht im Detail ein erfindungsgemäßes Gesenk 2. Gezeigt ist das Gesenk 2 mit Gesenkboden 2.1 und Gesenkwandung 2.2. Die Gesenkwandung 2.2 weist in ihrem dem Gesenkboden 2.1 benachbarten Bereich eine Vielzahl an Vorsprüngen 4 auf. Die Vorsprünge 4 besitzen eine Breite B von 5 mm, eine Höhe H von 10 mm, eine Tiefe von 0,15 mm und einen parallel zum Gesenkboden 2.2 trapezförmig ausgebildeten Querschnitt. Die dem Gesenkboden 2.1 benachbarten Kanten der Vorsprünge 4 sind gefast, springen also nicht senkrecht von der Gesenkwandung 2.1 ausgehend vor, sondern verlaufen in einem Winkel von rund 45° relativ zur Gesenkwandung 2.1.
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Aus dem in schematischer Darstellung in der 3B in Draufsicht gezeigten Ausschnitt des Gesenks gemäß 3A kann die Tiefe T der Vorsprünge 4 von 0,15 mm ersehen werden.
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Sämtliche Vorsprünge 4 der in den 3A und 3B gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gesenks weisen die gleiche Höhe, Breite, Tiefe sowie den gleichen Querschnitt auf und sind äquidistant voneinander beabstandet gleichmäßig um den gesamten Umfang der Gesenkwandung verteilt angeordnet.
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Die 4A zeigt in schematischer Darstellung in seitlicher Draufsicht einen erfindungsgemäßen Dosenverpackungsrohling 10. In 4B ist in schematischer Darstellung ein vergrößerter Ausschnitt des Schnitts entlang der Ebene A-A der 4A gezeigt. Der Dosenverpackungsrohling 10 weist eine eine Längsrichtung LR definierende Hauptachse HA und eine senkrecht zur Hauptachse HA angeordnete Querschnittsfläche auf, wobei die Wandung 12 des Dosenverpackungsrohlings 10 eine Außenoberfläche 12.1 und eine Innenoberfläche 12.2 aufweist. Über einen sich in Längsrichtung LR erstreckenden Teilbereich TB des Dosenverpackungsrohlings 10 besitzt die Wandung 12 in der Querschnittsfläche des Dosenverpackungsrohlings 10 eine diskontinuierliche Wandungsdicke WD, welche durch riefenartige Vertiefungen 11 in der Außenoberfläche 12.1 verursacht wird, wobei die Innenoberfläche 12.2 über den Bereich der riefenartigen Vertiefungen 11 kontinuierlich verläuft. Die Tiefe T der riefenartigen Vertiefungen 11 entspricht der Tiefe T der Vorsprünge 4 von 0,15 mm (siehe 3B).
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Die durch die Vorsprünge 4 des erfindungsgemäßen Gesenks ausgebildeten Riefen 11 des Dosenverpackungsrohlings 10 weisen die gleiche Höhe, Breite, Tiefe sowie den gleichen Querschnitt auf und sind äquidistant voneinander beabstandet gleichmäßig um den gesamten Umfang des Dosenverpackungsrohlings 10 verteilt angeordnet.
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Die 5 zeigt in schematischer Darstellung in seitlicher Draufsicht eine erfindungsgemäße Dosenverpackung 20 hergestellt aus dem Dosenverpackungsrohling 10 gemäß 4A. Ausgehend von dem Dosenverpackungsrohling 10 gemäß 4A wurde zur Herstellung der fertigen Dosenverpackung 20 lediglich noch die dem Fachmann bekannte Nachbearbeitung der dem Dosenverpackungsboden abgewandten Öffnung des Dosenverpackungsrohlings 10 vorgenommen. Dazu gehört beispielsweise das Bördeln der Dosenverpackungswandung an deren Öffnung zur Ausbildung des Wulstes 21.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Gesenk
- 2.1
- Gesenkboden
- 2.2
- Gesenkwandung
- 3
- Pressstempel
- 4
- Vorsprung
- 5
- Wulst
- 6
- Ronde
- 10
- Dosenverpackungsrohling
- 11
- riefenartige Vertiefungen
- 12
- Wandung
- 12.1
- Außenoberfläche der Wandung
- 12.2
- Innenoberfläche der Wandung
- 20
- Dosenverpackung
- 21
- Wulst
- B
- Breite des Vorsprungs
- H
- Höhe des Vorsprungs
- T
- Tiefe des Vorsprungs
- HR
- Dicke der Ronde
- HA
- Hauptachse des Dosenverpackungsrohlings
- LR
- Längsrichtung
- TB
- Teilbereich des Dosenverpackungsrohlings
- WD
- Wandungsdicke des Dosenverpackungsrohlings
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2932016 C2 [0003]
- DE 19708826 A1 [0003]