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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Stanzen eines Loches in ein Hohlprofil mit einem einen hydraulischen Stanzzylinder und einen über den Kolben des Stanzzylinders betätigbaren Werkzeugstempel aufnehmenden Träger, der einen in das Hohlprofil einführbaren, zum Hohlprofil achsparallelen Dorn bildet, dessen mit dem Stanzzylinder und dem eingezogenen Werkzeugstempel gemeinsamer Umriss bezüglich einer achsnormalen Ebene innerhalb des lichten Querschnittes des Hohlprofiles liegt.
Um die mit dem Bohren von Löchern in Hohlprofile verbundenen Nachteile insbesondere hinsichtlich der Bearbeitungszeit und der Späneabfuhr aus dem Hohlprofil zu vermeiden, werden die in Hohlprofilen vorzusehenden Löcher gestanzt. Zu diesem Zweck wird in das Hohlprofil eine Matrize für ein aussen an das Hohlprofil ansetzbaren Werkzeugstempel eingeführt, der mit einer entsprechenden Druckkraft beaufschlagt wird (DD 231 749 A1, DE 26 32 713 A1, DE 28 29 681 A1, US 5 699 708 A). Da wegen der unvermeidbaren Toleranzen bei der Ausrichtung der Matrize gegenüber dem Werkzeugstempel mit einem grösseren Schnittspalt gearbeitet werden muss, ist mit einer Gratbildung auf der Innenseite des Hohlprofiles zu rechnen.
Diese Stanzgrate erschweren die Verlagerung des Hohlprofiles gegenüber der Matrize, die somit nicht nur wegen der Herstellungstoleranzen des Hohlprofiles einen kleineren Umriss als der lichte Querschnitt des Hohlprofiles aufweisen muss. Da sich mit zunehmendem Spiel zwischen der Matrize und dem Hohlprofil die Verformung des Hohlprofiles im Bereich des Werkzeugstempels vergrössert, bis der Werkzeugstempel das Hohlprofil an die Matrize andrückt und der eigentliche Stanzvorgang beginnen kann, werden die Matrizen mehrteilig ausgeführt und die Matrizenteile radial an die Innenwand des Hohlprofils angespreizt, was den Konstruktionsaufwand erheblich vergrössert.
Dazu kommt noch, dass der Stanzabfall in der Matrize verbleiben muss, so dass nur eine beschrankte Anzahl von Lochstanzungen möglich ist, bevor die Matrize zum Entleeren der Stanzabfälle aus dem Hohlprofil gezogen werden muss.
Zum Prägen von kragenförmigen Ansätzen auf der Aussenseite von Rohren ist es bekannt (US 3 022 811 A), auf einem in das Rohr ragenden Träger einen gegen die Innenwandung des Rohres gerichteten Prägestempel vorzusehen, der mit einer von aussen an das Rohr anstellbaren Matrize zusammenwirkt. Wegen der starren Anordnung des Prägestempels muss nach dem Anstellen der Matrize an das Rohr die Matrize mit dem Rohr den Prägehub ausführen, so dass das Rohr in einer aufwendigen Verschiebeführung gelagert werden muss.
Zum Stanzen von Durchtrittsöffnungen in einer ein Hohlprofil in zwei Kammern unterteilenden Trennwand ist es bekannt (JP 59178135 A), in eine der Kammern einen Dorn mit einem Stanzzylinder und in die andere Kammer einen Dorn mit einer entsprechenden Matrize einzuführen, so dass bei der Beaufschlagung des Stanzzylinders die dem Kolben zugeordneten Werkzeugstempel im Zusammenwirken mit der Matrize in die Trennwand entsprechende Löcher stanzen. Die in die eine Kammer des Hohlprofiles eingreifende Matrize ist mit allen geschilderten Nachteilen behaftet.
Schliesslich ist es bekannt (WO 94/11130 A1),im Zuge des Einsetzens eines neuen Füllrohres in ein bestehendes Füllrohr eines Lagertankes in das bestehende Füllrohr ein Loch zu stanzen, um die Beluftung des Ringspaltes zwischen den beiden Füllrohren zu gewährleisten. Da das bestehende Füllrohr nicht von aussen zugänglich ist, wird vor dem Einsetzen des neuen Füllrohres in das bestehende Füllrohr ein zum Füllrohr achsparalleler Dorn eingeführt, der an seinem Einführende einen hydraulischen Stanzzylinder und einen über den Kolben des Stanzzylinders betätigbaren Werkzeugstempel trägt und zusammen mit diesem Stanzzylinder und dem eingezogenen Werkzeugstempel bezüglich einer achsnormalen Ebene einen Umriss aufweist, der innerhalb des lichten Querschnittes des Füllrohres liegt.
Nach dem Einführen des Domes in das Füllrohr wird der Stanzzylinder beaufschlagt, wobei sich der Stanzzylinder auf der dem Stanzloch gegenüberliegenden Seite der Rohrwandung abstützt. Die dadurch bedingte Verformung des Füllrohres spielt zwar für das Einsetzen eines neuen Füllrohres unter Einhaltung eines Ringspaltes keine Rolle, doch macht dieser Umstand solche Stanzvorrichtungen für das genaue Bearbeiten von Hohlprofilen unter Wahrung enger Toleranzen ungeeignet.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Stanzen eines Loches in ein Hohlprofil der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, dass mit einfachen konstruktiven Mitteln eine stanzbedingte Verformung des Hohlprofiles weitgehend vermieden werden kann, ohne die Ausbildung eines Innengrates in Kauf nehmen zu müssen.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass der Dorn einen dem lichten Querschnitt
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des Hohlprofiles entsprechenden Umriss aufweist und/oder Teil eines Gestells ist, das eine an die Aussenseite des Hohlprofiles anstellbare Matrize für den Werkzeugstempel trägt
Trotz der die Ausbildung eines Innengrates ausschliessenden Lochstanzung von innen nach aussen kann eine dadurch bedingte Verformung des Hohlprofils mit vergleichsweise einfachen Mitteln unterbunden werden, wenn der Dorn mit einem den lichten Querschnitt des Hohlprofiles entsprechenden Umriss ausgebildet wird, weil in diesem Fall insbesondere bei Rundrohren auf den Einsatz einer Matrize auf der Aussenseite des Hohlprofiles verzichtet werden kann.
Das Rundrohr wird nämlich über den im Querschnitt angepassten Dorn ausreichend radial abgestützt, um die einseitigen Stanzkräfte ohne Querschnittsverformung aufnehmen zu können. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass die Schneiden des Werkzeugstempels zunächst auf zwei einander bezüglich des Werkzeugstempels gegenüberliegenden Stellen an der Innenwand eines Rundrohres angreifen, was einen vorteilhaften Schnittkraftverlauf mit sich bringt.
Sollen ebene Wandabschnitte des z. B. ein Vierkantrohr bildenden Hohlprofiles gestanzt werden, so kann im allgemeinen auf einen Matrizeneinsatz nicht verzichtet werden. Trotzdem ergeben sich vorteilhafte Konstruktionsbedingungen dadurch, dass der Dorn Teil eines Gestells ist, das eine an die Aussenseite des Hohlprofiles anstellbare Matrize für den Werkzeugstempel trägt. Da der Dorn und die Matrize in einem gemeinsamen Gestell angeordnet sind, sind einfache Voraussetzungen für eine genaue Ausrichtung der Matrize gegenüber dem Werkzeugstempel gegeben, was zu vergleichsweise kleinen Schnittspalten und damit zu vergleichsweise geringen Stanzgraten führt.
Ausserdem kann die Matrize auf der Aussenseite des Hohlprofiles unabhängig von Herstellungstoleranzen des Hohlprofiles an das Hohlprofil spielfrei angestellt werden, so dass es zu keiner Verformung des Hohlprofiles durch ein Andrücken der Profilwand an die Matrize kommt.
Die zwischen der Matrize und dem Werkzeugstempel eingespannte Wand des zu lochenden Hohlprofiles soll durch diese Einspannung keine Verformung erleiden. Dies kann in einfacher Weise dadurch sichergestellt werden, dass die Matrize über einen Stellzylinder angestellt wird, der mit dem Stanzzylinder in hydraulischer Strömungsverbindung steht. Aufgrund dieser hydraulischen Strömungsverbindung können die gegensinnig beaufschlagten Kolben von Stell- und Stanzzylinder innerhalb ihrer Zylinder gleichsinnig verlagert werden, ohne dass sich die zwischen diesen Kolben wirksame Kraft auf die Wand des Hohlprofiles ändert. Es brauchen ja lediglich die Stell- und Stanzzylinder gleiche Abmessungen aufzuweisen, um für ein Verdrängungsvolumen gleiche Stellwege der Kolben sicherzustellen.
Dies bedeutet, dass sich die vom Stanz- und vom Stellzylinder auf die Wand des Hohlprofiles ausgeübten Kräfte gegenseitig aufheben, so dass keine resultierende Kraftkomponente eine einseitige Verformung des Hohlprofiles nach sich ziehen kann.
Dieses Kräftegleichgewicht wird jedoch beim Durchstanzen der Hohlprofilwand gestört, weil der Stanzzylinder keine Gegenkraft mehr aufbauen kann. Um trotzdem eine einseitige Wandbelastung des Hohlprofiles über die angestellte Matrize zu vermeiden, kann das Gestell einen den Dorn mit dem aufgeschobenen Hohlprofil umschliessenden Stützrahmen bilden, der auf der einen Dornseite die Matrize trägt, während der im Stanzbereich in Richtung des Stanzzylinders begrenzt verlagerbare Dorn auf der dem Werkzeugstempel gegenüberliegenden Seite einen mit dem Stanzzylinder hydraulisch verbundenen, gegensinnig beaufschlagbaren Druckzylinder aufweist, der sich über die dazwischen liegende Hohlprofilwand am Stützrahmen abstützt.
Der zusätzliche Druckzylinder, der gegensinnig zum Stanzzylinder wirkt, bedingt zunächst, dass die an diesem Druckzylinder anliegende Wand des Hohlprofiles gegen den festen Stützrahmen des Gestells angedrückt wird, ohne eine unzulässige Verformung des Hohlprofiles zu verursachen, weil die gegensinnig beaufschlagten Stell- und Stanzzylinder aufgrund ihrer hydraulischen Strömungsverbindung mit dem
Hohlprofil mitgehen, und zwar unter Aufrechterhaltung der Stanzkraft. Die zwischen dem Werkzeugstempel und der Matrize eingespannte Wand des Hohlprofiles wird daher in üblicher Weise gestanzt.
Sobald jedoch der Werkzeugstempel die Hohlprofilwand durchdringt, fällt der Gegendruck zur Matrizenbeaufschlagung fort, was zu einer einseitigen Hohlprofilbelastung durch die
Matrize führen würde, wenn nicht der dem Stanzzylinder gegenüberliegende Druckzylinder vor- handen wäre, der sich über die dazwischen liegende Hohlprofilwand am Stützrahmen abstützt und den gesamten Dorn gegen die Matrize drückt, so dass die gestanzte Hohlprofilwand ohne äussere
Belastung zwischen dem Dorn und der Matrize eingespannt gehalten wird. Die hiefür notwendige Verlagerung des Domes in Richtung des Stanzzylinders wird im allgemeinen durch die Biegeela- stizität des Dornes erreicht.
Der Dorn könnte aber auch entsprechend verstellbar gelagert sein,
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was jedoch einen Gewichtsausgleich für den Dorn bedingt, um nicht zusätzliche Belastungskräfte in Kauf nehmen zu müssen.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen
Fig. 1 eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Stanzen eines Loches in ein Rundrohr aus- schnittsweise im Dornbereich in einem Axialschnitt,
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 11-11 der Fig. 1 in einem grösseren Massstab,
Fig. 3 eine Ausführungsvariante einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Stanzen eines
Loches in ein Vierkantrohr in einem vereinfachten Axialschnitt und
Fig. 4 die Vorrichtung gemäss der Fig. 3 in einem Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3.
Gemäss dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 besteht die Vorrichtung zum Stanzen von Löchern in ein als Rundrohr ausgebildetes Hohlprofil 1 aus einem in seiner Umrissform an den lichten Querschnitt des Hohlprofiles 1 angepassten Dorn 2, der in das Hohlprofil 1 einführbar ist und im Bereich seines Einführendes einen Stanzzylinder 3 bildet, dessen Kolben 4 über Hydraulikleitungen 5 und 6 beidseitig beaufschlagbar ist. Die durch einen Zylinderdeckel 7 geführte Kolbenstange bildet einen mit Schneiden versehenen Werkzeugstempel 8, der in einem bezüglich des Domes 2 achsnormalen Schnitt eine Umrisslinie zeigt, die innerhalb des lichten Querschnittes des Hohlprofiles 1 liegt, wie dies der Fig. 2 entnommen werden kann.
Der Stanzzylinder 3 mit dem Werkzeugstempel 8 kann daher in das als Rundrohr ausgebildete Hohlprofil 1 eingeführt werden, bis der Werkzeugstempel 8 gegenüber der Achse des zu stanzenden Loches ausgerichtet ist.
Durch eine Beaufschlagung des Kolbens 4 des Stanzzylinders 3 über die Hydraulikleitung 5 wird der Werkzeugstempel 8 gegen das Hohlprofil 1 gedrückt, wobei sich der Dorn 2 im gegenüberliegenden Umfangsbereich am Hohlprofil 1 abstützt Die auftretenden Stanzkräfte können daher über die Rohrwandung aufgenommen werden, ohne eine unzulässige Verformung des Hohlprofiles 1 befürchten zu müssen. Beginnend von den einander gegenüberliegenden, in Fig. 2 ersichtlichen Anschnittstellen 9 wird das herzustellende Loch fortschreitend ausgestanzt, bis die Rohrwandung vollkommen durchtrennt ist und der Stanzabfall nach aussen durchgedrückt wird. Nach einer gegensinnigen Beaufschlagung des Kolbens 4 über die Hydraulikleitung 6 und einer damit verbundenen Einziehung des Werkzeugstempels 8 kann der Dorn 2 gegenüber dem Hohlprofil 1 für eine neue Lochstanzung axial verlagert werden.
Im Gegensatz zu einem Rundrohr ist bei einem Vierkantrohr ein Verzicht auf eine Matrize nicht möglich, ohne eine unzulässige Verformung des Hohlprofiles in Kauf zu nehmen. Gemäss den Fig. 3 und 4 wird daher zum Lochstanzen von Vierkantrohren eine Matrize 10 vorgesehen, die von aussen an die zu lochende Wand des Hohlprofiles 1 angestellt wird. Zu diesem Zweck ist das den Dorn 2 aufnehmende Gestell 11 mit einem Stützrahmen 12 versehen, der den Dorn 2 umschliesst und auf der einen Dornseite die Matrize 10trägt, die über einen Stellzylinder 13 am Stützrahmen 12 gelagert ist.
Der in seinen Abmessungen dem Stanzzylinder 3 im Dorn 2 entsprechende Stellzylinder 13 ist mit dem Stanzzylinder 3 hydraulisch verbunden, so dass mit der Beaufschlagung der Hydraulikleitung 5 der Kolben 14 des Stellzylinders 13 die Matrize 10 gegen die zu lochende Wand des Hohlprofiles 1 drückt, während zugleich der Werkzeugstempel 8 über den Kolben 4 des Stanzzylinders 3 angestellt wird. Da der Stanzzylinder 3 mit dem Stellzylinder 13 hydraulisch verbunden sind, können die Kolben 4 und 14 dieser Zylinder 3 und 13 aufgrund der übereinstimmenden Abmessungen gleichsinnig verlagert werden, so dass sich für das Hohlprofil 1 eine schwimmende Einspannung zwischen dem Werkzeugstempel 8 und der Matrize 10 ergibt.
Damit beim Durchstanzen der Hohlprofilwand die wegfallende Stanzkraft durch den Werkzeugstempel 8 nicht zu einer einseitigen Belastung des Hohlprofiles 1 durch die Matrize 10 führen kann, ist auf der dem Werkzeugstempel 8 gegenüberliegenden Dornseite ein zusätzlicher Druckzylinder 15 vorgesehen, dessen Kolben 16 gegensinnig zum Kolben 4 des Stanzzylinders 3 über die Hydraulikleitung 5 beaufschlagt wird, wobei der Druckzylinder 15 das Hohlprofil 1 gegen den Querschenkel 17 des Stützrahmens 12 flachig andrückt Dies ist wegen der schwimmenden Anordnung 4 und 14 des Stanzzylinders 3 und des Stellzylinders 13 möglich, ohne eine Verformung des Hohlprofiles 1 befürchten zu müssen.
Wegen der hydraulischen Verbindung des Stanzzylinders 3 und des Druckzylinders 15 bleibt der Dorn 2 von den Druckkräften der Zylinder 3 und 15 unbeeinflusst, so lange der Kolben 4 des Stanzzylinders 3 nicht beim Durchstanzen des Hohlprofiles 1 in eine Anschlaglage am Zylinderdeckel 7 gedrückt wird. Ist dies der Fall, so bewirkt der zwischen den Kolben 4 und 16 des Stanzzylinders 3 und des Druckzylinders 15 wirksame Hydraulikdruck
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eine begrenzte Verlagerung des Domes 2 gegen die Matrize 10, so dass die gestanzte Hohlprofilwand nicht mehr zwischen dem Werkzeugstempel 8 und der Matrize 10, sondern zwischen der Matrize 10 und dem Dorn 2 verformungsfrei eingespannt gehalten wird.
Die sich dabei ergebende Abstützung des Kolbens 16 am Querschenkel 17 des Stützrahmens 12 über die dazwischenliegende Profilwand kann ja keine Profilverformung mit sich bringen, weil diese dazwischenliegende Profilwand flächig an den Querschenkel 17 angedrückt wird. Es muss also lediglich für eine begrenzte Verlagerungsmöglichkeit des Dornes 2 gesorgt werden, was im allgemeinen bereits durch die Eigenelastizität des Domes 2 in einem ausreichenden Mass gegeben ist. Reicht die Eigenelastizität jedoch nicht aus, so kann der Dorn 2 gegenüber dem Gestell 11 begrenzt verschwenkbar gelagert werden, was jedoch einen Gewichtsausgleich für den Dorn 2 verlangt, um zusätzliche Gewichtsbelastungen des Hohlprofiles 1 durch den Dorn 2 auszuschliessen.
Nach dem Stanzvorgang kann durch eine gegensinnige Beaufschlagung der Zylinder 3,13 und 15 über die Hydraulikleitung 6 die gezeichnete Ausgangsstellung wieder hergestellt werden, um nach einer axialen Verstellung des Hohlprofiles 1 gegenüber dem Werkzeugstempel 8 eine neue Stanzung vornehmen zu können. Die Abfuhr des nach aussen gedrückten Stanzabfalles über die Matrize 10 bringt keinerlei Schwierigkeiten mit sich, weil ja die Matrize 10 mit einem Abfuhrkanal 18 für den Stanzabfall versehen werden kann.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Vorrichtung zum Stanzen eines Loches in ein Hohlprofil mit einem einen hydraulischen
Stanzzylinder und einen über den Kolben des Stanzzylinders betätigbaren Werkzeug- stempel aufnehmenden Träger, der einen in das Hohlprofil einführbaren, zum Hohlprofil achsparallelen Dorn bildet, dessen mit dem Stanzzylinder und dem eingezogenen Werk- zeugstempel gemeinsamer Umriss bezüglich einer achsnormalen Ebene innerhalb des lich- ten Querschnittes des Hohlprofiles liegt, dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn (2) einen dem lichten Querschnitt des Hohlprofiles (1) entsprechenden Umriss aufweist und/oder Teil eines Gestells (11) ist, das eine an die Aussenseite des Hohlprofiles (1) anstellbare Matrize (10) für den Werkzeugstempel (8) trägt.