-
Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Innenhochdruck-Umformung
von metallischen, hohlkörperförmigen Rohlingen
in einem nach dem Einlegen des Rohlings geschlossenem, mehrteiligem Werkzeug,
das in einem Maschinenrahmen angeordnet ist und dessen Werkzeugteile
gegen den hohen Innendruck von mit der erforderlichen Zuhaltekraft kraftbeaufschlagten,
das Werkzeug während
des Umformprozesses gürtelartig
umschließenden,
im Querschnitt im wesentlichen U-förmigen Zugbügeln zusammengehalten
werden.
-
Das
Innenhochdruck-Umformen ist hinlänglich
bekannt und in der einschlägigen
Literatur beschrieben (vgl. DE-Z „Werkstatttechnik 79 (1989)", VDI-Fortschrittsberichte,
Reihe 2, Nr. 142, VDI-Verlag 1987). Es wird vorzugsweise zum Herstellen
unterschiedlich geformter Hohlkörper
aus einem Halbzeug, beispielsweise ein rohrförmiges Werkstück, angewendet.
Ein Rohrabschnitt, z. B. aus Stahl oder Kupfer, wird dabei in ein
mehrteiliges Innenhochdruck-Umformwerkzeug ohne feste Innenmatrize
mit von Axialzylindern betätigten
Dichtstempeln bzw. Umformstößeln eingelegt.
Nach dem Verschließen der
Enden des Rohrabschnitts durch die Dichtstempel wird der Rohrabschnitt
mit Hilfe eines geeigneten Druckmittels mit hohem Innendruck beaufschlagt
und unter gleichzeitiger Beaufschlagung mit axialem Druck (durch
die Dichtstempel) auf die Rohrwandung umgeformt. Der Axialdruck
und der Innendruck bewirken, daß sich
der Rohrabschnitt an die die endgültige Form eines Hohlkörpers aufweisende
Innenkontur/-wandung des Konturraums des Umformwerkzeugs anlegt.
Beim Innenhochdruck-Umformen wird der Werkstoff in den plastischen
Zustand versetzt, der während
des gesamten Vorgangs unter Berücksichtigung
von Werkstoffverfestigung und etwaiger Werkzeugkräfte aufrechterhalten
wird.
-
Eine
Zuhaltevorrichtung der eingangs genannten Art ist durch die
DE 102 30 071 C1 bekannt geworden.
Die beiden Zugbügel
besitzen einen eine geschlossene Kontur aufweisenden Zugrahmen,
zwischen denen unter Einschaltung von Auflageflächen bereitstellenden Segmenten
das Werkzeug eingeschlossen und zusammengehalten wird. Die Zugbügel sind über Gelenke
schwenkbar befestigt und mit im Maschinenrahmen gelagerten Schwenkzylindern verbunden.
Nach dem Einlegen des Werkstückes/Rohlings
in das geöffnete
Formwerkzeug wird dieses mittels Hubzylindern geschlossen, so daß die beiden
Werkzeughälften
des zweiteiligen Werkzeuges aufeinanderliegen. Anschließend werden
die Zugbügel
mit Hilfe der Schwenkzylinder in die Vertikale geschwenkt, wobei
zwischen Auflageflächen
einer oberhalb des Werkzeugs angeordneten Traverse und den Auflageflächen der
Segmente der Zugbügel ein
Luftspalt besteht, der dort erforderlich ist, um ein berührungsloses
Einschwenken der Zugbügel
zu ermöglichen.
Zum Aufbringen der Zuhaltkraft von mehr als 3 MN sind unterhalb
des Werkzeuges mehrere Kraft erzeugende, hydraulische Hochdruckzylinder vorgesehen,
die auf die Zugbügel
einwirken und die beiden Werkzeughälften verspannen.
-
Diese
bekannte Zuhaltevorrichtung ist konstruktiv sehr aufwendig, weil
sie neben den mehreren Kraft erzeugenden Hochdruckzylindern zahlreiche weitere
Zylinder und außerdem
eine zusätzliche
Traverse oberhalb des Werkzeugs sowie außerdem sehr groß bauende
Zugbügel
erfordert. Denn diese müssen
bis über
die oberhalb des Maschinenrahmens angeordnete Traverse hinausragen.
Schließlich bringt
das Verschwenken der Zugbügel
insbesondere dann große
Probleme mit sich, wenn das Werkzeug zur Umformung eines sehr langen
Rohlings mit entsprechend großer
Länge ausgelegt
werden muß und
mehr als zwei Zugbügel
benötigt
werden. Das führt
nämlich
zu gegenseitigen Behinderungen und Schwierig keiten beim sukzessiven
oder gleichzeitigen Verschwenken von zwei oder mehreren Zugbügeln in
die gleiche Richtung.
-
Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung
zu schaffen, die konstruktiv weniger aufwendig ist, sich bedienungsfreundlicher
zum Einsatz bringen lässt
und auch bei mehr als zwei vorhandenen Zugbügeln ein ungehindertes, einfaches
Handhaben beim Öffnen und
Schließen
des Werkzeugs ermöglicht.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß die
Zugbügel
bleibend aufrecht stehend angeordnet sind und jeweils zumindest
ein Zugbügel
von zumindest einem weiteren Zugbügel räumlich getrennt vorgesehen
ist, wobei die Zugbügel
linear aufeinander zu und voneinander weg beweglich sind. Es ist
somit keine raumgreifende Schwenkbewegung mehr erforderlich, vielmehr
lässt sich
das Werkzeug durch einfaches Hin- und Herbewegen der stets ihre
aufgerichtete, vertikale Wirkposition einnehmenden Zugbügel zum Öffnen freigeben
bzw. mit der erforderlichen Zuhaltkraft schließen. Die Zugbügel können hierbei
innerhalb des Maschinenrahmens, d.h. diesen nicht übergreifend
vorgesehen werden und nach einem Vorschlag der Erfindung in Verfahrwagen
angeordnet sein, die auf Linearführungen
des Maschinenrahmens laufen, vorteilhaft mit diesen als Antrieb
zugeordneten Hydraulikzylindern.
-
Die
Verfahrantriebe bzw. Hydraulikzylinder brauchen wegen der geradlinigen
Wirkungs- und Verfahrweise zudem ebenso wie die Zugbügel nicht gelenkig
befestigt zu werden. Außerdem
lassen sich an den beiden gegenüberliegenden
Werkzeugseiten, wenn das Werkzeug sehr lang sein sollte, zwei oder mehr
Zugbügel
vorsehen, ohne daß es
zu gegenseitigen Behinderungen und Störungen kommt, wenn diese mehreren
Zugbügel über das
Werkzeug oder von diesem weggefahren werden.
-
Der
durch die lineare Verfahrbarkeit der Zugbügel und deren Unterbringung
in dem Maschinenrahmen erreichte Raumgewinn ermöglicht es, daß dem Werkzeug
nach einer Ausgestaltung der Erfindung lediglich ein von unten angreifender,
die Zuhaltekraft aufbringender, sich vorzugsweise an den unteren
Enden der umschließenden
Zugbügel
abstützender
Kraftzylinder zugeordnet werden kann. Bei dieser somit erreichten
Kompakt-Zuhaltung, wobei die U-förmigen
Enden des geschlossenen Zugrahmens der Zugbügel ebenfalls mit dem Werkzeug bzw.
dem Kraftzylinder mit ebenen Flächen
zugewandten Segmenten ausgefüllt
sind, liegt der einzige Kraftzylinder mittig unterhalb der Werkzeugteile,
wodurch sich eine günstige
Krafteinleitung über
die Zugbügel
ergibt.
-
Nach
einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist der obere Werkzeugteil
mit einem Werkzeug-Schließzylinder
verbunden. Dieser lässt
sich im Kopfrahmen des Maschinenrahmens mittig zwischen den einander
benachbart gegenüberliegenden
Zugbügeln
vorsehen. Der Schließzylinder
dient lediglich zum Öffnen
und Schließen
des Werkzeugs beim Einlegen eines umzuformenden Rohlings bzw. Entnehmen
eines umgeformten Fertigproduktes, wozu er das obere Werkzeugteil
nur anzuheben bzw. abzusenken braucht.
-
Weitere
Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und
der nachfolgenden Beschreibung eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiels
der Erfindung. Es zeigen:
-
1 in
einer perspektivischen Gesamtansicht eine Innenhochdruck-Umform-Maschine mit in ihrem
Maschinenrahmen angeordnetem, von Zugbügeln zusammengehaltenem Werkzeug,
schematisch dargestellt;
-
2 eine
Seitenansicht der Innenhochdruck-Umform-Maschine nach 1;
und
-
3 eine
Seitenansicht der Innenhochdruck-Umform-Maschine nach 1.
-
Eine
in den 1 bis 3 der Einfachheit halber ohne
Druckmittelanschlüsse
und -versorgungseinheiten schematisch dargestellte Innenhochdruck-Umform
(IHU)-Maschine 1 besteht
aus einem bodenseitig mit dem Fundament verankerten Maschinenrahmen 2 und
einem darin angeordnetem Werkzeug 3, das im Ausführungsbeispiel
ein absenkbares bzw. anhebbares Werkzeugoberteil 3a und
ein starr auf einer Stütztraverse 4 angeordnetes
Werkzeugunterteil 3b aufweist; die Trennebene ist mit 5 beziffert.
-
Das
in den Figuren geschlossen dargestellte Werkzeug 3 wird
von im Ausführungsbeispiel
zwei Zugbügeln 6a, 6b zusammengehalten,
die als geschlossene Zugrahmen mit oben und unten U-förmiger Kontur
ausgebildet sind und das Werkzeug 3 gürtelartig umschließen (vgl.
die 2 und 3). Die Zugbügel 6a, 6b sind
einander gegenüberliegend
in von vornherein vertikal aufgerichteter Position starr und getrennt
voneinander in jeweils auf Linearführungen 7 (vgl. 3)
des Maschinenrahmens 2 angeordneten Verfahrwagen 8a, 8b linear
aufeinander zu und voneinander weg beweglich. Die Verfahrbewegungen
werden von an den Verfahrwagen 8a, 8b angreifenden
Stellantrieben 9 durchgeführt, in der Regel hydraulische
oder pneumatische Verstellzylinder.
-
Das
obere Werkzeugteil 3a ist zum Öffnen des Werkzeugs 3 mit
einem im Kopfrahmen 10 angeordneten Schließzylinder 11 verbunden,
der über Bolzen 12 mit
dem Werkzeugoberteil 3a verschraubt ist und mit seinem
Kolben 13 mittig zwischen den Zugbügeln 6a, 6b liegend
angreift. Zum Einlegen eines umzuformenden, hohlkörperförmigen Rohlings (nicht
gezeigt) und auch zum Entnehmen des umgeformten Fertigproduktes
werden die Zugbügel 6a, 6b in
Fahrtrichtung gemäß Pfeil 14a bzw. 14b gegenläufig linear
verfahren, bis sie sich in Längsrichtung
des Werkzeugs 3 von diesem nach außen hin entfernt haben. Das
obere Werkzeugteil 3a kann dann mittels des Schließzylinders 11 angehoben
bzw. abgesenkt werden.
-
Wenn
das Werkzeugoberteil 3b zu einem in den Figuren gezeigten
Umformvorgang geschlossenem Werkzeug 3 abgesenkt worden
ist, werden die Verfahrwagen gegenläufig zu den Pfeilrichtungen 14a bzw. 14b aufeinander
zu bewegt, so daß sich
die Zugbügel 6a bzw. 6b über das
Werkzeug 3 und einen die Zuhaltekraft aufbringenden, mittig
unterhalb des Werkzeugs 3 bzw. des Werkzeugunterteils 3b angeordneten
Kraftzylinder 15 legen. Hierbei stellen die oberen und
unteren U-Enden
der Zugbügel 6a, 6b ausfüllende Segmente 16 (vgl. 3)
ebene Anlageflächen
zu einerseits dem Werkzeugoberteil 3a und andererseits
dem Kraftzylinder 15 bereit.
-
Der
Hochdruck zur Innenumformung des sich in dem geschlossenen und von
den Zugbügeln 6a, 6b durch
Beaufschlagung des Kraftzylinders 15 zusammengehaltenen
Werkzeugs 8 befindenden hohlkörperförmigen Rohlings wird durch
beidseitig des Werkzeugs angeordnete Axialzylinder 17 aufgebracht,
die mit in der Trennebene 5 verlaufenden Dichtstempeln 18 gleichzeitig
den Werkzeughohlraum von beiden Enden her dichtend verschließen. Die
Axialzylinder 17 sind an nicht gezeigte Hochdruckmittelquellen
angeschlossen.
-
Zum
Betrieb der IHU-Maschine 1 bedarf es in der beschriebenen
Ausführung,
wobei abweichend von der Darstellung jeder Verfahrwagen 8a bzw. 8b auch
mehr als einen Zugbügel
aufweisen kann, was von der Länge
des Werkzeugs abhängig
ist, lediglich linearer Verfahr- bzw. Stellbewegungen. Das gilt
für die
Heb- und Senkbarkeit des Werkzeugoberteils zum Öffnen bzw. Schließen des
Werkzeugs 3, insbesondere aber für die Zugbügel 6a, 6b,
die innerhalb des Maschinenrahmens 2 angeordnet sind und
in unverändert
vertikal aufgerichteter Position horizontal linear verfahrbar bzw.
hin und her beweglich sind.