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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Innenhochdruckumformung
von Komponenten aus rohrförmigen
Werkstücken,
insbesondere Mikrokomponenten, umfassend ein wenigstens zweiteiliges Formwerkzeug,
in welches ein Werkstück
einlegbar ist, sowie Mittel zum Abdichten und/oder zur Druckbeaufschlagung
des Werkstückes
an den Werkstückenden.
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Derartige
Vorrichtungen sind im Stand der Technik für traditionelle Bauteile allgemein
bekannt. Üblicherweise
werden in solchen Vorrichtungen zumeist metallische rohrförmige Werkstücke durch Druckbeaufschlagung
von innen mittels eines Fluids, oftmals eines flüssigen Fluids, aufgeweitet.
Durch die Aufweitung innerhalb eines Formwerkzeuges kann die Aufweitung
erfolgen, bis dass die aufgeweitete Wandung des Werkstückes an
einer konturierten Innenwandung eines Formwerkzeuges anliegt. Die konturierte
Innenwandung, die auch als Formgravur bezeichnet wird, definiert
somit die spätere äußere Gestalt
eines umzuformenden Werkstückes.
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Eine
bekannte Vorrichtung zur Durchführung solcher
Innenhochdruckumformungen umfasst dabei üblicherweise ein wenigstens
zweiteiliges Formwerkzeug, welches geöffnet werden kann, um ein rohrförmiges Werkstück für den Umformungsprozess
einzulegen. Nach Schließen
des Formwerkzeugs, insbesondere durch Aufpressen eines oberen Formwerkzeugteiles
auf ein unteres Formwerkzeugteil werden an die offenen Werkstückenden
Mittel zum Abdichten und Mittel zum Befüllen/Beaufschlagen mit unter Druck
stehendem Fluid angepresst und durch den erzeugten Innendruck das
Werkstück
umgeformt. Nach der so erfolgten Umformung und insbesondere Entfernung
der vorgenannten Mittel kann sodann das Formwerkzeug geöffnet und
das umgeformte Werkstück
entnommen werden.
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Bei
solchen Umformungen ist es bekannt, dass Vorrichtungs- und Werkzeugteile
aufgrund der vergleichsweise hohen, für die Umformung eingesetzten
Lasten/Drücke
elastischen Formänderungen während des
Umformungsprozesses unterliegen können. Solche Formänderungen
können
sich sowohl bei den Formwerkzeugen, als auch bei den einliegenden
Werkstücken
und den angrenzenden Vorrichtungsteilen auswirken.
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Bei
diesen Formänderungen
kann es insbesondere zu einer elastischen Stauchung der Formwerkzeuge
kommen, da ein oberes Formwerkzeugteil mit einer dem Innendruck
proportionalen Schließkraft
gegen das untere Formwerkzeugteil gepresst werden muss. Hierbei
kann es zu einer Verlagerung insbesondere Parallelverlagerung des
Formwerkzeuges und des darin einliegenden Werkstückes gegen über anderen externen Vorrichtungsteilen
kommen, wie z.B. Mitteln zur Abdichtung, wie beispielsweise Dichtstempeln
oder den Mitteln zum Befüllen
und Druckbeaufschlagen, die z.B. von außen gegen das Formwerkzeug
bzw. die Werkzeugenden während der
Umformung gepresst werden.
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Hierdurch
kann es zu einer verringerten Prozess-Sicherheit kommen, beispielsweise
durch reduzierte Dichtigkeit bei den Mitteln zum Abdichten oder Befüllen/Druckbeaufschlagen.
Ebenso kann es zu einem erhöhten
Verschließ oder
auch zum Bruch von Formwerkzeugen kommen.
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Um
diesem Effekten entgegenzuwirken, ist es bereits bekannt, Antriebe
zum Antreiben von Mitteln für
die Abdichtung bzw. Befüllung
und Druckbeaufschlagung direkt am Formwerkzeug zu befestigen. Da
sich die Antriebe somit jedoch direkt am Formwerkzeug abstützen werden
durch die Einleitung der bei der Umformung auftretenden Reaktionskräfte direkt
in das Formwerkzeug Spannungen und Verzerrungen hervorgerufen, die
ebenfalls die Prozess-Sicherheit beeinträchtigen.
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Z.B.
können
auch aufgrund des Gewichtes der vom dem Formwerkzeug getragenen
Antriebe Schrägstellungen
der Mittels zum Abdichten und/oder Befüllen/Druckbeaufschlagen entstehen. Darüber hinaus
sind bei einer solchen Lösung
die Antriebe bei einem Wechsel der Formwerkzeuge nur sehr aufwändig zu
demontieren bzw. neu zu montieren.
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Diese
vorgenannten Probleme führen
dazu, dass bekannte Vorrichtungen der genannten Art nicht eingesetzt
werden können
für die
Innenhochdruckumformung von Mikrokomponenten, also z.B. rohrförmigen Werkstücken mit
Abmessungen von z.B. kleiner 3 mm Durchmesser bevorzugt weniger als
1 mm Durchmesser, da sich bei solchen kleinen Werkstücken die
Formänderungen
relativ zur Werkstückgröße stärker auswirken
als bei üblichen
Werkstückgrößen. Hierbei
können
bei den Mikrokomponenten Verhältnisse
von Wandstärke
zu Durchmesser von 0.02 bis 0.2 zum Einsatz kommen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der vorgenannten Art zu schaffen,
bei der die vorgenannten Nachteile vermindert oder überwunden
werden und somit unvermeidbare elastische Formänderungen keine negativen Auswirkungen
zeigen.
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Gelöst wird
die Aufgabe erfindungsgemäße durch
eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art,
bei der an dem Formwerkzeug wenigstens eine Führung angeordnet ist, auf der
ein Schlitten verschieblich ist, der Mittel zum Abdichten und/oder
zur Befüllung/Druckbeaufschlagung
eines Werkstückendes trägt, wobei
ein Schlitten mittels eines getrennt zu der wenigstens einen Führung angeordneten
Antrieb verschiebbar ist, der zumindest im Wesentlichen querkraftfrei
an den Schlitten gekoppelt ist.
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Wesentlicher
Kerngedanke hierbei ist es zum einen, dass durch die Anordnung einer
Führung an
dem Formwerkzeug bei einer elastischen Verformung des Formwerkzeuges
aufgrund einer Schließkraft
eine Verlagerung des Formwerkzeuges aufgrund der daran befestigten
Führung
gleichzeitig auch eine Verlagerung der Führung bewirkt, so dass die
relative Lage zwischen Führung
und Formwerkzeug erhalten bleibt.
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Mittels
eines Schlittens, der auf einer solchen Führung verschieblich ist und
z.B. mittels eines geeigneten Antriebes in Richtung auf ein offenes
Werkstückende
zubewegbar ist, können
sodann erfindungsgemäß Mittel
zum Abdichten und/oder Mittel zum Befüllen/Druckbeaufschlagen an
die Werkstückenden
dicht angestellt werden. Derartige Mittel können hierfür auf einem solchen Schlitten
montiert sein.
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Bei
einem solchen Mittel kann es sich z.B. um einen Dichtstempel handeln,
der das Werkstück gegen
den Innendruck bei der Umformung am offenen Werkstückende abdichtet.
Weiterhin kann es sich um einen Befüllungstempel handeln, der ebenso wie
ein Dichtstempel an ein offenes Werkstückende angestellt und angepresst
wird, der eine Bohrung oder einen Kanal aufweist, mit dem Fluid,
z.B. flüssiges
Fluid in das Innere des Werkstücks
eingefüllt werden
und unter Druck gesetzt werden kann.
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Es
ist zum anderen wesentlicher Kerngedanke, dass ein Schlitten mittels
eines getrennt zu der wenigstens einen Führung angeordneten Antrieb verschiebbar
ist, der zumindest im Wesentlichen querkraftfrei an den Schlitten
gekoppelt ist. Die Anordnung eines Antriebs zum Bewegen und Anpressen
eines Schlittens getrennt von der Führung und somit auch getrennt
von dem Formwerkzeug verhindert jegliche Verformungen oder Verzerrungen
die aufgrund von Reaktionskräften
zwischen Antrieb und Formwerkzeug entstehen können. Somit werden die im Stand
der Technik bekannten Nachteile bereits durch diese Anordnung vermieden.
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Weiterhin
bewirkt die zumindest im Wesentlichen querkraftfreie Ankopplung,
dass durch die Kraftwirkung zwischen Antrieb und Schlitten keine oder
im wesentlichen keine Querkräfte
entstehen, sondern nur Kräfte
in Richtung der möglichen
Verschiebungsrichtung des Schlittens auf/in der Führung. Unter
Querkräften,
die gemäß der Erfindung vermieden
werden, werden somit jegliche Kräfte
verstanden, die eine senkrechte Komponente zur Verschiebungsrichtung
eines Schlittens aufweisen und somit zu einer Verzerrung oder Verformung
am Formwerkzeug oder an den Anschlussstellen zwischen Werkstückenden
und den genannten Mitteln beitragen könnten.
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Durch
die im Wesentlichen querkraftfreie Ankopplung zwischen einem Antrieb
und einem Schlitten wird weiterhin erreicht, dass selbst bei einer
Bewegung des Formwerkzeuges und der wenigstens einen Führung keine
Kraftwirkungen senkrecht zur Verschieberichtung zwischen antrieb
und Schlitten entstehen, da für
diese Kräfte
eine Entkopplung besteht. Auch bewegt sich der Antrieb selbst bei
einer möglichen
Bewegung einer Führungselement
nicht mit.
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Gemäß der Erfindung
kann es vorgesehen sein, die Führung
vorteilhaft weiterzubilden. Beispielsweise kann die wenigstens eine
Führung
an wenigstens einem der Teile des Formwerkzeuges angeordnet ist.
Hier wird bevorzugt das untere Teil eines Formwerkzeuges gewählt, so
dass bei einem Abheben des oberen Formwerkzeugteils für die Entformung
die Führung
an Ort und Stelle verbleit.
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Weiterhin
kann es bevorzugt vorgesehen sein, dass jedem der Werkstückenden
eine Führung mit
einem Schlitten und ein Antrieb zugeordnet ist. So besteht die Möglichkeit
jedes der Werkstückenden, von
denen üblicherweise
wenigstens zwei bei rohrförmigen
Werkstücken
vorhanden sind, erfindungsgemäß zu verschließen mit
den jeweils nötigen
Mittel, also z.B. zum Abdichten und/oder zur Befüllung/Druckbeaufschlagung.
Hierbei können
die Führungen,
z.B. bei axialen Werkstücken
parallel sein und miteinander fluchten oder auch einen Versatz an beiden
Seiten des Formwerkzeuges aufweisen. Bei gekrümmten Werkstücken kann
es auch vorgesehen sein, dass die Führungen zueinander in einem
Winkel angeordnet sind.
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Bevorzugt
kann die Vorrichtung derart ausgeführt werden, dass eine Führung in
der Trennebene des Formwerkzeugs angeordnet ist. So bleibt sichergestellt,
dass bei jeglicher Größenordnung
der eintretenden Verformung die Lage einer Führung relativ zu einem Werkstückende,
welches sich üblicherweise
in der Trennebene befindet, erhalten bleibt. Somit bleibt gleichzeitig
auch die Lage eines jeweiligen Schlittens mit darauf montierten
Mitteln zum Abdichten und/oder Befüllen/Druckbeaufschlagen relativ
zum Werkstückende
gleich,
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Besonders
bevorzugt wird dabei die Anordnung einer Führung so gewählt, dass
sich eine Führung
durch ein Formwerkzeug hindurch erstreckt, insbesondere von einem
Werkstückende
zum einem anderem Werkstückende.
Bei einem Werkstück
mit nur zwei Werkstückenden
kann es somit nur eine einzige Führung
geben, die auf einer Seite des Formwerkzeuges einen Schlitten zur
Aufnahme wenigstens eines ersten der vorgenannten Mittel führt und auf
der anderen Seite einen weiteren Schlitten führt zur Aufnahme wenigstens
eines zweiten der vorgenannten Mittel, also insbesondere auf einer
Seite einen Stempel zum Dichten und auf der andere Seite einen Stempel
zum Befüllen
und Druckbeaufschlagen. Durch die Fortführung der Führung von einer Seite des Formwerkzeuges
durch dieses hindurch zur anderen Seite wird eine besondere Stabilität bei der
Führung
und zum Formwerkzeug erzielt.
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Ein
einer Ausführungsform
kann es vorgesehen sein, dass das eine Führung durch zwei, zumindest
ausserhalb des Formwerkzeugs parallele Stäbe gebildet ist, insbesondere
die von einem Schlitten umgriffen sind. Beispielsweise kann es sich
um runde Stäbe,
bevorzugt in der Fertigungsqualität von Wellen handeln, auf denen
ein Schlitten mittels Gleitlagern geführt wird. Die einander gegenüberliegenden Endabschnitte
eines jeden Stabes können
dabei nicht parallel unter einem Winkel zueinander angeordnet sein,
z.B. wenn ein Stab nicht exakt gerade ausgerichtet ist sondern eine
Krümmung/Biegung aufweist.
In diesem Fall sind auch die Verschieberichtungen zweier an zwei
Seiten eines Formwerkzeuges angeordneter Schlitten nicht parallel
zueinander.
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Bevorzugt
wird die Vorrichtung derart gewählt,
dass insbesondere bei axialen rohrförmigen Werkstücken die
Achsen von auf zwei Seiten des Formwerkzeugs liegenden Führungen
koaxial sind, damit die Kraftvektoren die durch die Schlitten auf
die Werkstückenden
wirken exakt einander entgegengerichtet sind und einander kompensieren.
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Gemäß der Erfindung
kann es vorgesehen sein, dass ein Antrieb oder zumindest ein Halter
eines Antriebs mit einem Teil, insbesondere einem unteren Teil des
Formwerkzeugs auf einer gemeinsamen Grundplatte angeordnet ist,
insbesondere wobei auf einen oberen Teil des Formwerkzeugs ein Schließdruck aufgebracht
wird. Hierbei kann das untere Teil des Formwerkzeugs direkt oder über ein Zwischenteil
auf der Grundplatte angeordnet sein. Dies hat den Vorteil, dass
alle Reaktionskräfte,
wie diejenigen zum Schließdruck
zwischen oberer und unteren Hälfte
eines Formwerkzeuges und diejenigen zum Anpressdruck durch die Antriebe
durch die Grundplatte aufgenommen werden. Diese kann somit entsprechend
stabil ausgeführt
werden.
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Hierbei
kann es weiterhin vorgesehen sein, dass der Schließdruck durch
einen Antrieb aufgebracht wird, der über eine Gestell-/Rahmenanordnung
mit der gemeinsamen Grundplatte verbunden ist. So kann ein geschlossener
Kraftfluss erreicht werden.
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Gemäß der Erfindung
kann es vorgesehen sein, dass die im Wesentlichen querkraftfreie
Kopplung zwischen einem Antrieb und einem Schlitten ausgebildet
ist durch einen losen Kontakt zwischen Schlitten und Antrieb. Hierbei
wird unter einem losen Kontakt verstanden, dass ein den Schlitten
in einer Richtung zum Werkstückende
antreibendes Element, z.B. ein Stößel an einer Wirkfläche eines Schlittens
nur anliegt, insbesondere jedoch nicht mit dieser verbunden bzw.
daran befestigt ist. Sofern eine Befestigung vorgesehen ist, ist
diese erfindungsgemäß querkraftfrei
auszubilden, so dass keine Kräfte
in einer Richtung bzw. mit einer Komponente senkrecht zur Verschieberichtung
eines Schlitten durch diese Befestigung übertragen wird. Aufgrund der
Anlage zwischen zwei Wirkflächen
des Antriebs und des Schlittens ist der Schlitten in Vorschubrichtung
durch den Antrieb bewegbar. Somit wird eine Kraft im Wesentlichen
nur in Richtung der Vorschubrichtung übertrage. Eine dazu senkrecht
wirkende Kraft würde
gemäß der querkraftfreien
Kopplung lediglich bewirken, dass sich die Anlagestelle zwischen Antrieb
und Schlitten ändert.
Somit ist jegliche Bewegung zwischen Formwerkzeug und Antrieb aufgrund einer
elastischen Formänderung
ohne negative Auswirkung möglich.
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Bei
der Kopplung zwischen Antrieb und Schlitten kann es vorgesehen sein,
dass im Bereich des losen Kontaktes querkraft- und/oder reibungsreduzierende
Mittel eingesetzt sind. So wird die Möglichkeit zur Querbewegung
zwischen Antrieb und Formwerkzeug bzw. Schlitten/Führung noch
weiter erleichtert. Beispielsweise kann ein solches Mittel ausgebildet
sein als eine Rollen- und/oder Kugellagerung, insbesondere wobei
die Rollen bei einer vertikalen Schließkraft horizontal und senkrecht
zur Schlittenbewegung zwischen den jeweiligen Wirkflächen von
Antrieb und Schlitten angeordnet sind. Aufgrund dieser Rollen können somit
die Wirkflächen von
Antrieb und Schlitten, zwischen denen eine Kraft in Vorschubrichtung übertragen
wird in vertikaler Richtung, also in Richtung der wirkenden und
potentiell deformierenden Schließkraft aneinander vorbeirollen.
Die bewirkt eine Entkopplung zu einer möglichen Querkraft in vertikaler
Richtung und somit die erfindungsgemäße Entkopplung.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in den nachfolgenden Figuren dargestellt. Es zeigen:
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1: die Prozessschritte bei der Innenhochdruckumformung;
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2:
die elastische Stauchung des Formwerkzeugs;
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3:
eine perspektivische Übersichtsdarstellung
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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4:
eine perspektivische Darstellung wie in 3, jedoch
ohne Vorrichtungsanteile zur Erzeugung der Schließkraft;
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5:
die Ausbildung eines Stempels zur Befüllung und Druckbeaufschlagung;
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6:
die Ausbildung eines Stempels zur Befüllung und Druckbeaufschlagung;
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Die 1 zeigt zunächst in einer Übersicht die
Schritte zur Durchführung
einer Innenhochdruckumformung eines rohrförmigen Werkstücks 1. Das
Werkstück 1 wird
in den unteren Teil 2a eines Formwerkzeugs 2 eingelegt
und anschließend
das in 1a zunächst abgehobene obere Formwerkzeug 2b,
wie in 1b gezeigt auf das untere Formwerkzeug 2a abgesenkt.
Das geschlossene Formwerkzeug 2 weist eine innere Konturierung 3 auf,
auch Formgravur genannt, welche die spätere äußere Formgestalt des umgeformten
Werkstücks 1 definiert.
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Nach
dem Schließen
des Formwerkzeugs 2 werden in diesem Beispiel rechtsseitig
ein Abdichtstempel 4 und linksseitig ein Stempel 5 zur
Befüllung und
Druckbeaufschlagung an die Werkstückenden 1a angestellt.
Der Stempel 5 weist hierfür einen Kanal 5a auf.
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Wie
in 1c gezeigt wird ein Schließdruck P
in vertikaler Richtung auf das Formwerkzeug ausgeübt sowie
auch ein jeweiliger Anpressdruck AP auf die beiden Stempel 4/5.
Es wird durch den Stempel 5 das Werkstückinnere mit flüssigem Fluid
befüllt
und unter hohen Druck gesetzt, so dass sich die Werkstückwandung
aufweitet, bis dass sie an der Innenkontur 3 anliegt. Sodann
ist das Werkstück 1 umgeformt
und kann durch Öffnen
des Formwerkzeuges 2 und Entfernen der Stempel 4/5,
wie 1d) zeigt, entnommen werden.
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Die 2 verdeutlicht
die hierbei entstehende Problematik. In dem linksseitigen Schnitt
des Formwerkzeuges 2 ist das Formwerkzeug 2 in
geschlossenem und unbelastetem Zustand mit Blick auf ein Werkstückende 1a zu
erkennen. Die seitlichen Stirnbereiche der Form weisen dabei einen Öffnungsquerschnitt
auf, der dem Außenquerschnitt
eines einzulegenden Werkstücks 1 am
Endbereich 1a entspricht. Rechts ist dieselbe Situation
jedoch in belastetem Zustand, d.h. wenn ein Schließdruck P
auf das Formwerkzeug 2 von oben über das Formwerkzeugteil 2b ausgeübt wird.
Erkennbar ist hier, dass sich die Trennebene TE zwischen den beiden
Formwerkzeughälften 2a und 2b um
den Betrag Δ nach unten
verlagert. Hierdurch kann es zu einer Undichtigkeit bei den angepressten
Stempeln 4/5 kommen.
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Die 3 zeigt
in der Übersicht
eine erfindungsgemäße Vorrichtung.
Auf einer Grundplatte 6 ist über ein Zwischenstück bzw.
eine Auflage 7 ein unteres Formwerkzeugteil 2a angeordnet.
In der Aufsicht ist die Innenkontur 3 dieses unteren Teil 2a zu erkennen.
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Mittels
eines Antriebs 8, der mittels eines Rahmens/Gestells 9 an
der Grundplatte 6 befestigt ist wird mittels des Antriebsstößels 10 der
das obere Formwerkzeugteil 2b trägt und nach unten bewegt der
Schließdruck
erzeugt, der während
der Umformung gehalten wird. Anschließend dient der Antrieb 8 zum Öffnen des
Formwerkzeugs 2. Der Antriebsstößel 10 kann hydraulisch
angetrieben sein oder mechanisch z.B. über einen Kniehebelmechanismus.
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Dieser
Rahmen bzw. das Gestellt dient der Aufnahme der Prozesskräfte und
bildet einen Träger für weitere
wesentliche Vorrichtungskomponenten. Er kann z.B. aus verschraubten
Rahmenteilen 9 oder eine Schweiß- oder Gusskonstruktion umfassen.
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Den
wesentlichen Kern der Erfindung zeigt die 4 unter
Weglassung des Antriebs 8 und des Gestells 9.
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Gemäß der Erfindung
erstrecken sich durch das Formwerkzeug 2 bzw. dessen unteren
Teil 2a zwei parallel zueinander verlaufende Stangen 11,
die zur Hälfte
Ihres Querschnitt in den unteren Formwerkzeugteil 2a eingebettet
sind. Die Stangen erstrecken sich weiterhin parallel zur Längsachse
des Formwerkzeugs, welche durch die Ausrichtung der Kontur 3 und
des darin einlegbaren Werkstückes
gegeben ist.
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Die
beiden Stangen 11, die beidseits des Formwerkzeugs 2 überstehen,
bilden eine Führung im
Sinne der Erfindung, auf der beidseits des Formwerkzeugs 2 je
ein Schlitten 12 geführt
ist. Die Stangen 11 können
in diesem Beispiel runden Querschnitt aufweisen. Es ist ebenso möglich einen
von der runden Form abweichenden Querschnitt zu verwenden oder eine
Flachbahnführung
auszubilden.
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Beide
Schlitten 12 weisen zwei parallele Bohrungen auf, durch
die die Stangen 11 hindurchreichen. Z.B. können in
die Bohrungen Führungsbuchsen,
z.B. als Gleitlager eingepresst sein. In den Schlitten 12 sind
die in den 1 schematisch gezeigten
Stempel 4 und 5 angeordnet bzw. allgemein Mittel
zum Abdichten und Befüllen/Druckbeaufschlagen
angeordnet. Auch können
die Schlitten bei allen möglichen
Ausführungen
die Träger
für die
Fluidzufuhr bilden, wobei das Fluid mittels eines Schlitten an den
entsprechenden Stempel weitergeleitet wird.
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Die
Stempel 12 sind dabei an die Querschnittsform der Endbereiche 1a eines
Werkstücks angepasst,
um eine Abdichtung zu gewährleisten. Auch
können
Sie konisch ausgebildet sein oder eine Stufenform aufweisen, insbesondere
um ein Nachschieben von Werkstückmaterial
bei der Umformung zu gewährleisten.
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Die
Schlitten 12 können
mittels der beidseits angeordneten Antriebe 13 an Pfeilrichtung
bewegt und mit einem Anpressdruck AP so die Stempel gegen die offenen
Werkstückenden
gepresst werden, die in dieser Figur nicht gezeigt sind. Auch kann durch
die Antriebe eine Nachschiebekraft über einen Stempel 4,5 auf
das Werkstück 1 ausgeübt werden.
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Die
Antriebe 13 sind über
jeweilige Antriebshalter 14 an der Grundplatte 6 befestigt.
Reaktionskräfte
der Antriebe werden somit in die Grundplatte 6 eingeleitet,
ebenso wie die Schließkraft.
Die Antriebe bewegen jeweils Antriebsstößel 15, deren vordere Wirkflächen 15a im
Wesentlichen querkraftfrei auf eine jeweils korrespondierende Wirkfläche 12a eines Schlittens 12 drückt.
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Hierbei
kann ein direkter loser Kontakt vorgesehen sein oder es kann z.B.
wie es die Detailzeichnung zeigt, ein die Querkraftübertragung
reduzierendes Mittel 16 vorgesehen sein. Ein solches Mittel
ist zwischen den Wirkflächen 15a und 12a z.B.
als ein Rollenlager 16 angeordnet, welches mehrere übereinander
horizontal und senkrecht zur Verschieberichtung eines Schlittens 12 angeordnete
Rollen 17 aufweist. Die Wirkflächen 12a und 15a können somit
parallel zueinander, insbesondere vertikal aneinander vorbei gleiten,
so dass Kräfte
nur senkrecht zwischen den Wirkflächen übertragen werden, jedoch nicht
in vertikaler Richtung, also nicht in Richtung der Schließkraft,
in der es zu Verformungen des Formwergzeuges kommen kann. In vorliegenden
Fall reicht eine Entkopplung in dieser Richtung, da eine Querkraft
im Wesentlichen nur in vertikaler Richtung auftreten kann.
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Somit
ist gemäß der Erfindung
sichergestellt, dass einerseits durch eine Trennebenenverlagerung die
Schlitten und die daran befestigten Stempel ihre relative Lage,
insbesondere ihre Koaxialität
zum Werkstückende
beibehalten, da diese über
die in der Trennebene TE der Form 2 angeordneten Führung 11 mitbewegt
werden und andererseits, dass die Abwärtsbewegung der Trennebene
TE durch die Entkopplung in vertikaler Richtung nicht zu einer Kraftwirkung
zwischen Antrieb 13 und Schlitten 12 führt, die
eine senkrechte Komponente zur Schubrichtung entlang der Führung aufweist.
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Somit
werden gemäß der Erfindung
Verzerrungen in der Form, der Führung
und Undichtigkeiten zwischen Form bzw. Werkstückende und Stempel vermieden.
Auch ist bei allen Ausführungen
der Erfindung sichergestellt, dass durch die Stempel 4 und/oder 5 ein
Nachdrücken
von Werkstückmaterial bei
der Umformung erfolgen kann, insbesondere in axialer Richtung des
Werkstücks,
bzw. exakt senkrecht zur Werkstenden-Öffnung.
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Durch
diese Genauigkeit ergibt sich auch die Möglichkeit Mikrobauteile zu
formen, deren Umformung mit bekannten Vorrichtungen unmöglich war.
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Die 5 und 6 zeigen
zwei alternative Formgestaltungen eines Befüllung und Druckbeaufschlagungsstutzens 5.
Gemäß 5 weist
der Stutzen 5 eine sich verjüngende, insbesondere konische Spitze
auf, sowie einen zentralen in die Spitze mündenden Kanal 5a.
In der 5 ist linksseitig die Situation vor Aufbringung
eines Anpressdrucks auf ein Werkstückende 1a zu erkennen,
welches in dem Formwerkzeug 2 einliegt. Rechts ist die
Situation bei Aufbringung eines Anpressdruckes zu erkennen. Ersichtlich
wird hier durch die Spitze des Stempels 5 das Werkstückende 1a verformt,
insbesondere aufgeweitet, wodurch sich eine besonders dichte Anlage ergibt.
Durch die Spitze, die eine spitzere Konizität (kleineren Spitzenwinkel)
aufweist, als der Formwerkzeugbereich 2c um das Werkstückende,
wird erreicht, dass das Werkstückende
zwischen dem vorderen Ende der Spitze und dem konischen Formwerkzeugbereich 2c eingeklemmt
wird. Hierdurch ergibt sich eine optimale form- und/oder kraftschlüssige Dichtigkeit.
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Die 6 zeigt
eine alternative Ausbildung des Stempels 5 bzw. ohne Kanal 5a auch
des Dichtstempels 4. Auch hier hat der Stempel 5 eine
konische Spitze 5b als Anlauffläche, um ein besseres Eintauchen
in das Werkstückende 1a zu
ermöglichen.
Das vordere Ende des Stempels ist ebenso wie das Ende 1a des
Werkstücks 1,
wenigstens einmal gestuft ausgeführt.
Hierbei kann eine Stufe beim Werkstück einfach durch die Stirnfläche des
Endes gebildet sein. Die Enden von Werkstück und Stempel sind hier hinsichtlich
der zwei Stufen aneinander angepasst.
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Durch
diese Ausbildung kann bevorzugt erreicht werden, dass mittels eines
solchen Stempels ein Nachschieben des Werkstückes 1 während der Umformung
erfolgen kann.
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Ein
Hochdrucksystem zur Erzeugung von unter Druck stehendem Fluid kann
in bekannter Weise, z.B. mit Pumpen, Filter, Ventilen ausgeführt sein.
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Bezüglich sämtlicher
Ausführungen
ist festzustellen, dass die in Verbindung mit einer Ausführung genannten
technischen Merkmale nicht nur bei der spezifischen Ausführung eingesetzt
werden können,
sondern auch bei den jeweils anderen Ausführungen. Sämtliche offenbarten technischen
Merkmale dieser Erfindungsbeschreibung sind als erfindungswesentlich
einzustufen und beliebig miteinander kombinierbar oder in Alleinstellung
einsetzbar.