DE102007010324A1

DE102007010324A1 - Klemmanordnung für ein Hydroformwerkzeug

Info

Publication number: DE102007010324A1
Application number: DE102007010324A
Authority: DE
Inventors: Mike M. Lake Orion Ghiran; Sanjay M. Troy Shah; David R. Swartz Creek Jensen; Terrry A. East China Kent; Paul D. Fenton Larsen
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2006-03-07
Filing date: 2007-03-02
Publication date: 2007-10-04
Also published as: US7124618B1

Abstract

Eine Klemmanordnung für ein Hydroformwerkzeug umfasst ein feststehendes unteres Bett zum Abstützen einer unteren Werkzeughälfte des Hydroformwerkzeugs, ein feststehendes oberes Bett, das über dem unteren Bett beabstandet ist, mindestens eine Führungssäule, die sich zwischen dem unteren Bett und dem oberen Bett erstreckt, ein bewegbares Gleitelement, das zwischen dem oberen Bett und dem unteren Bett angeordnet und entlang der mindestens einen Führungssäule bewegbar ist, um eine obere Werkzeughälfte des Hydroformwerkzeugs abzustützen, einen Hubzylinder, der mit dem bewegbaren Gleitelement funktionell verbunden ist, um das bewegbare Gleitelement und die obere Werkzeughälfte relativ zu der unteren Werkzeughälfte hin und von dieser weg zu bewegen, mindestens einen Gelenkmechanismus, der mit dem oberen Bett und dem bewegbaren Gleitelement verbunden ist, um eine Kraft auf dem Hydroformwerkzeug auszugleichen, und mindestens einen Kopplungszylinder, der mit dem mindestens einen Gelenkmechanismus funktionell verbunden ist, um den mindestens einen Gelenkmechanismus zu aktivieren und zu verhindern, dass sich das bewegbare Gleitelement und die obere Werkzeughälfte von der unteren Werkzeughälfte weg bewegen, um das Hydroformwerkzeug während eines Hydroformprozesses geschlossen zu halten.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Hydroformen und im Spezielleren eine Klemmanordnung für ein Hydroformwerkzeug.
Hintergrund der Erfindung
Es ist bekannt, ein Querschnittsprofil eines Rohrelements durch einen Hydroformprozess zu bilden, bei dem ein mit einem Fluid gefülltes Rohrelement innerhalb eines Hohlraums eines Werkzeugs angeordnet wird und das Werkzeug dann geschlossen wird, sodass das Rohrelement innerhalb des Werkzeugs zusammengequetscht wird. Dann wird der Fluiddruck innerhalb des Rohrelements erhöht, um das Rohrelement gegen den Hohlraum des Werkzeugs nach außen auszudehnen und ein Rohrelement mit einem werkzeuggeformten Querschnittsprofil bereitzustellen.
Während des Hydroformens des Rohrelements werden herkömmliche hydraulische Pressen verwendet. Diese Pressen sind große, kostspielige Werkzeuge, die in dem Hydroformprozess hauptsächlich als Einspannvorrichtungen verwendet werden, um ein Werkzeug gegen den Hydroform-Fluiddruck geschlossen zu halten. Herkömmliche hydraulische Pressen benötigen enorm viel Energie, um die Werkzeughälften des Werkzeugs während des Hydroformprozesses geschlossen zu halten.
Die Verwendung des Hydroformens zum Erzeugen von Schienen mit einem Rohrrahmen hat zu einer Situation geführt, wo selbst die größten hydraulischen Pressen nicht in der Lage sind, genügend Kraft zu erzeugen, um gleichzeitig beide Hohlräume in einem Werkzeug mit zwei Hohlräumen zu hydroformen. Die Kraft von dem Hochdruck-Formfluid arbeitet direkt gegen die Kraft, die von der Presse aufgebracht wird, um das Werkzeug geschlossen zu halten. Die Schwierigkeit, das Werkzeug geschlossen zu halten, ist so groß, dass einige Werkzeuge mit zwei Hohlräumen beide Rohrelemente oder Teile nicht gleichzeitig hydroformen können. Der Effekt eines Pressens eines einzigen Hohlraums in einem Werkzeug mit zwei Hohlräumen fügt nicht nur eine enorme Belastung von dem außermittigen Teil, sondern er verdoppelt auch die Zeit zum Bilden des Teils.
Infolgedessen ist es wünschenswert, eine Klemmanordnung vorzusehen, um einen Werkzeugsatz während des Hydroformprozesses geschlossen zu halten. Es ist auch wünschenswert, eine Klemmanordnung zum Hydroformen vorzusehen, die die Notwendigkeit größerer hydraulischer Zylindersysteme, um einen Werkzeugsatz während des Hydroformprozesses geschlossen zu halten, beseitigt. Es ist ferner wünschenswert, eine Klemmanordnung vorzusehen, die weniger kostspielig als ein Hydraulikzylinder ist, um einen Werkzeugsatz während des Hydroformprozesses geschlossen zu halten. Daher besteht im Stand der Technik ein Bedarf, eine neue Klemmanordnung für ein Hydroformwerkzeug vorzusehen, die zumindest einem dieser Wünsche gerecht wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Demgemäß ist die vorliegende Erfindung eine Klemmanordnung für ein Hydroformwerkzeug, die ein feststehendes unteres Bett zum Abstützen einer unteren Werkzeughälfte des Hydroformwerkzeugs, ein feststehendes oberes Bett, das über dem unteren Bett beabstandet ist, und mindestens eine Führungssäule, die sich zwischen dem unteren Bett und dem oberen Bett erstreckt, umfasst. Die Klemmanordnung umfasst auch ein bewegbares Gleitelement, das zwischen dem oberen Bett und dem unteren Bett angeordnet und entlang der mindestens einen Führungssäule bewegbar ist, um eine obere Werkzeughälfte des Hydroformwerkzeugs abzustützen, und einen Hubzylinder, der mit dem bewegbaren Gleitelement funktionell verbunden ist, um das bewegbare Gleitelement und die obere Werkzeughälfte relativ zu der unteren Werkzeughälfte hin und von dieser weg zu bewegen. Die Klemmanordnung umfasst ferner mindestens einen Gelenkmechanismus, der mit dem oberen Bett und dem bewegbaren Gleitelement verbunden ist, um eine Kraft auf dem Hydroformwerkzeug auszugleichen, und mindestens einen Kopplungszylinder, der mit dem mindestens einen Gelenkmechanismus funktionell verbunden ist, um den mindestens einen Gelenkmechanismus zu aktivieren und zu verhindern, dass sich das bewegbare Gleitelement und die obere Werkzeughälfte von der unteren Werkzeughälfte weg bewegen, um das Hydroformwerkzeug während eines Hydroformprozesses geschlossen zu halten.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass eine Klemmanordnung für ein Hydroformwerkzeug vorgesehen ist, die die Fähigkeit besitzt, extrem hohen Kräften standzuhalten. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Klemmanordnung einen mechanischen Gelenkmechanismus anstelle von noch größeren Hydraulikzylindersystemen umfasst, um einen Werkzeugsatz während eines Hydroformens geschlossen zu halten. Ein noch weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Klemmanordnung den anfänglichen Kapitalaufwand reduziert und es ermöglicht, dass weniger kostspielige hydraulische Systeme während eines Hydroformens verwendet werden. Ein noch weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Klemmanordnung auf Grund kleinerer Hydraulikzylinder, deren Betrieb und Wartung weniger kostspielig sind, geringere Betriebskosten mit sich bringt. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Klemmanordnung eine schnellere Teilefüllzeit bei niedrigerem Druck zulässt, da das Teil unter Verwendung eines Gewichts eines Gleitelement und einer oberen Werkzeughälfte, um während eines Hydroformens Formfluid in das Teil zu drücken, schnell geflutet wird. Ein noch weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Klemmanordnung eine überlegene Teilequalität bietet, da das Hydroformwerkzeug während des Hydroformprozesses geschlossen bleibt. Ein noch weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Klemmanordnung schnellere Zykluszeiten bietet, da auf Grund der schnelleren Füllzeit und des effizienteren Einklemmens eine geringere Zykluszeit pro Teil gegeben ist. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Klemmanordnung eine kürzere Zykluszeit bei großen Werkzeugen mit zwei Hohlräumen bietet, da beide Hohlräume zugleich gebildet werden könnten. Ein noch weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Klemmanordnung einen geringeren Energieverbrauch aufweist und jede Ecke ihre eigene Tonnenleistungseinstellung besitzen könnte.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind nach dem Lesen der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen einfach einzusehen, während dieselbe besser verständlich wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine fragmentarische Aufrissansicht einer Klemmanord nung gemäß der vorliegenden Erfindung, die in einer funktionellen Beziehung zu einem Hydroformwerkzeug veranschaulicht ist.
2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 2-2 von 1.
3 ist eine Ansicht ähnlich 1, die einen ersten Schritt eines Hydroformprozesses veranschaulicht.
4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 4-4 von 3.
5 ist eine Ansicht ähnlich 1, die einen zweiten Schritt eines Hydroformprozesses veranschaulicht.
6 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 6-6 von 5.
7 ist eine Ansicht ähnlich 1, die einen dritten Schritt eines Hydroformprozesses veranschaulicht.
8 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 8-8 von 7.
9 ist eine Ansicht ähnlich 1, die einen vierten Schritt eines Hydroformprozesses veranschaulicht.
10 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 10-10 von 9.
11 ist eine Ansicht ähnlich 1, die einen letzten Schritt eines Hydroformprozesses veranschaulicht.
12 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 12-12 von 11.
13 ist eine fragmentarische Aufrissansicht eines Abschnitts der Klemmanordnung von 1 und 2.
14 ist eine Ansicht ähnlich 13, die eine Einstellung des Abschnitts der Klemmanordnung veranschaulicht.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und insbesondere auf die 1 und 2 ist eine Ausführungsform einer Klemmanordnung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung allgemein für ein Hydroformwerkzeug, allgemein bei 12 bezeichnet, gezeigt. Das Hydroformwerkzeug 12 ist ein Werkzeugsatz, der aus einer unteren Werkzeughälfte 14 und einer oberen Werkzeughälfte 16 besteht. Die untere Werkzeughälfte 14 umfasst mindestens einen, vorzugsweise eine Vielzahl von rohrförmigen Formhohlraumabschnitt/en 18. In gleicher umfasst die obere Werkzeughälfte 16 mindestens einen, vorzugsweise eine Vielzahl von rohrförmigen Formhohlraumabschnitt/en 20. In der veranschaulichten Ausführungsform weist das Hydroformwerkzeug 12 ein Paar rohrförmige Formhohlraumabschnitte 18 und 20 auf. Es sollte einzusehen sein, dass ein kombiniertes Querschnittsmaß um den Umfang der rohrförmigen Formhohlraumabschnitte 18 und 20 insgesamt im Allgemeinen gleich oder etwas größer als das Querschnittsmaß um den Umfang eines Rohrelements 24 ist.
Die Klemmanordnung 10 umfasst auch ein unteres Bett 26, ein/e obere/s Bett oder Krone 28, das/die von dem unteren Bett 26 vertikal beabstandet ist, und eine Vielzahl von Führungssäulen oder Gleitelementen 30, die sich zwischen dem unteren Bett 26 und der oberen Krone 28 erstrecken. Das untere Bett 26 weist eine allgemein rechteckige Form auf. Das untere Bett 26 umfasst mindestens eine vorzugsweise eine Vielzahl von Unterlage/n 32 auf, um das untere Bett 26 auf einer Stützfläche 34 abzustützen. Das untere Bett 26 ist feststehend und stützt die untere Werkzeughälfte 14 ab. Es sollte einzusehen sein, dass die untere Werkzeughälfte 14 mit dem unteren Bett 26 über einen geeigneten Mechanismus wie z. B. Befestigungselemente 36 verbunden ist.
Das obere Bett 28 ist über dem unteren Bett 26 durch die Führungssäulen 30 abgestützt. Das obere Bett 28 weist eine allgemein rechteckige Form auf. Das obere Bett 28 weist mindestens einen, vorzugsweise eine Vielzahl von Durchgängen 38 auf, der/die sich für eine zu beschreibende Funktion hierdurch erstreckt/en. Das obere Bett 28 weist eine Vertiefung 40 auf, die sich darin erstreckt und jedem der Durchgänge 38 zugeordnet ist. Es sollte einzusehen sein, dass das obere Bett 28 feststehend ist.
Die Führungssäulen 30 erstrecken sich vertikal zwischen dem unteren Bett 26 und dem oberen Bett 28. Die Führungssäulen 30 weisen eine allgemein zylindrische Form auf und besitzen eine allgemein kreisförmige Querschnittsform. Die Anzahl der Führungssäulen 30 beträgt vier (4) und eine Führungssäule 30 ist in der Nähe jeder Ecke des unteren Betts 26 und des oberen Betts 28 angeordnet. Es sollte einzusehen sein, dass die Führungssäulen 30 das unter Bett 26 und das obere Bett 28 trennen.
Die Klemmanordnung 10 umfasst auch ein bewegbares Gleitelement 42, dass sich entlang der Führungssäulen 30 auf- und abbewegt. Das bewegbare Gleitelement 42 weist eine allgemein rechteckige Form auf. Das bewegbare Gleitelement 42 weist eine Vielzahl von Öffnungen (nicht gezeigt) auf, die sich hierdurch erstrecken und durch die sich die Führungssäulen 30 erstrecken. Es sollte einzusehen sein, dass die obere Werkzeughälfte 16 mit dem bewegbaren Gleitelement 42 über einen geeigneten Mechanismus wie z. B. Befestigungselemente 44 verbunden ist.
Die Klemmanordnung 10 umfasst mindestens einen, vorzugsweise eine Vielzahl von Teilefüllzylinder/n, allgemein bei 46 bezeichnet. In der veranschaulichten Ausführungsform sind zwei Teilefüllzylinder 46 vorhanden. Jeder Teilefüllzylinder 46 umfasst ein hohles Zylinderelement 48, ein bewegbares Kolbenelement 50, das innerhalb des Zylinderelements 48 angeordnet ist, und eine Kolbenstange 52, die sich von einem Ende des Kolbenelements 50 und durch das Zylinderelement 48 erstreckt. Jeder Teilefüllzylinder 46 umfasst auch einen Bügel 54, der über einen geeigneten Mechanismus wie z. B. Befestigungselemente 56 mit dem anderen Ende der Kolbenstange 52 und mit dem bewegbaren Gleitelement 54 verbunden ist. Jeder Teilefüllzylinder 46 umfasst ferner eine Unterlage 58 am Ende des Zylinderelements 48, um das Zylinderelement 48 auf der Stützfläche 34 abzustützen. Jeder Teilefüllzylinder 46 besitzt eine Öffnung 60 an dem Zylinderelement 48 als eine Teilefülleinrichtung, um die Rohrelemente 24 in dem Hydroformwerkzeug 12 mit einem Niederdruck-Formfluid schnell vorzuzubefüllen. Es sollte einzusehen sein, dass der Teilefüllzylinder 46 eine schnellere Teilefüllzeit bei niedrigerem Druck zulässt, da die Rohrelemente 24 schnell geflutete werden, indem das Gewicht des bewegbaren Gleitelements 42 und der oberen Werkzeughälfte 16 verwendet wird, um das Hydroformfluid während des Hydroformprozesses in die Rohrelemente 24 zu drücken.
Die Klemmanordnung 10 umfasst auch mindestens einen Hubzylinder, allgemein bei 62 bezeichnet, der auf dem oberen Bett 28 abgestützt ist. Der Hubzylinder 62 umfasst ein hohles Zylinderelement 64, ein bewegbares Kolbenelement 66, das innerhalb des Zylinderelements 64 angeordnet ist, und eine Kolbenstange 68, die sich von einem Ende des Kolbenelements 66 weg und durch das Zylinderelement 64 erstreckt. Das Zylinderelement 64 ist in einer mittleren der Vertiefungen 40 angeordnet ist und über einen geeigneten Mechanismus wie z. B. Befestigungselemente 70 mit dem oberen Bett 28 verbunden. Die Kolbenstange 68 erstreckt sich durch einen der Durchgänge 38 in dem oberen Bett 28. Der Hubzylinder 62 umfasst auch einen Bügel 72, der über einen geeigneten Mechanismus wie z. B. Befestigungselemente 74 mit dem anderen Ende der Kolbenstange 68 und mit dem bewegbaren Gleitelement 42 verbunden ist. Es sollte einzusehen sein, dass der Hubzylinder 62 das bewegbare Gleitelement 42 und die obere Werkzeughälfte 16 relativ zu der unteren Werkzeughälfte 14 hin und von dieser weg bewegt.
Die Klemmanordnung 10 umfasst mindestens einen, vorzugsweise eine Vielzahl von z. B. zwei Kopplungszylinder/n, allgemein bei 76 bezeichnet, der/die auf dem oberen Bett 28 abgestützt ist/sind. Jeder Kopplungszylinder 76 umfasst ein hohles Zylinderelement 78, ein bewegbares Kolbenelement 80, das innerhalb des Zylinderelements 78 angeordnet ist, und eine Kolbenstange 82, die sich von einem Ende des Kolbenelements 80 weg und durch das Zylinderelement 78 erstreckt. Das Zylinderelement 78 ist in einer der Vertiefungen 40 angeordnet und über einen geeigneten Mechanismus wie z. B. Befestigungselemente 84 mit dem oberen Bett 28 verbunden. Die Kolbenstange 82 erstreckt sich durch einen der Durchgänge 38 in dem oberen Bett 28. Jeder Kopplungszylinder 76 umfasst auch einen Verbindungsbügel 86, der mit dem anderen Ende der Kolbenstange 82 und mit einem zu beschreibenden Gelenkmechanismus 88 verbunden ist.
Die Klemmanordnung 10 umfasst ferner mindestens einen, vorzugsweise eine Vielzahl von z. B. zwei Gelenkmechanismus/en, allgemein bei 88 be zeichnet. Jeder Gelenkmechanismus 88 umfasst mindestens ein, vorzugsweise eine Vielzahl von erstes/n Kopplungselement/en 90. Die ersten Kopplungselemente 90 erstrecken sich axial zwischen einem ersten Ende 92 und einem zweiten Ende 94. Das zweite Ende 94 ist über einen geeigneten Mechanismus wie z. B. einen Zapfen 96 mit dem Verbindungsbügel 86 verbunden. Jeder Gelenkmechanismus 88 umfasst auch mindestens ein, vorzugsweise eine Vielzahl von zweites/n Kopplungselement/en 98. Die zweiten Kopplungselemente 98 erstrecken sich axial zwischen einem ersten Ende 100 und einem zweiten Ende 102. Das zweite Ende 102 ist über einen geeigneten Mechanismus wie z. B. einen Zapfen 104 mit dem oberen Bett 28 verbunden. Das erste Ende 92 des ersten Kopplungselements 90 ist über einen geeigneten Mechanismus wie z. B. einen Zapfen 106 mit dem ersten Ende 100 des zweiten Kopplungselements 98 verbunden. Jeder Gelenkmechanismus 88 umfasst ferner mindestens ein, vorzugsweise eine Vielzahl von drittes/n Kopplungselement/en 108. Die dritten Kopplungselemente 108 erstrecken sich axial und weisen ein erstes Ende 110 auf, das durch den Zapfen 106 mit dem ersten Ende 92 des ersten Kopplungselements 90 und mit dem ersten Ende 100 des zweiten Kopplungselements 98 verbunden ist. Die dritten Kopplungselemente 108 weisen auch ein zweites Ende 112 auf, das über einen geeigneten Mechanismus wie z. B. einen Zapfen 114 mit dem bewegbaren Gleitelement 42 verbunden ist. Es sollte einzusehen sein, dass sich die Kopplungselemente 90, 98, 108 um die Zapfen 96, 106, 114 drehen. Es sollte auch einzusehen sein, dass jeder Gelenkmechanismus 88 optional an dem bewegbaren Gleitelement 42 befestigt sein könnte, um eine Schließhöhe zu vergrößern und nicht standardmäßige Hydroformwerkzeuge unterzubringen. Es sollte einzusehen sein, dass die Kopplungszylinder 76 die Gelenkmechanismen 88 aktivieren, um eine Ausgleichskraft auf das bewegbare Gleitelement 42 und die obere Werkzeughälfte 16 aufzubringen und das Hydroformwerkzeug 12 während des Hydroformprozesses geschlossen zu halten.
Die Klemmanordnung 10 kann auch einen Tonnenleistungs-Einstellmechanismus, allgemein bei 116 bezeichnet, umfassen, um die Tonnenleistung eines jeden der Kopplungszylinder 76 und Gelenkmechanismen 88 einzustellen. Der Tonnenleistungs-Einstellmechanismus 116 umfasst mindestens einen, vorzugsweise eine Vielzahl von feststehenden Keil/en 118, der/die an den Gelenkmechanismen 88 befestigt sind. Jeder der stationären Keile 118 weist eine allgemein dreieckige Form auf und ist unter einem entsprechenden von den dritten Kopplungselementen 108 angeordnet. Der Tonnenleistungs-Einstellmechanismus 116 umfasst auch mindestens einen, vorzugsweise eine Vielzahl von bewegbaren Keil/en 120, der/die neben den feststehenden Keilen 118 angeordnet ist/sind, um mit diesen zusammenzuwirken. Jeder der bewegbaren Keile 120 weist eine allgemein dreieckige Form auf und ist unter einem entsprechenden von den feststehenden Keilen 118 angeordnet. Es sollte einzusehen sein, dass die geneigten Flächen der feststehenden Keile 118 und der bewegbaren Keile 120 zusammenpassen.
Der Tonnenleistungs-Einstellmechanismus 116 umfasst ferner mindestens ein, vorzugsweise eine Vielzahl von Befestigungselement/en 122 wie z. B. Schrauben, um mit den bewegbaren Keilen 120 und dem bewegbaren Gleitelement 42 zusammenzuwirken. Jedes der Befestigungselemente 122 besitzt einen Kopfabschnitt 124, der sich radial erstreckt, und einen Gewindeschaftabschnitt 126, der sich axial von dem Kopfabschnitt 124 weg erstreckt. Jedes der Befestigungselemente 122 besitzt einen Flansch 128, der sich radial erstreckt und axial zwischen dem Kopfabschnitt 124 und dem Gewindeschaftabschnitt 126 angeordnet ist, um mit dem bewegbaren Keil 120 in Eingriff zu treten. Der Gewindeschaftabschnitt 126 tritt mit einem Gewindeabschnitt 130 an dem bewegbaren Gleitelement 42 in einen Schraubeingriff. Es sollte einzusehen sein, dass eine Tonnen leistungs-Feinsteuerung an jeder Ecke über den Tonnenleistungs-Einstellmechanismus 116 oder über entweder vertikale oder horizontale Keile oder Schrauben eingestellt werden kann.
Im Betrieb ist ein Paar Rohrelemente 24 zwischen der unteren Werkzeughälfte 14 und der oberen Werkzeughälfte 16 des Hydroformwerkzeugs 12 angeordnet. Das Hydroformwerkzeug 12 wird verwendet, um aus den in jedem der Hohlraumabschnitte 18 und 20 angeordneten Rohrelementen 24 hydrogeformte Teile zu erzeugen. Wie in den 1 und 2 veranschaulicht, weist die Klemmanordnung 10 das bewegbare Gleitelement 42 in einer erhöhten Position auf. Das bewegbare Gleitelement 42 beginnt seine Abwärtsbewegung meist infolge des schweren Gewichts der oberen Werkzeughälfte 16 und des bewegbaren Gleitelements 42, wie in den 3 und 4 veranschaulicht. Wenn das bewegbare Gleitelement 42 abgesenkt wird, bewegen sich der Bügel 54, die Kolbenstange 52 und der Kolben 50 nach unten (wie durch die Pfeile angezeigt), um ein Hydroformfluid von den Teilefüllzylindern 46 durch Leitungen (nicht gezeigt) zu den Rohrelementen 24 zu verdrängen und die Rohrelemente 24 mit Hydroformfluid vorzubefüllen. Die Abwärtsbewegung wird durch den Hubzylinder 62, die Gelenkmechanismen 88 und die Fluidströmung, die die Rohrelemente 24 vorbefüllt, gesteuert. Es sollte einzusehen sein, dass optional eine Zusatzpumpe (nicht gezeigt) hinzugefügt werden könnte, um einen Teil der/des oder die/das gesamte Füllung und/oder Hydroformfluid/s zu liefern. Es sollte auch einzusehen sein, dass, wenn sich das bewegbare Gleitelement 42 dem unteren Ende seiner Bewegung nähert, die endgültige Schließkraft und Tonnenleistung durch die Kopplungszylinder 76 erzeugt und durch den mechanischen Nutzen innerhalb der Gelenkmechanismen 88 vergrößert werden.
Unter Bezugnahme auf die 5 und 6 wird, sobald die Klemmanordnung 10 geschlossen ist, der Hydroformprozess (einschließlich Endteilformen, Lochstanzen und Endtrimmen) ausgeführt. Das Hydroformfluid in den Rohrelementen 26 wird auf einen Formdruck von ca. 10 000 psi unter Druck gesetzt. Zu diesem Zeitpunkt werden die Rohrelemente 26 gebildet und nehmen die Form der Hohlraumabschnitte 18 und 20 an, indem sie in engen Kontakt mit allen Flächen der Hohlraumabschnitte 18 und 20 gelangen. Der auf die obere Werkzeughälfte 16 und das bewegbare Gleitelement 42 ausgeübte Druck wird direkt auf die ersten Kopplungselemente 90 des Gelenkmechanismus 88 übertragen. Die Position der ersten Kopplungselemente 90 ist rechtwinklig zu den zweiten Kopplungselementen 98, den dritten Kopplungselementen 108 und dem Verbindungsbügel 86 und die Position der zweiten Kopplungselemente 98 ist parallel zu den dritten Kopplungselementen 108. In dieser Position sperren die Kopplungselemente 90, 98, 108 in gerader Ausrichtung, um eine wirksame Säule zu bilden, die der Aufwärtskraft zu widerstehen vermag, die erzeugt wird, wenn das Formfluid unter hohen Druck gesetzt wird, um fertige Teile innerhalb des Werkzeugs 12 zu bilden. Es sollte einzusehen sein, dass die Klemmanordnung 10 die mechanischen Gelenkmechanismen 88 verwendet, um eine ausreichende Tonnenleistung zu erzielen, um das Werkzeug 12 an den nicht fertigen Rohrelementen 24, die mit Niederdruckformfluid gefüllt sind, zu schließen.
Wenn der Hydroformprozess abgeschlossen ist, werden die Kopplungszylinder 76 umgekehrt und der Hubzylinder 62 wird gleichzeitig aktiviert, um das bewegbare Gleitelement 42 zu heben, wie in den 7 und 8 veranschaulicht. Wenn das bewegbare Gleitelement 42 vollständig gehoben ist, wie in den 9 und 10 veranschaulicht, werden die fertigen hydrogeformten Teile entfernt, wie in den 11 und 12 veranschaulicht, und neue Rohrelemente 24 werden in das Hydroformwerkzeug 12 für einen weiteren Zyklus eingelegt.
Um die Tonnenleistung der Klemmanordnung 10 einzustellen, werden die Befestigungselemente 122 gedreht, um die bewegbaren Keile 120 nach innen oder außen relativ zu den feststehenden Keilen 118 zu bewegen. Der Gewindeschaftabschnitt 126 tritt in einen Schraubeingriff mit dem Gewindeabschnitt 130 an dem bewegbaren Gleitelement 42, um die bewegbaren Keile 120 gegen die feststehenden Keile 118 zu bewegen. Wenn sich der bewegbare Keil 120 zu dem feststehenden Keil 118 hin bewegt, wie durch den Pfeil angezeigt, laufen die geneigten Flächen gegeneinander und der Abstand zwischen ihnen erhöht sich, wie durch den Pfeil angezeigt, wodurch die Tonnenleistung erhöht wird. Wenn sich der bewegbare Keil 120 von dem feststehenden Keil 118 weg bewegt, laufen die geneigten Flächen gegeneinander und der Abstand zwischen ihnen nimmt ab, wodurch die Tonnenleistung verringert wird. Es sollte einzusehen sein, dass die Tonnenleistungs-Feinsteuerung an jeder Ecke über die Tonnenleistungs-Einstellmechanismen 116 eingestellt werden kann.
Die vorliegende Erfindung wurde auf eine illustrative Weise beschrieben. Es sollte einzusehen sein, dass die verwendete Terminologie im Sinne des Wortlauts der Beschreibung und nicht als Einschränkung zu verstehen ist.
Im Licht der obigen Lehre sind zahlreiche Abwandlungen und Änderungen der vorliegenden Erfindung möglich. Daher kann die vorliegende Erfindung innerhalb des Umfangs der beiliegenden Ansprüche anders ausgeführt sein als speziell beschrieben.

Claims

Klemmanordnung für ein Hydroformwerkzeug, die umfasst: ein feststehendes unteres Bett zum Abstützen einer unteren Werkzeughälfte des Hydroformwerkzeugs; ein feststehendes oberes Bett, das über dem unteren Bett beabstandet ist; mindestens eine Führungssäule, die sich zwischen dem unteren Bett und dem oberen Bett erstreckt; ein bewegbares Gleitelement, das zwischen dem oberen Bett und dem unteren Bett angeordnet und entlang der mindestens einen Führungssäule bewegbar ist, um eine obere Werkzeughälfte des Hydroformwerkzeugs abzustützen; mindestens einen Hubzylinder, der mit dem bewegbaren Gleitelement funktionell verbunden ist, um das bewegbare Gleitelement und die obere Werkzeughälfte relativ zu der unteren Werkzeughälfte hin und von dieser weg zu bewegen; mindestens einen Gelenkmechanismus, der mit dem oberen Bett und dem bewegbaren Gleitelement verbunden ist, um eine Kraft auf dem Hydroformwerkzeug auszugleichen; und mindestens einen Kopplungszylinder, der mit dem mindestens einen Gelenkmechanismus funktionell verbunden ist, um den mindestens einen Gelenkmechanismus zu aktivieren und zu verhindern, dass sich das bewegbare Gleitelement und die obere Werkzeughälfte von der unteren Werkzeughälfte weg bewegen, um das Hydroformwerkzeug während eines Hydroformprozesses geschlossen zu halten.
Klemmanordnung nach Anspruch 1, umfassend mindestens einen Tonnenleistungs-Einstellmechanismus, um eine Tonnenleistung des mindestens einen Gelenkmechanismus einzustellen.
Klemmanordnung nach Anspruch 2, wobei der mindestens eine Tonnenleistungs-Einstellmechanismus mindestens einen feststehenden Keil, der an dem mindestens einen Gelenkmechanismus funktionell befestigt ist, mindestens einen bewegbaren Keil, der mit dem mindestens einen feststehenden Keil zusammenwirkt, und ein Befestigungselement umfasst, das mit dem mindestens einen bewegbaren Keil und dem bewegbaren Gleitelement zusammenwirkt.
Klemmanordnung nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Gelenkmechanismus eine Vielzahl von ersten Kopplungselementen umfasst, von denen ein Ende mit dem bewegbaren Gleitelement verbunden ist.
Klemmanordnung nach Anspruch 4, wobei der mindestens eine Gelenkmechanismus eine Vielzahl von zweiten Kopplungselementen umfasst, von denen ein Ende mit den ersten Kopplungselementen verbunden ist und ein anderes Ende mit dem oberen Bett verbunden ist.
Klemmanordnung nach Anspruch 5, wobei der mindestens eine Gelenkmechanismus eine Vielzahl von dritten Kopplungselementen umfasst, von denen ein Ende mit den ersten Kopplungselementen und den zweiten Kopplungselemente verbunden ist und ein anderes Ende mit dem bewegbaren Gleitelement verbunden ist.
Klemmanordnung nach Anspruch 6, umfassend eine Vielzahl von Zapfen zum Verbinden der ersten Kopplungselemente, der zweiten Kopplungselemente und der dritten Kopplungselemente miteinander an Enden davon.
Klemmanordnung nach Anspruch 1, umfassend einen Bügel, der den mindestens einen Hubzylinder und den mindestens einen Gelenkmechanismus miteinander verbindet.
Klemmanordnung nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Kopplungszylinder ein hohles Zylinderelement, das durch das obere Bett abgestützt ist, ein bewegbares Kolbenelement, das innerhalb des Zylinderelements angeordnet ist, und eine Kolbenstange umfasst, die sich von einem Ende des Kolbenelements und durch das Zylinderelement erstreckt und mit dem mindestens einen Gelenkmechanismus funktionell verbunden ist.
Klemmanordnung nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Hubzylinder ein hohles Zylinderelement, das durch das obere Bett abgestützt ist, ein bewegbares Kolbenelement, das innerhalb des Zylinderelements angeordnet ist, und eine Kolbenstange umfasst, die sich von einem Ende des Kolbenelements und durch das Zylinderelement erstreckt und mit dem bewegbaren Gleitelement funktionell verbunden ist.
Klemmanordnung nach Anspruch 1, umfassend mindestens einen Teilefüllzylinder, der mit dem Hydroformwerkzeug in Fluidverbindung steht.
Klemmanordnung nach Anspruch 11, wobei der mindestens eine Teilefüllzylinder ein hohles Zylinderelement, ein bewegbares Kolbenelement, das innerhalb des Zylinderelements angeordnet ist, und eine Kolbenstange umfasst, die sich von einem Ende des Kolbenelements und durch das Zylinderelement erstreckt und mit dem bewegbaren Gleitelement funktionell verbunden ist.
Klemm- und Hydroformanordnung, die umfasst: eine untere Werkzeughälfte mit einer Vielzahl von Werkzeug-Formhohlräumen; eine obere Werkzeughälfte mit einer Vielzahl von Werkzeug-Formhohlräumen; ein feststehendes unteres Bett zum Abstützen der unteren Werkzeughälfte; ein feststehendes oberes Bett, das über dem unteren Bett beabstandet ist; mindestens eine Führungssäule, die sich zwischen dem unteren Bett und dem oberen Bett erstreckt; ein bewegbares Gleitelement, das zwischen dem oberen Bett und dem unteren Bett angeordnet und entlang der mindestens einen Führungssäule bewegbar ist, um die obere Werkzeughälfte abzustützen; mindestens einen Hubzylinder, der mit dem bewegbaren Gleitelement funktionell verbunden ist, um das bewegbare Gleitelement und die obere Werkzeughälfte relativ zu der unteren Werkzeughälfte hin und von dieser weg zu bewegen; mindestens einen Gelenkmechanismus, der mit dem oberen Bett und dem bewegbaren Gleitelement verbunden ist, um eine Kraft auf der oberen Werkzeughälfte auszugleichen; und mindestens einen Kopplungszylinder, der mit dem mindestens einen Gelenkmechanismus funktionell verbunden ist, um den mindestens einen Gelenkmechanismus zu aktivieren und zu verhindern, dass sich das bewegbare Gleitelement und die obere Werkzeughälfte von der unteren Werkzeughälfte weg bewegen, um die obere Werkzeughälfte und die untere Werkzeughälfte während eines Hydroformprozesses geschlossen zu halten.
Klemm- und Hydroformanordnung nach Anspruch 13, umfassend mindestens einen Tonnenleistungs-Einstellmechanismus, um eine Tonnenleistung des mindestens einen Gelenkmechanismus einzustellen.
Klemm- und Hydroformanordnung nach Anspruch 14, wobei der mindestens eine Tonnenleistungs-Einstellmechanismus mindestens einen feststehenden Keil, der an dem mindestens einen Gelenkmechanismus befestigt ist, mindestens einen bewegbaren Keil, der mit dem mindestens einen feststehenden Keil zusammenwirkt, und ein Befestigungselement umfasst, das mit dem mindestens einen bewegbaren Keil und dem bewegbaren Gleitelement zusammenwirkt.
Klemm- und Hydroformanordnung nach Anspruch 13, wobei der mindestens eine Gelenkmechanismus eine Vielzahl von ersten Kopplungselementen umfasst, von denen ein Ende mit dem bewegbaren Gleitelement verbunden ist.
Klemm- und Hydroformanordnung nach Anspruch 16, wobei der mindestens eine Gelenkmechanismus eine Vielzahl von zweiten Kopplungselementen umfasst, von denen ein Ende mit den ersten Kopplungselementen verbunden ist und ein anderes Ende mit dem oberen Bett verbunden ist.
Klemm- und Hydroformanordnung nach Anspruch 15, wobei der mindestens eine Gelenkmechanismus eine Vielzahl von dritten Kopplungselementen umfasst, von denen ein Ende mit den ersten Kopplungselementen und den zweiten Kopplungselemente verbunden ist und ein anderes Ende mit dem bewegbaren Gleitelement verbunden ist.
Klemmanordnung nach Anspruch 18, wobei der mindestens eine Gelenkmechanismus eine Vielzahl von Zapfen zum Verbinden der ersten Kopplungselemente, der zweiten Kopplungselemente und der dritten Kopplungselemente miteinander an Enden davon umfasst.
Klemm- und Hydroformanordnung, die umfasst: eine untere Werkzeughälfte mit einer Vielzahl von Werkzeug-Formhohlräumen; eine obere Werkzeughälfte mit einer Vielzahl von Werkzeug-Formhohlräumen; ein feststehendes unteres Bett zum Abstützen der unteren Werkzeughälfte; ein feststehendes oberes Bett, das über dem unteren Bett beabstandet ist; eine Vielzahl von Führungssäulen, die sich zwischen dem unteren Bett und dem oberen Bett erstrecken; ein bewegbares Gleitelement, das zwischen dem oberen Bett und dem unteren Bett angeordnet und entlang der Führungssäulen bewegbar ist, um die obere Werkzeughälfte abzustützen; einen Hubzylinder, der mit dem bewegbaren Gleitelement funktionell verbunden ist, um das bewegbare Gleitelement und die obere Werkzeughälfte relativ zu der unteren Werkzeughälfte hin und von dieser weg zu bewegen; eine Vielzahl von Gelenkmechanismen, die mit dem oberen Bett und dem bewegbaren Gleitelement verbunden sind, um eine Kraft auf der oberen Werkzeughälfte auszugleichen; und eine Vielzahl von Kopplungszylindern, die mit den Gelenkmechanismen funktionell verbunden sind, um die Gelenkmechanismen zu aktivieren und zu verhindern, dass sich das bewegbare Gleitelement und die obere Werkzeughälfte von der unteren Werkzeughälfte weg bewegen, um die obere Werkzeughälfte und die untere Werkzeughälfte während eines Hydroformprozesses geschlossen zu halten.