DE102018119614B4 - Internal pressure forming process for forming a hollow cylinder and device for its implementation - Google Patents
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Abstract
Innendruckumformverfahren zur Umformung eines Hohlzylinders (6), insbesondere zur Herstellung eines Trommelmantels für eine Wäschetrommel einer Wäschebehandlungsmaschine, das die folgenden Verfahrensschritte umfasst:- Positionierung des Hohlzylinders (6) relativ zu einem Außenwerkzeug (2) und einem Innenwerkzeug (4);- Abdichtung eines durch den Hohlzylinder (6) und das Innenwerkzeug (4) begrenzten Innenraums (14) an dem ersten freien Ende (6.1) des Hohlzylinders (6) und an einem dem ersten freien Ende (6.1) gegenüberliegenden zweiten freien Ende (6.2) des Hohlzylinders (6), wobei der Innenraum (14) mittels einer ersten Dichtung (12) und mittels einer zweiten Dichtung (16) vollumfänglich gegenüber der freien Umgebung abgedichtet ist;- Einbringung eines Druckmediums in den durch die Abdichtungen an dem ersten und dem zweiten freien Ende (6.1, 6.2) des Hohlzylinders (6) mittels der ersten und der zweiten Dichtung (12, 16), dem Hohlzylinder (6) und dem Innenwerkzeug (4) gebildeten Innenraum (14);- Expandieren des Hohlzylinders (6) mittels eines durch das in dem Innenraum (14) befindliche Druckmedium erzeugten Innendrucks in dem Innenraum (14), gekennzeichnet durch,- Fixierung des Hohlzylinders (6) zwischen dem Außenwerkzeug (2) und dem Innenwerkzeug (4) an dem ersten freien Ende (6.1) des Hohlzylinders (6) wobei der Hohlzylinder (6) an dessen erstem freien Ende (6.1) in Axialrichtung (10) des Hohlzylinders (6) mittels einer Fixiereinrichtung relativ zu dem Außenwerkzeug (2) fixiert ist , wobei der Hohlzylinder (6) an dessen zweitem freien Ende (6.2) mittels der am Innenwerkzeug (4) angeordneten zweiten Dichtung (16 in Axialrichtung (10) des Hohlzylinders (6) relativ zu dem Außenwerkzeug (2) beweglich geführt ist, wobei an dem zweiten freien Ende (6.2) des Hohlzylinders (6) ein im Wesentlichen freies Nachfließen des Hohlzylinders (6) ermöglicht ist bis ein vorher festgelegter Enddruck des Druckmediums in dem Innenraum (14) erreicht worden ist und wobei die zweite Dichtung (16) derart in Axialrichtung (10) des Hohlzylinders (6) bewegt wird, dass eine Relativbewegung zwischen dem Hohlzylinder (6) und der zweiten Dichtung (16) im Wesentlichen verhindert ist.Internal pressure forming process for forming a hollow cylinder (6), in particular for producing a drum shell for a laundry drum of a laundry treatment machine, comprising the following process steps: positioning of the hollow cylinder (6) relative to an outer tool (2) and an inner tool (4); interior space (14) bounded by the hollow cylinder (6) and the inner tool (4) at the first free end (6.1) of the hollow cylinder (6) and at a second free end (6.2) of the hollow cylinder (6.2) opposite the first free end (6.1) 6), the interior (14) being completely sealed off from the free environment by means of a first seal (12) and by means of a second seal (16); 6.1, 6.2) of the hollow cylinder (6) by means of the first and the second seal (12, 16), the hollow cylinder (6) and the inner tool (4) formed interior space m (14); - expansion of the hollow cylinder (6) by means of an internal pressure generated by the pressure medium in the interior (14) in the interior (14), characterized by - fixing of the hollow cylinder (6) between the outer tool (2) and the inner tool (4) at the first free end (6.1) of the hollow cylinder (6), the hollow cylinder (6) at its first free end (6.1) in the axial direction (10) of the hollow cylinder (6) by means of a fixing device relative to the outer tool ( 2) is fixed, the hollow cylinder (6) at its second free end (6.2) movably guided relative to the outer tool (2) in the axial direction (10) of the hollow cylinder (6) by means of the second seal (16) arranged on the inner tool (4) is, wherein at the second free end (6.2) of the hollow cylinder (6) a substantially free flow of the hollow cylinder (6) is made possible until a predetermined final pressure of the pressure medium has been reached in the interior (14) and wherein the second seal g (16) is moved in the axial direction (10) of the hollow cylinder (6) in such a way that a relative movement between the hollow cylinder (6) and the second seal (16) is essentially prevented.
Description
Die Erfindung betrifft ein Innendruckumformverfahren zur Umformung eines Hohlzylinders, insbesondere zur Herstellung eines Trommelmantels für eine Wäschetrommel einer Wäschebehandlungsmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zu dessen Durchführung, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4The invention relates to an internal pressure forming method for forming a hollow cylinder, in particular for producing a drum shell for a laundry drum of a laundry treatment machine, according to the preamble of claim 1 and a device for its implementation, according to the preamble of
Derartige Innendruckumformverfahren und Vorrichtungen sind aus dem Stand der Technik in vielfachen Ausgestaltungen bereits bekannt. Bei den Innendruckumformverfahren wird ein Hohlkörper, beispielsweise ein Hohlzylinder, mit einem Druck beaufschlagt, der den Hohlkörper gegen eine geschlossene Werkzeugkontur drückt, um dem Hohlkörper eine gewünschte Form zu geben.Such internal pressure forming processes and devices are already known from the prior art in many forms. In the internal pressure forming process, a hollow body, for example a hollow cylinder, is subjected to a pressure which presses the hollow body against a closed tool contour in order to give the hollow body a desired shape.
Beispielsweise ist aus der
Aus der
Aus der
Es hat sich gezeigt, dass dieses Verfahren für sehr dünnwandige Hohlzylinder und Materialien mit geringem Dehnungsverhalten nicht geeignet ist.It has been shown that this method is not suitable for very thin-walled hollow cylinders and materials with low elongation behavior.
Der Erfindung stellt sich somit das Problem, ein Innendruckumformverfahren zur Umformung eines Hohlzylinders sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Innendruckumformverfahrens anzugeben, die für eine Umformung von Hohlzylindern aus Materialien mit einem geringeren Dehnungsvermögen geeignet sind.The invention thus poses the problem of specifying an internal pressure forming process for forming a hollow cylinder and a device for performing this internal pressure forming process which are suitable for forming hollow cylinders from materials with a lower extensibility.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch ein Innendruckumformverfahren zur Umformung eines Hohlzylinders mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung zur Durchführung des Innendruckumformverfahrens zur Umformung eines Hohlzylinders mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.According to the invention, this problem is solved by an internal pressure forming process for forming a hollow cylinder with the features of claim 1 and by a device for performing the internal pressure forming process for forming a hollow cylinder with the features of
Der mit der Erfindung erreichbare Vorteil besteht insbesondere darin, dass eine Umformung von Hohlzylindern aus Materialien mit einem geringeren Dehnungsvermögen ermöglicht ist. Beispielsweise sind das erfindungsgemäße Innendruckumformverfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung zu dessen Durchführung für die Umformung von Hohlzylindern aus Chromstahl geeignet. Chromstahl ist kostengünstiger als der üblicherweise für die Herstellung von Trommelmänteln für Wäschetrommeln von Wäschebehandlungsmaschinen verwendete Chrom-Nickel-Stahl; weist demgegenüber aber auch ein geringeres Dehnungsvermögen auf. Darüber hinaus ist das erfindungsgemäße Innendruckumformverfahren mit einfachen Mitteln umsetzbar. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Innendruckumformverfahrens ist entsprechend einfach und damit kostengünstig realisierbar.The advantage that can be achieved with the invention is, in particular, that it is possible to reshape hollow cylinders made of materials with a lower extensibility. For example, the internal pressure forming process according to the invention and the device according to the invention for carrying it out are suitable for the forming of hollow cylinders made of chromium steel. Chromium steel is cheaper than the chromium-nickel steel usually used for the production of drum shells for laundry drums of laundry treatment machines; In contrast, however, it also has a lower extensibility. In addition, the internal pressure forming process according to the invention can be implemented with simple means. The device according to the invention for carrying out the internal pressure forming process according to the invention is correspondingly simple and can therefore be implemented cost-effectively.
Erfindungsgemäß ist an dem zweiten freien Ende des Hohlzylinders ein im Wesentlichen freies Nachfließen des Hohlzylinders ermöglicht. Auf diese Weise ist eine ungewünschte Verformung des Hohlzylinders bei dem Umformprozess wirksam verhindert. Beispielsweise könnte das aus dem Stand der Technik bekannte Nachschieben, also das aktive Fördern des Materials des Hohlzylinders in Richtung von dessen Umformbereich, diesbezüglich problematisch sein. Dies gilt insbesondere für dünnwandige Hohlzylinder, wie diese beispielsweise bei der Herstellung von Trommelmänteln für Wäschetrommeln von Wäschebehandlungsmaschinen eingesetzt werden. Derartige Hohlzylinder, beispielsweise für Waschmaschinen oder Wäschetrockner oder Kombinationsgeräte mit einer Waschfunktion und einer Trocknungsfunktion, weisen bei einem Durchmesser von etwa 470 mm oft nur eine Materialstärke von 0,5 mm auf. Das Material des Hohlzylinders kann an dem zweiten freien Ende des Hohlzylinders im Wesentlichen ungehindert in den Umformbereich des Hohlzylinders nachfließen, während der Hohlzylinder an dessen ersten freien Ende in Axialrichtung des Hohlzylinders relativ zu dem Außenwerkzeug fixiert ist.According to the invention, an essentially free flow of the hollow cylinder is made possible at the second free end of the hollow cylinder. In this way, undesired deformation of the hollow cylinder during the forming process is effectively prevented. For example, the subsequent pushing known from the prior art, that is to say the active conveyance of the material of the hollow cylinder in the direction of its deformation area, could in this regard be problematic. This applies in particular to thin-walled hollow cylinders, such as those used, for example, in the manufacture of drum shells for laundry drums in laundry treatment machines. Such hollow cylinders, for example for washing machines or tumble dryers or combination devices with a washing function and a drying function, often only have a material thickness of 0.5 mm with a diameter of approximately 470 mm. The material of the hollow cylinder can flow essentially unhindered into the deformation area of the hollow cylinder at the second free end of the hollow cylinder, while the hollow cylinder is fixed at its first free end in the axial direction of the hollow cylinder relative to the outer tool.
Gleiches gilt für die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Innendruckumformverfahrens, wonach die zweite Dichtung derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass an dem zweiten freien Ende ein im Wesentlichen freies Nachfließen des Hohlzylinders ermöglicht ist.The same applies to the device according to the invention for performing the internal pressure forming method according to the invention, according to which the second seal is designed and set up in such a way that essentially free flow of the hollow cylinder is made possible at the second free end.
Grundsätzlich sind die erste und die zweite Dichtung nach Art, Funktionsweise, Material, Dimensionierung, Anzahl und Anordnung in weiten geeigneten Grenzen frei wählbar. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die zweite Dichtung derart in Axialrichtung des Hohlzylinders bewegt wird, dass eine Relativbewegung zwischen dem Hohlzylinder und der zweiten Dichtung im Wesentlichen verhindert ist. Hierdurch ist zum einen das Einleiten einer ungewünschten Gegenkraft in den Hohlzylindern wirksam verhindert. Beispielsweise ist eine derartige Gegenkraft für ein freies Nachfließen des Hohlzylinders in den Umformbereich des Hohlzylinders von Nachteil. Zum anderen ist dadurch der Verschleiß der zweiten Dichtung reduziert, so dass die zweite Dichtung weniger oft gewartet und/oder gewechselt werden muss.In principle, the first and the second seal can be freely selected within wide suitable limits in terms of type, mode of operation, material, dimensioning, number and arrangement. According to the invention it is provided that the second seal is moved in the axial direction of the hollow cylinder in such a way that a relative movement between the hollow cylinder and the second seal is essentially prevented. On the one hand, this effectively prevents an undesired counterforce from being introduced into the hollow cylinders. For example, such a counterforce is disadvantageous for free flow of the hollow cylinder into the deformation area of the hollow cylinder. On the other hand, this reduces the wear and tear on the second seal, so that the second seal does not have to be serviced and / or replaced as often.
Analoges gilt für die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Innendruckumformverfahrens, wonach die zweite Dichtung derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass eine Relativbewegung zwischen dem Hohlzylinder und der zweiten Dichtung im Wesentlichen verhindert ist.The same applies to the device according to the invention for carrying out the internal pressure forming method according to the invention, according to which the second seal is designed and set up in such a way that a relative movement between the hollow cylinder and the second seal is essentially prevented.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Innendruckumformverfahrens gemäß der letztgenannten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Innendruckumformverfahrens sieht vor, dass die zweite Dichtung in Abhängigkeit des Innendrucks in dem Innenraum in Axialrichtung des Hohlzylinders bewegt wird. Auf diese Weise ist die Bewegung der zweiten Dichtung zur Verhinderung oder Verminderung einer Relativbewegung zwischen dem Hohlzylinder und der zweiten Dichtung prozesssicher auf die konkreten Erfordernisse des jeweiligen Umformprozesses anpassbar. Je nach Material und Charge des Materials ergeben sich von Fall zu Fall Unterschiede bei der Umformung des Hohlzylinders. Beispielsweise gilt dies auch für das freie Nachfließen des Materials des Hohlzylinders in den Umformbereich des Hohlzylinders. Eine Bewegung der zweiten Dichtung in Axialrichtung des Hohlzylinders in Abhängigkeit des Innendrucks in dem Innenraum ermöglicht ein funktionssicheres Nachführen der zweiten Dichtung, nämlich dass es während des Umformprozesses im Wesentlichen zu keiner Relativbewegung zwischen dem Hohlzylinder und der zweiten Dichtung kommt, selbst bei nicht vermeidbaren Schwankungen bei dem für die Hohlzylinder verwendeten Material.A particularly advantageous development of the internal pressure forming process according to the invention according to the last-mentioned embodiment of the internal pressure forming process according to the invention provides that the second seal is moved in the axial direction of the hollow cylinder as a function of the internal pressure in the interior. In this way, the movement of the second seal to prevent or reduce a relative movement between the hollow cylinder and the second seal can be reliably adapted to the specific requirements of the respective forming process. Depending on the material and batch of the material, there are differences in the forming of the hollow cylinder from case to case. For example, this also applies to the free flow of the material of the hollow cylinder into the deformation area of the hollow cylinder. Movement of the second seal in the axial direction of the hollow cylinder as a function of the internal pressure in the interior enables functionally reliable tracking of the second seal, namely that there is essentially no relative movement between the hollow cylinder and the second seal during the forming process, even with unavoidable fluctuations the material used for the hollow cylinder.
Gleiches gilt für eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß der letztgenannten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wonach die zweite Dichtung in Abhängigkeit des Innendrucks in dem Innenraum in Axialrichtung des Hohlzylinders bewegbar ist.The same applies to an advantageous development of the device according to the invention according to the last-mentioned embodiment of the device according to the invention, according to which the second seal can be moved in the axial direction of the hollow cylinder as a function of the internal pressure in the interior.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Innendruckumformverfahrens sieht vor, dass der vorher festgelegte Enddruck kleiner als 100 bar, bevorzugt kleiner als oder gleich 80 bar, beträgt. Hierdurch ist das erfindungsgemäße Verfahren mittels einer konstruktiv noch einfacheren und damit noch kostengünstigeren Vorrichtung durchführbar. Der genannte Druckbereich zählt nicht mehr zu den Innenhochdruckumformverfahren. Entsprechend ergeben sich daraus wesentliche Vereinfachungen für die Konstruktion und die Auslegung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.A further advantageous development of the internal pressure forming process according to the invention provides that the predetermined final pressure is less than 100 bar, preferably less than or equal to 80 bar. As a result, the method according to the invention can be carried out by means of a structurally even simpler and thus more cost-effective device. The pressure range mentioned is no longer a hydroforming process. Correspondingly, this results in significant simplifications for the construction and design of the device according to the invention for performing the method according to the invention.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt
-
1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Innendruckumformverfahrens in einer teilweisen Schnittdarstellung.
-
1 an embodiment of a device according to the invention for performing the internal pressure forming method according to the invention in a partial sectional view.
In
Der Hohlzylinder ist hier aus einem Chromstahl, nämlich 1.4016, hergestellt und weist einen Durchmesser von etwa 470 mm und eine Materialstärke von etwa 0,5 mm auf. Die Vorrichtung zur Durchführung des Innendruckumformverfahrens umfasst ein Außenwerkzeug
An dem Außenwerkzeug
Ferner ist an dem Innenwerkzeug
Die zweite Dichtung
Um je nach Material und Charge des Materials sich ergebende Unterschiede bei der Umformung von einzelnen Hohlzylindern
Um den Innenraum
Im Nachfolgenden wird das erfindungsgemäße Innendruckumformverfahren gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel anhand der
Der Hohlzylinder
An dem dem ersten freien Ende
Mittels der Pumpe
In der Steuerung
Das Druckmedium, also die Wasser-Öl-Emulsion, wird aus dem Innenraum
Die Erfindung ist nicht auf das oben erläuterte Ausführungsbeispiel begrenzt. Beispielsweise ist das erfindungsgemäße Innendruckumformverfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zu dessen Durchführung auch bei anderen Hohlzylindern für andere Anwendungsfälle vorteilhat einsetzbar. Das genannte Material, die genannten Dimensionen und das genannte Druckmedium sind rein exemplarisch und nicht beschränkend. Gleiches gilt für die genannten Ausbildungen der Fixiereinrichtung, der ersten Dichtung, der zweiten Dichtung und der Druckmediumfördereinrichtung. Anstelle die zweite Dichtung in Abhängigkeit des Innendrucks in dem Innenraum in Axialrichtung des Hohlzylinders zu bewegen, wäre es auch denkbar, die zweite Dichtung zusätzlich oder alternativ dazu in Abhängigkeit von anderen Prozessparametern zu bewegen.The invention is not limited to the exemplary embodiment explained above. For example, the internal pressure forming process according to the invention and the device according to the invention for carrying it out can also be used advantageously in other hollow cylinders for other applications. The stated material, the stated dimensions and the stated print medium are purely exemplary and not restrictive. The same applies to the mentioned designs of the fixing device, the first seal, the second seal and the pressure medium conveying device. Instead of moving the second seal as a function of the internal pressure in the interior space in the axial direction of the hollow cylinder, it would also be conceivable to move the second seal additionally or alternatively as a function of other process parameters.
Ferner wäre es möglich, die zweite Dichtung in Abhängigkeit der Ausgangssignale eines Kraftsensors zu bewegen, der in Kraftübertragungsverbindung mit dem zweiten freien Ende des Hohlzylinders steht. Je nachdem, ob der Hohlzylinder schneller oder langsamer in Richtung von dessen Umformbereich nachfließt, ändert sich die mittels des Kraftsensors gemessene Kraft, die wiederum zur Regelung der Bewegung der zweiten Dichtung in Axialrichtung des Hohlzylinders verwendet werden kann. Die für die Kraftmessung mittels des Kraftsensors erforderliche Kraft ist in vorteilhafterweise derart klein zu wählen, dass ein aktives Nachschieben des Hohlzylinders wirksam verhindert ist.It would also be possible to move the second seal as a function of the output signals of a force sensor which is in force transmission connection with the second free end of the hollow cylinder. Depending on whether the hollow cylinder flows faster or more slowly in the direction of its deformation area, the force measured by the force sensor changes, which in turn can be used to regulate the movement of the second seal in the axial direction of the hollow cylinder. The force required for the force measurement by means of the force sensor should advantageously be selected to be so small that an active pushing of the hollow cylinder is effectively prevented.
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Legal Events
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---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R120 | Application withdrawn or ip right abandoned | ||
R020 | Patent grant now final |