DE10314637B3

DE10314637B3 - Hydroformpresse zum Durchtakten breiter Bleche

Info

Publication number: DE10314637B3
Application number: DE2003114637
Authority: DE
Inventors: Dirk Dr. Bohmann
Original assignee: Bohmann Dirk Dr-Ing
Current assignee: Borit NV Be
Priority date: 2003-04-01
Filing date: 2003-04-01
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2023-04-02

Abstract

Offenbart ist eine Hydroformpresse zum Durchtakten breiter Bleche, die besonders einfach aufgebaut ist und eine breite Durchgangsöffnung für die taktweise, streifenförmige und flächige Umformung von Blechen aufweist.

Description

Die Erfindung beschreibt die Bauart einer Hydroformpresse, die über die heutigen Möglichkeiten hinaus Bleche in einer großen Breite rationell durchtakten kann. Die Presse ist vor allem in der Lage immer wiederkehrende gleiche Strukturen abschnittsweise mittels Wasserdruck zu formen und nahtlos aneinander zu setzen, wie es z.B. für Höckerbleche, Noppennlatten oder Wärmetauscherplatten nötig ist.

Um den hohen Anforderungen beim Umformen mittels Wasserdruck bei mehreren Tausend Bar in bezug auf die Materialbeanspruchung, die Dichtigkeit sowie die Lebensdauer der Pressenkomponenten gerecht zu werden, wurden verschiedenste Ausgleichmechanismen entwickelt, die die Verformung des Rahmens durch Kissen oder Kolben kompensieren und damit die Ebenheit und Dichtigkeit des Umformbereiches gewährleisten. Stand der Technik sind hier Rahmenpressen mit einseitigem Kissen wie in US 2363779 , DE 2546944 A1 , DE 19716663 C1 , AT 397942 B , US 6298701 B1 , US 1777310 , US 5415021 A bis US 6006567 A oder auch zweiseitigen Kissen wie in US 2327177 , US 4193341 , DE 19834471 A1 , US 4079613 oder US 4573335 mit zusätzlichem internen Balg. Unter Rahmenpressen mit beidseitigen Ausgleichskolben sind die folgenden Bauarten aus DE 1703297 A , DE 441557 A1 , DE 412351 A1 , US 2333529 , DE 10137476 A1 , DE 1752308 A , US 6006567 A und US 2300162 bekannt. Dies Bauarten sind jedoch ungeeignet um breite Bleche hindurchzuführen, da die hier verfolgten Rahmen- und Tischbauweisen extrem hoch, breit und massiv ausfallen würden. Um einen 1250mm breiten und 400mm tiefen Bereich mit 1500 bar gleichzeitig ausformen zu können, muss die Presse eine Schließkraft von 75 MN (7500 Tonnen) beherrschen können. Diese Kräfte können in eckigen Rahmen- oder Säulenpressen nur durch hohen Aufwand untergebracht werden. Hohe Spannungen in den Rahmenecken sowie große Tischdurchbiegung, die es dann wieder zu kompensieren gilt, sind unerwünschte Begleiterscheinungen, die das Abdichten des Umformbereiches erschweren.

Geeignetere Bauweisen zum Hydroformen flächiger Blechausprägungen findet sich im Stand der Technik unter US 3971243 , US 2923130 , US 4365494 , US 3938361 , US 4676086 , US 3545241 und DE 2625424 A1 . Hier werden die Schließkräfte über Ringsegmente, durchgehende zylindrische Rohre oder ringförmige Ummantelungen aufgenommen. Das Blech wird über einen verbleibenden Spalt – in einer Rollwanne liegend – eingeführt und innerhalb der Presse positioniert, wo es indirekt durch eine Gummi-Membran getrennt mit Wasserdruck beaufschlagt und umgeformt wird. Der Rahmen der Rollwanne bildet dabei einen umlaufend abschließenden Dichtrahmen aus, gegen den sich beim Schließen die Presse vorspannt. In DE 374254 A1 findet sich eine Abwandlung dieser Bauarten, die nicht mit einer Gummiblase sondern mit einem Gummikissen arbeitet und dabei mehrere Druckzylinderkolben verwendet, die das eingelegte Blech über einen steifen Werkzeugtisch mit aufgesetztem Werkzeug in das Gummikissen presst und dabei umformt. Diese aufgeführten Bauarten sind aber nicht für breite streifenartige Umformungen bei großer Umformfläche (z.B. 1,25 breit x 0,4m tief = 0,5 m²) konzipiert. Das Durchtakten von Blechen ist nicht möglich, da ein die Presse überragendes langes Blech nicht abschnittsweise durchgesetzt werden kann.

Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Wird die Hydroformpresse zum Durchtakten breiter Bleche mit Ringankern (1) versehen, in die oben und unten gegenüberliegend und passgenau halbkreisähnliche Formstücke (2 + 2') eingesetzt werden, können aufgrund des ringförmigen Rahmens extrem große Schließkräfte bewältigt werden (nahezu hydrostatischer Spannungszustand in den Ringen). Wird jetzt ein der quergestreckten Pressenbauart angepasster Formkolben (3) einseitig im halbkreisähnlichern Formstück (2) eingesetzt, können viele Bauelemente eingespart werden und die Bleche zudem problemlos durchgetaktet werden. Aufgrund der hohen Steifigkeit der halbkreisförmigen Formstücke sowie der Art der (hydrostatischen) Kraftübertragung reicht ein einseitiger flacher Formkolben für das Abdichten des Umformbereiches aus. Zweiseitige Ausgleichsmechanismen zur Kompensation der Rahmenverformung sind überflüssig, da die halbkreisähnlichen Formstücke auch unter Volllast nahezu eben bleiben und der flache Formkolben sich dieser minimalen Verformung ausgleichend anpasst und damit das durchgeführte Blech immer flächig auf das Formstück (2') und die Dichtung (7') presst. Vorteilhaft für die Dauerfestigkeit der Presse ist es, den oder die Ringe vorzuspannen und damit das Spannungsschwingspiel zu verringen. Dies kann z.B. durch Einsatz von zwei rechts und links liegenden Distanzstücken (13) erfolgen, die im belasteten Zustand eingesetzt werden. Bei Entlastung durch Wegnahme des Schließdruckes, der den Formkolben ausfährt, spannen sich die beiden halbkreisähnlichen Formstücke über die Endlager gegeneinander und bilden eine Art Brückenkonstruktion, die die Vorspannung im Ringanker beibehält. Die Formstücke (2 + 2') sind dabei durch ihre bauchige Form optimal für eine möglichst geringe Rückfederung bei Entlastung der Presse geeignet. Zwischen dem Ringanker (1) und den Formstücken (2 + 2') sollte ein gut gleitender Kontakt (14) wirken, um eine gleichmäßige Ringbeanspruchung ohne Kerbstellen zu erzeugen. Dazu sollten in den Ringankern auch keine Löcher, Kerben oder ähnliches vorgesehen werden. Der Formkolben (3), der ein ein- oder zweiteiliges Bauteil mit dem Tisch (4) darstellt, wird als Werkzeugaufspannfläche verwendet und liegt i.d.R. im oberen Formstück. Die nach vorne und hinten auskragende Platte (4) ist nur notwendig, um eine Anbindung des Formkolbens (3) mit außen liegenden Rückstell- und Führungsmechanismen (6) (z.B. Hydraulikzylindern) zu erreichen. Zwischen dem Werkzeug (5) und dem unteren Formstück (2') wird das Blech eingelegt und nach Zufahren des Formkolbens über eine im unteren Formstück liegende geschlossene Dichtung (7') abgedichtet. Nach der Umformung durch Einbringung des Umformmediums durch die Bohrungen (8) im unteren Formstück (2') formt sich das Blech im Werkzeug aus. Anschließend wird der Umformdruck und der Schließdruck abgelassen. Der Formkolben (3) und damit auch die Platte (4) wie auch das Werkzeug (5) werden durch die Rückstellmechanismen zurückgefahren und das Blech einige Kavitäten weitergesetzt wonach der Durchtaktprozess sich wiederholt. Die druckbeaufschlagte Fläche des Formkolbens sollte dabei vorteilhaft etwas größer oder gleich der Fläche des Umformbereiches sein, um bei gleichem Druck für das Schließen wie das Umformen immer eine niederhaltende und dicht schließende Kraftkomponente zu erhalten.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungsfiguren näher erläutert, die folgendes zeigen:
1 zeigt eine vorteilhafte Ausbildung der Hydroformpresse zum Durchtakten breiter Bleche in Seitenansicht. Im mittigen Schnitt ragen die halbkreisähnlichen Formstücke (2 + 2') auf der Stirn- und Rückseite etwas über die Ringanker (1) hervor, die hier in Lamellenbauweise ausgeführt sind. Da die Formkolbentiefe etwa der Dicke der Ringanker (1) entsprechen sollte, braucht der Formkolben zum Abdichten sowie aus statischen Gründen einen entsprechend ausgelegten allseitig umlaufenden Führungskragen. Die Druckleitung (9) versorgt den Formkolben (3) mit Fluid und baut die nötige Zuhaltekraft auf. Der Formkolben (3) sowie die Platte (4) wird dabei flächig und sehr gleichmäßig durch Druck innerhalb der Leitung (9) auf das untere Formstück gepresst, womit das durchgeführte Blech (11 in 3) über die umlaufende Dichtung (7') abgedichtet wird.
2 zeigt skizzenhaft eine Frontansicht der Hydroformpresse zum Durchtakten breiter Bleche, wobei die linke Hälfte die Ansicht mit angeflanschten vorteilhaften Hydraulikzylindern (6) zeigt. Die rechte Hälfte ist als mittiger Schnitt dargestellt und zeigt die Lage des Formkolbens (3) der Platte (4) und des Werkzeuges (5). Die Dichtung (7'), die das Blech für den Umformprozess abdichtet, reicht fast über die gesamte Breite der Durchgangsöffnung, so dass ein breites Blech in einem Schritt streifenweise umgeformt werden kann. Die Hydraulikpresszylinder (6) arbeiten im Gleichgang und sorgen für eine gerade und kippfreie Bewegung des recht flachen Formkolbens (3) beim Schließen und Öffnen. Diese Hydraulikzylinder sorgen zudem für das schnelle Öffnen der Presse, da sie unter hohem Druck gefahren werden können.
3 zeigt eine schematische Detailansicht aus 1 mit eingelegtem Blech (11), welches über eine in einer Nut eingelassene Dichtung (7') abgedichtet wird. Während von rechts das gerade Blech eingezogen wird, ergibt sich mit der Durchtaktrichtung (10) auf der linken Seite das streifenförmig ausgeprägte Blech.
4 und 5 zeigen skizzenhaft eine mögliche vorteilhafte Ausführung der Hydroformpresse zum Durchtakten breiter Bleche mit halbkreisähnlichen Formstücken (2 + 2' aus 3), die hier mehrteilig hergestellt wurden sowie einen ringförmigen Zuganker (1) aus einem Stück. Die Formstücke bestehen hier aus halbkreisähnlichen Lamellen (15), die von einer Traversenplatte (16) zur Aufnahme des Formkolbens (3) unter- bzw. überspannt werden. Die Rückstell- und Führungsmechanismen des Formkolbens sind hier nicht dargestellt.
6 zeigt eine schematische Detailansicht der halbkreisähnlichen Formstücke aus 2, bei denen das rechte und linke Distanzstück fast vollständig im oberen und unteren Formstück (2 + 2') integriert wurde. Das Distanzstück (13) zum Vorspannen der Ringanker (1) kann jetzt sehr flach gehalten werden. Dadurch können die Ringe im Bereich der Rechtecköffnung von den halbkreisähnlichen Formstücken zusätzlich seitlich unterstützt werden.

Claims

Hydroformpresse zum Durchtakten breiter Bleche, – bestehend aus einem oder mehreren ringförmigen Zugankern, – in denen gegenüberliegende nahezu spaltfrei gleitend eingepasste halbkreisähnliche Formstücke angeordnet sind, – zwischen denen eine schmale rechteckförmige offen bleibende Beschickungs- und Entnahmeöffnung vorhanden ist und – wo im oberen oder unteren halbkreisähnlichen Formstück ein flacher Formkolben eingearbeitet ist, dessen Querschnittsfläche sich möglichst vollständig über den quergestreckten Umformbereich erstreckt und ein eingelegtes Blech über das Werkzeug gegen das zweite halbkreisähnlichen Formstück zum Abdichten und Zuhalten des Umformbereiches anpresst.
Hydroformpresse zum Durchtakten breiter Bleche nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigen Zuganker kreisförmig, oval oder auch elliptisch ausgebildet sind.
Hydroformpresse zum Durchtakten breiter Bleche nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung einer Vorspannung in den ringförmigen Zugankern rechts und links Distanzstücke eingesetzt werden, die die ringförmigen Zuganker dauerhaft unter Zugspannung setzen.
Hydroformpresse zum Durchtakten breiter Bleche nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkolben durch synchronisierte Führungs- und Presszylinder, mechanisch geführt Stifte, Wellenantriebe oder ähnliche Führungs- oder Rückstellmechanismen am Kippen gehindert wird.
Hydroformpresse zum Durchtakten breiter Bleche nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschickungsöffnung in der Höhe verkleinerbar ist und das Werkzeug gemeinsam mit dem Blech ein- sowie heraus führbar ist.
Hydroformpresse zum Durchtakten breiter Bleche nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die halbkreisähnlichen Formstücke ein- oder mehrteilig herstellbar sind.