DE19620483B4

DE19620483B4 - Verfahren und Formwerkzeug zum Verbinden eines Hohlkörpers mit einem Ringkörper

Info

Publication number: DE19620483B4
Application number: DE1996120483
Authority: DE
Inventors: Anton Bauer
Original assignee: Huber and Bauer GmbH
Current assignee: Huber and Bauer GmbH
Priority date: 1996-05-21
Filing date: 1996-05-21
Publication date: 2005-11-10
Anticipated expiration: 2016-05-22
Also published as: DE19620483A1; EP0808675A1

Abstract

Verfahren zum Verbinden eines Hohlkörpers mit einem auf ihn aufgesetzten Ringkörper, bei dem der Ringkörper mit einer an ihm ausgebildeten Manschette auf den Hohlkörper gesetzt wird und an dem Hohlkörper an der Stelle der an ihm anliegenden Manschette und zugleich in dieser mittels hydraulischer Innenhochdruckumformung ein flacher Bund geformt wird und anschließend durch Verschieben eines Teils des Formwerkzeuges der Bund weiter herausgedrückt wird und schließlich zu einer Falzverbindung zusammengepresst wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden eines Hohlkörpers mit einem auf ihn aufgesetzten Ringkörper.
Ferner betrifft die Erfindung ein Formwerkzeug zum Durchführen des Verfahrens.

Aus der EP 0 002 032 A1 und der US 3 335 590 ist bekannt, rotationssymmetrische Hohlkörper durch hydraulischen Innenhochdruck umzuformen in einer mehrteiligen Form, die anfänglich axial auseinandergezogen ist und während des Verformungsvorgangs durch axiales Verschieben der Formteile geschlossen wird. Bei dem Verschieben werden an dem Hohlkörper ausgeprägte radial vorspringende Ringe erzeugt.

Nach der ersteren Schrift werden auf diese Weise mehrrillige Keilriemenscheiben hergestellt. Die zweite Schrift nennt allgemein Ausbauchungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche wirtschaftlicher arbeiten.

Gemäß der Erfindung wird dieser Zweck in der Weise erfüllt, dass der Ringkörper mit einer an ihm ausgebildeten Manschette auf den Hohlkörper gesetzt wird und an dem Hohlkörper an der Stelle der an ihm anliegenden Manschette und zugleich in dieser mittels hydraulischer Innenhochdruckumformung ein flacher Bund geformt wird und anschließend durch Verschieben eines Teils des Formwerkzeuges der Bund weiter herausgedrückt wird und schließlich zu einer Falzverbindung zusammengepresst wird.

Diese, vornehmlich auf Blechverarbeitung abzielenden, Maßnahmen sollen insbesondere angewandt werden, eine Backofenröhre mit einem Frontblech zu verbinden, die im übrigen durch die Innenhochdruckumformung an ihren Wänden profiliert wird.

Ein Formwerkzeug zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens weist einen an dem Formhohlraum umlaufenden ringförmigen Erweiterungsraum zur Aufnahme des Ringkörpers, des Bundes und schließlich des Falzes auf, der nach der einen Seite hin durch ein ringförmiges Formteil begrenzt ist, das axial in den ringförmigen Erweiterungsraum vorschiebbar ist.

In den ringförmigen Erweiterungsraum wird zunächst durch den hydraulischen Innenhochdruck der flache Bund hineingedrückt und anschließend durch Vorschieben des ringförmigen Formteils der weiter herausgedrückte Bund.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das, vorzugsweise aus Segmenten zusammengesetzte, ringförmige Formteil zusammen mit einem, den Innenquerschnitt des Hohlkörpers ausfüllenden, vorzugsweise gemeinsam mit dem ringförmigen Formteil vorschiebbaren, inneren Formteil ein Ende des Hohlkörpers einfasst.

Damit sind für die beiden Verformungsgänge stabile Verhältnisse geschaffen, insbesondere mit den beiden genannten Vorzugsformen.

Das aus Segmenten zusammengesetzte ringförmige Formteil erlaubt, einerseits das Ende des Hohlkörpers ohne Schwierigkeit zwischen dem ringförmigen Formteil und dem inneren Formteil einzusetzen, und andererseits, es dann einzuklemmen.

Ein Einklemmen wird jedoch nicht in jedem Falle nötig sein. Dann kann auch das ringförmige Formteil ggf. einstückig sein und ggf. allein vorgeschoben werden.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung bilden das ringförmige Formteil und das innere Formteil, vorzugsweise zusammen mit einer Bodenplatte, auf der die Segmente des ringförmigen Formteils verschiebbar sind, einen gegenüber dem übrigen Formwerkzeug in der Höhe vorschiebbaren Formwerkzeugboden.

In dieser Ausgestaltung ist das Formwerkzeug besonders gut geeignet, in einer Gesamtvorrichtung gehandhabt zu werden. Das gilt vor allem zusammen mit der weiteren Ausgestaltung, daß das Formwerkzeug eine aus Segmenten zusammensetzbare Seitenwandung und eine auf diese aufsetzbare Decke aufweist.

Die Segmente können dann durch die Gesamtvorrichtung in den vier waagerechten Richtungen auseinandergezogen und zusammengesetzt werden. Eine Hubplatte der Gesamtvorrichtung kann von unten her betätigt werden; der notwendige Vorrichtungs rahmen läßt hier unter baulichen wie unter Platzgesichtspunkten die betreffenden Einrichtungen zu. Die Oberseite kann frei bleiben von fest angeordneten Rahmenteilen; nach Entfernen der aufsetzbaren Decke besteht dann hier Bewegungsfreiheit zum Einsetzen und Herausnehmen des Formlings.

Alles dies ist insbesondere auf einen haubenförmig in dem Formwerkzeug anzuordnenden Formling zugeschnitten. Andere Formlinge verlangen andere Konzepte des Formwerkzeugs und seiner Handhabung.

So könnte beispielsweise an einem rohrförmigen Teil eines Formlings, etwa einem seitlichen Stutzen, ein Bund, Flansch oder eine Falzverbindung nach der Erfindung geformt werden mittels einer nur kleineren, waagerecht oder schräg verschiebbaren Einheit in der Seitenwandung des Formwerkzeugs.

Weitere Maßnahmen, die zur vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dienen können, sind in der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels angeführt.

Die Zeichnungen geben das Ausführungsbeispiel wieder.
1 zeigt ein Formwerkzeug geöffnet in senkrechtem Schnitt,
2 zeigt das Formwerkzeug geschlossen im gleichen Schnitt nach einem ersten Verfahrensschritt,
3 zeigt das Formwerkzeug im gleichen Schnitt nach einem zweiten Verfahrensschritt und
4 zeigt das Formwerkzeug wie in 3, jedoch in größerem Maßstab.
Ein Formwerkzeug 1 ist zusammensetzbar aus einem Boden 2, vier Segmenten 3, die eine Seitenwandung bilden, und einer Decke 4.
Die genannten Teile sind in einer Gesamtvorrichtung gehalten. Der Boden 2 ist darin heb- und senkbar angeordnet. Die Segmente 3, die einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen, sind mittels einer Kniehebel-Anordnung in waagerechter Richtung verschiebbar und lückenlos zusammensetzbar. Die Decke 4 kann abgehoben und entfernt werden.
Der Boden 2 setzt sich zusammen aus einer Bodenplatte 5, einem auf dieser in einer Einfassung 6 angeordneten inneren Formteil 7 und einem ringförmigen Formteil 8, das wiederum aus vier Segmenten 9 zusammensetzbar ist.
Die Segmente 9 sind auf der Bodenplatte 5 in Richtung auf das innere Formteil 6 und zurück verschiebbar. Dafür ist eine nicht gezeichnete einfache Führung vorhanden.
Die Segmente 3 der Seitenwandung weisen eine mit einer Entspannungsbohrung 31 versehene Profilierung 10 auf, die auf einen Hohlkörper übertragen werden soll. In ihrem unteren Bereich sind sie ausgekehlt zur Schaffung eines umlaufenden, ringförmigen Erweiterungsraumes 11.
Aus einer in den Segmenten 3 ausgenommenen Führungsnut 12 heraus ragt jeweils eine Halteleiste 13 nach unten in den Erweiterungsraum 11. Sie ist gegen eine Federkraft in die Führungsnut zurückschiebbar. Im zusammengesetzten Zustand der vier Segmente 3 schließen auch die vier Halteleisten 13 lückenlos aneinander, wobei sie, wie auch die Segmente 3, die Ecke abrunden.
Der Querschnitt der Halteleisten 13 ist gewinkelt. Der in dem Winkel liegende Raum ist mit 14 bezeichnet, die dem Hohlkörper zugekehrte anschließende Endkante mit 15 und die an der anderen Seite anschließende, dem ringförmigen Formteil 8 zugekehrte Fläche mit 16.
Auf der Oberseite der Segmente 3 sind Nuten 17 trapezförmigen Querschnitts eingeformt. Sie bilden mit als Gegenstücken dazu an der Unterseite der Decke 4 ausgebildeten Federn 18 eine Zentrierung der Decke 4 auf der Seitenwandung des Formwerkzeuges.
Ferner ist die Decke 4 mit Aufnahmen 19 für an dem Hohlkörper angebrachte Befestigungslaschen 20 versehen.
Der schon mehrfach erwähnte Hohlkörper ist mit 21 bezeichnet. Er ist der aus Blech gefertigte Rohling einer Backofenröhre, die in dem Formwerkzeug ihre endgültige Gestalt erhalten und mit einem Frontblech 22 versehen werden soll.
Das Frontblech 22 ist mit einer Manschette 23 auf den Hohlkörper 21 aufgeschoben.
Ein zu der Gesamtvorrichtung gehörender Manipulator setzt den Hohlkörper 21 mit dem Frontblech 22 von oben her in das gemäß 1 geöffnete Formwerkzeug ein. Die Gesamtvorrichtung und das Formwerkzeug sind in einer an sich bekannten Weise weitgehend mit Wasser als Druckmittel gefüllt; beim Einsetzen des Hohlkörpers 21 in das Wasserbad kann die von dem Hohlkörper 21 eingeschlossene Luft durch ein Entlüftungsrohr 24 entweichen, so daß der Hohlkörper 21 vollständig mit Wasser gefüllt ist. Anschließend wird das Entlüftungsrohr 24 durch ein Ventil 25 geschlossen.
Wie 1 erkennen läßt, wird der Hohlkörper 21 mit dem Frontblech 22 auf den Segmenten 9 abgestellt. Der untere Rand des Hohlkörpers 21 liegt dann bündig an dem inneren Formteil 7 an. Die Segmente 9 haben noch Abstand von dem Rand des Hohlkörpers 21.
Werden die Segmente 3 vorgeschoben, um die Seitenwandung des Formwerkzeugs zu schließen, so stoßen sie an den Segmenten 9 an und nehmen sie mit. Die Segmente 9 werden auf der Bodenplatte 5 verschoben, bis sie an dem Rand des Hohlkörpers 21 anstoßen und ihn an das innere Formteil 7 pressen. Abwinkelungen 26 des Frontbleches 22 nach vorne haben dabei Platz in dem freien Raum des winkelförmigen Querschnitts der Segmente 9.
Auf die zusammengesetzte Seitenwandung wird dann die Decke 4 gelegt, wobei die Befestigungslaschen 20 Platz in den Aufnahmen 19 finden.
Von einem teils in einer Ausnehmung 27 der Bodenplatte 5 und teils unter dieser angeordneten, nicht gezeichneten Hydraulikzylinder aus ragt ein gleichfalls nicht gezeichneter Verdrängerkolben durch eine Zylinderbohrung 28 in dem inneren Formteil 7 hindurch in den Formhohlraum.
Zur Umformung wird durch Vorschieben des Verdrängerkolbens der Druck in dem Formhohlraum auf beispielsweise etwa 300 bar gebracht. Das Blech des Hohlkörpers 21 wird dadurch allseitig an die formgebende Innenoberfläche des Formwerkzeugs 9 im wesentlichen angelegt mit Ausnahme an dem Erweiterungsraum 11. Die dortige doppelte Lage des Bleches wird nur leicht ausgewölbt zu einem flachen Bund 29. Die Endkante 15 der Halteleisten 13 verhindert dabei, daß sich die Endkante der Manschette 23 von dem Blech des Hohlkörpers 21 abspreizt.
Anschließend wird der gesamte Boden 2 weiter in das übrige Formwerkzeug eingeschoben, bis die Bodenplatte 5 unten an den Segmenten 3 der Seitenwandung anstößt.
Das aus den, dabei durch ihre außenseitige Anlage an den Segmenten 3 geführten, Segmenten 9 zusammengesetzte ringförmige Formteil 8 drückt nun die vorher entstandene leichte Auswölbung weiter in den Erweiterungsraum 11 aus und preßt sie schließlich im Zusammenwirken mit der gegenüberliegenden Wand des Erweiterungsraumes 11 zusammen. Der gerundete Außenrand des so erzeugten Falzes 30 findet dabei Platz in dem Winkel, d.h. dem Raum 14, der Halteleisten 13, die durch Anstoß des von dem ringförmigen Formteil 8 vorgeschobenen Frontbleches 22 an ihrer Fläche 16 in ihre Führungsnut 12 zurückgedrückt worden sind.
Der untere Rand des Hohlkörpers 21 ist währenddessen zwischen dem inneren Formteil 7 und den Segmenten 9 eingeklemmt geblieben und in dieser Weise mit vorgeschoben worden.
Der durch den Vorschub des Bodens, in erster Linie des inneren Formteils 6, in den Formhohlraum auf 400 bis 500 bar weiter erhöhte hydraulische Druck vervollständigt die Umformung. Das Blech des Hohlkörpers 21 wird nun auch in die vorher an kleineren Radien noch übrig gebliebenen Hohlräume hineingedrückt.

Claims

Verfahren zum Verbinden eines Hohlkörpers mit einem auf ihn aufgesetzten Ringkörper, bei dem der Ringkörper mit einer an ihm ausgebildeten Manschette auf den Hohlkörper gesetzt wird und an dem Hohlkörper an der Stelle der an ihm anliegenden Manschette und zugleich in dieser mittels hydraulischer Innenhochdruckumformung ein flacher Bund geformt wird und anschließend durch Verschieben eines Teils des Formwerkzeuges der Bund weiter herausgedrückt wird und schließlich zu einer Falzverbindung zusammengepresst wird.
Formwerkzeug zum Durchführen eines Verfahrens nach Anspruch 1, das einen an dem Formhohlraum umlaufenden ringförmigen Erweiterungsraum (11) zur Aufnahme des Ringkörpers, des Bundes und schließlich des Falzes aufweist, der nach der einen Seite hin durch ein ringförmiges Formteil (8) begrenzt ist, das axial in den ringförmigen Erweiterungsraum (11) vorschiebbar ist.
Formwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das, vorzugsweise aus Segmenten (9) zusammengesetzte, ringförmige Formteil (8) zusammen mit einem, den Innenquerschnitt des Hohlkörpers (21) ausfüllenden, vorzugsweise gemeinsam mit dem ringförmigen Formteil (8) vorschiebbaren, inneren Formteil (7) ein Ende des Hohlkörpers (21) einfasst.
Formwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Formteil (8) und das innere Formteil (7), vorzugsweise zusammen mit einer Bodenplatte (5), auf der die Segmente (9) des ringförmigen Formteils (8) verschiebbar sind, einen gegenüber dem übrigen Formwerkzeug (3,4) in der Höhe vorschiebbaren Formwerkzeugboden (2) bilden.
Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Formwerkzeug (1) eine aus Segmenten (3) zusammensetzbare Seitenwandung und eine auf diese aufsetzbare Decke (4) aufweist.
Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (7) des ringförmigen Formteils (8) bei dessen Vorschub durch die Seitenwandung (3) des Formteils, in der der genannte Erweiterungsraum (11) ausgebildet ist, geführt sind.
Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass aus einer in der Seitenwandung (3) ausgenommenen Führungsnut (12) heraus in den genannten Erweiterungsraum (11) mindestens eine Halteleiste (13) ragt, die durch den Vorschub des ringförmigen Formteils (8) gegen eine Federkraft in die Führungsnut (12) zurückschiebbar ist.
Formwerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteleiste (13) einen gewinkelten Querschnitt aufweist, wobei sie in dem Winkel (14) den weiter herausgedrückten Bund bzw. Falz (30) aufnimmt, die dem Hohlkörper (21) zugekehrte anschließende Endkante (15) die Haltefunktion erfüllt und die an der anderen Seite anschließende, dem ringförmigen Formteil (8) zugekehrte Fläche (16) dem Zurückschieben dient.
Anwendung eines Verfahrens nach Anspruch 1 und/oder eines Formwerkzeugs nach einem der Ansprüche 2 bis 8 zum Verbinden einer Backofenröhre mit einem Frontblech, die im übrigen durch die Innenhochdruckumformung an ihren Wänden profiliert wird.