DE202008004369U1

DE202008004369U1 - Vorrichtung zum Umformen des Endes eines rohrförmigen Bauteils

Info

Publication number: DE202008004369U1
Application number: DE200820004369
Authority: DE
Original assignee: BETEC GmbH
Current assignee: BETEC GmbH
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2008-03-28
Publication date: 2008-06-26
Anticipated expiration: 2018-03-29

Abstract

Vorrichtung zum Umformen des Endes eines rohrförmigen Bauteils, mit einem Umformwerkzeug, welches ein Außenwerkzeug und ein Innenwerkzeug aufweist, wobei das Innenwerkzeug durch ein verformbares Elastomer gebildet ist, dessen Gestalt mittels einer Umformeinrichtung derart veränderbar ist, dass die Umformeinrichtung das rohrförmige Bauteil radial nach außen gegen das Außenwerkzeug presst, um dasselbe zu verformen, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Umformeinrichtung (17) vorgesehen ist, die mit einem Werkzeugteil (9) des Umformwerkzeugs (4) verbunden ist, das in der Lage ist, eine axiale Kraft auf das Ende (3) des rohrförmigen Bauteils (2) aufzubringen, und dass die erste Umform einrichtung (15) mit der zweiten Umformeinrichtung (17) im Sinne einer Hintereinanderschaltung derart verbunden ist, dass die erste Umformeinrichtung (15) sich bei der Aufbringung der axialem Kraft auf das Ende (3) des rohrförmigen Bauteils (2) mit der ersten Umformeinrichtung (15) bewegt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umformen des Endes eines rohrförmigen Bauteils, mit einem Umformwerkzeug, welches ein Außenwerkzeug und ein Innenwerkzeug aufweist, nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
In der DE 37 07 013 A1 ist ein Verfahren zum Einpressen von Rohren in Rohrböden beschrieben, bei dem mittels eines Elastomers ein Druck auf das zu bearbeitende Rohr aufgebracht wird.
Obwohl diese Vorrichtungen zur Rohrumformung mittels Elastomeren Vorteile gegenüber der Innenhochdruckumformung mittels Fluiden mit sich bringen, weisen sie das Problem auf, dass sie meist sehr groß sind und daher einen entsprechenden Platzbedarf erfordern. Durch die aufwändige Konstruktion ergeben sich außerdem sehr hohe Produktionskosten der Vorrichtungen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Umformen des Endes eines rohrförmigen Bauteils zu schaffen, welche einen möglichst kompakten Aufbau besitzt und kostengünstig hergestellt werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Durch die beiden erfindungsgemäß vorgesehenen Umformeinrichtungen, von denen die eine einen axialen Druck auf das Ende des rohrförmigen Bauteils aufbringt und die andere zur Verformung des Elastomers und damit zur radialen Umformung des rohrförmigen Bauteils dient, ergibt sich eine Kombination zweier Bewegungen, wobei die eine Bewegung eine axiale und die andere eine radialen Kraft auf das rohrförmige Bauteil aufbringt.
Durch das Aufbringen der Axialkraft auf das rohrförmige Bauteil wird dessen Formänderungsvermögen erhöht und dasselbe wird an seine Fließgrenze gebracht, so dass das Elastomer eine erheblich geringere Kraft aufbringen muss als dies bei bekannten Lösungen der Fall ist. Durch die geringere, durch das Elastomer aufzu bringende Kraft wird nicht nur das Elastomer geschont, sondern es kann auch eine erheblich kleinere, auf das Elastomer einwirkende Umformeinrichtung eingesetzt werden.
Durch die Hintereinanderschaltung der beiden Umformeinrichtungen wird die von der auf das Elastomer einwirkenden, ersten Umformeinrichtung aufgebrachte Kraft nicht über einen Rahmen oder ein Gestell der erfindungsgemäßen Vorrichtung abgeleitet, sondern wirkt auf die zweite, die axiale Kraft auf das rohrförmige Bauteil aufbringende Umformeinrichtung. Dadurch kann die gesamte Vorrichtung erheblich kleiner als bekannte Vorrichtungen dimensioniert werden.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt darin, dass das zu bearbeitende rohrförmige Bauteil eine im Prinzip beliebige Länge aufweisen kann, da die für die Umformung eingesetzten Werkzeuge und Einrichtungen nur im Bereich des Rohrendes angreifen.
Des weiteren ist die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhafterweise in der Lage, Bauteile in weniger Arbeitsgängen als bislang erforderlich herzustellen, was zu einer schnelleren und damit kostengünstigeren Bearbeitung führt.
In einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die erste Umformeinrichtung eine Zugstange zur Verformung des Elastomers aufweist. Wenn über die Zugstange eine Zugkraft auf das Elastomer aufgebracht wird, so wirkt diese Kraft vorzugsweise der in axialer Richtung auf das rohrförmige Bauteil aufgebrachten Kraft entgegen, was dazu führt, dass sich diese nicht addieren und damit weitaus weniger stark auf die gesamte Vorrichtung einwirken. Dies ermöglicht eine weitere erhebliche Verringerung der Größe der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Um einen exakten Ablauf bei der Umformung des rohrförmigen Bauteils sicherzustellen, kann in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die erste Umformeinrichtung so gesteuert ist, dass sie die Zugstange zurückzieht, wenn die Kante des Werkzeugteils an dem Ende des rohrförmigen Bauteils anliegt.
Eine einfache Konstruktion des Umformwerkzeugs ergibt sich, wenn das Werkzeugteil ein Teil des Außenwerkzeugs ist und gegenüber einem Hauptabschnitt des Außenwerkzeugs zwischen einer offenen und einer geschlossenen Stellung des Umformwerkzeugs beweglich ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Un teransprüchen. Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.
Es zeigt:
1 die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem ersten Betriebszustand; und
2 die Vorrichtung aus 1 in einem zweiten Betriebszustand.
1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum Umformen eines rohrförmigen Bauteils 2, das im Folgenden der Einfachheit halber als Rohr 2 bezeichnet wird. Wie nachfolgend näher beschrieben wird, wird im Wesentlichen ein Endabschnitt bzw. ein Ende 3 des Rohrs 2 umgeformt.
Die Vorrichtung 1 weist ein Umformwerkzeug 4 auf, welches ein Außenwerkzeug 5 und ein Innenwerkzeug 6 aufweist. Hierbei ist das Innenwerkzeug 6 durch ein verformbares Elastomer 6a gebildet, dessen Gestalt derart veränderbar ist, dass das Elastomer 6a das Rohr 2 radial nach außen gegen das Außenwerkzeug 5 presst, um das Rohr 2 zu verformen.
Der Ablauf des Einlegens des Rohrs 2 in das Umformwerkzeug 4 und das Schließen des Umformwerkzeugs 4, welches hierfür weitere, nicht näher erläuterte Bau teile aufweisen kann, wird hierin nicht beschrieben, da es für das Verständnis der nachfolgend beschriebenen Erfindung nur eine sehr untergeordnete Rolle spielt.
Das Außenwerkzeug 5 ist aus zwei gegeneinander beweglichen Bestandteilen zusammengesetzt, nämlich aus einem Hauptabschnitt 7 und einem mittels einer Federeinrichtung 8 an dem Hauptabschnitt 7 abgestützten, beweglichen Werkzeugteil 9. In 1 ist zwischen dem Hauptabschnitt 7 und dem Werkzeugteil 9 des Außenwerkzeugs 5 ein Spalt 10 zu erkennen, in dem die durch mehrere in axialer Richtung wirkende Federn gebildete Federeinrichtung 8 angeordnet ist und der in 2 geschlossen ist. Hierbei zeigt 1 die offene und 2 die geschlossene Stellung des Umformwerkzeugs. Der Werkzeugteil 9 ist also zwischen einer die offene und einer die geschlossene Stellung des Umformwerkzeugs 4 darstellenden Position gegenüber dem starren Hauptabschnitt 7 des Außenwerkzeugs 5 beweglich.
Im Bereich des Spalts 10 ist sowohl der Hauptabschnitt 7 als auch der Werkzeugteil 9 des Außenwerkzeugs 5 mit einer jeweiligen Ausnehmung 11 bzw. 12 versehen, in die, wie in 2 erkennbar ist, das Rohr 2 durch das Elastomer 6a gedrückt wird. Auf diese Weise wird an dem Rohr 2 eine Sicke 13 eingeformt.
Zur Veränderung der Gestalt des Elastomers 6a, bei dem es sich beispielsweise um einen Polyurethanwerkstoff handeln kann, ist eine Zugstange 14 vorgesehen, die in der mit dem Pfeil "A" bezeichneten Richtung von einer ersten Umformeinrichtung 15 bewegt, im vorliegenden Fall also gezogen wird. Die erste, für die Aufbringung der radialen Kraft zuständige Umformeinrichtung 15 ist über eine Traverse 16 mit einer zweiten, für die Aufbringung der axialen Kraft zuständige Umformeinrichtung 17 verbunden, die, ebenfalls über die Traverse 16, mit dem Werkzeugteil 9 des Außenwerkzeugs 5 verbunden ist und so auf denselben einwirkt, um ihn in der mit dem Pfeil "B" bezeichneten Richtung in die in 2 dargestellte geschlossene Stellung des Umformwerkzeugs 4 zu verschieben. Auf diese Weise wird also mittels der zweiten Umformeinrichtung 17 über das Werkzeugteil 9 eine axiale Kraft auf das Ende 3 des Rohrs 2 aufgebracht. Hierzu weist das Werkzeugteil 9 eine Kante 18 auf, die dafür vorgesehen ist, auf das Ende 3 des Rohrs 2 zu drücken. Aus der Darstellung der Figuren ist also erkennbar, dass die Zugstange 14 der ersten Umformeinrichtung 15 in der entgegengesetzten Richtung "A" zur Bewegungsrichtung "B" der zweiten Umformeinrichtung 17 bei der Aufbringung der axialen Kraft auf das Ende 3 des Rohrs 2 bewegt wird, um das Elastomer 6a zu verformen. Hierbei ist der Werkzeugteil 9 so ausgebildet, dass er einen dichtenden Abschluss für das Elastomer 6a bildet, so dass ein vollständiger Kraftschluss erreicht wird.
Mittels der Kante 18 des Werkzeugteils 9 wird vorzugsweise eine derartige Kraft auf das Ende 3 des Rohres 2 aufgebracht, dass sich dasselbe kurz vor der Fließgrenze befindet, so dass das Elastomer 6a eine erheblich geringere Kraft als ansonsten üblich ausüben muss. Mit anderen Worten, der Werkstoff des Rohrs 2 fließt durch die Aufbringung der axialen Kraft erheblich einfacher. Hierdurch können erheblich größere Umformgrade ohne eine Beschädigung des umzuformenden Bauteils erreicht werden.
Wie aus 1 und 2 zu erkennen ist, sind die beiden Umformeinrichtungen 15 und 17 also hintereinander bzw. in Reihe geschaltet, so dass sich die erste Umformeinrichtung 15 bei der Aufbringung der axialen Kraft auf das Ende 3 des Rohrs 2 durch die zweite Umformeinrichtung 17 mit der zweiten Umformeinrichtung 17 bewegt. Die Aufbringung der axialen und der radialen Kraft auf das Rohr 2 erfolgt also vom zeitlichen Ablauf her parallel, bezüglich der Anordnung der beiden Umformeinrichtungen 15 und 17 geschieht sie jedoch mittels einer Hintereinanderschaltung.
Im vorliegenden Fall sind die beiden Umformeinrichtungen 15 und 17 als Hydraulikzylinder ausgebildet, da hierdurch besonders hohe Kräfte aufgebracht werden können. Des weiteren sind Hydraulikzylinder besonders einfach ansteuerbar, so dass beispielsweise die erste Umformeinrichtung 15 so gesteuert werden kann, dass sie die Zugstange 14 zurückzieht, sobald die Kante 18 des Werkzeugteils 9 an dem Ende 3 des Rohrs 2 anliegt. Zur Realisierung dieses zeitlichen Ablaufs können an sich bekannte Steuerungen eingesetzt werden.
Selbstverständlich wäre es alternativ oder zusätzlich zu der Ausbildung der Sicke 13 auch möglich, andere Umformungen an dem Rohr 2 vorzunehmen. Beispielsweise ist es möglich, mit dem Werkzeugteil 9 eine Aufweitung des Endes 3 des Rohrs 2 vorzunehmen, wobei hierzu das Umformwerkzeug 4, insbesondere das Außenwerkzeug 5 desselben, entsprechend ausgeführt sein müssen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 3707013 A1 [0002]

Claims

Vorrichtung zum Umformen des Endes eines rohrförmigen Bauteils, mit einem Umformwerkzeug, welches ein Außenwerkzeug und ein Innenwerkzeug aufweist, wobei das Innenwerkzeug durch ein verformbares Elastomer gebildet ist, dessen Gestalt mittels einer Umformeinrichtung derart veränderbar ist, dass die Umformeinrichtung das rohrförmige Bauteil radial nach außen gegen das Außenwerkzeug presst, um dasselbe zu verformen, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Umformeinrichtung (17) vorgesehen ist, die mit einem Werkzeugteil (9) des Umformwerkzeugs (4) verbunden ist, das in der Lage ist, eine axiale Kraft auf das Ende (3) des rohrförmigen Bauteils (2) aufzubringen, und dass die erste Umform einrichtung (15) mit der zweiten Umformeinrichtung (17) im Sinne einer Hintereinanderschaltung derart verbunden ist, dass die erste Umformeinrichtung (15) sich bei der Aufbringung der axialem Kraft auf das Ende (3) des rohrförmigen Bauteils (2) mit der ersten Umformeinrichtung (15) bewegt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Umformeinrichtung (15) eine Zugstange (14) zur Verformung des Elastomers (6a) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugstange (14) der ersten Umformeinrichtung (15) in der entgegengesetzten Richtung zur Bewegungsrichtung der zweiten Umformeinrichtung (17) bei der Aufbringung der axialen Kraft auf das Ende (3) des rohrförmigen Bauteils (2) beweglich ist, um das Elastomer (6a) zu verformen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeugteil (9) eine Kante (18) aufweist, die dafür vorgesehen ist, auf das Ende (3) des rohrförmigen Bauteils (2) zu drücken.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Umformeinrichtung (15) so gesteuert ist, dass sie die Zugstange (14) zurückzieht, wenn die Kante (18) des Werkzeugteils (9) an dem Ende (3) des rohrförmigen Bauteils (2) anliegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeugteil (9) ein Teil des Außenwerkzeugs (5) ist und gegenüber einem Hauptabschnitt (7) des Außenwerkzeugs (5) zwischen einer offenen und einer geschlossenen Stellung des Umformwerkzeugs (4) beweglich ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Werkzeugteil (9) und dem Hauptabschnitt (7) des Außenwerkzeugs (5) ein Spalt (10) vorgesehen ist, der in der geschlossenen Stellung des Umformwerkzeugs (4) geschlossen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeugteil (9) mittels einer Federeinrichtung (8) gegenüber dem Hauptabschnitt (7) des Außenwerkzeugs (5) abgestützt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Umformeinrichtung (17) mit einer Traverse (16) versehen ist, an welcher die erste Umformeinrichtung (15) angebracht ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Umformeinrichtungen (15, 17) als hydraulisch angetriebene Zylinder ausgebildet sind.