DE2261286A1 - Vorrichtung zur bearbeitung metallischer werkstuecke - Google Patents

Description

ALUMINIUM SUISSE SA CHIPPIS / Schweiz

Vorrichtung zur Bearbeitung metallischer Werkstücke

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bearbeitung metallischer Werkstücke durch Magnetformen mit wenigstens einer Matrize aus Formschalen und Einrichtungen zum Spreizen und Zusammenführen dieser Schalen.

Derartige Bearbeitungsvorrichtungen, insbesondere für zylindrische Behälter, sind bekannt und weisen eine Spule auf, die im Innern des von der Matrize umgebenen metallischen Werkstückes angeordnet ist und in welche sich ein Kondensator entladen kann. Die dabei in die Spule eingespeiste elektrische Energie in der Grössenordnung von 1 bis mehreren kJ erzeugt ein magnetisches Feld, dessen Wechselwirkung mit dem im metallischen Werkstück induzierten Magnetfeld sehr hohe radiale Expansionskräfte auf das Werkstück bewirkt. Die Expansionsbewegung des metallischen Werkstückes ist jedoch durch die umgebende Matrize begrenzt, so dass, wenn die Matrize ein profiliertes Muster trägt, sich der Werkstoff des metallischen Werkstückes unter Verformung in dieses profilierte Muster eindrückt und so das Muster auf das Werkstück übertragen wird. Die Matrize besteht im allgemeinen aus einem isolierenden Kunststoff, um Energieverluste durch Induktion in der Matrize selbst zu verhindern.

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In den meisten Fällen haben die Werkstücke eine röhrenartige Form mit rundem Querschnitt, wobei dann das Abziehen des Werkstückes von der Matrize, ähnlich wie beim Ausformen, mit Schwierigkeiten verbunden sein kann, wenn die Matrize Profilmuster trägt, die bis in die Nähe der Verbindungslinie zwischen Matrizenschalen reichen.

Diese Schwierigkeiten treten an sich ganz allgemein beim Ausformen derartiger Werkstücke auf und können gegebenenfalls wenigstens teilweise dadurch überwunden werden, dass die Form in drei, vier oder noch mehr Schalen aufgeteilt wird, was aber eine sehr genaue und kostspielige Fabrikation erfordert, ohne dass jedoch g rat ähnliche Spuren auf dem bearbeiteten Werkstück längs der Verbindungs- bzw. Trennungslinien der Matrizenschale vermieden werden,

Zweck und Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer einfachen und kostensparend aufgebauten Vorrichtung, mit der die vorstehend erwähnten Nachteile bei einer Matrize für die Magnetformung vermieden werden und die das Herausnehmen des verformten Werkstückes aus der Matrize erleichtert.

Hierzu ist eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize aus wenigstens zwei Schalen besteht, die innen mit einer Schicht aus einer dehnbaren Masse ausgekleidet sind, welche ein profiliertes Muster trägt.

Die Matrizenschalen können hierbei aus wenigstens zwei Halb- bzw. Teilschalen mit einer deren innere Stossfugen überdeckenden durchgehenden Schicht aus einer dehnbaren Masse bestehen, wobei diese Halb- bzw. Teilschalen um ihre inneren, aneinanderliegenden Berührungskanten nach aussen, z.B. mittels Zugfedern, bzw. nach innen, z.B. mittels geradlinig verschobener Druckstücke, verschwenkt werden, wenn die Matrize geöffnet bzw. geschlossen wird, und wobei ein Mechanismus zum Abheben bzw. Schliessen der Matrizenschalen

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der Matrize vorgesehen ist.

Zweckmässigerweise kann die Auskleidung aus deimbarer Masse ununterbrochen und durchgehend vom. äusseren Rand der einen Matrizenschale bis zum gegenüberliegenden äusseren Rand der anderen Matrizenschale reichen, wobei dann nur eine Stosskante notwendig ist und das Spreizen der Schalen unter gegenseitiger Verschwenkung ,um ihre von der dehnbaren Masse abgedeckte Berührungskante erfolgt.

Die Spreizeinrichtung für die Matrizenschalen kann in einfacher Weise aus Zugfedern zwischen zwei fest an den gegeneinander verschwenkbaren Schalen sitzenden Bolzen mit durch Anschläge begrenztem Schwenkbereich bestehen, während die die Matrizenschalen zusammenführende Einrichtung aus beiderseits der gemeinsamen Berührungs- und Schwenklinie an den Schalen angreifenden Anschlägen bestehen kann, welche gegen die Schalenverbindungsebene verschiebbar sind. Diese Anschläge weisen dann hierbei zweckmässigerweise eine Teilzylirierfläche auf der den Schalen zugekehrten Seite auf.

Die Beschichtung der Matrizenschalen mit einer dehnbaren Masse, deren Stärke einige Milimeter betragen kann, gestattet eine Verformung der Matrizenschalen, beispielsweise durch Spreizen von Schalenelementen, sodass das Abziehen eines mittels Magnetformung bearbeiteten Werkstückes von der Matrize aus serordentlich erleichtert wird, ohne dass hierbei Spuren von den Verbindungs- oder Trennlinien zwischen den Teilen der Matrizenschalen auftreten. Die Beschichtung aus dehnbarem Material gestattet darüberhinaus auch eine sehr genaue und enge Ausrichtung zwischen dem zu verformenden Werkstück und der Matrize.

In den beigefügten Zeichnungen ist eine beispiels-weise Ausführungsform der erfindungsgemäss ausgebildeten Bearbeitungsvorrichtung dargestellt, wobei zeigen :

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Fig. 1 Eine Seitenansicht,

Fig. 2 eine teilweise vergrösserte Seitenansicht im Schnitt entlang

der Linie Z-Z nach Fig. 3 und

Fig. 3 eine Draufsicht unter Weglassung des in Fig. 2 dargestellten

Teiles.

(Fig.l) Hiernach besteht die dargestellte Bearbeitungsvorrichtung/im wesentlichen aus drei Matrizen 1,2 und 3 in zylinderischer Form und in geschlossenem Zustand. Jede dieser Matrizen 1,2 und 3 enthalt zwei Paare Halbschalen 4 und 5 bzw. 6 und 7. Hiervon sitzen die beiden oberen Halbschalen 4 und 5 an einem oberen Träger 8, während die beiden unteren Halbschalen 6 und 7 an einem unteren Träger 9 angeordnet sind.

Die Vorrichtung ist symmetrisch zu der vertikalen Ebene X-X ausgebildet, sodass im folgenden nur die linke Hälfte der Vorrichtung beschrieben zu werden braucht.

Die Matrizen und ihre Träger sind ebenfalls symmetrisch zu der horizontalen Ebene Y-Y ausgebildet, welche gleichzeitig die Verbindungsebene der Matrizenschalen darstellt. Auch besteht eine Symmetrie zu der vertikalen Ebene Z-Z.

In der Fig. 2 der Zeichnung sind die beiden Halbschalen 4 und 5 bei geschlossener Matrizenstellung dargestellt, während die beiden anderen Halbschalen 6 und 7 bei geöffneter Matrize dargestellt sind. Diese Widergabe ist selbstverständlich nur beispielsweise, denn in Wirklichkeit sind die Halbschalen gleichzeitig entweder offen oder geschlossen.

Die Mitte der Matrizen wird eingenommen durch die Induktionsspulen 10, in welche eine nichtdarge stellte Kondensatorbatterie entladen wird nach

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einer Verfahrensweise, wie sie an sich bekannt ist.

Der obere Träger 8 tragt die Platten 11, welche geschweift ausgebildet sind und eine teilzylinderische Flache aufweisen. Die Achsen fallen zusammen mit den Achsen jeder der Matrizen. Der untere Träger 9 ist mit gleichen Platten 12 versehen. Alle diese Platten 10 und 11 tragen an jedem ihrer Enden, beiderseits der Trager 8 und 9,längliche Oeffnungen 13 und 14. Durch diese Langlödher 13 ur.d 14 ragen Bolzen 15 und 16, die in jede der Halbschalen 4 und 5 eingeschraubt sind. Diese Bolzen besitzen einen zylinderischen Abschnitt 15a bzw. 16a, welcher durch das Langloch 13 bzw. 14 geht, und einen Bund 15b bzw. 16b als Anschlag. Die äusseren Enden dieser Bolzen 15 und 16 sind untereinander verbunden mit einer Zugfeder 17.

Die Innenflache jeder dieser Matrizenschalen ist aberzogen mit einer Schicht 18 bzw. 19 aus einer dehnbaren Masse, welche ein profiliertes oder reliefartiges Muster tragen kann, beispielsweise aus einer Kautschukmasse mit einer Harte von 65° SHORE. Die Matrizenschalen selbst bestehen beispielsweise aus einem nylonähnlichen Polyamid, wie es unter dem Handelsnamen "Technyl" bekannt ist.

Die beiden Trager 8 und 9, welche voneinander entfernt und aufeinander zu bewegt werden können, werden gehalten und geführt mittels vier Führungsstangen 20. Der Träger 9 selbst wird ausserdem geführt in verti-

22' kalen Gleitschienen 21, welche fest am Maschinengestell/sitzen.

An den Enden der beiden Träger 8 und 9 sind Paare von Kurbelarmen 22, 23 angelenkt, und zwar jeweils zwei Paare an jedem Ende dieser Trager. Die anderen Enden dieser Kurbelarme 22 und 23 sind an dem

,25
Kopf 24 einer Schubstange /angelenkt. Diese Schubstange 25 ist axial verschiebbar in zwei Lagern 26 und 27 gelagert und wird vor und zurück ■

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bewegt von einer Querstrebe 28. Die Mitte dieser Querstrebe 28 sitzt fest am Ende einer Kolbenstange 29 einer Kolben-Zylinder-Anordnung 30(Fig.

Eine gleiche Kolben-Zylinder-Anordnung ist an der rechten Seite der Bearbeitungsvorrichtung vorgesehen und betätigt eine gleiche Kolbenstange wie die Kolbenstange 25. Diese beiden Kolben-Zylinder-Anordnungen werden von einer gemeinsamen Quelle gespeist, sodass ihre Bewegungen vollkommen synchron aufeinander abgestimmt sind.

In den Figuren 2 und 3 ist die Schubstange 2 5 in ihrer Lage bei geschlossener Matrizenstellung dargestellt. In der offenen Matrizenstellung verschiebt sich die Schubstange 2 5 mit ihrem Kopf 24 in der Zeichnung nach rechts und nimmt eine Stellung ein, wie sie in Fig. 2 mit 24' angedeutet ist. In dieser Stellung liegen die beiden Kurbelarme 22 und 23 etwa in vertikaler Lage, wie in Fig. 2 an sich nur bei dem Kurbelarm 23 dargestellt ist.

Die Arbeits-und Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgendermassen :

Bei geöffneter Matrize in einer Stellung, wie sie an dem unteren Träger in Fig. 2 dargestellt ist, befindet sich der Schubstangenkopf 24 in der strichpunktiert gezeichneten Lage 24'. Die beiden unteren Halbschalen 6 und 7 werden auseinandergespreizt gehalten durch die Zugfeder 17'. Diese Spreizung wird begrenzt einerseits durch das Ende der Oeffnungen 13' und 14', an welchesdie Bolzen 15' und 16' anschlagen, und andererseits durch das Aufeinanderliegen der Flächen 31 der beiden Halbschalen 6 und Die Zugfeder 17' schwenkt die beiden Bolzen 15' und 16' um die Berührungskante der beiden Halbschalen und zieht sie gegen die inneren Enden der Oeffnungen 13' und 14', sodass auf diese Weise die beiden Halb schale η 6 und 7 auseinandergespreizt werden. Eine vollständige Trennung dieser beiden Halbschalen wird jedoch verhindert durch die gemeinsame Beschichtung 19.

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In dieser geöffneten Stellung wird das zu bearbeitende Werkstück, beispielsweise ein zylinderischer Behälter aus Aluminium, über die Spule 10 geschoben. Nach dem Einbringen des Behalters werden die Matrizen wieder geschlossen durch aus einander ziehen der Schubstangen 25, wodurch die beiden Kurbelarme 22 und 23 in eine Stellung gelangen, wie sie in Fig. 2 far den Kurbelarm 22 eingezeichnet ist. Der Zug an diesen beiden Schubstangen und den Kurbelarmen hat zur Folge, dass sich die beiden Träger

.HaIb-8 und 9 gegeneinander nähern^d.h.j dass die beiden/schalenpaare 4 und 5 einerseits und die beiden Halbschalenpaare 6 und 7 andererseits zusammeagefCthrt werden.

Während dieses ZusammenfCthrens trifft der Knickpunkt 19a der Schicht 19 zuerst auf den zu verformenden Behälter, wodurch die beiden Halbschalen um diesen Anschlagspunkt schwenken und sich um den Behälter schliessen, und zwar unter der Wirkung der beiden geschweiften Platten und 12, welche eine vertikale, etwa radiale Kraft auf jede der Halbschalen ausüben. Die Angriffspunkte für diese beiden Platten liegen an den Stellen 12a und 12b für die untere Platte 12. Diese Anschläge an drei Punkten gewährleisteneine einwandfreie Schliessung der Matrize in einer sehr vorteilhaften Weise.

Am Ende der Schliessbewegung liegen die Halbschalen mit ihren Aussenseiten an den Teilzylinderflächen der Platten 11 und 12 an, wodurch eine einwandfreie Zentrierung der Halbschalen gesichert ist.

Die Radialflächen 32 und 33 der beiden Halbschalen 6 und 7 liegen auf den Radialflächen 34 und 35 der beiden Halbschalen 4 und 5 (Fig. 2) in einer Verbindungsebene Y-Y (Fig. 1), wobei die Elastizität der Auskleidung 19 einen einwandfreien Verschluss der Matrize gewährleistet.

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Die Oeffnung der Matrize erfolgt durch eine umgekehrte Bewegung der vorstehend beschriebenen Teile, wobei eine Spreizung der Halbschalen jedes Schalenpaares durch die Zugfedern 17 bewirkt wird, wobei diese Halbschalen während dieser Oeffnungsbewegung um ihre gemeinsame BerCthrungskante 36 gegeneinander verschwenken (Fig. 2).

Auf diese Weise spreizen sich beim Oeffnen der Matrizen die Halbschalen automatisch von dem geformten Werkstück ab unter Freigabe der auf dem Werkstück geformten Reliefmuster, sodass das Werkstück ohne irgendwelche Schwierigkeiten aus der Form gezogen werden kann.

Ganz allgemein bietet die erfindungsgemässe Ausbildung einer Vorrichtung zur Bearbeitung metallischer Werkstücke durch Magnetformung folgende wesentliche Vorteile :

Ein leichtes Abziehen des geformten Werkstückes, selbst wenn dieses eine Relief verformung aufweist, die bis nahe an die Trennlinie der Matrizenschalen reicht;

Vorhandensein nur einer einzigen Verbindungslinie zwischen den Matrizenschalen, was deren Spur auf dem geformten Werkstück sehr begrenzt, da die andere, vertikale Verbindungslinie von der dehnbaren Auskleidung der Matrizen verdeckt wird;

automatische Zentrierung des zu bearbeitenden Werkstückes während des Schliessens der Matrize;

sehr genaue Ais richtung des zu bearbeitenden Werkstückes innerhalb der Matrize;

automatische Oeffnung der Matrizenschalen;

Möglichkeit einer schnellen Demontage der Matrizenschalen zwecks Veränderung ihrer Abmessungen oder Muster.

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Selbstverständlich ist es möglich, die Anzahl der Schalenelemente jeder der Schalen zu erhöhen, wobei jedoch ein ununterbrochener und durchgehender Ueberzug beibehalten werden muss, um die Unterbrechungen zwischen den einzelnen Schalenelementen zu verdecken.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäss ausgebildeten Arbeitsvorrichtung bleiben zwei Spuren von der Matrize an dem geformten Werkstück zurück, und zwar entlang zweier diametral gegenüberliegender Mantellinien, Es ist jedoch möglich, eine dieser beiden Spuren auch noch zu vermeiden, indem jede der gegebenenfalls aus Halb schalen bzw. Teilschalen zusammengesetzten Matrizenschalen mittels einer Schwenkbewegung, die den Schwenkbewegungen der Halbschalen 4 und 5 bzw. 6 und 7 analog ist, relativ zur anderen bzw. benachbarten Matrizenschale gespreizt wird, "wobei diese Schwenkbewegung um die gemeinsamen inneren Berührungskanten der Matrizenschalen erfolgt, das sind nach Fig. 2 die dann sich in einer gemeinsamen Linie berührenden beiden Kanten 37 und 38. In diesem Falle erstreckt sich eine einzige Auskleidung bzw. Schicht aus einem dehnbaren Material durchgehend vom einen Rand 32 der einen Matrizen schale bis zum gegenüberliegenden, benachbarten Rand 34 der anderen Matrizenschale, so dass bei einer solchen Matrize nur noch eine einzige Stossfuge zwischen den beiden erwähnten Rändern bzw, Radialflächen 32 und 34 der Matrizenschalen freibleibt. Die automatische Oeffnung einer so ausgebildeten Matrize kann mit einer den Bolzen 15 und 16 analogen Einrichtung erfolgen, wobei eine teilzylindrisch gekrümmte, den Platten 11 und 12 analoge Platte in der Darstellung nach Fig. 2 senkrecht, also um 90 gegenüber der Schale 4, 5 bzw. 6, 7 gedreht, angeordnet ist und in gleicher Weise wie die Träger 8 und 9 mittels Kurbelarmen, die an diesen Trägern 8 und 9 angelenkt und um die-selben Achsen wie die Kurbelarme 22 und 23 schwenkbar sind, in Richtung der Achse der Schubstange 25 hin- und herbewegt wird . Wenn dann beim Oeffnen der Matrize die

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beiden Träger 8 und 9 voneinander wegbewegt werden» verschiebt sich gleichzeitig die den Platten 11 bzw, 12 analoge, senkrecht orientierte Druckplatte in der Darstellung nach Fig. 2 nach links, wodurch die beiden Matrizen schalen unter Oeffnung der Stossfuge zwischen den beiden Rändern 32 und 34 aufgeklappt werden»

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE

   l.y Vorrichtung zur Bearbeitung metallischer Werkstücke durch Magnetformung mit wenigstens einer Matrize aus Formschalen und Einrichtungen zum Spreizen und Zusammenführen dieser Schalen, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (1,2,3) aus wenigstens zwei Schalen (4, 5 und 6, 7) besteht, die innen mit einer Schicht (18,19) aus einer dehnbaren Masse ausgekleidet sind, welche ein profiliertes Muster trägt.

   2, Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Matrizenschalen aus wenigstens zwei EkIb- bzw. Teilschalen (4, 5;6, 7) besteht und mit einer einzigen durchgehenden Schicht (18,19) versehen ist, welche die Stossfugen benachbarter, mit ihren Innenkanten (36) aneinanderliegender Halb- bzw. Teilschalen überdeckt, und dass die Halb- bzw. Teilschalen jeder Matrizenschale beim Oeffnen der Matrize durch eine erste Einrichtung (17,17^J) um ihre jeweils gemeinsamen inneren Berührungskanten (36) gegeneinander nach aussen und beim Schliessen der Matrize durch eine zweite Einrichtung (11,12) nach innen schwenkbar sind.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Einrichtung zum Auseinander schwenken aus Druckfedern (17, 17') besteht, welche zwischen zwei benachbarten, gegeneinander schwenkbaren Halb- bzw. Teilschalen (4,.5;6, 7) gespannt sind, wo-

   /die

   bei/beiden Angriffspunkte jeder Feder an den beiden Halb- bzw. Teilschalen und der Schnittpunkt zwischen deren Berührungslinie (36) und der durch die Federangriffspunkte gehenden, parallel zur Matrizenebene orientierten Ebene an den Ecken eines Dreiecks liegen, dass die Schwenkbewegung nach aussen durch Anschläge (13,14;13^J,14') begrenzt ist und dass die zweite Einrichtung Druckstücke (11,12) aufweist, welche an beiderseits der erwähnten Berührungslinie (36)

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   * 2 2t>l.iiG

   liegenden Stellen (12a, 12b) der gegeneinander verschwenkbaren Halb- bzw, Tcilschalen angreifen und beim Oeffnen bzw. Schliessen der Matrize gradlinig in Richtung der Winkelhalbierenden der sich öffnenden bzw, schliessenden Stossfuge zwischen diesen beiden Halb- bzw, Teilschalen bewegbar sind.

   4, Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckstücke (11, 12) Platten mit einer auf der den Halb- bzw, Teilschalen zugewandten Seite teilzylindrisch gekrümmten Fläche sind,

   5, Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die teilzylindrische Krümmung der Druckstücke (11,12) der zylindrischen Krümmung der MaIb- bzw, T eil se hai en. entspricht.

   6, Vorrichtung nach, den Ansprüchen 3 und 4 oder 5, dadurch gek.ennζeiclinet, dass die Eηdeη jeder Drtickfeder (17,17') an deη äusseren Enden zweier Bolzen (15,16;15', 16¹) befestigt sind» welche in je eine der Halb- bzw, Teilschalen eingeschraubt sind, mit Spiel je eine längliche Oeffnung (13',14¹J in den Halb- bzw. Teil se haie η durchsetzen und auf ihr ein äusseren Bereich, einen Bund (15b, 1.6 b) aufweisen, welcher an der Aussenseite der Druckstücke (11, 12) anliegt.

   7, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (1, 2, 3) zwei diametral gegenüberliegende, gegebenenfalls aus Halb- bzw» Teilschalen zusammengesetzte Schalen (4, 5 und 6, 7) aufweist, dass die Druckstücke (1.1,1.2) aη je einem Träger (8, 9) befestigt sind und beide Träger (8, 9) mittels Führungen (20,21) gradlinig zwecks Oeffnens bzw» Schliessens der beiden Matrizcnschalen aufeinander zu bzw, voneinander weg bewegbar sind,

   8, Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch, gekennzeichnet, dass die Schliess- bzw, Oeffnungsbewegung der beiden Träger (8,9) über

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   Kurbelarme (22, 23) gleichzeitig durch eine gemeinsame Zugstange (25) steuerbar ist.

   9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass alle Schalen bzw. Halb- oder Teilschalen einer Matrize mit einer einzigen durchgehenden Schicht versehen sind, welche nur eine einzige Stossfuge zwischen einander gegenüberliegenden Radialflächen benachbarter Schalen bzw. Halb- oder Teilschalen frei lässt und alle anderen inneren Stossfugen überdeckt, und dass zwecks Oeffnung der Matrize die Matrizenschalen um ihre von der Schicht überdeckten, aneinander liegenden Berührungskanten nach aus sen schwenkbar sind.

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