DE2261286C3 - Vorrichtung zur magnetischen Verformung von hohlzylindrischen metallischen Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Die magnetische Verformung von metallischen Werkstücken beruht auf der Wechselwirkung eines durch die Induktionsspule erzeugten Magnetfeldes mit dem metallischen Werkstückmaterial, wobei in Fällen wie dem vorliegenden das Werkstück radial nach außen gegen die Matrize gepreßt wird. Zu diesem Zwecke wird die Spule mit einem Stromimpuls gespeist, der im allgemeinen durch eine Kondensator-Entladung erzeugt wird. Wenn die Matrize ein profiliertes Muster trägt, wird dieses Muster auf das sich an die Matrize anpressende Werkstück übertragen. Gewöhnlich besteht die Matrize aus einem isolierenden Kunststoff, um Energieverluste durch Induktion in der Matrize selber zu verhindern.

Um das Einsetzen des zu verformenden Werkstücks in die Matrize und das Herausnehmen des Werkstücks aus der Matrize zu erleichtern, weisen die bekannten Vorrichtungen aus beweglichen Teilformen zusammengesetzte Matrizen auf, wobei entweder zwei Matrizenhalbschalen durch ein Scharnier (US-PS 35 07 034) oder aber Teilformen (DT-PS 11 22 188) lösbar miteinander verbunden sind. Diese bekannten mehrteiligen Matrizen erfordern nicht nur eine sehr genaue und daher kostspielige Fabrikation, sondern haben auch den Nachteil, daß bei der Verformung längs der Verbindungslinien zwischen den Matrizenteilformen, d. h. längs der Stoßfugen der aneinanderliegenden Teilformen der geschlossenen Matrize, gratähnliche Spuren auf dem bearbeiteten Werkstück entstehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art die Herstellung, den Aufbau und die Handhabung der mehrteiligen Matrize zu vereinfachen und die Fertigungskosten zu verringern und gleichzeitig die Matrize so zu gestalten, daß die Anzahl der gratähnlichen Spuren auf dem bearbeiteten Werkstück auf ein Minimum begrenzt wird

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Vorrichtung nach der Erfindung durch diejenigen Merkmale charakteri-

siert, die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches I angegeben sind.

Auf diese Weise sind die meisten inneren Stoßfugen der Matrizen-Teilformen von der elastischen Schicht überdeckt, welche das profilerzeugende Muster trägt, und gleichzeitig wird beim Schließen der Matrize, da die Teilformen durch die elastische Schicht zusammenhängen, eine automatische exakte Justierung der Teilformen untereinander sowie der zu verschiedenen Teilformen gehörenden Teilmuster des zu übertragenden Profils gewährleistet. Die elastisch nachgiebige Schicht erleichtert auch die Lösung des bearbeiteten Werkstücks von den Matrizenwänden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung betreffen die Ansprüche 2 bis 8.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 Eine Seitenansicht,

Fig. 2 eine teilweise vergrößerte Seitenansicht im Schnitt entlang der Linie Z-Znach F i g. 3 und

F i g. 3 eine Draufsicht unter Weglassung des in F i g. 2 dargestellten Teiles.

Hiernach besteht die dargestellte Bearbeitungsvorrichtung (F ig. 1) im wesentlichen aus drei Matrizen 1,2 und 3 in zylinderischer Form und in geschlossenem Zustand. Jede dieser Matrizen 1, 2 und 3 enthält 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 Halbschakn 6 und 7 an einem unteren Träger 9 angeordnet sind.

Die Vorrichtung ist symmetrisch zu der vertikalen Ebene X-X ausgebildet, so daß 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 Flg. 2 der Zeichnung sind die beiden Halbschalen 4 und 5 bei geschlossener Matrizenstellung dargestellt, während die beiden anderen Halhschalen 6 und 7 bei geöffneter Matrize dargestellt sind. Diese Widergabe ist se'bstverständlich 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 nichtdargestellte Kondensatorbatterie entladen wird nach einer Verfahrensweise, wie sie an sich bekannt ist.

Der obere Träger 8 trägt die Platten 11, welche gebogen ausgebildet sind und matrizenseitig eine zylindrische Fläche aufweisen. Die Achsen fallen zusammen mit den Achsen jeder der Matrizen. Der untere Träger 9 ist mit gleichen Platten 12 versehen Alle diese Platten 11 und 12 tragen an jedem ihrer Enden, beiderseits der Träger 8 und 9, längliche öffnungen 13 und 14. Durch diese Langlöclier 13 und 14 ragen Bolzen 15 und 16, die in jede der Halbschalen 4 und 5 eingeschraubt sind. Diese Bolzen besitzen einen zylindrischen Abschnitt 15a bzw. 16a, welcher durch das Langloch 13 bzw. 14 geht, und einen Bund 156 bzw. 16f> als Anschlag. Die äußeren Enden dieser Bolzen 15 und 16 sind untereinander verbunden mit einer Zugfeder 17.

Die Innenfläche jeder dieser Matrizenschalen ist überzogen mit einer Schicht 18 bzw. 19 aus einer dehnbaren Masse, welche iin profiliertes oder reliefartiges Muster tragen kann, beispielsweise aus einer Kautschukmasse mit einer Härte von 65° SHORE. Die Matrizensehalen selbst bestehen beispielsweise aus einem nylonähnlichen Polyamid.

Die beiden Träger 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 vertikalen Gleitschienen 21, welche fest am Maschinengestell 22' sitzen.

ίο 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 Träger. Die anderen Enden dieser Kurbelarme 22 und 23 sind an dem Kopf 24 einer Schubstange 25 angelenkt. Diese Schubstange 25 ist axial verschiebbar in zwei Lagern 26 und 27 gelagert und wird vor und zurück bewegt von einer Querstrebe 28. Die Mitte dieser Querjtrebe 28 sitzt fest am Ende einer Kolbenstange 29 einer Kolben-Zylinder-Anordnung 30(Fi g. 3).

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

In den Fig.2 und 3 ist die Schubstange 25 in ihrer Lage bei geschlossener Matrizenstellung dargestellt. In der offenen Matrizenstellung verschiebt sich die Schubstange 25 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 ;:ie an dem unteren Träger 9 in F i g. 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 öffnungen 13' und 14', an welches die Bolzen 15' und 16' anschlagen, und andererseits durch das Aufeinanderliegen der Flächen 31 der beiden Halbschalen 6 und 7. Die Zugfeder 17' schwenkt die beiden Bolzen 15' und 16' um die Berührungskante der beiden Halbschalen und zieht sie gegen die inneren Enden der öffnungen 13' und 14', so daß auf diese Weise die beiden Halbschalen 6 und 7 auseinandergespreizt werden. Eine vollständige Trennung dieser beiden Halbsrhalen wird jedoch verhindert durch die gemeinsame Beschichtung 19.

In dieser geöffneten Stellung wird das zu bearbeitende Werkstück, beispielsweise ein zylindrischer Behälter aus Aluminium, über die Spule 10 geschoben. Nach dem Einbringen des Behälters werden die Matrizen wieder geschlossen durch auseinanderziehen der Schubstangen 25, wodurch die beiden Kurbelarme 22 und 23 in eine Stellung gelangen, wie sie in Fig. 2 für den Kurbelarm 22 eingezeichnet ist. Der Zug an diesen beiden Schubstangen und den Kurbelarmen hat zur Folge, daß sich die beiden Träger 8 und 9 gegeneinander nähern,

d. h., daß die beiden Haibschalenpaare 4 und 5 einerseits und die beiden Haibschalenpaare 6 und 7 andererseits zusammengeführt werden.

Während dieses Zusammenführen* trifft der Knirlt-

punkt 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 gebogenen Platten 11 und 12. welche eine s vertikale, etwa radiale Kraft auf jede der Halbschalen ausüben. Die Angriffspunkte für diese beiden Platten liegen an den Stellen 12a und 126 für die untere Platte 12. Diese Anschläge an drei Punkten gewährleisten eine einwandfreie Schließung der Matrize in einer sehr vorteilhaften Weise.

Am Ende der Schließbewegung liegen die Halbschalen mit ihren Außenseiten an den Zylinderflächen 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 (F i g. 2) in einer Verbindungsebenc Y-Y[V ig. !). wobei die Elastizität der Auskleidung !9 einen einwandfreien Verschluß der Matrize gewährleistet.

Die öffnung der Matrize erfolgt durch eine umgekehrte Bewegung der vorstehend beschriebenen Teile, wobei eine Sprei/ung der Halbschalen jedes Schalenpaares durch die Zugfedern 17 bewirkt wird. wobei diese Halbschalen während dieser Öffnungsbewegung um ihre gemeinsame Berührungskante 36 gegeneinander verschwenken (F i g. 2).

Auf diese Weise spreizen sich beim öffnen der Matrizen die Halbschalen automatisch von dem geformten Werkstück ab unter Freigabe der auf dem Werkstück geformten Reliefmuster, so daß 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 Reliefverformung aufweist, die bis nahe an die Trennlinie der Matrizenschalen reicht;

Vorhandensein nur einer einzigen Verbindungslinie zwischen den Matrizenhalbschalen. 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 Ausrichtung des zu bearbeitenden Werkstückes innerhalb der Matrize:

automatische öffnung der Matrizenschalen;

Möglichkeit einer schnellen Demontage der Mairi-/enschalcn zwecks Veränderung ihrer Abmessungen oder Muster.

Selbstverständlich ist es möglich, die Anzahl der Sclhilenelemente jeder der Schalen zu erhöhen, wobei jedoch ein ununterbrochener und durchgehender Überzug beibehalten werden muß, um die Unterbrechungen zwischen den einzelnen Schalenelcmcnten zu verdecken.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäfl 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 Halbschalen bzw. Teilschalen zusammengesetzten Matrizenschalen mittels einer Schwenkbewegung, die den Schwenkbcwe-

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gUII£:C!l U(I I Ιαΐ1/3\.Ι !OH. Il Τ UMU a Ut.*r. V Il t i\j # MMCIlGg i.>l, relativ zur anderen bzw. benachbarten Matrizenschale gespreizt wird, wobei diese Schwenkbewegungen um die gemeinsamen inneren Berührungskanten der Matri zenschalen erfolgt, das sind nach F i g. 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 Matrizcnsc.de bis zum gegenüberliegenden, benachbarten Rand 34 der anderen Matrizenschalc, so daß bei einer solchen Matrize nur noch eine einzige Stoßfuge zwischen den beiden erwähnten Rändern bzw. Radialflächen 32 und 34 der Matrizenschaicn freibleibt. Die automatische Öffnung einer so ausgebildeten Matn/e kann mit einer den Bolzen 15 und 16 analogen Einrichtung erfolgen, wobei eine teilzvlindrisch gekrümmte, den Platten 11 und 12 analoge Platte in der Darstellung nach F i g. 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 angelenki und um dieselben Achsen wie die Kurbelarme 22 und 23 schwenkbar sind, in Richtung der Achse der Schubstange 25 hin- und herbewegt wird. Wenn dann beim Öffnen der Matrize die 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 Matrizenschalen unter Öffnung der Stoßfuge zwischen den beiden Rändern 32 und 34 aufgeklappt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche;

1. Vorrichtung zur magnetischen Verformung von hohlzylindrischen metallischen Werkstücken mit wenigstens einer aus zueinander beweglichen, schalenförmigen Teilformen bestehenden, das Werkstück umgebenden Matrize und einer in das Werkstück zentral eingesetzten Induktionsspule und mit Einrichtungen zum Spreizen und zum Schließen der Teilformen, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei benachbarte Teilformen (4,5,6, 7) an ihren Innenflächen mit einer durchgehenden Schicht (18,19) aus einer elastisch dehnbaren Masse versehen sind, welche die Stoßfugen der mit ihren Innenkanten aneinanderliegenden Teilformen überdeckt und welche ein profiliertes Muster aufweist, und daß diese Teilformen mittels der erwähnten Einrichtungen (17, 17', 11, 12) beim Schließen bzw. öffnen der Matrize um die durch ihre sieh berührenden iinenkanten definierte Berührungslinie (36) nach innen bzw. nach außen schwenkbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen benachbarten, durch eine gemeinsame Schicht (18, 19) zusammengehaltenen Teilformen (4,5,6, 7) wenigstens eine Zugfeder (17, 17') gespannt ist, mittels welcher die Teilformen auseinander schwenkbar sind, wobei die in einer Radialebene der Matrize liegenden beiden Angriffspunkte der Feder an den Teilformen und der Schnittpunkt zwischen dieser Radialebene und der erwähnten Berührungslinie (36) die Ecken eines Dreiecks bilden, daß die nach außen gerichtete Schwenkbewegung der Te'ri/ormen durch Anschläge (13, 14, 13', 14') begrenzt ist, u,id daß an den benachbarten Teilformen beiderseits der durch ihre Berührungslinie (36) gehenden Axialebene der Matrize Druckstücke (11, 12) anliegen, welche zum Schließen bzw. zum öffnen der Matrize gradlinig in Richtung der Winkelhalbierenden des durch die sich schließende bzw. öffnende Stoßfuge definierten Winkels bewegbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstücke (11,12) Platten mit einer auf der den Teilformen zugewandten Seite zylindrisch gekrümmten Fläche sind, wobei diese Krümmung der zylindrischen Krümmung der Teilformen angepaßt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden jeder Zugfeder (17, 17') an den äußeren Enden zweier Bolzen (15,16,15', 16') befestigt sind, welche in je eine zweier benachbarter Teilformen eingeschraubt sind, mit Spiel je eine längliche öffnung (13', 14') in den Druckstücken (11, 12) durchsetzen und auf ihrem äußeren Bereich einen Bund (156, i6b) aufweisen, der an der Außenseite der Druckstücke (11, 12) anliegt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Gruppe von durch eine gemeinsame Schicht zusammengehaltenen Teilformen während des Schließens bzw. öffnens der Matrize außerdem in Richtung auf den Mittelpunkt der Matrize bzw. in umgekehrter Richtung verschiebbar ist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize (1, 2, 3) zwei diametral gegenüberliegende, jeweils eine Halbschale bildende Gruppen aus durch je eine gemeinsame Schicht (18, 19) zusammengehaltenen Teilformen (4,5,6,7) aufweist, daß die Druckstücke (11, 12) an je einem Träger (8,9) befestigt sind und beide Träger (8, 9) mittels Führungen (20, 21) gradlinig zwecks Schließens bzw. öffnens der beiden Matrizenhalbschalen aufeinander zu bzw. voneinander weg bewegbar sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließ- bzw. Öffnungsbewegung der beiden Träger (8, 9) über Kurbelarme (22, 23) gleichzeitig durch eine gemeinsame Zugstange (25) steuerbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß alle Teilformen einer Matrize mit einer gemeinsamen durchgehenden Schicht versehen sind, welche nur eine einzige Stoßfuge zwischen einander gegenüberliegenden Radialflächen zweier benachbarten Teilformen freiläßt und alle anderen inneren Stoßfugen überdeckt, und daß zwecks öffnens bzw. Schließens der Matrize die Teilformen um ihre jeweiligen Berührungslinie schwenkbar sind.