DE3840938C2

DE3840938C2 -

Info

Publication number: DE3840938C2
Application number: DE19883840938
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl.-Ing. 6690 St Wendel De Kuhn
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-12-05
Filing date: 1988-12-05
Publication date: 1991-03-14
Also published as: DE3840938A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Teilen für Haushaltsgeräte wie etwa Geschirrspülmaschinen, Backofenröhren oder Mikrowellenherde, wobei ausgehend von einem Blech ein Rohr geformt und die beiden Enden miteinander verschweißt werden sowie das so erhaltene Rohr einem Expandierprozeß unterworfen wird.

Für die Herstellung von rohrartigen Bauteilen, beispielsweise Innenbehälter für Geschirrspülmaschinen, Backofenröhren und Röhren für Mikrowellenherde, sind verschiedene Verfahren bekannt. So ist es geläufig, aus einem Blech mit Hilfe von Pressen die erforderlichen Vertiefungen anzubringen und dieses verformte Blech zu einer rechteckigen Röhre zu biegen, deren Enden dann miteinander verschweißt werden. Dieses Verfahren ist umständlich und nur aufwendig zu handhaben.

Ein anderes bekanntes Verfahren zur Herstellung von rohrartigen Bauteilen besteht darin, ausgehend von einem Blech ein Rohr durch Biegerunden zu formen und anschließend die beiden Enden miteinander zu verschweißen. Das so erhaltene Rohr wird dann in einer geeigneten Vorrichtung mechanisch expandiert, um die in der beispielsweise fertigen Backröhre notwendigen Ausbuchtungen zu erhalten. Im Anschluß an diesen Vorgang kann ein Weiterverformen in verschiedenen Stationen erfolgen, um die endgültige Form zu erreichen. Dieses Verfahren hat zwar gewisse Vorteile gegenüber dem zuerst beschriebenen Verfahren, es ist aber für viele Zwecke nicht einsetzbar, weil die mit diesem Verfahren einhergehenden Herstellkosten verhältnismäßig hoch sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Teilen für Haushaltsgeräte wie etwa Geschirrspülmaschinen, Backofenröhren oder Mikrowellenherde zu schaffen, mit dem kostengünstig und betriebssicher qualitativ hochwertige rohrartige Bauteile für die besagten Haushaltsgeräte hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Rohr mechanisch vorexpandiert und daß das vorexpandierte Rohr unter Abdichtung seiner beiden Enden verschlossen einem Hydroform-Expandierprozeß unterworfen wird.

Eine weitere Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß zur Abdichtung der beiden Rohrenden je ein umlaufender Dichtring an jedes Rohrende des zu expandierenden Rohres angeformt wird.

Erfindungsgemäß ist auch vorgesehen, daß die beiden umlaufenden Dichtringe labyrinthartig eingeformt werden.

Gemäß der Erfindung kann auch vorgesehen sein, daß der beim Hydroform-Expandierprozeß erforderliche Druck stufenweise bis zum Höchstdruck aufgebracht wird.

Besonders vorteilhaft ist, wenn erfindungsgemäß der Druck pulsierend bis zum Höchstdruck aufgebracht wird.

Bei einer Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahren kann vorgesehen sein, daß das für den Hydroform-Expandierprozeß vorgesehene Druckwassersystem als geschlossener Kreislauf ausgebildet ist, in dem der hydraulische Druck mit Hilfe eines separaten, mit dem Druckwassersystem gekoppelten Ölkreislaufes veränderbar wird.

Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, daß der Hydroform- Expandierprozeß mit Hilfe eines das Druckwasser führenden Kerns und an den Kern anstellbaren Matrizen durchgeführt ist, wobei das Druckwasser in direkten Kontakt auf die Rohrinnenwand wirkt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß bei Anwendung des Verfahrens eine erhebliche Materialersparnis hinsichtlich des herzustellenden Körpers gegeben ist und im Laufe des Herstellprozesses praktisch kein Abfall entsteht. Weiterhin ergeben sich geringe Werkzeugkosten für die Umstellung, wenn verschiedene Typen von rohrartigen Bauteilen hergestellt werden. Auch besteht kein Problem, Bleche der unterschiedlichsten Qualität, z. B. normaler Tiefziehstahl sowie austenitischer und ferritischer nicht rostender Stahl, einzusetzen. Es können auch ohne weiteres unterschiedliche Blechstärken verarbeitet werden.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 die wesentlichen Elemente einer Linie zum Herstellen von rohrartigen Bauteilen nach der Erfindung,

Fig. 2, Fig. 3 und Fig. 4 eine schematische Darstellung der drei wesentlichen Schritte des neuen Verfahrens,

Fig. 5 die Einzelheit X aus Fig. 3,

Fig. 6 und Fig. 7 die Station der Linie nach Fig. 1 für den Hydroform-Expandierprozeß in zwei Ansichten,

Fig. 8 den erfindungsgemäßen Verlauf des Druckaufbaus beim Hydroform-Expandierprozeß,

Fig. 9 schematisch das Hydraulik-System für den Hydroform-Expandierprozeß und

Fig. 10 ein vorteilhaft mit dem neuen Verfahren herstellbares rohrartiges Teil für Haushaltsgeräte.

Die in Fig. 1 dargestellte Fertigungslinie zur Herstellung von rohrartigen Teilen für Haushaltsgeräte zeigt nur die wesentlichen für das Verständnis der Erfindung erforderlichen Elemente. So ist beispielsweise nicht dargestellt, daß, ausgehend von einer Blechplatte oder von einem Bund abgewickelt, ein Rohr durch Biegerunden hergestellt wird. Dieses Rohr übrigens, das als Vorform für das zu produzierende rohrartige Bauteil dient, kann im Querschnitt jede beliebige Form haben. Im dargestellten Beispiel ist das Rohr 1 im Querschnitt kreisförmig, es kann aber auch beispielsweise quadratisch oder rechteckförmig sein. In Fig. 1 ist auch nicht dargestellt, daß das Rohr nach dem Biegerunden an seinen beiden Enden miteinander verschweißt wird. Die mit einer Linie gemäß Fig. 1 zu erzeugenden rohrartigen Bauteile 2 dienen insbesondere als Innenbehälter für Geschirrspülmaschinen, Backofenröhren oder z. B. Röhren für Mikrowellenöfen.

Fig. 1 zeigt verschiedene Stationen 3 bis 10, auf denen das Rohr 1 in verschiedenen Schritten zu dem endgültigen rohrartigen Bauteil 2 gemacht wird. In der Station 3 kommt das vorgeformte und verschweißte Rohr 1 an, um dann in der Station 4 dem erfindungsgemäßen mechanischen Expandier-Prozeß unterworfen zu werden. Vorzugsweise geschieht dieses Vorexpandieren so, daß dabei bereits ein endformnahes rohrartiges Bauteil erzeugt wird, wie das Fig. 2 zeigt. In diesem Fall wurde aus dem kreisförmigen Rohr 1 ein Rohr mit rechteckförmigem Querschnitt hergestellt, das in etwa schon die Form hat, wie sie das rohrartige Bauteil 2 in Fig. 4 zeigt. Die Schweißnaht zwischen den beiden Rohrenden ist mit 11 bezeichnet. Dieser wichtige Schritt des Vorexpandierens vor dem noch zu beschreibenden Expandierprozeß hat im wesentlichen zwei Wirkungen: zum einen ergibt sich damit eine wesentliche Materialersparnis und zum anderen erhält das zu expandierende Rohr 1 schon in dieser Produktionsphase eine erhebliche Steifigkeit.

Mit Hilfe des über den verschiedenen Stationen 3 bis 10 beweglichen Handling-Gerätes 12 wird das vorexpandierte Rohr 1 der Station 5 zugeführt, in der der erfindungsgemäße Hydroform-Expandierprozeß abläuft.

Die Station 5 ist in zwei Ansichten etwas detaillierter in den Fig. 6 und 7 dargestellt. Der erste wichtige Schritt des Verfahrens gemäß der Erfindung in der Station 5 ist, daß die beiden Enden 13 und 14 einen umlaufenden Dichtring 15 erhalten. Vorzugsweise sind die an den beiden Enden 13 und 14 einzuformenden Dichtringe 15 labyrinthartig ausgebildet, wie das in Fig. 5 dargestellt ist. Dieses Einformen der umlaufenden Dichtringe 15, bei dem das Material im Gegensatz zu bekannten Verfahren unbeschädigt bleibt, erfolgt mit Hilfe der Matrizen 16 (Fig. 6, Fig. 7), die in Richtung des Kerns 17 anstellbar sind. Dieser erste Schritt im Rahmen des Hydroform- Expandierprozesses in der Station 5 ist anhand der Fig. 3 und 5 veranschaulicht, wo an den Enden 13 und 14 die umlaufenden Dichtringe 15 dargestellt sind. Nach dem Andrücken der Matrizen 16 und dem dadurch bedingten Einformen der umlaufenden Dichtringe 15 greift eine Verriegelung 18, so daß der Raum 19 zwischen dem Kern 17 und den Matrizen 16, in dem sich das zu expandierende Bauteil 1 befindet, hermetisch verschlossen ist. Die Matrizen 16 haben entsprechend den an das Rohr 1 anzubringenden Ausbuchtungen entsprechende Vertiefungen. Wird nun über die Leitung 20 unter hohem Druck dem Kern 17 Wasser bzw. eine auf Wasserbasis hergestellte Emulsion zugeführt, so wird das Rohr 1 in die Vertiefungen der Matrizen 16 expandiert. Das Rohr 1 erhält durch diesen Hydroform-Expandierprozeß seine wesentliche Form, wie sie das rohrartige Bauteil 2 vorschreibt. In den Stationen 6 bis 10 in Fig. 1 erfolgt ein Weiterbearbeiten des rohrartigen Bauteils 1, bis es an der letzten Station 21 als fertiges Bauteil entnommen werden kann.

Der bei dem Hydroform-Expandierprozeß in der Station 5 erforderliche Druck wird nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung stufenweise bis zum Höchstdruck aufgebracht, insbesondere in pulsierender Weise, wie das in Fig. 8 dargestellt ist. Diese Arbeitsweise bringt hervorragende Ergebnisse hinsichtlich der Maßhaltigkeit und der Ausbildung der an dem Rohr 1 anzubringenden Ausbuchtungen; das Pulsieren des Druckes im Bereich 22 in Fig. 8 bis zum Erreichen des Höchstdrucks 23 vermeidet ein ungünstiges schlagartiges Ausbuchten des Rohres 1 in Richtung der Matrizen 16. Vielmehr geschieht ein vorteilhaftes Verformen des Rohres 1 schrittweise bis zur endgültigen Formgebung, dem satten Anliegen des Rohres 1 an den Vertiefungen in den Matrizen 16.

Eine Besonderheit der Erfindung besteht auch darin, daß entgegen der üblichen Arbeitsweise beim Hydroform- Verfahren zwischen dem Kern 17, dem zu verformenden Rohr 1 bzw. den Matritzen 16 kein Gummisack oder eine Membrane vorgesehen ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gelangt das Druckwasser unmittelbar über den Kern 17 auf das zu verformende Rohr 1 und drückt das Rohr 1 an die Matrizen 16.

Die hohe Betriebssicherheit und die geringen Instandhaltungskosten bei Anwendung des neuen Verfahrens sind auch dadurch bedingt, daß das Druckwassersystem 24 als geschlossener Kreislauf ausgebildet ist. Der in diesem System 24 zu verändernde hydraulische Druck wird mit Hilfe eines separaten, mit dem Druckwassersystem 24 gekoppelten Ölkreislauf 25 variiert (Fig. 9). Zu diesem Zweck ist zwischen den beiden Systemen 24 und 25 ein Expandierzylinder 26 geschaltet, der je ein Zylinder-/ Kolbensystem 27 und 28 für die Wasserseite bzw. Ölseite aufweist. Auf diese Weise sind zwei voneinander getrennte hydraulische Kreisläufe vorhanden, was große Vorteile mit sich bringt: Die kritische Wasserseite ist im Umfang auf ein Minimum beschränkt, so daß man mit zwei Wasser- Ventilen auskommt. Hinsichtlich der Kosten für die Instandhaltung ergeben sich auch so gesehen erfindungsgemäß wesentliche positive Gesichtspunkte für das neue Verfahren.

In Fig. 10 ist ein rohrartiges Bauteil 2 dargestellt, das mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt worden ist. Es zeichnet sich dadurch aus, daß in einem Arbeitsgang praktisch zwei rohrartige Bauteile 2 erzeugt worden sind, ohne daß dabei Abfall entsteht. Nach dem Hydroform-Expandierprozeß bzw. den nachfolgenden Operationen in den Stationen 6 bis 10 werden die beiden rohrartigen Bauteile voneinander getrennt. Dieses Beispiel unterstreicht die hohe Wirtschaftlichkeit, die sich beim Herstellen von rohrartigen Bauteilen 2 durch das Verfahren gemäß der Erfindung ergibt.

Das beschriebene Vorexpandieren kann entfallen, wenn die Eigenschaften des zu verformenden Materials (Blechs) das erfordern. Beispielsweise kann im Hydroform- Expandierprozeß so viel Verformung nötig sein, daß sich ein Vorexpandieren verbietet.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Teilen für Haushaltsgeräte etwa Geschirrspülmaschinen, Backofenröhren oder Mikrowellenherde, wobei ausgehend von einem Blech ein Rohr geformt und die beiden Enden miteinander verschweißt werden sowie das so erhaltene Rohr einem Expandierprozeß unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) mechanisch vorexpandiert und daß das vorexpandierte Rohr (1) unter Abdichtung seiner beiden Enden (13, 14) verschlossen einem Hydroform-Expandierprozeß unterworfen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abdichtung der beiden Rohrenden (13, 14) je ein umlaufender Dichtring (15) an jedes Rohrende (13, 14) des zu expandierenden Rohres (1) angeformt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden umlaufenden Dichtringe (15) labyrinthartig eingeformt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der beim Hydroform-Expandierprozeß erforderliche Druck stufenweise bis zum Höchstdruck aufgebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck pulsierend bis zum Höchstdruck aufgebracht wird.

6. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahren nach Anspruch 1, 4 oder 5, mit einem an einen Druckerzeuger gekoppelten Druckwassersystem, welches den Hydroform-Expandierprozeß bewirkt, und mit zwei die Rohrenden verschließende Stopfen, wobei mindestens einer der Stopfen eine Durchtrittsöffnung für das Druckwasser aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckwassersystem (24) als geschlossener Kreislauf ausgebildet ist, in dem der hydraulische Druck mit Hilfe eines separaten, mit dem Druckwassersystem gekoppelten Ölkreislaufes (25) veränderbar ist.

7. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydroform- Expandierprozeß mit Hilfe eines das Druckwasser führenden Kerns (17) und an den Kern (17) anstellbaren Matrizen (16) durchgeführt wird, wobei das Druckwasser in direktem Kontakt auf die Rohrinnenwand wirkt.