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Diese
Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Umformung eines metallischen
Hohlkörpers
oder Ähnlichem
durch Einführung
einer Hochdruckflüssigkeit
in das Innere des besagten Hohlkörpers
nach einem als Innenhochdruckumformung bezeichneten Verfahren.
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Auf
dem Gebiet der Vorrichtungen für
Innenhochdruckumformung, insbesondere von i. A. als Innenhochdruckumformungszellen
bezeichneten metallischen Hohlkörpern
sind Vorrichtungen bekannt, die ein Formwerkzeug besitzen, das aus
zwei Formteilen besteht, zwischen denen der umzuformende Hohlkörper eingesetzt
wird, wonach die Form unter einer Presse angebracht wird, um den
hydrostatischen Druck des ins Innere des Hohlkörpers eingeführten Mediums
auszugleichen.
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Da
der Druck des für
die Innenhochdruckumformung eingeführten Mediums bis zu 6.000
bar betragen kann, sind die Formwerkzeuge dieser Vorrichtungen besonders
voluminös,
um den durch den Druck im Inneren der Form verursacht Kräften zu
widerstehen. Nach den herkömmlichen
Verfahren ist das Formwerkzeug dabei feststehend unter der Presse
positioniert, wobei das weitgehend quaderförmige Gestell der Presse einen
oder mehrere Druckzylinder besitzt, mit denen das Formwerkzeug geschlossen gehalten
wird, so dass das Gestell ebenfalls sehr voluminös ist, was einen erheblichen
Materialaufwand bedeutet, der sich wiederum nachteilig auf die Kosten für diese
Vorrichtungen und letztendlich die damit hergestellten Formlinge
auswirkt.
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Um
den Raumbedarf für
diese Vorrichtungen zu verringern, wurden bereits Vorrichtungen
entworfen, die ein abnehmbares Formwerkzeug besitzen, so dass das
zu formende Werkstück
außerhalb
des Gestellt in die Form eingesetzt werden kann. Dies ist beispielsweise
in der
EP 0 686 440 für eine Vorrichtung
zur Innenhochdruckumformung beschrieben, die dabei ein festes Oberteil
und ein festes Unterteil besitzt, zwischen denen ein Raum für die Innenhochdruckumformung
besteht, in das die Gesamtform eingesetzt wird, die wiederum aus
einer unteren und einer oberen Platte besteht, die beide weitgehend rechteckig
sind. Das feste Unterteil der Vorrichtung besitzt dabei eine Führung, die
vom Raum für
die Innenhochdruckumformung bis zum Beschickungs- und Entnahmepunkt
und ggf. bis zur außerhalb
des Raums für
die Innenhochdruckumformung gelegenen Vorformstation reicht. Diese
Vorrichtung besitzt auch Mittel zum Verlagern der Form zwischen
dem Beschickungs- und Entnahmepunkt und dem Raum für die Innenhochdruckumformung,
dessen Höhe
geringfügig
größer als
die der Gesamtform ist.
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Auch
wenn das Volumen und Gewicht dieser Vorrichtung für Innenhochdruckumformung
geringer als bei den Vorrichtungen ist, bei denen die Form fest unter
der Presse angeordnet ist, ist auch hier der Raumbedarf noch relativ
groß.
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Um
diesen Nachteil zu beseitigen, wurden auch bereits Vorrichtungen
für die
Umformung eines metallischen Hohlkörpers oder Ähnlichem durch Einführung einer
Hochdruckflüssigkeit
in das Innere des besagten Hohlkörpers
nach einem als "Innenhochdruckumformung" bezeichneten Verfahren
entworfen, die ein Gestell in Form eines offenen Hohlteils besitzt,
in das die Form eingesetzt werden kann, indem sie in einer Verschiebbewegung
entlang der Drehachse des Gestells in das Hohlteil eingeführt wird.
Dazu wird beispielsweise in der
US
6 305 204 eine Vorrichtung zur Innenhochdruckumformung
von rohrförmigen
Teilen mit einem Behälter
für Hochdruckflüssigkeit,
einem mit einer zentralen zylindrischen Aussparung versehenen zylindrischen
Gestell, einem zu formenden rohrförmigen Teil und einem Formwerkzeug
beschrieben, das aus einem oder mehreren Teilen besteht, in das
ein weitgehend zylindrischer, im Inneren des zu formenden rohrförmigen Teils
positionierter Stempel eingeführt
wird, wobei das rohrförmige
Teil im Inneren des mit einer zentralen zylindrischen Aussparung
versehenen zylindrischen Gestells angebracht werden kann, wenn die verschiedenen
Teile des Formwerkzeugs zusammengebaut sind. Die Quelle für ein druckbeaufschlagtes
Medium wird an den Stempel im Inneren des zu formenden rohrförmigen Teils
angeschlossen. In dem französischen
Patent
FR 1.526.444 und
dem amerikanischen Patent
US
3.685.327 ist eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff von
Anspruch 1 beschrieben.
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Diese
Vorrichtungsart hat jedoch den Nachteil, dass damit keine komplexen
Formen hergestellt werden können,
da die Formlinge so gestaltet sein müssen, dass sie den o. a. Stempel
aufnehmen können.
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Demnach
besteht eines der Ziele diese Erfindung darin, alle obengenannten
Nachteile mit einer einfach ausgelegten und kostengünstigen
Vorrichtung zur Innenhochdruckumformung zu vermeiden, mit der sowohl
die Werkzeuge optimiert, als auch der Raumbedarf dieser Vorrichtungen
verringert werden können.
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Dazu
wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung
für die
Umformung eines metallischen Hohlkörpers oder Ähnlichem durch Einführung einer
Hochdruckflüssigkeit
in das Innere des besagten Hohlkörpers
nach einem als Innenhochdruckumformung bezeichneten Verfahren vorgeschlagen,
wobei die Vorrichtung aus mindestens zwei Teilen besteht, die jeweils
mit einer Rücknahme
ausgestattet und imstande sind, den umzuformenden metallischen Hohlkörper aufzunehmen,
und andererseits ein Gestell umfasst, das aus einem hohlen Drehteil
besteht, das an zumindest einem seiner Enden offen und imstande ist,
das Werkzeug aufzunehmen, wobei diese Vorrichtung dadurch gekennzeichnet
ist, dass sie eine Anordnung nach Patentanspruch 1 aufweist.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung lassen sich besser anhand der
nachfolgenden Beschreibung einer lediglich als Beispiel und ohne
Anspruch auf Vollständigkeit
genannten Ausführungsform
einer Vorrichtung zur Innenhochdruckumformung erkennen, wobei auf
die beigefügte
Zeichnung verwiesen wird, in der 1 eine perspektivische schematische
Darstellung einer Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Innenhochdruckumformung ist.
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Unter
Bezugnahme auf 1 besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung
aus einem Gestell 1 mit weitgehend quaderförmiger Form,
das eine kegelstumpfförmige
zentrale Aussparung 2 mit dem Querschnitt eines regelmäßigen Sechsecks
besitzt, d. h. eine zentrale Aussparung 2 mit dem Querschnitt
eines regelmäßigen Sechsecks,
bei der sich der Querschnitt vom oberen Ende bis zum Boden hin verjüngt, während die
besagte zentrale Aussparung 2 nach oben gerichtet ist.
Die zentrale Aussparung 2 des Gestells 1 kann
ein Werkzeug 3 aufnehmen, das aus zwei Teile 3a und 3b besteht,
von denen jedes eine Rücknahme 4a bzw. 4b besitzt,
in der sich der zu formende metallische Hohlkörper 5 befindet. Die
Vorrichtung besitzt weiterhin eine Rohrstruktur 14, die aus
Stützen 15,
Querträgern 16 und
Längsträgern 17 besteht,
die über
dem Gestell 1 angeordnet sind und an denen sich Rohrleitungen 18 befinden,
die zur Versorgung der Vorrichtung mit Druckflüssigkeit dienen und an einen
Druckflüssigkeitsbehälter 19 angeschlossen
sind, der über
ein Bedienpult 20 gesteuert wird. Das Werkzeug 3 wird
mit durch senkrechtes Verschieben in die zentrale Aussparung 2 des
Gestells 1 eingeführt,
indem der Rahmen 1 den Stützen 15 der Rohrstruktur 14 entlang
nach oben angehoben wird, was z. B. mit – in 1 jedoch
nicht dargestellten – Druckzylindern
erfolgen kann. Die Rückführungen 4a, 4b des
Werkzeugs 3 können
Mittel zum Tiefziehen, z. B. eine Hinterschneidung besitzen, mit denen
der Hohlkörper 5 beim
Einführen
des Werkzeugs 3 in die Aussparung 2 des Gestells
tiefgezogen wird. Um eine Beschädigung
des besagten Hohlkörpers 5 bei
seiner Vorformung durch Tiefziehen zu vermeiden, wird während dieser
Vorformung Wasser unter Druck in den Hohlkörper 5 eingeleitet,
wobei der Wasserdruck vorzugsweise leicht niedriger als der von
der Hinterschneidung auf den Hohlkörper 5 ausgeübte Druck
ist.
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Es
versteht sich von selbst, dass das Werkzeug 3 durch einen
Hydraulikheber mit einer senkrechten Verschiebung des Werkzeugs 3 in
die zentrale Aussparung 2 des Gestells 1 eingeführt werden kann,
ohne den Rahmen dieser Erfindung zu überschreiten.
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Weiter
versteht es sich auch von selbst, dass die zentrale Aussparung 2 des
Gestells 1 einen Querschnitt in Form eines regelmäßigen oder
unregelmäßigen Vielecks
besitzen kann.
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Das
Werkzeug 3 besitzt weiterhin einen – nicht dargestellten – Eintrittskanal,
der von einem ersten Ende des Werkzeugs 3 ausgeht und in
das Volumen mündet,
das von den Rückführungen 4a, 4b des
Werkzeugs 3 begrenzt ist, sowie einen – nicht dargestellten – Austrittskanal,
der, von einem zweiten Ende des Werkzeugs 3 ausgeht und
ebenfalls in das Volumen mündet,
das von den Rückführungen 4a, 4b des
Werkzeugs 3 begrenzt ist, Eine Druckflüssigkeit mit der Bezeichnung
Innenhochdruckumformungsmedium wird durch den Eintrittskanal ins
Innere des im Werkzeug 3 positionierten Hohlkörpers 5 eingeleitet,
während
der Austrittskanal durch eine – auf
der Zeichnung nicht dargestellte – Absperrvorrichtung verschlossen
ist. Die Versorgungsvorrichtung 19 liefert das Innenhochdruckumformungsmedium
mit einem Druck P1, der bis zu 6.000 bar betragen kann.
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Nach
der Formung des metallischen Hohlkörpers 5 wird der Austrittskanal
geöffnet,
um das in das Werkzeug 3 eingeleitete Innenhochdruckumformungsmedium
ausfließen
zu lassen.
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Nach
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform besteht das Werkzeug 3 aus
mehr als zwei Teilen, so dass es mehrere und mindestens zwei unterschiedliche
Verbindungsebenen bildet, womit sich Teile mit komplexer Form durch
Innenhochdruckumformung herstellen lassen. Weiterhin ist festzustellen,
dass die nach dem bisherigen Stand der Technik gebauten Vorrichtungen
mit einer Hydraulikpresse nur eine einzige Verbindungsebene besitzen, womit
sich keine Teile mit komplexer Form herstellen lassen, da hierbei
das Ausformen des durch Innenhochdruckumformung geformten Teils
nur in einer einzigen Ebene erfolgen kann. Um diesen Nachteil auszugleichen,
können
die Vorrichtungen nach dem bisherigen Stand der Technik zwar mit
im Werkzeug befindlichen, ausziehbaren Einschüben versehen werden, wobei
jedoch die Herstellung dieser Werkzeuge mit erheblichen Kosten verbunden
ist.
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Es
ist offensichtlich, dass das Gestell 1, die zentrale Aussparung 2 und
das Werkzeug 3 – auf
der Zeichnung nicht dargestellte – Dichtmittel sowie insbesondere
in den Rückführungen 4a, 4b des
Werkzeugs 3 angebrachte Fühler zur Messung des Drucks besitzt,
ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten.
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Schließlich versteht
es sich auch von selbst, dass die oben beschriebenen Beispiele lediglich
spezifische Illustrationen ohne Anspruch auf Vollständigkeit
in Bezug auf die Anwendungsbereiche der Erfindung sind.