DE69001860T2

DE69001860T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von metallischen Faltenbalgen.

Info

Publication number: DE69001860T2
Application number: DE90107904T
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Furuyama; Kenichi Kageyama; Kazuo Ohkoshi
Original assignee: NHK Spring Co Ltd
Current assignee: NHK Spring Co Ltd
Priority date: 1989-04-27
Filing date: 1990-04-26
Publication date: 1993-11-11
Anticipated expiration: 2010-04-27
Also published as: EP0395042B1; JPH0342969B2; DE69001860D1; US4996857A; EP0395042A3; EP0395042A2; JPH02290626A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines metallischen Faltenbalgens nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 oder 2 und auf eine Vorrichtung zum Herstellen eines Faltenbalgens gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 7.
Einige der Geräte, deren Gehäuse eine Flüssigkeit und ein komprimiertes Gas enthält, wie Akkumulatoren, können einen nietallischen Faltenbalgen zum Trennen der Flüssigkeit und des Gases benutzen. Herkömmlicherweise sind Verformungsgeräte zum Herstellen von Faltenbalgen dieses Types vorgeschlagen worden. Bei einer solchen herkömmlichen Vorrichtung sind soviele geteilte Stempel vorgesehen, wie Falten des zu bildenden Faltenbalgens zwischen einem Halter auf einer stationären Seite und einem Halter auf einer bewegbaren Seite angeordnet sind. Diese Stempel und der Halter der bewegbaren Seite sind entlang von Führungsmitteln bewegbar. Rückholfedern sind zusammengedrückt zwischen jeweils zwei benachbarten Stempeln so vorgesehen, daß die Stempel in Position durch die elastische Kraft der Federn gehalten werden können. Der Halter der bewegbaren Seite kann zu dem Halter der festen Seite mittels Antriebsmittel wie ein hydraulischer Zylinder bewegt werden.
Beim Herstellen eines Faltenbalgens mittels dieser herkömmlichen Vorrichtung werden solche Abschnitte eines zylindrischen Metallmaterials, die in die Falten des Faltenbalgens zu formen sind, nach außen durch Anwenden eines ausbeulenden Flüssigkeitsdrucks auf die Innenseite des Metallmaterials ausgebeult. Durch Betreiben des Antriebsmittels in diesem Zustand werden der Halter der bewegbaren Seite und die Stempel zu dem Halter auf der stationären Seite bewegt, während ein fester Flüssigkeitsdruck aufrecht erhalten wird. Indem dies getan wird, werden die Abschnitte für die Falten des Faltenbalgens plastisch in eine U-Form mit einem Hub deformiert. Somit kann der Balgen einer vorbestimmten Form erhalten werden.
Die oben beschriebene herkömmliche Vorrichtung benötigt die Benutzung von sovielen Stempeln, wie es Falten des Faltenbalgens gibt, und eine große Zahl von Rückholfedern. Weiterhin müssen all die Stempel glatt entlang der Führungsmittel gleiten, so daß der zugewandte Abschnitt einer jeden Matrize, der in die Führungsmittel eingreift, etwas dick gemacht werden muß. Wenn weiterhin die Matrizen zu dünn sind, wirkt ein übermäßiger 0berflächendruck auf die eingreifenden Abschnitte zwischen den Stempeln und den Führungsmitteln, wenn der ausbeulende Flüssigkeitsdruck angelegt wird. Natürlicherweise können daher die Stempel nicht unbegrenzt verdünnt werden, und die Räume zum Aufnehmen der Rückholfedern müssen zwischen den Stempeln gesichert werden. Weiterhin ist es schwierig, die Abstände zwischen den Stempeln genau zu regulieren.
Aus diesen Gründen kann der Abstand zwischen den Stempeln nicht ohne wesentliche Einschränkungen verkürzt werden, so daß es schwierig ist, Faltenbalgen mit kurzen Abständen zwischen den Falten herzustellen. Da die herkömmlichen Stempel nur benutzt werden können, um einen speziellen Typ von Faltenbalgen herzustellen, müssen weiterhin zusätzliche Stempel zum Herstellen von Faltenbalgen mit unterschiedlichen Abständen zwischen den Falten oder äußeren Durchmessern benutzt werden, was sehr hohe Herstellungskosten nach sich zieht.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines metallischen Faltenbalgens, wie in dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 oder 2 bzw. in dem Oberbegriff des Patentanspruches 7 angegeben ist, ist in US-A-3 247 694 offenbart. Die Form der Falten wird durch ein Paar von geteilten Stempeln bestimmt, die mit einer unteren Stufe der Vorrichtung verknüpft sind. Das Paar der getrennten Stempeln ist mit einem aufnehmenden Riefelungshohlraum versehen. Der Hohlraum dient zum Umfassen einer Riefelung so, daß die Form der Riefelung oder Falten durch den Hohlraum bestimmt wird. Der Durchmesser der Riefelung oder Falte wird nicht erfaßt. Der Betrag von Material, der zu einer Riefelung oder einer Falte geführt wird, wird nicht zum Steuern des Abstandes der Falten gesteuert. Ein ähnliches Verfahren und Vorrichtung ist aus US-A-3 105 539 bekannt. Auch bei dieser Vorrichtung ist ein Paar von Stempeln zum Formen der Falten vorgesehen. Daher gibt es keine Möglichkeit, den Durchmesser der Falten zu erfassen oder den Abstand der Falten durch Steuern des Zuführens von Material zu steuern.
Folglich ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines metallischen Faltenbalgens vorzusehen, wodurch Faltenbalgen einer vorbestimmten Form mit hoher Genauigkeit mittels einer relativ kleinen Zahl von Stempeln gebildet werden können, selbst Balgen mit kurzen Abständen ohne Schwierigkeiten gebildet werden können und Balgen mit verschiedenen Abständen zwischen den Falten oder Außendurchmessern unter Benutzung der gleichen Stempel gebildet werden können.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen eines metallischen Faltenbalgens gelöst, wie es durch die Merkmale von Anspruch 1 oder 2 bestimmt ist.
Bevorzugte weitere Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den entsprechenden Unteransprüchen angegeben.
Weiterhin wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Herstellen eines Faltenbalgens mit den Merkmalen des Anspruches 7 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den entsprechenden Unteransprüchen angegeben.
Die abgedichtete Flüssigkeitsdruckkammer wird innerhalb des Materials durch das Abdichtmittel definiert und ist mit einer Flüssigkeit gefüllt. Der erste und zweite Stempel sind an vorbestimmten Positionen um das Material bei einem Stempelpositioniervorgang angeordnet. Wenn der Flüssigkeitsdruck zum Ausbeulen an die Flüssigkeitsdruckkammer angelegt wird, beult sich der Bereich zwischen den Stempeln nach außen. Während die gepaarten Stempel relativ zum einander Annähern angetrieben werden, wird der Bereich, der eine Falte des Faltenbalgens bilden soll, plastisch so verformt, daß er eine U- Form annimmt. Nachdem eine oder mehrere Falten auf diese Weise gebildet sind, wird das Material um eine Entfernung in einem Materialzuführungsvorgang bewegt, die lang genug ist, um eine andere Falte zu bilden. Wenn dieser Materialzuführungsvorgang beendet ist, wird die Flüssigkeitsdruckkammer in dem Material hermetisch durch das Abdichtmittel wieder abgedichtet, dann wird der ausbeulende Flüssigkeitsdruck wieder an die Flüssigkeitsdruckkammer angelegt, und der erste und zweite Stempel werden relativ so angetrieben, daß sie sich einander annähern, wodurch die neue Falte gebildet wird.
Durch Wiederholen einer Reihe von Vorgängen von dem Stempelpositioniervorgang zu dem Materialzuführvorgang mit der Häufigkeit, die der Zahl der zu bildenden Falten entspricht, kann ein Faltenbalgen mit einer gegebenen Zahl von Falten hergestellt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Faltenbalgen mit einer großen Zahl von Falten mit hoher Genauigkeit unter Benutzung einer relativ kleinen Zahl von Stempeln hergestellt werden, und Faltenbalgen mit kurzen Abständen zwischen den Falten können gebildet werden. Weiterhin können verschiedene Balgen, deren Falten in ihrem äußeren Durchmesser oder Abstand in der Mitte entlang der Achse des Materials variieren, unter Benutzung gemeinsamer Stempel hergestellt werden.
Die Erfindung kann besser aus der folgenden detaillierten Beschreibung verstanden werden, wenn sie in Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen genommen wird, in denen:
Figur 1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt ist, die eine Faltenbalgenherstellungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Figur 2 eine vergrößerte Schnittansicht ist, die einen Teil der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung ist;
Figur 3 eine Schnittansicht entlang der Linie III - III in Figur 2 ist;
Figur 4 eine Teilschnittansicht der Vorrichtung von Figur 1 ist, die einen Zustand zeigt, bevor ein Balgen gebildet ist;
Figur 5 eine Schnittansicht der Vorrichtung von Figur 1 ist, die einen Zustand zum Ausbeulen zeigt;
Figur 6 eine Schnittansicht der Vorrichtung von Figur 1 ist, die einen Zustand zum Faltenbilden zeigt;
Figur 7 eine Schnittansicht der Vorrichtung von Figur 1 ist, die einen Zustand nach dem Faltenbilden zeigt;
Figur 8 eine Schnittansicht ist, die einen Zustand zeigt, nachdem Falten mit kurzen Außendurchmessern unter Benutzung der Vorrichtung von Figur 1 gebildet sind;
Figuren 9 bis 10 Schnittansichten sind, die einzeln verschiedene Modifikationen der Balgen zeigen; und
Figur 13 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt ist, die eine andere Ausführungsform zeigt, die einen dritten Stempel benutzt.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird jetzt unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen der Figuren 1 bis 7 beschrieben. Die in Figur 1 gezeigte Faltenbalgenherstellungsvorrichtung 10 ist eine Vorrichtung, die eine Mehrzahl von Falten B bildet, in dem sie gerades zylindrisches Metallmaterial A als ein Material des Balgens benutzt. Das Material A kann von jeder Art und Dicke sein. Beide Enden des Materials A sind offen.
Die Vorrichtung dieser Ausführungsform weist eine Basis 11 auf, die eine sich in der horizontalen Richtung der Figur 1 erstreckende Achse hat. Eine Materialzuführstufe 12 und eine Balgenformstufe 13 sind auf der linken bzw. rechten Hälfte der Basis 11 angeordnet.
Die Materialzuführstufe 12 ist mit einem Motoranbringungsabschnitt 15 und einem Stempelanbringungsabschnitt 16 versehen. An dem Motoranbringungsabschnitt 15 ist ein Servomotor 20 angepaßt, der mit einem Untersetzer 18 und einem Rotationspositionsdetektor 19 versehen ist. Der Servomotor 20 kann entweder ein Gleichstrom- oder Wechselstrommotor sein. Ein Kugelumlaufspindelmechanismus 22 ist zwischen den Anbringungsabschnitten 15 und 16 vorgesehen. Der Mechanismus 22 enthält eine sich in der horizontalen Richtung von Figur 1 oder in der axialen Richtung der Basis 11 erstreckende drehbare Verstellschraubenspindel 23 und eine mit der Schraube 23 in Gewindeeingriff stehenden bewegbaren Körper 24. Wenn die Verstellschraubenspindel 23 mittels des Servomotors 20 gedreht wird, bewegt sich der bewegbare Körper 24 in der axialen Richtung der Schraube 23, und zwar entsprechend dem Betrag der Drehung der Schraube. Der Detektor 19, der einem herkömmlichen Rotationsencoder ähnelt, erzeugt eine Zahl von mit dem Betrag der Drehung des Motors 20 oder der Verstellschraubenspindel 23 verknüpften Pulsen und führt diese zurück zu einer Servotreiberschaltung 25.
Der bewegbare Körper 24 ist mit einem Spannmechanismus 27 versehen, der zum Befestigen des zugewandten Abschnittes des Materials A benutzt wird. Der Mechanismus 27 ist zusammen mit dem bewegbaren Körper 24 in der horizontalen Richtung der Figur 1 entlang einer Führung 28 bewegbar, die sich parallel zu der Verstellschraubenspindel 23 erstreckt. Der Motor 20, der Kugelumlaufspindelmechanismus 22, die Treiberschaltung 25 usw. stellen ein Materialzuführmittel 29 zum Zuführen von Material A dar. Alternativ kann das Material A in die genannte Richtung unter Benutzung irgendeines anderen geeigneten Servomittels zugeführt werden, als es der Servomotor 20 und der Kugelumlaufspindelmechanismus 22 sind.
Ein erster Stempel 31 ist auf dem Anbringungsabschnitt 16 angebracht. Ein Materialeinführungsloch 32 (Figur 2), das einen Durchmesser im wesentlichen gleich dem äußeren Durchmesser des Materials A aufweist, ist durch den Mittelabschnitt des Stempels 31 gebohrt. Eine innere Umfangskante 33 der Einlaßseite des Loches 32 ist zum Erleichtern des Einführens des Materials A angeschrägt. Das Einführen des Materials A kann leichter gemacht werden, wenn der Stempel 31 ein geteilter Stempel ist, der in zwei in der diametralen Richtung des Materials geteilt werden kann.
Ein Flüssigkeitsdruckversorgungsblock 41 ist an einem Tragabschnitt 40 angebracht, der auf der Balgenformstufe 13 angebracht ist. Der Block 41 wird gegen den Tragabschnitt 40 mittels eines später zu erwähnenden Antriebsmechanismus 86 gepreßt. Ein Servomotor 44, der einen Untersetzer 42 und einen Rotationspositionsdetektor 43 aufweist, ist in der Nähe des Tragabschnittes 40 vorgesehen. Der Servomotor 44 kann entweder ein Wechselstrom- oder Gleichstrommotor sein. Ein Kugelumlaufspindelmechanismus 50 ist zwischen dem Tragabschnitt 40 und dem Anbringungsabschnitt 16 vorgesehen. Der Mechanismus 50 enthält eine drehbare Verstellschraubenspindel 51, die sich in der axialen Richtung der Basis 11 erstreckt, und einen bewegbaren Körper 52, der im Gewindeeingriff mit der Schraube 51 steht. Die Schraube 51 ist mit dem Untersetzer 42 des Servomotors 44 mittels einer Kupplung 53 verbunden. Wenn sich die Verstellschraubenspindel 51 dreht, bewegt sich der bewegbare Körper 52 in der axialen Richtung der Schraube 51 entsprechend dem Betrag der Rotation der Schraube.
Die Rotationsposition der Verstellschraubenspindel 51 wird mittels des Detektors 43 erfaßt. Der Detektor 43, der einem herkömmlichen Rotationsencoder ähnelt, erzeugt eine Zahl von mit dem Betrag der Drehung des Motors 44 oder der Verstellschraubenspindel 54 verknüpften Impulse. Diese Impulse werden zu einer Servotreiberschaltung 54 zurückgeführt. Der Motor 44, der Kugelumlaufspindelmechanismus 50, die Treiberschaltung 54 usw. stellen ein Stempeltreibermittel 55 zum Bewegen des später zu erwähnenden zweiten Stempels 45 dar. Der Servomotor 44 und der Kugelumlaufspindelmechanismus 50 können durch ein anderes geeignetes Servomittel für diesen Zweck ersetzt werden.
Ein Stempelhalter 60 ist an dem bewegbaren Körper 52 angebracht. Eine Werkstückentnahmeöffnung 59 ist in der Flanke des Halters 60 gebildet. Der Stempelhalter 60 ist zusammen mit dem bewegbaren Körper 52 in der axialen Richtung der Basis 11 entlang einer Führung 61 bewegbar, die sich parallel zu der Verstellschraubenspindel 51 erstreckt.
Der zweite Stempel 65 ist auf der linken Endseite des Stempelhalters 60 angeordnet, d. h. auf der Seite, die dem ersten Stempel 31 zugewandt ist. Ein hinterer Anschlag 66 ist auf der anderen Endseite des Halters 60 vorgesehen. Ein Materialeinführloch 67, das einen Durchmesser ein wenig größer als der Außendurchmesser des Materials A aufweist, ist durch den Mittelabschnitt des Stempels 65 gebohrt. Der zweite Stempel 65 und der hintere Anschlag 66 können jeder in zwei, in diametrale Richtungen unterteilt werden. Wie in Figur 3 gezeigt ist, sind der Stempelhalter 60 und der Stempel 65 aus einem Paar von Elementen 70 und 71 gebildet, die voneinander in die diametrale Richtung des Materials getrennt werden können. Die Elemente 70 und 71 können in die diametrale Richtung des Materials A mittels eines Antriebsmechanismus 72 bewegt werden, der einen Hydraulikzylinder oder ähnliches enthält.
Ein zylindrisches erstes Einführteil 75, das zum Einführen in den Stempelhalter 60 ausgelegt ist, ist koaxial zu dem Halter 60 angeordnet. Ein Flanschabschnitt 76, der auf dem hinteren Ende des Einführteiles 75 gebildet ist, wird vom Bewegen in die axiale Richtung durch den hinteren Anschlag 66 zurückgehalten. Somit kann das erste Einführteil 75 sich zusammen mit dem Stempelhalter 60 in die axiale Richtung der Führung 61 bewegen. Eine Druckfeder 77 ist zwischen dem Flanschabschnitt 76 und dem Flüssigkeitsdruckversorgungsblock 41 eingesetzt.
Ein zweites Einführteil 80 ist in das erste Einführteil 75 so eingeführt, daß es bewegbar in der axialen Richtung des ersten Teiles 75 ist. Ein kolbenförmiges Kopfteil 81 ist an der linken Endseite des zweiten Einführteiles 80 mittels einer Schraube 82 befestigt. Wie in Figur 2 gezeigt ist, ist der Bereich zwischen dem ersten und zweiten Einführteil 75 und 80 mittels eines Abdichtteiles 83 abgedichtet. Die andere Endseite des zweiten Einführteiles 80 ist einstückig an dem Flüssigkeitsdruckversorgungsblock 41 auf eine Weise angeformt, daß eine Flüssigkeit daran gehindert wird, in den Block 41 zu lecken. Der Block 41 ist mit einem Antriebsmechanismus 86 verbunden, wie ein hydraulischer oder pneumatischer Zylinder, mittels einer Kupplung 85. Das zweite Einführteil 80 kann in der axialen Richtung des ersten Einführteiles 75 in Bezug auf den Stempelhalter 60 mittels des Antriebsmechanismus 86 bewegt werden.
Wie in Figur 2 gezeigt ist, ist eine erste ringförmige Rille 90 an dem äußeren Umfangsabschnitt eines Endes des ersten Einführteiles 75 entsprechend in der Position dem zweiten Stempel 65 gebildet. Die Rille 90 erstreckt sich entlang des Umfanges des ersten Einführteiles 75. Ein erstes Abdichtteil 91 ist in die erste ringförmige Rille 90 eingepaßt. Eine zweite ringförmige Rille 92 ist auf der äußeren Umfangsoberfläche des Kopfteiles 81 entsprechend in der Position dem ersten Stempel 31 gebildet. Ein zweites Abdichtteil 93 ist in die zweite ringförmige Rille 92 eingepaßt. Die Abdichtteile 91 und 93 sind aus einem gummiähnlichen elastischen Material wie Urethanelastomer gebildet.
Das erste Einführteil 75 und das Kopfteil 81 weisen radia1e Löcher 96 bzw. 97 auf, die die innere Umfangsoberfläche der Abdichtteile 91 bzw. 93 verbinden. Die Löcher 96 und 97 stehen mit einem Flüssigkeitsversorgungsdurchgang 101 für Abdichtdruck in Verbindung, der sich entlang der axialen Richtung des zweiten Einführteiles 80 erstreckt. Der Durchgang 101 ist mit einem Versorgungsschlauch 102 für Abdichtdruck, einem Druckwandler 103, einem hydraulischen Servoventil 104 usw. mittels des Flüssigkeitsdruckversorgungsblockes 41 verbunden. Der Schlauch 102 ist mit einer Flüssigkeitsdruck erzeugenden Einheit 107 verbunden. Ein von dem Druckwandler 103 geliefertes Druckerfassungssignal wird zurück zu einer Servoventiltreiberschaltung 105 geführt. Der Flüssigkeitsdurchgang 101, der Schlauch 102, das Servoventil 104, die Treiberschaltung 105 usw. stellen ein Abdichtdruckversorgungsmittel 106 dar. Das erste und zweite Abdichtteil 91 und 93 stellen ein Abdichtmittel 108 dar.
Innerhalb des Materiales A wird eine Flüssigkeitsdruckkammer 110 zwischen dem ersten und zweiten Abdichtteil 91 und 93 durch die innere Oberfläche des Materials, das erste und zweite Einführteil 75 und 80 und das Kopfteil 81 definiert. Die Kammer 110 steht mit einem Flüssigkeitsversorgungsdurchgang 112 für Ausbeuldruck mittels eines Loches 111 in dem zweiten Einführteil 80 in Verbindung. Der Durchgang 112 wie der Flüssigkeitsversorgungsdurchgang 110 für Abdichtdruck erstreckt sich entlang der axialen Richtung des zweiten Einführteiles 80. Der Durchgang 112 ist mit einem Versorgungsschlauch 113 für Ausbeuldruck, einen Druckwandler 114, einem hydraulischen Servoventil 115 usw. mittels des Flüssigkeitsdruckversorgungsblockes 41 verbunden. Ein von dem Druckwandler 114 geliefertes Druckerfassungssignal wird zu einer Servoventiltreiberschaltung 116 zurückgeführt. Der Flüssigkeitsdurchgang 112, der Schlauch 113, das Servoventil 115, die Treiberschaltung 116 usw. stellen ein Ausbeuldruckversorgungsmittel 117 dar.
Die Treiberschaltungen 25, 54, 105 und 116 sind mit einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) 122 mittels einer Ausgangsschnittstellenschaltung 121 verbunden. Eine Dateneingabevorrichtung 125 und ein Hilfsspeicher 126 sind mit der CPU 122 mittels einer Schnittstellenschaltung 123 verbunden.
Wie in Figur 1 gezeigt ist, sind ein erster und zweiter Sensor 130 und 131 neben dem Stempel 31 bzw. 65 angeordnet. Die Sensoren 130 und 131 werden zum Erfassen des Ausbeuldurchmessers des Materials A während der Ausbeularbeit bzw. des Abstandes δP (siehe Figur 7) zwischen gebildeten Falten benutzt. Die Sensoren 130 und 131, die von jedem Typ sein können, können jeweils aus einem Linienbildsensor unter Benutzung eines CCD (chargecompled-device) z. B. gebildet sein. Die Ausgangssignale von den Sensoren 130 und 131 werden an die CPU 122 durch eine Eingangsschnittstellenschaltung 132 angelegt.
Das folgende ist eine Beschreibung der Vorrichtung der auf diese Weise konstruierten Ausführungsform.
In der Materialzuführungsstufe 112 wird der nachlaufende Endabschnitt des Materials A mittels des Spannmechanismus 27 festgehalten, der zuvor nach links in Figur 1 zurückgezogen worden ist. Als Reaktion auf ein Befehl, der auf zuvor in die CPU 122 eingegebenen Daten beruht, dreht sich der Servomotor 20 um einen vorbestimmten Betrag. Wenn sich die Verstellschraubenspindel 23 um den vorbestinimten Betrag dreht, geht das offene Ende A1 des Materials A durch die Löcher 32 und 67 der Stempel 31 und 65 und erreicht und stoppt an einer vorbestimmten axialen Position relativ zu dem ersten Einführteil 75, wie in Figur 4 gezeigt ist. In diesem Zustand sind die Abdichtteile 91 und 93 innerhalb des Materials A vorhanden. Bei diesem Einführvorgang für die Abdichtteile kann das Material A leicht durch das Loch 32 gehen, wenn der zweite Stempel 65 in die diametrale Richtung getrennt ist, wie durch die Strich-Doppelpunkt-Linie in Figur 3 gezeigt ist. Nachdem das Material A auf diese Weise durchgegangen ist, wird der Stempel 65 geschlossen. Da der Stempelhalter 60 und das erste Einführteil 75 in vorbestimmten Relativpositionen mittels des hinteren Anschlages 66 gehalten werden, entsprechend die entsprechenden Positionen des zweiten Stempels 65 und des Abdichtteiles 91 genau einander. Das Abdichtteil 93 auf dem Kopfteil 81 ist innerhalb des ersten Stenipels 31 vorgesehen. Eine Entfernung L zwischen den Stempeln 31 und 65 ist gerade lang genug, so daß eine Falte des Faltenbalgens gebildet werden kann. Der Abstand L wird reguliert, während sich der Stempelhalter 60 zu seiner vorbestimmten Anfangsposition bewegt, wenn der Servomotor 44 zum Drehen als Reaktion auf einen Befehl von der CPU 122 angetrieben wird. Bei diesen Positionierungsvorgang werden die Stempel 31 und 65 an ihren entsprechenden vorbestimmten Positionen angeordnet.
Bei einem Vorgang zum Zuführen von Material A zu dem Stempel 31 wird kein Druck auf den Flüssigkeitsversorgungsdurchgang 101 für Abdichtdruck ausgeübt. Folglich werden die Abdichtteile 91 und 93 nicht gegen die innere Oberfläche des Materials A gepresst. Die Flüssigdruckkammer 110, die innerhalb des Materials A definiert ist, ist mit Öl als ein Beispiel der Flüssigkeit gefüllt. Wenn sich das Servoventil 115 als Reaktion auf einen Befehl von der CPU 122 öffnet, wird Öl mit niedrigem Druck P0, der nicht das Material A deformieren kann, zu der Flüssigkeitsdruckkammer 110 durch den Versorgungsschlauch 113 für Ausbeuldruck und das Loch 111 zugeführt. Das zu der Flüssigkeitsdruckkammer 110 zugeführte Öl entfernt Restluft in der Kammer 110, während überflüssiges Öl ausfließt durch schmale Lücken zwischen der inneren Oberfläche des Materials A und den Abdichtteilen 91 und 93, wie durch Pfeile in Figur 4 angezeigt ist. Somit wird die Flüssigkeitsdruckkammer 110 mit dem Öl aufgefüllt.
Dann öffnet sich das andere Servoventil 104 als Reaktion auf einen Befehl von der CPU 122, woraufhin das Öl mit einem Druck P1 zu der Seite der inneren Umfangsoberflächen der Abdichtteile 91 und 93 durch den Versorgungsschlauch 102 für Abdichtdruck und den Flüssigkeitsdurchgang 101 zugeführt wird. Als Resultat werden die Abdichtteile 91 und 93 in eine Richtung so deformiert, daß sich ihr Durchmesser erhöht. Somit kommen die Abdichtteile in engen Kontakt mit der inneren Oberfläche des Materials A, wodurch die Flüssigkeitsdruckkammer 110 hermetisch abgedichtet wird.
Darauffolgend wird als Reaktion auf einen Befehl von der CPU 122 das Öl mit einem Druck P2 in die Flüssigkeitsdruckkammer 110 durch das Servoventil 115, den Versorgungsschlauch 113 für Ausbeuldruck und den Flüssigkeitsdurchgang 112 eingeführt. Wenn der Ausbeuldruck P2 auf die Kammer 110 auf diese Weise wirkt, beult sich der Abschnitt des Materials A, der zwischen dem Stempeln 31 und 65 angeordnet ist, in einer sanften Kurve aus, wie in Figur 5 gezeigt ist. Dies ist ein Ausbeulvorgang. Der Außendurchmesser D0 des durch die Ausbeularbeit aufgeblasenen Materials A wird mittels des Sensors 130 erfaßt. Wenn der Ausbeuldurchmesser D0 einen vorbestimmten Wert erreicht, wird die Ölversorgung der Flüssigkeitsdruckkammer 110 gestoppt, während der Druck P2 festgehalten wird. Der durch den Sensor 130 erfaßte Durchmesser D0 des Materials A wird zu der CPU 122 zurückgeführt, und der Öldruck P2 wird gemäß des erfassten Wertes gesteuert. Indem dies getan wird, kann der Ausbeuldurchmesser D0 daran gehindert werden, wenn die Wanddicke des Materials A Variationen unterliegt. Diese Regulierung ist sehr effektiv zur Verbesserung der Genauigkeit des Außendurchmessers D1 der gebildeten Falten B.
Wenn der Stempelhalter 60 und das erste Einführteil 75 in die Richtung des Pfeiles in Figur 6 getrieben werden, wird der zweite Stempel 65 in die Richtung bewegt, in der er sich dem ersten Stempel 31 nähert. Das zweite Einführteil 80 und das Kopfteil 81 werden in Bezug auf den ersten Stempel 31 festgehalten. Der Druck P2 in der Flüssigkeitsdruckkammer 110 wird mittels des Servoventils 115 konstant gehalten. Wenn sich somit der zweite Stempel 65 auf den ersten Stempel 31 zu um einen vorbestimmten Hub bewegt, wird der Abschnitt des Materials A, der sich zwischen den Stempeln 31 und 65 ausbeult und einer Falte des Faltenbalgens entspricht, axial zusammengedrückt, so daß er einer Plastischen Deformation unterliegt, i. e. das er U- förmig gebildet wird. Dieses ist ein Treibervorgang. Die axiale Abmessung der Falte B wird minimal, wenn der zweite Stempel 65 in die vorbestimmte Position relativ zu dem ersten Stempel 31 bewegt ist.
Nachdem die erste Falte B in der oben genannten Reihe von Vorgängen gebildet ist, wird der Druck in der Flüssigkeitsdruckkammer 110 auf Null oder einen Pegel niedrig genug reduziert, der nicht das Material A deformiert. Zur gleichen Zeit wird der Druck P1 auf die Abdichtteile 91 und 93 auf 0 oder einen Pegel niedriger als P1 verringert, wodurch die Kraft des Druckes auf die Teile 91 und 93 entfernt oder verringert wird. Dann wird der zweite Stempel 95 in die diametrale Richtung auseinandergenommen und in die Position an einem Abstand L von dem ersten Stempel 31 zurückgezogen. Zur gleichen Zeit dreht der Servomotor 20 für die Materialzuführung sich um den vorbestimmten Betrag als Reaktion auf den Befehl von der CPU 122, woraufhin Material A um einen Abstand vorgeschoben wird, der lang genug ist zum Bilden einer anderen Falte. Während dieses Materialvorschubvorgehens, fährt das Ausbeuldruckversorgungsmittel 117 fort, Öl mit einem Druck P0 zu der Flüssigkeitsdruckkamnier 110 zuzuführen, i. e. das Öl wird weiterhin in die Kammer 110 eingeführt.
Nachdem der Materialvorschubvorgang beendet ist, wird der zweite Stempel 65 geschlossen, wie durch die durchgezogene Linie in Figur 3 bezeichnet ist, als Reaktion auf einen Befehl von der CPU 122. Wenn der Abdichtdruck P1 auf den Flüssigkeitsversorgungsdurchgang 101 für Abdichtdruck angewendet wird, kommen die Abdichtteile 91 und 93 in engen Kontakt mit der inneren Oberfläche des Materials A. Wenn Ausbeuldruck P2 wieder auf die Flüssigkeitsdruckkammer 110 ausgeübt wird, beult sich der Bereich des Materials A, der zwischen den Stempeln 31 und 65 angeordnet ist, in einer sanften Kurve aus. Wenn der zweite Stempel 65 zu dem ersten Stempel 31 danach bewegt wird, wird die zweite Falte B gebildet. Der Abstand ΔP der so gebildeten Falten B wird mittels des Sensors 131 bestimmt. Der erfaßte Wert wird zu der CPU 122 zurückgeführt. Der Vorschubbetrag des Materials A wird fein auf einen optimalen Wert gemäß des erfaßten Wertes des Abstandes ΔP eingestellt. Diese Einstellung ist sehr effektiv zur Verbesserung der Genauigkeit des Abstandes der Falten B.
Durch Wiederholen der Reihe von Vorgängen einschließlich des Positionierungsvorganges, des Ausbeulungsvorganges, des Stenipelantriebsvorganges und des Materialvorschubvorganges werden eine Mehrzahl von Falten B eine nach dem anderen gebildet und nacheinander gesammelt, wie in Figur 7 gezeigt ist. Der Abstand ΔP zwischen den Falten B kann verbreitert werden, indem der Vorschubbetrag des Materials A in dem Materialvorschubvorgang größer als bei der vorhergehenden Ausführungsform gemacht wird. Weiterhin kann der Außendurchmesser D2 der Falte B' kürzer gemacht werden als der Außendurchmesser D1 der Falte B, wie in Figur 8 gezeigt ist, in dem der Vorschubbetrag des Materials A in dem Materialvorschubvorgang und der Bewegungsbetrag des Stempels 65 in dem Stempelantriebsvorgang kleiner gemacht wird als in dem Fall der Ausführungsform.
Wenn eine vorbestimmte Zahl von Falten durch Wiederholen der vorangehenden Vorgänge des Betriebes gebildet sind, gibt der Spannmechanismus 27 seinen Halt des gebildeten Balgens C frei, und der Servomotor 20 dreht sich als Reaktion auf Befehle von der CPU 122, woraufhin der Mechanismus 27 zu seiner anfänglichen Position auf der linken Endseite der Figur 1 zurückkehrt. Zur gleichen Zeit öffnen sich der Stempel 65, der hintere Anschlag 66 usw. in die diametrale Richtung, und das erste und zweite Einführteil 75 und 80 und der Flüssigkeitsdruckversorgungsblock 41 werden voll nach rechts in Figur 1 mittels des Antriebsmechanismus 86 bewegt. Dabei wird der Stempelhalter 60 im Stillstand gehalten. Somit wird der gebildete Faltenbalgen C anstoßend gegen das rechte Ende 60a innerhalb des Stempelhalters 60 so gelassen, daß er durch die Werkstückentnahmeöffnung 59 herausgenommen werden kann.
Gemäß der Vorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform können die in die CPU 122 eingegebenen Daten geändert werden, wie es zum Erzeugen verschiedener Faltenbalgen C benötigt wird. Bei dem in Figur 9 oder 10 gezeigten Faltenbalgen, verändert sich der Abstand zwischen den Falten B in der Mitte entlang der Achse. Bei dem in Figur 11 oder 12 gezeigten Faltenbalgen C verändert sich der Außendurchmesser der Falten B in der Mitte entlang der Achse. Bei der Vorrichtung 10 kann der Stempel 45 dünn gemacht werden, so daß Balgen mit feinen Abstand ohne Schwierigkeiten hergestellt werden können. Da die Position des Balgens 65 genau reguliert werden kann, können weiterhin Falten B mit hoher Genauigkeit gebildet werden. Da sogar eine große Zahl von Falten B aufeinanderfolgend eine nach der anderen gebildet werden, können sie solange erzeugt werden, wie Material A zugeführt wird. Somit kann ein langer Faltenbalgen aus einem einzigen Material A ohne das Schweißen oder andere Verbindungsarbeit ist gebildet werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Falten jeweils zweifach gemacht werden, in dem ein dritter Stempel 65' zwischen dem ersten und dem zweiten Stempel 31 und 35 vorgesehen wird, wie in Figur 13 gezeigt ist. Der dritte Stempel 65' weist die gleiche Form wie der zweite Stempel 65 auf.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist weiterhin die in die Flüssigkeitsdruckkammer 110 eingeführte Flüssigkeit nicht auf Öl beschränkt. Zum Beispiel können der Abdichtdruck P1 und der Ausbeuldruck P2 erzeugt werden, indem Wasser oder eine andere Flüssigkeit anstelle von Öl benutzt werden.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines metallischen Faltenbalgens (C) aus einem zylindrischen Metallmaterial (A), mit:

(a) Einführen eines Abdichtmittels (108) in das Material (A), wodurch eine abgedichtete Flüssigkeitsdruckkammer (110) mit einer vorbestinimten Länge in der axialen Richtung innerhalb des Materials (A) definiert wird;

(b) Anordnen eines ersten Stenipels (31) und eines zweiten Stempels (65) mit einem Abstand dazwischen, der lang genug ist, das mindestens eine Falte (B) auf dem Abschnitt der äußeren Umfangsoberfläche des Materials (A), an dem die Flüssigkeitsdruckkammer (110) definiert ist, gebildet wird;

(c) Anlegen eines ausbeulenden Flüssigkeitsdruckes (P2) an die Flüssigkeitsdruckkammer (110) von innerhalb des Materials (A), wodurch bewirkt wird, daß der Abschnitt des Materials (A), der zwischen dem Paar von Stempeln (31, 65) angeordnet ist, sich durch den Umfang davon nach außen ausbeult;

(d) Bewegen des Paares von Stempeln (31, 65) aufeinander zu, wodurch der ausgebeulte Abschnitt des Materials (A) plastisch so deformiert wird, daß der ausgebeulte Abschnitt einen U-förmigen Abschnitt aufweist;

(e) Vorschieben des Materials (A) um einen vorbestimmten Abstand in dessen axiale Richtung in Bezug auf den ersten Stempel (31) und

Wiederholen der Reihe der Schritte (a), (b), (c), (d) und (e) so häufig, wie es der Zahl der zu bildenden Falten (B) entspricht, wodurch aufeinanderfolgend die benötigte Zahl von Falten (B) gebildet wird;

dadurch gekennzeichnet, daß der Ausbauchungsdurchmesser (D0) des in dem Schritt (c) ausgebeulten Materials (A) mittels eines ersten Sensors (130) erfaßt wird und das der ausbeulende Flüssigkeitsdruck (P2) für die Flüssigkeitsdruckkammer (110) geniäß dem erfaßten Wert gesteuert wird.

2. Verfahren zum Herstellen eines metallischen Faltenbalgens (C) aus einem zylindrischen Metallmaterial (A), mit:

(a) Einführen eines Abdichtmittels (108) in das Material (A), wodurch eine abgedichtete Flüssigkeitsdruckkammer (110) mit einer vorbestimmten Länge in der axialen Richtung innerhalb des Materials (A) definiert wird;

(b) Anordnen eines ersten Stempels (31) und eines zweiten Stempels (65) mit einem Abstand dazwischen, der lang genug ist, das mindestens eine Falte (B) auf dem Abschnitt der äußeren Umfangsoberfläche des Materials (A), an dem die Flüssigkeitsdruckkammer (110) definiert ist, gebildet wird;

(d) Bewegen des Paares vom Stempeln (31, 65) aufeinander zu, wodurch der ausgebeulte Abschnitt des Materials (A) plastisch so deformiert wird, daß der ausgebeulte Abschnitt einen U-förmigen Abschnitt aufweist;

Wiederholen der Reihe der Schritte (a), (b), (c), (d) und (e) so häufig, wie es der Zahl zu bildenden Falten (B) entspricht, wodurch aufeinanderfolgend die benötigte Zahl von Falten (B) gebildet wird;

dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (ΔP) zwischen der in dem Schritt (d) gebildeten Falte (B) und einer zuvor gebildeten Falte (B) mittels eines zweiten Sensors (131) erfaßt wird und das der Betrag des in Schritt (d) zugeführten gemäß dem erfaßten Wert so gesteuert wird, das der Abstand (ΔP) der neuen Falten (B), die danach gebildet werden, einen gewünschten Wert aufweist.

3. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorschubbetrag des Materials (A) in dem Schritt (e) größer gemacht wird, wenn der Abstand (ΔP) zwischen den Falten (B) des zu bildenden Faltenbalgens (C) erhöht wird, als wenn der Abstand (ΔP) verringert wird.

4. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorschubbetrag des Materials (A) in dem Schritt (e) und der Bewegungsbetrag des Stempels (65) in Schritt (d) beide größer gemacht werden, wenn der Außendurchmesser (D1) der zu bildenden Falten (B) erhöht wird, als wenn der Außendurchmesser (D1) verringert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausbauchungsdurchmesser (D0) des in Schritt (c) ausgebeulten Materials (A) mittels des ersten Sensors erfaßt wird und das der ausbeulende Flüssigkeitsdruck (P2) für die Flüssigkeitsdruckkammer (110) gemäß dem erfaßten Wert gesteuert wird.

6. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand ΔP zwischen der in dem Schritt (d) gebildeten Falte (B) und einer zuvor gebildeten Falte (B) mittels des zweiten Sensors (131) erfaßt wird und das der Materialvorschubbetrag in Schritt (e) gemäß dem erfaßten Wert so gesteuert wird, das der Abstand (ΔP) der neuen Falten (B), die danach gebildet werden, einen gewünschten Wert aufweist.

7. Vorrichtung zum Herstellen eines Faltenbalgens durch Formen von Falten (B) auf einem zylindrischen Metallmaterial (A) mit einem offenen Ende (A1), mit:

einer Basis (11) mit Spannmittel (27) zum Fixieren des Materials (A);

einem ersten Einführteil (75), das zum Eingeführtwerden von dem offenen Ende (A1) des Materials (A) in eine vorbestimmte Position in dem Material (A) ausgelegt ist;

einem zweiten Einführteil (80), das durch das erste Einführteil (75) geht und dessen abgewandtes Ende nach außen von dem abgewandten Ende des ersten Einführteiles (75) hervorsteht;

einem Kopfteil (81), das an dem abgewandten Endabschnitt des zweiten Einführteiles (80) angebracht ist und zum Eingeführtwerden in das Material (A) ausgelegt ist;

Abdichtmittel (108) zum Erzeugen einer Flüssigkeitsdruckkammer (110) einer vorbestimmten Länge in dem Material (A), wobei das Abdichtmittel (108) ein erstes Abdichtteil (91), das zwischen der inneren Oberfläche des Materials (A) und dem ersten Einführteil (75) angeordnet ist, und ein zweites Abdichtteil (93) das zwischen der inneren Oberfläche des Materials (A) und dem Kopfteil (81) vorgesehen ist, aufweist, wobei das erste und zweite Abdichtteil (91, 93) den gesamten Umfang des Materials (A) bedecken;

einem ersten Stempel (31) und einem zweiten Stempel (65), der außerhalb von dem Abschnitt des Materials (A), an dem die Flüssigkeitsdruckkammer (110) definiert ist, und um einen Abstand (L) entfernt angeordnet ist, der lang genug ist, so daß mindestens das Bilden einer Falte (B) ermöglicht wird;

Ausbeuldruckversorgungsmittel (117) zum Zuführen eines ausbeulenden Flüssigkeitsdruckes zu der Flüssigkeitsdruckkammer (110), wodurch bewirkt wird, daß der Abschnitt des Materials (A), der zwischen dem Paar von Stempeln (31, 65) angeordnet ist, sich nach außen ausbeult;

Stempelantriebsmittel (55) zum relativen Bewegen des Paares von Stempeln (31, 65) aufeinander zu, wodurch der ausgebeulte Abschnitt des Materials (A) zwischen den Stempeln (31, 65) so plastisch deformiert wird, daß der ausgebeulte Abschnitt einen U-förmigen Abschnitt aufweist, wodurch eine Falte geformt wird; und

Materialzuführungsmittel (29) zum Bewegen des Materials (A) mit den Falten (B) darauf um einen Abstand, der lang genug ist, daß das Bilden einer anderen Falte (B) ermöglicht wird, in Bezug auf den ersten Stempel (31),

gekennzeichnet durch einen ersten Sensor (130) zum Erfassen des Außendurchmessers (D0) des durch das Ausbeuldruckversorgungsmittel (117) ausgebeulten Materials (A) und einen zweiten Sensor (131) zum Erfassen des Abstandes (ΔP) zwischen den gebildeten Falten (B).

8. Herstellungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Stempel (65) in die diametrale Richtung des Materials (A) geteilt werden kann.

9. Herstellungsvorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Abdichtdruckversorgungsmittel (106), das einen Flüssigkeitsdurchgang (101), der mit den entsprechenden inneren Umfangsoberflächen des ersten und zweiten Abdichtteiles (91, 93) verbunden ist, und eine Flüssigkeitsdruck erzeugende Einheit (107) zum Anlegen eines Flüssigkeitsdruckes an den Flüssigkeitsdurchgang (101) zum Pressen der entsprechenden äußeren Umfangsoberflächen der Abdichtteile (91, 93) gegen die innere Oberfläche des Materials (A) aufweist.

10. Herstellungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausbeuldruckversorgungsmittel (117) das Zuführen einer Flüssigkeit mit einem Druck niedriger als der Ausbeulflüssigkeitsdruck zu der Flüssigkeitsdruckkammer (110) auf solche Weise fortsetzt, daß kein Flüssigkeitsdruck auf die Abdichtteile (91, 93) durch das Abdichtdruckversorgungsmittel (106) ausgeübt wird, wodurch die Flüssigkeitsdruckkammer (110) mit Flüssigkeit gefüllt bleibt, damit keine Luft in die Flüssigkeitsdruckkammer (110) eintritt.