EP0005194B1 - Verfahren und Vorrichtung zum konischen Aufweiten von Metalltuben - Google Patents

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EP0005194B1
EP0005194B1 EP19790101119 EP79101119A EP0005194B1 EP 0005194 B1 EP0005194 B1 EP 0005194B1 EP 19790101119 EP19790101119 EP 19790101119 EP 79101119 A EP79101119 A EP 79101119A EP 0005194 B1 EP0005194 B1 EP 0005194B1
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EP
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tube
mandrel
elastic ring
expanding
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EP19790101119
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EP0005194A2 (de
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Ottmar Scheck
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Mepag Metall und Plastik Packung & Co GmbH
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Mepag Metall und Plastik Packung & Co GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
    • B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
    • B21D26/033—Deforming tubular bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/15—Making tubes of special shape; Making tube fittings
    • B21C37/16—Making tubes with varying diameter in longitudinal direction
    • B21C37/18—Making tubes with varying diameter in longitudinal direction conical tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D51/00—Making hollow objects
    • B21D51/02—Making hollow objects characterised by the structure of the objects
    • B21D51/10—Making hollow objects characterised by the structure of the objects conically or cylindrically shaped objects

Definitions

  • the present invention relates to an improved method for conically expanding metal tubes and to an apparatus for carrying out this method.
  • GB-PS No. 898 387 describes a process for the production of conical tubes, which consists in placing cylindrical tubes in a conically shaped matrix and then this by means of pressure transmission through a rubber envelope which is in contact with the inner surface of the tube to be expanded is in contact, expands.
  • a cylindrical tube is placed on a mandrel which is equipped with an externally conical stopper through which compressed air, which is prevented from escaping, can be supplied for expansion.
  • compressed air is introduced, whereby the filling opening of the tube is sealed by the conical stopper and this is mechanically pushed into the tube when compressed air is introduced in the rhythm of the expansion process until it is placed against the conically shaped inner wall the die has a conical shape.
  • a method for the conical expansion of metal tubes consists in that a cylindrical metal, in particular aluminum tube is pushed with its open end onto a sleeve which surrounds a mandrel and has spring tension. Now the tube is inserted into an internally conically shaped, movable die and is moved with this die in the direction of an elastic ring that hermetically seals the dome or an elastic sleeve that hermetically seals the mandrel until the elastic ring or the sleeve on the inside of the open end of the tube. Compressed air is now introduced through the openings in the mandrel, a portion of the compressed air exiting through openings in the side wall of the sleeve, acts on the inner tube wall and thus expands it.
  • this device consists of a die (1) which is conically shaped on the inside and has air outlet openings (2).
  • the tube (3) to be deformed which in the drawing has already been applied to a mandrel (4), is located in the die (1) and on a sleeve (5) which is arranged on the mandrel (4) and is axially displaceable Return spring (6).
  • the mandrel (4) is on his End equipped with a compressed air connection, which is connected by a hollow shaft (7) with outlet channels (8).
  • the wall of the sleeve (5) also has outlet channels (9), the outlet openings of the dome and the sleeve having to be dimensioned such that sufficient pressure can be exerted through the opening (9) of the sleeve to deform the tube ( 3), but on the other hand there is sufficient pressure in the space (10) between the mandrel (4) and the sleeve (5) to overcome the spring action of the sleeve (5) and this in the direction of the on the mandrel (4), for example by means of a clamping sleeve (11), attached elastic ring or a sleeve (12), the preferably bevelled end (13) of the sleeve (5) engaging in the sleeve or the ring (12) in such a way that it widens is and lies on the inside of the tube (3) and this follows sealingly to the rhythm of the expansion process.
  • the right side of the drawing (1 ') shows the device according to the invention in the rest position, while on the left side the device is shown in the working position (1 ").
  • FIG. 1 a represents a section from FIG. 1, the mode of operation of the elastic ring or the sleeve (12) being made even clearer.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zum konischen Aufweiten von Metalltuben sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
  • An ihrem offenen Ende komisch aufgeweitete Metalltuben sind erstmals in der GB-PS Nr. 898 387 beschrieben worden. Gegenüber den herkömmlichen zylindrischen Tuben weisen diese Tuben den Vorteil auf, daß sie ineinander gesteckt werden können und damit raumsparend zu verpacken und zu transportieren sind.
  • Die Herstellung derartiger Tuben durch das konische Aufweiten konventioneller zylindrischer Metalltuben ist prinzipiell nach zwei verfahren möglich:
    • Zum einen mittels eines Spreizdorns, wie er beispielsweise in den DE-ASen Nr. 1 964 187 und 2 208 826 beschrieben ist.
  • Alternativ dazu beschreibt die bereits erwähnte GB-PS Nr. 898 387 ein Verfahren zur Herstellung konischer Tuben, das darin besteht, daß man zylindrische Tuben in eine konisch geformte Matrize einbringt und diese dann mittels Druckübertragung durch eine Gumihülle, die mit der Innenfläche der aufzuweitenden Tube in Berührung steht, aufweitet.
  • Eine Weiterentwicklung dieses Verfahrens bzw. eine-entsprechende Vorrichtung sind Gegenstand der DE-PSen Nr. 2 012 701 und 2131 504.
  • Dieses letztgenannte Verfahren arbeitet in folgender Weise:
  • Eine zylindrische Tube wird auf einen Dorn aufgebracht, der mit einem außen konischen Stopfen, durch den am Entweichen gehinderte Druckluft zum Aufweiten zuführbar ist, ausgestattet ist. Nach der Einführung in eine innen konische Matrize wird Druckluft eingeführt, wobei die Füllöffnung der Tube durch den konischen Stopfen abgedichtet wird und dieser bei der Einführung von Druckluft im Rhythmus de Aufweitvorganges mechanisch in die Tube nachgeschoben wird, bis diese durch Anlegen an die konisch ausgebildete Innenwand der Matrize eine konische Form angenomen hat.
  • Der Nachteil dieses Systems besteht darin, daß keine exakte Abdichtung durch den Stopfen zu erzielen ist, vor allem dann nicht, wenn, was häufig vorkommt, Unebenheiten am offenen Ende de zylindrischen Ausgangstube vorhanden sind.
  • Dies hat zur Folge, daß neben einem erhöhten Verbrauch an Preßluft der Winkel der Aufweitung der Tube unregelmäßig wird, was wiederum zu Störungen beim Ineinanderstapeln der Tuben führt. Außerdem kann durch das zwangsläufig erfoderliche mechanische Nachschieben des Stopfens in der Endphase des Aufweitvorganges der Tubenrand zwischen die Außenwand des Stopfens und die Matrize eingeklemmt werden, was bei der Lösung der Verbindung zu einer unregelmäßigen Ausgestaltung des Tubenrandes führt.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die zur Durchführung dieses Verfahrens angewandte Vorrichtung werden diese Nachteile vermieden.
  • Dieses. Verfahren zum konischen Aufweiten von Metalltuben besteht darin, daß eine zylindrische Metall-, insbesondere Aluminiumtube mit ihrem offenen Ende auf eine einen Dorn umschließende, Federspannung aufweisende Hülse geschoben wird. Nunmehr wird die Tube in eine innen konisch ausgebildete, bewegliche Matrize eingebracht und mit dieser Matrize in Richtung eines den Dom luftdicht umschließenden elastischen Ringes bzw. einer den Dorn luftdicht umschließenden elastischen Manschette soweit verschoben, bis der elastiche Ring an bzw. die Manschette an der Innenseite des offenen Endes der Tube anliegt. Nunmehr wird durch die im Dorn befindlichen Öffnungen Druckluft eingeführt, wobei ein Teil der Druckluft durch in der Seitenwand der Hülse befindliche Öffnungen austritt, auf die innere Tubenwand einwirkt und diese damit aufweitet. Gleichzeitig wird durch die Druckluft innerhalb eines zwischen Hülse und Dorn gelegenen Zwischenraumes ein solcher Druck ausgeübt, daß die Hülse unter Überwindung einer Federkraft axial in Richtung des elastischen Ringes verschoben wird und diesen spreizt, wodurch der selbe mit seiner Außenfläche an die Innenwand der Tube angepreßt wird und sie im Rhythmus der konischen Aufweitung abdichtet. Sobald die Außenwand der nunmehr konisch aufgeweiteten Tube die konisch ausgestaltete Innenwand der Matrize erreicht hat, ist der Verformungsvorgang beendet, die Druckluft wird abgebaut und die Hülse stellt sich durch die Federwirkung in ihre Ausgansglage zurück, wodurch auch die Dichtung durch den elastischen Ring aufgehoben wird.
  • Durch dieses erfindungsgemäße Verfahren wird eine vollständige Abdichtung auch bei am Tubenrand vorhandenen Unebenheiten des zylindrischen Ausgangswerkstückes erzielt, wodurch in jedem Fall eine gleichmäßige Aufweitung der Tube erreicht werden kann. Auf diese Weise können beim Ineinanderstapeln der Tuben keine Störungen auftreten.
  • Im folgenden wird nunmehr die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert:
  • Gemäß Figur 1 besteht diese Vorrichtung aus einer Matrize (1), die in ihrer Innenseite konisch geformt ist und Luftaustrittsöffnungen (2) aufweist. Die zu verformende Tube (3), die in der Zeichnung bereits auf einen Dorn (4) aufgebracht ist, befindet sich in der Matrize (1) und auf einer Hülse (5), die am Dorn (4) axial verschiebbar angeordnet ist und eine Rückholfeder (6) aufweist. Der Dorn (4) ist an seinem Ende mit einem Druckluftanschluß ausgestattet, der durch einen hohlen Schaft (7) mit Austrittskanälen (8) verbunden ist. Die Wandung der Hülse (5) weist ebenfalls Austrittskanäle (9) auf, wobei die Austrittsöffnungen des Doms und der Hülse so dimensioniert sein müssen, daß durch die Öffnung (9) der Hülse ein ausreichender Druck ausgeübt werden kann, um die Verformung der Tube (3) zu gewährleisten, andererseits jedoch in dem Zwischenraum (10) zwischen Dorn (4) und Hülse (5) ein genügend hoher Druck besteht, um die Federwirkung der Hülse (5) zu überwinden und diese in Richtung des am Dorn (4), beispielsweise mittels einer Spannhülse (11), angebrachten elastischen Ringes bzw. einer Manschette (12) zu schieben, wobei das vorzugsweise abgeschrägte Ende (13) der Hülse (5) so in die Manschette bzw. den Ring (12) eingreift, daß dieser aufgeweitet wird und an der Innenseite der Tube (3) anliegt und dieser im Rhythmus der Aufweitvorgangs dichtend folgt.
  • Die rechte Seite der Zeichnung (1') zeigt dabei die erfindungsgemäße Vorrichtung in Ruhestellung, während auf der linken Seite die Vorrichtung in Arbeitsstellung (1") wiedergegeben ist.
  • Die Figur 1 a stellt einen Ausschnitt aus de Figur 1 dar, wobei die Wirkungsweise des elastischen Ringes bzw. der Manschette (12) noch besser verdeutlicht wird.

Claims (4)

1. Verfahren zum konischen Aufweiten von Metalltuben, wobei das auf einem mit einer Druckluftzufuhr versehenen Dorn (4) befindliche zylindrische Ausgangswerkstück (3) in eine innen konisch ausgebildete, bewegliche Matrize (1) eingebracht und durch Druckluft konisch geweitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Tube (3) mit ihrem offenen Ende auf eine den Dorn (4) umschließende, Federspannung aufweisende, axial bewegliche Hülse (5) geschoben und mit der Matrize (1) in richtung eines den Dorn (4) luftdicht umschließenden,elastichen Ringes bzw. einer den Dorn luftdicht umschließenden elastischen Manschette (12) soweit verschoben wird, bis der elastiche Ring bzw. die Manschette (12) bzw. ihrer mit seiner Außenfläche an der Innenfläche des offenen Endes der Tube (3) dicht anliegt, anschließend durch die im Dorn (4) befindlichen Öffnungen (8) Druckluft eingeführt wird, wodurch sowohl durch die in der Seitenwand der Hülse (5) befindlichen Öffnungen (9) ein Druck auf die innere Tubenwand ausgeübt wird und diese aufgeweitet als auch die Hülse (5) unter Überwindung der Federkraft axial in Richtung des elastischen Ringes bzw. der elastischen Manschette (12) verschoben wird und diesen mit ihrem Ende im Rhythmus der konischen Aufweitung spreizt, bis die Außenfläche der nunmehr konisch geweiteten Tube die Innenwand der Matrize (1) erreicht hat.
2. Vorrichtung zum konischen Aufweiten von Metalltuben, bestehend aus einer Matrize (1), die in ihrer Innenseite konisch geformt ist und Luftaustrittsöffnungen (2) aufweist, und einem Dorn (4), der an seinem Ende mit einem Druckluftanschluß ausgestattet ist und einen hohlen Schaft (7) aufweist, der mit unfangsseitigen Austrittskanälen (8) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Dorn (4) eine von der aufzuweitenden Tube (3) umschlossene Hülse (5) axial verschiebbar angeordnet ist, die eine Rückholfeder (6) aufweist und deren Wandung mit mindestens einem Austrittskanal (9) ausgestattet ist, wobei die Austrittsöffnungen des Dornes und der Hülse so dimensioniert sind, daß durch die Öffnung(en) (9) der Hülse ein ausreichender Druck ausgeübt werden kann, um die Verformung der Tube (3) zu gewährleisten, andererseits jedoch in einem Zwischenraum (10) zwischen Dorn (4) und Hülse (5) ein genügend hoher Druck besteht, um die Federwirkung der Hülse (5) zu überwinden und diese in Richtung eines den Dorn (4), beispielsweise mittels einer Spannhülse (11), luftdicht umschließenden elastischen Ringes bzw. einer Manschette (12) zu schieben, wobei das Ende (13) der Hülse (5) so in die Manschette bzw. den Ring (12) eingreift, daß dieser geweitet wird, an der Innenseite der Tube (3) dichtend anliegt und sich im Rhythmus des Aufweitungsvorganges derselben spreizt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das beim Aufweitungsvorgang in den elastischen Ring (12) eingreifende Ende (13) der Hülse (5) nach außen abgeschrägt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das gegen die Hülse (5) gerichtete Ende des elastischen Ringes (12) nach innen abgeschrägt ist.
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