EP3610963A1 - Innendruckumformverfahren zur umformung eine hohlzylinders und vorrichtung zu dessen durchführung - Google Patents

Innendruckumformverfahren zur umformung eine hohlzylinders und vorrichtung zu dessen durchführung Download PDF

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EP3610963A1
EP3610963A1 EP19190020.8A EP19190020A EP3610963A1 EP 3610963 A1 EP3610963 A1 EP 3610963A1 EP 19190020 A EP19190020 A EP 19190020A EP 3610963 A1 EP3610963 A1 EP 3610963A1
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EP
European Patent Office
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hollow cylinder
seal
interior
free end
internal pressure
Prior art date
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Granted
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EP19190020.8A
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English (en)
French (fr)
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EP3610963B1 (de
Inventor
Franz Aring
Heinz-Theo Bellmann
Jürgen Markgraf
Manfred Buchmann
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Miele und Cie KG
Original Assignee
Miele und Cie KG
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Publication date
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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
    • 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
    • B21D26/045—Closing or sealing means
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06F—LAUNDERING, DRYING, IRONING, PRESSING OR FOLDING TEXTILE ARTICLES
    • D06F37/00—Details specific to washing machines covered by groups D06F21/00 - D06F25/00
    • D06F37/02—Rotary receptacles, e.g. drums

Definitions

  • the invention relates to an internal pressure forming method for forming a hollow cylinder, in particular for producing a drum shell for a laundry drum of a laundry treatment machine, and a device for carrying it out.
  • Such internal pressure forming processes and devices are already known from the prior art in multiple configurations.
  • a hollow body for example a hollow cylinder
  • a pressure which presses the hollow body against a closed tool contour in order to give the hollow body a desired shape.
  • a device and a method of an internal sealing system in internal high pressure forming to reduce the high pressure space and to support the material flow when feeding material during the forming process.
  • the feeding of material means actively conveying the material of the workpiece to be formed, for example a hollow cylinder, into the forming area of the workpiece.
  • the invention therefore presents the problem of specifying an internal pressure forming method for forming a hollow cylinder and an apparatus for carrying out this internal pressure forming method, which are suitable for forming hollow cylinders from materials with a lower expansion capacity.
  • the advantage that can be achieved with the invention is, in particular, that it is possible to reshape hollow cylinders from materials with a lower expansion capacity.
  • the internal pressure forming process according to the invention and the device according to the invention for carrying it out are suitable for the forming of hollow cylinders made of chromium steel. Chromium steel is less expensive than that usually used to manufacture drum coats for laundry drums Laundry treatment machines used chrome-nickel steel; on the other hand, it also has a lower elongation capacity.
  • the internal pressure forming method according to the invention can be implemented with simple means.
  • the device according to the invention for carrying out the internal pressure forming method according to the invention is correspondingly simple and therefore inexpensive to implement.
  • a particularly advantageous development of the internal pressure forming method according to the invention provides that essentially free flow of the hollow cylinder is made possible at the second free end of the hollow cylinder. In this way, an undesired deformation of the hollow cylinder is effectively prevented during the forming process.
  • the pushing known from the prior art that is to say the active conveying of the material of the hollow cylinder in the direction of its forming region, could be problematic in this regard.
  • Hollow cylinders of this type for example for washing machines or tumble dryers or combination devices with a washing function and a drying function, often have a material thickness of only 0.5 mm with a diameter of approximately 470 mm.
  • the material of the hollow cylinder can flow freely into the forming area of the hollow cylinder at the second free end of the hollow cylinder, while the hollow cylinder is fixed at its first free end in the axial direction of the hollow cylinder relative to the external tool.
  • the first and the second seal can be freely selected within wide suitable limits in terms of type, functionality, material, dimensions, number and arrangement.
  • Another particularly advantageous development of the internal pressure forming method according to the invention provides that the second seal is moved in the axial direction of the hollow cylinder such that a relative movement between the hollow cylinder and the second seal is essentially prevented.
  • this effectively prevents the introduction of an undesired counterforce in the hollow cylinders.
  • such a counterforce is disadvantageous for the hollow cylinder to flow freely into the forming region of the hollow cylinder.
  • the wear of the second seal is reduced, so that the second seal does not have to be serviced and / or replaced as often.
  • Another particularly advantageous development of the internal pressure forming method according to the last-mentioned embodiment of the internal pressure forming method according to the invention provides that the second seal is moved in the axial direction of the hollow cylinder depending on the internal pressure in the interior. In this way, the movement of the second seal to prevent or reduce a relative movement between the hollow cylinder and the second seal can be reliably adapted to the specific requirements of the respective forming process.
  • the material and batch of material there are differences in the forming of the hollow cylinder from case to case. For example, this also applies to the free flow of the material of the hollow cylinder into the forming area of the hollow cylinder.
  • a movement of the second seal in the axial direction of the hollow cylinder as a function of the internal pressure in the interior enables the second seal to function reliably, namely that there is essentially no relative movement between the hollow cylinder and the second seal during the forming process, even with unavoidable fluctuations the material used for the hollow cylinder.
  • a further advantageous development of the internal pressure forming method according to the invention provides that the predetermined final pressure is less than 100 bar, preferably less than or equal to 80 bar.
  • the method according to the invention can be carried out by means of a device that is still structurally simpler and thus even more cost-effective.
  • the specified pressure range is no longer one of the hydroforming processes. Accordingly, there are significant simplifications for the construction and design of the device according to the invention for carrying out the method according to the invention.
  • FIG. 1 An embodiment of a device according to the invention for performing the internal pressure forming method according to the invention for forming a hollow cylinder is shown in a partial, sectional front view.
  • the Fig. 1 there are actually two representations of the device according to the invention.
  • the image plane of Fig. 1 the device at the beginning of the forming process is shown on the left, while in the image plane of Fig. 1 on the right the device at the end of the forming process is shown.
  • both halves of the image each show one half of the device, but in different stages of the forming process.
  • the hollow cylinder is made of chrome steel, namely 1.4016, and has a diameter of approximately 470 mm and a material thickness of approximately 0.5 mm.
  • the device for carrying out the internal pressure forming process comprises an outer tool 2 and an inner tool 4, between which the hollow cylinder 6 can be positioned.
  • a fixing device is arranged on the outer tool 2, by means of which the hollow cylinder 6 can be fixed relative to the outer tool 2 in the axial direction of the hollow cylinder 6 at a first free end 6.1 of the hollow cylinder 6 between the outer tool 2 and the inner tool 4.
  • the axis of the hollow cylinder 6 is in the Fig. 1 symbolized by a dash-dotted line 10.
  • a movement in the axial direction means a movement parallel to the axis 10.
  • a first seal 12 is arranged on the outer tool 2, by means of which an interior space 14 delimited by the inner tool 4 and the hollow cylinder 6 can be sealed at the first free end 6.1 of the hollow cylinder 6.
  • the first seal 12 is part of the fixing device, by means of which the hollow cylinder 6 can be fixed in the axial direction 10 of the hollow cylinder 6 at the first free end 6.1 of the hollow cylinder 6 between the outer tool 2 and the inner tool 4 relative to the outer tool 2, educated.
  • the fixing device and the first seal are formed and arranged separately.
  • a second seal 16 is arranged on the inner tool 4, by means of which the interior 14 can be sealed at a second free end 6.2 of the hollow cylinder 6.
  • the second free end 6.2 is arranged opposite the first free end 6.1 on the hollow cylinder 6.
  • the second seal 16 is formed as part of the inner tool 4.
  • the hollow cylinder 6 is guided at its second free end 6.2 by means of the outer tool 2 and the second seal 16 in such a way that an essentially free reflow occurs at the second free end 6.2 of the material of the hollow cylinder 6 is made possible in a forming area of the hollow cylinder 6.
  • the forming area of the hollow cylinder 6 is the area of the hollow cylinder 6 which is pressed against an inner contour 18 of the outer tool 2 by means of the internal pressure forming method according to the invention.
  • the first seal 12 and the second seal 16 are each designed and arranged such that the interior 14 is formed by means of the inner tool 4, the hollow cylinder 6 positioned and fixed between the outer tool 2 and the inner tool 4, the first seal 12 and the second seal 16 is.
  • the second seal 16 is designed and set up in such a way that a relative movement between the hollow cylinder 6 and the second seal 16 is substantially prevented.
  • the second seal 16 is designed and set up such that the second seal 16 can be moved in the axial direction 10 of the hollow cylinder 6.
  • the second seal 16 can be moved in the axial direction 10 of the hollow cylinder 6 relative to a rest of the inner tool 4, so that the second seal 16 can track the material of the hollow cylinder 6 that flows freely into the forming area of the hollow cylinder 6. See the two halves of Fig. 1 , from which the movement of the second seal 16 relative to the rest of the inner tool 4 can be seen.
  • the second seal 16 is designed and set up such that the second seal 16 can be moved in the axial direction 10 of the hollow cylinder 6 as a function of an internal pressure in the interior 14 is. In this way, a functionally reliable tracking of the second seal 16 is achieved even with unavoidable fluctuations in the material used for the hollow cylinder 6, so that there is essentially no relative movement between the hollow cylinder 6 and the second seal 16 during the forming process of the respective hollow cylinder 6.
  • the device according to the invention in accordance with the present exemplary embodiment has a pressure medium reservoir 20 and a pressure medium delivery device 22 designed as a pump.
  • the device according to the invention further comprises a controller 24 and a pressure sensor 26 which is connected to the interior 14 in a pressure transmission connection.
  • the pressure medium is a water-oil emulsion, not shown.
  • the hollow cylinder 6 is positioned relative to the outer tool 2 and the inner tool 4, so that the position of the hollow cylinder 6 corresponds to the position relative to the outer tool 2 and the inner tool 4 required for the forming process.
  • the hollow cylinder 6 is then fixed in this position by means of the fixing device between the outer tool 2 and the inner tool 4 such that the hollow cylinder 6 is fixed in its axial direction 10 at the first free end 6.1 of the hollow cylinder 6 relative to the outer tool 2 and the inner tool 4 ,
  • the hollow cylinder 6 is firmly clamped at its first free end 6.1 by means of the fixing device between the outer tool 2 and the inner tool 4.
  • the first seal 12 arranged on the outer tool 2 seals the interior 14 in this clamped state of the hollow cylinder 6 from the free environment.
  • the first seal 12 is designed and arranged in such a way that the interior 14 is completely sealed at the first free end 6.1 of the hollow cylinder 6 by means of the first seal 12.
  • the first seal 12 presses radially against the hollow cylinder 6, which in turn is sealingly supported by the inner tool 4.
  • the first seal 12 and the fixing device are combined in one structural unit.
  • the first seal is positioned between the interior and the fixing device.
  • the interior 14 is sealed by means of the second seal 16.
  • the second seal 16 is designed and arranged in such a way that the interior 14 is completely sealed at the second free end 6.2 of the hollow cylinder 6 by means of the second seal 16.
  • the second seal 16 presses, analogously to the first seal 12, radially against the hollow cylinder 6, which in turn is supported by the external tool 2.
  • the interior 14 is now formed by means of the inner tool 4, the hollow cylinder 6, the first seal 12 and the second seal 16 and is sealed off from the free environment.
  • the water-oil emulsion is now introduced from the pressure medium reservoir 20 into the interior 14 and thus an internal pressure is built up in the interior 14.
  • the internal pressure in the interior 14 is steadily increasing.
  • the internal pressure in the interior 14 is continuously measured by means of the pressure sensor 26 and transformed in the control 24 into corresponding control signals for the pump 22.
  • Due to the internal pressure prevailing in the interior 14, the hollow cylinder 6 in its forming area is pressed outward in the direction of the inner contour 18 of the outer tool 2. It can the material of the hollow cylinder 6 flows unilaterally, namely from the direction of the second end 6.2 of the hollow cylinder 6 in the direction of its forming area.
  • the second seal 16 is designed and set up in such a way that this desired free afterflow is essentially not hindered.
  • the second seal 16 is moved in a manner known to the person skilled in the art in the axial direction 10 of the hollow cylinder 6 such that a relative movement between the hollow cylinder 6 and the second seal 16 is essentially prevented.
  • the second seal 16 thus moves essentially at the same speed as the material of the hollow cylinder 6 flows freely from its free end 6.2 in the direction of the forming area of the hollow cylinder 6. Active feeding, as is customary in the prior art, does not take place.
  • a predetermined final pressure for the internal pressure prevailing in the interior 14 is stored in the controller 24. As soon as this final pressure has been reached in the interior 14, this is recognized by the pressure sensor 26 and transmitted to the controller 24, which then switches off the pump 22. In the present embodiment, the final pressure is 80 bar.
  • the hollow cylinder 6 has been completely expanded into the inner contour 18 of the outer tool 2 in its forming area and the forming process is complete.
  • the pressure medium that is to say the water-oil emulsion, is derived from the interior 14 and the hollow cylinder 6 which has now been formed can be removed from the device with the external tool 2 and the internal tool 4 in a manner known to the person skilled in the art.
  • the invention is not limited to the exemplary embodiment explained above.
  • the internal pressure forming method according to the invention and the device according to the invention for carrying it out can also be used advantageously in other hollow cylinders for other applications.
  • the material, dimensions and pressure medium mentioned are purely exemplary and are not restrictive. The same applies to the mentioned configurations of the fixing device, the first seal, the second seal and the pressure medium delivery device. Instead of moving the second seal depending on the internal pressure in the interior in the axial direction of the hollow cylinder, it would also be conceivable to move the second seal additionally or alternatively depending on other process parameters.
  • the second seal as a function of the output signals of a force sensor which is in power transmission connection with the second free end of the hollow cylinder.
  • the force measured by the force sensor changes, which in turn can be used to regulate the movement of the second seal in the axial direction of the hollow cylinder.
  • the force required for the force sensor should advantageously be chosen to be small enough to actively prevent the hollow cylinder from being pushed forward.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Innendruckumformverfahren zur Umformung eines Hohlzylinders (6), insbesondere zur Herstellung eines Trommelmantels für eine Wäschetrommel einer Wäschebehandlungsmaschine, das die folgenden Verfahrensschritte umfasst:
- Positionierung des Hohlzylinders (6) relativ zu einem Außenwerkzeug (2) und einem Innenwerkzeug (4);
- Fixierung des Hohlzylinders (6) an einem ersten freien Ende (6.1) des Hohlzylinders (6) und Abdichtung eines durch den Hohlzylinder (6) und das Innenwerkzeug (4) begrenzten Innenraums (14) an dem ersten freien Ende (6.1) des Hohlzylinders (6);
- Abdichtung des durch den Hohlzylinder (6) und das Innenwerkzeug (4) begrenzten Innenraums (14) an einem dem ersten freien Ende (6.1) gegenüberliegenden zweiten freien Ende (6.2) des Hohlzylinders (6);
- Einbringung eines Druckmediums in den durch die Abdichtungen an dem ersten und dem zweiten freien Ende (6.1, 6.2) des Hohlzylinders (6), dem Hohlzylinder (6) und dem Innenwerkzeug (4) gebildeten Innenraum (14);
- Expandieren des Hohlzylinders (6) mittels eines durch das in dem Innenraum (14) befindliche Druckmedium erzeugten Innendrucks in dem Innenraum (14) bis ein vorher festgelegter Enddruck des Druckmediums in dem Innenraum (14) erreicht worden ist.
Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Innendruckumformverfahrens.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Innendruckumformverfahren zur Umformung eines Hohlzylinders, insbesondere zur Herstellung eines Trommelmantels für eine Wäschetrommel einer Wäschebehandlungsmaschine, und eine Vorrichtung zu dessen Durchführung.
  • Derartige Innendruckumformverfahren und Vorrichtungen sind aus dem Stand der Technik in vielfachen Ausgestaltungen bereits bekannt. Bei den Innendruckumformverfahren wird ein Hohlkörper, beispielsweise ein Hohlzylinder, mit einem Druck beaufschlagt, der den Hohlkörper gegen eine geschlossene Werkzeugkontur drückt, um dem Hohlkörper eine gewünschte Form zu geben.
  • Beispielsweise ist aus der DE 199 54 989 A1 eine Vorrichtung und ein Verfahren eines Innendichtungssystems beim Innenhochdruckumformen zur Reduzierung des Hochdruckraumes und zur Abstützung des Materialflusses bei einem Nachschieben von Material während des Umformens bekannt. Das Nachschieben von Material meint dabei ein aktives Fördern des Materials des umzuformenden Werkstücks, beispielsweise eines Hohlzylinders, in den Umformbereich des Werkstücks.
  • Der Erfindung stellt sich somit das Problem, ein Innendruckumformverfahren zur Umformung eines Hohlzylinders sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Innendruckumformverfahrens anzugeben, die für eine Umformung von Hohlzylindern aus Materialien mit einem geringeren Dehnungsvermögen geeignet sind.
  • Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch ein Innendruckumformverfahren zur Umformung eines Hohlzylinders mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung zur Durchführung des Innendruckumformverfahrens zur Umformung eines Hohlzylinders mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
  • Der mit der Erfindung erreichbare Vorteil besteht insbesondere darin, dass eine Umformung von Hohlzylindern aus Materialien mit einem geringeren Dehnungsvermögen ermöglicht ist. Beispielsweise sind das erfindungsgemäße Innendruckumformverfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung zu dessen Durchführung für die Umformung von Hohlzylindern aus Chromstahl geeignet. Chromstahl ist kostengünstiger als der üblicherweise für die Herstellung von Trommelmänteln für Wäschetrommeln von Wäschebehandlungsmaschinen verwendete Chrom-Nickel-Stahl; weist demgegenüber aber auch ein geringeres Dehnungsvermögen auf. Darüber hinaus ist das erfindungsgemäße Innendruckumformverfahren mit einfachen Mitteln umsetzbar. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Innendruckumformverfahrens ist entsprechend einfach und damit kostengünstig realisierbar.
  • Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Innendruckumformverfahrens sieht vor, dass an dem zweiten freien Ende des Hohlzylinders ein im Wesentlichen freies Nachfließen des Hohlzylinders ermöglicht ist. Auf diese Weise ist eine ungewünschte Verformung des Hohlzylinders bei dem Umformprozess wirksam verhindert. Beispielsweise könnte das aus dem Stand der Technik bekannte Nachschieben, also das aktive Fördern des Materials des Hohlzylinders in Richtung von dessen Umformbereich, diesbezüglich problematisch sein. Dies gilt insbesondere für dünnwandige Hohlzylinder, wie diese beispielsweise bei der Herstellung von Trommelmänteln für Wäschetrommeln von Wäschebehandlungsmaschinen eingesetzt werden. Derartige Hohlzylinder, beispielsweise für Waschmaschinen oder Wäschetrockner oder Kombinationsgeräte mit einer Waschfunktion und einer Trocknungsfunktion, weisen bei einem Durchmesser von etwa 470 mm oft nur eine Materialstärke von 0,5 mm auf. Das Material des Hohlzylinders kann an dem zweiten freien Ende des Hohlzylinders im Wesentlichen ungehindert in den Umformbereich des Hohlzylinders nachfließen, während der Hohlzylinder an dessen ersten freien Ende in Axialrichtung des Hohlzylinders relativ zu dem Außenwerkzeug fixiert ist.
  • Gleiches gilt für eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Innendruckumformverfahrens, wonach die zweite Dichtung derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass an dem zweiten freien Ende ein im Wesentlichen freies Nachfließen des Hohlzylinders ermöglicht ist.
  • Grundsätzlich sind die erste und die zweite Dichtung nach Art, Funktionsweise, Material, Dimensionierung, Anzahl und Anordnung in weiten geeigneten Grenzen frei wählbar. Eine weitere besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Innendruckumformverfahrens sieht vor, dass die zweite Dichtung derart in Axialrichtung des Hohlzylinders bewegt wird, dass eine Relativbewegung zwischen dem Hohlzylinder und der zweiten Dichtung im Wesentlichen verhindert ist. Hierdurch ist zum einen das Einleiten einer ungewünschten Gegenkraft in den Hohlzylindern wirksam verhindert. Beispielsweise ist eine derartige Gegenkraft für ein freies Nachfließen des Hohlzylinders in den Umformbereich des Hohlzylinders von Nachteil. Zum anderen ist dadurch der Verschleiß der zweiten Dichtung reduziert, so dass die zweite Dichtung weniger oft gewartet und/oder gewechselt werden muss.
  • Analoges gilt für eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Innendruckumformverfahrens, wonach die zweite Dichtung derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass eine Relativbewegung zwischen dem Hohlzylinder und der zweiten Dichtung im Wesentlichen verhindert ist.
  • Eine andere besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Innendruckumformverfahrens gemäß der letztgenannten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Innendruckumformverfahrens sieht vor, dass die zweite Dichtung in Abhängigkeit des Innendrucks in dem Innenraum in Axialrichtung des Hohlzylinders bewegt wird. Auf diese Weise ist die Bewegung der zweiten Dichtung zur Verhinderung oder Verminderung einer Relativbewegung zwischen dem Hohlzylinder und der zweiten Dichtung prozesssicher auf die konkreten Erfordernisse des jeweiligen Umformprozesses anpassbar. Je nach Material und Charge des Materials ergeben sich von Fall zu Fall Unterschiede bei der Umformung des Hohlzylinders. Beispielsweise gilt dies auch für das freie Nachfließen des Materials des Hohlzylinders in den Umformbereich des Hohlzylinders. Eine Bewegung der zweiten Dichtung in Axialrichtung des Hohlzylinders in Abhängigkeit des Innendrucks in dem Innenraum ermöglicht ein funktionssicheres Nachführen der zweiten Dichtung, nämlich dass es während des Umformprozesses im Wesentlichen zu keiner Relativbewegung zwischen dem Hohlzylinder und der zweiten Dichtung kommt, selbst bei nicht vermeidbaren Schwankungen bei dem für die Hohlzylinder verwendeten Material.
  • Gleiches gilt für eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß der letztgenannten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wonach die zweite Dichtung in Abhängigkeit des Innendrucks in dem Innenraum in Axialrichtung des Hohlzylinders bewegbar ist.
  • Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Innendruckumformverfahrens sieht vor, dass der vorher festgelegte Enddruck kleiner als 100 bar, bevorzugt kleiner als oder gleich 80 bar, beträgt. Hierdurch ist das erfindungsgemäße Verfahren mittels einer konstruktiv noch einfacheren und damit noch kostengünstigeren Vorrichtung durchführbar. Der genannte Druckbereich zählt nicht mehr zu den Innenhochdruckumformverfahren. Entsprechend ergeben sich daraus wesentliche Vereinfachungen für die Konstruktion und die Auslegung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt
    • Figur 1
    ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Innendruckumformverfahrens in einer teilweisen Schnittdarstellung.
  • In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Innendruckumformverfahrens zur Umformung eines Hohlzylinders in einer teilweisen, geschnittenen Frontansicht dargestellt. Bei der Fig. 1 handelt es sich eigentlich um zwei Darstellungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung. In der Bildebene von Fig. 1 links ist die Vorrichtung zum Beginn des Umformprozesses dargestellt, während in der Bildebene von Fig. 1 rechts die Vorrichtung am Ende des Umformprozesses gezeigt ist. Entsprechend zeigen beide Bildhälften jeweils eine Hälfte der Vorrichtung, jedoch in voneinander verschiedenen Stadien des Umformprozesses.
  • Der Hohlzylinder ist hier aus einem Chromstahl, nämlich 1.4016, hergestellt und weist einen Durchmesser von etwa 470 mm und eine Materialstärke von etwa 0,5 mm auf. Die Vorrichtung zur Durchführung des Innendruckumformverfahrens umfasst ein Außenwerkzeug 2 und ein Innenwerkzeug 4, zwischen denen der Hohlzylinder 6 positionierbar ist. An dem Außenwerkzeug 2 ist eine Fixiereinrichtung angeordnet, mittels der der Hohlzylinder 6 in Axialrichtung des Hohlzylinders 6 an einem ersten freien Ende 6.1 des Hohlzylinders 6 zwischen dem Außenwerkzeug 2 und dem Innenwerkzeug 4 relativ zu dem Außenwerkzeug 2 fixierbar ist. Die Achse des Hohlzylinders 6 ist in der Fig. 1 durch eine strichpunktierte Linie 10 symbolisiert. Entsprechend bedeutet eine Bewegung in Axialrichtung eine Bewegung parallel zu der Achse 10. Die oben genannten Bildhälften, welche die Vorrichtung zum Beginn und am Ende des Umformprozesses zeigen, sind durch die Achse 10 des Hohlzylinders 6 voneinander getrennt.
  • An dem Außenwerkzeug 2 ist eine erste Dichtung 12 angeordnet, mittels der ein durch das Innenwerkzeug 4 und den Hohlzylinder 6 begrenzter Innenraum 14 an dem ersten freien Ende 6.1 des Hohlzylinders 6 abdichtbar ist. Die erste Dichtung 12 ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als Teil der Fixiereinrichtung, mittels der der Hohlzylinder 6 in Axialrichtung 10 des Hohlzylinders 6 an dem ersten freien Ende 6.1 des Hohlzylinders 6 zwischen dem Außenwerkzeug 2 und dem Innenwerkzeug 4 relativ zu dem Außenwerkzeug 2 fixierbar ist, ausgebildet. Denkbar ist jedoch auch, dass die Fixiereinrichtung und die erste Dichtung separat ausgebildet und angeordnet sind.
  • Ferner ist an dem Innenwerkzeug 4 eine zweite Dichtung 16 angeordnet, mittels der der Innenraum 14 an einem zweiten freien Ende 6.2 des Hohlzylinders 6 abdichtbar ist. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist das zweite freie Ende 6.2 gegenüberliegend dem ersten freien Ende 6.1 an dem Hohlzylinder 6 angeordnet. Die zweite Dichtung 16 ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als Teil des Innenwerkzeugs 4 ausgebildet. Der Hohlzylinder 6 ist an dessen zweiten freien Ende 6.2 mittels des Außenwerkzeugs 2 und der zweiten Dichtung 16 derart geführt, dass an dem zweiten freien Ende 6.2 ein im Wesentlichen freies Nachfließen des Materials des Hohlzylinders 6 in einen Umformbereich des Hohlzylinders 6 ermöglicht ist. Der Umformbereich des Hohlzylinders 6 ist der Bereich des Hohlzylinders 6, der mittels des erfindungsgemäßen Innendruckumformverfahrens gegen eine Innenkontur 18 des Außenwerkzeugs 2 gedrückt wird. Die erste Dichtung 12 und die zweite Dichtung 16 sind jeweils derart ausgebildet und angeordnet, dass der Innenraum 14 mittels des Innenwerkzeugs 4, des zwischen dem Außenwerkzeug 2 und dem Innenwerkzeug 4 positionierten und fixierten Hohlzylinders 6, der ersten Dichtung 12 und der zweiten Dichtung 16 gebildet ist.
  • Die zweite Dichtung 16 ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel derart ausgebildet und eingerichtet, dass eine Relativbewegung zwischen dem Hohlzylinder 6 und der zweiten Dichtung 16 im Wesentlichen verhindert ist. Hierfür ist die zweite Dichtung 16 derart ausgebildet und eingerichtet, dass die zweite Dichtung 16 in Axialrichtung 10 des Hohlzylinders 6 bewegbar ist. Die zweite Dichtung 16 ist in Axialrichtung 10 des Hohlzylinders 6 relativ zu einem Rest des Innenwerkzeugs 4 bewegbar, so dass die zweite Dichtung 16 dem in den Umformbereich des Hohlzylinders 6 frei nachfließenden Materials des Hohlzylinders 6 nachgeführt werden kann. Siehe hierzu die beiden Bildhälften von Fig. 1, aus denen die Bewegung der zweiten Dichtung 16 relativ zu dem Rest des Innenwerkzeugs 4 erkennbar ist.
  • Um je nach Material und Charge des Materials sich ergebende Unterschiede bei der Umformung von einzelnen Hohlzylindern 6 auszugleichen, ist die zweite Dichtung 16 derart ausgebildet und eingerichtet, dass die zweite Dichtung 16 in Abhängigkeit eines Innendrucks in dem Innenraum 14 in Axialrichtung 10 des Hohlzylinders 6 bewegbar ist. Hierdurch ist ein funktionssicheres Nachführen der zweiten Dichtung 16 selbst bei nicht vermeidbaren Schwankungen bei dem für die Hohlzylinder 6 verwendeten Material erzielt, damit es während des Umformprozesses des jeweiligen Hohlzylinders 6 im Wesentlichen zu keiner Relativbewegung zwischen dem Hohlzylinder 6 und der zweiten Dichtung 16 kommt.
  • Um den Innenraum 14 mit einem Druckmedium füllen zu können, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Druckmediumreservoir 20 und eine als Pumpe ausgebildete Druckmediumfördereinrichtung 22 auf. Zur Regelung der Druckmediumfördereinrichtung 22 umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung ferner eine Steuerung 24 und einen mit dem Innenraum 14 in Druckübertragungsverbindung stehenden Drucksensor 26. Die Steuerung 24 ist auf dem Fachmann bekannte Weise mit dem Drucksensor 26 und der Druckmediumfördereinrichtung 22 signalübertragend verbunden. Bei dem Druckmedium handelt es sich hier um eine nicht dargestellte Wasser-Öl-Emulsion.
  • Im Nachfolgenden wird das erfindungsgemäße Innendruckumformverfahren gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel anhand der Fig. 1 näher erläutert.
  • Der Hohlzylinder 6 wird relativ zu dem Außenwerkzeug 2 und dem Innenwerkzeug 4 positioniert, so dass die Lage des Hohlzylinders 6 der für den Umformprozess erforderlichen Lage relativ zu dem Außenwerkzeug 2 und dem Innenwerkzeug 4 entspricht. Der Hohlzylinder 6 wird dann in dieser Position mittels der Fixiereinrichtung zwischen dem Außenwerkzeug 2 und dem Innenwerkzeug 4 derart fixiert, dass der Hohlzylinder 6 in dessen Axialrichtung 10 an dem ersten freien Ende 6.1 des Hohlzylinders 6 relativ zu dem Außenwerkzeug 2 und dem Innenwerkzeug 4 festgelegt ist. Der Hohlzylinder 6 ist an dessen ersten freien Ende 6.1 mittels der Fixiereinrichtung zwischen dem Außenwerkzeug 2 und dem Innenwerkzeug 4 fest eingespannt. Die an dem Außenwerkzeug 2 angeordnete erste Dichtung 12 dichtet den Innenraum 14 in diesem eingespannten Zustand des Hohlzylinders 6 gegenüber der freien Umgebung ab. Die erste Dichtung 12 ist dabei derart ausgebildet und angeordnet, dass der Innenraum 14 an dem ersten freien Ende 6.1 des Hohlzylinders 6 vollumfänglich mittels der ersten Dichtung 12 abgedichtet ist. Die erste Dichtung 12 drückt dabei radial gegen den Hohlzylinder 6, der wiederum mittels des Innenwerkzeugs 4 dichtend abgestützt ist. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die erste Dichtung 12 und die Fixiereinrichtung in einer Baueinheit zusammengefasst. In einer anderen vorteilhaften Weiterbildung ist die erste Dichtung zwischen dem Innenraum und der Fixiereinrichtung positioniert.
  • An dem dem ersten freien Ende 6.1 gegenüberliegenden zweiten freien Ende 6.2 des Hohlzylinders 6 wird der Innenraum 14 mittels der zweiten Dichtung 16 abgedichtet. Die zweite Dichtung 16 ist dabei derart ausgebildet und angeordnet, dass der Innenraum 14 an dem zweiten freien Ende 6.2 des Hohlzylinders 6 vollumfänglich mittels der zweiten Dichtung 16 abgedichtet ist. Die zweite Dichtung 16 drückt dabei, analog zu der ersten Dichtung 12, radial gegen den Hohlzylinder 6, der wiederum mittels des Außenwerkzeugs 2 abgestützt ist. Der Innenraum 14 ist nun mittels des Innenwerkzeugs 4, des Hohlzylinders 6, der ersten Dichtung 12 und der zweiten Dichtung 16 gebildet und gegenüber der freien Umgebung abgedichtet.
  • Mittels der Pumpe 22 wird nun die Wasser-Öl-Emulsion aus dem Druckmediumreservoir 20 in den Innenraum 14 eingeleitet und damit in dem Innenraum 14 ein Innendruck aufgebaut. Der Innendruck in dem Innenraum 14 wird stetig gesteigert. Hierfür wird der Innendruck in dem Innenraum 14 mittels des Drucksensors 26 kontinuierlich gemessen und in der Steuerung 24 in entsprechende Ansteuerungssignale für die Pumpe 22 transformiert. Aufgrund des in dem Innenraum 14 herrschenden Innendrucks wird der Hohlzylinder 6 in dessen Umformbereich nach Außen in Richtung der Innenkontur 18 des Außenwerkzeugs 2 gedrückt. Dabei kann das Material des Hohlzylinders 6 einseitig, nämlich aus Richtung des zweiten Endes 6.2 des Hohlzylinders 6 in Richtung von dessen Umformbereich frei nachfließen. Die zweite Dichtung 16 ist derart ausgebildet und eingerichtet, dass dieses gewünschte freie Nachfließen im Wesentlichen nicht behindert wird. Hierfür wird die zweite Dichtung 16 auf dem Fachmann bekannte Weise derart in Axialrichtung 10 des Hohlzylinders 6 bewegt, dass eine Relativbewegung zwischen dem Hohlzylinder 6 und der zweiten Dichtung 16 im Wesentlichen verhindert ist. Die zweite Dichtung 16 bewegt sich somit im Wesentlichen mit derselben Geschwindigkeit, wie das Material des Hohlzylinders 6 von dessen freien Ende 6.2 in Richtung des Umformbereichs des Hohlzylinders 6 frei nachfließt. Ein aktives Nachschieben, wie im Stand der Technik üblich, findet nicht statt.
  • In der Steuerung 24 ist ein vorher festgelegter Enddruck für den in dem Innenraum 14 herrschenden Innendruck abgespeichert. Sobald dieser Enddruck in dem Innenraum 14 erreicht worden ist, wird dies mittels des Drucksensors 26 erkannt und an die Steuerung 24 übermittelt, die daraufhin die Pumpe 22 abschaltet. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt der Enddruck 80 bar. Der Hohlzylinder 6 ist in dessen Umformbereich vollständig in die Innenkontur 18 des Außenwerkzeugs 2 hinein expandiert worden und der Umformprozess ist abgeschlossen.
  • Das Druckmedium, also die Wasser-Öl-Emulsion, wird aus dem Innenraum 14 abgeleitet und der nun umgeformte Hohlzylinder 6 kann auf dem Fachmann bekannte Weise aus der Vorrichtung mit dem Außenwerkzeug 2 und dem Innenwerkzeug 4 entnommen werden.
  • Die Erfindung ist nicht auf das oben erläuterte Ausführungsbeispiel begrenzt. Beispielsweise ist das erfindungsgemäße Innendruckumformverfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zu dessen Durchführung auch bei anderen Hohlzylindern für andere Anwendungsfälle vorteilhat einsetzbar. Das genannte Material, die genannten Dimensionen und das genannte Druckmedium sind rein exemplarisch und nicht beschränkend. Gleiches gilt für die genannten Ausbildungen der Fixiereinrichtung, der ersten Dichtung, der zweiten Dichtung und der Druckmediumfördereinrichtung. Anstelle die zweite Dichtung in Abhängigkeit des Innendrucks in dem Innenraum in Axialrichtung des Hohlzylinders zu bewegen, wäre es auch denkbar, die zweite Dichtung zusätzlich oder alternativ dazu in Abhängigkeit von anderen Prozessparametern zu bewegen.
  • Ferner wäre es möglich, die zweite Dichtung in Abhängigkeit der Ausgangssignale eines Kraftsensors zu bewegen, der in Kraftübertragungsverbindung mit dem zweiten freien Ende des Hohlzylinders steht. Je nachdem, ob der Hohlzylinder schneller oder langsamer in Richtung von dessen Umformbereich nachfließt, ändert sich die mittels des Kraftsensors gemessene Kraft, die wiederum zur Regelung der Bewegung der zweiten Dichtung in Axialrichtung des Hohlzylinders verwendet werden kann. Die für die Kraftmessung mittels des Kraftsensors erforderliche Kraft ist in vorteilhafterweise derart klein zu wählen, dass ein aktives Nachschieben des Hohlzylinders wirksam verhindert ist.

Claims (9)

  1. Innendruckumformverfahren zur Umformung eines Hohlzylinders (6), insbesondere zur Herstellung eines Trommelmantels für eine Wäschetrommel einer Wäschebehandlungsmaschine, das die folgenden Verfahrensschritte umfasst:
    - Positionierung des Hohlzylinders (6) relativ zu einem Außenwerkzeug (2) und einem Innenwerkzeug (4);
    - Fixierung des Hohlzylinders (6) zwischen dem Außenwerkzeug (2) und dem Innenwerkzeug (4) an einem ersten freien Ende (6.1) des Hohlzylinders (6) und Abdichtung eines durch den Hohlzylinder (6) und das Innenwerkzeug (4) begrenzten Innenraums (14) an dem ersten freien Ende (6.1) des Hohlzylinders (6), wobei der Hohlzylinder (6) an dessen erstem freien Ende (6.1) in Axialrichtung (10) des Hohlzylinders (6) mittels einer Fixiereinrichtung relativ zu dem Außenwerkzeug (2) fixiert und der Innenraum (14) mittels einer ersten Dichtung (12) vollumfänglich gegenüber der freien Umgebung abgedichtet ist;
    - Abdichtung des durch den Hohlzylinder (6) und das Innenwerkzeug (4) begrenzten Innenraums (14) an einem dem ersten freien Ende (6.1) gegenüberliegenden zweiten freien Ende (6.2) des Hohlzylinders (6), wobei der Hohlzylinder (6) an dessen zweitem freien Ende (6.2) in Axialrichtung (10) des Hohlzylinders (6) relativ zu dem Außenwerkzeug (2) beweglich geführt ist und der Innenraum (14) mittels einer zweiten Dichtung (16) vollumfänglich gegenüber der freien Umgebung abgedichtet ist;
    - Einbringung eines Druckmediums in den durch die Abdichtungen an dem ersten und dem zweiten freien Ende (6.1, 6.2) des Hohlzylinders (6) mittels der ersten und der zweiten Dichtung (12, 16), dem Hohlzylinder (6) und dem Innenwerkzeug (4) gebildeten Innenraum (14);
    - Expandieren des Hohlzylinders (6) mittels eines durch das in dem Innenraum (14) befindliche Druckmedium erzeugten Innendrucks in dem Innenraum (14), bis ein vorher festgelegter Enddruck des Druckmediums in dem Innenraum (14) erreicht worden ist.
  2. Innendruckumformverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem zweiten freien Ende (6.2) des Hohlzylinders (6) ein im Wesentlichen freies Nachfließen des Hohlzylinders (6) ermöglicht ist.
  3. Innendruckumformverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Dichtung (16) derart in Axialrichtung (10) des Hohlzylinders (6) bewegt wird, dass eine Relativbewegung zwischen dem Hohlzylinder (6) und der zweiten Dichtung (16) im Wesentlichen verhindert ist.
  4. Innendruckumformverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Dichtung (16) in Abhängigkeit des Innendrucks in dem Innenraum (14) in Axialrichtung (10) des Hohlzylinders (6) bewegt wird.
  5. Innendruckumformverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der vorher festgelegte Enddruck kleiner als 100 bar, bevorzugt kleiner als oder gleich 80 bar, beträgt.
  6. Vorrichtung zur Durchführung des Innendruckumformverfahrens zur Umformung eines Hohlzylinders (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend ein Außenwerkzeug (2) und ein Innenwerkzeug (4), zwischen denen der Hohlzylinder (6) positionierbar ist, eine Fixiereinrichtung, mittels der der Hohlzylinder (6) in Axialrichtung (10) des Hohlzylinders (6) an einem ersten freien Ende (6.1) des Hohlzylinders (6) zwischen dem Außenwerkzeug (2) und dem Innenwerkzeug (4) relativ zu dem Außenwerkzeug (2) fixierbar ist, eine erste Dichtung (12), mittels der ein durch den Hohlzylinder (6) und das Innenwerkzeug (4) begrenzter Innenraum (14) an dem ersten freien Ende (6.1) des Hohlzylinders (6) gegenüber der freien Umgebung vollumfänglich abdichtbar ist und eine zweite Dichtung (16), mittels der der Innenraum (14) an einem dem ersten freien Ende (6.1) gegenüberliegenden zweiten freien Ende (6.2) des Hohlzylinders (6) gegenüber der freien Umgebung vollumfänglich abdichtbar ist, wobei der Hohlzylinder (6) an dessen zweiten freien Ende (6.2) in Axialrichtung (10) des Hohlzylinders (6) relativ zu dem Außenwerkzeug (2) beweglich führbar ist, ein Druckmediumreservoir (20) und eine Druckmediumfördereinrichtung (22) mittels der ein Druckmedium von dem Druckmediumreservoir (20) in den durch die Abdichtungen an dem ersten und dem zweiten freien Ende (6.1, 6.2) des Hohlzylinders (6) mittels der ersten und der zweiten Dichtung (12, 16), den Hohlzylinder (6) und das Innenwerkzeug (4) gebildeten Innenraum (14) förderbar ist, derart, dass der Hohlzylinder (6) mittels des durch das in dem Innenraum (14) befindliche Druckmedium erzeugten Innendrucks bis zu dem Erreichen eines vorher festgelegten Enddrucks des Druckmediums in dem Innenraum (14) expandierbar ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Dichtung (16) derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass an dem zweiten freien Ende (6.2) ein im Wesentlichen freies Nachfließen des Hohlzylinders (6) ermöglicht ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Dichtung (16) derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass eine Relativbewegung zwischen dem Hohlzylinder (6) und der zweiten Dichtung (16) im Wesentlichen verhindert ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Dichtung (16) derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass die zweite Dichtung (16) in Abhängigkeit des Innendrucks in dem Innenraum (14) in Axialrichtung (10) des Hohlzylinders (6) bewegbar ist.
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