EP3645183A1 - Brückenwerkzeug zur erzeugung von strangpressprofilen mit variierendem querschnitt - Google Patents

Brückenwerkzeug zur erzeugung von strangpressprofilen mit variierendem querschnitt

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EP3645183A1
EP3645183A1 EP18745490.5A EP18745490A EP3645183A1 EP 3645183 A1 EP3645183 A1 EP 3645183A1 EP 18745490 A EP18745490 A EP 18745490A EP 3645183 A1 EP3645183 A1 EP 3645183A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
mandrel
wedge
inner displacement
cross
tool according
Prior art date
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Application number
EP18745490.5A
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English (en)
French (fr)
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EP3645183B1 (de
Inventor
Sören Müller
Maik NEGENDANK
Vidal SANABRIA
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Technische Universitaet Berlin
Original Assignee
Technische Universitaet Berlin
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Filing date
Publication date
Application filed by Technische Universitaet Berlin filed Critical Technische Universitaet Berlin
Publication of EP3645183A1 publication Critical patent/EP3645183A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3645183B1 publication Critical patent/EP3645183B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • 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
    • B21C25/00—Profiling tools for metal extruding
    • B21C25/08—Dies or mandrels with section variable during extruding, e.g. for making tapered work; Controlling variation
    • 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
    • B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/02—Making uncoated products
    • B21C23/04—Making uncoated products by direct extrusion
    • B21C23/08—Making wire, bars, tubes
    • B21C23/085—Making tubes
    • 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
    • B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/21—Presses specially adapted for extruding metal
    • B21C23/217—Tube extrusion presses
    • 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
    • B21C25/00—Profiling tools for metal extruding
    • B21C25/04—Mandrels

Definitions

  • the present invention relates to a bridge tool for producing extruded profiles with varying cross-section.
  • Extrusion is a forming process for the manufacture of
  • a compact (block) heated to forming temperature is pressed with a punch through a die.
  • the block is enclosed by a recipient.
  • the outer shape of the pressed strand is determined by the die.
  • the punch pushes the block along the inner surface of the recipient in the direction of the die.
  • the recipient is closed on one side, and from the other side is pressed onto the block, the die, which is located at the head of a hollow punch.
  • the strand passes through the punch bore. Their diameter thus limits the circumscribing circle of the profile cross-section.
  • the pressing force is not applied directly to the block by a die, but rather by an active medium (water or oil).
  • Extrusion process via chamber or bridge tools are generated, wherein the bridge tools comprise a Matrizen- and a mandrel part.
  • the outer contour as already stated, determined by the die and the internal shaping of the mandrel.
  • the mandrel itself is not directly connected to the extruder, but via support arms or bridges with the mandrel part of the tool. In doing so, the block itself first passes through the into the mandrel part
  • Profile cross section can be generated.
  • the profiles are oversized in many places, since the profiles must always be formed in accordance with the requirements of the highest stress location over their entire length.
  • a disadvantage of a solution according to DE 10 02 18 81 A2 is that although a device comprising a chamber tool is disclosed, which should allow a varying cross-section of the extruded profile, but the entire mandrel, which has a large length for technical reasons, must be moved axially. The resulting long lever arms cause relatively large oscillations of the mandrel. However, such vibrations prevent production of profiles with high precision and tight tolerance requirements. Furthermore, it is disadvantageous that the durability of a mandrel according to DE 10 02 18 81 A1 is reduced. Such a mandrel is subject in use high thermomechanical stresses, which depend in particular on the occurring pressing forces and forming temperatures. Above all, the long Dorntragarm is exposed to alternating tensile and bending forces, which can be superimposed on local thermal stresses.
  • the object of the present invention is now to overcome the drawbacks of the prior art, and in particular to provide a device to produce profiles with a variable profile cross-section with high precision, since only with such a high precision over-dimensioning of the profiles effective can be avoided, wherein the device is designed and set up so as to optimally to the thermo-mechanical stresses
  • a bridge tool for a device for direct extrusion of hollow profiles with variable wall thickness comprising a die and at least one
  • Mandrel element with a die opening facing the first end and an opposite second end, wherein the outer
  • Mandrel element is fixed, wherein the at least one mandrel element has at least one recess in which is mounted movably mounted in the axial direction, an inner displacement mandrel, wherein the inner displacement mandrel in its first end of the mandrel element facing first end region has different cross sections.
  • the invention is based on the surprising finding that a generation of hollow profiles with varying inner diameter can be realized when the mandrel is built in several parts, with a movable inner displacement mandrel with different cross-sections is included at its end portions, the axial movement results in a change of the inner cross section of the hollow profile.
  • Displacement mandrel has the smallest cross-section at its first end, so that an axial displacement of the inner displacement mandrel in the direction of the die or in the die to a lesser extent
  • Wall thickness of the hollow profile leads, since the forming gap between inner displacement mandrel and die is reduced.
  • the disadvantages of the prior art are overcome by the at least two parting of the mandrel.
  • the inner displacement mandrel can by means of connecting elements via short lever arms with
  • Drive elements are brought into operative connection to allow the axial displacement of the same, so that vibrations of the mandrel are minimized. It may also be provided that vibrations of the inner displacement mandrel can be almost completely prevented by special guide elements.
  • the inner sliding mandrel according to the invention thus enables a
  • An axial displacement basically describes a displacement in the pressing direction or parallel to the pressing direction, a radial displacement a radial displacement relative to the pressing direction.
  • Displacement mandrel opposite the second end portion of the inner displacement mandrel extends, wherein one, in particular almost, perpendicular to the at least one mandrel element arranged transverse slide comprises is that in the at least one second recess at least
  • a cross slide according to the invention can be used for transmitting a force from a drive device to the inner displacement mandrel, wherein the drive device preferably outside the actual bridge tool, for example, on the outer wall of the transducer or the holder of the bridge tool, can be arranged.
  • Drive device is engageable or can be brought, wherein the drive device is designed and arranged to move the cross slide and the inner displacement mandrel in the axial direction.
  • a first cross member is disposed at a first radial end of the cross slide and a second cross member at a second, the first radial end opposite radial end of the cross slide is arranged, wherein the first cross member with a first drive device and / or the second cross member with a second drive device in
  • Active compound can be brought or stands.
  • Cross slide arranged cross beams can be a uniform, parallel transmission of power from the drive devices on the inner displacement mandrel and at the same time tilting the same be prevented.
  • both cross members can be connected or connected to a single drive device.
  • the first and / or the second drive device is designed in the form of a linear drive, in particular in the form of a hydraulic cylinder.
  • the inner displacement mandrel in the region of its first end in the axial direction sections a trapezoidal or
  • the present invention is not limited to the exemplified trapezoidal or triangular cross-sections. Instead, their cross section is determined as a function of the number of movable displacement elements.
  • triangular cross-section a value in the range of 5 to 25 °, preferably from 8 to 15 °, particularly preferably of 10 °.
  • the optimal angle can be, even outside of the preferred ranges,
  • the inner displacement mandrel is at or in the region of its first end with at least one wedge-shaped element in operative connection or this in particular, the further pitch angle ⁇ of the inner sliding mandrel facing side of the at least one wedge-shaped element is less than or equal to the pitch angle ß, so that an axial displacement of the inner sliding mandrel in a
  • Displacement mandrel for changing the inner cross section of a hollow profile to be used on at least one wedge-shaped element whose radial displacement relative to the inner displacement mandrel directly affects the wall thickness of the hollow profile.
  • the inner cross section and the wall thickness of the hollow profile can be varied by a virtually free configurability of the at least one wedge-shaped element.
  • the wedge-shaped element according to the invention can be different
  • Have base surfaces and the acute angle of the wedge can be formed by two or more sides.
  • Elements makes it possible to simultaneously change the wall thickness on two sides of a hollow profile. It is obvious that more than 2 wedge-shaped elements can be used, which can be grouped radially around the inner displacement mandrel.
  • wedge-shaped element is connected by means of a first dovetail guide with the mandrel element, wherein the at least one first
  • Dovetail guide allows movement of the at least one wedge-shaped element exclusively in the radial direction, wherein the dovetail guide in particular of the
  • Mandrel element and the at least one wedge-shaped element is formed.
  • Displacement mandrel leads with its varying in the axial direction of cross section exclusively to a radial movement of the at least one wedge-shaped element. Furthermore, tilting of the wedge-shaped element is prevented and reproducibility of the
  • Displacement mandrel and the at least one wedge-shaped element by means of a second formed in the axial direction
  • Dovetail guide are connected, so that an axial
  • the second dovetail guide offers the particular advantage that a secure connection between the inner displacement mandrel and the at least one wedge-shaped element is provided. Furthermore, the second dovetail guide is particularly advantageous because it not only ensures that, when the inner displacement mandrel moves in the direction of or into the die, there is a radial movement of the at least one wedge-shaped one
  • Dorn element and the at least one inner displacement mandrel form a third dovetail guide in the axial direction, so that the inner displacement mandrel and the mandrel member by means of a
  • Dovetail guide are interconnected.
  • Displacement mandrel is prevented even with a concern high forces.
  • the invention also provides a device for direct extrusion comprising a bridge tool according to the invention.
  • the invention provides a use of a
  • Bridge tool for producing one or more extruded profiles with variable in the pressing direction
  • Cross slide which in turn is connected by means of two opposite cross members with linear drives, can be moved axially. If the cross slide is moved axially, thus, so to speak, the inner Displacement pin moved in the axial extrusion direction.
  • Wedge-shaped elements deflect this axial movement, preferably by means of a second dovetail guide, into a radial movement arranged perpendicular to the axial movement. This leads to a spreading of the wedge-shaped elements and this wedge movement of the forming gap between the wedge-shaped element and die is reduced and consequently reduces the wall thickness of the hollow profile.
  • Fig. 1 A perspective view of an embodiment of a bridge tool according to the invention
  • Fig. 2 is a schematic plan view of the bridge tool according to
  • FIG. 1 A first figure.
  • Fig. 3 is a schematic side sectional view of the bridge tool according to Figure 1;
  • FIG. 1 shows a perspective view of an embodiment of a bridge tool according to the invention.
  • This comprises a transducer 1, on whose outer sides two linear drives 2 are arranged in the form of hydraulic cylinders. Each of the linear drives 2 is connected to a cross member 3, which ends at two opposite sides of a cross slide 4 and are positively connected thereto.
  • the gap between a mandrel element 5 and the die 6 defines the wall thickness of the hollow profiles to be produced.
  • the die 6 is attached to a pressure plate 7.
  • the mandrel element 5 additionally comprises wedge-shaped elements 8 and an inner displacement element 9.
  • Recess 10 is arranged, which extends in the axial direction and to which two second recesses 11 for the cross slide. 4
  • Displacement of the inner displacement mandrel 9 leads to a radial movement of the wedge-shaped elements 9 and thus to a change in the gap between the mandrel element 5 and the die 6. By this change in the gap, the cross section of the hollow profile to be produced changes.
  • first dovetail guide 13 for the wedge-shaped elements 8 and two second dovetail guides 14 are shown in FIG.
  • These first dovetail guides 13 ensure that the wedge-shaped elements 8 can move only in the radial direction, while the second dovetail guides 14 allow, in addition to radially outwardly acting pressure forces with a displacement of the inner displacement pin 9 and tensile forces of the inner sliding mandrel 9 and the wedge-shaped elements 8 can be transmitted.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Extrusion Of Metal (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Brückenwerkzeug für eine Vorrichtung zum direkten Strangpressen von Hohlprofilen mit variabler Wanddicke, umfassend eine Matrize (6) und mindestens ein Dornelement (5) mit einem der Matrizenöffnung zugewandten ersten Ende und einem gegenüberliegenden zweiten Ende, wobei die äußere Profilkontur eines Hohlprofils durch die Geometrie der Matrizenöffnung und der innere Querschnitt eines Hohlprofils durch das mindestens eine Dornelement (5) festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Dornelement (5) mindestens eine Aussparung aufweist, in der in axialer Richtung beweglich gelagert ein innerer Verschiebedorn angeordnet ist, wobei der innere Verschiebedorn in seinem zum ersten Ende des Dornelements zugewandten ersten Endbereich unterschiedliche Querschnitte aufweist.

Description

Brückenwerkzeug zur Erzeugung von Strangpressprofilen mit variierendem Querschnitt
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brückenwerkzeug zur Erzeugung von Strangpressprofilen mit variierendem Querschnitt.
[0002] Strangpressen ist ein Umformverfahren zum Herstellen von
unterschiedlichen Geometrien, insbesondere von Stäben, Rohren und Profilen. Beim Strangpressen wird ein auf Umformtemperatur erwärmter Pressling (Block) mit einem Stempel durch eine Matrize gedrückt. Dabei wird der Block durch einen Rezipienten umschlossen. Die äußere Form des Pressstrangs wird dabei durch die Matrize bestimmt.
[0003] Es wird im Stand der Technik zwischen direktem Strangpressen,
indirektem Strangpressen und hydrostatischem Strangpressen
unterschieden.
[0004] Beim direkten Strangpressen schiebt der Stempel den Block entlang der Innenoberfläche des Rezipienten in Richtung der Matrize. Beim indirekten Strangpressen ist der Rezipient an einer Seite verschlossen, und von der anderen Seite wird auf den Block die Matrize gepresst, die sich am Kopf eines Hohlstempels befindet. Der Strang tritt durch die Stempelbohrung hindurch. Deren Durchmesser begrenzt somit den umschreibenden Kreiß des Profilquerschnitts. Beim hydrostatischen Strangpressen wird die Presskraft vom Stempel nicht unmittelbar, sondern über ein Wirkmedium (Wasser oder Öl) auf den Block aufgebracht.
[0005] Die Vorteile des Strangpressens sind dabei im Allgemeinen die geringen Werkzeugkosten und die Vielfalt der erzeugbaren Geometrien.
[0006] Komplexe Hohlprofile aus Leichtmetall können mittels direkten
Strangpressverfahren über Kammer- bzw. Brückenwerkzeuge erzeugt werden, wobei die Brückenwerkzeuge ein Matritzen- und ein Dornteil umfassen. Dabei wird die äußere Kontur, wie bereits ausgeführt, durch die Matrize und die innere Formgebung durch den Dorn bestimmt. [0007] Der Dorn selbst ist dabei nicht direkt mit der Strangpresse, sondern über Tragarme bzw. Brücken mit dem Dornteil des Werkzeugs verbunden. Dabei wird der Block selbst zunächst durch die in das Dornteil
eingebrachten Einlaufkammern in Teilstränge gespalten und anschließend in der Schweißkammer der Matrize unter hohem Druck und Temperatur wieder verbunden.
[0008] Bei Brückenwerkzeugen treten dabei extreme mechanische und
thermische Beanspruchungen auf, die insbesondere an den
Dorntragarmen problematisch sind. Auch kann durch Kerbspannungen an den Wurzeln des Dorns eine Rissbildung entstehen.
[0009] Nachteilig an den aus dem Stand der Technik bekannten
Strangpressverfahren ist, dass nur Profile mit einem konstanten
Profilquerschnitt erzeugt werden können. Dies führt dazu, dass die Profile an vielen Stellen überdimensioniert ausgebildet werden, da die Profile immer gemäß den Anforderungen an der Stelle der höchsten Belastung über ihre gesamte Länge ausgebildet werden müssen.
[0010] Zur Erzeugung von variierenden Querschnitten in einer Strangpresse lehrt DE 10 02 18 81 A1 eine Vorrichtung zum Strangpressen, bei dem ein Dorn in axialer Pressrichtung veränderbar ausgebildet und der in seinem Endbereich unterschiedliche Querschnitte aufweist. Je nach Anordnung der Endbereiche des dort beschriebenen Dorns relativ zu der Matrize wird ein Ringspalt mit unterschiedlichem Durchmesser zur Ausbildung verschiedener Profilquerschnitte ausgebildet.
[001 1] Nachteilig an einer Lösung gemäß DE 10 02 18 81 A2 ist jedoch, dass zwar eine Vorrichtung umfassend ein Kammerwerkzeug offenbart ist, die einen variierenden Querschnitt des Strangpressprofils ermöglichen soll, jedoch der gesamte Dorn, der technisch bedingt eine große Länge aufweist, axial bewegt werden muss. Durch die daraus resultierenden langen Hebelarme entstehen relativ große Schwingungen des Dorns. Solche Schwingungen verhindern jedoch eine Herstellung von Profilen mit hoher Präzision und engen Toleranzanforderungen. [0012] Des weiteren ist es nachteilig, dass die Haltbarkeit eines Dorns gemäß DE 10 02 18 81 A1 reduziert ist. Ein solcher Dorn unterliegt im Einsatz hohen thermomechanischen Beanspruchungen, die insbesondere von den auftretenden Presskräften und Umformtemperaturen abhängen. Vor allem der lange Dorntragarm ist dabei wechselnden Zug- und Biegekräften ausgesetzt, denen sich lokale Wärmespannungen überlagern können.
[0013] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindungsmeldung liegt nunmehr darin, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden, und insbesondere eine Vorrichtung bereitzustellen, um mit hoher Präzision Profile mit einem variablen Profilquerschnitt herzustellen, da nur mit einer solch hohen Präzision eine Überdimensionierung der Profile wirksam vermieden werden kann, wobei die Vorrichtung gleichsam ausgelegt und eingerichtet ist, um den thermomechanischen Beanspruchungen optimal zu
widerstehen.
[0014] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Brückenwerkzeug für eine Vorrichtung zum direkten Strangpressen von Hohlprofilen mit variabler Wanddicke, umfassend eine Matrize und mindestens ein
Dornelement mit einem der Matrizenöffnung zugewandten ersten Ende und einem gegenüberliegenden zweiten Ende, wobei die äußere
Profilkontur eines Hohlprofils durch die Geometrie der Matrizenöffnung und der innere Querschnitt eines Hohlprofils durch mindestens ein
Dornelement festgelegt ist, wobei das mindestens eine Dornelement mindestens eine Aussparung aufweist, in der in axialer Richtung beweglich gelagert ein innerer Verschiebedorn angeordnet ist, wobei der innere Verschiebedorn in seinem zum ersten Ende des Dornelements zugewandten ersten Endbereich unterschiedliche Querschnitte aufweist.
[0015] Der Erfindung liegt dabei die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass eine Erzeugung von Hohlprofilen mit variierendem Innendurchmesser realisiert werden kann, wenn der Dorn mehrteilig aufbaut ist, wobei ein beweglicher innerer Verschiebedorn mit unterschiedlichen Querschnitten an seinen Endbereichen umfasst ist, dessen axiale Bewegung in einer Änderung des inneren Querschnitts des Hohlprofils resultiert.
[0016] Dabei kann es insbesondere vorteilhaft sein, dass der innere
Verschiebedorn an seinem ersten Ende den geringsten Querschnitt aufweist, so dass eine axiale Verschiebung des inneren Verschiebedorns in Richtung der Matrize bzw. in die Matrize zu einer geringeren
Wandstärke des Hohlprofils führt, da sich der formgebende Spalt zwischen innerem Verschiebedorn und Matrize verringert.
[0017] Dabei werden durch die mindestens Zweiteilung des Dorns die Nachteile des Stands der Technik überwunden. Der innere Verschiebedorn kann mittels Verbindungselementen über kurze Hebelarme mit
Antriebselementen in Wirkverbindung gebracht werden, um die axiale Verschiebung desselben zu ermöglichen, so dass Schwingungen des Dorns minimiert werden. Auch kann es vorgesehen sein, dass durch spezielle Führungselemente Schwingungen des inneren Verschiebedorns nahezu vollständig verhindert werden können.
[0018] Der erfindungsgemäße innere Verschiebedorn ermöglich somit eine
Erzeugung von Hohlprofilen mit variierendem Querschnitt mit hoher Präzision.
[0019] Bewegungen des inneren Verschiebedorns und weiterer Elemente des erfindungsgemäßen Brückenwerkzeugs werden dabei relativ zur
Pressrichtung bezeichnet. Eine axiale Verschiebung beschreibt dabei grundsätzlich eine Verschiebung in Pressrichtung oder parallel zu der Pressrichtung, eine radiale Verschiebung eine radiale Verschiebung relativ zu der Pressrichtung.
[0020] Erfindungsgemäß kann es vorteilhaft sein, dass das Dornelement
mindestens eine zweite axiale Aussparung umfasst, die sich in axialer Richtung entlang des dem ersten Endbereich des inneren
Verschiebedorns gegenüberliegenden zweiten Endbereichs des inneren Verschiebedorns erstreckt, wobei ein, insbesondere nahezu, senkrecht zu dem mindestens einen Dornelement angeordneter Querschieber umfasst ist, der in die mindestens eine zweite Aussparung mindestens
abschnittsweise eingeführt ist, und wobei der Querschieber mit dem inneren Verschiebdorn in Wirkverbindung steht, insbesondere fest mit dem inneren Verschiebedorn verbunden ist.
[0021] Ein erfindungsgemäßer Querschieber kann zur Übertragung einer Kraft von einer Antriebsvorrichtung an den inneren Verschiebedorn zum Einsatz kommen, wobei dabei die Antriebsvorrichtung bevorzugt außerhalb des eigentlichen Brückenwerkzeugs, beispielsweise an der Außenwand des Aufnehmers oder des Halters des Brückenwerkzeugs, angeordnet sein kann.
[0022] Dabei kann es insbesondere vorteilhaft sein, dass der Querschieber direkt oder mittels mindestens einem Querträger mit mindestens einer
Antriebsvorrichtung in Wirkverbindung bringbar ist oder steht, wobei die Antriebsvorrichtung ausgelegt und eingerichtet ist, den Querschieber und den inneren Verschiebedorn in axialer Richtung zu bewegen.
[0023] Es kann dabei ebenfalls vorteilhaft sein, wenn eine Kraftübertragung von der Antriebsvorrichtung auf den inneren Verschiebedorn nicht nur unter Zwischenschaltung des Querschiebers erfolgt, sondern wenn zusätzlich zwischen der Antriebseinrichtung und dem Querschieber ein Querträger angeordnet ist.
[0024] Des weiteren kann es dabei bevorzugt sein, dass ein erster Querträger an einem ersten radialen Ende des Querschiebers angeordnet ist und ein zweiter Querträger an einem zweiten, dem ersten radialen Ende gegenüberliegenden, radialen Ende des Querschiebers angeordnet ist, wobei der erste Querträger mit einer ersten Antriebsvorrichtung und/oder der zweite Querträger mit einer zweiter Antriebsvorrichtung in
Wirkverbindung bringbar ist oder steht.
[0025] Durch einen Einsatz von zwei an gegenüberliegenden Ende des
Querschiebers angeordneten Querträgern kann eine gleichmäßige, parallele Kraftübertragung von den Antriebsvorrichtungen auf den inneren Verschiebedorn erfolgen und gleichzeitig ein Verkanten desselben verhindert werden. Es kann alternativ auch vorgesehen sein, dass anstelle einer zweiten Antriebsvorrichtung beide Querträger mit einer einzigen Antriebsvorrichtung verbindbar oder verbunden sind.
[0026] Es hat sich dabei als vorteilhaft erwiesen, dass die erste und/oder die zweite Antriebsvorrichtung in Form eines Linearantriebs ausgebildet ist, insbesondere in Form eines Hydraulikzylinders.
[0027] Es hat sich gezeigt, dass insbesondere Hydraulikzylinder für eine
Erzeugung einer linearen Kraft als besonders geeignet erwiesen haben, um eine axiale Verschiebung des inneren Verschiebedorns zu
ermöglichen.
[0028] Auch kann es gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorteilhaft sein, dass der inneren Verschiebedorn im Bereich seines ersten Endes in axialer Richtung abschnittsweise einen trapezförmigen oder
dreieckförmigen Querschnitt aufweist.
[0029] Die vorliegende Erfindung ist dabei nicht auf die beispielhaft angeführten trapezförmigen oder dreieckförmigen Querschnitte beschränkt. Vielmehr bestimmt sich deren Querschnitt in in Abhängigkeit der Anzahl der beweglichen Verschiebeelemente.
[0030] Dabei kann es gemäß einer Ausführungsform vorgesehen sein, dass der Innenwinkel bzw. Steigungswinkel ß des trapezförmigen oder
dreieckförmigen Querschnitts einen Wert im Bereich von 5 bis 25°, vorzugsweise von 8 bis 15°, besonders bevorzugt von 10°. Der optimale Winkel kann dabei, auch außerhalb der bevorzugten Bereiche,
erfindungsgemäß entsprechend des Antriebs bzw. des zur Verfügung stehenden Bauraums zur Minimierung des Kraftbedarfs (kleiner Winkel, langer Verschiebeweg) oder zur Minimierung des Bauraums (großer Winkel, kurzer Verschiebeweg) angepasst/gewählt werden.
[0031] Dabei kann ebenfalls vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass der innere Verschiebedorn am oder im Bereich seines ersten Endes mit mindestens einem keilförmigen Element in Wirkverbindung steht oder dieses abschnittsweise in Anlage mit dem inneren Verschiebedorn gebracht ist, wobei insbesondere der weitere Steigungswinkel ß der dem inneren Verschiebedorns zugewandten Seite des mindestens einen keilförmigen Elements kleiner oder gleich dem Steigungswinkel ß ist, so dass eine axiale Verschiebung des inneren Verschiebedorns in eine
korrespondierende radiale Verschiebung des mindestens einen
keilförmigen Elements überführt ist.
[0032] Erfindungsgemäß kann zusätzlich zu dem radial beweglichen inneren
Verschiebedorn zur Änderung des inneren Querschnitts eines Hohlprofils auf mindestens ein keilförmiges Element zurückgegriffen werden, dessen radiale Verschiebung relativ zum inneren Verschiebedorn die Wandstärke des Hohlprofils direkt beeinflusst.
[0033] Dabei hat es sich erfindungsgemäß als vorteilhaft erwiesen, dass eine radiale Bewegung des inneren Verschiebedorns in Richtung oder weiter in die Matrize zu einer Spreizbewegung des mindestens einen keilförmigen Elements in radialer Richtung führt, da der kleineste Querschnitt des inneren Verschiebedorns an seinem ersten Ende angeordnet ist.
[0034] Dies hat insbesondere den Vorteil, dass die auftretenden hohen Kräfte nicht ausschließlich vom inneren Verschiebedorn aufgenommen werden müssen, sondern auch von dem mindestens einen keilförmigen Elements.
[0035] Des weiteren kann durch eine nahezu freie Gestaltbarkeit des mindestens einen keilförmigen Element auch unabhängig von der Geometrie des inneren Verschiebedorns der innere Querschnitt und die Wanddicke des Hohlprofils variiert werden.
[0036] Das keilförmige Element kann erfindungsgemäß verschiedene
Grundflächen aufweisen und der spitze Winkel des Keils kann dabei von zwei oder mehr Seiten ausgebildet werden.
[0037] Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass mindestens ein zweites
keilförmiges Element spiegelsymmetrisch zu dem ersten keilförmigen
Element auf der dem ersten keilförmigen Element gegenüberliegenden
Seite des inneren Verschiebedorns angeordnet ist. [0038] Ein Einsatz zweier spiegelsymmetrisch angeordneter keilförmiger
Elemente ermöglicht dabei eine gleichzeitige Änderung der Wandstärke an zwei Seiten eines Hohlprofils. Es ist dabei offensichtlich, dass auch mehr als 2 keilförmige Elemente zum Einsatz kommen können, die radial um den inneren Verschiebedorn gruppiert werden können.
[0039] Auch hat es sich gezeigt, dass vorteilhaftweise das mindestens eine
keilförmige Element mittels einer ersten Schwalbenschwanzführung mit dem Dornelement verbunden ist, wobei die mindestens eine erste
Schwalbenschwanzführung eine Bewegung des mindestens einen keilförmigen Elements ausschließlich in radialer Richtung ermöglicht, wobei die Schwalbenschwanzführung insbesondere von dem
Dornelement und dem mindestens einen keilförmigen Element ausgebildet ist.
[0040] Durch eine erfindungsgemäße erste Schwalbenschwanzführung wird
ermöglicht, dass das mindestens eine keilförmige Element ausschließlich in radialer Richtung beweglich ist, nicht jedoch in axialer Richtung. Dies führt insbesondere dazu, dass eine axiale Bewegung des inneren
Verschiebedorns mit seinem in axialer Richtung variierenden Querschnitt ausschließlich zu einer radialen Bewegung des mindestens einen keilförmigen Elements führt. Des weiteren wird ein Verkanten des keilförmigen Elements verhindert und eine Reproduzierbarkeit der
Umsetzung der axialen Bewegung des inneren Verschiebedorns in die radiale Bewegung des mindestens einen keilförmigen Elements
sichergestellt.
[0041] Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat es sich zudem als besonders vorteilhaft erwiesen, dass der innere
Verschiebedorn und das mindestens eine keilförmige Element mittels einer in axialer Richtung ausgebildeten zweiten
Schwalbenschwanzführung verbunden sind, so dass eine axiale
Bewegung des inneren Verschiebedorns in einer radiale Bewegung des mindestens einen keilförmigen Elements überführt ist. [0042] Die erfindungsgemäße zweite Schwalbenschwanzführung bietet insbesondere den Vorteil, dass eine sichere Verbindung zwischen dem inneren Verschiebedorn und dem mindestens einen keilförmigen Element bereitgestellt ist. Des weiteren ist die zweite Schwalbenschwanzführung besonders vorteilhaft, da durch diese nicht nur sichergestellt wird, dass bei einer Bewegung des inneren Verschiebedorns in Richtung bzw. in die Matrize eine radiale Bewegung des mindestens einen keilförmigen
Elements nach außen erfolgt, sondern auch, dass bei einer umgekehrten Bewegung des inneren Verschiebedorns Zugkräfte auf das mindestens eine keilförmige Element wirken, um die radiale Spreizung des
keilförmigen Elements zu reduzieren.
[0043] Des weiteren kann vorgesehen sein, dass die erste Aussparung des
Dornelements und der mindestens eine innere Verschiebedorn eine dritte Schwalbenschwanzführung in axialer Richtung ausbilden, so dass der innere Verschiebedorn und das Dornelement mittels einer
Schwalbenschwanzführung miteinander verbunden sind.
[0044] Dies hat insbesondere den Vorteil, dass ein Verkanten des inneren
Verschiebedorns selbst bei einem Anliegen hoher Kräfte verhindert wird.
[0045] Auch liefert die Erfindung eine Vorrichtung zum direkten Strangpressen umfassend ein erfindungsgemäßes Brückenwerkzeug.
[0046] Schließlich liefert die Erfindung eine Verwendung eines
erfindungsgemäßen Brückenwerkzeugs zum Herstellen von einem oder mehreren Strangpressprofilen mit in Pressrichtung veränderlichen
Querschnitten in einer Vorrichtung zum direkten Strangpressen. Der Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass eine Veränderung der Profilwanddicken während des Strangpressens unter Vermeidung der Nachteile des Stands der Technik dadurch erreicht werden kann, dass ein innerer Verschiebedorn mittels eines
Querschiebers, der wiederum mittels zwei gegenüberliegend Querträgern mit Linearantrieben verbunden ist, axial verschoben werden kann. Wird der Querschieber axial bewegt, wird somit gleichsam der innere Verschiebedorn in axialer Strangpressrichtung verschoben. Die mit dem inneren Verschiebedorn optional in Wirkverbindung stehenden
keilförmigen Elemente lenken dabei diese axiale Bewegung, bevorzugt mittels einer zweiten Schwalbenschanzführung, in eine senkrecht zu der axialen Bewegung angeordneten radialen Bewegung um. Dies führt zu einem Aufspreizen des oder der keilförmigen Elemente und durch diese Keilbewegung wird der formgebende Spalt zwischen keilförmigen Element und Matrize verringert und folglich die Wandstärke des Hohlprofils reduziert.
[0048] Für eine nachträgliche Wanddickenerhöhen werden die Linearantriebe wieder in Ausgangsposition verfahren, also entgegen der
Strangpressrichtung. Durch diese Bewegung werden auch die Querträger inklusive dem Querschieber zurückgezogen. In Folge dieser rückwärtigen Bewegung des inneren Verschiebedorns wird diese Verschiebung über die optionale zweite Schwalbenschwanzführung auf das oder die keilförmigen Elemente übertragen, so dass diese sich radial in Richtung des inneren Verschiebedorns bewegen. Hierdurch wird der formgebende Spalt wieder vergrößert.
[0049] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von schematischen Zeichnungen beispielhaft erläutert wird, ohne dadurch die Erfindung zu beschränken.
[0050] Dabei zeigt:
Fig. 1 : Eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brückenwerkzeugs;
Fig. 2 Eine schematische Aufsicht auf das Brückenwerkzeug gemäß
Figur 1 ;
Fig. 3 Eine schematische seitliche Schnittansicht auf das Brückenwerkzeug gemäß Figur 1 ; und
Fig. 4 Eine Perspektive Ansicht einer Ausführungsform eines Dornelements eines erfindungsgemäßes Brückenwerkzeugs. [0051] In Figur 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brückenwerkzeugs dargestellt. Dieses umfasst einen Aufnehmer 1 , an dessen Außenseiten zwei Linearantriebe 2 in Form von Hydraulikzylindern angeordnet sind. Jeder der Linearantriebe 2 ist dabei mit einem Querträger 3 verbunden, die an zwei gegenüberliegenden Seiten eines Querschiebers 4 enden und mit diesem formschlüssig verbunden sind. Der Spalt zwischen eine Dornelement 5 und der Matrize 6 definiert dabei die Wandstärke der zu erzeugenden Hohlprofile. Die Matrize 6 ist dabei an einer Druckplatte 7 befestigt. Das Dornelement 5 umfasst dabei zusätzlich keilförmige Elemente 8 sowie einen inneren Verschieborn 9.
[0052] In Figur 2 ist das Brückenwerkzeug gemäß Figur 1 in einer Aufsicht im
Schnitt dargestellt. Gemeinsam mit der Seitenansicht im Schnitt in Figur 3 ist das Wirkprinzip eines erfindungsgemäßen Brückenwerkzeugs gut erkennbar. Der innere Verschiebedorn 9 ist dabei in einer ersten
Aussparung 10 angeordnet, die sich in axialer Richtung erstreckt und an die sich zwei zweite Aussparungen 11 für den Querschieber 4
anschließen. Eine Bewegung der Linearantriebe 2 führen zu einer
Verschiebung der Querträger 3 und des Querschiebers 4 und somit des innneren Verschiebedorns 9 in radialer Richtung. Diese axiale
Verschiebung des inneren Verschiebedorns 9 führt dabei zu einer radialen Bewegung der keilförmigen Elemente 9 und somit zu einer Änderung des Spalts zwischen dem Dornelement 5 und der Matrize 6. Durch diese Veränderung des Spalts ändert sich der Querschnitt des zu erzeugenden Hohlprofils.
[0053] In Figur 4 sind zusätzlich zwei erste Schwalbenschwanzführung 13 für die keilförmigen Elemente 8 sowie zwei zweite Schwalbenschwanzführungen 14 gezeigt. Diese ersten Schwalbenschwanzführungen 13 stellen sicher, dass sich die keilförmigen Elemente 8 ausschließlich in radialer Richtung bewegen können, während die zweiten Schwalbenschwanzführungen 14 ermöglichen, dass neben radial nach außen wirkenden Druckkräften bei einer Verschiebung des inneren Verschiebedorns 9 auch Zugkräfte von dem inneren Verschiebedorn 9 auch die keilförmigen Elemente 8 übertragen werden können. Die in der voranstehenden Beschreibung, den Ansprüchen sowie den
Zeichnungen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims

Patentansprüche
1 . Brückenwerkzeug für eine Vorrichtung zum direkten Strangpressen von
Hohlprofilen mit variabler Wanddicke, umfassend eine Matrize und mindestens ein Dornelement mit einem der Matrizenöffnung zugewandten ersten Ende und einem gegenüberliegenden zweiten Ende, wobei die äußere Profilkontur eines Hohlprofils durch die Geometrie der Matrizenöffnung und der innere
Querschnitt eines Hohlprofils durch mindestens ein Dornelement festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass
das mindestens eine Dornelement mindestens eine Aussparung aufweist, in der in axialer Richtung beweglich gelagert ein innerer Verschiebedorn angeordnet ist, wobei der innere Verschiebedorn in seinem zum ersten Ende des Dornelements zugewandten ersten Endbereich unterschiedliche
Querschnitte aufweist.
2. Brückenwerkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
das Dornelement mindestens eine zweite axiale Aussparung umfasst, die sich in axialer Richtung entlang des dem ersten Endbereich des inneren
Verschiebedorns gegenüberliegenden zweiten Endbereichs des inneren Verschiebedorns erstreckt, wobei ein, insbesondere nahezu, senkrecht zu dem mindestens einen Dornelement angeordneter Querschieber umfasst ist, der in die mindestens eine zweite Aussparung mindestens abschnittsweise eingeführt ist, und wobei der Querschieber mit dem inneren Verschiebdorn in Wirkverbindung steht, insbesondere fest mit dem inneren Verschiebedorn verbunden ist.
3. Brückenwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
der Querschieber direkt oder mittels mindestens einem Querträger mit mindestens einer Antriebsvorrichtung in Wirkverbindung bringbar ist oder steht, wobei die Antriebsvorrichtung ausgelegt und eingerichtet ist, den
Querschieber und den inneren Verschiebedorn in axialer Richtung zu bewegen.
4. Brückenwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
ein erster Querträger an einem ersten radialen Ende des Querschiebers angeordnet ist und ein zweiter Querträger an einem zweiten, dem ersten radialen Ende gegenüberliegenden, radialen Ende des Querschiebers angeordnet ist, wobei der erste Querträger mit einer ersten Antriebsvorrichtung und/oder der zweite Querträger mit einer zweiter Antriebsvorrichtung in
Wirkverbindung bringbar ist oder steht.
5. Brückenwerkzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass
die erste und/oder die zweite Antriebsvorrichtung in Form eines Linearantriebs ausgebildet ist, insbesondere in Form eines Hydraulikzylinders.
6. Brückenwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass
der inneren Verschiebedorn im Bereich seines ersten Endes in axialer
Richtung abschnittsweise einen trapezförmigen oder dreieckförmigen
Querschnitt aufweist.
7. Brückenwerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
der innere Verschiebedorn am oder im Bereich seines ersten Endes mit mindestens einem keilförmigen Element in Wirkverbindung steht oder dieses abschnittsweise in Anlage mit dem inneren Verschiebedorn gebracht ist, wobei insbesondere der weitere Steigungswinkel ß der dem inneren Verschiebedorns zugewandten Seite des mindestens einen keilförmigen Elements kleiner oder gleich dem Steigungswinkel ß ist, so dass eine axiale Verschiebung des inneren Verschiebedorns in eine korrespondierende radiale Verschiebung des mindestens einen keilförmigen Elements überführt ist.
8. Brückenwerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens ein zweites keilförmiges Element spiegelsymmetrisch zu dem ersten keilförmigen Element auf der dem ersten keilförmigen Element gegenüberliegenden Seite des inneren Verschiebedorns angeordnet ist.
9. Brückenwerkzeug nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, dass
das mindestens eine keilförmige Element mittels einer ersten
Schwalbenschwanzführung mit dem Dornelement verbunden ist, wobei die mindestens eine Schwalbenschwanzführung eine Bewegung des mindestens einen keilförmigen Elements ausschließlich in radialer Richtung ermöglicht, und wobei die Schwalbenschwanzführung insbesondere von dem
Dornelement und dem mindestens einen keilförmigen Element ausgebildet ist.
10. Brückenwerkzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, dass
der innere Verschiebedorn und das mindestens eine keilförmige Element mittels einer in axialer Richtung ausgebildeten zweiten
Schwalbenschwanzführung verbunden sind, so dass eine axiale Bewegung des inneren Verschiebedorns in einer radiale Bewegung des mindestens einen keilförmigen Elements überführt ist.
1 1 . Brückenwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass
die erste Aussparung des Dornelements und der mindestens eine innere Verschiebedorn eine dritte Schwalbenschwanzführung in axialer Richtung ausbilden, so dass der innere Verschiebedorn und das Dornelement mittels einer Schwalbenschwanzführung miteinander verbunden sind.
12. Vorrichtung zum direkten Strangpressen umfassend ein Brückenwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche.
13. Verwendung eines Brückenwerkzeugs nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 zum Herstellen von einem oder mehreren Strangpressprofilen mit in
Pressrichtung veränderlichen Querschnitten in einer Vorrichtung zum direkten Strangpressen.
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