FI79660C

FI79660C - Apparatus for machining a metal sheet

Info

Publication number: FI79660C
Application number: FI883132A
Authority: FI
Inventors: Seppo Sorsa
Original assignee: Insinoeoeritoimisto Seppo Sors
Priority date: 1988-06-30
Filing date: 1988-06-30
Publication date: 1990-02-12
Also published as: FI79660B; FI883132A0

Description

1 796601 79660

Laite metallilevyn muokkaamiseksiDevice for shaping a metal plate

Keksinnön kohteena on laite suorakaiteen muotoisen metallilevyn muokkaamiseksi nesteen avulla pullistamalla 5 metallilevyä hydraulisesti siten, että se muokkautuu plastisesta, joka laite käsittää rungon, tämän varassa olevat kiinnitysvälineet metallilevyn kiinnittämiseksi niiden ja rungon väliin ja hydraulijärjestelmän, joka käsittää välineet painenesteen kohdistamiseksi rungon ja muokattavan 10 metallilevyn väliin.The invention relates to a device for forming a rectangular metal plate by means of a fluid by hydraulically bulging a metal plate so as to form a plastic, the device comprising a body, fastening means for fastening the metal plate between them and the body and a hydraulic system comprising means for applying pressure fluid to the body and .

On tunnettua käyttää mainitunkaltaisia laitteita hyväksi kun halutaan muodostaa metallilevystä esimerkiksi kalotin muotoinen kappale.It is known to make use of such devices when it is desired to form a metal plate, for example a cube-shaped body.

Valmistettavaan kappaleeseen saadaan haluttu muoto 15 pullistamalla metallilevy vasten vastatyökalua, joka on muotoiltu halutun muotoiseksi. Muodostettavan kappaleen muoto voi vaihdella melko laajoissa rajoissa. Teknisistä syistä kovin monimutkaisen muotoisia kappaleita ei kuitenkaan valmisteta hydraulisesti pullistamalla.The desired shape 15 of the workpiece is obtained by bulging a metal plate against a counter-tool shaped to the desired shape. The shape of the body to be formed can vary within quite wide limits. However, for technical reasons, very complex shaped parts are not produced by hydraulic bulging.

20 Toisinaan on tarpeellista valmistaa tuote, joka mainitun pullistuksen lisäksi on reunoiltaan särmättävä. Särmäys tehdään tällöin tähän tarkoitukseen valmistetuilla työkaluilla. Kun näin menetellään, pullistetun ja särmätyn tuotteen valmistus tulee hitaaksi ja kalliiksi: vaa-25 ditaan kaksi työkalua ja lisäksi työkappale on siirrettävä työkalusta toiseen, mikä vaihe on teknisesti hyvin kallis, mikäli se halutaan automatisoida. Esimerkkinä tuotteesta, joka sekä pullistetaan että särmätään, on säiliön valmistamiseen käytetty seinä- tai säiliöelementti. Tällaisesta 30 säiliöelementistä voidaan valmistaa varsin erikokoisia säiliöitä. GB-patenttijulkaisussa 1 390 176 ja US-patent-tijulkaisussa 4 193 510 on esitetty tällaisia säiliöitä.20 It is sometimes necessary to produce a product which, in addition to the said bulging, has to be edged at the edges. Edging is then done with tools made for this purpose. When this is done, the production of the extruded and edged product becomes slow and expensive: two tools are required and, in addition, the workpiece has to be moved from one tool to another, which is technically very expensive if it is to be automated. An example of a product that is both bulged and edged is a wall or container element used to make a container. Containers of quite different sizes can be made from such 30 tank elements. GB Patent 1,390,176 and U.S. Patent 4,193,510 disclose such containers.

Esillä oleva keksintö koskee uutta laitetta, jolla voidaan suorittaa metallilevyn sekä pullistus että särmäys 35 ja jonka laitteen toiminta on helposti automatisoitavissa.The present invention relates to a new device which can perform both bulging and edging 35 of a metal plate and the operation of which can be easily automated.

2 796602,79660

Laitteelle on tunnusomaista, että kiinnitysvälineet muodostavat myös särmäysvälineet käsittäen vähintään neljä suorakaiteen muotoisesti järjestettyä yläleukaa metallilevyn puristamiseksi vasten rungon varassa olevia suorakai-5 teen muotoisesti järjestettyjä alaleukoja, jotka ylä- ja alaleuat on laitteen hydraulijärjestelmän toimesta sovitettu runkoon nähden käännettäviksi asennosta, jossa alaleukojen yläpinnat muodostavat olennaisesti tasomaisen tukikehyksen metallilevyä varten asentoon, jossa alaleuko-10 jen yläpinnat muodostavat kulman a, joka on 45-120° edellä mainittuun asentoon nähden metallilevyn reunojen särmäämi-seksi mainittuun kulmaan a.The device is characterized in that the fastening means also form edging means comprising at least four rectangular upper jaws for pressing the metal plate against the rectangular lower jaws resting on the body, the upper and lower jaws being substantially rotated a planar support frame for the metal plate in a position where the upper surfaces of the lower jaws 10 form an angle α of 45-120 ° with respect to the above position for edging the edges of the metal plate to said angle α.

Keksinnön mukainen laite perustuu ideaan yhdistää työkappaleen pullistus ja särmäys, jotka molemmat työvai-15 heet aikaansaadaan laitteen hydraulijärjestelmää käyttäen. Keksinnön mukaisen laitteen edut ovat, että laite mahdollistaa nopean ja taloudellisen sekä pullistamalla että särmäämällä muokattavan metallituotteen valmistuksen.The device according to the invention is based on the idea of combining the bulging and beveling of a workpiece, both of which work steps are achieved using the hydraulic system of the device. The advantages of the device according to the invention are that the device enables the rapid and economical production of a metal product to be formed by both bulging and edging.

Seuraavassa keksintöä selitetään seikkaperäisemmin 20 viittaamalla oheisiin piirustussivuihin, joissa kuvio 1 esittää laitetta yksinkertaistettuna akso-metrisenä kuvana vinosti ylhäältä, kuvio 2 esittää poikkileikkauskuvaa pitkin kuvion 1 viivaa II - II, 25 kuvio 3 esittää laitetta yksinkertaistettuna akso- nometrisenä hajotuskuvana vinosti ylhäältä ja kuvio 4 esittää laitteella valmistettua tuotetta. Kuviossa 1 esitetty keksinnön mukainen laite käsittää rungon, joka yleisesti on merkitty viitenumerolla 1, 30 neljä suorakaiteen muotoisesti järjestettyä yläleukaa 2, sekä neljä alaleukaa 3, joiden yläpinnat muodostavat tasomaisen tukikehyksen muokattavaa suorakaiteen muotoista metallilevyä 4 varten, joka levy sijaitsee laitteessa keskeisesti ja puristettuna yläleukojen 2 ja alaleukojen 3 35 välissä. Metallilevyä 4 muokataan hydraulisesti pullista- 3 79660 maila, jolloin kohdistetaan nestettä, tyypillisesti öljyä, suurella paineella vasten metallilevyä, niin että se muokkautuu plastisesti. Tätä tarkoitusta varten laite käsittää hydraulijärjestelmän, joka tilansäästösyistä on sijoitet-5 tu rungon 1 sisään. Metallilevyn 4 reunat voidaan särmätä pullistuksen jälkeen, tai samanaikaisesti kun levyä pul-listetaan, koska laitteen leukaparit 2, 3 ovat kääntyviä siten, että ne kääntyvät vaakasuorasta asennosta pystyasentoon. Havainnollistamaan ylä- ja alaleukojen käänty-10 vyyttä yksi pari leukoja 2, 3 on käännetty ylös eli runkoon 1 nähden vaakasuorasta asennosta asentoon, jossa alaleukojen 3 yläpinnat ovat kulmassa a = 90° runkoon nähden. Kun leuat 2, 3 ovat kulmassa 90° runkoon nähden levyyn 4 saadaan särmäys, joka on toivottava valmistettaessa siitä 15 säiliöelementti suorakaiteen muotoisia säiliöitä varten. Leuat 2, 3 ovat käännettävissä hydraulisylintereiden 5 avulla, jotka saavat käyttöpaineensa laitteen hydraulijärjestelmästä. Näin laitteen olemassa olevaa hydraulijärjestelmää käytetään hyväksi levyn 4 särmäyksessä.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawing pages, in which Figure 1 shows the device in a simplified axometric view diagonally from above, Figure 2 shows a cross-sectional view along the line II-II in Figure 1, Figure 3 shows the device in a simplified axonometric view and oblique view product made with the device. The device according to the invention shown in Fig. 1 comprises a body, generally indicated by reference numeral 1, 30, four rectangular upper jaws 2 and four lower jaws 3, the upper surfaces of which form a planar support frame for a deformable rectangular metal plate 4 centrally and compressed in the device. and between the lower jaws 3 35. The metal plate 4 is hydraulically formed by a bulging rack to apply a liquid, typically oil, at high pressure against the metal plate so that it is plastically deformed. For this purpose, the device comprises a hydraulic system which, for space-saving reasons, is located inside the body 1. The edges of the metal plate 4 can be edged after bulging, or at the same time as the plate is bulged, because the jaw pairs 2, 3 of the device are pivotable so that they pivot from a horizontal position to a vertical position. To illustrate the pivotability of the upper and lower jaws, one pair of jaws 2, 3 is turned upwards, i.e. from a horizontal position with respect to the body 1, to a position where the upper surfaces of the lower jaws 3 are at an angle α = 90 ° to the body. When the jaws 2, 3 are at an angle of 90 ° to the body, the plate 4 is bevelled, which is desirable when making a container element 15 for rectangular containers. The jaws 2, 3 can be pivoted by means of hydraulic cylinders 5 which receive their operating pressure from the hydraulic system of the device. Thus, the existing hydraulic system of the device is utilized in the edging of the plate 4.

20 Alaleuat 3 on nivelöity nivelellä 6 runkoon 1 näh den, että mainittu leukojen 2, 3 kääntyminen on mahdollinen. Jokaisessa alaleuassa 3 on kaksi alaleuan päihin sijoitettua niveltä 6. (Yksinkertaisuuden vuoksi kuvioon 1 on piirretty näkyviin ainoastaan yhden nurkkakohdan nive-25 let.) Tämä järjestely antaa tukevan nivelöinnin. Nivelien 6 akselit sijaitsevat tukikehyksen ja yläleukojen 2 sisäreunoilla. Tämä rakenne aikaansaa metallilevyyn 4 särmäyksen nivelien 6 akselien kohdalla. Nivel 6 muodostuu sektorin muotoisesta kappaleesta 7, jonka kaaripinta tukeutuu 30 runkoon 1 sovitetun vastaavan ohjauskappaleen 8 kaaren muotoiseen nivelpintaan. Tällainen nivel 6 kestää suuria kuormituksia, koska sektorin muotoisen kappaleen 7 ja ohjauskappaleen 8 väliin saadaan iso tukipinta. Varsinaista nivelakselia ei tarvita, koska metallilevy 4 ohjaa leuko-35 jen 2, 3 kääntöakselit tukikehyksen sisäreunojen kohdalle.The lower jaws 3 are articulated by a hinge 6 to the body 1 so that said turning of the jaws 2, 3 is possible. Each lower jaw 3 has two joints 6 located at the ends of the lower jaw. (For simplicity, only one corner point of the joint-25 let is shown in Figure 1.) This arrangement provides a sturdy articulation. The axes of the joints 6 are located on the inner edges of the support frame and the upper jaws 2. This structure provides an edge to the metal plate 4 at the axes of the joints 6. The joint 6 consists of a sector-shaped body 7, the arcuate surface of which rests on the arcuate articulated surface of the corresponding guide piece 8 arranged in the body 1. Such a joint 6 withstands high loads because a large support surface is obtained between the sector-shaped body 7 and the guide body 8. The actual PTO shaft is not required, because the metal plate 4 guides the pivot axes of the jaws 2, 3 at the inner edges of the support frame.

4 796604,79660

Kuviosta 2 näkyy, että alaleukoja 3 kääntävät hyd-raulisylinterit 5 sijaitsevat valtaosin rungon 1 sisällä, joka sijainti on sekä tilaa säästävä, että antaa alaleuoille 3 tarvittavan kääntyvyyden ilman ylimääräisiä 5 vipuvarsia. Yläleuat 2 on nivelöity nivelellä 9 alaleukoihin 3 ja ovat käännettävissä näihin nähden hydraulisylin-tereiden 10 avulla, jotka ovat toisesta päästään kiinnitetyt alaleukoihin 3 ja toisesta päästään yläleukoihin 2. Myös nämä hydraulisylinterit 10 saavat käyttöpaineensa 10 laitteen hydraulijärjestelmästä. Nivel 9 mahdollistaa ylä-leuan 2 avaamisen alaleuan 3 suhteen, jolloin ala- ja ylä-leuka muodostavat kidan, johon metallilevyn 4 reuna on asetettavissa. Kuviossa 2 metallilevy 4 on puristettuna ylä- ja alaleuan 2, 3 välissä. Tässä asennossa metallile-15 vyyn 4 voidaan alhaaltapäin kohdistaa suuri nestepaine, joka aikaansaa levyn 4 pullistumisen katkoviivoilla osoittamaan muotoon. Levyn 4 ja rungon 1 välillä on tiiviste 11, joka estää nesteen poistumisen levyn 4 alla olevasta tilasta 12 pullistuksen aikana. On huomattava, että levyn 20 4 yläpuolella ei ole työkalua, jota vastaan levy muovau tuu, vaan se saa pullistua vapaasti lopulliseen muotoonsa. Halutun muodon muodostuttua nestepaine poistetaan levyn 4 alta. Luonnollisesti levyn 4 yläpuolella olevaa työkalua voidaan käyttää, mutta se muodostaisi ylimääräi-25 sen kustannuksen. Alaleukojen 3 yläpinnassa on leuan pituussuunnassa tasavälein olevia useita reikiä 13 ja ylä-leukojen 2 alapinnoissa on vastaavat tapit 14. Tämä reikä-tappijärjestely pitää levyn 4 reunat hyvin paikallaan pullistuksen aikana, jolloin ne pysyvät suoraviivaisina 30 eivätkä kuroudu keskikohdiltaan. Mikäli reiät 13 ja tapit 14 valmistetaan työkaluteräksestä ja sylinteri 10 tehdään riittävän tehokkaaksi, alaleukojen yläpinnat voivat toimia lävistystyökalun tyynyn tavoin ja yläleukojen tapit lävistystyökalun pistimen tavoin. Tällainen järjestely 35 tekee muokattavan levyn erillisen lävistyksen ennen muok- li 5 79660 kausta tarpeettomaksi. Reiät tarvitaan elementtien liittämiseen toisiinsa säiliötä valmistettaessa.It can be seen from Figure 2 that the hydraulic cylinders 5 for turning the lower jaws 3 are located mainly inside the body 1, which location is both space-saving and gives the lower jaws 3 the necessary swivel without additional lever arms 5. The upper jaws 2 are articulated by a joint 9 to the lower jaws 3 and can be pivoted relative to them by means of hydraulic cylinders 10 fixed at one end to the lower jaws 3 and at the other end to the upper jaws 2. These hydraulic cylinders 10 also receive their operating pressure 10 from the hydraulic system. The joint 9 allows the upper jaw 2 to be opened with respect to the lower jaw 3, whereby the lower and upper jaw form a groove into which the edge of the metal plate 4 can be inserted. In Fig. 2, the metal plate 4 is pressed between the upper and lower jaw 2, 3. In this position, a high liquid pressure can be applied to the metal plate 15 from below, which causes the plate 4 to bulge into the shape indicated by the broken lines. Between the plate 4 and the body 1 there is a seal 11 which prevents liquid from escaping from the space 12 under the plate 4 during inflation. It should be noted that there is no tool above the plate 20 4 against which the plate is formed, but it is allowed to bulge freely to its final shape. Once the desired shape has been formed, the liquid pressure is removed from under the plate 4. Of course, the tool above the plate 4 can be used, but it would be an additional cost. The upper surface of the lower jaws 3 has a plurality of holes 13 evenly spaced in the longitudinal direction of the jaw and the lower surfaces of the upper jaws 2 have corresponding pins 14. This hole-pin arrangement keeps the edges of the plate 4 well in place during bulging. If the holes 13 and the pins 14 are made of tool steel and the cylinder 10 is made sufficiently efficient, the upper surfaces of the lower jaws can function like a punch tool pad and the upper jaw pins act like a punch tool insert. Such an arrangement 35 eliminates the need for a separate perforation of the sheet to be edited before the editor 5 79660. Holes are needed to connect the elements together when making the tank.

Yläleukojen 2 yläpinnat on viistottu niin, että yläleuat voivat törmäämättä vierekkäisiin yläleukoihin 5 kääntyä kuvion 2 esittämästä vaaka-asennosta pystyasentoon.The upper surfaces of the upper jaws 2 are chamfered so that the upper jaws can turn from the horizontal position shown in Fig. 2 to the vertical position without colliding with the adjacent upper jaws 5.

Kuviossa 3 on esitetty laitteen tärkeimmmät osat erillisinä osina havainnollistamaan laitteen leukaraken-netta. Kuviossa näkyy muokattavan metallilevyn 4 rei'ite-10 tyt reunat ja se, että metallilevyn kulmista on leikattu pienet neliönmuotoiset palat pois, niin että levy 4 saadaan taivutetuksi laatikkomaiseen muotoon.Figure 3 shows the main parts of the device as separate parts to illustrate the jaw structure of the device. The figure shows the perforated edges of the metal plate 4 to be shaped and the fact that small square pieces have been cut off from the corners of the metal plate so that the plate 4 can be bent into a box-like shape.

Kuviossa 4 on esitetty laitteella valmistettu valmis tuote, joka tässä tapauksessa on seinäelementti säi-15 liötä varten.Figure 4 shows a finished product made by the device, which in this case is a wall element for a container.

Keksinnön mukainen laite toimii siten, että metallilevy 4 pannaan yläleuat 2 aukiasennossa vaakatasossa olevien alaleukojen 3 päälle. Yläleuat 2 suljetaan. Nestepainetta kohdistetaan alhaalta vasten metallilevyä 4, 20 joka pullistuu. Halutun pullistumisen jälkeen nestepaine poistetaan ja ala- ja yläleuat 2 ja 3 nostetaan pystyasentoon, yläleuat aukaistaan ja valmistettava tuote on valmis.The device according to the invention operates in such a way that the metal plate 4 is placed on the lower jaws 3 in the horizontal position in the open position. The upper jaws 2 are closed. The liquid pressure is applied from below against the metal plate 4, 20 which bulges. After the desired bulging, the liquid pressure is removed and the lower and upper jaws 2 and 3 are raised to a vertical position, the upper jaws are opened and the product to be manufactured is ready.

Keksintöä on edellä kuvattu erään sen edullisen 25 suoritusmuodon avulla. On huomattava, että keksintö on yksityiskohdiltaan toteutettavissa monella tavalla oheistettujen patenttivaatimuksien puitteissa. Näin ollen ylä- ja alaleukojen tarkka muotoilu ja nivelöinti on muutettavissa. Alaleukojen muodostama kulma a runkoon nähden, johon 30 kulmaan metallilevyn reunat halutaan särmätä, voi olla 90e:en sijasta mikä tahansa kulma 45°:en ja 120°:en välillä. Mikäli kulma esimerkiksi 45° saadaan säiliöelementti, josta kuusi kappaletta yhdistämällä saadaan kuution muotoinen säiliö. Voidaan ajatella, että yläleukojen ja ala-35 leukojen välillä on reikä-tappijärjestelyn sijasta kitka-pinnat, jotka pitävät välissään metallilevyn puristuksissa.The invention has been described above by means of a preferred embodiment thereof. It should be noted that the invention can be implemented in detail in many ways within the scope of the appended claims. Thus, the exact design and articulation of the upper and lower jaws can be changed. The angle α formed by the lower jaws with respect to the frame to which the edges of the metal plate are to be chamfered at 30 angles may be any angle between 45 ° and 120 ° instead of 90e. If, for example, an angle of 45 °, a tank element is obtained, from which six cubes are formed by combining six pieces. It is conceivable that, instead of a hole-pin arrangement, there are friction surfaces between the upper jaws and the lower jaws 35 which hold the metal plate between them in compression.

Claims

A device for forming a rectangular metal plate (4) by means of a liquid by hydraulically bulging the metal plate 5 so as to plastically deform, the device comprising a body (1), fastening means (2, 3) thereon for fastening the metal plate between them and the body and a hydraulic system comprising means for applying pressure fluid between the body and the metal sheet 10 to be formed, characterized in that the fastening means also form edging means comprising at least four rectangular upper jaws (2) for pressing the metal plate (4) against the rectangular bodies (1). 15 lower jaws (3), the upper and lower jaws of which are adapted by the hydraulic system of the device to be pivotable relative to the body from a position in which the upper surfaces of the lower jaws form a substantially planar support frame for the metal plate in a position an angle 20a of 45-120 ° with respect to the above position for chamfering the edges of the metal plate to said angle α.

Device according to claim 1, characterized in that said angle α is about 90 °.

Device according to claim 1, characterized in that the lower jaws (3) are provided with joints (6) for pivoting them at said angle α, the axes of the joints being located on the inner edges of the support frame and the upper jaws (2).

Device according to claim 3, characterized in that the joint (6) of the lower jaw (3) comprises a sector-shaped body (7), the arcuate surface of which rests on the arcuate articulated surface of the corresponding guide body (8) fitted to the body (1).

Device according to Claim 3, characterized in that the upper jaws are articulated to the lower jaws I; 7 79660 so that the upper and lower jaws of the device together form four openable and closable guards for inserting, holding and removing the metal plate.

Device according to Claim 3, characterized in that the upper surfaces of the upper jaws (2) are chamfered so that they can simultaneously be pivoted from a horizontal position to a vertical position without colliding with one another.

6 79660

Device according to claim 2, characterized in that the lower jaws (3) are pivotable relative to the body (1) by means of hydraulic cylinders (5) located at least partially inside the body and fixed at one end to the body and at the other end to the lower jaws, which hydraulic cylinders receive their operating pressure from the hydraulic system of the device.

Device according to Claim 5, characterized in that the upper jaws (2) can be pivoted relative to the lower jaws (3) by means of hydraulic cylinders (10) which are fixed at one end to the lower jaws and at the other end to the upper jaws and which receive their operating pressure from the hydraulic system.

Device according to one of the preceding claims 5 to 8, characterized in that the upper surface of the lower jaws (3) has a plurality of holes (13) arranged in the longitudinal direction of the lower jaws and the lower surfaces of the upper jaws (2) have corresponding pins (14) for fastening the metal plate (4). taking advantage of the holes in the perimeter.

Device according to claim 9, characterized in that the upper surfaces of the lower jaws (3) and the pins (14) of the upper jaws (2) are made of tool steel, said upper surfaces and pins together acting as a punching tool so that the upper surfaces form a punching tool cushion and the pins form a puncture. 79660