JP3765881B2 - Ｔ字形の中空体もしくは少なくとも１つのドーム状の分岐部を備えた中空体を製造する方法並びに装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内高圧・変形法に基づいて金属製の管区分から変形型内において製造される、Ｔ字形の中空体もしくは少なくとも１つのドーム状の分岐部を備えた中空体を製造する方法並びに装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内高圧・変形法（Innenhochdruck-Umformverfahren）は３つの基本方法、すなわち、閉鎖された型内における局部的な膨出と、閉鎖された型内における回転対称的な拡大と、開放された型内における回転対称的な拡大据込みとに区別することができる。公知のように、内高圧・変形法では例えば鋼又は銅製の管区分が、複数部分から構成されている内高圧・変形型内に挿入され、この場合内高圧・変形型は、不動の内部母型を有しておらず、変形ラムと内高圧源とを備えている。変形ラムによって管区分の両端部を閉鎖した後で、管区分は適当な圧力媒体によって拡大され、そしてこの際に、中空体の最終的な形状を有する変形型の内壁に接触させられる。
【０００３】
Ｔ字形の中空体もしくは少なくとも１つのドーム状の分岐部を備えた中空体を製造する場合に、相応に設計された変形型内において存在する内圧下で形成されるドームであって、中空体の分岐部もしくはＴ字形を規定する、挿入された管区分から成形されるドームには、対応ホルダが作用し、この対応ホルダは、上方に向かってのドームの膨出を、完成品のために所望の寸法に制限する。このようにして少なくとも１つのドームを備えて構成された成形品もしくは完成した中空体は、内高圧・変形の後で型から取り出されねばならない。そしてこの後で、ドームもしくは分岐部のキャップを（例えばプラズマ切断もしくはレーザ切断又は鋸引きによって）切り離し、最後に切断箇所に沿った縁部処理を行うという、付加的な作業工程が必要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ゆえに本発明の課題は、冒頭に述べた形式の方法並びに装置を改良して、Ｔ字形の中空体（完成品）もしくは少なくとも１つのドーム状の分岐部を備えた中空体（完成品）を、簡単にかつ特に著しく安価に製造することができる方法及び装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の方法では、変形中に形成されるドームを支持する対応ホルダによって、最大の製造・内圧に対して高められた内圧において、ドームキャップを打ち抜くようにした。
【０００６】
【発明の効果】
本発明は、通常はドームを支持するためにのみ働く対応ホルダもしくは対応ラムを、ドームキャップを打ち抜くためにも同時に使用する、という考えに基づいている。そして本発明では、拡大・据込み工程後にも開放されない内高圧・変形型内においてそのまま直ちにドームキャップの打抜きが行われることに基づいて、付加的な作業工程はもはや不要になる。
【０００７】
同時に打抜きのためにも働く対応ホルダは、カッティングエッジを有していなくてはならない。しかしながらこのことによって、内高圧・変形法においては必然的に、内圧下において膨出するドームが不都合に内方に向かって切断されることになり、この結果対応ホルダは本来、同時に打抜き工具として働くには不向きである。この問題はしかしながら本発明では驚くほど簡単な処置で解決されている。すなわち本発明では、打抜きは、最大の製造・内圧（例えば７００バール）に対して高められた内圧（８００バール）において、実施される。この場合本発明は次に認識に基づいている。すなわちドームの膨出時には材料の流れ特性に基づいて、完全に規定されたドーム輪郭が生ぜしめられ、つまり、ドーム上部を閉鎖していて対応ホルダによってアクティブに支持されるほぼ水平なドームキャップ端面への移行範囲には、半径部が形成される。なお本明細書において「アクティブな支持面」というのは、対応ホルダの端面のうちで、該対応ホルダの作用中にドームキャップに接触する端面区分のことを意味する。最大の製造内圧が打抜き時における内圧よりも低いことに基づいて、膨出時にはドームの移行半径部の範囲よりも半径方向外側に位置しているもしくはドームの移行半径部とは接触していないカッティングエッジは、高められた内圧が生ぜしめれた時に初めて、ドームの材料とつまり移行半径部の範囲におけるドームの材料と接触する。圧力媒体供給部は、相応に制御可能な圧力媒体源に接続されている。すなわち、より高い内圧によって初めて、カッティングエッジの下まで分配されかつ拡げられたドーム移行半径部の材料が、カッティングエッジと接触する。カッティングエッジの下に材料が流れることに基づいて、移行半径部は小さくなり、この際に対応ホルダのカッティングエッジはドームに進入し、まず初めにドームキャップに切り込み、次いで、送り手段に接続された対応ホルダがさらに負荷されると、ドームキャップを完全にドームから打ち抜く。
【０００８】
上に述べたドームキャップの打抜き動作は、したがって、例えばドイツ連邦共和国特許第４３２２０６３号明細書に基づいて内高圧・変形法において公知の、完成した中空体の壁に切欠きを半径方向で打ち抜く打抜き動作とは、まったく異なっている。公知の打抜き法が特別に構成された成形工具を備えた付加的な支持ラム又は別個に作動する穴開けラムを必要とする、ということを無視したとしても、公知の打抜き工程は、従来常に、管区分の円筒形の壁においてしか行われなかった。
【０００９】
本発明による方法の別の有利な構成では、打抜き工程時に同時に、ドームの内寸を口径決定するようになっている。このようにすると、対応ホルダを多機能に使用することができる。すなわち対応ホルダは、ドームの支持という本来の目的の他に、ドームキャップの打抜き及びドームの口径決定をも確実に行うことができ、この結果、変形型の開放後にはもはや後処理もしくは後加工の必要ない完成品が得られる。
【００１０】
上に述べた本発明による方法を実施するのに有利な本発明による対応ホルダでは、対応ホルダのヘッド側の端面が、アクティブな支持面よりも大きく寸法設定されており、かつアクティブな支持面を間隔をおいて環状にカラーのように取り囲むカッティングエッジを備えて構成されている。このように構成されていると、内高圧・変形中に対応ホルダのカッティングエッジがドームキャップに接触することを確実に阻止し、ひいては完成品の成形のために不都合になる、ドームキャップへのカッティングエッジの不都合に早期な切込みを確実に回避することができる。
【００１１】
本発明による装置の有利な構成では、カッティングエッジを有する対応ホルダヘッドが、その外周部に口径決定隆起部を備えている。外方に向かって円弧状に湾曲したこの隆起部は、次のように寸法設定されている。すなわちこの場合隆起部は、ドームキャップが打ち抜かれた後におけるドーム内への進入時に、移行半径部における切断に基づいて切断縁部に残っている余った余剰材料を、外方に向かって押し除け、これによってドームの内壁が均一に滑らかになるように、寸法設定されている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に図面につき本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
図１には、内高圧・変形法に基づいて図示されていない変形機械の変形型４の型部分１，２，３において、これらの型部分１〜３の間に挿入された管区分から製造される、図示の実施例ではＴ字形の中空体５が示されている。拡開据込み動作（Aufweitstauchen）中に一方では管区分の開放した端部を閉鎖し、かつ他方では膨出させられるドーム６のための材料を押圧補充する変形ラムは、図示されておらず、図面には単に変形ラムによって加えられる軸方向力Ｆａだけが示されている。つまりこの場合、互いに向かって作動する変形ラムのうちの少なくとも一方を介して、圧力媒体が中空体内部７に導入される。このようにして生じる内圧Ｐｉ１ｍａｘ（符号の付けられていない圧力矢印も参照）の作用下で、２つの型部分２，３の間にはドーム６が構成される。すなわちドーム６の膨出（Aufhalsen）は、上方に向かっては対応ホルダ８によって制限され、この対応ホルダ８は、型部分２，３の間に係合して、ドーム６を支持するようにドームキャップ９に接触する。
【００１４】
対応ホルダ８は、図２のａ，ｂから詳しく分かるように、ヘッド１０を有しており、このヘッド１０はその外周部に口径決定隆起部（Kalibrierwulst）１１を備え、かつその端面１２にカッティングエッジ１３を備えて構成されている。このカッティングエッジ１３は、図２のｂに破線で示されているアクティブな支持面１４を環状にカラーのように取り囲んでいる。アクティブな支持面１４というのは、対応ホルダヘッド１０の一部分であって、ドームキャップ９のほぼ水平に延びる平らな区分に接触している部分を意味する。
【００１５】
個々の運転段階を示す図３のａ〜ｃから分かるように、対応ホルダはＴ字形の完成した中空体５（図１参照）への管区分の変形中に、もっぱらドームキャップ９をアクティブな支持面１４で支持するという通常機能を果たす（図３のａ参照）。カッティングエッジ１３はアクティブな支持面１４の外側を、つまりアクティブな支持面１４のそばで該支持面から間隔をおいて、延びていて、しかも最大製造内圧Ｐｉ１ｍａｘのもとでドーム６の垂直な壁とドームキャップ９との間に形成されたほぼ四分円形状の移行半径部１５ａの上を延びている。カッティングエッジ１３はドーム６の膨出された材料とは接触していない。
【００１６】
ドームが完成するやいなや（図１参照）、内圧は図３のｂに示されているようにＰｉ２に高められ、この際にドーム６の材料は、移行半径部１５ａからアクティブな支持面１４を越えて拡大され、対応ホルダヘッド１０の端面１２を、支持面１４をカラー状に取り囲むカッティングエッジ１３のところまで満たす。移行半径部は図３のｂに示されているように、相応に残留半径部１５ｂへと小さくなり、カッティングエッジ１３はドームキャップ９に切り込む。対応ホルダ８の送りＦ_{Ｓｔａｎｚ}と共にドームキャップ９は最終的に完全に切り離される。この結果完成した中空体５には単に打ち抜かれた開放したドーム６だけが残る。対応ホルダ８をさらに続けて送ると、この対応ホルダ８は図３のｃに示されているようにドーム内に進入し、この際の対応ホルダ８はその口径決定隆起部１１で、残留半径部１５ｂの切離し後に残っている内方に向かって張り出した余剰部１６（図３のｂ参照）を押し離し、ドーム６の内壁１７を全体的に滑らかにし、かつ口径決定する。この口径決定工程はほとんど圧力損失なしに行われ、つまり高められた圧力Ｐｉ２は依然として存在している。
【００１７】
アクティブな支持面１４とカッティングエッジ１３とを備えた対応ホルダヘッド１０の端面が、中空体の内部における圧力関係に合わせられて構成されていることによって、したがって、変形後に続く１回の動作で直ぐにドームキャップ９を打ち抜くことができ、しかも対応ホルダヘッド１０の外周部に構成された口径決定隆起部１１に基づいて、引き続き直ぐにドーム６の内壁１７を滑らかにすることができ、そしてこの際に打抜き工程によって残っている余剰部は除去される。
【図面の簡単な説明】
【図１】内高圧・変形機械の変形型を示す断面図である。
【図２】対応ホルダを示す図であって、ａは対応ホルダの前端部を部分的に破断して示す側面図、ｂは対応ホルダを下から見た図である。
【図３】管区分のドームを形成する際における異なった３つの作業段階を示すものであって、ａは最大の製造内圧が加えられている段階を示す図、ｂはドームキャップの打抜き動作の開始時の段階を示す図、ｃはドームの内壁を平滑にする段階を示す図である。
【符号の説明】
１，２，３ 型部分、 ４ 変形型、 ５ 中空体、 ６ ドーム、 ７ 中空体内部、 ８ 対応ホルダ、 ９ ドームキャップ、 １０ ヘッド、 １１口径決定隆起部、 １２ 端面、 １３ カッティングエッジ、 １４ 支持面、 １５ａ 移行半径部、 １５ｂ 残留半径部、 １６ 余剰部、 １７ 内壁

Claims (3)

1. 内高圧・変形法に基づいて金属製の管区分から変形型内において製造される、Ｔ字形の中空体もしくは対応ホルダによって支持される少なくとも１つのドーム状の分岐部を備えた中空体を製造する方法であって、最大の製造・内圧（Ｐｉ１ｍａｘ）に対して高められた内圧（Ｐｉ２）において、対応ホルダ（８，１０）によって、ドームキャップ（９）を打ち抜くことを特徴とする、Ｔ字形の中空体もしくは少なくとも１つのドーム状の分岐部を備えた中空体を製造する方法。
2. 打抜き工程時に、ドーム内に進入する対応ホルダ（８，１０）の外周部によって同時に、ドーム（６）の内壁（１７）を口径決定する、請求項１記載の方法。
3. 請求項１又は２記載の方法によって内高圧・変形法に基づいて製造される中空体を打ち抜く装置であって、該装置が、変形される管区分を受容する複数部分から成る変形型内に、管区分の端面側において開放された端部を密に閉鎖する変形ラムと、変形型の中空室内に膨出するドームを支持する対応ホルダとを有しており、変形を生ぜしめる圧力媒体が少なくとも１つの変形ラムの内孔を介して管区分の内部に流入するようになっている形式のものにおいて、対応ホルダ（８）の、ドーム（６）に向けられた端面（１２）が、対応ホルダ（８）の支持面（１４）が接触するドームキャップ（９）のほぼ水平に延びる平らな区分よりも大きく寸法設定されており、対応ホルダ（８）の前記端面（１２）が、ドーム（６）の周壁からドームキャップ（９）のほぼ水平な区分への移行半径（１５ a ）の領域に、対応ホルダ（８）の支持面（１４）から間隔をおいて配置された、支持面（１４）を環状にカラーのように取り囲むカッティングエッジ（１３）を備えて構成されていることを特徴とする、Ｔ字形の中空体もしくは少なくとも１つのドーム状の分岐部を備えた中空体を製造する装置。

Images