NL1001675C2

NL1001675C2 - Werkwijze en inrichting voor het door forceren maken van een produkt.

Info

Publication number: NL1001675C2
Application number: NL1001675A
Authority: NL
Inventors: Johan Massee
Original assignee: Johan Massee
Priority date: 1995-11-17
Filing date: 1995-11-17
Publication date: 1997-05-21
Also published as: ATE211953T1; PT774308E; CA2189900C; ES2171605T3; CA2189900A1; EP0774308B1; DE69618546D1; EP0774308A1; US5758532A; DK0774308T3; DE69618546T2

Description

Werkwijze en inrichting voor het door forceren maken van een produkt

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het forceren van een produkt, waarbij een al dan niet voorgevormde metaalplaat door een forceerrol op een roterende klos wordt vervormd tot een hol produkt met een 5 wanddikte, waarbij de vorm van de klos bij voorbeeld door aftasten daarvan met de forceerrol wordt bepaald en als een reeks opeenvolgende punten in een geheugen van een besturingseenheid wordt vastgelegd, waarbij de besturingseenheid de forceerrol verplaatst volgens een met de vorm van de klos 10 overeenkomende baan, die wordt bepaald door de vastgelegde klosvorm met daarbij opgeteld een gewenste wanddikte van het produkt, waarna de metaalplaat wordt vervormd door de forceerrol volgens de aldus bepaalde baan te verplaatsen.

Bij een bekende werkwijze van deze soort, die gewoon-15 lijk wordt aangeduid met projectievormen, wordt de baan van de forceerrol bepaald door een berekende wanddikte Sx van het produkt in de klosvorm te verwerken. De wanddikte wordt hierbij berekend aan de hand van de formule: 20 S1 = S0 x sin o; / sin β waarin: Sx = wanddikte produkt loodrecht op het oppervlak S0 = dikte vlakke metaalplaat at = hoek van klosvorm ten opzichte van hartlijn 25 daarvan in het punt waar de forceerrol op de metaalplaat aangrijpt β = hoek van een voorgevormd metaalplaatdeel ten opzichte van hartlijn van het produkt.

10 0' 3 75.Ï 30 Bij deze bekende werkwijze wordt de berekende wanddikte omgerekend in een verplaatsing van de bovenslede en zonodig een verplaatsing van de onderslede van de forceermachine.

2

De forceerrol wordt in feite over een van de berekende wanddikte Sx afhankelijke afstand van de klos wegbewogen. Zolang sprake is van een relatief eenvoudige klosvorm met alleen rechte contourlijnen, leidt deze bekende werkwijze nog wel 5 tot een redelijk resultaat. Bij meer grillige contourvormen ontstaan echter zeer lange insteltijden voor de forceer-machine en worden niettemin geen bevredigende resultaten bereikt.

De uitvinding beoogt een werkwijze van de in de 10 aanhef genoemde soort te verschaffen, waarbij niet alleen de berekende wanddikte Si volgens de bovengenoemde formule maar ook een andere gewenste wanddikte eenvoudig kan worden verwerkt in de baan van de forceerrol, terwijl de insteltijd van de forceermachine tot een minimum beperkt blijft en 15 waarmee produkten van hoge kwaliteit kunnen worden vervaardigd.

Hiertoe heeft de werkwijze volgens de uitvinding het kenmerk, dat de besturingseenheid in elk punt van de vastgelegde klosvorm een raaklijn aan de klosvorm ter plaatse van 20 dit punt bepaalt en de gewenste wanddikte volgens een loodlijn op deze raaklijn bij de klosvorm ter plaatse van dit punt optelt voor het berekenen van de baan van de forceerrol .

Op deze wijze wordt bereikt, dat de helling van de 25 raaklijn aan de klosvorm telkens nauwkeurig bekend is en de gewenste wanddikte telkens volgens de loodlijn op deze raaklijn nauwkeurig bij de klosvorm kan worden opgeteld, zodat de baan van de forceerrol die voor het forceren van het gewenste produkt moet worden gevolgd met hoge nauwkeu-30 righeid kan worden berekend. De berekening kan eenmalig door de besturingseenheid worden uitgevoerd, waarna het forceren van het produkt op gebruikelijke wijze kan plaatsvinden. Doordat bij toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding in voorkomend geval de berekende wanddikte Si met grote 35 nauwkeurigheid wordt toegevoegd, vindt het projectievormen met hoge nauwkeurigheid plaats, hetgeen de oppervlakte-kwaliteit van het eindprodukt ten goede komt, terwijl de ? ϋ p '* β 7 5 3 insteltijd tot een éénmalige berekening beperkt blijft.

De uitvinding omvat tevens een inrichting voor het uitvoeren van de hiervoor beschreven werkwijze, welke inrichting volgens de uitvinding is voorzien van een inspan-5 inrichting voor een klos, een forceerrol, een besturingseenheid voor het verplaatsen van de forceerrol volgens een gewenste baan, middelen voor het bij voorbeeld door aftasten van de klos met de forceerrol in een geheugen vastleggen van de vorm van een ingespannen klos, waarbij de besturings-10 eenheid is ingericht voor het bepalen van de baan van de forceerrol uit de vastgelegde vorm van de klos met daarbij opgeteld een gewenste wanddikte en het besturen van de forceerrol volgens de aldus bepaalde baan, waarbij volgens de uitvinding de besturingseenheid is ingericht voor het in 15 elk punt van de klosvorm bepalen van een raaklijn aan deze klosvorm en het optellen van de gewenste wanddikte volgens een loodlijn op deze raaklijn bij de klosvorm ter plaatse van dit punt.

De uitvinding zal hierna verder worden toegelicht 20 aan de hand van de tekening die een uitvoeringsvoorbeeld van de werkwijze en inrichting volgens de uitvinding zeer schematisch illustreert.

Fig. 1 is een schematisch weergegeven bovenaanzicht van een gedeelte van een uitvoeringsvorm van de inrichting 25 volgens de uitvinding.

Fig. 2 toont sterk schematisch een deel van de inrichting uit fig. 1.

Fig. 3 geeft een eenvoudige projectie van een vlakke metaalplaat op een klos weer.

30 Fig. 4 en 5 tonen alternatieve voorgevormde metaal platen die op de klos uit fig. 3 worden geprojecteerd.

Fig. 6 geeft schematisch de klosvorm uit fig. 1 weer, waarbij op twee plaatsen langs de klosvorm de forceerrol is aangeduid en het principe van de volgens de werkwijze 35 volgens de uitvinding uitgevoerde berekening van de baan van de forceerrol in een detail op grotere schaal is weergegeven .

'* f-: 75* 4

In Fig. 1 is schematisch een bovenaanzicht van een gedeelte van een inrichting voor het door forceren van een metaalplaat vervaardigen van een produkt afgebeeld, welke inrichting gewoonlijk als forceermachine wordt aangeduid.

5 De forceermachine is voorzien van een roterend aandrijfbare inspaninrichting 1, waarin een klos 2 is aangebracht. Een in dit geval vlakke schijfvormige metaalplaat 3 is op bekende wijze tegen de klos 2 geklemd. De metaalplaat 3 dient met behulp van een forceerrol 4 welke draaibaar is gelagerd in 10 een vorkvormige houder 5, op de klos 2 te worden vervormd tot een gewenst produkt. Hiertoe dient de forceerrol 4 een bepaalde bewegingsbaan te volgen, waartoe de houder 5 wordt gedragen door een verplaatsbare bovenslede, welke is aangebracht op een verplaatsbare onderslede. Aangezien deze 15 onderdelen voor de onderhavige uitvinding niet van wezenlijk belang zijn, wordt hier ter nadere toelichting verwezen naar de oudere Nederlandse octrooiaanvrage 1000851 van aanvrager en naar de Europese octrooiaanvrage 0 125 720, waarvan de inhoud door verwijzing hier wordt geacht te zijn opgenomen. 20 In fig. 2 is sterk schematisch het besturingsgedeelte van de beschreven inrichting weergegeven, dat een besturingseenheid 6, een bijvoorbeeld als toetsenbord uitgevoerd invoerorgaan 7, een beeldscherm 8 en een geheugen 9 omvat.

Voor het in de produktiefase forceren van de metaal-25 plaat 3 op de klos 2 wordt de vorm van de klos 2 vastgelegd in het geheugen 9 van de inrichting. Dit kan op verschillende manieren plaatsvinden, bijvoorbeeld door de vorm van de klos 2 als coördinaten ten opzichte van de hartlijn via het toetsenbord 7 in te voeren. Ook is het mogelijk de klos 2 af 30 te tasten door de forceerrol 4 onder krachtbesturing langs de klos te bewegen.

Wanneer de vorm van de klos 2 bijvoorbeeld als X- en Y-coördinaten, in het geheugen 9 is vastgelegd, kan de baan van de forceerrol 4 langs de klos 2 grafisch op het beeld-35 scherm 8 worden weergegeven. In het geval van het vervaardigen van een produkt met een gewenste wanddikte Slt wordt de door de forceerrol 4 te volgen baan bepaald door de vastge- 1 C P: ' , 5 legde vorm van de klos 2 en de dikte S0 van de metaalplaat 3 aan de hand van de formule:

Sx = S0 x sin a 5 waarin: Sj = wanddikte produkt loodrecht op het oppervlak S0 = dikte vlakke metaalplaat o; = hoek van klosvorm ten opzichte van hartlijn daarvan in het punt waar de forceerrol op de 10 metaalplaat aangrijpt, waarbij de berekende wanddikte telkens bij de klosvorm wordt opgeteld, zoals hierna nog nader zal worden toegelicht .

Wanneer de wanddikte op deze wijze wordt berekend dan 15 volgt daaruit dat de wanddikte groter wordt naarmate de hoek of groter is en bijgevolg naarmate de oorspronkelijk vlakke metaalplaat 3 minder hoeft te worden vervormd. Dit komt overeen met een zuivere projectie van het volume van de metaalplaat 3 op de contour van de klos 2, zoals voor een 20 eenvoudige klosvorm bij wijze van voorbeeld in fig. 2 is weergegeven. Wanneer de baan van de forceerrol 4 uitgaande van de vorm van de klos 2 wordt bepaald door daarbij de berekende wanddikte Si op te tellen, wordt derhalve het materiaaltransport in axiale richting van de klos geminima-25 liseerd, hetgeen de oppervlaktekwaliteit van het verkregen produkt ten goede komt.

De dikte S0 van de metaalplaat 3 kan met behulp van het toetsenbord 7 worden ingevoerd. Hierna berekent de besturingseenheid 6 met behulp van de coördinaten van de 30 contour of vorm van de klos 2 de door de forceerrol 4 af te leggen baan en vindt de besturing van de forceerrol 4 volgens de berekende baan plaats. Opgemerkt wordt dat met behulp van de bovengenoemde formule ook uitgaande van een gewenste wanddikte Sx van het produkt de vereiste dikte S0 35 van de metaalplaat 3 kan worden berekend.

Bij het forceren van een metaalplaat tot een gewenst produkt kan ook worden uitgegaan van een metaalplaat die 10Q1f75.

6 door persen of dergelijke is voorgevormd. Als voorbeeld zijn twee mogelijke eenvoudige, voorgevormde metaalplaten 10 en 11 in de fig. 3 en 4 op dezelfde wijze als in fig. 2 weergegeven. Bij uitgaan van een dergelijke voorgevormde metaal-5 plaat moet rekening worden gehouden met de hoek β die een voorgevormd metaalplaatdeel 12 maakt met de hartlijn van het te vormen produkt resp. de klos 2. De formule voor het berekenen van de wanddikte Si is in dit geval: 10 S1 = S0 x sin a / sin β.

Aangezien bij een vlakke metaalplaat β = 90° geldt deze formule algemeen voor het bepalen van de baan van de for-ceerrol 4 op de beschreven wijze.

15 Bij de eenvoudige klosvormen volgens de fig. 2-4 zou het mogelijk zijn de hoek a resp. β door meten te bepalen. Bij een meer gecompliceerde klosvorm, waarvan een voorbeeld in fig. l en 6 is weergegeven, is dit echter niet meer mogelijk. Volgens de uitvinding kan de baan van de forceer-20 rol 4 niettemin op bijzonder nauwkeurige wijze door de besturingseenheid 6 worden bepaald uit de in het geheugen vastgelegde klosvorm. In fig. 6 is de forceerrol 4 die met de weergegeven klos 2 resp. de in fig. 6 niet getoonde metaalplaat 3 samenwerkt, weergegeven op twee plaatsen ten 25 opzichte van de klos 2. De richtingen waarin de boven- resp. onderslede beweegbaar zijn, zijn aangeduid met onderbroken lijnen 15 resp. 16. De besturingseenheid 6 meet de verplaatsing van de forceerrol 4 volgens de lijn 15 en neemt derhalve aan dat de forceerrol 4 de klos 2 raakt op het punt 30 waar de lijn 15 de buitenomtrek van de forceerrol 4 snijdt. Ten gevolge van de radius van de forceerrol 2 wordt hierdoor in feite de vorm van de klos 2 niet exact vastgelegd, zoals in fig. 6 bij 17 is aangeduid. Voor het toevoegen van een bepaalde wanddikte aan de afgetaste klosvorm is dit echter 35 geen bezwaar, aangezien de besturingseenheid 6 bij het berekenen van de baan van de forceerrol 4 ook uitgaat van 10 n f7 b <* 7 het snijpunt van de lijn 15 met de omtrek van de forceerrol 4.

Wanneer de vorm van de klos 2 door aftasten in het geheugen 9 is vastgelegd, kan de besturingseenheid 6 in elk 5 punt van de afgetaste klosvorm de werkelijke klosvorm berekenen door de bekende rolradius 18 van de forceerrol 4 vanuit het eveneens bekende middelpunt 19 op de afgetaste klosvorm te projecteren en de grootste afstand tussen de afgetaste klosvorm en de hierop geprojecteerde omtrek van de 10 forceerrol 4 te berekenen. Het punt van de geprojecteerde omtrek van de forceerrol 4 waar deze grootste afstand optreedt, is het punt waar de forceerrol in werkelijkheid de klos 2 raakt en is derhalve een punt van de werkelijke klosvorm. De op deze wijze berekende reeks punten bepalen de 15 werkelijke klosvorm. Vervolgens kan de besturingseenheid 6 in elk punt van de werkelijke klosvorm een raaklijn 20 aan de klosvorm ter plaatse van het betreffende punt bepalen. Hiertoe wordt bijvoorbeeld een rechte lijn door twee aan weerszijden van het betreffende punt liggende punten van de 20 werkelijke klosvorm als raaklijn 20 aan de klosvorm te nemen. Uit de helling van deze raaklijn 20 volgt zeer nauwkeurig de hoek a in elk punt van de werkelijke klosvorm, welke hoek a wordt gebruikt om de wanddikte Sx voor projec-tievormen te berekenen. Deze wanddikte Si wordt volgens de 25 loodlijn 21 op de raaklijn 20 opgeteld bij het overeenkomstige punt van de afgetaste klosvorm voor het berekenen van de baan van de forceerrol, zoals in fig. 6 als voorbeeld voor het punt 22 van de afgetaste klosvorm is weergegeven.

Op deze wijze wordt het punt 23 berekend van de baan die de 30 forceerrol 4 moet volgen tijdens het vervormen van de metaalplaat tot het gewenste produkt. Hierdoor is het bij toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding mogelijk het projectievormen met hoge nauwkeurigheid uit te voeren, terwijl de insteltijd beperkt blijft tot de tijd die nodig 35 is voor het aftasten van de klosvorm en het vervolgens berekenen van de baan van de forceerrol.

1 ó o · r".

8

Volgens de uitvinding is het ook mogelijk een constante afstand bij de afgetaste klosvorm op te tellen, zodat de forceerrol 4 met een constante spleet langs de klos 2 zal worden bewogen. Voorts is het mogelijk bij een produkt een 5 combinatie van de berekende wanddikte Sa en een constante spleet toe te passen, terwijl ook een op andere wijze variërende wanddikte van het produkt kan worden verkregen.

Ook is het mogelijk bij toepassing van een voorgevormde metaalplaat met een meer gecompliceerde vorm de 10 metaalplaat met de forceerrol 4 af te tasten, zodat deze vorm nauwkeurig bekend is en de hoek β hieruit kan worden afgeleid.

De berekende baan van de forceerrol 4 wordt weergegeven op het beeldscherm 8 en desgewenst kan een wijziging 15 in de baan van de forceerrol 4 langs de klos 2 worden aan gebracht, zodat een produkt met elke gewenste uitwendige contour kan worden vervaardigd.

De uitvinding is niet beperkt tot de in het voorgaande beschreven uitvoeringsvoorbeelden die binnen het kader 20 der conclusies op verschillende manieren kunnen worden gevarieerd.

1 h * '· 'v r*

Claims

1. Werkwijze voor het forceren van een produkt, waarbij een al dan niet voorgevormde metaalplaat door een forceerrol op een roterende klos wordt vervormd tot een hol produkt met een wanddikte, waarbij de vorm van de klos wordt 5 bepaald en als een reeks opeenvolgende punten in een geheugen van een besturingseenheid wordt vastgelegd, waarbij de besturingseenheid de forceerrol verplaatst volgens een met de vorm van de klos overeenkomende baan, die wordt bepaald door de vastgelegde klosvorm met daarbij opgeteld een 10 gewenste wanddikte van het produkt, waarna de metaalplaat wordt vervormd door de forceerrol volgens de aldus bepaalde baan te verplaatsen, met het kenmerk, dat de besturingseenheid in elk punt van de vastgelegde klosvorm een raaklijn aan de klosvorm ter plaatse van dit punt bepaalt en de 15 gewenste wanddikte volgens een loodlijn op deze raaklijn bij de klosvorm ter plaatse van dit punt optelt voor het berekenen van de baan van de forceerrol.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de klosvorm door de forceerrol wordt afgetast en de werkelijke klosvorm 20 uit de afgetaste klosvorm wordt afgeleid door in elk punt van de afgetaste klosvorm de forceerrolradius op de afgetaste klosvorm te projecteren en de grootste afstand tussen de geprojecteerde forceerrolradius en de afgetaste klosvorm te bepalen als bijbehorend punt van de werkelijke klosvorm, 25 waarbij de punten van de werkelijke klosvorm worden gebruikt voor het bepalen van de raaklijn aan de klosvorm en de gewenste wanddikte in het betreffende punt van de afgetaste klosvorm bij de klosvorm wordt opgeteld in de richting van de loodlijn op de genoemde raaklijn.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, waarbij een bere kende wanddikte bij de klosvorm wordt opgeteld, welke wanddikte wordt berekend aan de hand van de formule: Sx = S0 x sin a / sin β 1. vi . . v , waarin: Sj = wanddikte produkt loodrecht op het oppervlak S0 * dikte vlakke metaalplaat a = hellingshoek van de raaklijn aan de werkelijke klosvorm in het punt waar de forceerrol op de 5 metaalplaat aangrijpt β = hoek van een voorgevormd metaalplaatdeel ten opzichte van hartlijn van het produkt.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, waarbij bij toepas-10 sing van een voorgevormde metaalplaat de vorm van de metaalplaat wordt afgetast door de forceerrol en de afgetaste vorm bij de berekening van de wanddikte wordt gebruikt voor het bepalen van de hoek β.

5. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, 15 waarbij de berekende baan van de forceerrol grafisch op een beeldscherm wordt weergegeven en deze baan wordt aangepast, en waarbij de besturing van de forceerrol wordt uitgevoerd aan de hand van de aangepaste baan.

6. Inrichting voor het toepassen van de werkwijze 20 volgens een der voorgaande conclusies, voorzien van een inspaninrichting voor een klos, een forceerrol, een besturingseenheid voor het verplaatsen van de forceerrol volgens een gewenste baan, middelen voor het bij voorbeeld door aftasten van de klos met de forceerrol in een geheugen 25 vastleggen van de vorm van een klos, waarbij de besturingseenheid is ingericht voor het bepalen van de baan van de forceerrol uit de vastgelegde vorm van de klos met daarbij opgeteld een gewenste wanddikte en het besturen van de forceerrol volgens de aldus bepaalde baan, met het kenmerk, 30 dat de besturingseenheid is ingericht voor het in elk punt van de klosvorm bepalen van een raaklijn aan deze klosvorm en het optellen van de gewenste wanddikte volgens een loodlijn op deze raaklijn bij de klosvorm ter plaatse van dit punt. tö sji/5.