Vorrichtung zum Innenhochdruckumformen Device for hydroforming
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Innenhochdruckumformen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a device for hydroforming according to the preamble of claim 1.
Aus der zum Zeitpunkt der vorliegenden Anmeldung noch nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen 103 49 699.8 vom 24.10.2003 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Innenhochdruckumformen eines umfänglich geschlossenen Hohlprofils bekannt. Die bekannte Vorrichtung weist ein Innenhochdruckumformwerkzeug mit einer Abdichtvorrichtung auf, die einen Axialstempel mit einem in das Hohlprofil eintauchenden Abschnitt zum Halten und Abdichten eines aus der Gravur des Umformwerk- zeuges herausragenden Endes des Hohlprofiles beinhaltet. Des Weiteren ist eine Fluidhochdruckerzeugungsanlage zur Aufweitung des Hohlprofils mittels fluidischen Innenhochdrucks vorgesehen. Dadurch, dass ein Außendurchmesser des Axialstempels auf dem eintauchenden Abschnitt gleich dem Innendurchmesser des Hohlprofilendes ist oder diesen geringfügig unterschreitet und dadurch dass die Abdichtvorrichtung zumindest einen Spannbacken und ein Presselement enthält, das bei eingetauchtem Abschnitt des Axialstempels den Spannbacken radial auf das Hohlprofilende presst, fixiert dieser das Hohlprofilende lagebeständig. Mittels dieser Maßnahmen wird verhindert, dass der Hohlprofilrohling während des Innenhochdruckumformprozesses vom AxialStempel abgezogen werden kann und somit dessen Abdichtwirkung verringert oder gar aufgehoben wird. Da der Hohlprofilrohling
beim Umformen aufgrund des festen, axial unverrückbaren Haltes endseitig nicht in die Gravur eingezogen werden kann, bleibt zudem einerseits die ursprüngliche Baulänge des Hohlprofilrohlings von der Umformung unberührt und andererseits kann kein Hohlprofilrohlingsmaterial vom Ende her in den Formraum nachfließen, so dass insbesondere bei langen Umformstrecken an jeder Stelle des Hohlprofilrohlings eine weitgehend gleichmäßige Wandstärkenverteilung erreicht werden kann.From the German patent application with the official file number 103 49 699.8 from October 24, 2003, which was not yet published at the time of the present application, a method and a device for the internal high pressure forming of a circumferentially closed hollow profile are known. The known device has an internal high-pressure forming tool with a sealing device which contains an axial plunger with a section which dips into the hollow profile for holding and sealing an end of the hollow profile which protrudes from the engraving of the forming tool. Furthermore, a high-pressure fluid generation system is provided for expanding the hollow profile by means of high-pressure fluidic internal pressure. The fact that an outer diameter of the axial plunger on the immersing section is equal to or slightly less than the inner diameter of the hollow profile end and that the sealing device contains at least one clamping jaw and a pressing element which presses the clamping jaws radially onto the hollow profile end when the section of the axial plunger is immersed the hollow profile end is stable. These measures prevent the hollow profile blank from being pulled off the axial stamp during the internal high-pressure forming process and thus reducing or even canceling the sealing effect. Because the hollow profile blank when forming due to the firm, axially immovable hold, the end cannot be drawn into the engraving, on the one hand the original length of the hollow profile blank remains unaffected by the forming and on the other hand no hollow profile blank material can flow into the mold space from the end, so that especially with long forming distances A largely uniform distribution of wall thickness can be achieved at every point of the hollow profile blank.
Gattungsgemäß ist aus der EP 1 152 843 Bl eine Vorrichtung zum Innenhochdruckumformen eines Hohlprofils bekannt, welche ein Umformwerkzeug, eine Abdichtvorrichtung zum Halten und Abdichten eines aus der Gravur des Umformwerkzeugs herausragenden Endes des Hohlprofils beinhaltet. Die Abdicht- Vorrichtung wird durch einen in das Hohlprofil eintauchenden Abschnitt eines Axialstempels und zumindest einen Klemmbacken gebildet, der bei eingetauchtem Abschnitt des Axialstempels radial derart von außen auf das Hohlprofilende presst, dass der Klemmbacken dieses lagebeständig fixiert. Der Klemmbacken ist mit einem Stellantrieb verbunden, der ihn zu dessen Verstellung ausschließlich radial zur Hohlprofilachse antreibt.Generically known from EP 1 152 843 B1 is a device for internal high pressure forming of a hollow profile, which includes a forming tool, a sealing device for holding and sealing an end of the hollow profile which protrudes from the engraving of the forming tool. The sealing device is formed by a section of an axial plunger which dips into the hollow profile and at least one clamping jaw which, when the section of the axial plunger is immersed, presses radially from the outside onto the end of the hollow profile such that the clamping jaw fixes it in a stable position. The clamping jaws are connected to an actuator, which drives it only radially to the hollow profile axis for its adjustment.
Aus der DE 197 51 407 Cl ist eine Vorrichtung zum hydraulischen Abdichten eines Hohlprofils bekannt. Die Vorrichtung weist ein Gesenk und eine Spann- und Vorschubeinheit auf sowie mehrere das Hohlprofil verschließende Dichtelemente. Im Bereich der Dichtstelle weist das aus zwei Gesenkhälften bestehende Gesenk auf der Innenseite je eine über den Umfang radial nach innen sich erstreckende abgerundete Aus- wölbung auf, wobei die Spann- und Vorschubeinheit mit einem axial bewegbaren und in das Hohlprofil mittels eines Zug- Druck-Elementes einschiebbaren Dorn versehen ist. Dieser
Dorn ist dabei in Bezug auf das Gesenk so positioniert, dass die Auswölbungen des Gesenkes korrespondierend zu einem entsprechend abgebildeten Abschnitt des Dorns liegen. Da der Abstand vom Rohrende somit nicht begrenzt ist, ist die Abdichtung an beliebiger Stelle im Werkzeug möglich.From DE 197 51 407 Cl a device for the hydraulic sealing of a hollow profile is known. The device has a die and a tensioning and feed unit as well as several sealing elements closing the hollow profile. In the area of the sealing point, the die, which consists of two die halves, has on the inside a rounded bulge, which extends radially inwards over the circumference, the clamping and feed unit having an axially movable and into the hollow profile by means of a pull-push Element insertable mandrel is provided. This The mandrel is positioned in relation to the die in such a way that the bulges of the die correspond to a correspondingly depicted section of the mandrel. Since the distance from the pipe end is not limited, it can be sealed anywhere in the tool.
Aus der DE 38 20 952 C2 ist eine Vorrichtung zum hydraulischen Aufweiten von an Stirnflächen an sich offenen Hohl- profilen aus einem metallischen Werkstoff bekannt. Die offenen Stirnseiten werden dabei mit starren Dichtköpfen verschlossen, die die innere oder äußere Oberfläche des Hohlprofiles zwar eng, aber mit Abstand umschließen. Ein dazwischen liegender Dichtspalt wird in einem elastischen Dichtring abgedichtet, der als Hohlkörper ausgeführt und mit Innendruck beaufschlagbar ist. Der Dichtring ist darüber hinaus in der Weise in dem Dichtkopf gekammert , dass er sich in Folge des Innendrucks nur in Richtung auf die Außen- bzw. Innenoberfläche des abzudichtenden Hohlprofils ausdehnen kann und auf dieser zur dichten Anlage kommt. Die Kammerung des Dichtringes bewirkt also, dass das elastische Material nicht seitlich ausweichen kann. Da darüber hinaus im Dichtspalt auch der hydraulische Aufweitdruck ansteht, ist vorgesehen, den Innendruck im Dichtring stets soweit über diesem Aufweitdruck zu halten, dass der Anpressdruck des Dichtringes auf der Oberfläche des Hohlprofils immer über dem Aufweitdruck liegt und so eine sichere Abdichtung gewährleistet ist.DE 38 20 952 C2 discloses a device for the hydraulic expansion of hollow profiles made of a metallic material that are open at the end faces. The open end faces are closed with rigid sealing heads, which enclose the inner or outer surface of the hollow profile closely, but at a distance. An intermediate sealing gap is sealed in an elastic sealing ring, which is designed as a hollow body and can be subjected to internal pressure. In addition, the sealing ring is chambered in the sealing head in such a way that, as a result of the internal pressure, it can only expand in the direction of the outer or inner surface of the hollow profile to be sealed and there comes into tight contact with it. The chambering of the sealing ring means that the elastic material cannot escape laterally. Since the hydraulic expansion pressure is also present in the sealing gap, it is provided that the internal pressure in the sealing ring is always kept above this expansion pressure to such an extent that the contact pressure of the sealing ring on the surface of the hollow profile is always above the expansion pressure, thus ensuring a secure seal.
Aus der DE 197 33 473 AI ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Anbindung eines hohlzylind- rischen λ-Sondenhalters an ein mit einer Öffnung zur Beaufschlagung der im Halter befestigten λ-Sonde mit Abgas versehenes Abgasrohr bekannt. Das Verfahren nutzt dabei zur Anbindung des λ-Sondenhalters die Innenhochdrucktechnik.
Dabei wird in einfacher Weise das Abgasrohr mittels Innenhochdruck an der Stelle, an der die zukünftige Anlagefläche des Halters vorgesehen ist, bezüglich der Anlagekontur der Mantelfläche des Halters konturgetreu, an diese angepasst . Die Anbindung des Halters mit seiner Mantelfläche an das Abgasrohr erspart Bauraum, wobei der Halter an dieser Stelle in gewissem Umfang quasi in das Abgasrohr zumindest jedoch in die Rohrwandung versenkt gelegen ist .DE 197 33 473 A1 discloses a method and a device for producing a connection of a hollow cylindrical λ probe holder to an exhaust pipe provided with exhaust gas with an opening for loading the λ probe fastened in the holder. The process uses internal high pressure technology to connect the λ probe holder. In this case, the exhaust pipe is easily adapted to the contour of the lateral surface of the holder by means of high internal pressure at the point at which the future contact surface of the holder is provided. The connection of the holder with its outer surface to the exhaust pipe saves installation space, the holder being at this point, to a certain extent, quasi sunk into the exhaust pipe, but at least sunk into the pipe wall.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Vorrichtung zum Innenhochdruckumformen eingangs erwähnter Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, welche insbesondere ein sicheres Halten und Abdichten der Halbzeugenden des Hohlprofils gewährleistet und gleichzeitig ein Herstellen von innenhochdruckumgeformten Bauteilen hoher Qualität ermöglicht.The present invention is concerned with the problem of specifying an improved embodiment for a device for hydroforming of the type mentioned at the outset, which in particular ensures that the semifinished ends of the hollow profile are securely held and sealed and at the same time enables high-quality components which have been hydroformed to be produced.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This problem is solved according to the invention by the subject matter of independent claim 1. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einer Vorrichtung zum Innenhochdruckumformen eines Hohlprofils, welche eine Abdichtvorrichtung zum Halten und Abdichten eines aus einer Gravur des Umformwerkzeuges herausragenden Endes des Hohlprofiles aufweist, einen Stellantrieb vorzusehen, der einen Klemmbacken zu dessen Verstellung ausschließlich radial zur Hohlprofilachse antreibt und dadurch den Klemmbacken derart von außen auf das Hohlprofilende presst, dass dieses lagebeständig fixiert wird. Auf diese Weise kann ein verbessertes Abdichten und Halten des Hohlprofilendes erzielt werden. Der Anpresskraft entgegen wirkt dabei ein in das Hohlprofil eintauchender Abschnitt eines Axialstempels, welcher Teil der Abdichtungsvorrich-
tung ist und welcher das Hohlprofilende von innen gegen den von außen pressenden Klemmbacken abstützt.The invention is based on the general idea of providing an actuator in a device for internal high-pressure forming of a hollow profile, which has a sealing device for holding and sealing an end of the hollow profile protruding from an engraving of the forming tool, which drives a clamping jaw for its adjustment exclusively radially to the hollow profile axis and thereby presses the jaws from the outside onto the hollow profile end in such a way that it is fixed in position. In this way, an improved sealing and holding of the hollow profile end can be achieved. The pressing force is counteracted by a section of an axial plunger which dips into the hollow profile and which is part of the sealing device. device and which supports the hollow profile end from the inside against the clamping jaws pressing from the outside.
Durch den Stellantrieb wird ein Verklemmen und damit ein Haltern bzw. Abdichten des Hohlprofilendes bereits vor dem eigentlichen Umformvorgang bewirkt, so dass der Hohlprofil- rohling bei geöffnetem Umformwerkzeug in dieses verfahren werden kann und dadurch eventuelle Beschädigungen einer 0- berfläche des Hohlprofilrohlings vermieden oder zumindest reduziert werden können. Gleichzeitig wird der Hohlprofil- rohling durch die Anpressung an den Axialstempel mittels des von außen radial angreifenden Klemmbackens während des gesamten Herstellungsvorganges sicher gehalten. Es wird dadurch verhindert, dass der Hohlprofilrohling während des Innenhochdruckumformprozesses vom Axialstempel abgezogen werden kann und sich dadurch dessen AbdichtWirkung verringert oder gar aufhebt .The actuator causes jamming and thus holding or sealing of the hollow profile end before the actual forming process, so that the hollow profile blank can be moved into it when the forming tool is open, thereby avoiding or at least reducing possible damage to a surface of the hollow profile blank can be. At the same time, the hollow profile blank is held securely during the entire manufacturing process by the pressure on the axial ram by means of the clamping jaw, which acts radially from the outside. This prevents the hollow profile blank from being pulled off the axial ram during the internal high-pressure forming process, thereby reducing or even canceling the sealing effect.
Da der Hohlprofilrohling nicht in die Gravur bzw. Matrize eingezogen werden kann, bleibt einerseits die ursprüngliche Baulänge des Hohlprofilrohlings von der Umformung unberührt und andererseits kann kein Hohlprofilrohlingsmaterial vom Ende her in den Formraum nachfließen, so dass insbesondere bei langen Umformstrecken an jeder Stelle des Hohlprofil- rohlings eine weitgehend gleichmäßige Wandstärkenverteilung vorherrscht .Since the hollow profile blank cannot be drawn into the engraving or die, on the one hand the original overall length of the hollow profile blank remains unaffected by the shaping and on the other hand no hollow profile blank material can flow into the mold space from the end, so that especially in the case of long forming sections at any point of the hollow profile blanks a largely uniform wall thickness distribution prevails.
Durch die weitgehend gleichmäßige Wandstärkenverteilung ist auch ein problemloses Herstellen einer Bauteilschlange gewährleistet, aus der nach erfolgter Umformung in einem anschließenden Trennprozess mehrere gleichgestaltete Einzelbauteile erzeugt werden, welche aufgrund der gleichmäßigen Wandstärkenverteilung gleiche oder zumindest ähnliche Funktionseigenschaften aufweisen.
Da durch die erfindungsgemäße Vorrichtung das Hohlprofilende in seiner Form nicht durch eine Aufweitung geändert wird und auch zumindest der Innendurchmesser erhalten bleibt, kann ein nachträglicher Endenbeschnitt entfallen, was Prozesszeit einspart und die Kosten für den gesamten Herstel- lungsprozess reduziert .The largely uniform distribution of wall thicknesses also ensures problem-free production of a component coil from which, after reshaping, a number of identical components are produced in a subsequent separation process, which have the same or at least similar functional properties due to the uniform distribution of wall thickness. Since the shape of the hollow profile end is not changed by widening by the device according to the invention and at least the inside diameter is also retained, a subsequent end trimming can be omitted, which saves process time and reduces the costs for the entire production process.
Gemäß der erfindungsgemäßen Lösung ist an einer dem Hohl- profilende zugewandten Seite des Klemmbackens zumindest eine Ringzacke angeordnet. Durch den dadurch erreichten Form- schluss wird nicht nur ein Halt des Hohlprofilendes zwischen dem Klemmbacken und dem Axialstempel verstärkt, sondern es wird auch der axiale Stofffluss innerhalb des Hohlprofilendes unterbrochen, was ein Kriechen des Hohlprofils an seinem Ende in Richtung der Umformwerkzeuggravur verhindert. Daraus resultiert, dass geringere Anpresskräfte aufgewendet werden müssen, um der Einziehung, die bei der Innenhochdruckumformung verursacht wird, ausreichend Widerstand entgegen zu setzen.According to the solution according to the invention, at least one ring prong is arranged on a side of the clamping jaw facing the hollow profile end. The resulting positive fit not only strengthens the hold of the hollow profile end between the clamping jaws and the axial ram, but also the axial flow of material within the hollow profile end, which prevents the hollow profile from creeping at its end in the direction of the forming tool engraving. The result of this is that lower contact forces have to be applied in order to provide sufficient resistance to the contraction caused by internal high-pressure forming.
Entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Stellantrieb wenigstens einen Hydraulikzylinder oder ist durch wenigstens einen Hydraulikzylinder gebildet. Hierdurch kann der Klemmbacken hydraulisch und damit kraftvoll und präzises auf das Hohlprofilende gepresst werden. Gleichzeitig stellen Hydraulikzylinder eine langjährig erprobte und dadurch zuverlässige Antriebstechnik dar, so dass der Stellantrieb hinsichtlich des Betriebes bzw. der Wartung kostengünstig realisiert werden kann.According to a preferred embodiment of the invention, the actuator comprises at least one hydraulic cylinder or is formed by at least one hydraulic cylinder. As a result, the clamping jaws can be pressed hydraulically and thus powerfully and precisely onto the hollow profile end. At the same time, hydraulic cylinders represent a drive technology that has been tried and tested over many years and is therefore reliable, so that the actuator can be implemented cost-effectively with regard to operation and maintenance.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ermöglicht der Stellantrieb ein Verstellen des Klemmbackens bei geöffnetem Umformwerkzeug. Das Umformwerkzeug kann beispielsweise aus wenigstens zwei zueinander verstellbaren
Gesenkteilen gebildet sein, welche in geschlossenem Zustand die Gravur bilden. Durch die Verstellmöglichkeit des Klemmbackens bei geöffnetem Umformwerkzeug ist ein Verfahren des Hohlprofilrohlings in das Umformwerkzeug möglich, ohne dass hierbei eine Gefahr der Beschädigung der Oberfläche des Hohlprofilrohlings besteht, da die beiden Gesenkteile weit außerhalb einer Bewegungsbahn des Hohlprofilrohlings liegen. Durch das Vermeiden bzw. Reduzieren von Oberflächenbeschädigungen können besonders hohe Qualitätsanforderungen erfüllt werden.According to an advantageous embodiment of the invention, the actuator enables the clamping jaw to be adjusted when the forming tool is open. The forming tool can for example consist of at least two mutually adjustable Die parts are formed, which form the engraving in the closed state. The possibility of adjusting the clamping jaw when the forming tool is open enables the hollow profile blank to be moved into the forming tool without there being any risk of damaging the surface of the hollow profile blank, since the two die parts lie far outside a path of movement of the hollow profile blank. By avoiding or reducing surface damage, particularly high quality requirements can be met.
Zweckmäßig können die Gesenkteile des Umformwerkzeugs verstellt werden, während der Klemmbacken das Hohlprofilende fixiert. Hieraus ergibt sich ein Verfahrensvorteil, da die Gesenkteile erst unmittelbar vor dem Innenhochdruckumform- prozess auf den Hohlprofilrohling verfahren werden müssen und dadurch eine vorherige Beschädigung der Oberfläche des Hohlprofilrohlings durch eine Matrizenanlageflache vermieden werden kann. Gleichzeitig wird hierdurch ein vorprofi- lierungsbedingtes Einziehen des Hohlprofilrohlingsendes für den Fall verhindert, dass der Hohlprofilrohling aus der Schließbewegung des Umformwerkzeuges heraus durch ein Gesenkteil gequetscht und damit vorprofiliert werden soll.The die parts of the forming tool can expediently be adjusted while the clamping jaws fix the hollow profile end. This results in a process advantage, since the die parts only have to be moved onto the hollow profile blank immediately before the internal high-pressure forming process, and a damage to the surface of the hollow profile blank by a die contact surface can thereby be avoided. At the same time, this prevents the hollow profile blank end from being pulled in due to pre-profiling in the event that the hollow profile blank is to be squeezed out of the closing movement of the forming tool by a die part and thus pre-profiled.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention emerge from the subclaims, from the drawings and from the associated description of the figures with reference to the drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktional gleiche oder ähnliche Bauteile beziehen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own without departing from the scope of the present invention. Preferred exemplary embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description, the same reference symbols referring to the same or functionally identical or similar components.
Dabei zeigen:Show:
Fig. 1 einen Teil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Innendruckumformen in einer Ausgangsstellung,1 shows part of a device according to the invention for internal pressure forming in a starting position,
Fig. 2 eine Darstellung wie in Fig. 1, jedoch mit einem an ein Hohlprofilende angelegten Axialstempel,2 shows a representation as in FIG. 1, but with an axial punch applied to a hollow profile end,
Fig. 3 eine Darstellung wie in Fig. 2, jedoch mit einem von außen auf das Hohlprofilende gepressten Klemmbacken,3 shows a representation as in FIG. 2, but with a clamping jaw pressed from the outside onto the hollow profile end,
Fig. 4 eine Darstellung wie in Fig. 3, jedoch bei geschlossenem Umformwerkzeug.Fig. 4 is an illustration as in Fig. 3, but with the forming tool closed.
Entsprechend Fig. 1 weist eine Vorrichtung 10 zum Innenhochdruckumformen eines Hohlprofiles 5 eine Matrize 1, einen daran angeordneten und verstellbar gelagerten Klemmbacken 3 sowie einen Axialstempel 4 auf. Die Matrize 1 ist dabei Teil eines nicht näher erläuterten Umformwerkzeuges, in welchem das Hohlprofil 5 durch Innenhochdruck aufgeweitet und entsprechend einer Gravur 16 umgeformt wird. Der Klemmbacken 3 sowie der Axialstempel 4 sind Teil einer Abdichtvorrichtung 11, welche zum Halten und Abdichten eines aus der Gravur 16 bzw. Matrize 1 des Umformwerkzeuges herausragenden Endes 12 des Hohlprofiles 5 dient. Der Axial- Stempel 4 weist an einem dem Hohlprofilende 12 zugewandten Ende einen eintauchenden Abschnitt 6 (Dichtbereich) auf,
mit welchem der Axialstempel 4 in das Hohlprofil 5 eintaucht .According to FIG. 1, a device 10 for the internal high-pressure forming of a hollow profile 5 has a die 1, a clamping jaw 3 arranged thereon and adjustably mounted thereon, and an axial punch 4. The die 1 is part of a shaping tool, not explained in detail, in which the hollow profile 5 is expanded by internal high pressure and is shaped in accordance with an engraving 16. The clamping jaws 3 and the axial plunger 4 are part of a sealing device 11 which serves to hold and seal an end 12 of the hollow profile 5 which protrudes from the engraving 16 or die 1 of the forming tool. The axial plunger 4 has an immersing section 6 (sealing area) at an end facing the hollow profile end 12, with which the axial punch 4 dips into the hollow section 5.
Generell ist gemäß den Fig. 1 bis 4 jeweils nur ein Teil, beispielsweise in den Fig. 1 und 3 ein oberer Teil und in den Fig. 2 und 4 ein unterer Teil der Vorrichtung 10 gezeigt .1 to 4, only a part is shown, for example an upper part in FIGS. 1 and 3 and a lower part of the device 10 in FIGS. 2 and 4.
Der Axialstempel 4 erweitert sich von seinem eintauchenden Abschnitt 6 zum restlichen Stempelkörper hin stufig unter Ausbildung eines nicht näher bezeichneten Absatzes, mittels dem der Axialstempel 4 am Hohlprofilende 12 unter Einnahme der Gebrauchsstellung anschlägt. Der eintauchende Abschnitt 6 des Axialstempels 4 ist dabei derart bemessen, dass er in der Gebrauchsstellung (vgl. Fig. 2 bis 4) auf einer bestimmten Erstreckungslänge im Umformwerkzeug zu liegen kommt. Durch die dadurch erzielte Lagerung bleibt der Axialstempel 4 zentriert ausgerichtet, was die Beständigkeit einer Abdichtfunktion begünstigt.The axial ram 4 extends from its immersing section 6 to the rest of the ram body step-by-step to form a paragraph, not specified, by means of which the axial ram 4 strikes the hollow profile end 12 while in the use position. The immersed section 6 of the axial punch 4 is dimensioned such that in the position of use (cf. FIGS. 2 to 4) it comes to lie on a specific extension length in the forming tool. Due to the resulting storage, the axial punch 4 remains centered, which favors the durability of a sealing function.
Im Axialstempel 4 verläuft zumindest ein axialer Wirkmedienkanal 7, der einerseits mit einer nicht dargestellten Fluidhochdruckerzeugungsanlage verbunden ist und andererseits an einer Stirnseite 13 des Axialstempels 4 ausmündet. Günstigerweise ist ein Außendurchmesser des Axialstempels 4 auf dem eintauchenden Abschnitt 6 so bemessen, dass er dem Innendurchmesser des Hohlprofilendes 12 entspricht oder diesen geringfügig unterschreitet, so dass der Abschnitt 6 spielfrei, jedoch ohne plastische AufWeitung des Hohlprofilendes 12, oder mit geringer Spiel im Hohlprofilende 12 zu liegen kommt.At least one axial active media channel 7 runs in the axial plunger 4, which is connected on the one hand to a fluid high-pressure generation system (not shown) and on the other hand opens out on an end face 13 of the axial plunger 4. An outer diameter of the axial plunger 4 on the immersing section 6 is expediently dimensioned such that it corresponds to the inside diameter of the hollow profile end 12 or falls slightly short of it, so that the section 6 is free from play, but without plastic expansion of the hollow profile end 12, or with little play in the hollow profile end 12 comes to rest.
Gemäß Fig. 1 weist die Abdichtvorrichtung 11 zumindest eine Klemmbacke 3 auf, die Bestandteil des Umformwerkzeuges ist
und die an der Außenseite des Umformwerkzeugs radial zur Hohlprofilachse verschiebbar gelagert ist. An einer dem Hohlprofilende 12 zugewandten Stirnseite der Klemmbacke 3 ist zumindest eine Ringzacke 2 vorgesehen, welche beim Anpressen der Klemmbacke 3 auf das auf dem eintauchenden Abschnitt 6 aufliegende Hohlprofilende 12 dieses einkerbt und fixiert. Die durch die Ringzacke 2 erzeugte Kerbe kann beispielsweise bei der Weiterverwendung des Hohlprofils 5 bei einem Fügevorgang mit anderen Bauteilen in vorteilhafter Weise genutzt werden.1, the sealing device 11 has at least one clamping jaw 3, which is part of the forming tool and which is mounted on the outside of the forming tool so as to be displaceable radially to the hollow profile axis. At least one ring prong 2 is provided on an end face of the clamping jaw 3 facing the hollow profile end 12, which notches and fixes this when the clamping jaw 3 is pressed onto the hollow profile end 12 resting on the immersing section 6. The notch created by the ring spike 2 can be used advantageously, for example, when the hollow profile 5 is used further during a joining operation with other components.
Erfindungsgemäß ist zur Betätigung der Klemmbacke 3 ein Stellantrieb 14 vorgesehen (vgl. Fig. 3 und 4), der den Klemmbacken 3 zu dessen Verstellung ausschließlich radial zur Hohlprofilachse antreibt. Der Stellantrieb 14 kann dabei durch wenigsten einen Hydraulikzylinder gebildet sein oder wenigstens einen Hydraulikzylinder umfassen. Alternativ ist auch denkbar, dass der Stellantrieb 14 durch wenigstens einen Elektromotor gebildet ist oder wenigstens einen Elektromotor umfasst .According to the invention, an actuator 14 is provided for actuating the jaw 3 (cf. FIGS. 3 and 4), which drives the jaw 3 only radially to the hollow profile axis for its adjustment. The actuator 14 can be formed by at least one hydraulic cylinder or comprise at least one hydraulic cylinder. Alternatively, it is also conceivable that the actuator 14 is formed by at least one electric motor or comprises at least one electric motor.
Generell weist die Vorrichtung 2 zumindest zwei zueinander verstellbare Gesenkteile 15, beispielsweise ein oberes Gesenkteil 15 und ein unteres Gesenkteil 15, λ, auf, welche unabhängig von der Klemmbacke 3 aufeinander zu bzw. voneinander weg verstellt werden können. Gemäß den Fig. 1 bis 3 ist gezeigt, dass der Stellantrieb 14 ein Verstellen des Klemmbackens 3 bei geöffnetem Umformwerkzeug ermöglicht.In general, the device 2 has at least two mutually adjustable die parts 15, for example an upper die part 15 and a lower die part 15 , λ , which can be adjusted towards or away from one another independently of the clamping jaw 3. 1 to 3 it is shown that the actuator 14 enables the jaw 3 to be adjusted when the forming tool is open.
Um eine voneinander unabhängige Verstellbewegung des Klemmbackens 3 von dem Gesenkteil 15 zu ermöglichen, kann sich beispielsweise der Klemmbacken 3 gemäß Fig. 3 am Umformwerkzeug, das heißt am Gesenkteil 15λ, abstützen, während sich das Gesenkteil 15 an einem Fundament 9 abstützt.
Denkbar ist aber auch, dass sich gemäß Fig. 4 sowohl der Klemmbacken 3 als auch das Gesenkteil 15' des Umformwerk- zeugs unabhängig voneinander am Fundament 9 abstützen. I»In order to enable an independent adjustment movement of the clamping jaw 3 from the die part 15, the clamping jaw 3 according to FIG. 3 can, for example, be supported on the forming tool, that is to say on the die part 15 λ , while the die part 15 is supported on a foundation 9. However, it is also conceivable that, according to FIG. 4, both the clamping jaw 3 and the die part 15 ′ of the forming tool are supported independently of one another on the foundation 9. I »
Prinzipiell ist denkbar, dass die Klemmbacken 3 axial mitgeführt werden. Dadurch ist eine kontrollierbare und/oder steuerbare Materialnachführung während des Umformprozesses gewährleistet, wodurch die Qualität des hergestellten Hohlprofils 5 gesteigert werden kann. Die Mitführung der Klemmbacken 3 kann dabei entweder passiv erfolgen oder über einen nicht dargestellten, beispielsweise kraftgesteuerten, Stellantrieb, welcher eine Relatiwerstellung der Klemmbacken 3 bezüglich der Gesenkteile 15 axial zum Hohlprofil 5 ermöglicht .In principle, it is conceivable that the jaws 3 are carried axially. This ensures controllable and / or controllable material tracking during the forming process, as a result of which the quality of the hollow profile 5 produced can be increased. The clamping jaws 3 can either be carried passively or via a non-illustrated, for example force-controlled, actuator which enables the clamping jaws 3 to be set relative to the die parts 15 axially to the hollow profile 5.
Im folgenden soll kurz der Verfahrensablauf während des Klemm- bzw. Innenhochdruckumformprozesses erläutert werden:The process sequence during the clamping or hydroforming process is briefly explained below:
Am Verfahrensbeginn wird das Hohlprofil 5 in das untere Gesenkteil 15,λ des Umformwerkzeuges eingelegt, woraufhin der Abschnitt 6 des Axialstempels 4 gemäß Fig. 1 entlang der Bewegungsrichtung 8 in beide Enden, hier in das Ende 12 des Hohlprofiles 5, eingeschoben wird, bis dessen Absatz am Hohlprofilende 12 anschlägt. Alternativ ist denkbar, dass der eintauchende Abschnitt 6 vorab in das Hohlprofil 5 eingeschoben wird und dieses daraufhin zwischen die beiden Gesenkteile 15 und 15 λ verschoben wird.At the beginning of the process, the hollow profile 5 is inserted into the lower die part 15 , λ of the forming tool, whereupon the section 6 of the axial punch 4 according to FIG. 1 is pushed into both ends, here in the end 12 of the hollow profile 5, until the latter Heel strikes at the end of the hollow profile 12. Alternatively, it is conceivable that the immersing section 6 is inserted in advance into the hollow profile 5 and this is then moved between the two die parts 15 and 15 λ .
Danach wird in einem zweiten Verfahrensschritt gemäß Fig. 2 der Klemmbacken 3 mittels des Stellantriebes 14 radial von außen auf das Hohlprofilende 12 gepresst und dadurch dieses lagebeständig am eintauchenden Abschnitt 6 des Axialstempels 4 fixiert. Durch die Bewegung der Klemmbacke 3 in
Richtung der Bewegungsrichtung 8X auf das Hohlprofilende 12 zu, wird dieses durch die von dem Stellantrieb 14 ausgeübte Presskraft durch die Ringzacke 2 eingekerbt. Generell ist denkbar, dass der Stellantrieb 14 zum Verstellen der Gesenkteile 15 v und 15, x bzw. der Klemmbacken 3 als hydraulischer oder als elektromechanischer Stellantrieb ausgebildet ist .Thereafter, in a second method step according to FIG. 2, the clamping jaw 3 is pressed radially from the outside onto the hollow profile end 12 by means of the actuator 14 and thereby fixed in position on the immersed section 6 of the axial plunger 4. By moving the jaw 3 in Direction of the direction of movement 8 X towards the hollow profile end 12, this is notched by the pressing force exerted by the actuator 14 through the ring spike 2. It is generally conceivable that the actuator 14 for adjusting the die parts 15 v and 15 , x or the clamping jaws 3 is designed as a hydraulic or as an electromechanical actuator.
Die gemäß den Fig. 1 bis 4 gezeigte Ausführungsform der Ringzacke 2 stellt dabei lediglich eine mögliche Variante dar, wobei auch Klemmbacken 3 ohne Ringzacken 2 denkbar sind. In diesem Fall wird die Klemmbacke 3 unter Ausbildung einer Pressanpassung reibschlüssig mit dem Hohlprofilende 12 verbunden und dadurch abgedichtet .The embodiment of the ring spike 2 shown in FIGS. 1 to 4 represents only one possible variant, wherein clamping jaws 3 without ring spikes 2 are also conceivable. In this case, the jaw 3 is frictionally connected to the hollow profile end 12 to form a press fit and thereby sealed.
Gemäß Fig. 3 ist der Klemmvorgang und damit der Abdichtvorgang durch das radial Anpressen des Klemmbackens 3 an das Hohlprofilende 12 abgeschlossen und das Hohlprofil 5 lagebeständig in der Vorrichtung 10 fixiert. Nunmehr erfolgt durch den Stellantrieb 14 λ ein Verstellen des Gesenkteils 15' in Bewegungsrichtung 8'' auf das Hohlprofil 5 zu. Denkbar ist hierbei, dass entweder nur das obere Gesenkteil 15 oder aber das obere sowie das untere Gesenkteil 15', 15, λ eine Schließbewegung ausführen. Das Aufeinanderzuverstellen der beiden Gesenkteile 15' und 15' ' erfolgt solange, bis die beiden Gesenkteile 15 15 v x außerhalb der Gravur 9 auf dem Hohlprofil 5 zu liegen kommen. Die Gesenkteile 15' und 15, v werden dabei verstellt, während der Klemmbacken 3 das Hohlprofilende 12 fixiert. Durch die Klemmwirkung der Klemmbacken 3 wird ein Einziehen des Hohlprofilendes 12 durch das obere Gesenkteil 15' bei der Schließbewegung in die Gravur 16 verhindert.
Gemäß Fig. 4 ist nun der Schließvorgang des Umformwerkzeuges abgeschlossen, so dass das Hohlprofil 5 mittels der nicht dargestellten Fluidhochdruckerzeugungsanlage mit einem Druckfluid über den zumindest einen Wirkmedienkanal 7 befüllt werden kann. Danach wird das Druckfluid auf einen Innenhochdruck gespannt, wodurch sich das Hohlprofil 5 aufweitet und sich an eine Innenwandung der Gravur 16 konturentreu anlegt. Während der Aufweitung verhindern die Klemmbacken 3 einen Einzug des Hohlprofilendes 12 in die Gravur 16 und Dichten gleichzeitig das Hohlprofilende 12 ab . Nach erfolgtem Innenhochdruckumformen werden zunächst die Gesenkteile 15 v und 15v> und danach die Klemmbacken 3 zurückverfahren bzw. geöffnet, so dass das fertig umgeformte Hohlprofil 5 durch ein Zurückfahren des Axialstempels 4 entnommen werden kann.
3, the clamping process and thus the sealing process is completed by the radial pressing of the clamping jaw 3 against the hollow profile end 12 and the hollow profile 5 is fixed in position in the device 10. Now the actuator 14 λ adjusts the die part 15 ′ in the direction of movement 8 ″ toward the hollow profile 5. It is conceivable here that either only the upper die part 15 or else the upper and the lower die part 15 ', 15 , λ perform a closing movement. The two die parts 15 'and 15''are moved towards each other until the two die parts 15 15 vx come to rest on the hollow profile 5 outside the engraving 9. The die parts 15 'and 15 , v are adjusted while the jaws 3 fix the hollow profile end 12. The clamping action of the clamping jaws 3 prevents the hollow profile end 12 from being drawn into the engraving 16 by the upper die part 15 'during the closing movement. According to FIG. 4, the closing process of the forming tool is now completed, so that the hollow profile 5 can be filled with a pressure fluid via the at least one active media channel 7 by means of the fluid high pressure generation system, not shown. The pressurized fluid is then tensioned to an internal high pressure, as a result of which the hollow profile 5 expands and lies against the inner wall of the engraving 16 true to the contour. During the expansion, the jaws 3 prevent the hollow profile end 12 from being drawn into the engraving 16 and simultaneously seal the hollow profile end 12. After the internal high-pressure forming has been carried out, the die parts 15 v and 15 v> and then the clamping jaws 3 are first moved back or opened, so that the completely formed hollow profile 5 can be removed by retracting the axial punch 4.