WO2008064746A1 - Verschlusseinrichtung für das explosionsumformen - Google Patents

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WO2008064746A1
WO2008064746A1 PCT/EP2007/009113 EP2007009113W WO2008064746A1 WO 2008064746 A1 WO2008064746 A1 WO 2008064746A1 EP 2007009113 W EP2007009113 W EP 2007009113W WO 2008064746 A1 WO2008064746 A1 WO 2008064746A1
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WO
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connection unit
wedge
movement
support structure
static support
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/009113
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English (en)
French (fr)
Inventor
Alexander Zak
Valentine Flitsch
Andreas Stranz
Original Assignee
Cosma Engineering Europe Ag
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Filing date
Publication date
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Priority to US12/517,126 priority patent/US8250892B2/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
    • B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
    • B21D26/06—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure by shock waves
    • B21D26/08—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure by shock waves generated by explosives, e.g. chemical explosives
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49805—Shaping by direct application of fluent pressure
    • Y10T29/49806—Explosively shaping

Definitions

  • the invention relates to a closure device for explosive forming with the features of the preamble of claim 1.
  • the invention is based on the object to design a closure device for explosive forming, with which a simple and secure manner by means of a movement of a connection unit, a Explosionsumformtechnikmaschinecht closed and the explosion forces can be supported.
  • a closure device with the features of claim 1.
  • the static support structure as an additional element allows a separation of the two functions fastening the closure device on the mold and wedge-translational motion coupling between the wedge structure and the connection unit.
  • the guidance of the movable wedge structure on the static support structure allows a uniform movement of the same despite high actuation and explosion forces.
  • these forces which are partly transversely acting due to the diversion can be supported laterally on the static holding structure.
  • the static support structure comprises the wedge structure like a frame. This can contribute to the stability and torsional rigidity of the closure device when considerable forces of explosion occur and ensures an approximately constant alignment of the components with one another.
  • sliding aids are provided on the relatively moving surfaces between the wedge structure and the static support structure. These sliding aids can assist in uniform movement of the wedge structure on the static support structure and promote the force support via the static support structure.
  • these sliding aids are metallic sliding linings.
  • Metallic sliding linings withstand high forces, such as during operation and as a result of the explosion.
  • the static support structure is attached to the explosive forming tool.
  • the static support structure supported on the Explosionsumformwerkmaschinezeug and remain statically in position relative to the tool despite the occuring closing and explosion forces.
  • the static support structure via at least one anchor element with the Explosionsumformwerkmaschine.
  • the static support structure can be safely and effectively supported on the explosive forming tool.
  • the at least one anchor element may be mounted on the static support structure in at least one positive-locking receptacle.
  • the closing and explosion forces can be transmitted safely.
  • the movement of the connection unit is guided on the anchor element. This ensures a secure alignment of the movement of the terminal unit relative to the tool and the static support structure.
  • friction-reducing intermediate elements are provided on the relatively moving surfaces between the connection unit and the anchor element in order to be able to support a uniform movement of the connection unit on the anchor element.
  • the friction-reducing intermediate elements are metallic sliding linings which have a high service life and low wear at high loading forces.
  • the wedge structure comprises the connection unit approximately U-shaped transversely to the direction of movement of the connection unit.
  • connection unit has at least one transmission element, which is coupled in a motion-coupled manner with the wedge structure, transversely to the direction of movement of the connection unit, on which the wedge structure is movable. On the transmission element, the forces and movements are transmitted from the wedge structure to the connection unit.
  • the wedge structure has a wedge guide, with which the at least one transmission element is engaged.
  • the wedge guide is particularly suitable for guiding the transmission element in it against tilting.
  • the at least one transmission element and the at least one wedge guide are inclined in the same direction and to the same degree with respect to the direction of movement of the connection unit. This can improve the transmission of forces and strokes and allow uniform movements of the transmission element in the wedge guide.
  • the slip-promoting intermediate structures are metallic sliding linings.
  • Metallic sliding coatings convince with high forces by general abrasiveness.
  • the wedge structure is moved by means of an actuating element, in particular a hydraulic actuator.
  • the actuator can be selected according to the requirements in terms of force and stroke. Hydraulic actuators are due to the high achievable forces associated with sufficient precision.
  • the actuating element extends transversely through the wall of the static support structure. "Wall” in this sense includes side, ceiling and / or bottom walls, thus ensuring good access of the actuating element to the wedge structure in the closure device.
  • the closure device is detachably attached as a unit to the explosive forming tool.
  • the closure device can be attached to a desired tool depending on use and later attached to another tool for a new use, if necessary.
  • the static support structure has an approximately ring-like closed structure.
  • Such closed structures can be extremely stable and torsionally stiff, which can be of great advantage in the forces occurring during explosion forming.
  • the static support structure is closed by a yoke approximately annular.
  • the yoke closes the support structure in a stiffening manner and can ensure good accessibility of the parts in the static support structure during assembly and disassembly. Also in manufacturing, the mentioned multi-part in terms of manufacturing costs and costs can be beneficial.
  • connection unit is supported by sliding guides on the yoke.
  • This additional guidance can assist a smooth movement of the terminal unit and contribute to the torsional rigidity of the overall equipment.
  • at least one of the relatively moving surfaces between the terminal unit and the yoke at least one sliding element.
  • these additional elements can also have the advantage that it is possible to compensate for manufacturing tolerances.
  • the sliding elements on metallic sliding coatings can be manufactured with very tight tolerances.
  • connection unit has two transmission elements and the wedge structure has two wedge guides in each case transversely to the direction of movement of the connection unit. The presence of two elements each in engagement can ensure that the power flow is divided and better supported.
  • connection unit has at least one gas supply unit and / or an ignition device and / or a tool closure and / or a tool seal.
  • FIG. 2 shows an embodiment of the closure device in perspective view
  • Figure 3 shows a part of the closure device of Figure 2
  • Figure 4 shows the wedge structure of the closure device of Figure 2 in detail.
  • FIG. 1 schematically shows a partial section through a closure device for explosion transformation 1 in its unspecified detail in a press 2.
  • the press is shown in a highly simplified manner as upper 3 and lower 4 press halves, in between being an explosive forming tool with an upper 5 and a lower box 6.
  • a work piece 36 to be formed by dashed lines is still spaced from a cavity 37, indicated by dashed lines, of the tool 5, 6, which determines its final shape.
  • dashed line slightly conical or cylindrical plug 38 widens the workpiece 36 deforming at one end and thus clamps it with respect to the tool 5, 6 a. This plug 38 serves for the tool closure and the sealing of the tool 5, 6.
  • An anchor element 7, the closure device 1 is connected to the Explosionsumformwerkmaschinemaschine 5 and 6.
  • This anchor element 7 is received in a positive receptacle 8 of a static support structure 9.
  • a wedge structure 10 is movably guided, which is actuated by a hydraulic actuator 11.
  • a hydraulic actuator 11 about guided in a wedge guide 12 transmission elements 13, the connection unit
  • the ratio of the force applied to actuate the wedge structure 10 to the resulting force moving the terminal unit 14 is about 3-5: 1, more preferably 3.5-4.5: 1, and more specifically about 4: 1.
  • the wedge guide 12 is inclined about 60 ° to 85 °, in particular 75 ° to 80 ° and in particular about 77 ° relative to the direction of movement 28 of the connection unit 14. This ensures a favorable power ratio to intercept short high force peaks well and so keep the terminal unit 14 during the explosion in the desired position 15. Depending on the inclination of the wedge guide 12 and the inertia of the wedge structure 10 contributes to this task.
  • connection unit 14 In a working position 15 of the connection unit 14, the connection unit 14 is located on the forming tool 5 and 6 and the plug 38 in the Malawikavtician 37. This is also the hydraulic actuator 11 in its working position 16. Will now the hydraulic actuator 11 in the direction 27 so actuated that it moves from its working position 15 in its rest position shown in dashed lines 17, the wedge structure 10 moves to the same extent with the hydraulic actuator 11 on. The guided in the wedge guide 12 Ü transmission elements 13 of the connection unit 14 are forced to a movement 28 transversely to the mentioned movement 27 of the hydraulic actuator 11 and thus the wedge structure 10. As a result, the connection unit 14 performs an axial movement of its working position
  • a gas supply and ignition system 19 is shown with just executed ignition tube and cross-drilled gas supply lines.
  • the gas system 19 is supplied via corresponding lines 35 with valves 20.
  • the ignition of the gas mixture via an ignition 39th
  • connection unit 14 via the work 15, 16 and rest positions 18, 17 of the connection unit 14 and of the actuating wedge structure 10 or of the hydraulic actuator 11 shown in dashed lines is shown in particular from the schematic illustration in FIG.
  • Figures 2 to 4 show an example of an embodiment of the invention.
  • Figure 2 shows the entire closure device 1 in a perspective, uncut view.
  • the static support structure 9 is executed here in several parts. Between the yoke 21, which is shown here as a top wall of the static support structure 9, and a bottom wall 23 are held by means of fastening elements 25, side walls 24. These side walls 24 enclose the wedge structure 10 approximately annularly and, together with the yoke 21 and the wall 23 shown as a bottom, form the approximately frame-shaped connection unit 14.
  • connection unit 14 the gas supply 19 can be seen again. Also here two-piece anchor element 7 can be seen.
  • the dotted line 26 shows the axis of the closure device 1 and at the same time the direction of movement of the connection unit 14th
  • sliding liners 30, which are located on the side of the connection unit 14 facing the yoke, can also be found on the sliding surface between the connection unit 14 and the yoke 21. Further, likewise metallic, sliding linings 31 can be found on the connection unit 14 on the surfaces moving relative to the armature element 7.
  • FIG. 4 shows the wedge structure 10 in detail. Shown is also the actuator plate 22, via which the wedge structure 10 is actuated.
  • the metallic sliding linings 33 are located between the wedge structure 10 and the inner sides of the static support structure 9 and allow a low-friction sliding upon actuation of the wedge structure 10.
  • additional sliding linings 34 are provided, which are located on the surface of the wedge structure moving with respect to the transfer elements 13 10 and thus form the Gegengleitbelä- ge to the sliding linings 29 on the transmission elements 13.
  • the metallic sliding linings are screwed tight, which are indicated by small black circular areas.
  • a workpiece to be reshaped is introduced into the tool 5, 6, which is closed together with the anchoring element 7 divided in two according to upper and lower box 6.
  • the anchor element 7 is guided in the aligned in the direction of the closing movement recording 8.
  • the connection unit 14 is moved to the tool 5, 6.
  • the hydraulic actuator 11 actuates the wedge structure 10 via the actuator plate 22.
  • an ignitable gas mixture is introduced into the workpiece interior via the gas supply and ignition system 19 and ignited by the ignition 39.
  • the high following on the explosion kickback acts counter to the direction of actuation of the connection unit 14, but is supported on the static support structure 9 and redirected via the connection via the anchor member 7 to the forming tool 5, 6 partly such that the forces for sealing closure of Tool 5, 6 can be used by the connection unit 14.
  • the connection unit 14 is again moved away from the forming tool 5, 6 into the rest position 18 via reverse movements of the hydraulic actuator 11 and the wedge structure 10.

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Abstract

Durch die Erfindung soll eine Verschlusseinrichtung (1) für das Explosionsumformen mit einer gegenüber dem Explosionsumformwerkzeug (5, 6) zwischen einer Arbeitsposition an dem Werkzeug und einer Ruheposition (18) bewegbaren Anschlusseinheit (14) derart gestaltet werden, dass das Explosionsumformwerkzeug (5, 6) auf einfache und sichere Art und Weise verschlossen werden kann und gleichzeitig die Explosionskräfte abgestützt werden können. Diese Aufgabe wird durch eine Verschlusseinrichtung (1) gelöst, bei welcher eine Keilstruktur (10) beweglich an einer statischen Haltestruktur (9) geführt und mit der Anschlusseinheit (14) bewegungsgekoppelt ist, wobei die resultierende Bewegung (28) der Anschlusseinheit (14) quer zur Bewegung (27) der Keilstruktur (10) gerichtet ist.

Description

Verschlusseinrichtung für das Explosionsumformen
Die Erfindung betrifft eine Verschlusseinrichtung für das Explosionsumformen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Beim Explosionsumformen wird ein meist rohrförmiges Werkstück durch den entstehenden Innendruck plastisch aufgeweitet. Vor dem Umformvorgang befindet sich das Werkstück in einem geschlossenen Werkzeug und wird dann durch den Innendruck gegen die Werkzeug- kavität gepresst. Der dazu nötige, hohe Innendruck entsteht durch die Zündung eines Gasgemisches im Inneren; bei Detonationsgeschwindigkeiten bis 5000 m/s muss das Werkzeug Kräften äquivalent zu etwa 400 i stand hauen. Daher ist das dichtende Schließen des Umformwerkzeugs von besondere Bedeutung für das Explosionsumformen.
Ein Explosionsumformverfahren ist in der nachveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 102005025660 „Vorrichtung und Verfahren zum Explosionsumformen" beschrieben. Die beschriebene Vorrichtung dient insbesondere der Ausbildung einer Dichtung zwischen dem geschlossenen Formwerkzeug und dem rohrartigen Werkstück durch einen konischen Stopfen. Dieser Stopfen bildet die Fortsetzung eines Zündrohrs, welches zwischen einer angerückten Arbeits- und einer zum Formwerkzeug beabstandeten Ruheposition bewegbar ist. Dazu werden die Kraft und der Hub eines Hydraulikzylinders von einem Steuerelement übersetzt. In dem seitlich offenen, vom Hydraulikzylinder betätigten Steuerelement befindet sich eine schräge Nut für das Zündrohr und eine axial verlaufende, gerade Nut für ein Eingriffselement. Über die schräge Nut wird das axial geführte Zündrohr durch eine Bewegung des Steuerelements bewegt. Das Eingriffselement wird von der Bewegung des Steuerelements nicht mit erfasst, da es in der geraden Nut beweglich geführt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Verschlusseinrichtung für das Explosionsumformen zu gestalten, mit welcher auf einfache und sichere Art und Weise mit Hilfe einer Bewegung einer Anschlusseinheit ein Explosionsumformwerkzeug verschlossen und die Explosionskräfte abgestützt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Verschlusseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die statische Haltestruktur als zusätzliches Element ermöglicht eine Trennung der beiden Funktionen Befestigen der Verschlusseinrichtung am Formwerkzeug und keilübersetzende Bewegungskopplung zwischen der Keilstruktur und der Anschlusseinheit. Die Führung der beweglichen Keilstruktur an der statischen Haltestruktur ermöglicht einen gleichförmigen Bewegungsablauf derselben trotz hoher Betätigungs- und Explosionskräfte. Zudem können diese durch die Umleitung zum Teil quer wirkenden Kräfte seitlich an der statischen Haltestruktur abgestützt werden.
In einem günstigen Ausführungsbeispiel umfasst die statische Haltestruktur die Keilstruktur rahmenartig. Dies kann bei den auftretenden beträchtlichen Explosionskräften zur Stabilität und Verwindungssteife der Verschlusseinrichtung beitragen und sorgt für eine etwa gleich bleibende Ausrichtung der Bauteile zueinander.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sind an den relativ zueinander bewegten Flächen zwischen der Keilstruktur und der statischen Haltestruktur Gleithilfen vorgesehen. Diese Gleithilfen können eine gleichförmige Bewegung der Keilstruktur an der statischen Haltestruktur unterstützen und die Kraftabstützung über die statische Haltestruktur fördern.
Vorteilhafterweise sind diese Gleithilfen metallische Gleitbeläge. Metallische Gleitbeläge widerstehen hohen auftretenden Kräften, wie hier bei der Betätigung und infolge der Explosion.
In einer besonders günstigen Ausführungsform ist die statische Haltestruktur an dem Explosionsumformwerkzeug befestigt. Damit kann die statische Haltestruktur an dem Explosionsumformwerkzeug abgestützt und trotz der auftretenden Schließ- und Explosionskräfte statisch in ihrer Position relativ zum Werkzeug bleiben.
Es kann von Vorteil sein, die statische Haltestruktur über mindestens ein Ankerelement mit dem Explosionsumformwerkzeug zu verbinden. Damit kann die statische Haltestruktur sicher und wirksam an dem Explosionsumformwerkzeug abgestützt werden.
In besonderer Weise kann das mindestens eine Ankerelement an der statischen Haltestruktur in mindestens einer formschlüssigen Aufnahme gelagert sein. Über den Formschluss lassen sich die Schließ- und Explosionskräfte sicher übertragen. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Bewegung der Anschlusseinheit an dem Ankerelement geführt. Dies gewährleistet eine sichere Ausrichtung der Bewegung der Anschlusseinheit relativ zu dem Werkzeug und der statischen Haltestruktur.
Vorteilhafterweise sind an den relativ zueinander bewegten Flächen zwischen der Anschlusseinheit und dem Ankerelement reibungsmindemde Zwischenelemente vorgesehen, um eine gleichmäßige Bewegung der Anschlusseinheit am Ankerelement unterstützen zu können.
Vorteilhafterweise sind die reibungsmindemden Zwischenelemente metallische Gleitbeläge, welche bei hohen Belastungskräften eine hohe Lebensdauer und einen geringen Verschleiß aufweisen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Keilstruktur die Anschlusseinheit etwa U- förmig quer zur Bewegungsrichtung der Anschlusseinheit. Damit werden die auf die Keilstruktur wirkenden Kräfte gut von ihr aufgenommen, wobei die Bewegung der Anschlusseinheit ermöglicht wird.
In besonderer Weise weist die Anschlusseinheit mindestens ein mit der Keilstruktur bewegungsgekoppeltes Übertragungselement quer zur Bewegungsrichtung der Anschlusseinheit auf, an welchem die Keilstruktur beweglich ist. An dem Übertragungselement werden die Kräfte und Bewegungen von der Keilstruktur auf die Anschlusseinheit übertragen.
In einer günstigen Ausführungsform weist die Keilstruktur eine Keilführung auf, mit welcher das mindestens eine Übertragungselement im Eingriff ist. Die Keilführung eignet sich in besonderem Maße, das Übertragungselement darin verkantungssicher zu führen.
In einer günstigen Ausführungsform der Erfindung sind das mindestens eine Übertragungselement und die mindestens eine Keilführung in gleicher Richtung und in gleichem Maße gegenüber der Bewegungsrichtung der Anschlusseinheit geneigt. Das kann die Übertragung von Kräften und Hüben verbessern und gleichförmige Bewegungen des Übertragungselements in der Keilführung ermöglichen.
Vorteilhafterweise sind an den relativ zueinander bewegten Flächen zwischen dem mindestens einen Übertragungselement und der mindestens einen Keilführung gleitfördernde Zwi- schenstrukturen vorgesehen. Dies ermöglicht eine wirksamere Kraftübertragung zwischen dem Übertragungselement und der Keilaufnahme.
In einem günstigen Ausführungsbeispiel sind die gleitfördernden Zwischenstrukturen metallische Gleitbeläge. Metallische Gleitbeläge überzeugen bei hohen Kräften durch generelle Abriebarmut.
Vorteilhafterweise wird die Keilstruktur mit Hilfe eines Betätigungselements, insbesondere eines Hydraulik-Aktuators bewegt. Das Betätigungselement kann den Anforderungen bezüglich Kraft und Hub entsprechend ausgewählt werden. Hydraulik-Aktuatoren eignen sich aufgrund der hohen erzielbaren Kräfte verbunden mit ausreichender Präzision.
Es kann von Vorteil sein, dass sich das Betätigungselement quer durch die Wandung der statischen Haltestruktur erstreckt. „Wandung" in diesem Sinne beinhaltet Seiten-, Decken- und/oder Bodenwände. Damit ist ein guter Zugang des Betätigungselements zu der Keilstruktur in der Verschlusseinrichtung gewährleistet.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist die Verschlusseinrichtung als Einheit lösbar am Explosionsumformwerkzeug befestigt. Damit kann die Verschlusseinrichtung je nach Verwendung an ein gewünschtes Werkzeug angebracht und später gegebenenfalls an ein anderes Werkzeug für eine neue Verwendung angebracht werden.
Günstigerweise weist die statische Haltestruktur eine etwa ringartig geschlossene Struktur auf. Derart geschlossene Strukturen können äußerst stabil und verwindungssteif sein, was bei den beim Explosionsumformen auftretenden Kräften von großem Vorteil sein kann.
In einer Ausführungsform ist die statische Haltestruktur durch ein Joch etwa ringartig geschlossen. Das Joch schließt die Haltestruktur in versteifender Weise und kann bei der Montage und Demontage für eine gute Zugänglichkeit der in der statischen Haltestruktur befindlichen Teile sorgen. Auch bei der Fertigung kann die erwähnte Mehrteiligkeit in Bezug auf Fertigungsaufwand und Kosten von Vorteil sein.
Es ist von Vorteil, wenn die Anschlusseinheit an dem Joch gleitgeführt abgestützt ist. Diese zusätzliche Führung kann eine gleichmäßige Bewegung der Anschlusseinheit unterstützen und zur Verwindungssteifigkeit der Gesamteinrichtung beitragen. Vorteilhafterweise weist mindestens eine der relativ zueinander bewegten Flächen zwischen der Anschlusseinheit und dem Joch mindestens ein Gleitelement auf. Diese zusätzlichen Elemente können neben der Reibungsminderung auch den Vorteil besitzen, dass sich Fertigungstoleranzen ausgleichen lassen.
Günstigerweise weisen die Gleitelemente metallische Gleitbeläge auf. Besonders metallische Gleitbeläge lassen sich mit sehr engen Toleranzen fertigen.
In einem günstigen Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Anschlusseinheit zwei Übertragungselemente und die Keilstruktur zwei Keilführungen jeweils quer zur Bewegungsrichtung der Anschlusseinheit auf. Das Vorhandensein je zweier Elemente im Eingriff kann dafür sorgen, dass der Kraftfluss aufgeteilt und besser abgestützt wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Anschlusseinheit mindestens eine Gaszufuhreinheit und/oder eine Zündvorrichtung und/oder einen Werkzeugverschluss und/oder eine Werkzeugabdichtung auf.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 schematisch das Prinzip der Erfindung mit einem Teilschnitt durch die Verschlusseinrichtung,
Figur 2 eine Ausführungsform der Verschlusseinrichtung in perspektivischer Ansicht,
Figur 3 einen Teil der Verschlusseinrichtung aus Figur 2 und
Figur 4 die Keilstruktur der Verschlusseinrichtung von Figur 2 im Detail.
Gleiche Bezugszeichen verweisen dabei auf gleiche Teile bzw. Merkmale, unabhängig von der Figur, in welcher sie dargestellt werden.
Figur 1 zeigt schematisch einen Teilschnitt durch eine Verschlusseinrichtung für das Explo- sionsumformen 1 in ihrer nicht näher detaillierten Lage in einer Presse 2. Die Presse ist hier stark vereinfacht als obere 3 und untere 4 Pressenhälfte dargestellt, dazwischen befindet sich ein Explosionsumformwerkzeug mit einem Ober- 5 und einem Unterkasten 6. Ein gestrichelt dargestelltes umzuformendes Werkstück 36 ist noch von einer gestrichelt angedeuteten Kavität 37 des Werkzeugs 5, 6, die dessen Endgestalt bestimmt, beabstandet. Ein ebenfalls in gestrichelter Linie gezeigter leicht konischer oder zylindrischer Stopfen 38 weitet das Werkstück 36 an einem Ende verformend auf und spannt es damit gegenüber dem Werkzeug 5, 6 ein. Dieser Stopfen 38 dient dem Werkzeugverschluss und der Abdichtung des Werkzeugs 5, 6.
Über ein Ankerelement 7 ist die Verschlusseinrichtung 1 mit dem Explosionsumformwerkzeug 5 und 6 verbunden. Dieses Ankerelement 7 ist in einer formschlüssigen Aufnahme 8 einer statischen Haltestruktur 9 aufgenommen. In der statischen Haltestruktur 9 ist eine Keilstruktur 10 beweglich geführt, welche von einem Hydraulik-Aktuator 11 betätigt wird. Über in einer Keilführung 12 geführte Übertragungselemente 13 kann die Anschlusseinheit
14 mit dem daran ausgebildeten Stopfen 38 bewegt werden. Die Anschlusseinheit 14 ist in dem Ankerelement 7 axial geführt, so dass Bewegungen nur in dieser Richtung 28 übertragen werden können.
Das Verhältnis der zur Betätigung der Keilstruktur 10 aufzubringenden Kraft zu der resultierenden, die Anschlusseinheit 14 bewegenden Kraft ist etwa 3-5:1, insbesondere 3,5-4,5:1 und im Besonderen etwa 4:1. Dazu ist die Keilführung 12 etwa 60° bis 85°, insbesondere 75° bis 80° und im Besonderen etwa 77° gegenüber der Bewegungsrichtung 28 der Anschlusseinheit 14 geneigt. Dies gewährleistet ein günstiges Kraftverhältnis, um kurzzeitige hohe Kraftspitzen gut abzufangen und so die Anschlusseinheit 14 auch während der Explosion in der gewünschten Position 15 zu halten. Je nach Neigung der Keilführung 12 trägt auch die Trägheit der Keilstruktur 10 mit zu dieser Aufgabe bei.
In einer Arbeitsposition 15 der Anschlusseinheit 14 befindet sich die Anschlusseinheit 14 am Umformwerkzeug 5 und 6 und der Stopfen 38 in der Werkzeugkavität 37. Dabei befindet sich auch der Hydraulik-Aktuator 11 in seiner Arbeitsposition 16. Wird nun der Hydraulik- Aktuator 11 in der Richtung 27 derart betätigt, dass er sich von seiner Arbeitsposition 15 in seine gestrichelt dargestellte Ruheposition 17 bewegt, bewegt sich die Keilstruktur 10 in gleichem Maße mit dem Hydraulik-Aktuator 11 fort. Die in der Keilführung 12 geführten Ü- bertragungselemente 13 der Anschlusseinheit 14 werden zu einer Bewegung 28 quer zur erwähnten Bewegung 27 des Hydraulik-Aktuators 11 und damit der Keilstruktur 10 gezwungen. Dadurch führt die Anschlusseinheit 14 eine axiale Bewegung von ihrer Arbeitsposition
15 in ihre in gestrichelter Linie gezeigte Ruheposition 18 aus, in der sie zum Umformwerkzeug 5 und 6 beabstandet ist. Im Schnitt der Anschlusseinheit 14 ist ein Gaszufuhr- und -zündsystem 19 mit gerade ausgeführtem Zündrohr und quergebohrten Gaszuleitungen gezeigt. Versorgt wird das Gassystem 19 über entsprechende Leitungen 35 mit Ventilen 20. Die Zündung des Gasgemisches erfolgt über eine Zündeinrichtung 39.
Aus der Schemadarstellung in Figur 1 ist speziell die Bewegungskopplung der Anschlusseinheit 14 über die in gestrichelter Linie dargestellten Arbeits- 15, 16 und Ruhepositionen 18, 17 der Anschlusseinheit 14 sowie der betätigenden Keilstruktur 10 bzw. des Hydraulik- Aktuators 11 dargestellt.
Eine Ausgestaltung der einzelnen Komponenten der Verschlusseinrichtung 1 , speziell der Übertragungselemente 13, wird aus den folgenden Figuren 2 bis 4 detailliert ersichtlich.
Ebenso sind z.B. ein Joch 21 und eine Aktuatorplatte 22 der Einfachheit halber erst in den folgenden Figuren dargestellt, dafür wird auf den Stopfen 38 nicht näher eingegangen.
Die Figuren 2 bis 4 zeigen exemplarisch eine Ausführungsform der Erfindung. Dabei stellt Figur 2 die gesamte Verschlusseinrichtung 1 in perspektivischer, ungeschnittener Ansicht dar. Die statische Haltestruktur 9 ist hier mehrteilig ausgeführt. Zwischen dem Joch 21, welches hier als Deckenwandung der statischen Haltestruktur 9 dargestellt ist, und einer Bodenwandung 23 werden mit Hilfe von Befestigungselementen 25, Seitenwandungen 24 gehalten. Diese Seitenwandungen 24 umschließen die Keilstruktur 10 etwa ringförmig und bilden zusammen mit dem Joch 21 und der als Boden dargestellten Wandung 23 die etwa rahmenförmige Anschlusseinheit 14.
An der Anschlusseinheit 14 ist wieder die Gaszufuhr 19 erkennbar. Auch das hier zweiteilig ausgebildete Ankerelement 7 ist zu sehen. Die strichpunktierte Linie 26 zeigt die Achse der Verschlusseinrichtung 1 und gleichzeitig die Bewegungsrichtung der Anschlusseinheit 14.
Figur 3 zeigt die Verschlusseinrichtung 1 aus Figur 2, wobei das Joch 21 , die Befestigungselemente 25, eine der Seitenwandungen 24 der statischen Haltestruktur 9 und das obere Ankerelement 7 nicht dargestellt sind, was einen Blick auf das Innenleben erleichtert. So ist jetzt die Aktuatorplatte 22 zu sehen, an welcher der hier nicht gezeigte Hydraulik-Aktuator 11 ansetzt, um über sie die Keilstruktur 10 zu bewegen. Durch eine Bewegung 27 der Keilstruktur 10 erfolgt durch die Zwangskopplung eine Bewegung 28 der Anschlusseinheit 14. Die Zwangskopplung erfolgt durch in der Keilführung 12 geführte Übertragungselemente 13. Um das Gleiten der Keilführung 12 an den seitlichen Flächen der Übertragungselemente 13 zu erleichtern, weisen beide Übertragungselemente beidseits metallische Gleitbeläge 29 auf. Im Übrigen weisen die Seitenflächen der Übertragungselemente 13 die selbe Neigung wie die Keilführung 12 auf. Zur Reibungsminderung finden sich auch an der Gleitfläche zwischen der Anschlusseinheit 14 und dem Joch 21 Gleitbeläge 30, welche sich an der dem Joch zugewandten Seite der Anschlusseinheit 14 befinden. Weitere, ebenfalls metallische, Gleitbeläge 31 finden sich an der Anschlusseinheit 14 an den relativ gegenüber dem Ankerelement 7 bewegten Flächen.
Durch zeichnerisches Weglassen des oberen Ankerelements 7 ist in Figur 3 die Führung der Anschlusseinheit 14 im Ankerelement 7 gut ersichtlich, sowie die Befestigung des Ankerelements 7 in der formschlüssigen Aufnahme 8 der statischen Haltestruktur 9. Ein Durchgang in der als Boden ausgeprägten Wandung 23 der statischen Haltestruktur 9 erlaubt einen Zugang des nicht dargestellten Hydraulik-Aktuators 11 über die Aktuatorplatte 22 zur Keilstruktur 10. In der Bodenwandung 23 sind ebenfalls die Aufnahmen 32 der Befestigungselemente 25 der statischen Haltestruktur 9 zu sehen.
Figur 4 zeigt die Keilstruktur 10 im Detail. Dargestellt ist ebenfalls die Aktuatorplatte 22, über welche die Keilstruktur 10 betätigt wird. Zu sehen ist hier eine zweigeteilte Keilstruktur 10 sowie deren Gleitbeläge. Die metallischen Gleitbeläge 33 befinden sich zwischen der Keilstruktur 10 und den Innenseiten der statischen Haltestruktur 9 und ermöglichen dort ein reibungsarmes Abgleiten bei Betätigung der Keilstruktur 10. In dieser Ausführungsform sind zusätzliche Gleitbeläge 34 vorgesehen, die sich an der gegenüber den Übertragungselementen 13 bewegten Fläche der Keilstruktur 10 befinden und die somit die Gegengleitbelä- ge zu den Gleitbelägen 29 an den Übertragungselementen 13 bilden. Wie in der Figur vorher sind in dieser Ausführungsform die metallischen Gleitbeläge festgeschraubt, welche durch kleine schwarze Kreisflächen kenntlich gemacht sind.
Ein umzuformendes Werkstück wird in das Werkzeug 5, 6 eingebracht, welches zusammen mit dem entsprechend Ober- 5 und Unterkasten 6 zweigeteilten Ankerelement 7 geschlossen wird. Dabei wird das Ankerelement 7 in der in Richtung der Schließbewegung ausgerichteten Aufnahme 8 geführt. Zum Explosionsumformen des Werkstücks wird die Anschlusseinheit 14 zum Werkzeug 5, 6 bewegt. Dazu betätigt der Hydraulik-Aktuator 11 über die Aktuatorplatte 22 die Keilstruktur 10. Die in der Keilführung 12 der Keilstruktur 10 geführten Übertragungselemente 13 bewirken zusammen mit der Axialführung der Anschlussein- heit 14 in den Ankerelementen 7 eine Bewegung der Anschlusseinheit auf das Umform- werkzeug 5, 6 zu. Durch die Neigung der Keilführung 12 gegenüber der Aufnahme 8 des Ankerelements 7 und der Bewegungsrichtung 27 der Keilstruktur 10 und des Hydraulik- Aktuators 11 kommt es zu diesem Axialversatz der Anschlusseinheit 14 in Richtung 28 auf das Werkzeug 5, 6 zu.
Durch die Gasleitungen 35 und Ventile 20 wird ein zündfähiges Gasgemisch über das Gaszufuhr- und -zündsystem 19 in das Werkstückinnere eingebracht und durch die Zündung 39 gezündet. Der hohe auf die Explosion folgende Rückschlag wirkt entgegen der Betätigungsrichtung auf die Anschlusseinheit 14, wird jedoch über die statische Haltestruktur 9 abgestützt und über deren Anbindung über das Ankerelement 7 an das Umformwerkzeug 5, 6 zum Teil derart umgeleitet, dass die Kräfte zum dichtenden Verschluss des Werkzeugs 5, 6 durch die Anschlusseinheit 14 eingesetzt werden können. Nach erfolgtem Umformen wird die Anschlusseinheit 14 über umgekehrte Bewegungen des Hydraulik-Aktuators 11 und der Keilstruktur 10 wieder vom Umformwerkzeug 5, 6 in die Ruheposition 18 abgerückt.

Claims

Ansprüche
1. Verschlusseinrichtung (1 ) für das Explosionsumformen, mit welcher eine Anschlusseinheit (14) gegenüber einem Explosionsumformwerkzeug (5, 6) zwischen einer Arbeitsposition (15) an dem Werkzeug (5, 6) und einer Ruheposition (18) bewegbar ist, wobei eine Keilstruktur (10) beweglich an einer statischen Haltestruktur (9) geführt und mit der Anschlusseinheit (14) bewegungsgekoppelt ist, wobei eine Bewegung (28) der Anschlusseinheit (14) quer zu einer Bewegung (27) der Keilstruktur (10) gerichtet ist.
2. Einrichtung (1) nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass die statische Haltestruktur (9) die Keilstruktur (10) rahmenartig umfasst.
3. Einrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an den relativ zueinander bewegten Flächen zwischen der Keilstruktur (10) und der statischen Haltestruktur (9) Gleithilfen vorgesehen sind.
4. Einrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleithilfen metallische Gleitbeläge (33) sind.
5. Einrichtung (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die statische Haltestruktur (9) an dem Explosionsumformwerkzeug (5, 6) befestigt ist.
6. Einrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die statische Haltestruktur (9) über mindestens ein Ankerelement (7) mit dem Explosionsumformwerkzeug (5, 6) verbunden ist.
7. Einrichtung (1 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Ankerelement (7) an der statischen Haltestruktur (9) in mindestens einer formschlüssigen Aufnahme (8) gelagert ist.
8. Einrichtung (1 ) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung (28) der Anschlusseinheit (14) an dem Ankerelement (7) geführt ist.
9. Einrichtung (1) nach Ansprüch e, dadurch gekennzeichnet, dass an den relativ zueinander bewegten Flächen zwischen der Anschlusseinheit (14) und dem Ankerelement (7) reibungsmindemde Zwischenelemente vorgesehen sind.
10. Einrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die reibungsmindernden Zwischenelemente metallische Gleitbeläge (31) sind.
11. Einrichtung (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Keilstruktur (10) die Anschlusseinheit (14) quer zur Bewegungsrichtung (28) der Anschlusseinheit (14) etwa U-förmig umfasst.
12. Einrichtung (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusseinheit (14) mindestens ein mit der Keilstruktur (10) bewegungsgekoppeltes Übertragungselement (13) quer zur Bewegungsrichtung (28) der Anschlusseinheit (14) aufweist, an welchem die Keilstruktur (10) beweglich ist.
13. Einrichtung (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Keilstruktur (10) mindestens eine Keilführung (12) aufweist, mit welcher das mindestens eine Übertragungselement (13) in Eingriff ist.
14. Einrichtung (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Übertragungselement (13) und die mindestens eine Keilführung (12) in gleicher Richtung und in gleichem Maße gegenüber der Bewegungsrichtung (28) der Anschlusseinheit (14) geneigt sind.
15. Einrichtung (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass an den relativ zueinander bewegten Flächen zwischen dem mindestens einen Übertragungselement (13) und der mindestens einen Keilführung (12) gleitfördernde Zwischenstrukturen vorgesehen sind.
16. Einrichtung (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die gleitfördernden Zwischenstrukturen metallische Gleitbeläge (29/34) sind.
17. Einrichtung (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Keilstruktur (10) mit Hilfe eines Betätigungselements, insbesondere eines Hydraulik-Aktuators, bewegt wird.
18. Einrichtung (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Betätigungselement quer durch die Wandung (23) der statischen Haltestruktur (9) erstreckt.
19. Einrichtung (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese als Einheit lösbar am Explosionsumformwerkzeug (5, 6) befestigt ist.
20. Einrichtung (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die statische Haltestruktur (9) eine etwa ringartig geschlossene Struktur aufweist.
21. Einrichtung (1) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die statische Haltestruktur (9) durch ein Joch (21) etwa ringartig geschlossen ist.
22. Einrichtung (1) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusseinheit (14) an dem Joch (21) gleitgeführt abgestützt ist.
23. Einrichtung (1) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der relativ zueinander bewegten Flächen zwischen der Anschlusseinheit (14) und dem Joch (21) mindestens ein Gleitelement aufweist.
24. Einrichtung (1) nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitelemente metallische Gleitbeläge (30) aufweisen.
25. Einrichtung (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusseinheit (14) zwei Übertragungselemente (13) und die Keilstruktur (10) zwei Keilführungen (12) jeweils quer zur Bewegungsrichtung (28) der Anschlusseinheit (14) aufweist.
26. Einrichtung (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusseinheit (14) mindestens eine Gaszufuhreinheit (19) und/oder eine Zündvorrichtung und/oder einen Werkzeugverschluss und/oder eine Werkzeugabdichtung aufweist.
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