Umformvorrichtung

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Innenhochdruckumformvorrichtung mit einem mehrteiligen Formwerkzeug und einer die Teile des Formwerkzeugs gegen die Umformbeaufschlagung zusammenhaltenden Spanneinrichtung.

[0002] Beim Innenhochdruckumformen sind an die Festigkeit der Einspannung der Formwerkzeugteile sowie des Formwerkzeuges selbst hohe Anforderungen zu stellen. Vor allem in der Endphase der Herstellung eines Formteils, in der das Formteilwerkstück weitgehend gegen die Formungswände des Werkzeugformhohlraums anliegt, überträgt sich der zur vollständigen Ausformung des Werkstücks erforderliche sehr hohe Arbeitsdruck auf Werkzeug und Spanneinrichtung. Trotz dieser hoher Beanspruchung sollte es dabei jedoch zu keiner, die Maßhaltigkeit des Formteils beeinträchtigenden Deformationen des Formhohlraums kommen, indem z.B. Werkzeugteile des Formwerkzeugs zusammenhaltende Spannbacken unter Aufweitung des Formhohlraums nachgeben. Entsprechend stabil sind Werkzeuge und Spanneinrichtungen solcher Innenhochdruckumformvorrichtungen auszulegen.

[0003] Aus der DE-A-4 432 692 ist eine gattungsbildende Innenhochdruckumformvorrichtung mit einer topfartigen Spannvorrichtung beschrieben. Ein Umformwerkzeug wird durch den Topf und einen darauf aufgesetzten, gegen den Topf und das Umformwerkzeug verspannbaren Deckel zusammen-gehalten. Zum Heben und Senken des Deckels steht ein Hubzylinder zur Verfügung.

[0004] Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue Umformvorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die insbesondere in Bezug auf den zur Sicherung der Formstabilität des Formhohlraums erforderlichen Aufwand verbessert ist.

[0005] Die diese Aufgabe lösende Umformvorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung oder/und das Formwerkzeug mindestens eine, Deformationen des Formhohlraums beim Umformen wenigstens teilweise kompensierende Gegenspanneinrichtung aufweist.

[0006] Entsprechend dieser Erfindungslösung nimmt man eine gewisse Verformung von Spanneinrichtung oder/und Werkzeug in Kauf, erzeugt aber durch Spannkraftbeaufschlagung über eine oder auch mehrere in der Spannvorrichtung oder/und dem Werkzeug vorgesehener Gegenspanneinrichtungen für ausgleichende Verformungen, so daß der Formhohlraum weitgehend seine Gestalt beibehält. Bei gleichbleibender Fertigungsgenauigkeit können Spann- und Werkzeugteile dementsprechend weniger stabil mit geringerem Aufwand an Material hergestellt werden. Vorteilhaft verringern sich damit auch Masse und Gewicht der Umformvorrichtung insgesamt.

[0007] Während mechanische, z.B. Keile aufweisende, Gegenspanneinrichtungen verwendbar sind, umfaßt in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Gegenspanneinrichtung eine Gegendruckkammer.

[0008] Die Gegendruckkammer kann mit dem Arbeitsdruck beaufschlagt werden, wobei vorteilhaft eine zur Druckbeaufschlagung des Werkstücks verwendete Einrichtung auch für die Gegendruckkammer mitgenutzt werden kann.

[0009] Andererseits könnte jedoch für die Druckbeaufschlagung der Gegendruckkammer eine zusätzliche Einrichtung vorgesehen sein, die es ermöglicht, in der Gegendruckkammer einen ober- oder unterhalb des Arbeitsdrucks gelegenen Gegendruck zu erzeugen, der z.B. in Abhängigkeit von der jeweiligen Gestaltung des Werkzeugs bzw. herzustellenden Formteils im Hinblick auf eine optimale Kompensation von Formhohlraumverformungen eingestellt werden könnte.

[0010] In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Gegendruckkammer in einem gegen das Formwerkzeug anliegenden Spannbacken vorgesehen, wobei z.B. zwischen der Gegendruckkammer und dem Werkzeug eine verhältnismäßig dünne Spannbackenwandung vorgesehen sein kann, welche sich unter dem Einfluß des Gegendrucks gegen das Werkzeug wölbt und so einem Nachgeben des Spannbackens oder/und Werkzeugs entgegenwirkt.

[0011] Alternativ könnte auf einer dem Werkzeug abgewandten Spannbackenseite ein Kurzhubzylinder, in dem die Gegendruckkammer gebildet ist, am Spannbacken angreifen.

[0012] Entsprechend einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt der Spannbacken gegen das Formwerkzeug mit einem durch die Druckbeaufschlagung der Gegendruckkammer gegen den übrigen Spannbacken beweglichen Teil des Spannbackens an, wobei dieser bewegliche Teil insbesondere in der Art eines in dem Spannbacken geführten Druckkolbens ausgebildet ist. Gibt der Spannbacken unter dem Einfluß der Umformungsbeaufschlagung eines Werkstücks nach, so verschiebt sich der Spannbackenkolben bei Aufrechterhaltung eines geeigneten Drucks in der Gegendruckkammer entsprechend, so daß der dagegen anliegende Werkzeugteil an Ort und Stelle verbleibt.

[0013] Diese Ausführungsform mit einem beweglichen Spannbackenteil ist besonders vorteilhaft in einer Innenhochdruckumformvorrichtung, in welcher der Spannbacken über einen Bajonettring in Spannanlage gegen das Werkzeug gebracht werden kann, wobei eine einen Gegenspannbacken umfassende Werkzeughalterung für den Bajonettring ein Gegenlager bildet. Durch die Kompensationsmöglichkeit über den Spannbacken mit der Gegendruckkammer entschärfen sich vor allem die Festigkeitsanforderungen an die Verriegelungsteile des Bajonettverschlusses, die somit weniger massiv ausgebildet zu sein brauchen.

[0014] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Gegendruckkammer, einschließlich eines Druckverbindungskanals, mit einer abdichtenden Auskleidung versehen, die insbesondere durch eine die Gegendruckkammer ballonartig ausfüllende Kunststoffmembran gebildet sein kann. Eine solche flexible Abdichtungsauskleidung ist vor allem bei der genannten Ausführungsform mit einem druckkolbenartigen Spannbackenteil von Vorteil, weil dann der Druckkolben in seiner Führung nicht besonders abgedichtet zu sein braucht.

[0015] Die Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels und der beiliegenden, sich auf dieses Ausführungsbeispiel beziehenden Zeichnung beschrieben werden.

[0016] Die Zeichnung zeigt eine Innenhochdruckumformeinrichtung in einer Schnittdarstellung.

[0017] In der Figur ist eine topfartig ausgebildete Werkzeughalterung 1 mit einer Bodenwand 2 und einer vertikalen Zylinderwand 3 gezeichnet. In der Bodenwand 2 ist ein sich über einen großen Teil der Wandfläche erstreckender Durchbruch 4 vorgesehen. In der Zylinderwand 3 sind einander gegenüberliegende Durchbrüche 5 und 6 gebildet.

[0018] Ein Spannbacken 7 steht mit einem dagegen über einen Hydraulikzylinder 8 drehbaren Bajonettring 9 im Eingriff.

[0019] Dem Spannbacken 7 gegenüberliegend ist eine Spannbackengegenplatte 10 angeordnet, die auf einer durch den verbliebenen Teil der Bodenplatte 2 gebildeten Schulter aufliegt.

[0020] Zwischen dem Spannbacken 7 und der Spannbackengegenplatte 10 ist ein Formwerkzeug mit einem Oberteil 11 und einem Unterteil 12 angeordnet. In dem zweiteiligen Formteilwerkzeug befindet sich ein durch Umformung eines Rohres gebildetes Werkstück 13.

[0021] Der Spannbacken 7 weist ein Oberteil 14 mit einer Ringausnehmung auf, in die ein von dem Bajonettring nach innen vorstehender Ringsteg 15 eingreift. Unterhalb des Ringstegs 14 ist der Spannbacken 7 im Durchmesser etwas aufgeweitet. Mit dem Bezugszeichen 16 ist ein unterer Teil des Spannbackens 7 bezeichnet, der einen in der Art eines Druckkolbens in einer Ausnehmung in dem oberen Teil 14 des Spannbackens 7 geführten oberen Abschnitt aufweist und mit einer Ringschulter 18 gegen die Unterseite des Spannbackenoberteils 14 anlegbar ist. Bei Anlage der Ringschulter 18 gegen die Unterseite des Spannbackenoberteils 14 verbleibt eine durch das Spannbackenoberteil 14 und das Spannbackenunterteil 16 gebildete Gegendruckkammer 17, die über einen Verbindungskanal 19 durch Fluiddruck beaufschlagbar ist. Die Gegendruckkammer 17 und der Verbindungskanal 19 sind durch eine abdichtende Kunststoffmembran 20 ausgekleidet.

[0022] Der Bajonettring 9 greift mit auf seinem Umfang angeordneten Verschlußzähnen 21 in eine Ringausnehmung 22 in der Zylinderwand 3 ein, wobei die Verschlußzähne in einer Drehstellung entsprechende Verschlußzähne 23 an der Zylinderwand 3 hintergreifen. In einer anderen Drehstellung kann der Bajonettring mit dem Spannbacken 7 nach oben abgehoben werden, wobei die Verschlußzähne 21 des Bajonettrings 9 zwischen den Verschlußzähnen 23 an der Zylinderwand 3 hindurchgeführt werden.

[0023] Mit den Bezugszahlen 24 und 25 sind bewegbare Halterungen für an das Werkstück 13 anlegbare Druckfluidzuführungsleitungen 26 und 27 bezeichnet.

[0024] Die Bewegung des Spannbackenunterteils 16 nach unten begrenzende Gegenanschläge sind in der Figur nicht gezeigt.

[0025] Im folgenden wird die Funktionsweise der vorangehend beschriebenen Vorrichtung erläutert.

[0026] In einem Zustand, in welchem der Bajonettverschluß mit dem Spannbacken 7 von dem topfartigen Werkzeughalter 1 abgehoben ist, wird eine für den gegebenen Anwendungsfall geeignete Spannbackengegenplatte 10 auf den Boden 2 des Werkzeugshalters 1 aufgelegt. Danach werden der untere Teil 12 des Werkzeugs, das Werkstück 13 und der obere Teil 11 des Werkzeugs eingesetzt.

[0027] Zur Verspannung der Werkzeugteile 11 und 12 wird der Bajonettring 9 mit dem Spannbacken 7 zunächst abgesenkt, wobei die Verschlußzähne 21 des Bajonettrings 9 zwischen den Verschlußzähnen 23 an dem oberen Rand der Zylinderwand 3 des Werkzeugshalters 1 hindurchtreten. Mit Hilfe des Hydraulikzylinders 8 wird dann der Bajonettring verdreht, wobei die Zähne 21 des Bajonettrings 9 die Verschlußzähne 23 an der Zylinderwand 3 hintergreifen. Durch geeignete Abschrägung der Zähne wird dabei ein Preßdruck des Spannbackens 7 gegen den oberen Werkzeugteil 11 und ein entsprechender Preßgegendruck über den Werkzeughalter 1 und die Spannbackengegenplatte 10 auf den Werkzeugunterteil 12 übertragen.

[0028] Zum Umformen des Werkstücks werden nun die Fluiddruckzuführungsleitungen 26 und 27 in der in der Figur gezeigten Weise über nicht gezeigte Dichtungseinrichtungen an das rohrförmige Werkstück 13 angesetzt und ein Fluid, im vorliegenden Fall Wasser, unter Druck in das Werkstück eingebracht. Gleichzeitig wird Fluid unter gleichem Druck in die Gegendruckkammer 17 eingelassen.

[0029] Unter dem Fluiddruck verformt sich das rohrförmige Werkstück und legt sich zunehmend an die Formwände der Werkzeugteile 11 und 12 an, wodurch die insbesondere in vertikaler Richtung zwischen den Spannbacken 7 und dem oberen Werkzeugteil 11 bzw. der Spannbackengegenplatte 10 und dem unteren Werkzeugteil 12 wirksame Preßkraft erhöht wird. Einem Nachgeben der durch den Werkzeughalter 1 mit der Spannbackengegenplatte 10 und den Spannbacken 7 gebildeten Spannvorrichtung, insbesondere im Bereich des Bajonettrings 9, wird dadurch entgegengewirkt, daß der in der Gegendruckkammer 17 herrschende Gegendruck den Spannbackenunterteil 18 zum Ausgleich nach unten verschiebt, der so die Werkstückteile unter Konstanthaltung der Höhe des Formhohlraums an Ort und Stelle hält.

Ansprüche

1. Innenhochdruckumformvorrichtung mit einem mehrteiligen Formwerkzeug und einer die Teile (11,12) des Formwerkzeugs gegen die Umformbeaufschlagung zusammenhaltenden Spanneinrichtung (1,7,9,10),
dadurch gekennzeichnet,
daß die Spanneinrichtung oder/und das Formwerkzeug mindestens eine, Deformationen des Formhohlraums beim Umformen wenigstens teilweise kompensierende Gegenspanneinrichtung (16-20) aufweist.

2. Innenhochdruckumformvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gegenspanneinrichtung eine Gegendruckkammer (17) umfaßt.

3. Innenhochdruckumformvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gegendruckkammer (17) zur Beaufschlagung mit dem Arbeitsdruck (Pi) der Umformvorrichtung vorgesehen ist.

4. Innenhochdruckumformvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß für die Gegendruckkammer eine von der Arbeitsdruckerzeugung unabhängige Druckbeaufschlagungseinrichtung zur Druckbeaufschlagung mit insbesondere einstellbarem Druck vorgesehen ist.

5. Innenhochdruckumformvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gegendruckkammer (17) in einem gegen das Formwerkzeug (11,12) anliegenden Spannbacken (7) vorgesehen ist.

6. Innenhochdruckumformvorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Spannbacken (7) gegen das Formwerkzeug (11,12) mit einem durch die Druckbeaufschlagung der Gegendruckkammer (17) gegen den übrigen Spannbacken beweglichen Teil (18) des Spannbackens anliegt.

7. Innenhochdruckumformvorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der bewegliche Teil (18) des Spannbackens einen in der Art eines in dem Spannbacken geführten Druckzylinders gebildeten Abschnitt aufweist.

8. Innenhochdruckumformvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Spannbacken (7) über einen Bajonettring (9) gegen das Werkzeug (11,12) anpreßbar ist, wobei eine einen Gegenspannbacken (10) aufnehmende Formwerkzeughalterung (1) für den Bajonettring ein Gegenlager bildet.

9. Innenhochdruckumformvorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Werkzeughalterung (1) topfartig, insbesondere mit einem gegen den Topfboden (2) anlegbaren Gegenspannbacken (10) ausgebildet ist.

10. Innenhochdruckumformvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gegendruckkammer (17), insbesondere einschließlich eines Druckverbindungskanals (19), mit einer abdichtenden Auskleidung (20) versehen ist.

11. Innenhochdruckumformvorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Auskleidung durch eine die Gegendruckkammer (17) ballonartig ausfüllende Kunststoffmembran (20) gebildet ist.

12. Innenhochdruckumformvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die oder/und eine weitere Gegendruckkammer in einem auf einen Spannbacken einwirkenden Kurzhubzylinder gebildet ist.

Claims

1. Internal high-pressure forming apparatus having a multi-piece forming tool and a clamping device (1, 7, 9, 10) holding the parts (11, 12) of the forming tool together against the pressurizing during the forming, characterized in that the clamping device and/or the forming tool has at least one counter-clamping device (16-20) at least partly compensating for deformations of the forming cavity during the forming.

2. Internal high-pressure forming apparatus according to Claim 1, characterized in that the counter-clamping device comprises a counter-pressure chamber (17).

3. Internal high-pressure forming apparatus according to Claim 2, characterized in that the counter-pressure chamber (17) is provided for pressurizing with the working pressure (Pi) of the forming apparatus.

4. Internal high-pressure forming apparatus according to Claim 2 or 3, characterized in that a pressurizing device independent of the generation of the working pressure and intended for pressurizing with an particularly adjustable pressure is provided for the counter-pressure chamber.

5. Internal high-pressure forming apparatus according to one of Claims 2 to 4, characterized in that the counter-pressure chamber (17) is provided in a clamping jaw (7) bearing against the forming tool (11, 12).

6. Internal high-pressure forming apparatus according to Claim 5, characterized in that the clamping jaw (7) bears against the forming tool (11, 12) with a clamping-jaw part (18) which can be moved against the other clamping jaw part by the pressurizing of the counter-pressure chamber (17).

7. Internal high-pressure forming apparatus according to Claim 6, characterized in that the movable part (18) of the clamping jaw has a section formed like a pressure cylinder guided in the clamping jaw.

8. Internal high-pressure forming apparatus according to one of Claims 5 to 7, characterized in that the clamping jaw (7) can be pressed against the tool (11, 12) via a bayonet ring (9), a forming-tool holder (1) accommodating a counter-clamping jaw (10) and forming an abutment for the bayonet ring.

9. Internal high-pressure forming apparatus according to Claim 8, characterized in that the tool holder (1) is of pot-like design, in particular with a counter-clamping jaw (10) which can be placed against the pot base (2).

10. Internal high-pressure forming apparatus according to one of Claims 2 to 9, characterized in that the counter-pressure chamber (17), in particular including a pressure connecting passage (19), is provided with a sealing lining (20).

11. Internal high-pressure forming apparatus according to Claim 10, characterized in that the lining is formed by a plastic diaphragm (20) filling the counter-pressure chamber (17) like a balloon.

12. Internal high-pressure forming apparatus according to one of Claims 1 to 12, characterized in that the counter-pressure chamber and/or a further counter-pressure chamber is formed in a short-stroke cylinder acting on a clamping jaw.

Revendications

1. Dispositif de formage à haute pression interne présentant un outil de moulage à plusieurs pièces et un dispositif de serrage (1, 7, 9, 10) maintenant ensemble les pièces (11, 12) de l'outil de moulage contre la charge de forrnage, caractérisé en ce que le dispositif de serrage et/ou l'outil de moulage présente au moins un dispositif de contre-serrage (16 - 20) compensant au moins partiellement des déformations de l'espace creux de moulage lors du formage.

2. Dispositif de formage à haute pression interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de contre-serrage comprend une chambre de contre-pression (17).

3. Dispositif de formage à haute pression interne selon la revendication 2, caractérisé en ce que la chambre de contre-pression (17) est prévue pour l'alimentation de la pression de travail (Pi) du dispositif de formage.

4. Dispositif de formage à haute pression interne selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'on a prévu, pour la chambre de contre-pression, un dispositif d'alimentation de pression indépendant de la production de la pression de travail pour l'alimentation avec une pression réglable en particulier.

5. Dispositif de formage à haute pression interne selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la chambre de contre-pression (17) est prévue dans une mâchoire de serrage (7) placée contre l'outil de moulage (11, 12).

6. Dispositif de formage à haute pression interne selon la revendication 5, caractérisé en ce que la mâchoire de serrage (7) est située contre l'outil de moulage (11, 12) avec une pièce (18) de la mâchoire de serrage mobile par l'alimentation en pression de la chambre de contre-pression (17) contre l'autre mâchoire de serrage.

7. Dispositif de formage à haute pression interne selon la revendication 6, caractérisé en ce que la pièce mobile (18) de la mâchoire de serrage présente une section formée comme un cylindre de pression guidé dans la mâchoire de serrage.

8. Dispositif de formage à haute pression interne selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que la mâchoire de serrage (7) peut être comprimée via un anneau à baïonnette (9) contre l'outil (11, 12), un dispositif de fixation (1) de l'outil de moulage comprenant une mâchoire de contre-serrage (10) formant une butée pour l'anneau à baïonnette.

9. Dispositif de formage à haute pression interne selon la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif de fixation de l'outil (1) est exécuté en forme de creuset, en particulier avec une mâchoire de contre-serrage (10) pouvant être placée contre le fond du creuset (2).

10. Dispositif de formage à haute pression interne selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que la chambre de contre-pression (17), en particulier y compris un canal de liaison de pression (19), est pourvue d'un revêtement (20) qui rend étanche.

11. Dispositif de formage à haute pression interne selon la revendication 10, caractérisé en ce que le revêtement est formé par une membrane en matériau synthétique (20) remplissant la chambre de contre-pression (17) de manière analogue à un ballon.

12. Dispositif de formage à haute pression interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la chambre de contre-pression et/ou une autre chambre de contre-pression est formée dans un cylindre à course courte agissant sur une mâchoire de serrage.

Zeichnung