[0001] Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zum Zusammenhalten von Teilen eines
Formwerkzeugs beim Innenhochdruckumformen, mit einem einen Spannbacken bildenden Werkzeugträger,
einer sich versetzt zur Arbeitsposition des Formwerkzeugs von dem Werkzeugträger erstreckenden
Zugspannhalterung, einem gegenüber dem Werkzeugträger angeordneten beweglichen Spannbacken,
und einer zum Zusammenhalten der Formwerkzeugteile zwischen dem beweglichen Spannbacken
und dem Werkzeugträger den beweglichen Spannbacken zwischen der Zugspannhalterung
und dem Formwerkzeug verkeilenden Bajonettspanneinrichtung.
[0002] Es sind derartige Spannvorrichtungen zum Zusammenhalten von Teilen eines Formwerkzeugs
beim Innenhochdruckumformen bekannt, bei denen der Werkzeugträger zusammen mit der
Zugspannhalterung topfförmig mit dem Topfboden als Werkzeugträger ausgebildet sind.
In der vertikalen, zylindrischen Topfwand sind Öffnungen für die Einführung von an
ein umzuformendes Werkstück anzusetzenden Druckfluidzuführungsleitungen sowie für
die Beschickung des Formwerkzeugs mit einem umzuformenden Werkstück vorgesehen. Zur
Installation eines Werkzeugs ist der Spannbacken im gelösten Zustand der Bajonettspanneinrichtung
so weit anzuheben, daß der topfförmige Werkzeughalter von oben her zugänglich ist.
Das Werkzeug und ggf. Abstandsstücke sind dann vertikal von oben in den Werkzeughalter
einzuführen.
[0003] Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue Spannvorrichtung der oben
genannten Art zu schaffen, die insbesondere in Bezug auf Werkzeuginstallationen leichter
zu handhaben ist.
[0004] Die diese Aufgabe lösende Spannvorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß die Zugspannhalterung wenigstens eine, zur Zuführung des Formwerkzeugs in die
Arbeitsposition in einer Richtung senkrecht zur Spannrichtung geeignete Zuführungsöffnung
aufweist.
[0005] Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Zugspanneinrichtung derart, daß die Werkzeugteile
dem Werkzeugträger seitlich horizontal zuführbar sind, ergibt sich gegenüber der nach
dem Stand der Technik praktizierten Zuführung von oben eine deutliche Erleichterung
der Werkzeugmontage.
[0006] Die Zugspanneinrichtung könnte z.B. zwei sich im Abstand zueinander von dem Werkzeugträger
erstreckende Platten aufweisen, so daß ein Werkzeug von zwei Seiten her zwischen den
Platten auf dem Werkzeugträger angeordnet werden könnte.
[0007] Größtmöglichen Installationsfreiraum ergibt sich in einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, in welcher die Zugspannhalterung sich von einem insbesondere plattenförmigen
Werkzeugträger erstreckende Halterungssäulen und eine an den Halterungssäulen im Abstand
zu dem Werkzeugträger angebrachte Trägerplattform mit einem Durchbruch für den beweglichen
Spannbacken und um den Durchbruch herum angeordneten Verhakungsteilen der Bajonettspanneinrichtung
aufweist, wobei hier größtmögliche Zuführungsöffnungen zwischen den Halterungssäulen
gebildet sind.
[0008] In der Spannstellung steht der Spannbacken dann nach unten von der Trägerplattform
vor, wobei er über die Bajonettspanneinrichtung zwischen einem auf dem Werkzeugträger
angeordneten Werkzeug und der Trägerplattform verkeilt ist. In einer zweckmäßigen
Ausführungsform der Erfindung kann der Abstand der Trägerplattform von dem Werkzeugträger
zur Einstellung unterschiedlicher Spannausgangspositionen variiert, d.h. die Trägerplattform
gehoben oder abgesenkt werden.
[0009] In einer zweckmäßigen Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Hubeinrichtung zum
Anheben und Absenken des Spannbackens auf, wobei diese Hubeinrichtung gleichzeitig
zur Halterung des Spannbackens dienen kann, solange der Spannbacken nicht gegen ein
Formwerkzeug anliegt.
[0010] Gemäß einer bevorzugten konstruktiven Lösung ist diese Hubeinrichtung, die z.B. auch
durch einen oder mehrere Hydraulikzylinder gebildet sein kann, mit einer mit dem Spannbacken
verbundenen Kolbenstange an einer über der Trägerplattform angeordneten weiteren Trägerplattform
angebracht wobei vorteilhaft die weitere Trägerplattform gegen die den Durchbruch
aufweisende Trägerplattform abgestützt ist. Durch letztere Maßnahme ist gewährleistet,
daß bei einer Verstellung der Spannausgangsposition durch Höhenverstellung der den
Durchbruch aufweisenden Trägerplattform keine entsprechende Veränderung des Hubbereichs
der Hubeinrichtung erforderlich ist.
[0011] Zweckmäßig weist die erfindungsgemäße Vorrichtung ferner Einrichtungen zur vertikalen
Führung des durch die Hubeinrichtung bewegten Spannbackens auf, wobei diese Führungen
im wesentlichen durch von der Trägerplattform mit dem Durchbruch vorstehende Führungsstangen
und Führungsbuchsen gebildet sind, welche an einer mit dem Spannbacken an dessen Oberseiten
verbundenen, über den Spannbacken überstehenden Platte angebracht sind.
[0012] In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Bajonettspanneinrichtung
einen auf dem Spannbacken aufsitzenden Bajonettring auf, wobei der Bajonettring insbesondere
auf einer an dem Spannbacken gebildeten Ringschulter aufsitzt. Die Verspannung des
Spannbackens über einen solchen, gegen den Spannbacken drehbaren Bajonettring hat
gegenüber direkt am Spannbacken angebrachten Bajonettverhakungsteilen den wesentlichen
Vorteil, daß zur Verkeilung des Spannbackens dieser nicht selbst gedreht zu werden
braucht, was in Anbetracht der Preßanlage gegen das Werkzeug nachteilig wäre.
[0013] Zur Gewährleistung kurzer Spannwege bei hoher zu übertragender Spannkraft weist die
Bajonettspanneinrichtung vorzugsweise eine Vielzahl von einen Zahnkranz um den Bajonettring
bzw. den Durchbruch in der Trägerplattform bildenden Bajonettverhakungen auf.
[0014] Entsprechend einer weiteren zweckmäßigen Konstruktionslösung weist der Bajonettring
nach oben vorstehende Angriffslager für hydraulische Drehbetätigungseinrichtungen
auf, wobei diese Angriffslager durch in der obengenannten Platte gebildete Durchbrüche
geführt sind, wobei die Platte mit Gegenlagern für die Hydraulikbetätigungseinrichtungen
versehen sein kann.
[0015] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Spannbacken
als eine Gegenspanneinrichtung eine durch Fluiddruck, z.B. den Arbeitsdruck der Vorrichtung,
beaufschlagbare Gegendruckkammer auf, durch die Deformationen des Formhohlraums entgegengewirkt
werden kann, welche z.B. dadurch auftreten können, daß der Spannbacken unter der Einwirkung
der beim Umformvorgang auftretenden Preßkräfte nachgibt und die Werkzeugteile sich
dadurch auseinanderbewegen. Die Gegendruckkammer könnte auch in einem auf einen Spannbacken
oder/und das Werkzeug einwirkenden Kurzhubzylinder gebildet sein.
[0016] Vorzugsweise ist ein gegen das Werkzeug anliegender Teil des Spannbackens gegen den
übrigen Spannbacken beweglich vorgesehen und weist einen in der Art eines Druckkolbens
ausgebildeten, durch den Fluiddruck in der Gegenkammer beaufschlagbaren Abschnitt
auf. Bei geeigneter Druckbeaufschlagung läßt sich so ein Nachgeben des Spannbackens
kompensieren, indem der bewegliche Abschnitt relativ zum Spannbacken entsprechend
vorrückt und so die Werkzeugteile an Ort und Stelle hält. Zweckmäßig ist die Gegendruckkammer
mit einer flexiblen, insbesondere durch eine Kunststoffmembran gebildeten Dichtungsauskleidung
versehen, so daß zur Abdichtung des Druckkolbenabschnitts keine besonderen Maßnahmen
getroffen zu werden brauchen. Durch die Kompensationsmöglichkeit über die Gegendruckkammer
besteht die Möglichkeit, für die Stabilität der Spannvorrichtung maßgebende Teile
weniger stabil auszubilden, weil ein Nachgeben des Spannbackens in bestimmtem Umfang
in Kauf genommen werden kann.
[0017] Eine insbesondere in diesem Zusammenhang zweckmäßige Konstruktion der Trägerplattform
sieht vor, daß die Plattform ein den Durchbruch mit den Verhakungen aufweisenden Ringteil,
die Plattform mit den Halterungssäulen verbindende Buchsenteile und die Buchsenteile
mit dem Ringteil verbindende Plattenverstrebungen aufweist und somit verhältnismäßig
leicht konstruiert ist.
[0018] In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der
Werkzeugträger hinterschnittene Rillen für die Spannbefestigung von Werkzeugteilen
aufweist. Solche insbesondere in engem Abstand vorgesehene Rillen, in denen verhakbare
Halterungsklemmen verschiebbar sind, erlauben eine nahezu beliebige Verhakungsanordnung
dieser Klemmen entsprechend unterschiedlichen Maßen von Werkzeugteilen.
[0019] Die Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispielen und der beiliegenden, sich
auf diese Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen näher erläutert und beschrieben
werden. Es zeigen:
- Fig. 1
- ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Seitenansicht,
- Fig. 2
- die Vorrichtung von Fig. 1 in einer zu der Seitenansicht von Fig. 1 senkrechten Seitenansicht
(teilweise geschnitten),
- Fig. 3
- die Vorrichtung gemäß den Fig. 1 und 2 in einer Draufsicht mit einem Teilschnitt in
einer ersten Ebene,
- Fig. 4
- die Vorrichtung gemäß den Fig. 1 und 2 in einer Draufsicht mit einem Teilschnitt in
einer zweiten Ebene, und
- Fig. 5
- ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung.
[0020] Mit dem Bezugszeichen 1 ist in den Fig. 1 bis 4 eine in dem gezeigten Ausführungsbeispiel
quadratische Werkzeugträgerplatte bezeichnet, in deren Befestigungsoberfläche hinterschnittene
Spannrillen 2 vorgesehen sind. Von jedem der vier Eckbereiche der Werkzeugträgerplatte
1 erstreckt sich eine Halterungssäule 3. Im Abstand zu dem Werkzeugträger 1 ist über
dem Werkzeugträger an den Halterungssäulen 3 eine Trägerplattform 4 angebracht. In
dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Trägerplattform 4 an den Halterungssäulen
3 starr befestigt. Stattdessen könnte auch vorgesehen sein, daß die Trägerplattform
4 an den Halterungssäulen 3 verschiebbar und in verschiedenen Höhenpositionen über
der Werkzeugträgerplatte 1 festlegbar ist.
[0021] Von der Trägerplattform 4 erstrecken sich insgesamt vier Vertikalträger 5 mit einem
Doppel-T-Profil, welche eine über der Trägerplattform 4 angeordnete weitere Trägerplattform
6 abstützen.
[0022] In der Mitte der weiteren Trägerplattform 6 ist ein Hydraulikzylinder 7 gehaltert,
der als Hubeinrichtung für einen an der Zylinderstange 9 des Hydraulikzylinders 7
angebrachten Spannbacken 8 dient.
[0023] An der Oberseite des Spannbackens 8 ist eine horizontal beidseitig über den Spannbacken
8 überstehende Platte 10 befestigt, in deren Mitte eine Ausnehmung für die Durchführung
der Zylinderstange 9 des Hydraulikzylinders 7 vorgesehen ist. Horizontal versetzt
zu dem Spannbacken 8 sind auf der Platte 10 insgesamt vier Buchsen 11 angeordnet,
in denen von der Trägerplattform 4 nach oben vorstehende Führungsstangen 12 geführt
sind.
[0024] Mit dem Bezugszeichen 13 ist in den Fig. 1 bis 4 ein gegen den Spannbacken 8 und
die Platte 10 verdrehbarer Bajonettring bezeichnet, der auf einer Schulter 22 des
Spannbackens 8 auf dem Spannbacken 8 aufsitzt. Der Bajonettring 13 weist als Verhakungsteile
einer Bajonettspanneinrichtung eine Vielzahl von Verhakungszähnen 14 auf, die einen
den Spannring an dessen Unterseite außenseitig umgebenden Zahnkranz bilden. Eine nach
oben weisende Verhakungsfläche der Zähne ist leicht abgeschrägt. Der Bajonettring
ist mit Angriffslagern 17 zur Drehbetätigung verbunden. die durch Öffnungen in der
Platte 10 nach oben vorstehen. An den Angriffslagern 17 angreifende Hydraulikzylinder
sind in den Fig. 1 bis 4 nicht gezeigt.
[0025] Die Trägerplattform 4 weist ein Ringteil 15 mit einer den Verhakungszähnen 14 des
Bajonettrings entsprechenden Gegenverzahnung auf, wobei die Zähne 16 der Gegenverzahnung
mit einer nach unten weisenden leicht abgeschrägte Verhakungsfläche versehen sind.
[0026] Mit 23 sind auf den Halterungssäulen 3 angebrachte Buchsenteile der Trägerplattform
4 bezeichnet, die über Plattenverstrebungen 24 mit dem Ringteil 15 verbunden sind.
[0027] Die Wirkungsweise der in den Fig. 1 bis 4 beschriebenen Spannvorrichtung wird nun
beschrieben.
[0028] Auf der Werkzeugträgerplatte 1 wird ggf. mit Hilfe der Befestigungsrillen 2 ein Werkzeug
mit einem dem Werkzeugträger 1 zugewandten Unterteil und einem dem Spannbacken 8 zugewandten
Oberteil angebracht. Zur Montage können die zwischen den Halterungssäulen bestehenden
Freiräume genutzt werden.
[0029] Die Werkzeuginstallation und die Beschickung des Werkzeugs mit einem Werkstück, das
durch Innenhochdruckumformen bearbeitet werden soll, erfolgt in der in den Fig. 1
und 2 gezeigten angehobenen Stellung des Spannbackens 8, in welcher die Zähne 14 des
Spannrings 13 zwischen den Zähnen 16 des Ringteils 15 der Trägerplattform 4 stehen
und der Spannbacken 8 etwa bündig mit dem Ringteil 16 nach unten hin abschließt. Zum
Einspannen des Werkzeugs wird der Spannbacken 8 über die Hubeinrichtung 7 abgesenkt.
Durch Abstandsstücke oder ggf. eine entsprechende Höheneinstellung der Trägerplattform
4 wurde vorher dafür gesorgt, daß die Oberseite des Werkzeugoberteils in einer solchen
Höhe liegt, daß eine zum Verspannen geeignete Ausgangsposition für den Spannbacken
gegeben ist. Diese geeignete Ausgangsposition ist dann verwirklicht, wenn durch Verdrehen
des Spannrings 13 die geneigten Verhakungsflächen zur gegenseitigen Anlage kommen
und so über den Bajonettspannring 13 eine entsprechende, auf das Werkzeug ausgeübte
Klemmkraft erzeugt werden kann.
[0030] Nachdem die Werkzeugteile auf diese Art zusammengepreßt sind, kann zur Innendruckumformung
über nicht gezeigte Druckbeaufschlagungseinrichtungen ein Fluiddruck an das Werkstück
angelegt und das Werkstück verformt werden, wobei die Spanneinrichtung die Werkzeugteile
zusammenhält.
[0031] Es wird nun auf die Fig. 5 Bezug genommen, wo gleiche oder gleichwirkende Teile mit
der gleichen, jedoch mit dem Buchstaben a versehenen Bezugszahl bezeichnet sind.
[0032] Das Ausführungsbeispiel von Fig. 5 unterscheidet sich von dem vorangehenden Ausführungsbeispiel
dadurch, daß eine weitere zur Halterung eines Hydraulikzylinders 7a vorgesehene Plattform
6a nicht gegen eine darunterliegende Plattform 4a abgestützt ist, sondern Halterungssäulen
3a verlängert und zur Halterung der weiteren Trägerplattform 6a verwendet sind.
[0033] Ein weiterer wesentlicher Unterschied besteht darin, daß in einem Spannbacken 8a
eine über einen Verbindungskanal 21 mit einem Druckfluid beaufschlagbare Gegendruckkammer
18 vorgesehen ist, in der eine abdichtende, flexible Innenauskleidung 19 aus einem
Kunststoffmaterial angeordnet ist. Der Spannbacken 8a weist ferner einen unteren beweglichen
Teil 20 auf, von dem ein Abschnitt in dem Spannbacken 8a in der Art eines Druckkolbens
beweglich geführt ist. Den beweglichen Teil 20 an dem Spannbacken 8a haltende Endanschläge
sind in der Fig. 5 nicht gezeigt.
[0034] Im Spannbetrieb wird die Gegendruckkammer 18 über den Druckverbindungskanal 21 über
nicht gezeigte Anschlußleitungen mit Fluiddruck beaufschlagt, z.B. mit dem zur Innenhochdruckumformung
verwendeten Arbeitsdruck. Durch geeignete Aufrechterhaltung eines Drucks in der Gegendruckkammer
18 kann einem Nachgeben des Spannbackens unter dem Einfluß der starken, beim Innenhochdruckumformen
über die Werkzeugteile auf den Spannbacken übertragenen Kräfte entgegengewirkt werden.
1. Spannvorrichtung zum Zusammenhalten von Teilen eines Formwerkzeugs beim Innenhochdruckumformen,
mit
einem einen Spannbacken bildenden Werkzeugträger (1)
einer sich versetzt zur Arbeitsposition des Formwerkzeugs von dem Werkzeugträger (1)
erstreckenden Zugspannhalterung (3,4), einem gegenüber dem Werkzeugträger anzuordnenden
beweglichen Spannbacken (8) und einer zum Zusammenhalten der Formwerkzeugteile zwischen
dem beweglichen Spannbacken (8) und dem Werkzeugträger (1) den beweglichen Spannbacken
(8) zwischen der Zugspannhalterung (3,4) und dem Formwerkzeug verkeilenden Bajonettspanneinrichtung
(13-16),
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zugspannhalterung (3,4) wenigstens eine, zur Durchführung des Formwerkzeugs
in die Arbeitspostion in einer Richtung senkrecht zur Spannrichtung geeignete Zuführungsöffnung
aufweist.
2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zugspannhalterung (3,4) sich von einem insbesondere plattenförmigen Werkzeugträger
(1) erstreckende Halterungssäulen (3) und eine an den Halterungssäulen im Abstand
zu dem Werkzeugträger (1) angebrachte Trägerplattform (4) mit einem Durchbruch für
die Durchführung des beweglichen Spannbackens und um den Durchbruch herum angeordnete
Verhakungsteile (14,16) der Bajonettspanneinrichtung aufweist, wobei Zuführungsöffnungen
zwischen den Halterungssäulen (3) gebildet sind.
3. Spannvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Abstand zwischen der Trägerplattform (4) und dem Werkzeugträger (1) verstellbar
ist.
4. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Hubeinrichtung (7) zum Anheben und Absenken des Spannbackens (8) vorgesehen
ist.
5. Spannvorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Hubeinrichtung an einer über der Trägerplattform (4) mit dem Durchbruch angeordneten
weiteren Trägerplattform (6) angebracht ist.
6. Spannvorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die weitere Trägerplattform (6) gegen die den Durchbruch aufweisende Trägerplatfform
(4) abgestützt ist.
7. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß Einrichtungen (11,12) zur vertikalen Führung des durch die Hubeinrichtung (7)
bewegten Spannbackens (8) vorgesehen sind.
8. Spannvorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Führungen von der Trägerplattform (4) vorstehende Führungsstangen (12) umfassen,
die in Buchsen (11) geführt sind, welche an einer mit dem Spannbacken (8) an dessen
Oberseite verbundene Platte (10) angebracht sind.
9. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bajonettspanneinrichtung (13-16) einen auf dem Spannbacken (8) aufsitzenden
Bajonettring (13) aufweist.
10. Spannvorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bajonettspanneinrichtung (13-16) eine Vielzahl von einen Zahnkranz um den
Bajonettring bzw. den Durchbruch in der Trägerplattform bildenden Verhakungen (14,16)
aufweist.
11. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Platte (10) Durchbrüche für mit dem Bajonettring verbundene Angriffslager
(17) zur Spannverdrehung des Bajonettrings (13) aufweist.
12. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Trägerplattform (4) einen den Durchbruch mit den Verhakungen aufweisenden
Ringteil (15), die Plattform mit den Halterungssäulen (3) verbindende Buchsenteile
(23) und die Buchsenteile mit dem Ringteil (15) verbindende Plattenverstrebungen (24)
aufweist.
13. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Deformation des Formhohlraums entgegenwirkende Gegenspanneinrichtung vorgesehen
ist.
14. Spannvorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gegenspanneinrichtung eine durch Fluiddruck beaufschlagbare Gegendruckkammer
(18) umfaßt.
15. Spannvorrichtung nach Anspruch 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gegendruckkammer in einem einen Spannbacken oder/und das Werkzeug beaufschlagenden
Kurzhubzylinder gebildet ist.
16. Spannvorrichtung nach Anspruch 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Spannbacken (8) die durch Fluiddruck beaufschlagbare Gegendruckkammer (18)
aufweist.
17. Spannvorrichtung nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Spannbacken (8) einen gegen das Formwerkzeug anlegbaren Backenteil (20) mit
einem in der Art eines Druckkolbens ausgebildeten, durch den Fluiddruck in der Gegendruckkammer
(18) beaufschlagbaren Abschnitt aufweist.
18. Spannvorrichtung nach Anspruch 16 oder 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gegendruckkammer (18) mit einer insbesondere durch eine Kunststoffmembran
gebildeten Dichtungsauskleidung (19) versehen ist.
19. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Werkzeugträger (1) mit hinterschnittenen Rillen (2) für die Spannbefestigung
von Werkzeugteilen versehen ist.