DE1452665B2 - Vorrichtung zum schlagartigen formen, insbesondere von blechen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum schlagartigen Formen, insbesondere von Blechen, mit einer Form, die zwei einander zugewandte, aufeinander zu und voneinander fort bewegliche, in Schließstellung einen Hohlraum begrenzende Formteile aufweist, mit einer Haltevorrichtung zur Halterung eines zu formenden Werkstückes in dem Hohlraum derart, daß das Werkstück den Hohlraum in eine Formhöhlung und eine Entladungskammer unterteilt, mit einer Entladungsvorrichtung zur Erzeugung einer Entladung in der Entladungskammer, mit einer Steuereinrichtung, die einen ersten Druckzylinder zur Bewegung des ersten Formteils in Richtung zum zweiten Formteil und einen zweiten Druckzylinder zur Bewegung des zweiten Formteils in Richtung zum ersten Formteil steuert.

Es ist eine Vorrichtung zum Schockverformen mit gegenüberliegenden, beweglichen, in Schließstellung einen Formhohlraum bildenden und in dieser Stellung das jeweilige Werkstück haltenden Formteilen und mit Elementen zum Erzeugen einer elektrischen Entladung im Innern der Formhöhlung bekannt (französische Patentschrift 1 342 377). Bei dieser bekannten Vorrichtung kann ein hohler Behälterkörper zwischen die beiden Formhälften geklemmt und mit einer explosiven Gasmischung gefüllt werden, die dann durch Funkenüberschlag od. dgl. zu zünden ist. Bei dieser bekannten Vorrichtung treten Schwierigkeiten hinsichtlich der genauen Einstellung und Halterung der Formteile nicht auf, da hier die Schockverformung nur durch Explosion einer explosiven Gasmischung bewirkt wird und die dabei auf die Formteile in der Schließstellung ausgeübten Kräfte noch beherrschbar sind.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen, wie eine Vorrichtung der eingangs genannten Art auszubilden ist, um jegliches Ausweichen der vorgesehenen Formteile gegeneinander und gegenüber einer Bezugsebene in der Schließstellung zu verhindern und dennoch eine feinfühlige Verstellung der Formteile in der Bezugsebene zu ermöglichen.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch eine von der Steuereinrichtung gesteuerte pneumatische Einrichtung zur Ausübung einer zusätzlichen Kraft auf den ersten Formteil in Richtung auf den zweiten Formteil und zur Ausübung einer zusätzlichen, jedoch geringeren Kraft auf den zweiten Formteil in Richtung auf den ersten Formteil, wenn die Druckzylinder ihre Endstellung erreicht haben. Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß auf relativ einfache Weise die beiden Formteile in eine präzise Endstellung gebracht und in dieser Endstellung während des gesamten elektrohydraulischen Formungsprozesses gehalten werden

können, ohne dabei gegeneinander und gegenüber j

der erwähnten Bezugsebene verschoben zu werden. j

Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Er- I findung weist die pneumatische, die zusätzlichen Kräfte liefernde Einrichtung mit hohem Druck arbeitende Druckluftpumpen auf. Hierdurch ergibt sich der Vorteil eines besonders einfachen konstruktiven Aufbaus der Vorrichtung.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung ist zur Ausführung verschiedener Vorgänge an einem Werkstück geeignet, wie zum Verformen, zum Richten, Prägen und Ziehen sowie zur Lochherstellung. Außerdem ist die Vorrichtung imstande, eine Formung bei Werkstücken mit einer Vielfalt von Größen und Gestaltungen vorzunehmen, z. B. auch bei langen Rohren und ebenen Blechen. Im übrigen sei noch bemerkt, daß zur Formung durch die Vorrichtung sich Werkstücke aus irgendeinem verformbaren Material, wie beispielsweise Metall, eignen. Mit der betreffenden Vorrichtung' lassen sich erfolgreich einige Metalle, wie rostfreier Stahl, formen, die sich normalerweise nur schwer formen lassen.

An Hand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer Vorrichtung gemäß der Erfindung zur Formung rohrförmiger Werkstücke,
F i g. 2 die Vorrichtung gemäß F i g. 1 in Vorderansicht,

F i g. 3 die Vorrichtung gemäß F i g. 1 in Draufsicht, teilweise im Schnitt,

Fi g. 4 einen Teil der in Fi g. 1 dargestellten Vorrichtung in gleichem Schnitt mit vergrößertem Maßstab,

F i g. 5 eine Schnittansicht längs der in F i g. 5 eingetragenen Linie 6^6;

Fig. 6 eine Schnittansicht längs der in Fig. 5 ein- '■ getragenen Linie 7-7,

F i g. 7 eine Schnittansicht entsprechend der Schnittansicht nach F i g. 5 mit teilweise geöffneten Formhälften und

F i g. 8 eine Teilschnittansicht entsprechend F i g. 5

einer abgewandelten Vorrichtung zur Verformung flacher Werkstücke.

Die Vorrichtung 20 nach F i g. 1 bis 7 zum schlagartigen elektrohydraulischen Formen von rohrförmigen Werkstücken 30 weist eine bequem zugängliche Form 22 auf, die aus vier ineinandergreifenden Formteilen besteht, nämlich aus einem Formunterteil 24, einem Formoberteil 26 und zwei gegenüberliegenden Formseitenteilen 28. Das Formunterteil 24 stützt das Werkstück 30 von unten ab und hält es in einer vertikalen Lage fest, während das Formoberteil 26 eine Elektrodeneinheit 32 trägt. Diese Elektrodeneinheit 32 stellt ein elektrisches Entladungselement dar. Das Formoberteil 26 ist dabei derart beweglich gelagert, daß die Elektrodeneinheit 32 in das rohrförmige Werkstück 30 einführbar ist.

Die beiden Formseitenteile 28, zu denen jeweils eine Formschale 34 gehört, sind derart hydraulisch bewegbar, daß ihre Formschalen 34 zusammengeführt werden und einen Hohlraum um das Werkstück 30 herum bilden. Die Formschalen 34 sind dabei derart ausgebildet, daß ein Formhohlraum 36 außerhalb des Werkstücks 30 entsteht. Das Formunterteil 24 und das Formoberteil 26 dichten die beiden Enden des rohrförmigen Werkstücks 30 ab, so daß eine Flüssigkeit, bei der es sich in den meisten Fällen um Wasser handelt, in das Innere des Werkstücks 30 eingeleitet werden kann. Hinter der Form 22 ist ein Energiespeicher vorgesehen, der ausreichend Energie zu liefern imstande ist, um an der Elektrodeneinheit 32 im Innern des Werkstücks 30 eine gesteuerte Hochspannungsentladung hervorzurufen. Die Energie dieser Entladung wird durch die Flüssigkeit in Forni einer Stoßwelle weitergeleitet, welche das rohrförmige Werkstück 30 nach außen in den Formhohlraum 36 hinein verformt.

Die Formseitenteile 28 weisen dabei Formhalter 40 auf, die einander zugekehrte kastenförmige Vertiefungen 42 aufweisen. In diesen Vertiefungen 42 sind Formeinsätze 44 herausnehmbar befestigt, wie z. B. mit Hilfe von Schrauben 46 (F i g. 6). Die Formeinsätze 44 weisen in entsprechender Weise einander zugekehrte Vertiefungen 48 auf, in welchen die Form- ^ schalen 34 herausnehmbar befestigt sind, wie z. B. mittels Schrauben 50. Für ein rohrförmiges Werkstück 30, das einen größeren Durchmesser als etwa 10 cm aufweist, kann ein passendes Paar größerer Formschalen direkt in die Formhalter 40 eingesetzt werden, und zwar unter Weglassung der Formeinsätze 44. -'

Die Formschalen 34 sind.in horizontaler Richtung beweglich; sie treffen beim Schließen längs einer vertikalen Stoß- öder Teilungsebene aufeinander, die sich in der Mitte der Vorrichtung 20 von der Vorderseite zur Hinterseite erstreckt. Die Ausnehmung in jeder» i Formschale bildet eine Hälfte des Formhohlraums 36, der von den geschlossenen Formschalen begrenzt wird. Die eine Formschale 34 weist Paßstifte 52 (F i g. 6) auf, während die andere Formschale 34 mit entsprechenden Löchern 54 für die Aufnahme dieser Paßstifte versehen ist. Die Paßstifte 52 und die Löcher 54 bringen die beiden Formschalen 34 bzw. Formseitenteile 28 in die richtige Lage zueinander und arretieren sie in dieser Lage gegen eine Verschiebung senkrecht zu ihrer Bewegungsrichtung.

Die beiden Formseitenteile 28 bzw. Formschalen 34 bestehen jeweils aus einem oberen und einem unteren Abschnitt 56, 58. Zwischen diesen beiden Abc schnitten liegt ein langgestreckter Mittelabschnitt 60. Entsprechende Bereiche der beiden Formseitenteile bzw. Formschalen bilden jeweils einen Ring bzw. Zylinder. Die Dicke jeder Formschale bzw. jedes Formseitenteils ist größer als die Tiefe der Vertiefung 48, so daß jede Formschale die innere Kante ihres zugehörigen Formeinsatzes um ein Stück überragt. Hierdurch ist ein direktes und ungehindertes Anschmiegen zwischen den beiden Formschalen bzw. FormseiT tenteilen ermöglicht, wenn die Formseitenteile 28 geschlossen werden. Der Formhalter 40 und die Formeinsätze 44 der betreffenden Formseitenteile 28 bleiben ein wenig getrennt; sie gestatten damit eine Konzentration der Klemmkraft auf die beiden Formschalen 34.

Die Form 22 ist mit Einrichtungen ausgestattet, die den Formhohlraum 36 zwischen den geschlossenen Formschalen 34 bzw. Formseitenteilen 28 und der Außenfläche des rohrförmigen Werkstücks 30 abzudichten und zu evakuieren gestatten. Jede Formschale 34 ist mit zwei halbkreisförmigen Dichtüngsringsegmenten 64, 66 versehen. Ein Kanal 68 durchzieht die rechte Formschale 34, den zugehörigen Formeinsatz 44 und den zugehörigen Formhalter 40; er ist an einer Unterdruckpumpe 70 angeschlossen, die in einem seitlich angebrachten Gehäuse 136 untergebracht ist (F i g. 2) und die für die Evakuierung des ringförmigen Formhohlraums 36 sorgt.

Wenn die Form 22 geschlossen ist, greifen die Formhalter 40 mit dem Formoberteil 26 und dem Formunterteil 24 ineinander. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß die obere Wand jedes Formhalters 40 ausgeschnitten ist, so daß in der Mitte ein oberer Aufnahmeräum 75 (F i g. 7) entsteht, der einen Zugang zu den oberen Enden der Fornischäleh 34 und des Formhohlraums 36 ermöglicht. Die untere Wand jedes Formhalters 40 weist eine Verankerungsplatte 80 auf, die mit der Unterseite einer Abstandsplatte 82 verbunden ist. Wenn die beiden Formseitenteile 28 geschlossen werden, bilden die Ausschnitte in den beiden Platten 80 und 82 einen unteren Aufnahmeraum 78, der das Formunterteil 24 aufnimmt, und eine ringförmige Einbuchtung 84 zwischen der Verankerungsplatte 80 und den Formschalen 34.

Das Formunterteil 24 der Vorrichtung 20 weist eine horizontale Beschickungsplatte 90 auf, die so bemessen ist, daß sie von der Einbuchtung 84 aufgenommen wird. Auf der Oberseite dieser Beschikkungsplatte 90 ist in der Mitte ein Stöpsel 92 abnehmbar befestigt. Dieser Stöpsel 92 weist zur dichten Aufnahme des unteren Endes des rohrförmigen Werkstückes 30 auf der Unterseite einen aufrecht stehenden zylindrischen Abschnitt 94 mit einem Dichtungsring 100 und auf der Oberseite einen konischen Abschnitt 96 auf.:Die Beschickungsplatte 90 weist in der Mitte eine Bohrung 102 für die Zuführung der Flüssigkeit auf, "die zu einem Kanal 104 ausgerichtet ist, der zentral in dem Stöpsel 92 angeordnet ist und sich in zwei Kanäle 106 verzweigt.

Das Formoberteil 26 besteht aus einem Block 110, der die Elektrodeneinheit 32 hält. Der Block 110 ist in senkrechter Richtung beweglich gelagert. Die Elektrodeneinheit 32 weist eine Elektrodenhalterung 112 mit einem Halsteil 114, einem unteren Flanschteil einer öffnung 122, einem Adapter 124 und einem Dichtungsring 125 auf. Kurze Isoliermanschetten 126 isolieren die Elektroden 120 von dem Adapter 124.

Ein Flüssigkeitseinlaßkanal 127 in dem Adapter ist an eine Flüssigkeitsquelle angeschlossen.

Wenn das Formoberteil 26 abgesenkt wird, um die Form 22 zu schließen, wird der Adapter 124 in das obere Ende des rohrförmigen Werkstücks 30 eingeführt. Der Dichtungsring 125 sorgt dabei für eine Abdichtung zwischen der Seitenfläche des Adapters 124 und der Innenfläche des Werkstücks. Durch den Einlaßkanal 127 wird dann Flüssigkeit in das Innere des rohrförmigen Werkstücks 30 eingeleitet. Die Absenkbewegung des Formoberteils 26 wird durch Stellschrauben 130 an einer Anschlagplatte 128 begrenzt.

Bei der Elektrodeneinheit 32 wird ein dünner Draht 131 verwendet, wie ein Aluminiumdraht mit einem Durchmesser von etwa 1 bis 1,5 mm. Dieser Draht 131 ist dabei quer zu den unteren Enden der Elektroden 120 angeordnet, um die Entladung zwischen den betreffenden Elektroden zu erleichtern.

Wie insbesondere aus F i g. 2 und 3 hervorgeht, ist jeder Formhalter 40 an seiner Außenfläche über eine Kupplung 170, eine Ringnut 176 und einen Puffer 180 mit einer Kolbenstange 172 verbunden, welche zu einem doppeltwirkenden Druckzylinder 174 gehört. Die beiden Druckzylinder 174 sind jeweils über ein Steuerventil 183 an einer Niederdruckluftpumpe 182 angeschlossen. Außerdem sind die Druckzylinder 174 jeweils mit Einrichtungen zur Druckverstärkung versehen, wie z. B. mit einer Hochdruckluftpumpe 184. Die Hochdruckluftpumpen 184 erhöhen dabei den Druck an den äußeren Enden der Druckzylinder 174, um so eine sehr hohe Kraft auf die jeweils ausgefahrenen Kolbenstangen 172 auszuüben. Auf diese Weise werden starke zusätzliche Klammerkräfte erzeugt, welche die Formschalen 34 bzw. Formseitenteile 28 schließen. Diese Klammerkräfte können in der Größenordnung von 490 kg/cm² liegen. Dadurch wird verhindert, daß zwischen den Formschalen bzw. Formseitenteilen durch die Energie der Hochspannungsentladung ein merklicher Spalt entsteht.

Nachdem im vorstehenden der Aufbau der Vorrichtung gemäß F i g. 1 bis 7 erläutert worden ist, soll nunmehr die Arbeitsweise dieser Vorrichtung in dem nur für das Verständnis der Erfindung erforderlichen Umfang erläutert werden. Dabei sei angenommen, daß die vier Formteile 24, 26, 28 der Form 22 geöffnet sind. Nunmehr sei angenommen, daß das Formunterteil 24 eine angehobene Seilung einnimmt und ein rohrförmiges Werkstück 30 auf dem Stöpsel 92 trägt. Daraufhin werden zunächst die Formseitenteile 28 als erstes und zweites Formteil geschlossen, und zwar durch Betätigen der Druckzylinder 174. Die Steuerung erfolgt dabei durch eine Steuereinrichtung 144. Auf diese Weise werden die Formschalen 34 um das Werkstück 30 herum zusammengeklammert, und die Beschickungsplatte 90 wird an ihrem Umfang in der ringförmigen Einbuchtung 84 festgelegt. Dadurch ist das Formunterteil 24 in der angehobefteji Stellung arretiert. '

Zunächst bewirkt die Niederdruckluftpumpe 182, daß die Druckzylinder 174 die beiden Formseitenteile 28 nach innen führen. Die Bewegung der beiden Formseitenteile als das erste und zweite Formteil ist dabei derart zeitlich abgestimmt, daß die linke Formschale 34 (bezogen auf F i g. 6 und 8) ihre innerste Stellung vor der rechten Formschale 34 erreicht. Der linke Druckzylinder 174 nimmt seine Totlage ein, wenn die linke Formschale 34 ihre innerste Lage erreicht hat. Also bewegt sich beim Schließen der Form die rechte Formschale auf die linke Formschale zu,

ίο bis der Formhohlraum 36 um das Werkstück 30 herum gebildet ist. Folglich bildet die innerste Lage der linken Formschale die Bezugsfläche, an der die beiden Formschalen aufeinander treffen. Dieser einleitende Schließvorgang erfolgt durch einen niedrigen Druck von etwa 7 kg/cm².

Wenn die linke Formschale 34 ihre innerste Stellung erreicht hat, wird durch einen an dem linken Formseitenteil 28 vorgesehenen Schaltarm 200 (F i g. 3) ein Begrenzungsschalter 190 betätigt. Ein an dem rechten Formseitenteil 28 vorgesehener entsprechender Schaltarm betätigt einen entsprechenden Begrenzungsschalter 192, sobald die rechte Formschale 34 ihr innerste Stellung erreicht hat und an der linken Formschale anliegt. Wenn die beiden Begrenzungsschalter 190, 192 betätigt sind, werden Sperrventile 186 (F i g. 4) sowie die Hochdruckluftpumpen 184, die den Druckzylindern 174 zugeordnet sind, tätig. Die Hochdruckluftpumpen 184 erhöhen damit den Druck der Druckflüssigkeit in der Kopfseite der Druckzylinder 174 in wesentlichem Ausmaße und verstärken damit die von den Kolbenstangen 172 ausgeübte Kraft auf sehr hohe Werte. In der dargestellten Vorrichtung 20 wird eine nach innen gerichtete Kraft in der Größenordnung von 100 Tonnen auf jede Formschale ausgeübt.

Die Hochdruckluftpumpe 184 auf der linken Seite der Vorrichtung ist dabei so eingestellt, daß die auf die linke Formschale 34 ausgeübte Kraft etwas größer ist als die auf die rechte Formschale 34 ausgeübte Kraft. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß der Zylinder 174 in seiner Totlage bleibt. Hierdurch ist das genaue Einhalten der Bezugslage der Formschalen 34 der Formseitenteile 28 gewährleistet. Die außerordentlich hohe Kraft verhindert dabei, daß sich die Formteile im Laufe des For-mungsvorgangs während der Energieentladung auch nur leicht voneinander abheben. Ein solches Abheben hätte nämlich eine Trennlinie oder einen sonstigen Formfehler an dem fertigen Produkt zur Folge.

Die Vorrichtung nach F i g,.l Ibis 7 ist zum schlagartigen Formen von rohrförmigen Werkstücken 30 beschrieben, sie kann aber auch zum Formen von flachen Werkstücken 30 c bei einer angepaßten Ausbildung, wie sie in F i g. 8 dargestellt ist, verwendet werden. Die bei der Vorrichtung gemäß F i g. 1 bis 7 vorgesehenen Bezugszeichen sind für entsprechende Elemente bei der Vorrichtung gemäß F i g. 8 gleicn verwendet. Da die Vorrichtung gemäß F i g. 8 in entsprechender Weise wirkt wie die vorstehend betrachtete Vorrichtung, dürfte ein näheres Eingehen auf diese Vorrichtung nicht mehr erforderlich sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum schlagartigen Formen, insbesondere von Blechen, mit einer Form, die zwei einander zugewandte, aufeinander zu und voneinander fort bewegliche, in Schließstellung einen Hohlraum begrenzende Formteile aufweist, mit einer Haltevorrichtung zur Halterung eines zu formenden Werkstückes in dem Hohlraum derart, daß das Werkstück den Hohlraum in eine Formhöhlung und eine Entladungskammer unterteilt, mit einer Entladungsvorrichtung zur Erzeugung einer Entladung in der Entladungskammer, mit einer Steuereinrichtung, die einen ersten Druckzylinder zur Bewegung des ersten Formteils in Richtung zum zweiten Formteil und einen zweiten Druckzylinder zur Bewegung des zweiten Formteils in Richtung zum ersten Formteil steuert, gekennzeichnet durch eine von der Steuereinrichtung (144) gesteuerte pneumatische Einrichtung (184) zur Ausübung einer zusätzlichen Kraft auf den ersten Formteil (28) in Richtung auf den zweiten Formteil (28) und zur Ausübung einer zusätzlichen, jedoch geringeren Kraft auf den zweiten Formteil in Richtung auf den ersten Formteil, wenn die Druckzylinder (174) ihre Endstellung erreicht haben.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatische, die zusätzlichen Kräfte liefernde Einrichtung (184) mit hohem Druck arbeitende Druckluftpumpen aufweist.