DE102005033493B3 - Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen eines aus einem Hohlprofil herausgetrennten Lochbutzens - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entfernen zumindest eines in einem Innenhochdruckumformwerkzeug (1) aus einem Hohlprofil (7) herausgetrennten Lochbutzens (10) aus dem Umformwerkzeug (1). Hierbei wird der innerhalb eines unter Atmosphärendruck stehenden Formraums (6) des Umformwerkzeugs (1) befindliche Lochbutzen (10) mittels einer Spülflüssigkeit aus dem Formraum (6) herausgeschwemmt. Um in relativ einfacher Weise eine vollständige Entfernung aller Lichbutzen (10) aus dem Innenhochdruckumformwerkzeug (1) zu gewährleisten, wird vorgechlagen, dass der Austritt des ausgeschwemmten Lochbutzens (10) aus dem Formraum (6) mittels zumindest eines Sensors (20) detektiert wird. Der Austritt wird dabei in Abhängigkeit von dem vom Sensor (20) ausgegebenen Signal gezählt und diese Zahl mit der Anzahl der in einem Herstellungsprozess des Hohlprofils (7) im Innenhochdruckumformwerkzeug (1) erfolgten Lochvorgänge verglichen. Der Formraum (6) und/oder das Innere (11) des Hohlprofils (7) werden so lange gespült, bis die Zahl der detektierten Austritte der eines Lochbutzens (10) mit der Anzahl der Lochvorgänge übereinstimmt.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen zumindest eines in einem Innenhochdruckumformwerkzeug aus einem Hohlprofil herausgetrennten Lochbutzens aus dem Umformwerkzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Patenanspruches 5.
• Ein gattungsgemäßes Verfahren beziehungsweise eine gattungsgemäße Vorrichtung ist aus der DE 199 02 633 A1 bekannt. Dort wird die Möglichkeit des Entfernens von Lochbutzen, die während des Innenhochdruckumformens durch einen Lochprozess am umzuformenden oder umgeformten Hohlprofil entstanden sind, diskutiert, wobei der herausgestanzte Butzen durch den Innenhochdruck in die Führungsbohrung des zurückweichenden Lochstempels gedrückt wird und anschließend nach der Druckentspannung durch Vorfahren des Lochstempels in den Formraum von diesem aus der Führungsbohrung gedrückt und einer Auffangeinrichtung oder Absaugeinrichtung zugeführt wird. Dieses Verfahren ist relativ aufwendig, da die Auffangeinrichtung beziehungsweise die Absaugeinrichtung jedes Mal von neuem in das Werkzeug eingefahren und an entsprechender Stelle positioniert werden muss. Das verlängert in unerwünschtem Maße die Prozesszeit. Des Weiteren ist nicht immer gewährleistet, dass der Lochbutzen in der Führungsbohrung derart festgeklemmt ist, dass er durch den Öffnungsvorgang des Innenhochdruckumformwerkzeuges nicht herausfallen kann. In diesem Falle würde der Lochbutzen im Umformwerkzeug liegen bleiben und das im nächsten Umformprozess verwandte Hohlprofil beschädigen.
• Des Weiteren ist in der bekannten Druckschrift erwähnt, dass üblicherweise die Lochbutzen durch Ausschwemmen aus dem Werkzeug entsorgt oder durch Umklappen der Butzen am Werkstück gelassen werden. Das Ausschwemmen führt, wie dort geschildert ist, dazu, dass man nicht überprüfen kann, ob alle Butzen entfernt wurden und der Prozess verlängert wird.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde ein gattungsgemäßes Verfahren dahingehend weiterzubilden, dass in relativ einfacher Weise eine vollständige Entfernung aller Lochbutzen aus dem Innenhochdruckumformwerkzeug gewährleistet ist.
• Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 hinsichtlich des Verfahrens sowie durch die Merkmale des Patentanspruches 5 hinsichtlich der Vorrichtung gelöst.
• Dank der Erfindung, bei der der Austritt jedes ausgeschwemmten Lochbutzens aus dem Formraum mittels zumindest eines Sensors detektiert und mittels geeigneter Signalverarbeitung gezählt wird, wonach eine entsprechende Spülung erfolgt, wird in relativ einfacher Weise gewährleistet, dass kein Lochbutzen mehr im Umformwerkzeug beziehungsweise im Formraum des Werkzeuges verbleibt, so dass eine vollständige Entfernung der Lochbutzen aus diesem gesichert ist. Das Zählen der ausgeschwemmten Lochbutzen ist auch in der Hinsicht erforderlich, dass nicht unbeabsichtigt Lochbutzen aus einem früheren Umform- und Lochprozess zusätzlich erkannt werden. Anders als im zitierten Stand der Technik kann man erfindungsgemäß nun beim Ausschwemmen überprüfen, ob alle Lochbutzen entfernt wurden. Durch die erfindungsgemäße Lösung kann nun darauf verzichtet werden, die Lochbutzen aus Gründen der fehlenden Prüfungsmöglichkeit am Hohlprofil anhaften zu lassen oder dort umzustellen, was bislang diese Bauteile relativ schwer macht. Dadurch, dass diese Lochbutzen nun nicht mehr am Hohlprofil verbleiben müssen, wird eine erhebliche Gewichtseinsparung erzielt.
• In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 beziehungsweise nach Anspruch 6 wird der Austritt des jeweiligen Lochbutzens vom Sensor induktiv detektiert. Zwar ist es denkbar, einen Sensor zu verwenden, der optisch oder auf taktiler Basis arbeitet, jedoch ist deren Einsatz auf Grund der gemeinsam mit den Lochbutzen abgeführter Spülflüssigkeit hinsichtlich einer zuverlässigen Detektierung mit größerem technischem Aufwand verbunden. Dem gegenüber sind Sensoren, die induktiv arbeiten, bezüglich des damit verbundenen technischen Aufwands anspruchslos, da die Spülflüssigkeit von induktiven Sensoren nicht erfasst wird. Gleichwohl erkennen die induktiv arbeitenden Sensoren, die beispielsweise als Ringsensoren ausgebildet sind, sowohl ferromagnetische als auch Lochbutzen aus Edelstahl, so dass die üblichen Materialien bei der Herstellung von Hohlprofilen und damit die von Lochbutzen erfasst werden können.
• In einer weiteren besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 3 sowie Anspruch 7 wird der Lochbutzen bei geschlossenem Umformwerkzeug über eine im unteren Bereich des Formraums befindliche Entsorgungsöffnung herausgeschwemmt. Hierdurch werden die gestanzten Lochbutzen gezielt aus dem Formraum herausgeleitet, so dass die Detektion der Lochbutzen vereinfacht wird. Hierzu wird in der Nähe der Entsorgungsöffnung, insbesondere außerhalb des Formraums der Sensor angeordnet, an dem die Lochbutzen unmittelbar vorbeigefördert werden. Da die Spülflüssigkeit und die Lochbutzen dem Gesetz der Schwerkraft gehorchen und somit sich im unteren Bereich des Formraumes sammeln, ist eine dortige Anordnung der Entsorgungsöffnung besonders vorteilhaft, wobei eine etwaige konstruktiv ausgebildete Führung entfallen kann. Auf Grund dessen werden alle Lochbutzen zur Entsorgungsöffnung automatisch hingeschwemmt, so dass die Möglichkeit, dass Lochbutzen an der Entsorgungsöffnung vorbeigeleitet werden, unterbunden wird. Die Entsorgungsöffnung ist vorteilhafter Weise verschließbar ausgeführt, wobei der Verschluss durch einen einsetz- und wiederentnehmbaren Stopfen, durch Schieber nach Art einer Irisblende oder auch durch den das Ende des Hohlprofils abdichtenden Axialstempel realisiert werden kann. Zur Freigabe der Entsorgungsöffnung ist es dabei in letzterem Fall nicht notwendig, dass der Axialstempel gänzlich aus dem Innenhochdruckumformwerkzeug herausgezogen wird, sondern er kann vielmehr unter Gewährleistung eines abdichtenden Verschlusses des Formraums des Umformwerkzeugs lediglich so weit zurückgezogen werden, dass das Ende des Hohlprofils zum Einen und die Entsorgungsöffnung zum Anderen freigegeben werden.
• In einer weiteren besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung nach den Ansprüchen 4 und 8 erfolgt die Spülung über einen der das Hohlprofil während dessen Umformung abdichtenden Axialstempel. Hierzu weist der Axialstempel einen axial verlaufenden Fluidkanal auf, der Teil der Spüleinrichtung ist und baulich vorteilhaft mit dem Fluidkanal identisch sein kann, über den das Hohlprofil mit Druckfluid gefüllt und unter Innenhochdruck gesetzt wird.
• Durch die Verwendung des gleichen Kanals werden Schwächungen des Materials des Axialstempels vermieden. Natürlich ist es auch denkbar, einen oder mehrere Fluidkanäle zusätzlich vorzusehen, die separat zu dem druckfluidführenden Kanal verlaufen und an der Stirnseite des Axialstempels ausmünden. Zur Spülung kann jede geeignete Flüssigkeit verwandt und in das Innenhochdruckumformwerkzeug eingeleitet werden. Ressourcensparend ist es auf das Druckfluid, das sowieso schon vorhanden ist, als Spülflüssigkeit zurückzugreifen. Wie in der bevorzugten Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 9 vorgesehen, wird das Druckfluid in entspanntem Zustand verwandt.
• Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt die Figur in einem seitlichen Längsschnitt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit der Abfolge des Entfernens eines Lochbutzens aus dem Hohlprofil beziehungsweise dem Formraum.
• In 1 ist ein Innenhochdruckumformwerkzeug 1 dargestellt, welches aus einem Oberwerkzeug 2 und einem Unterwerkzeug 3 besteht. Die Gravuren 4 und 5 des Oberwerkzeuges 2 und des Unterwerkzeuges 3 bilden miteinander einen Formraum 6 aus, in den ein mittels Innenhochdruck umzuformendes Hohlprofil 7 eingebracht ist. In das Oberwerkzeug 2 ist ein Lochstempel 8 integriert, der in einer dort ausgebildeten Führungsbohrung 9 verschiebbar aufgenommen ist. Mittels des Lochstempels 8 wird während der Innenhochdruckumformung oder im Anschluss an die vollendete Umformung bei noch bestehendem Innenhochdruck aus dem Hohlprofil 7 ein Lochbutzen 10 von außen nach innen ausgestanzt. Der Lochbutzen 10 fällt nach einer Druckabsenkung in das Innere 11 des Hohlprofils 7 hinein.
• Während des gesamten Umformverfahrens und auch während des Lochprozesses ist das Hohlprofil 7 beiderends durch jeweils einen Axialstempel 12 und 13 abgedichtet. Zumindest ein Axialstempel 12 weist einen mittig verlaufenden Fluidkanal 14 auf, der an der Stirnseite 15 des Axialstempels 12 ausmündet und der rückseitig mit einer Fluidhochdruckerzeugungsanlage fluidisch verbunden ist. Über den Fluidkanal 14 wird demnach ein Druckfluid in das Innere 11 des Hohlprofils 7 eingeleitet, wonach es mittels der Fluidhochdruckerzeugungsanlage gespannt wird, wodurch das Hohlprofil 7 aufweitend verformt wird.
• Zum Entfernen des Lochbutzens 10 aus dem Inneren 11 des Hohlprofils 7 und aus dem Formraum 6 des Innenhochdruckumformwerkzeuges 1 heraus wird eine Vorrichtung verwandt, die eine Spüleinrichtung zum Herausschwemmen des Lochbutzens 10 enthält. Die Spüleinrichtung ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel identisch mit der Fluidhochdruckerzeugungsanlage, wobei die Spülflüssigkeit von dem Druckfluid gebildet wird. Die Fluidhochdruckerzeugungsanlage wird derart gesteuert, dass das Druckfluid beziehungsweise die Spülflüssigkeit im entspannten Zustand über den Fluidkanal 14 des Axialstempels 12 in das Innere 11 des Hohlprofils 7 hineingeleitet wird, wodurch der Fluidkanal 14 Teil der Spüleinrichtung wird. Von den beiden Axialstempeln 12 und 13, die beide ebenfalls Teil der Vorrichtung zum Entfernen des Lochbutzens 10 sind, wird der Axialstempel 13 aus dem Hohlprofil 7 gezogen, während der Axialstempel 12 in seiner dichtenden Position verbleibt. Der Axialstempel 13 wird jedoch nicht aus dem Umformwerkzeug 1 beziehungsweise dessen Formraum 6 herausgezogen, so dass dieser noch abgedichtet bleibt. Durch das Zurückziehen des Axialstempels 13 wird das zugehörige Ende 16 des Hohlprofils 7 freigegeben. Des Weiteren gibt der Axialstempel 13 in seiner Rückzugsbewegung eine Entsorgungsöffnung 17 frei, die im unteren Bereich 18 des Formraums 6 außerhalb des Hohlprofils 7 angeordnet ist. An die Entsorgungsöffnung 17 schließt sich eine Bohrung 19 an, die aus dem Umformwerkzeug 1 nach außen führt und die wie auch die Entsorgungsöffnung 17 einen größeren Durchmesser aufweist als der Lochbutzen 10.
• Der sich im Inneren 11 des Hohlprofils 7 sich lose befindende Lochbutzen 10 wird nun nach Einleitung der Spülflüssigkeit von dieser erfasst und durch deren Spüldruck aus dem Hohlprofil 7 gemäß der Pfeilrichtung herausgetrieben. Die Spülflüssigkeit leitet dabei den Lochbutzen 10 gezielt der Entsorgungsöffnung 17 zu, wonach die Spülflüssigkeit samt Lochbutzen 10 über die Bohrung 19 aus dem Umformwerkzeug 1 nach außen abgeführt wird.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung beinhaltet des Weiteren einen Sensor 20, der auf induktiver Basis arbeitet und ringförmig ausgebildet ist. Der Sensor 20 ist an der Außenseite 21 des Innenhochdruckumformwerkzeugs 1 befestigt, wobei der Sensorring mit der Bohrung 19 fluchtet. Die Öffnung des Ringes besitzt dabei einen größeren Durchmesser als die Bohrung 19. Tritt nun ein Lochbutzen durch die Öffnung des Sensorringes, so detektiert dieser den Austritt des ausgeschwemmten Lochbutzens 10 aus dem Formraum 6. Hierbei gibt der Sensor ein Signal ab, das nach außen visualisiert oder auch akustisch umgewandelt wird. Werden im Zuge des Lochvorgangs mehrere Lochbutzen 10 aus dem Hohlprofil 7 herausgestanzt, wird das Signal des Austritts der Lochbutzen 10 einem signalverarbeitenden Organ der Vorrichtung zugeleitet, das die vom Sensor 20 für jeden einzelnen Austritt eines Lochbutzens 10 aus dem Formraum 6 ausgegebenen Signale erfasst und zählt und das diese Zahl mit der Anzahl der in einem Herstellungsprozess des Hohlprofils 7 im Innenhochdruckumformwerkzeug 1 erfolgten Lochvorgänge vergleicht. Die Anzahl der Lochvorgänge ist zumeist vor Prozessbeginn vorbestimmt und steuerungstechnisch in einem Datenspeicher abgelegt. Das Organ ist mit der Spüleinrichtung über eine Steuerleitung verbunden, wobei das Organ die Spüleinrichtung derart steuert, dass der Formraum 6 und/oder das Innere 11 des Hohlprofils 7 so lange gespült wird, bis die Zahl der detektierten Austritte eines Lochbutzens 10 mit der Anzahl der Lochvorgänge übereinstimmt. Hierbei ist es auch denkbar, dass das Organ auch den Spüldruck der Spüleinrichtung steuert. So können auch Lochbutzen 10, die aus irgendeinem Grund an den Wandungen des Hohlprofils 7 und/oder des Formraums 6 hartnäckig anhaften, durch eine gezielte Erhöhung des Spüldrucks von diesem losgelöst werden und ebenfalls der Entsorgungsöffnung 17 und der Bohrung 19 und damit dem Sensor 20 zugeführt werden.
• Beim Herausschwemmen der Lochbutzen 10 ist denkbar, dass sie aneinander haften oder aneinander zu liegen kommen, so dass sie unvereinzelt paarweise oder zu mehreren den Sensor 20 passieren. Das Signal, das der Sensor 20 dabei abgibt, ist jedoch von seiner Form charakteristisch für die Anzahl der aneinander liegenden Lochbutzen 10. Das Signal verarbeitende Organ ist so ausgelegt, dass sie die Signalform und -höhe erkennt und diese einer bestimmten Anzahl an Lochbutzen 10 zuordnet. Die jeweilige Signalform und -höhe kann ebenfalls in einem elektronischen Datenspeicher des Organs als Referenzmuster abgelegt sein, so dass zur Erkennung der Anzahl der Lochbutzen 10 lediglich ein Vergleich der Signalformen beziehungsweise -höhen erfolgen muss.
• Nach der Detektierung sämtlicher im abgeschlossenen Lochprozess angefallenen Lochbutzen 10 wird die Zufuhr der Spülflüssigkeit unterbunden und nun auch der Stempel 12 unter Freigabe des anderen Endes des Hohlprofils 7 zurückgezogen. Die Rückzugsbewegung des Axialstempels 12, der sich auch der Axialstempel 13 anschließt, erfolgt derart, dass beide Axialstempel 12 und 13 den Formraum 6 des Innenhochdruckumformwerkzeuges 1 verlassen. Hernach kann das Innenhochdruckumformwerkzeug 1 geöffnet und das gelochte und fertiggeformte Hohlprofil 7 diesem entnommen werden.
• Für den nächsten Umform- und Lochprozess wird ein weiteres Hohlprofil 7 in den Formraum 6 des Innenhochdruckumformwerkzeugs eingelegt, das Umformwerkzeug 1 geschlossen und die Axialstempel 12 und 13 in das neue Hohlprofil 7 abdichtend eingeführt. In dieser Vorschubbewegung verschließt der Axialstempel 13 die Entsorgungsöffnung 17 fluiddicht.

Claims (9)

1. Verfahren zum Entfernen zumindest eines in einem Innenhochdruckumformwerkzeug aus einem Hohlprofil herausgetrennten Lochbutzens aus dem Umformwerkzeug, wobei der innerhalb eines unter Atmosphärendruck stehenden Formraums des Umformwerkzeuges befindliche Lochbutzen mittels einer Spülflüssigkeit aus dem Formraum herausgeschwemmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Austritt des ausgeschwemmten Lochbutzens (10) aus dem Formraum (6) mittels zumindest eines Sensors (20) detektiert wird, dass der Austritt in Abhängigkeit von dem vom Sensor (20) ausgegebenen Signal gezählt wird, dass diese Zahl mit der Anzahl der in einem Herstellungsprozess des Hohlprofils (7) im Innenhochdruckumformwerkzeug (1) erfolgten Lochvorgänge verglichen wird, und dass der Formraum (6) und/oder das Innere (11) des Hohlprofils (7) solange gespült wird, bis die Zahl der detektierten Austritte eines Lochbutzens (10) mit der Anzahl der Lochvorgänge übereinstimmt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Austritt des jeweiligen Lochbutzens (10) vom Sensor (20) induktiv detektiert wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lochbutzen (10) bei geschlossenem Umformwerkzeug (1) über eine im unteren Bereich (18) des Formraums (6) befindliche Entsorgungsöffnung (17) herausgeschwemmt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spülung über einen der das Hohlprofil (7) während dessen Umformung abdichtenden Axialstempel (12,13) erfolgt.
5. Vorrichtung zum Entfernen zumindest eines in einem Innenhochdruckumformwerkzeug aus einem Hohlprofil herausgetrennten Lochbutzens aus dem Umformwerkzeug, mit einer Spüleinrichtung zum Herausschwemmen des Lochbutzens mittels einer Spülflüssigkeit aus dem Umformwerkzeug, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zumindest einen Sensor (20) enthält, der außerhalb des Formraums (6) des Umformwerkzeuges (1), in dem das Hohlprofil (7) zum Umformen und Lochen eingebracht ist, angeordnet ist und den Austritt des ausgeschwemmten Lochbutzens (10) aus dem Formraum (6) detektiert, dass die Vorrichtung ein signalverarbeitendes Organ besitzt, das die vom Sensor (20) für jeden Austritt eines Lochbutzens (10) aus dem Formraum (6) ausgegebenen Signale erfasst und zählt und das diese Zahl mit der Anzahl der in einem Herstellungsprozess des Hohlprofils (7) im Innenhochdruckumformwerkzeug (1) erfolgten Lochvorgänge vergleicht, und dass das Organ mit der Spüleinrichtung über eine Steuerleitung verbunden ist, wobei das Organ die Spüleinrichtung derart steuert, dass der Formraum (6) und/oder das Innere (11) des Hohlprofils (7) solange gespült wird, bis die Zahl der detektierten Austritte eines Lochbutzens (10) mit der Anzahl der Lochvorgänge übereinstimmt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (20) auf induktiver Basis arbeitet.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass im unteren Bereich (18) des Formraums (6) eine verschließbare Entsorgungsöffnung (17) für den Butzen (10) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zumindest einen Axialstempel (12,13) beinhaltet, der das Hohlprofil (7) im Innenhochdruckumformwerkzeug (1) endseitig abdichtet und der einen Fluidkanal (14) aufweist, der Teil der Spüleinrichtung ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spülflüssigkeit ein für eine Umformung des Hohlprofils (7) im Innenhochdruckumformwerkzeug (1) verwandtes Druckfluid im entspannten Zustand ist.