DE1777208A1

DE1777208A1 - Vorrichtung zur Hochleistungsumformung von Werkstuecken,insbesondere aus Blech,mit Hilfe von Schockwirkungsmitteln

Info

Publication number: DE1777208A1
Application number: DE19681777208
Authority: DE
Inventors: Heinrich Prof Dr-Ing Hertel; Dietrich Dr-Ing Ruppin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-09-25
Filing date: 1968-09-25
Publication date: 1971-04-01
Also published as: CS152331B2; US3643482A; JPS503035B1; SE364452B; GB1275629A

Description

Patentanmeldung

Vorrichtung zur Hochleistungsumformung von Werkstücken, insbesondere aus Blech, mit Hilfe von Schockwirkungsmitteln

(Zusatz zu Patent Nr. 1 259 825)

Gegenstand der Erfindung ist eine Weiterentwicklung der Vorrichtung zur Hochleistungsumformung von Werkstücken, insbesondere aus Blech, mit Hilfe von Schockwirkungsmitteln nach Patent Nr. 1 259 825, welche aus Bauelementen besteht, die einen geschlossenen Druckraum bilden, wobei mindestens ein Bauelement von dem anderen wegbeweglich ist. Durch den sich beim Eintreten der Schockwirkung gegen die Masse nträgheitskrä^te unter Öffnen des Druckraums und Abbau der Druckspitze ausbildenden Druck wird dem Werkstück die gewünschte Form gegeben.

Bei der Vorrichtung nach dem Hauptpatent sind als Mittel zum Geschlossenhalten des Druckraums bis zum Erreichen des Formgebungsdrucks überwiegend die Trägheitskräfte derjbewegiichen Bauelemente durch entsprechend große Bemessung der Massen herangezogen.

Es hat sich gezeigt, daß bei solchen trägheitsverriegelten Vorrichtungen bei Verwendung eines flüssigen DruckUbertragungsmediums, also einer Druckflüssigkeit, die Abdichtung des Druckraums Schwierigkeiten bereitet. Gummidichtungen in Form von O-Ringen oder Dichtlippen werden nämlich beim selbsttätigen öffnen der Vorrichtung durch die mit hoher kinetischer Energie austretende DruckUbertragungsflUssigkeit häufig beschädigt, so daß derartige Dichtungen keine.zufriedenstellende Lebensdauer besitzen. Das ist unter anderem auch für eine gewerbliche Nutzung der Geräte, z.B. durch eine Verlängerung der Taktzeit, nachteilig.

Erfiidungsgemäß besteht die Weiterentwicklung dieser Vorrichtung zum Zwecke der Beseitigung ihrer Störanfälligkeit nun darin, daß der Druckraum dichtungslos ausgebildet ist und die Füllhöhe im Druckraum durch Nachförderung mindestens derjenigen

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Menge an DruckübertragungsflUssigkeit sichergestellt wird, die den Mengenverlusten durch die Trennfugen zwischen den beweglichen Bauelementen entspricht. Auf diese Weise ist der Druckraum während des Arbeitstaktes der Vorrichtung mit DruckübertragungsflUssigkeit gefüllt, weil der verhältnismäßig geringe Verlust an Druckübertragungsmedium infolge fehlender Dichtungen an den Fugen zwischen den beweglichen Druckraumbauelementen kontinuierlich ausgeglichen wird.

Dies kann auf verschiedene Weise z.B. dadurch geschehen, daß das Druckübertragungsmedium ständig im Kreislauf bewegt wird, indem es aus einem Vorratsbehälter in den Druckraum strömt und die aus dem Druckraum durch den Spalt zwischen den Bauelementen austretende DruckübertragungsflUssigkeit wieder in den Vorratsbehälter zurückläuft und aus diesem mit Hilfe einer Pumpeinrichtung in den Druckraum befördert wird. Hierbei muß die von der Pumpeinrichtung geförderte Flüssigkeitsmenge der durch den Spalt zwischen den Bauelementen austretenden Flüssigkeirsmenge entsprechen.

Eine weitere Möglichkeit, erfindungsgemäß Dichtungen am Druckraum zu vermeiden, besteht darin, daß der gesamte Druckraum in ein mit dem DruckUbertragungsmedium gefülltes Gefäß abgesenkt wird. In diesem Falle ist der Druckraum an mindestens einer Stelle mit einer Entlüftungsvorrichtung versehen, um die Bildung von Luftpolstern im Druckraum zu vermeiden.

Der Druckraum kann z.B. durch Zulaufkanäle mit Druckübertragungsflüssigkeit gefüllt werden, durch die die DruckübertragungsflUssigkeit mit Hilfe von Druckpumpen in den Druckraum gefördert wird.

Der Druckraum kann aber auch dadurch mit DruckUbertragungsflUssigkeit gefüllt werden, daß die den Druckraum bildenden Bauelemente erst im abgesenkten Zustand, also innerhalb der DruckübertragungsflUssigkeit, zusammengesetzt werden.

Die erwähnten Zulauf- und Entlüftungskanäle brauchen nicht mit Ventilen versehen zu sein, da bei den der Wirkungsweise der Maschine zugrunde liegenden kurzzeitigen Druckstößen derartige Kanäle als starke Drosselstellen wirken und den Wirkungsgrad der Vorrichtung praktisch nicht beeinflussen.

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Weitere Einzelheiten sowie weitere Merkmale und Vortei Ie der Erfindung können der folgenden Beschreibung einiger Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung entnommen werden, welche in den Figuren 1,2 u. 3 schematisch dargestellt sind.

Die Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Füllung des Druckraumes mit der Druckübertragungsflüssigkei t und die Aufrechterhaltung des Füllstandes im Druckraum mit Hilfe einer Pumpe bewirkt wird.

Bei der Vorrichtung nach Fig. 2 wird die Füllung des Druckraumes dadurch bewirkt, daß dieser unter den Flüssigkeitsspiegel der Druckübertragungsflüssigkeit abgesenkt wird, wobei der Maschinenrahmen gleichzeitig als Gefäß für das Druckübertragungsmedium aus- % gebildet ist.

Bei der Vorrichtung nach Fig. 3 wird der Druckraum dadurch gefüllt, daß in dem als unterteilten Flüssigkeifsbehälter ausgebildeten Maschinenrahmen das Niveau der Druckübertragungsflüssigkeit durch Pumpen über das Niveau der Druckraum-Oberkante angehoben und abgesenkt werden kann.

Die trägheitsverriegelte Preßvorrichtung besteht gemäß der Fig. 1 aus zwei voneinander wegbeweglichen Bauteilen, Obermasse 1 und Untermasse 2, aus Führungsstangen 3, an denen die beweglichen Bauteile 1 und 2 mit Hilfe von Führungen 4 und 5 auf- und abwärts beweglich geführt sind, aus einem Behälter 6 zur Aufnahme eines Vorrats an Druckübertragungsflüssigkeit 7 und aus zwei Federn 8, mit denen das Bauteil 2 am Boden des Behälters 6 federnd abgestützt ist, sowie aus einer Flüssigkeitspumpe 9 mit Anschlußrohrleitungen 10 und Π sowie mit einer Haltevorrichtung 12.

Die Rohrleitung 10 ist ein Saugrohr und ragt in die DruckUbertragungsflüssigkeit 7 hinein. Die Rohrleitung 11 ist ein Druckrohr. Es verbindet die Pumpe 9 mit dem Druckraum im Bauteil 1.

Hierzu ist das Druckrohr in einer Bohrung der Untermasse 2 so geführt, daß sich die abgefederte Untermasse 2 ungehindert bewegen kann.

Die Pumpe 9, Saugrohr 10 und Druckrohr 11 sind durch die Haltevorrichtung 12 an dem Behälter 6 befestigt, der die Funktion eines Maschinengestells übernimmt.

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In der Obermasse 1 befindet sich die Schockwirkungsladung 13, beispielsweise eine Schießpulverpatrone, der Auslösemechanismus 14 sowie die EntlUftungsbohrung 15.

Im Ruhezustand befindet sich die gesamte Menge des Druckübertragungsmediums, z.B. des Wassers, im Vorratsbehälter 6.

Soll ein Werkstück 16 bearbeitet werden, so wird es nach dem öffnen des Druckraums durch Anheben der Obermasse 1 in das Gesenk 18 eingebracht und auf das Dichtungsmittel 19 gelegt. Nach dem Schließen des Druckraums 17 und nach dem vorherigen Einsetzen einer Schockwirkungsladung 13, z.B. einer Pulverladung, wird die Pumpe 9 P in Betrieb genommen. Diese saugt die DruckUbertragungsflUssigkeit 7 aus dem Vorratsbehälter 6 ab und drückt sie in den Druckraum 17, der Über den Kanal 15 entlüftet wird. Dabei gelangt sie nicht in den Raum 20 unter das Werkstück 16, weil dieser Raum 20 mit Hilfe des Dichtungsringes 19 vom oberen Teil des Druckraums 17 abgeschlossen ist.

Der Raum 20 kann über die Vakuumleitung 21 evakuiert werden.

Durch den Spalt 22 strömt ein Teil der DruckUbertragungsflUssigkeit 7 nach außen und gelangt in den Behälter 6, von wo sie durch die Pumpe 9 wieder in den Druckraum gefördert wird.

P Die Leistung der vorzugsweise regelbaren Pumpe 9 ist so bemessen, daß die Leckverluste sowohl am Spalt 21 als auch an der EntlUftungsbohrung 15 ausgeglichen werden und der Druckraum 17 stets mit DruckUbertragungsflUssigkeit gefüllt ist.

Nach dem Zünden der Ladung 13 und nach dem Formen des Werkstücks 16 wird die Pumpe 9 stillgesetzt. Die DruckUbertragungsflUssigkeit 7 wird aus (hm Druckraum 17 abgelassen und das fertige Werkstück 16 aus dem Druckraum 17 herausgenommen bzw. durch ein weiteres zu bearbeitendes Werkstück ersetzt. Daraufhin kann das Arbeitsspiel von neuem beginnen.

Abweichend von Fig. 1 sind in Fig. 2 die FUhrungssrangen 3' mit den Hubvorrichtungen 23, beispielsweise Hydraulikzylindern, so verbunden, daß mit Hilfe der an den FUhrungsstangen 3' angebrachten Anschläge 24 und 25, die den Druckraum bildenden Bauelemente

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1 und 2 Über das Niveau 26 der DruckUbertragungsffUssigkeit angehoben wenden können. Dabei läßt sich durch die Lage dieser Anschläge erreichen, daß die den Druckraum bildenden Bauelemente 1 und 2 beim Hubvorgang voneinander getrennt werden und daß sich der Druckraum 17 von Druckübertragungsflüssigkeit entleert.

Die FUllkanäle 27 im Bauelement 1 sorgen in Verbindung mit der EntlUftungsbohrung für eine ordnungsgemäße Füllung des Druckraumes 17 mit der DruckUbertragungsflUssigkeit beim Absenken der Vorrichtung in die Arbeitsstellung, die der Zeichnung in Fig. 2 entspricht.

Der Formgesenk höh I raum 20 wird über die Vakuumleitung 21 sowie dem beweglichen % Schlauchanschluß 29 vor dem Formgebungsvorgang in Üblicher Weise evakuiert.

Der Behälter 6' ist in Fig. 2 als tragender Maschinenrahmen ausgebildet. Die Schiebeklappe 30 ermöglicht das Beschicken der Vorrichtung, wenn die Bauteile 1 und 2 hinreichend über das Niveau 26 der DruckUbertragungsflUssigkeit angehoben sind.

Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung, bei der die DruckUbertragungsflUssigkeit 7 in dem Dreikammersystem des Maschinenrahmens 6" zunächst gleiches Niveau hat. In dieser Stellung ist der Druckraum 17 durch die FUllkanäle 27 mit DruckUbertragungsflUssigkeit gefüllt. Mit 1 5 ist eine EntlUftungsbohrung beziffert. In ihrem unteren Teil steht etwas DruckUbertragungsflUssigkeit. Mit 30 ist die Mittelkammer des Drei- _Λ

kammersystems beziffert. Die Vorrichtung ist so fUr den Arbeitstakt vorbereitet.

Nach dem Formungsvorgang, der in der schon beschriebenen Weise abläuft, wird die DruckUbertragungsflUssigkeit 7 mit Hilfe der Pumpen 31 in den beiden Seitenkammern 34, 35 auf ein höheres Niveau gedruckt.

Die Rückschlagventile 32 und die Absperrschieber 33 verhindern ein ZurUckfließen der DruckUbertragungsflUssigkeit 7.

Durch das Anheben des FlUssigkeitsniveaus in den Seitenkammern sinkt der FlUssig- _, keitsspiegel in der Mittelkammer, wobei die Arbeitsvorrichtung entleert wird und neu

beschickt werden kann. ο

_<7> Nach dem Beschicken kann sich nach dem Offnen der Absperrschieber 33 das Niveau "° der DruckUbertragungsflUssigkeit in allen drei Kammern ausgleichen,und die Vorrichtung ist fUr «inen weiteren Arbeitstakt vorbereitet.

Neben dem Vorteil, daß bei den erfindungsgemäßen Vorrichtungen die schnell verschleißenden Druckraumabdichtungen entfallen können, ergeben sich bei Anordnungen nach Fig. 2 und 3 folgende weitere Vorteile:

— Die die Bauelemente des Druckraumes ganz umgebende DruckUbertragungsflUssigkeit Übt infolge ihrer Massenträgheit eine nennenswerte StUtzwirkung aus, wodurch die Bauelemente des Druckraumes nicht so hoch beansprucht werden.

— Die die beweglichen Teile des Druckraumes umgebende Flüssigkeit dämpft deren Bewegung beim Arbeitsgang, wodurch einerseits die Bewegungsamplituden verringert werden, was zu geringerer Bauhöhe der Vorrichtung führt, -andererseits zusätzliche Dämpfungselemente, z.B. zur Dämpfung des Rückpralls, entbehrlich werden können.

— Da die DruckUbertragungsflUssigkeit den Druckraum während des Arbeitsvorganges umgibt, ist das Geräusch vor allem der als unangenehm empfundenen hohen Frequenzeη stark gedämpft.

— Die den Druckraum umgebende DruckUbertragungsflUssigkeit bei den Vorrichtungen gemäß den Fig. 2 und 3 behindert beim Aufbau des Druckes und dem damit verbundenen selbsttätigen öffnen des Druckraumes das Austreten der DruckUbertragungsflUssigkeit aus dem Druckraum: Dadurch kann der Wirkungsgrad der Anordnung um ca. 20 % erhöht werden.

Erfindungsgemäße Vorrichtungen nach den Fig. 1 und 3 eignen sich vorzugsweise fUr größere Geräte, da bei diesen die Beschickungsebene durch den FUllvorgang mit DruckUbertragungsflUssigkeit nicht verändert wird.

Durch Unterflureinbau des Unterteils der Vorrichtung oder durch eine erhöhte Arbeitsbühne können auch Vorrichtungen nach Fig. 2 in größerer Ausfuhrung hergesteift werden.

~* Die Vorrichtung nach Fig. 3 kann auch mit einem einzigen entsprechend bemessenen *° Seitenbehälter betrieben werden, welcher z.B. aus PlatzgrUnden von der Arbeitsvor- ~* richtung räumlich getrennt und mit ihr durch entsprechende Rohr- oder Schlauchleitungen verbunden sein kann.

Die Pumpen 31 in Fig. 3 können entfallen, wenn in den Seitenbehältern Verdrängungskörper bewegt oder wenn die oder der Seltenbehälter gegenüber dem Mittelbehälter in der Höhe venteilbar ausgeführt werden, so daß durch Heben oder Senken dieser

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Behälter das Niveau im Druckraum reguliert werden kann.

Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, müssen die als Flüssigkeitsbehälter ausgeführten Maschinenrahmen hinreichend Luft-Restvolumen Über dem Flüssigkeitsspiegel enthalten, um zu starke Druckstöße auf die Wände der Behälter zu vermeiden.

Dem gleichen Zweck dient das Bauelement 28 in Fig. 3, beispielsweise ein gasgefüllter Schlauchring, der ähnlich wirkt, wie ein Luft-Restvolumen. Das Bauelement kann bei geeigneter Gestaltung auch die Funktion der Federn 8 mit Übernehmen.

Ebenso wie in Fig. 3 gezeigt, können auch in den anderen erfindungsgemäßen Vorrichtungen die Untermassen 2 als Gesenke ausgebildet sein.

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Claims

Patentansprüche

. Vorrichtung zur Hochleistungsumformung von Werkstücken, insbesondere aus Blech, mit Hilfe von Schockwirkungsmitteln, welche aus mindestens zwei, einen geschlossenen Druckraum bildenden Bauelementen besteht, von denen mindestens eins von dem anderen wegbeweglich ist, und bei der durch den sich beim Eintreten der Schockwirkung gegen die Massenträgheitskröfte unter öffnen des _ Druckraums und Abbau der Druckspitze ausbildenden Druck das Werkstück eine

gewünschte Form erhält und bei der als Mittel zum Geschlossenhalten des Druckraums bis zum Erreichen des Formgebungsdrucks Überwiegend die Trägheitskräfte der beweglichen Bauelemente durch entsprechend große Bemessung der Massen herangezogen werden, nach Patent 1 259 825, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum dichtungslos ausgebildet ist und die FUlIstandhöhe im Druckraum durch Nachförderung mindestens derjenigen Menge an Druckübertragungsflüssigkeit sichergestellt wird, die den Mengenverlusten durch die Trennfugen zwischen den beweglichen Bauelementen entspricht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die DruckUbertragungs- ^ flüssigkeit (7) ständig im Kreislauf bewegt wird, indem die aus dem Druckraum (17)

austretende DruckUbertragungsflUssigkeit (7) in einem Behälter (6) aufgefangen und aus diesem mit Hilfe einer Pumpeinrichtung (9) in den Druckraum (17) zurückbefordert wird.
3. Vorrichtung nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Druckraum bildenden beweglichen Bauelemente soweit in einen die DruckUbertragungsflUssigkeit (7) enthaltenden Behälter (6') eingetaucht werden kann, wie es der gewünschten FUlIstandhöhe der DruckUbertragungsflUssigkeit im Druckraum (17) entspricht, wobei durch die Ausbildung der Trennfugen zwischen den beweglichen Druckraumbauteilen und/oder die zeitliche Reihenfolge des Eintauchens und/oder geeignete Kanäle (28, 27) eine einwandfreie Füllung sichergestellt ist.

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4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die DruckübertragungsfiUssigkeit (7) aufnehmende Behälter (6) als tragender Maschinenrahmen ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach dem Patentanspruch 1 und einem oder mehreren der Patentansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Behälter (6,6', 6") ein elastischer Gasbehälter (28) angebracht ist.
6. Vorrichtung nach dem Patentanspruch 1 und einem oder mehreren der Patentansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle von Pumpen Verdrän- ^ gungskörper benutzt werden, die zum Zwecke der Veränderung des Spiegels der Druckübertragungsflüssigkeit im Druckraum bzw. im Reservebehälter in die Druckübertragungsflüssigkeit eingetaucht bzw. aus ihr herausgezogen werden können.
7. Vorrichtung nach dem Patentanspruch 1 und einem oder mehreren der Patentansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reservebehälter zwecks Regulierung des Niveaus der DruckübertragungsfiUssigkeit im Druckraum heb- bzw. senkbar ausgebildet sind.
8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der die Druckübertragungsflüssigkeit enthaltende Behälter aus mindestens zwei Kammern

besteht, die miteinander nach Art der kommunizierenden Röhren verbunden sind. ■
9. Vorrichtung nach den Patentansprüchen 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke der Niveauveränderung in den beiden Kammern eine Pumpeinrichtung (31) und ein Ventil (33) angeordnet sind.

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