-
Einrichtung zum Anformen einer Randrille bzw. Pandsicke am offenen
Ende eines metallischen Hohlkörners bzw. Behälters Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Einrichtung zum Anformen einer glatten, d.h.insbesondere falten- und wellenfreien,
nach innen gewölbten, einen Bördel tragenden Randrille bzw.
-
Randsicke am offenen Ende eines auf einer Presse geformten metallischen
Hohlkörpers bzw. Behälters mit einem periodisch hin- und her- bzw. auf- und abgehend
angetriebenen Werkzeugoberteil, in welchem ein Stempel gegen mindestens ein elastisch
vorgessanntes Ausweichorgan axial verschiebbar gelagert ist,
einem
zur Aufnahme des umzuformenden Metallbehälters bestimmten, mit einer entscrechenden
Bohrung versehenen Aufnehmer sowie einem zum Stempel koaxial gleitend angeordneten
Niederhalter, der sich mit seiner oberen Stirn-Seite über ein vorgespanntes Kraftübertragungsorgan
auf den Werkzeugoberteil abstützt, entsprechend Hauptpatent . ...... (Patentanmeldung
P 23 59 o34.3) Diese Einrichtung ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, daß
der Stempelkopf an einem koaxial in denselben hineinragenden Stempelkopfhalter befestigt
ist, welcher knaPp oberhalb des Stempelkopfes eine kegelige Führungsfläche aufweist,
an der mindestens zwei tJbertragungselemente geführt sind, deren radial nach-aussen
gerichtete Endabschnitte mit mindestens zwei gleitend gelagerten Formschiebern zusammenwirken,
wobei die Übertragungselemente und Formschieber stirnseitig das Innenprofil der
zu formenden Randrille bzw. Randsicke tragen und durch ein elastisches Organ in
Richtung der Stempelachse vorgespannt sind, und ferner im Umgebungsbereich der Formschieber,
ausserhalb der Aufnehmerbohrung, eine Anzahl Drückbacken ringförmig angeordnet sind,
welche einerseits auf einer waagrechten Ringfläche des Aufnehmers gleitend aufliegen,
andererseits auf ihrer der Stempelachse
abgewandten Seite je eine
Schrägfläche aufweisen, die mit der Schrägfläche gleicher Neigung eines Druckringes
zusammenwirkt, welcher vom Werkzeugoberteil aus über mehrere peripherisch verteilte,
mit axialem Spiel gleitend gelagerte Bolzen betätigbar ist, das Ganze derart, dass
nach dem vollstanalgen Einfahren des Stempels in den Hohlkörper das Werkzeugoberteil
gegenüber dem Stempel eine voreilende Relativbewegung ausführt, wobei in einer ersten
Phase die Uebertragungselemente und Formschieber entlang der kegeligen Führungsfläche
von innen, in einer zweiten Phase die Drückbacken unter weiterer Zusammendrückung
des vorgespannten Kraft-Ubertragungsorgans, von aussen gegen den oberen Rand des
Hohlkörpers gepresst werden und die Randrille bzw. Randsicke formen.
-
Der genannte Niederhalter weist vorzugsweise matrizenseitig einen
ringförmigen Ansatz auf, dessen Stirnfläche dem zu formenden Rillenprofil angepasst
ist.
-
Auf der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
veranschaulicht.
-
Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt einer solchen Einrichtung, in
leicht vereinfachter Form, Fig. 2 zeigt die Einrichtung kurz vor dem Einfahren des
Stempelkopfes in die Sacklochbohrung des Aufnehmers, Fig. 5 veranschaulicht zwei
weitere Phasen bei der Herstellung der Randrille, wobei in der rechten Hälfte von
Fig. 3 die Matrizenunterteile kurz vor dem Uebergang
in ihre Arbeitsstellung
gezeigt sind, die gemäss der linken Hälfte dieser Figur dann erreicht ist, Fig.
4 und 5 zeigen Konstruktionsdetails, Fig. 6 zeigt anhand eines Vertikalschnittes
eine Variante der elastischen Rückt stellung der Matrizenunterteile, Fig. 7 veranschaulicht,
ebenfalls in Form eines Vertikalschnittes, eine Möglichkeit der starren, zwang.-läufigen
Rückstellung der Matrizenunterteile, Fig. 8 und 9 zeigen die Formgebung der Matrizenunterteile,
wenn lediglich zwei Uebertragungselemente und zwei Formschieber vorgesehen sind.
-
Das in den Figuren 1 - 5 dargestellte Ausführungsbeispiel umfasst
ein Werkzeugoberteil 23, das mit seiner Haltevorrichtung 2 an einem hin- und hergehenden
Einspannkopf befestigt ist. Zur groben Höhenabstimmung kann eine Distanzscheibe
4 vorgesehen sein.
-
Im Werkzeugoberteil ist ein axial beweglicher Keil 6d angeordnet,
der mit Schmiermittelnuten 7 und Schmiermittelkanälen 8 versehen ist und dessen
um 300 gegen die Horizontale geneigte Schrägfläche 9 mit einer Schrägfläche 10 gleicher
Neigung eines Radialkeils 11 zusammenwirkt. Der ebenfalls mit Schmiermittelnuten
und einem Schmiermittelkanal 13 versehene, im Querschnitt quadratische Radialkeil
11 ist in einer Querausarbeitung
14 des Werkzeugoberteils gleitend
gelagert und wird von einem Bolzen 15, welcher unter der Einwirkung eines Federpaketes
15a steht, gegen die Schrägfläche des Axialkeils 6d gedrückt.
-
Der dreiteilig ausgeführte Stempel weist bei dieser Ausführungsform
ein Oberteil 51 (Fig.2,3), ein Unterteil 52 und ein Mittelteil 53 auf. Unterteil
52 und Mittelteil 53 werden nachstehend, von ihrer Funktion her gesehen, als Stempelkopf
52 und Stempelkopfhalter 53 bezeichnet.
-
Der Stempeloberteil 51, der im unteren Endabschnitt des Axialkeiles
6d befestigt ist, ist mit dem Stempelkopfhalter 53 über eine Schraube 54 verbunden.
Am Unterteil des Stempelko.pShalters 55 ist ein Hilfsabstreifer 56 mittels einer
Halteschraube 55 befestigt. Eine sich auf den Hilfsabstreifer 56 abstützende Schraubenfeder
57 hält den als Zylinderbüchse ausgebildeten Stempelkopf 52 ständig unter einer
in Richtung des Stempeloberteils gerichteten Vorspannung.
-
Demäss der Darstellung nach Fig. 1 und 3 ragt der Stempelkopf 52
in die Bohrung 58a eines Aufnehmers 58, wobei durch den Boden des Aufnehmers eine
elastisch (beispielsweise auf einem Luftkissen) gelagerte Ausstosserstange 59 ragt,
an deren oberstem Ende mittels einer Schraube 60 ein Ausstosserkopf 61 befestigt
ist. Ein ringförmiger Hilfsausstosser 62 von L-förmigem Querschnitt steht unter
der
Vorspannung einer Schraubenfeder 63.
-
Der Stempelkopfhalter 53 ist annähernd in seinem mittleren Bereich
mit einer Ausnehmung 64 versehen, von welcher insbesondere die untere, kreisringförmige
Schrägfläche 64a von funktioneller Bedeutung ist. An dieser Schrägfläche 64a sind,
wie insbesondere auch Fig. 5 zeigt, vier jeweils um 900 gegeneinander versetzte
Uebertragungselemente 65 gleitend gelagert, so dass sich diese Uebertragungselemente
65 bei einer Abwärtsbewegung gleichzeitig radial nach aussen bewegen müssen. Dabei
gleitet jedes Uebertragungselement 65 in dem Zwischenraum zwischen zwei einander
benachbarten Formschiebern 66, die auf einer waagrechten Führungsbahn nach aussen
gleiten können, bis sie unter dem Druck der Uebertragungselemente 65 die in Fig.
5 dargestellte Lage erreicht haben.
-
Die Formschieber 66 haben in Berücksichtigung ihrer Funktion zweckmässigerweise
die Form von Kreissegmenten, deren Sehne zwei einen stumpfen Winkel bildende Abschnitte
aufweist, so dass die Uebertragungselemente 65 jeweils zwischen zwei einander benachbarten
Formschiebern 66 gleiten können und diese dabei radial nach aussen drücken (Fig.
5).
-
Sowohl die Formschieber 66, als auch die Uebertragungselemente 65
tragen an ihrem peripherischen Rand das Innenprofll der an der Stadie 18 anzubringenden
Sicke
bzw. Randrille. Sämtliche Formschieber 66 und Uebertragungselemente
65 sind durch einen in einer Ringnut 67 angeordneten Gummiring 68 vorgespannt, der
dieselben, falls keine äusseren Kräfte einwirken, in die Ausgangslage nach Fig.
2 zu ziehen trachtet.
-
Am Oberteil des Aufnehmers 58 sind ferner in einer ringförmigen Ausnehmung
insgesamt 16 Drückbacken 69 angeordnet, die auf ihren der Stempelachse zugewandten
Flächen das Aussenprofil der Sicke bzw. Randrille tragen und auf ihrer gegenüberliegenden
Seite mit einer Schräge 70 versehen sind. Ein oberhalb der Drückbacken 69 angeordneter
Druckring 71 weist an seinem Unterteil eine ringförmige, der Schräge 69 entsprechende
und auf dieser aufliegende Schrägfläche auf. Der Druckring 71 ist so gelagert, dass
er sich innerhalb eines gewissen Hubweges parallel zur Stempelachse verschieben
lässt. Durch Rückstellbolzen 72, die unter dem Einfluss von Rückstellfedern 73 stehen,
befindet er sich ständig unter einer elastischen, nach oben gerichteten Vorspannung.
Nach oben ist die Bewegung des Druckringes 71 durch eine Abdeckplatte 29 (Fig. 2)
begrenzt.
-
Aus der bisherigen Beschreibung ist bereits ersichtlich, dass die
Drückbacken 69 bei einer Abwärtsbewegung des Druckringes 71 in radialer Richtung
gegen die Stempelachse gedrückt werden. Dabei drücken sie mit ihren
unteren
Innenflächen auf einen Rückstellring 74, der zusammengepresst wird und die Drückbacken
69 nach deren Freigabe durch den Druckring 71 wieder nach aussen drückt.
-
Ihrer Funktion entsprechend können die Uebertragungselemente 65 und
die Formschieber 66 somit auch als Matrizenunterteile bezeichnet werden.
-
Am Umfang des Stempeloberteils 51 ist eine Führungsbuchse 75 angeordnet,
in deren unterem Abschnitt sich eine kleine Führungsbuchse 76 ftir den Stempelkopfhalter
53 befindet. An der Aussenfläche der Führungsbuchse 75 ist auch hier ein Niederhalter
35 angeordnet, dessen Bewegung mittels Distanzhülsen 36 und Spannschrauben 36a mit
Unterlagscheiben 36b im Werkzeugoberteil in axialer Richtung begrenzt ist und der
ferner unter der Einwirkung vorgespannter Druckbolzen 37 steht. Die symmetrisch
angeordneten Druckbolzen 37 sind innerhalb der entsprechenden Bohrungen 38 mit übereinanderliegenden
elastischen Ringen 59 vorgespannt, so dass sie sich erst bei Ueberschreitung einer
bestimmten, einstellbaren Minimalkraft in die Bohrungen eindrücken lassen. Die elastischen
Ringe 39 sind durch Unterlagscheiben 59a voneinander getrennt.
-
Der Niederhalter 35, der im Hinblick auf die für die Transportorgane
(Greifer) freizuhaltende Bahn mit zwei symmetrisch angeordneten Ausnehmungen 40
versehen
ist, weist an seiner unteren Stirnfläche einz nach unten
vorstehenden Ansatz 77 auf, dessen untere Aussenkante der oberen Hälfte des zu formenden
Rillenprofils nachgebildet ist.
-
Im Niederhalter 35 sind mehrere Druckbolzen 78 in axialer Richtung
frei gleitend mit axialem Spiel gelagert, so dass diese Druckbolzen Kräfte von der
unteren Verschlussplatte 79 des Werkzeugoberteils auf den Druckring 71 übertragen
können.
-
Die beschriebene Einrichtung arbeitet folgendermassen: Während der
Vorwärtsbewegung des Stempels 51/ 52/5Z berührt der Hilfsabstreifer 56 den Boden
18a der Stadie 18 und schiebt diese vor sich her, bis der Stadienboden auf den ringförmigen
Hilfsausstosser 62 auftrifft und denselben bis zum Anschlag auf der ringförmigen
stirnseitigen Fläche 59a des Ausstossers 59 vor sich herschiebt.
-
Zum praktisch gleichen Zeitpunkt läuft der Hilfsabstreifer 56 mit
dem Stadienboden auf den Ausstosserkopf 61 auf und bewirkt somit die Vorwärtsbewegung
des Ausstossers 59 in die Bohrung des Aufnehmers 58.
-
Die Abwärtsbewegung des am Stempelkopfhalter 53 befestigten Hilfsabstreifers
56 kommt zum Stillstand, sobald der Ausstosser 59 mit seiner ringförmlgen Bund fläche
59b auf den Bohrungsgrund anstöszt.
-
Wie bereits beschrieben, ist der gesamte Stempel 51/52/53 durch den
Keiltrieb 6d/11 (Fig. 1) in axialer Richtung nachgiebig gelagert. Demnach kann sich,
nachdem die Vorwärtsbewegung des Stempelkopfhalters 53 zum Stillstand gekommen ist,
das Werkzeugoberteil 23 relativ zum Stempel und auch zu der zu rillenden Stadie
18 weiterhin vorwärtsbewegen.
-
Wenn der Stempel über den Ausstosser 59 am Grund der Sacklochbohrung
des Aufnehmers 58 anläuft, sitzt der Niederhalteransatz 77 bereits auf. Hierdurch
werden die an der stirnseitigen und kreisringförmigen Führungsfläche anliegenden
Uebertragungselemente 65 und Formschieber 66, die in ihrer Gesamtheit nachstehend
als Matrizenunterteile bezeichnet werden,entgegen der axial wirkenden Kraft der
vorgespannten Rückstellfeder 57 aus der Bereitschaftsw stellung gemäss Fig. 3, rechte
Hälfte, in die Arbeitsstellung gemäss Fig. 3, linke Hälfte, gebracht.
-
Dabei gleiten die paarweise einander gegenüberliegend angeordneten
Matrizenunterteile 65 und 66 auf der waagrechten Führungsfläche 52a und an der geneigten
Führungsfläche 64a des Stempelkopfhalters 53. Infolgedessen werden die Uebertragungselemente
65 in axialer Richtung nach vorne und in radialer Richtung nach aussen bewegt und
nehmen dabei die Formschieber 66 mit. Dies geschieht so lange, bis die Uebertragungsele1#nente
65 und it diese
die Formschieber 66 mit ihren Zylindermantelflächen
an der Innenseite der Stadienwand anschlagen und diese fest gegen die Bohrungswand
des Aufnehmers 58 drücken. In dieser Lage, also in der Arbeitsstellung der Matrizenunterteile
65 und 66, sind diese fest eingespannt zwischen dem Matrizenoberteil 35, dem Stempelkopfhalter
53 und der Stadienwand bzw. dem Aufnehmer 58.
-
Gleichzeitig mit den Matrizenunterteilen 65/66 befindet sich auch
das Matrizenoberteil 77 in Arbeitsstellung' derart, dass hierbei die geteilte Matrize,
bestehend aus den Teilen 65, 66 und 77 eine geschlossene Form bildet.
-
Die Schliesakräfte der geteilten Matrize rühren von dem vorgenannten
und durch die eingetretene Relativbewegung zusätzlich nachgespannten axial angeordneten
Federpaket 59 her und werden bei Beendigung des Schliessvorganges begrenzt durch
Auflaufen des Matrizenoberteiles 35 mit seiner werkzeugunterteilseitigen Stirnfläche
35a auf die äussere Fläche der Deckplatte 39. Praktisch im gleichen Augenblick laufen
die Druckbolzen 78 mit ihrer Stirnseite gegen die äussere Stirnfläche des Druckringes
71 und bewegen diesen in axialer Richtung nach vorne entgegen den axial wirkenden
Kräften der Rückstellbolzen #2, auf welche die vorgespannten Rückstellfedern 73
wirken.
-
Hierdurch werden vermöge der keilförmigen Gestalt des Druckringes
71 die paarweise und einander
gegenüberliegend angeordneten Drückbacken
69 über ihre schrägen stirnseitigen Führungsflächen 70 und entgegen den Kräften
des Rückstellringes 74 in radialer Richtung nach innen geschoben. Dabei legen. sich
die Drückbacken 69 an und um die Stadienwand und formen in deren Randbereich bei
fortschreitender Bewegung die Randrille.
-
Die elastische Rückstellung der Uebertragungselemente 65 und Formschieber
66 kann in manchen Fällen, insbesondere bei relativ dickwandigen Stadien 18, nicht
über einen einfachen Gummiring 68 gewährleistet werden.
-
Man verwendet dann vorzugsweise die Konstruktion nach Fig. 12, bei
der die elastische Rückstellkraft mehrerer elastischer Rückstellorgane 80 über Hebel
81 auf die Uebertragungselemente 65 bzw. Formschieber 66 übertragen wird.
-
Durch geeignete Wahl der Hebelarme bzw. Anordnung der Hebelachse 82
lässt sich die Rückstellkraft noch variieren.
-
Wie ferner Fig. 13 zeigt, muss die Rückstellung der Uebertragungselemente
65 und Formschieber 66 nicht unbedingt mittels eines elastischen Organes erfolgen.
Bei der in Fig. 13 dargestellten Variante sind im Stempelkopfhalter 53 mehrere,
gleichmässig am Umfang verteilte starre Rückstellorgane 83 angeordnet, deren obere
Abschnitte in entsprechend geformte Absätze 84 der Uebertragungselemente 65 bzw.
rormschieber 66 c#ngrc#fcn.
-
Wenn das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 auch
vier
Uebertragungselemente 65 und vier Formschieber 66 zeigt, so sind Varianten mit mehr
oder weniger Matrizenunterteilen durchaus möglich. Bei einer Ausführungsform mit
zwei Uebertragungselementen 65 und zwei Formschiebern 66 könnten diese Teile z.B.
gemäss Fig. 14 und 15 ausgebildet sein. Auch hier lässt sich jedes Uebertragungselement
65 zwischen die beiden angrenzenden Formschieber 66 einschieben und bewegt die Formschieber
dabei nach aussen, wobei der entstehende Spalt durch die Stirnfläche 65a des Uebertragungselementes
selbst überbrückt wird. In einer Ringnut kann ein elastischer Rückstellring 85 angeordnet
sein.