DE2628579C2 - Vorrichtung zum elektrohydraulischen Explosionsumformen - Google Patents

Description

35

Die Erfindung betrifft eine Verrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine solche Vorrichtung kann in der Maschinenbau-, Gerätebau·, Flugzeugbauindustrie und in anderen Industriezweigen bei der Herstellung von Teilen «o komplizierter Form aus Blech- und Rohrrohlingen aus schwerverformbaren Werkstoffen verwendet werden.

Vorrichtungen zum elektrohydraulischen Umformen sind bekannt (Zeitschrift »Technologie und Betriebsorganisation«, Heft 2, S. 44—46, Kiew, 1972). Eine solche «s Vorrichtung kann ein Gestell, an dem zwei parallel angeordnete Säulen befestigt sind, umfassen. An den Säulen ist ein Joch mit einer Explosionskammer angeordnet. Eine Elektrode ist in dieser Kammer untergebracht, deren Wand die Gegenelektrode ist. Die Explosionskammer wird mit einer Arbeitsflüssigkeit gefüllt, um die Explosionsenergie auf den Rohling zu übertragen.

Parallel zum Joch ist ein bewegliches Querstück angeordnet, das eine Matrize für den Rohling trägt

Das Querstück befindet sich zwischen den Säulen, die zugleich Führungen darstellen. Es ist mit einer Einrichtung zu seiner Verschiebung und zum nachfolgenden Andrücken der Matrize an die Explosionskammer verbunden, die zwei Keilelemente aufweist. so

Ein Keilelement ist an dem Querstück, das die Matrize trägt, starr befestigt, während das andere mit einem Antrieb zu seiner hin- und hergehenden Verschiebung auf der Grundplatte des Gestells verbunden ist, die parallel zum Querstück angeordnet ist.

Die Keilelemente berühren sich gegenseitig über ihre Oberflächen, die bezüglich der parallel angeordneten Platten geneigt sind.

Bei der hin- und hergehenden Verschiebung des einen Keilelementes verschiebt das andere Keilelement das mit ihm starr verbundene Querstück, das die Matrize trägt, in Richtung zur Explosionskammer hin und von dieser weg.

Infolgedessen wird beim Hinweg die Matrize an die Explosionskammer angedrückt und das Werkzeug dadurch geschlossen.

Ein Nachteil der bekannten Vorrichtung besteht darin, daß der Antrieb zum Verschieben und Andrücken der Matrize an die Explosionskammer, der hydraulisch, pneumatisch, mechanisch oder elektromechanisch sein kann, recht kompliziert ist und eine qualifizierte Bedienung erfordert

Ein anderer Nachteil besteht darin, daß das Maß der Verschiebung der Matrize an die Explosionskammer beim Umrüsten der Vorrichtung für die Herstellung verschiedener Teile nicht wesentlich vergrößert werden kann. Bei der Auswechslung der Matrize müssen zusätzliche Platten zwischen dem bewegbaren Querstück und der Matrize eingebaut werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 beschriebenen Gattung das Schließen der Werkzeugform und das folgende Andrücken der Matrize bei jeder beliebigen Höhenstellung der Spindel zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 beschriebenen Maßnahmen gelöst

Das Wesen der Erfindung stellt demnach die Verbindung von zwei Antrieben für die beiden vorstehend erwähnten Bewegungen dar.

Die erfindungsgemäße bauliche Ausführung der Vorrichtung ist hinreichend einfach und gewährleistet ein festes Andrücken der Matrize mit dem auf dieser angebrachten Rohling an die Explosionskammer während des Umformens.

Im Unteranspruch ist eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Vorrichtung beschrieben.

Die erfindungsgemäße Ausführung der kinematischen Verbindung des sich, drelonden Elementes des Getriebepaares Schraube-Mutter mit dem unabhängigen Antrieb zum Andrücken der Matrize an die Explosionskammer gestattet es, das Verschieben und Andrücken des Querstückes mit der Matrize unter Verwendung ein und desselben Getriebepaars Schraube-Mutter durchzuführen, was die Bedienung der Vorrichtung zum Verschieben der Matrize mit dem Rohling und zum nachfolgenden Andrücken derselben an die Explosionskammer bedeutend vereinfacht.

Bei einer Auswechselung der Matrize zur Herstellung von Teilen unterschiedlicher Form und Größe ist die Verwendung von zusätzlichen Elementen nicht erforderlich, wodurch das Umrüsten einer solchen Einrichtung im Vergleich mit der eingangs beschriebenen bekannten ebenfalls einfacher ist.

Kraftantriebe für säulengeführte Spann- bzw. Preßvorrichtungen sind z. B. aus der FR-PS 6 74 364 bekannt. Zum Antrieb wird ein Getriebepaar Spindel-Mutter verwendet, wobei die Mutter das drehende Getriebeteil darstellt und die Spindel bei ihrer Drehung axial verstellt. Die Drehung der Mutter wird mittels eines Schneckengetriebes bewirkt.

In der FR-PS 6 72 788 wird ein Sperrklinkenrad als Kraftantrieb einer Schraubenspindelpresse beschrieben.

Zur Ausübung von axialen Schließkräften an einer Schraubenspindel wird gemäß der DE-PS 56 182 ebenfalls ein Sperrklinkenrad verwendet, das an der Antriebsmutter angreift.

Ferner ist es allgemein bekannt, in einer Presse cjas Schließen der Werkzeugform vor dem Andrücken der Matrize von Hand auszuführen.

Zusätzlich hinzuweisen ist auf einen Stand der Technik (Handbuch der Kellerwirtschaft, 1928, S, 46 und FR-PS 7 63 792), gemäß dem es bekannt ist, einen Schraubenspindelantrieb für eine Presse mit einem hydraulischen Kraftantrieb zu verbinden und die zu betätigende Preßplatte, die dem Querstück der Vorrichtung gemäß der Erfindung entspricht, durch ein Element des Getriebepaares Spindel-Mutter rasch vorzuschieben und durch den zweiten Antrieb nachzudrücken. Dieses allgemeine Prinzip wird bei einer Nachdrückeinrichtung an einem Spindei-Mutter-Getriebepaar auch
der vorstehend genannten FR-PS beschrieben.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung der Vorrichtung, teilweise im Längsschnitt; F i g. 2 dasselbe wie F i g. 1, Schnitt nach Linie H-H der g;

F i g. 3 die Einzelheit Bin F i g. 1 im teilweise Schnitt

Die Vorrichtung enthält ein Gestell 1 (Fig.l), das eine kastenförmige Schweißkonstruktion sein kann und an dem eine Grundplatte 2 befestigt ist

Auf der Grundplatte 2 sind zwei Säulen 3 befestigt, welche durch ein Joch 4 oben miteinander verbunden sind.

Am Joch 4 ist eine Explosionskammer 5 und eine Entladungseinrichtung 6 vorgesehen, die zu Kommutierung von Strömen großer Leistung bestimmt ist. Die Entladungseinrichtung 6 wird nicht näher beschrieben.

Innerhalb der Explosionskammer 5 ist längs ihrer Längsachse O-O eine Elektrode 7 angeordnet, während die Wand der Explosionskammer 5 die Gegenelektrode 8ist.

Der Innenraum der Explosionskammer 5 wird mit einer Arbeitsflüssigkeit, z. B. Wasser, gefüllt, das die Energie der zwischen den Elektroden 7 und 8 erfolgenden Entladung beim Umformen überträgt

Zur Verhinderung des Verspritzens von Wasser während des elektrohydraulischen Umformens ist ein Vorhang 9 vorgesehen, der aus einem elastischen Material besteht. Der Vorhang 9 kann längs einer ringförmigen Führung 10 verschoben werden.

Die Vorrichtung enthält ein Quei stück 11 mit einer darauf befestigten Schale 11a zum Sammeln von Wasser.

Das Querstück 11 ist zum Joch 4 hin und von ihm weg verschiebbar an den SäuLin 3 entlang geführt. Es trägt eine Matrize 12, auf welcher ein Rohling A angebracht ist. Zur Verschiebung des Querstücks 11 und zum nachfolgenden Andrücken der Matrize an die Explosionskammer 5 ist eine Einrichtung 13 in Form eines Getriebepaars Schraube—Mutter vorgesehen.

Ein sich fortschreitend bewegendes Element 14 dieses Paars stellt eine Schraubspindel 14 dar, die längs der Achse O-O bewegbar ist.

Die Schraubspindel 14 ist starr mit dem Querstück 11 verbunden, welche die Matrize 12 trägt.

Ein sich drehendes Element IS des Getriebepaars ist eine Mutter 15. In die Mutter 15 ist die Schraubspindel 14 eingeschraubt.

Die Mutter 15 ist in der Grundplatte 2 des Gestells 1 f>5 drehbar befestigt und gegen axiale Verschiebung relativ zu ihr mit Hilfe eines Andrückringes 16 gesichert, der auf der Grundfläche 2 st vr befestigt ist.

Die Mutter 15 ist mit einem Antrieb 17 für die Verschiebung des die Matrize 12 tragenden Querstücks 11 kinematisch verbunden. Der Antrieb 17 enthält einen Elektromotor 18, der am Gestell 1 fest angebracht ist, und ein Getriebe 19, das mit dem Elektromotor über einen Keilriementrieb 20 verbunden ist Das Getriebe 19 wird von einem Konsol 21 getragen, das auf dem Gestell 1 befestigt ist.

Im Konsol 21 sind (in der Zeichnung nicht dargestellte) Nuten ausgeführt, die rechtwinklig zueinander angeordnet sind. Die Nuten ermöglichen es, das Getriebe 19 zwecks dessen genauer Einstellung zur Achse O-O zu verschieben.

Die Mutter 15 ist mit einem unabhängigen zweiten Drehantrieb 22 (F i g. 1 und 2) zum Andrücken der Matrize 12 an die Explosionskammer 5 und zum Entfernen derselben von ihr kinematisch verbunden. Es wäre ausreichend, nur einen solchen unabhängigen Antrieb zum Andrücken und Entfernen der Matrize 12 zu verwenden, aus Gründen der Funktionssicherheit sind jedoch zwei unabhängige Antriebe 22 vorhanden, von denen jeder eine pneumatische Rammer 23 enthält, die eine beliebige für diesen Zweck geeignete Konstruktion haben kann.

Jede pneumatische Kammer 23 wird an der Grundplatte 2 des Gestells 1 mit Hilfe von Konsolen 24 befestigt

Die kinematische Verbindung der Mutter 15 mit jedem unabhängigen Antrieb 22 enthält zwei Klinkenräder 25, die eins über dem anderen angeordnet und an der Mutter 15 mit Hilfe eines Längskeils 26 befestigt sind.

Jedes Klinkenrad 25 ist mit der entsprechenden pneumatischen Kammer 23 über eine Stange 27 (F i g. 2) verbunden, die mit einer Klinke 28 zu ihrer Verschiebung in einer Führung 29 in Verbindung steht und mit Zähnen 30 (F i g. 1 und 2) des Sperrades 25 in Eingriff tritt.

Eines der Klinkenräder 25 kann mit Hilfe des jeweiligen unabhängigen Antriebs 22 die Muttes 15 in der einen Richtung zum Andrücken der Matrize 12 an die Explosionskammer 5 drehen, und das andere Klinkenrad 25 in der anderen Richtung zum Entfernen derselben nach Beendigung des Umformvorgangs. Dies kommt bei dem während des Umformens abgeschalteten Antrieb 17 zur Verschiebung des die Matrize 12 tragenden Querstücks 11 dadurch zustande, liaß die kinematische Verbindung der Mutter 15 mit dem Antrieb 17 mit Hilfe einer Klauenkupplung 31 (F i g. 1,3) hergestellt ist. Die Klauenkupplung 31 besteht aus zwei Kupplungshälften 32 und 33, deren Klauen 34 und 35 (Fig.3) mit einem Spalt 36 zwischen ihren Seitenflächen versehen sind, was die Drehung der Sperräder 25 um den entsprechenden Winkelbetrag ermöglicht.

An der Verbindungsstelle der Kupplungshälften 32 und 33 ist ein Zentrierring 37 angebracht, um die Kupplungshälften \1 und 33 nach der Achs? O-O genau einzustellen.

Die Kupplungshälfte 32 ist an der Welle 38 (Fig. 1) des Getriebes 19 mit Hilfe eines Längskeils 39 befestigt, während die Kup.lungshälfte 33 mit einem der Sperrräder 25 starr verbunden ist.

Auf der Grundplatte 2 des Gestells i ist ein Schutzmantel 40 aufgeseizt.

Die Vorrichtung arbeitet folgenderweise.

Vor dem Beginn des Umformvorgangs wird das die Matrize 12 tragend Querstück 11 so eingestcll;, daß zwischen der Matrize 12 und der Explosionskammer 5 ein Abstand bleibt, der zum Einbringen des Rohlings A

(Fi g. 1) auf die Matrize 12 notwendig ist.

Der Bedienungsmann bringt den Rohling A auf die Matrize 12 ein und schaltet dann den Antrieb 17 ein. welcher die Vorrichtung 13 zur Verschiebung des Querstücks 11 in Bewegung setzt. >

Das Querslück 11 wird durch die in die Mutter 15 eingeschraubte Spindel 14 fortschreitend bewegt. Die Mutter 15 dreht sich bezüglich der Grundplatte 2 und wird vor einer Verschiebung relativ zu dieser Platte durch den Andrückring 16 zurückgehalten. in

Die Mutter 15 wird von dem Elektromotor 18 über das Getriebe 19 und den Keilriementrieb 20 und weiter über die Klauenkupplung 31 in Drehung versetzt, von der eine Kupplungshälfte 33 mil der Mutter 15 verbunden ist. ι-,

Nach der Berührung der Matrize 12 samt dem von ihr getragenen Rohling A mit der Explosionskammer 5 schaltet sich der Elektromotor 18 aus und damit auch der Drehantrieb der Mutter 15.

(siehe F i g. 2 oben). Das Andrücken der Matrize 12 mit dem Rohling A an die Explosionskammer 5 geschieht dann mit Hilfe einer der pneumatischen Kammern 23, die von einem (nicht dargestellten) Druckluftsystem betätigt wird und deren Stange 27 auf die Klinke 28 einwirkt. Die Klinke 28 kommt mit dem entsprechenden Klinkenrad 25 in Eingriff und dreht dieses. Die Drehung des Klinkenraues 25 bewirkt eine zusätzliche Drehung der Mutter 15, die ihrerseits die Schraubspindel 14 sich fortschreitend bewegen läßt, wobei die Matrize 1.2 an die Explosionskammer 5 angedrückt wird.

Das Drehen des Sperrades 25 wird durch den Spalt 36 zwischen den Seitenflächen der Klauen 34 und 35 der Klauenkupplung 31 ermöglicht, wodurch die mit der Mutter 15 verbundene Kupplungshälfte 33 der Klauenkupplung 31 sich frei drehen kann.

Nachdem die Matrize 12 mit dem Rohling A an die Explosionskammer 5 angedrückt ist, kehrt die Stange 27 der pneumatischen Kammer 23 in ihre Ursprungsstellung zurück und bringt hierdurch die Klinke 28 mit dem Klinkenrad 25 außer Eingriff. Dadurch kann sich die Mutter 15 in der umgekehrten Richtung drehen. Die pneumatische Kammer 23 wird in die Ausgangsstellung mittels einer nicht gezeichneten Feder zurückgeführt.

Dann wird die F.xplosionskammer 5 mit Wasser gefüllt, und gleichzeitig die Luft, die die Verformung behindert, aus dem I lohlraum der Malri/e 12 abgesaugt.

Vor der elektrischen Entladung wird der Raum, in welchem sich die Explosionskammer 5 und die Matrize 12 mit dem auf ihr angebrachten Rohling A befinden, mit dem Vorhang 9 durch Verschieben entlang der ringförmigen Führung 10 verdeckt. Dadurch gelangen keine Spritzer, die sich bei der elektrischen Entladung bilden, auf den B'-dienungsmann und auf die Wände des .Schutzmantels 40. Das Wasser, welches auf den Vorhang 9 gelangt, läuft von diesem in die Schale 11 a ab.

Hiernach wird zwischen den Elektroden 7 und 8 die elektrische Entladung vorgenommen, die Stoßwellen im Wasser erzeugt, welche den Rohling A verformen.

Die Matrize 12 mit dem ausgeformten Teil wird mit

HÜfe deS nrirlfrart iinnKhörtrrirron Antrim ")-> „„U^,

■ ·..._ **«,.* u , ,us* , * · > ui.uio.ui,^,^«,,, ι iiitiikvj _fc4. f LIUJl

u. ggf. entfernt, der in der F i g. 2. unten, gezeigt ist. Die pneumatische Kammer 23 des unabhängigen Antriebs 22 wirkt über die Stange 27 auf die Klinke 28 ein. welche mit dem jeweiligen Klinkenrad 25 in Eingriff tritt. Das Klinkenrad 25 dreht die Mutter 15, die ihrerseits die Schraubspindel 14 fortschreitend nach unten verschiebt Nach dem Entfernen der Matrize 12 mit dem Fertigteil geht die Klinke 28 mit dem Klinkenrad 25 unter Einwi kung einer (nicht abgebildeten) Feder, die innerhalb der pneumatischen Kammer 23 montiert ist. außer Eingriff.

Das Wasser aus der Explosicnskammer 5 fließt in die Schale 11a durch einen zwischen der entfernten Matrize 12 mit Fertigteil und der Explosionskammer 5 entstandenen Spalt.

Der Vorhang 9, der sich längs der ringförmigen Führung 10 bewegt, wird geöffnet, und die die Matrize 12 mit dem das fertige Teil tragenden Querstück 11 senkt sich auf einen Abstand zwischen der Explosionskammer 5 und der Matrize 12, der ausreicht, das fertige Teil aus der Matrize 12 herauszuziehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche;

   U Vorrichtung zum elektrohydraulßchen Explosionsumformen in Form einer Spindelpresse mit einer aus einer Matrize und einer Patrize bestehenden, den Hohlraum zum Explosionsumformen umschließenden Werkzeugform, von der die eine Formhälfte am Joch eines geschlossenen Gestells und die andere am von der Spindel verschiebbaren Querstück befestigt ist und die Verschiebung durch ι ο ein drehantreibbares Element des Getriebepaares Spindel-Mutter erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß am drehantreibbaren Getriebeelement (13) ein zusätzlicher Drehantrieb (25, 28) zum Schließen und öffnen der Werkzeugform (8,12) und zwischen erstem und zweitem Drehantrieb eine ein Umfangsspiel aufweisende, das Antriebsdrehmoment zum Verschieben übertragende Klauenkupplung (31) vorgesehen ist, und das Umfangsspiel der Klauenkupplung (3t) dem Drehweg des drehantreibbaren Gptäebeelements (13) entspricht
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Drehantrieb zwei mit dem zugehörigen Getriebelement drehfest verbundene Klinkenräder (25, 25') aufweist, von denen jedes einer hin und her antreibbaren Sperrklinke (28, 28') derart zugeordnet ist, daß das drehantreibbare Getriebe (13) durch die eine Sperrklinke (28) in der einen Drehrichtung und durch die andere Sperrklinke (28') in der entgegengesetzten Drehrichtung antreibbar ist