NL1020171C2 - Werkwijze en forceermachine voor het bewerken van een werkstuk. - Google Patents

Description

Werkwijze en forceermachine voor het bewerken van een werkstuk

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en forceermachine voor het bewerken van een werkstuk, bijvoorbeeld door dit te vervormen of in een ander werkstuk vast te zetten, waarbij het werkstuk over een doorn wordt aange-5 bracht, ten minste een deel van de doorn wordt geëxpandeerd om het werkstuk vast zetten, het werkstuk en ten minste één gereedschap, zoals een forceerrol, ten opzichte van elkaar roterend worden aangedreven om een as en het werkstuk door middel van dit gereedschap wordt bewerkt.

10 Expandeerbare doorns zijn bekend en zijn bijvoor beeld plaatselijk over hun omtrek voorzien van segmenten die naar buiten en naar binnen bewogen kunnen worden. Bij het vastzetten van een werkstuk op de doorn, worden de segmenten naar buiten bewogen totdat zij aangrijpen op de binnenzijde 15 van delen van het werkstuk die bewerkt zullen worden. Doorns van dit type zijn onderhevig aan relatief snelle slijtage. Bovendien komt het regelmatig voor dat een werkstuk zich moeizaam van de doorn laat verwijderen.

Volledigheidshalve wordt opgemerkt dat in de niet 20 vóórgepubliceerde internationale octrooiaanvrage PCT/NLO1/00939 een expandeerbare doorn wordt genoemd.

Met de uitvinding wordt beoogd de werkwijze en forceermachine volgens de eerste alinea te verbeteren.

Hiertoe hebben de werkwijze en forceermachine vol-25 gens de uitvinding het kenmerk dat minder dan de helft van het geëxpandeerde respectievelijk expandeerbare deel van de doorn aangrijpt op delen van het werkstuk die met het gereedschap bewerkt worden. Het verdient de voorkeur dat het geëxpandeerde deel van de doorn in hoofdzaak vrij blijft van die 30 delen van het werkstuk die bewerkt worden.

Aldus wordt de belasting van het expandeerbare deel, en daarmee slijtage van de doorn, aanzienlijk teruggebracht, en wordt, bij die doorns waarvan het expandeerbare deel is ^ W ( £ 2 voorzien van segmenten, vermeden dat het materiaal van het werkstuk tijdens de bewerking in de openingen tussen die segmenten gedrukt wordt en zo het inkrimpen van doorn bemoeilijkt wordt.

5 Het verdient de voorkeur dat de doorn is voorzien van een aanslag voor het werkstuk. Aldus kunnen werkstukken op eenvoudige wijze op de doorn worden bevestigd, bijvoorbeeld door het werkstuk door middel van het expandeerbare deel van de doorn tegen de aanslag te drukken, en is de axia-10 le positie van het werkstuk bepaald.

Onder meer afhankelijk van de aard van het werkstuk en het uiteindelijke product, is het mogelijk het werkstuk roterend aan te drijven terwijl het gereedschap rotatiestati-onair blijft, het gereedschap roterend aan te drijven terwijl 15 het werkstuk rotatiestationair blijft of beide roterend aan te drijven. Voor voorbeelden van de verschillende werkwijzen wordt verwezen naar de internationale octrooiaanvragen PCT/NLO1/00563, PCT/NL01/00564 en PCT/NL01/00565 en naar de eerdere genoemde internationale octrooiaanvrage 20 PCT/NL01/00939.

In het kader van de uitvinding omvat het begrip "doorn" elk orgaan dat in een werkstuk gebracht kan worden en waarop dit werkstuk tijdelijk vastgezet kan worden.

De uitvinding zal hieronder worden toegelicht aan de 25 hand van de aangehechte figuren waarin een aantal uitvoeringsvormen van de werkwijze en inrichting volgens de onderhavige uitvinding zijn weergegeven.

Figuur 1 toont een schematisch bovenaanzicht van een voorbeeld van een forceermachine.

30 Figuur 2 toont, deels in doorsnede, een detail in bovenaanzicht van de forceermachine volgens figuur 1.

Figuren 3A en 3B tonen elk een dwarsdoorsnede door een eerste uitvoering van een doorn volgens de uitvinding voor gebruik in de forceermachine volgens figuren 1 en 2.

35 Figuren 4A - 4D tonen vier stappen van een voorbeeld van een werkwijze volgens de onderhavige uitvinding.

Figuren 5A - 6B tonen twee verdere voorbeelden van een doorn volgens de uitvinding.

3

Voor zover onderdelen in de verschillende uitvoeringen identiek zijn of dezelfde functie hebben wordt voor deze onderdelen steeds hetzelfde verwijzingscijfer gebruikt.

Figuren 1 tot en met 3B tonen een forceermachine 1 5 omvattende een span- of klemkop 2 voor het inspannen van een werkstuk, zoals bijvoorbeeld de getoonde, reeds vervormde, metalen cilinder 3. De klemkop 2 kan door middel van bijvoorbeeld een elektromotor of hydromotor, die zich in een behuizing 4 bevindt, om een denkbeeldige as 5 geroteerd worden.

10 Aan weerzijden van het werkstuk 3 bevindt zich een forceerge-reedschap, zoals een forceerrol 6 respectievelijk 6', die draaibaar is gemonteerd op een houder 7, 7', welke is bevestigd in een bovenslede 8 in een behuizing 9. De bovenslede 8 en daarmee de forceerrol 6 kan, bijvoorbeeld met een hydrau-15 lische servomotor of cilinder, over een geleiding, die zich in de behuizing 9 bevindt, heen en weer bewogen worden in een (Y-)richting die onder een hoek tussen bijvoorbeeld 45 en 90° ten opzichte van de as 5 staat.

De behuizing 9 is bevestigd op een onderslede 10, 20 die door balgen 11 grotendeels aan het zicht onttrokken wordt en die op een geleiding, die weer deel uit maakt van een ma-chinebed, is bevestigd. De onderslede 10 kan, wederom bijvoorbeeld met een hydraulische servomotor of cilinder, over deze geleiding heen en weer bewogen worden in een (X-25 )richting die loodrecht op de beweegrichting van de bovensle de 8 staat.

Voor meer details over een geschikt voorbeeld van een samenstel van een forceerrol en de daarbij behorende slede en aandrijfmiddelen wordt verwezen naar de Europese oc-30 trooiaanvrage EP 0 125 720.

Bij de bewerking weergegeven in de figuren 1-3, wordt de cilinder 3 met een geschikt toerental geroteerd, terwijl de forceerrollen 6, 6' tegen de buitenwand hiervan worden aangedrukt. De forceerrollen 6, 6' worden zo aange-35 stuurd dat zij met een frequentie, die is aangepast aan de rotatiefrequentie van de cilinder 3, in de Y-richting trans-lerend heen en weer bewegen om zo het vervormde deel, waarvan 4 de centrale as 12 een hoek maakt met de as 5, te volgen en verder te vervormen.

Vervolgens worden de forceerrollen 6, 6' en de cilinder 3 ten opzichte van elkaar bewogen in de X-richting, 5 bijvoorbeeld zodanig dat de forceerrollen 6, 6' zich aanvankelijk op enige afstand van het uiteinde van het werkstuk 3 bevinden en vervolgens naar dit uiteinde toe bewegen. Tijdens deze beweging kan het betreffende deel van het werkstuk vervormd worden door de heen en weer translerende beweging van 10 de forceerrollen 6, 6' aan te passen. Afhankelijk van, onder meer, de materiaaleigenschappen, de wanddikte, de mate van vormverandering en vermindering van diameter, zal de bewerking in meer of minder gangen of stappen uitgevoerd moeten worden.

15 In de cilinder 3 bevindt zich een inzetdeel 13.

Hiertoe is de forceermachine 1 voorzien van een kop 14 die draaibaar om de as 5 is opgehangen in een behuizing 15 die door middel van een slede (niet getoond) over twee gleidings-rails 16 in het verlengde van de as 5 heen en weer bewogen 20 kan worden. De kop 14 kan vrij draaibaar zijn uitgevoerd of, bijvoorbeeld door middel van een elektromotor die zich in de behuizing 15 bevindt, om de denkbeeldige as 5 roterend aangedreven worden en is voorzien van een excentrische, schuin verlopende doorn 17 waarop het inzetdeel 13 is vastgeklemd.

25 Tijdens de bewerking worden het uiteinde en de rand van het uiteinde de cilinder 3 door middel van de forceerrollen 6, 6', zoals hierboven beschreven, vervormd en aangepast aan de vorm van het uiteinde en de cilindrische rand van het uiteinde van het inzetdeel 13, waarna genoemde randen een 30 stevige en eventueel gasdichte (klem)verbinding vormen.

Figuur 2 toont schematisch een doorn volgens de stand van de techniek, terwijl figuren 3A en 3B een doorn 17 volgens de uitvinding laten zien die in de forceermachine 1 gebruikt kan worden. Deze doorn 17 omvat een buitendeel 18 35 waarin zich een binnendeel 19 bevindt dat in de axiale richting van de doorn 17 heen en weer bewogen kan worden. Ter plaatste van het uiteinde van de doorn 17 is het binnendeel 19 voorzien van een (frusto)conisch deel 20 waarvan de omtrek * i » , 1.1, V 4** ' 5 voor wat betreft vorm, in dit specifieke voorbeeld cirkelci-lindrisch, en maatvoering vrijwel overeenkomt met de omtrek van het uiteinde van het buitendeel 18. Tussen het conische deel 20 en het uiteinde van het buitendeel 18 bevindt zich 5 een in radiale richting expandeerbaar element, in dit voorbeeld een ring 21. Een dergelijke ring 21 kan van een elastisch althans flexibel materiaal vervaardigd zijn, bijvoorbeeld rubber of een metalen spiraalveer.

In figuur 3A wordt het binnendeel 19 door middel van 10 drukmiddelen 22, in dit voorbeeld een pneumatisch of hydraulisch stempel 23 die samenwerkt met een tuimelaar 24, tegen de werking van een veer 25 in van het uiteinde van het buitendeel 18 afgedrukt. Hierdoor wordt de ring 21 niet of nauwelijks belast in de axiale richting en heeft deze ring 21 15 een buitendiameter die overeenkomt met of kleiner is dan de grootste buitendiameter van de conus 20. In deze toestand kan het inzetdeel 13 over de doorn 17 worden geschoven. Wanneer het inzetdeel 13 een gewenste axiale positie heeft bereikt wordt de kracht die met de genoemde drukmiddelen op het bin-20 nendeel 19 wordt uitgeoefend zodanig verminderd dat het conische deel 20 door de veer 25 in de richting van het buitendeel 18 wordt bewogen. Hierdoor wordt de ring 21 in axiale richting samengedrukt, zodat deze in radiale richting expandeert en vlak achter de te bewerken cilindrische rand op de 25 binnenzijde van het inzetdeel 13 aangrijpt.

Overigens bestaat het inzetdeel 13 in de getoonde voorbeelden uit een binnenhuis 26 of een deel daarvan voor katalysatoreenheden voor personenauto's en dergelijke. Het inzetdeel 13 in figuur twee bevat bovendien een zogenaamde 30 catalytic brick of substrate 27 die is voorzien van een isolerende mantel 28.

Figuren 4A-4D tonen vier stappen van een werkwijze waarbij een cilinder 3, een inzetdeel 13 en een doorn 17, die wederom nabij het uiteinde is voorzien van een expandeerbare 35 ring 21, op dezelfde as 5 gepositioneerd zijn. De doorn 17 is in dit voorbeeld bovendien voorzien van een ringvormige aanslag 29. Het inzetdeel 13 bestaat in hoofdzaak uit een rota-

J

6 tiesymmetrische conus die uitmondt in een cirkelcilindrisch uiteinde.

In een eerste stap wordt het inzetdeel 13 in axiale richting over de doorn 17 geschoven totdat het aanligt tegen 5 de aanslag 29. Vervolgens wordt de ring 21, die zich dan ter hoogte van de overgang van conus en het uiteinde bevindt, in radiale richting geëxpandeerd (vgl. figuren 3A en 3B), waarbij de ring 21 aldaar aangrijpt op de binnenzijde van deze delen en bovendien het inzetdeel 13 strak de aanslag 29 10 drukt. Vervolgens wordt het inzetstuk 13, waarvan de positie ten opzichte van de doorn 17 dan vastligt, door middel van deze doorn 17 in de cilinder 3 geplaatst en nauwkeurig ten opzichte van een zich daarin bevindend onderdeel, bijvoorbeeld een substrate 27, gepositioneerd. Daarna kan het uit-15 einde van de cilinder 3 door middel van forceerrollen (niet getoond) gesloten worden, waarbij de (axiale en radiale) positie van het inzetdeel 13 ten opzichte van het substrate 27 en de cilinder 3 constant blijft. Zodra de cilinder 3 gesloten is, wordt de expansie van de ring 21 ongedaan gemaakt en 20 kan het verkregen product of halffabrikaat van de doorn 17 genomen worden.

Figuren 5A en 5B tonen de rusttoestand en de geëxpandeerde toestand van een variant op de doorn 17 volgens figuren 4A-4D. Deze variant omvat holle ring 21, van een elas-25 tisch althans flexibel materiaal, die door een leiding 30 met een gas of een vloeistof gevuld kan worden om zo de omtrek van de ring is radiale richting te doen toenemen.

Figuren 6A en 6B tonen een variant waarbij, langs de omtrek van het uiteinde van de doorn 17, één of meer beugels 30 31 draaibaar om een punt nabij hun midden zijn bevestigd. Het achterste uiteinde van elk van deze beugels 31 is radiaal naar binnen gericht. Door met een stempel 32 tegen deze achterste uiteinden te drukken bewegen de voorste uiteinden van de beugels 31 naar buiten, totdat zij aangrijpen op de bin-35 nenzijde van een werkstuk 13.

Hoewel de bovenbeschreven voorbeelden steeds combinaties van werkstukken betreffen zijn de forceermachines en ?0;.: ! 7 werkwijzen volgens de uitvinding vanzelfsprekend ook geschikt voor het bewerken van enkelvoudige werkstukken.

De forceermachines volgens de uitvinding omvatten bij voorkeur een besturingseenheid. Een dergelijk besturings-5 eenheid is bijvoorbeeld ingericht voor het besturen van de middelen voor verplaatsing in de X-, Y- en radiale richting van de rollen volgens een in een geheugen vastgelegd besturingsprogramma, zodanig dat de forceerrollen één of meer gewenste banen volgen voor het vervormen van het werkstuk tot 10 het gewenste product of tussenproduct.

De uitvinding is niet beperkt tot het in voorgaande beschreven uitvoeringen die op verschillende manieren binnen het kader der conclusies gevarieerd kunnen worden. Zo kan de doorn aan producten met uiteenlopende vormen worden aange-15 past. Naast de hierboven beschreven concentrische en schuin verlopende doorns kan bijvoorbeeld een doorn gebruikt worden waarvan de centrale as excentrische ligt ten opzichte van de centrale as van het (tweede) werkstuk.

Claims (10)

1. Werkwij ze voor het bewerken van een werkstuk (13) , bijvoorbeeld door dit te vervormen of in een ander werkstuk (3) vast te zetten, waarbij het werkstuk (13) over een doorn (17) wordt aangebracht, ten minste een deel (21) 5 van de doorn (17) wordt geëxpandeerd om het werkstuk vast zetten, het werkstuk (13) en één of meer gereedschappen (6) ten opzichte van elkaar roterend worden aangedreven om een as (5) en het werkstuk (13) door middel van dit gereedschap (6) wordt bewerkt, met het kenmerk, dat minder dan de helft van 10 het geëxpandeerde deel (21) van de doorn (17) aangrijpt op delen van het werkstuk (13) die met het gereedschap (6) bewerkt worden.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het geëxpandeerde deel (21) van de doorn (17) in hoofdzaak vrij 15 blijft van die delen van het werkstuk (13) die bewerkt worden.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij het (eerste) werkstuk (13) in een tweede werkstuk (3) wordt gebracht, dit tweede werkstuk (3) met het gereedschap (6) wordt 20 vervormd en (eerste) werkstuk (13) aldus in het tweede werkstuk (3) wordt bevestigd.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, waarbij de centrale as (12) van de doorn (17) een hoek maakt met en/of wel excentrisch ligt ten opzichte van de centrale as (5) van het 25 tweede werkstuk (3) .

5. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het werkstuk (13) tegen een aanslag (29) op de doorn wordt gedrukt.

6. Forceermachine (1) voor het bewerken van een 30 werkstuk (13), bijvoorbeeld door dit te vervormen of in een ander werkstuk (3) vast te zetten, omvattende een ten minste gedeeltelijk expandeerbare doorn (17) voor het vastzetten van het werkstuk (13), ten minste één gereedschap (6) voor het bewerken van het werkstuk (13) en aandrijfmiddelen voor het 35 roterend aandrijven van het werkstuk (13) en het gereedschap (6) ten opzichte van elkaar om een as (5), met het kenmerk, dat doorn (17) zo is aangepast aan het werkstuk (13) dat tijdens een bewerking minder dan de helft van het expandeerbare deel (21) van de doorn (17) aangrijpt op delen van het werkstuk (13) die met het gereedschap (6) bewerkt worden.

7. Forceermachine (1) volgens conclusie 6, waarbij de doorn (17) zo aan het werkstuk (13) is aangepast dat het expandeerbare deel (21) van de doorn (17) in hoofdzaak vrij blijft van die delen van het werkstuk (13) die bewerkt worden.

8. Forceermachine (1) volgens conclusie 6 of 7, wel ke bovendien een inspaninrichting (2) omvat voor een tweede werkstuk (3).

9. Forceermachine (1) volgens één der conclusies 6- 8, waarbij de centrale as (12) van de doorn een hoek maakt 15 met en/of excentrisch ligt ten opzichte van de centrale as (5) van de inspaninrichting (2) voor het tweede werkstuk (3).

10. Forceermachine (1) volgens één der conclusies 6- 9, waarbij de doorn (17) is voorzien van een aanslag (29) voor het werkstuk. 7 1 i u y 1 \