PT1485217E

PT1485217E - Método e máquina de conformação para trabalhar uma peça de trabalho

Info

Publication number: PT1485217E
Application number: PT03713085T
Authority: PT
Inventors: Johan Massee
Original assignee: Quide B V
Priority date: 2002-03-13
Filing date: 2003-03-11
Publication date: 2006-12-29
Also published as: EP1485217B1; DK1485217T3; US20060123864A1; DE60307441D1; ATE335558T1; KR100997930B1; EP1485217A1; US20040244451A1; DE60307441T2; ES2271549T3; CA2479090C; AU2003221265A1; NL1020171C2; JP2005519763A; JP4611639B2; ZA200407872B; KR20050004806A; CA2479090A1; US7152445B2; WO2003076101A1

Description

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DESCRIÇÃO "Método e máquina de conformação para trabalhar uma peça de trabalho" 0 invento refere-se a um método e a uma máquina de conformação para trabalhar uma peça de trabalho, por exemplo, ao deformar a mesma ou fixar a mesma numa outra peça de trabalho, onde a peça de trabalho é encaixada sobre um mandril, pelo menos uma parte do mandril é expandida de modo a fixar a peça de trabalho, a peça de trabalho e pelo menos uma ferramenta, tal como um rolo de conformação, são rodadas em torno de um eixo uma em relação à outra e a peça de trabalho é trabalhada por meio da referida ferramenta. São conhecidos mandris que se podem expandir e os mesmos estão, por exemplo, localmente providos de segmentos ao longo da sua circunferência, segmentos esses que podem ser movidos para fora e para dentro. Quando uma peça de trabalho é fixa em posição sobre o mandril, os segmentos são movidos numa direcção para fora até que os mesmos engatem no lado interno de porções da peça de trabalho que se destinam a ser processadas. Os mandris deste tipo estão sujeitos a um desgaste relativamente rápido. Em adição, acontece com frequência que a peça de trabalho apenas possa ser removida do mandril com dificuldade.

Com o fim de acabamento é notado que o pedido de patente Internacional PCT/NLO1/00939 (não publicado) faz menção a um mandril que se pode expandir. 0 objecto do invento consiste em aperfeiçoar o método e a máquina de conformação tal como se refere no primeiro parágrafo. Este objecto pode ser alcançado por um método de acordo com a reivindicação 1 ou uma máquina de conformação de acordo com a reivindicação 6.

Para este fim, o método e a máquina de conformação de acordo com o invento são caracterizados pelo facto de menos de metade da parte expandida ou que se pode expandir do mandril engatar em porções da peça de trabalho que estão a ser trabalhadas com a ferramenta. De preferência, a parte 2 ΕΡ 1 485 217 /PT expandida do mandril permanece substancialmente livre dessas porções da peça de trabalho que estão a ser trabalhadas. A carga sobre a parte que se pode expandir, e assim a extensão de desgaste sobre o mandril, é significativamente reduzida desta maneira, e no caso de mandris cuja parte que se pode expandir é segmentada, o material da peça de trabalho é impedido de ser pressionado para dentro das aberturas entre os segmentos durante a operação e assim interfere com a contracção do mandril.

De preferência, o mandril está provido de um batente para a peça de trabalho. Assim, podem ser montadas peças de obra sobre o mandril de uma maneira simples, por exemplo, ao pressionar a peça de trabalho contra o batente por meio da parte que se pode expandir do mandril, definindo desse modo a posição axial da peça de trabalho.

Dependendo inter alia da natureza da peça de trabalho e do produto final, é possível rodar a peça de trabalho enquanto a ferramenta permanece estacionária no sentido rotacional, para rodar a ferramenta enquanto a peça de trabalho permanece estacionária no sentido rotacional ou para rodar ambas. Para exemplo dos vários métodos é feita referência aos pedidos de patente internacional PCT/NL01/00563, PCT/NL01/00564 e PCT/NL01/00565 e ao pedido de patente internacional atrás mencionado PCT/NL01/00939.

Dentro da armação do invento, o termo "mandril" compreende qualquer dispositivo que pode ser inserido dentro de uma peça de trabalho e sobre o qual a referida peça de trabalho pode ser fixa temporariamente. O invento será explicado em maior detalhe daqui para a frente com referência às figuras anexas, as quais mostram um número de concretizações do método e do aparelho de acordo com o presente invento. A fig. 1 é uma vista em planta de topo esquemática de um exemplo de uma máquina de conformação. 3

ΕΡ 1 485 217 /PT A fig. 2 é uma vista em planta de topo, parcialmente em secção, de um detalhe da máquina de conformação da fig. 1.

As figs. 3A e 3B são vistas em secção transversal de uma primeira concretização de um mandril de acordo com o invento para utilização na máquina de conformação das figs. 1 e 2.

As figs. 4A - 4D mostram quatro passos de um exemplo de um método de acordo com o presente invento.

As figs. 5A - 6B mostram dois outros exemplos de um mandril de acordo com o invento.

Apesar de partes serem idênticas ou terem a mesma função nas várias concretizações, as referidas partes serão indicadas pelos mesmos números daqui para a frente.

As figs. 1 - 3B mostram uma máquina de conformação 1 que compreende uma bucha 2 para ajustar uma peça de trabalho, tal como o cilindro de metal 3 já deformado ilustrado. A bucha 2 pode ser rodada em torno de um eixo imaginário 5, por exemplo por meio de um motor eléctrico ou hidráulico presente dentro do alojamento 4. Em qualquer dos lados da peça de trabalho está disposta uma ferramenta de conformação, tal como um rolo de conformação 6, 6', que se encontra montado de modo a rodar sobre um respectivo suporte 7, 7', o qual está encaixado numa corrediça superior 8 num alojamento 9. A corrediça superior 8, e assim o rolo de conformação 6, podem ser movidos de modo alternativo sobre uma guia presente no alojamento 9, por exemplo por meio de um servo motor hidráulico ou cilindro, numa direcção (Y) que se prolonga num ângulo de por exemplo 45 - 90° em relação ao eixo 5. O alojamento 9 está montado numa corrediça inferior 10, que está largamente escondida da vista por foles 11 e que se encontra montada sobre uma guia, que por sua vez forma parte de um assento de máquina. A corrediça inferior 10 pode ser movida de modo alternativo sobre a referida guia 12, também neste caso por meio de um servo motor hidráulico ou cilindro, por exemplo, numa direcção (X) que se prolonga perpendicularmente à direcção de movimento da corrediça superior 8 . 4

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Para mais detalhes num exemplo adequado de uma montagem de um rolo de conformação e a corrediça e meios de accionamento associados, é feita referência ao pedido de patente Europeia EP 0 125 720.

Na operação que está mostrada nas figs. 1 - 3, o cilindro 3 é rodado a uma velocidade adequada, enquanto os rolos de conformação 6, 6' são pressionados contra a sua parede exterior. Os rolos de conformação 6, 6' são accionados de uma tal maneira que os mesmos deslocam-se em translação de modo alternativo na direcção Y com uma frequência que foi adaptada à frequência de rotação do cilindro 3, de modo a assim seguir e deformar mais a parte deformada, o eixo central 12 da qual inclui um ângulo com o eixo 5. A seguir a isso, os rolos de conformação 6, 6' e o cilindro 3 são movidos na direcção X um em relação ao outro, por exemplo de uma tal maneira que os rolos de conformação 6, 6 ' são inicialmente espaçados da extremidade da peça de trabalho 3 numa certa distância e movem-se subsequentemente para a referida extremidade. Durante este movimento, a parte relevante da peça de trabalho pode ser deformada ao ajustar o movimento de translação alternativo dos rolos de conformação 6, 6'. Dependendo inter alia das propriedades do material, da espessura da parede, da extensão de deformação e redução de diâmetro, será necessário um número maior ou menor de passos de trabalho ou etapas.

Está presente no cilindro 3 uma peça de inserto 13. Para este fim a máquina de conformação 1 está provida de uma cabeça de conformação 14, a qual está montada de modo a rodar (em torno do eixo 5) num alojamento 15, alojamento esse que pode ser movido de modo alternativo, por meio de uma corrediça (não mostrada) , sobre dois carris de guia 16, os quais estão em linha com o eixo 5. A cabeça 14 pode rodar livremente ou ser rodada em torno do eixo imaginário 5, por exemplo, por meio de um motor eléctrico disposto dentro do alojamento 15, e a mesma está provida de um mandril de inclinação excêntrico 17, sobre o qual a peça de inserto 13 é presa. 5

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Durante a operação, a extremidade e o bordo da extremidade do cilindro 3 são deformados para se conformarem com a forma da extremidade e o bordo cilíndrico da extremidade da peça de inserto 13 por meio dos rolos de conformação 6, 6', tal como descrito acima, depois do que os referidos bordos formam uma ligação (presa) forte e possivelmente estanque a qás. A fig. 2 mostra esquematicamente um mandril de acordo com a arte anterior, enquanto as figs. 3A e 3B mostram um mandril 17 de acordo com o invento, o qual pode ser utilizado na máquina de conformação 1. 0 referido mandril 17 compreende uma porção exterior 18, dentro da qual uma porção interna 19 está presente, porção interna essa que pode ser movida de modo alternativo na direcção axial do mandril 17. Numa localização da extremidade do mandril 17, a porção interna 19 compreende uma porção cónica (tronco) 20, cuja circunferência corresponde substancialmente à circunferência da extremidade da porção exterior 18 no que diz respeito à forma, uma forma circularmente cilíndrica neste exemplo específico, e as dimensões. Encontra-se posicionado entre a porção cónica 20 e a extremidade da porção exterior 18 um elemento, um anel 21 neste exemplo, que se pode expandir na direcção radial. Um anel 21 desses pode ser feito de um elástico, em qualquer razão um material flexível, por exemplo, borracha, ou uma mola helicoidal de metal.

Na fig. 3A a porção interna 19 é pressionada para fora a partir da extremidade da porção exterior 18 contra a acção de uma mola 25 por meios de pressão 22, neste exemplo um cunho pneumático ou hidráulico 23 que coopera com um oscilador 24. Em resultado disso, o anel 21 é duramente carregado, se não de todo, na direcção axial, e o referido anel 21 tem um diâmetro externo que corresponde ou é mais pequeno do que o diâmetro externo maior do cone 20. Nesta condição é possível deslizar a peça de inserto 13 sobre o mandril 17. Uma vez que a peça de inserto 13 tenha atingido a posição axial desejada, a força que é exercida sobre a parte interna 19 com os meios de pressão atrás mencionados é reduzida a uma tal extensão que a porção cónica 20 é movida na direcção da porção exterior 18 pela mola 25. Em resultado disso, o anel 21 é comprimido na direcção axial, fazendo com que se expanda na 6

ΕΡ 1 485 217 /PT direcção radial e engate no lado interno da peça de inserto 13 mesmo por trás do bordo cilíndrico a ser trabalhado. A peça de inserto 13 que é mostrada nos exemplos consiste num alojamento interno 26 ou uma sua parte para unidades de conversor catalítico para carros de passageiros e semelhantes. A peça de inserto 13 que é mostrada na fig. 2 compreende além do mais um chamado substrato ou tijolo catalítico 27 provido de um invólucro de isolamento 28.

As figs. 4A - 4D mostram quatro passos de um método no qual o cilindro 3, uma peça de inserto 13 e um mandril 17, o qual está de novo provido de um anel 21 que se pode expandir neste exemplo, estão posicionados no mesmo eixo 5. 0 mandril 17 está além do mais provido de um batente 29 em forma de anel neste exemplo. A peça de inserto 13 consiste substancialmente num cone rotacionalmente simétrico, cone esse que termina numa extremidade circularmente cilíndrica.

Num primeiro passo, a peça de inserto 13 é deslizada sobre o mandril 17 na direcção axial até que o mesmo encoste contra o batente 29. Depois o anel 21, o qual está posicionado perto da transição entre o cone e a extremidade naquele ponto, é expandido na direcção radial (cf. Figs. 3A e 3B) , com o anel 21 a engatar no lado interno das referidas partes e em adição pressionando a peça de inserto 13 de modo firme contra o batente 29. Depois a peça de inserto 13, cuja posição em relação ao mandril 17 está fixa nesse ponto, é colocada dentro do cilindro 3 e posicionada com precisão em relação a uma parte que está ali presente, por exemplo um substrato 27, por meio do referido mandril 17. A seguir a isso, a extremidade do cilindro 3 pode ser fechada por meio de rolos de conformação (não mostrados), com as posições (axial e radial) da peça de inserto 13 em relação ao substrato 27 e o cilindro 3 a permanecerem constantes. Logo que o cilindro 3 é fechado, a expansão do anel 21 é desfeita e o produto acabado ou semiacabado assim obtido pode ser removido do mandril 17.

As figs. 5A e 5B mostram a posição de repouso e a posição expandida de uma variante do mandril 17 de acordo com as figs. 4A - 4D. Esta variante compreende um anel oco 21 7 ΕΡ 1 485 217 /PT feito de um elástico, em qualquer razão um material flexível, o qual pode ser cheio com um gás ou um liquido através de um tubo 30 de modo a fazer com que a circunferência do anel aumente na direcção radial.

As figs. 6A e 6B mostram uma variante, na qual um ou mais apoios 31 estão dispostos ao longo da circunferência da extremidade do mandril 17, podendo rodar em torno de um ponto localizado perto do seu centro. A extremidade traseira de cada um dos referidos apoios 31 prolonga-se radialmente para dentro. Quando é exercida uma pressão sobre as referidas extremidades traseiras por meio de um cunho 32, a extremidade frontal dos referidos apoios 31 irá mover-se para fora até que os mesmos engatem no lado interno de uma peça de trabalho 13 .

Muito embora os exemplos tal como descritos acima sejam combinações de peças de trabalho em todos os casos, as máquinas de conformação e os métodos de acordo com o invento são adequados para trabalhar peças de trabalho de uma parte, é claro.

As máquinas de conformação de acordo com o invento compreendem de preferência uma unidade de controlo. Uma tal unidade de controlo está por exemplo disposta para controlar os meios para mover os rolos nas direcções radial e X, Y de acordo com um programa de controlo armazenado numa memória, de uma tal maneira que os rolos de conformação irão seguir um ou mais percursos desejados para deformar a peça de trabalho num produto desejado acabado ou semiacabado. 0 invento não está limitado às concretizações tal como descritas no precedente, as quais podem ser variadas de várias maneiras dentro do âmbito do invento tal como definido nas reivindicações. Assim, o mandril pode ser adaptado a produtos que têm formas diferentes. Para além dos mandris concêntricos e de inclinação tal como descritos acima, também é possível utilizar um mandril cujo eixo central se prolonga de modo excêntrico em relação ao eixo central da peça de trabalho (a segunda), por exemplo.

Lisboa,

Claims

ΕΡ 1 485 217 /PT 1/2 REIVINDICAÇÕES 1 - Método para trabalhar uma peça de trabalho (13), por exemplo ao deformar a mesma ou fixar a mesma numa outra peça de trabalho (3), onde a peça de trabalho (13) é encaixada sobre um mandril (17), pelo menos uma parte do mandril (17) é expandida de modo a fixar a peça de trabalho, a peça de trabalho (13) e uma ou mais ferramentas (6) são rodadas em torno de um eixo (5) uma em relação à outra e a peça de trabalho (13) é trabalhada por meio da referida ferramenta (6), caracterizado por menos de metade da parte expandida ou que se pode expandir (21) do mandril (17) engatar em porções da peça de trabalho (13) que estão a ser trabalhadas com a ferramenta (6).
2 - Método de acordo com a reivindicação 1, em que a parte expandida (21) do mandril (17) permanece substancialmente livre daquelas porções da peça de trabalho (13) que estão a ser trabalhadas.
3 - Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que a peça de trabalho (a primeira) (13) é inserida dentro de uma segunda peça de trabalho (3), a referida segunda peça de trabalho (3) é deformada por meio da ferramenta (6), fixando assim a peça de trabalho (a primeira) (13) na segunda peça de trabalho (3).
4 - Método de acordo com a reivindicação 3, em que o eixo central (12) do mandril (17) se prolonga num ângulo e/ou está posicionado excentricamente em relação ao eixo central (5) da segunda peça de trabalho (3).
5 - Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, em que a peça de trabalho (13) é pressionada para encosto com um batente (29) sobre o mandril.
6 - Máquina de conformação (1) para trabalhar uma peça de trabalho (13), por exemplo ao deformar a mesma ou fixar a mesma numa outra peça de trabalho (3), compreendendo um mandril (7) que pelo menos se pode expandir parcialmente para fixar a peça de trabalho (13), pelo menos uma ferramenta (6) para trabalhar a peça de trabalho (13), e meios de ΕΡ 1 485 217 /PT 2/2 accionamento para rodarem a peça de trabalho (13) e a ferramenta (6) uma em relação à outra em torno de um eixo (5), caracterizada por o mandril (17) estar adaptado à peça de trabalho (13) de uma tal maneira que menos do que metade da parte (21) que se pode expandir do mandril (17) engata em porções da peça de trabalho (13) que estão a ser trabalhadas com a ferramenta (6).
7 - Máquina de conformação de acordo com a reivindicação 6, em que a parte que se pode expandir (21) foi adaptada à peça de trabalho (13) de uma tal maneira que a parte (21) que se pode expandir do mandril (17) permanece substancialmente livre dessas porções da peça de trabalho (13) que estão a ser trabalhadas.
8 - Máquina de conformação de acordo com a reivindicação 6 ou 7, a qual além do mais compreende uma bucha (2) para uma segunda peça de trabalho (3).
9 - Máquina de conformação de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 - 8, em que o eixo central (12) do mandril se prolonga num ângulo e/ou está posicionado excentricamente em relação ao eixo central (5) da bucha (2) para a segunda peça de trabalho (3).
10 - Máquina de conformação de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 - 9, em que o referido mandril (17) está provido de um batente (29) para a peça de trabalho. Lisboa,