DE102007017194A1

DE102007017194A1 - Innenhochdruckumformvorrichtung

Info

Publication number: DE102007017194A1
Application number: DE200710017194
Authority: DE
Inventors: Jörg KÖLLN; Jens Dipl.-Ing. Schult
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2007-04-12
Filing date: 2007-04-12
Publication date: 2008-04-30

Abstract

Aus der DE 102004015121B3 ist eine Innenhochdruckumformvorrichtung bekannt, bei der zumindest zwei Halbzeuge gleichzeitig umgeformt werden können. Es wird Fluid über Zuleitungen (18) in die Halbzeuge eingedrückt, und der Druck des Fluids wird über eine einzige Fluidhochdruckerzeugungseinrichtung (20) erzeugt. Fällt aufgrund des Defektes eines der Halbzeuge der Druck ab, kann bisher nicht vermieden werden, dass sämtliche Halbzeuge zu Ausschuss werden. Die Erfindung verwendet Ventile (22, 22'), die die Zuleitungen (18) zu dem einen Halbzeug von den Zuleitungen (18) zum anderen Halbzeug im Falle des Versagens eines Halbzeugs des einen Halbzeugs hydraulisch entkoppeln, so dass in diesem Falle des Versagens der Umformprozess an den anderen Halbzeugen fortgesetzt und beendet werden kann. Die Ventile können selbsttätig sein oder von einer elektrischen Steuereinheit (24) gesteuert werden, welche Signale einer Messeinrichtung (26) auswertet. Gemessen werden kann neben dem Druck auch das die Ventile (22') durchströmende Volumen an Fluid pro Zeiteinheit.

Description

Die Erfindung betrifft eine Innenhochdruckumformvorrichtung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Eine solche Innenhochdruckumformvorrichtung ist aus der DE 10 2004 015 121 B3 bekannt.
Diese Innenhochdruckumformvorrichtung dient zum gleichzeitigen Umformen zumindest zweier Halbzeuge. Hierzu weist sie zumindest zwei verschiedene Einheiten (sogenannte Nester) auf. Die Einheiten umfassen jeweils einen Formraum (Matrize), in den ein Halbzeug (üblicherweise als Hohlprofilrohling ausgebildet) einbringbar ist. Stempel dienen zum Abdichten des Halbzeugs. Üblicherweise ist für jedes offene Ende des Halbzeugs ein Stempel vorgesehen, es genügt aber ein Stempel, und es können auch mehr als zwei Stempel an dem Halbzeug angreifen. Die Einheiten umfassen eine Zuleitung zum Zuführen von Fluid in das Halbzeug hinein. Üblicherweise führt die Zuleitung durch einen der Stempel. Bei zwei Stempeln sind zwei Zuleitungen vorgesehen. Wird das Fluid in das Halbzeug hineingeleitet, bewirkt dieses, wenn es unter Hochdruck (deutlich über Atmosphärendruck) steht, dass sich das Halbzeug umformt, insbesondere nach außen ausdehnt, und zwar so lange, bis es sich in den Formraum anschmiegt und die Innenform des Formraums annimmt.
Die Innenhochdruckumformvorrichtung umfasst eine mit den Zuleitungen zweier Einheiten gekoppelte Fluidhochdruckerzeugungseinrichtung, die dazu dient, den Druck des in den Zuleitungen befindlichen (und gegebenenfalls durch sie fließenden) Fluids über Atmosphärendruck zu erhöhen bzw. zu halten. Übliche Drücke des Fluids überschreiten 800 bar. Bisweilen können auch Formänderungen bei geringerem Druck auftreten. Die Fluidhochdruckerzeugungseinrichtung kann beispielsweise als einfacher Druckübersetzer bereitgestellt sein, der in einigen hydraulischen Systemen verwendet wird.
Die DE 10 2004 015 121 B3 offenbart, dass die einzelnen Stempel zum Abdichten der offenen Enden der Hohlprofilrohlinge jeweils mit einem separaten Hydraulikzylinder verbunden sind. Diese Hydraulikzylinder wirken nur auf die Stempel selbst ein und haben nichts mit dem Druck des Fluids zu tun. Die vorliegende Erfindung kann von der Ausführungsform mit jeweils gesondertem Hydraulikzylinder für die Stempel Gebrauch machen, was die bevorzugte Ausführungsform ist, muss dies aber nicht, sondern es genügen die Merkmale der Innenhochdruckumformvorrichtung gemäß den Patentansprüchen.
Es hat sich nun bei einer Innenhochdruckumformvorrichtung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 gezeigt, dass das Verwenden eines Druckübersetzers für zwei oder mehr Einheiten gemeinsam den Nachteil hat, dass im Falle der Erzeugung von Ausschuss in allen gekoppelten Einheiten gleichzeitig Ausschuss erzeugt wird. Ausschuss fällt an, wenn eines der Halbzeuge von seinem Innenraum her zu dem Formraum hin leckt, was üblicherweise dann eintritt, wenn das Halbzeug einen Riss aufweist. Das Fluid kann in diesem Fall in den Formraum hineinströmen, ohne Druck auf das Halbzeug auszuüben, und es kommt in allen gekoppelten Zuleitungen zu einem Druckabfall.
Damit kann der Umformvorgang auch derjenigen Halbzeuge, die keinen Riss aufweisen, nicht abgeschlossen werden, und die nur teilweise umgeformten Halbzeuge verbleiben als zusätzlicher Ausschuss.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Innenhochdruckumformvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 derart weiterzubilden, dass nicht stets in sämtlichen Einheiten, die mit einer gemeinsamen Fluiddruckerzeugungseinrichtung gekoppelt sind, gleichzeitig Ausschuss entsteht.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in zumindest einer der Zuleitungen, die mit der Fluidhochdruckerzeugungseinrichung gekoppelt ist, und bevorzugt in allen diesen Zuleitungen, ein Ventil angeordnet ist, durch das das Halbzeug (genauer gesagt dessen Innenraum) hydraulisch von der Fluidhochdruckerzeugungseinrichung entkoppelbar ist.
Wird ein solches Ventil im Falle des Versagens eines der Halbzeuge ausreichend schnell geschlossen, fällt der Druck in den Zuleitungen zu den anderen Halbzeugen nicht übermäßig stark ab, und der Umformprozess kann an diesen nicht defekt-behafteten Halbzeugen abgeschlossen werden.
Die Ventile können beispielsweise selbsttätig schließende Ventile sein: Ein Defekt in dem Halbzeug führt dazu, dass Fluid schnell in den Formraum fließt, so dass der Defekt sich dadurch an dem Ventil bemerkbar macht, dass eine Fluidmenge durch das Ventil fließt, die ein vorbestimmtes Volumen pro Zeiteinheit überschreitet. Derartige Ventile sind z. B. aus dem Sanitiärbereich als Rohrbruchsicherung und bei hydraulischen Kränen bekannt.
Die Ventile können auch durch eine elektrische Steuereinheit elektrisch steuerbare Ventile sein, wobei die elektrische Steuereinheit dazu ausgelegt sein soll, Steuersignale in Abhängigkeit mittels zumindest einer Messeinrichtung gemessenen Größe zu erzeugen. Die Größe kann auch hier das Volumen an Fluid pro Zeiteinheit sein, das über das Ventil fließt. Die elektrische Steuereinheit sollte dann so ausgelegt sein, dass die Ventile dann geschlossen werden, wenn das Volumen pro Zeiteinheit einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet. Stattdessen kann die Messeinrichtung auch den Druck in den Zuleitungen messen. Die elektrische Steuereinheit sollte dann so ausgelegt sein, die Ventile zu schließen, wenn der Druck einen vorbestimmten Grenzwert unterschreitet. Auch andere Größen sind im Übrigen denkbar, wie beispielsweise die Position der Achsen. Es ist auch eine Kombination mehrerer Größen, wie Druck und Volumenstrom möglich.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist auch bei anderen auf Medien basierenden Umformverfahren denkbar, wie beispielsweise das hydromechanische Tiefziehen oder das Außenhochdruckumformen.
Nachfolgend werden zwei bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, wobei
1 eine erste Alternative einer Innenhochdruckumformvorrichtung gemäß der Erfindung veranschaulicht und
2 eine zweite Alternative einer Innenhochdruckumformvorrichtung gemäß der Erfindung veranschaulicht.
Eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Innenhochdruckumformvorrichtung umfasst mehrere Nester. Jedes Nest ist eine Einheit, in der ein Halbzeug durch Innenhochdruckumformen in ein fertiges Produkt umgewandelt wird. Jedes Nest umfasst eine Matrize mit einem Formraum, in den sich das Halbzeug beim Umformen einpassen soll, und Stempel zum Abdichten des Halbzeugs in der Matrize. Die Halbzeuge sind vorliegend mit Bauteil 1 und Bauteil 2 bezeichnet und voneinander unterschieden. Die Stempel sind vorliegend mit 12, 14 und 16 bezeichnet und dichten jeweils den Innenraum der Halbzeuge ab. Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Möglichkeiten bekannt, wie ein entsprechender Druck von den Stempeln 12, 14 und 16 auf die Halbzeuge ausgeübt werden kann. In zumindest einem der Stempel ist eine Zuleitung zum Zuführen von Fluid in den Innenraum der Halbzeuge vorgesehen. Vorliegend handelt es sich jeweils ausschließlich um den Stempel 16. Es gibt auch Ausführungsformen von Innenhochdruckumformvorrichtungen, bei denen an zwei Stempeln Zuleitungen für Fluid vorgesehen sind. Die Zuleitungen sind vorliegend mit 18 bezeichnet. Die Zuleitungen 18 sind miteinander gekoppelt: Ein einziger Druckübersetzer 20 (mit „DÜ" abgekürzt) dient als Einrichtung zum Erzeugen von Fluidhochdruck in den Zuleitungen. Ist das Fluid Wasser, kann der Hochdruck über 800 bar erreichen. Die Zuleitungen 18 kommunizieren miteinander. Versagt ein Halbzeug, beispielsweise das Bauteil 1 dadurch, dass ein Riss auftritt, kann das Fluid aus der Zuleitung 18 durch die Wandung des Halbzeugs hindurch in die Matrize gelangen, wodurch es zu einem schnellen Druckabfall kommt. Damit dieser Druckabfall sich nicht negativ auf das zweite Halbzeug, vorliegend also z. B. das Bauteil 2, auswirkt, sind in den Zuleitungen 18 Ventile 22 bzw. 22' vorgesehen.
Bei der Ausführungsform gemäß 1 sind die Ventile 22 selbsttätig schließende Ventile, was durch die Symboldarstellung in 1 angedeutet ist. Fällt der Druck in einer der Zuleitungen 18 stark ab, fließt schnell Fluid nach. Überschreitet das Volumen an Fluid pro Zeiteinheit einen bestimmten Grenzwert, schließt das jeweilige Ventil 22. Damit wirkt sich der Druckabfall in der einen Zuleitung 18 nicht negativ auf die andere Zuleitung 18 aus. Versagt also wie im obigen Beispiel das Bauteil 1, kann der Umformprozess am Bauteil 2 fortgesetzt werden.
Bei der Ausführungsform gemäß 2 sind die Ventile 22' Magnetventile, die elektrisch durch eine elektrische Steuereinheit 24 steuerbar sind. Zu jeder Zuleitung 18 ist als Messeinrichtung eine Druckmessdose 26 vorgesehen. Die Druckmessdose 26 ist mit der elektrischen Steuereinheit 24 gekoppelt und gibt ein elektrisches Signal an diese ab. Unterschreitet der Druck in der Zuleitung 18 einen vorbestimmten Wert, schließt die elektrische Steuereinheit 24 über elektrische Steuersignale dasjenige der Ventile 22', in dessen zugehöriger Zuleitung 18 der Druck abgefallen ist. Wie bereits erwähnt, fällt der Druck im Falle eines Defektes des Halbzeugs ab. Das defekte Halbzeug wird über das jeweilige Ventil 22' von dem Hydrauliksystem, nämlich dem Druckübersetzer 20 und den anderen Halbzeugen abgekoppelt, so dass auch hier der Prozess des Umformens der nicht defekten Halbzeuge fortgesetzt und beendet werden kann.

Claims

Innenhochdruckumformvorrichtung (10) mit zumindest zwei verschiedenen Einheiten, die jeweils einen Formraum umfassen, in den ein Halbzeug einbringbar ist, wobei jede Einheit eine Zuleitung (18) zum Zuführen von Fluid in das Halbzeug hinein umfasst, und wobei eine mit den Zuleitungen (18) zumindest zweier der Einheiten gekoppelte Fluidhochdruckerzeugungseinrichtung (20) der Innenhochdruckumformvorrichtung (10) den Druck des in den Zuleitungen befindlichen Fluids über Atmosphärendruck erhöht oder hält, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einer derjenigen Zuleitungen (18), die mit der Fluidhochdruckerzeugungseinrichtung (20) gekoppelt sind, ein Ventil (22, 22') angeordnet ist, durch das das Halbzeug hydraulisch von der Fluidhochdruckerzeugungseinrichtung (20) entkoppelbar ist.
Innenhochdruckumformvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile solche Ventile (22) sind, die bei Durchströmen einer Fluidmenge durch das Ventil (22), welche ein vorbestimmtes Volumen pro Zeiteinheit überschreitet, selbsttätig schließen.
Innenhochdruckumformvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile durch eine elektrische Steuereinheit (24) elektrisch steuerbare Ventile (22') sind, wobei die elektrische Steuereinheit (24) dazu ausgelegt ist, Steuersignale an die Ventile (22') in Abhängigkeit von zumindest einer Messeinrichtung (26) gemessenen Größe zu erzeugen.
Innenhochdruckumformvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung oder die Messeinrichtungen das die Ventile durchströmende Volumen an Fluid pro Zeiteinheit misst bzw. messen.
Innenhochdruckumformvorrichtung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (26) oder die Messeinrichtungen (26) den Druck in den Zuleitungen (18) misst bzw. messen.