DE60002726T2

DE60002726T2 - Verfahren und vorrichtung zum formen von gegenüberliegenden löchern in einer seitenwand eines rohrförmigen werkstückes

Info

Publication number: DE60002726T2
Application number: DE60002726T
Authority: DE
Inventors: A. Klages; J. Longhouse
Original assignee: Vari Form Inc Canada
Current assignee: Vari Form Inc Canada
Priority date: 1999-07-28
Filing date: 2000-07-26
Publication date: 2003-10-09
Anticipated expiration: 2020-07-27
Also published as: AU6256800A; JP4643096B2; CA2373998A1; ATE240171T1; ES2198331T3; JP2003505252A; DE60002726D1; US6067830A; CA2373998C; WO2001008829A1; EP1200211B1; BR0012521A; EP1200211A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Formen von zwei gegenüberliegenden Löchern in eine Seitenwand eines rohrförmigen Werkstücks und Entfernen herausgeschnittener Massen bzw. Materialien davon gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 14. Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind aus der US-A-5666840 bekannt. Üblicherweise wird das Verfahren angewandt, während das rohrförmige Werkstück im Inneren, beispielsweise über unter Druck stehendem Wasser, unter Druck gesetzt ist und unterläuft einer Hydroformgebung innerhalb eines Formhohlraums. Gegenwärtig wird das Hydroformen in großem Umfang bei der Herstellung von Rahmenkomponenten für Kraftfahrzeuge verwendet. Gegenüberliegende oder ausgerichtete bzw. fluchtende Löcher sind häufig in rohrförmigen Rahmenelementen und ähnlichen erforderlich, beispielsweise um mechanische Befestigungselemente dort hindurch zu verbinden.
Bei einem bekannten Verfahren zum Formen bzw. Ausbilden eines Lochs, wie dies beschrieben ist in dem gemeinsam innehabenden US-Patent 4,989,482 (Mason), durchbohrt ein hin und her bewegliches Element oder Stempel mit einem scharfen funktionellen Ende eine Seitenwand eines unter Druck stehenden Werkstücks und schneidet eine Masse bzw. ein Material heraus. Wie in Mason offenbart, kann der Stempel belüftet sein, beispielsweise indem er mit einer Bohrung versehen wird, die zwischen dem funktionellen Ende und einer Unterdruckzone kommuniziert, um das Anhaften der ausgeschnittenen Masse bzw. des Materials an das funktionelle Ende des Stempels zu unterstützen. Dies vermeidet Probleme, derart, dass die herausgeschnittene Masse von dem Stempel gelöst wird und in das Werkstück fällt und bei einem unbekannten Ort innerhalb, des Werkstücks nach Durchführung des Lochausbildevorgangs verbleibt. Dieses Patent offenbart jedoch ein Verfahren zum Ausbilden eines einzelnen Lochs und offenbart kein Verfahren zum Ausbilden zweier fluchtender Löcher.
In einem weiteren bekannten Verfahren, wie es beispielsweise beschrieben ist im US-Patent 3,495,486 (Fuchs) bewegt sich ein Element in einem Durchgang hin und her, der an einem unter Druck stehenden Werkstück angrenzt. Anfänglich grenzt ein funktionelles Ende des Elements an der Seitenwand des Werkstücks an und trägt dieses. Das funktionelle Ende zieht sich von dem Werkstück zurück und der innere Druck wirkt nach Art eines Flüssigkeitsstempels und bewirkt, dass eine Masse bzw. ein Material von der Seitenwand in dem nicht getragenen Bereich entlang einer dem Umfang des Durchgangs entsprechenden Linie abgetrennt wird. Das Patent beschreibt nicht das Trennen bzw. Schneiden von gegenüberliegend fluchtend angeordneten Löchern und beschäftigt sich nicht mit dem Problem des Abführens der Masse nach dem Ausbilden des Lochs.
US-Patent 5,666,840 (Shah et al.) offenbart ein Verfahren, bei dem ein Stempel zwei fluchtende Löcher in ein hydrogeformtes Rohr bohrt. Der Stempel ist belüftet und es scheint, dass das Anhaften von Masse an dem schneidenden Ende des Stempels unterstützt wird. Das Verfahren beruht auf der Druckbeaufschlagung der Flüssigkeit innerhalb des Rohres zum Zweckes des Zuführens des Drucks, welcher die Massen von dem Ende des Stempels verdrängt. Als Folge dessen ist es erforderlich, dass die Druckbeaufschlagung aufrechterhalten bleibt während und nach der Ausbildung des zweiten Lochs und dies wiederum führt zu Einschränkungen der Ausgestaltung, insofern, als das zweite Loch von gleicher Größe wie der Stempel sein muß, so dass der Stempel das Loch bei seinem Durchgang abdichtet. Da der Durchgang in der Form oder in der an dem zweiten Loch angrenzenden Formnuß von gleicher Größe ist wie der Stempel, besteht des weiteren ein Risiko einer schnellen Abnutzung oder eines Brechens des Stempels, da jegliche geringfügige Fehlausrichtung dazu führt, dass der Stempel die Seiten der Formnuß trifft. Ein weiterer Nachteil der beschriebenen Anordnung besteht darin, dass bei Druckverlust innerhalb des Rohres aus irgendeinem Grunde eine Masse bzw. ein Material in das Rohr zurückgezogen werden könnte und innerhalb des Rohres abgeschieden wird, wenn der Stempel zurückgezogen wird. Da die Masse an einem Wasserfilm an einer inneren Seitenwand des Rohres anhaften kann, kann die Anwesenheit der Masse dann solange nicht erkannt werden, bis der Wasserfilm ausgetrocknet ist, nachdem das Rohrprodukt verschifft wurde oder in einen Fahrzeugrahmen oder ein anderes Produkt eingebaut wurde, was zu einer ratternden Geräuschbelästigung führt, die für den Käufer schwer oder unmöglich zu beheben ist.
Die vorliegende Erfindung sieht Verfahren und eine Vorrichtung vor, bei denen diese und andere Nachteile vermieden werden können.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren vorgesehen zum Schneiden gegenüberliegender Löcher in eine Seitenwand eines rohrförmigen Werkstücks und Entfernen herausgeschnittener Massen bzw. Materialien davon, dass die Schritte umfaßt:
(a) Das Werkstück mit Druck beaufschlagen;
(b) Vorsehen erster und zweiter axial fluchtender, hin- und herbeweglicher Elemente, von denen jedes ein funktionelles Ende hat, wobei die funktionellen Enden angeordnet sind zum Ausüben auf einen ersten bzw. zweiten, gegenüberliegenden Wandabschnitt des Werkstücks und das zweite Element größere Querabmessung hat als das erste Element und sich in einem Durchgang hin- und herbewegt, der sich seitlich von dem Werkstück erstreckt;
(c) Durchführen des ersten Elements durch den ersten und zweiten Wandabschnitt;
(d) Herausschneiden erster und zweiter Massen bzw. Materialien aus dem ersten bzw. zweiten Wandabschnitt des Werkstücks;
(e) Vorwärtsbewegen des funktionellen Endes des ersten Elements in Richtung des funktionellen Endes des zweiten Elements und Einfangen der herausgeschnittenen Massen zwischen den funktionellen Enden des ersten und zweiten Elements;
(f) Bewegen der Elemente, derart, dass die funktionellen Enden der Elemente und die dazwischen eingefangenen Massen sich vorwärts bewegen entlang des Durchgangs in einer Richtung, seitlich von dem Werkstück weg;
(g) Trennen der funktionellen Enden der Elemente bei einem von dem Werkstück beabstandeten Bereich des Durchgangs; und
(h) Entfernen der Massen von den funktionellen Enden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist der Durchgang, innerhalb dessen sich das zweite Element hin und her bewegt, von größerer Querabmessung als das erste Element, so dass das Loch, dass in der Seitenwand des rohrförmigen Werkstücks, an das zweite Element angrenzend, ausgebildet ist, breiter ist als das an dem ersten Element angrenzend ausgebildete Loch und es besteht ein Abstand zwischen dem ersten Element und den Seiten des Durchgangs, so dass das Risiko, dass das erste Element an den Seiten des Durchgangs aufschlägt, beachtlich reduziert oder vermieden ist. Die zwischen den gegenüberliegenden ersten und zweiten Elementen eingefangenen Massen bzw. Materialien werden zusammen als Einheit zu einer Stelle außerhalb des Rohres bewegt, wo sie zwangsmäßig gelöst werden durch die Trennung der funktionellen Enden der Elemente, wobei an dieser Stelle zwangsmäßige Masseentfernungstechniken Verwendung finden können, wie beispielsweise die Ausübung komprimierter Luft und unter Druck stehenden Wassersprühungen zum Zwecke der Trennung der Massen von dem ersten und dem zweiten Element und um sicherzustellen, dass Massen nicht in das Innere des rohrförmigen Werkstücks zurückgeführt werden. Des weiteren ist das beschriebene Verfahren gut angepaßt, um Druck von einer Quelle zu verwenden, der nicht von der Flüssigkeit stammt, die verwendet Wird, um das Rohr unter Druck zu setzen, und zwar zum Zwecke des Verdrängens der Massen von den Enden des ersten und zweiten Elements.
Die Erfindung sieht auch eine Vorrichtung vor zum Schneiden gegenüberliegender Löcher in eine Seitenwand eines unter Druck stehenden rohrförmigen Werkstücks und Entfernen herausgeschnittener Massen bzw. Materialien davon, mit:
(a) einer ersten und einer zweiten Form, die gegenüberliegend anordenbar sind, um das unter Druck stehende Werkstück zu begrenzen;
(b) einem ersten Element, das sich in einem ersten Durchgang in der ersten Form hin- und herbewegt und ein funktionelles Ende zur Ausübung auf einen ersten Wandabschnitt des Werkstücks hat;
(c) einem zweiten Element, das sich in einem zweiten Durchgang in der axial mit dem ersten Element fluchtenden zweiten Form hin- und herbewegt und ein funktionelles Ende hat zur Ausübung auf einen zweiten Wandabschnitt des Werkstücks, welcher dem ersten Wandabschnitt gegenüberliegt, wobei das zweite Element und der zweite Durchgang eine Querabmessung haben, die größer ist als das erste Element;
(d) einem Masseabführ-Querdurchgang in der zweiten Form, der in Verbindung steht mit einer Seite des zweiten Durchgangs bei einem von det Werkstück beabstandeten Bereich;
(e) Antriebe zum hin- und herbewegen des ersten bzw. zweiten Elements und die betreibbar sind, um das erste Element hin- und herzubewegen zwischen Positionen, bei denen dessen funktionelles Ende an den ersten Wandabschnitt angrenzt bzw. an dem Querdurchgang angrenzt und um das zweite Element zwischen Positionen hin- und herzubewegen, bei denen dessen funktionelles Ende an dem zweiten Wandabschnitt angrenzt bzw. an dem Querdurchgang angrenzt;
(f) und einer ersten Druckquelle, die verbindbar ist mit dem Querdurchgang zwecks Versatzes der Masse bzw. des Materials entlang des Querdurchgangs.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offensichtlich unter Berücksichtigung der folgenden, detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen, die lediglich beispielhaft vorgegebenen sind.
In den beigefügten Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 Gewissermaßen schematisch und teilweise im Querschnitt einen Teil einer hydroformgebenden Form vor Beginn eines Stanzvorgangs;
Fig. 2-4 jeweils aufeinanderfolgende Schritte beim Stanzen und Entfernen von Masse bzw. Material;
Fig. 5 eine modifizierte Form des Stanzverfahrens;
Fig. 6 eine darauffolgende Stufe bei dem modifizierten Verfahren nach Anspruch 5, und
Fig. 7, 8, 9 bzw. 10 weiter modifizierte Formen des Stanzverfahrens.
Bezugnehmend auf die beigefügten Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile bezeichnen und zunächst auf das in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Verfahren, zeigt Fig. 1 eine Presse mit einer oberen und einer unteren Form 11 und 12, die bei einem hydroformgebenenden Vorgang verwendet werden, wobei ein Werkstück in Form eines Rohres 13 innerhalb eines Hohlraums 14 gehalten ist, der eingegrenzt ist zwischen den Formen 11 und 12 in deren geschlossenen Stellung.
In einer bevorzugten Ausführungsform können die Enden des Rohres 13 abgedichtet und ein Fluid, üblicherweise Wasser, 16 in das Rohr 13 eingefüllt sein. Das Fluid kann und ist vorzugsweise zuvor druckbeaufschlagt, bevor die Formen 11 und 12 miteinander verschlossen werden. Nach dem Verschließen der Form, wird das Fluid 16 weiter unter Druck gesetzt, um zu bewirken, dass die Rohrwand 17 mit den Konturen des Hohlraums 14 übereinstimmt. Oftmals wird das hydrogeformte Rohrprodukt einen nicht kreisförmigen, beispielsweise im allgemeinen rechteckförmigen Querschnitt aufweisen. Die Vordruckbeaufschlagung, das Hydroformen, die Füll- und Abdichtverfahren sind detaillierter in den gemeinsam innehabenden US-Patenten RE 33,990 (Cudini), 5,235,836 (Klages et al.), 5,445,002 (Cudini et al.) und 5,644,829 (Mason et al.) offenbart.
Ein erstes Element oder ein Stempel 18 bewegt sich in einem Durchgang oder einer Bohrung 19 hin und her, der sich seitlich des durch die obere Form 11 definierten Formhohlraums erstreckt. Die Struktur und die Funktion des Stempels 18 können ähnlich bzw. gleich denjenigen sein, wie sie beschrieben sind in dem gemeinsam innehabenden US-Patent 4,989,482 (Mason). Der Stempel 18 hat ein funktionelles oder vorderes Ende 20, das geschärft sein kann, jedoch nicht muß, um eine Schneidkante festzulegen und in der bevorzugten Ausführungsform hat er eine axiale Bohrung 21, die sich von dem funktionellen Ende 20 nach innen erstreckt und mit einer Querbohrung 22 kommuniziert, die nach außen von dem Stempel 18 lüftet. Der Stempel 18 ist in einem Halter 23 gehalten, der mit einer Vorrichtung 24 gekoppelt ist, welche das Hin- und Herbewegen des Stempels 18 bewirkt. Beispielsweise kann der Stempelhalter 23 verbunden sein mit dem Kolben einer hydraulischen Kolben- und Zylinderanordnung, deren Zylinder (nicht gezeigt) mit der Form 11 verbunden ist.
Eine Zuführquerbohrung 26 gelangt durch die Form 11 und schließt sich an ein Ende in der seitlichen Bohrung 19 an. Die Bohrung 26 ist über eine Ventilausrüstung 27 mit einer Quelle an unter Druck befindlichem Fluid S&sub1;, beispielsweise komprimierter Luft, gekoppelt.
Die Form 12 hat einen Durchgang oder eine Bohrung 28, die mit dem Durchgang 19 fluchtet und sich seitlich von dem durch die Form 12 definierten Formhohlraum 14 erstreckt. Ein zweites Element 29 bewegt sich innerhalb des Durchgangs 28 hin und her. Das zweite Element 29 und der Durchgang 28 sind ein wenig breiter als das erste Element 18 und der Durchgang 19 und in einer bevorzugten Ausführungsform gelangt in einer vorwärts bewegten Stellung des Stempels 18, wie dies in Fig. 3 erkennbar ist, der Stempel 18 mit einem Abstand an allen Seiten durch den Durchgang 28. Beispielsweise können der Stempel 29 und der Durchgang 28 etwa 0,5 bis etwa 300% breiter sein als der Stempel 18, bevorzugter etwa 5 bis 100% und noch bevorzugter etwa 10 bis etwa 20% breiter als der Stempel 18, basierend auf den Breitenabmessungen des Stempels 18. Das Element 29 hat ein funktionelles oder vorderes Ende 31, das geschärft sein kann, jedoch nicht sein muß, um eine Schneidkante zu definieren. Das Element 29 hat vorzugsweise eine axiale Bohrung 32, die sich von seinem funktionellen Ende zu einer Querbohrung 33 erstreckt, welche eine Entlüftung von dem Element 29 nach außen, schafft. Das Element 29 ist in einem Halter 34 gehalten, der mit einer Vorrichtung 36 gekoppelt ist, die eine Hin- und Herbewegung des Elements 29 bewirkt. Beispielsweise kann der Halter 34 mit dem Kolben einer hydraulischen Kolben- und Zylinderanordnung verbunden sein, deren Zylinder (nicht gezeigt) mit der Form 12 verbunden ist.
Eine Masse- bzw. Materialabführrutsche oder ein Querdurchgang 37 schneidet den Durchgang 28 und neigt sich an einer Seite nach unten in Richtung eines Endes (nicht gezeigt), wo ein Austritt an einer Seite der Form 12 erfolgt. Ein inneres Ende 38 der Rutsche 37 an der gegenüberliegenden Seite des Durchgangs 28 schließt an eine Zuführbohrung 39 an, die durch die Form 12 gelangt und ist über ein Ventil 41 mit einer Quelle 52 an unter Druck stehender Flüssigkeit, beispielsweise unter Druck stehendem Wasser, verbunden. Die Bohrung 39 kann über einen Abschnitt mit dem Durchgang 38 verbunden sein, der eingeschnürt sein kann zu einer düsenartigen Einschnürung 42, jedoch nicht sein muß. Eine weitere Zuführbohrung 43 gelangt durch die Form 12 und ist an einem Ende verbunden mit einem seitlichen äußeren Abschnitt des Durchgangs 28 und an einem gegenüberliegenden Ende über ein Ventil 44 mit einer Quelle für unter Druck stehendem Fluid, beispielsweise komprimierter Luft.
In Betrieb werden zunächst sowohl das erste wie auch das zweite Element 18 und 29 wie in Fig. 1 gezeigt, positioniert, wobei ihre funktionellen Enden 20 und 31 fluchten mit angrenzenden Oberflächen des Formhohlraums 14 in den Formen 11 bzw. 12 und auswärts angrenzenden ersten und zweiten Seitenwandabschnitten des mit Hilfe von Fluid unter Druck stehenden Rohrs 13.
In einer Form des in den Fig. 1 bis 4 gezeigten, vorliegenden Verfahrens, wird die Vorrichtung 24 betätigt, um das funktionelle Ende 20 des Stempels 18 durch den angrenzenden Abschnitt der Rohrwand 17 zu bewegen und eine Masse bzw. ein Material 46 auszuscheren bzw. auszuschneiden. Wie in der Fig. 2 erkennbar, neigt das funktionelle Ende 20 des Stempels 18 dazu, die Masse 46 mit sich vorwärts mitzuführen. Dort, wo wie in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Stempel 18 eine Lüftungsbohrung 21 hat, werden ein Anhaften der Masse 46 an dem funktionellen Ende 20 und ein reinigendes Abscheren der Masse 46 von der Rohrwand 17 unterstützt durch den Druckunterschied, der zwischen dem Inneren des Rohrs 13 und dem Inneren der Bohrung 21 herrscht, der verglichen mit dem Fluid 16 auf reduzierten Druck ist und in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel im wesentlichen bei Atmosphärendruck liegt.
Zu dem Zeitpunkt, zu dem die Masse 46 die Innenoberfläche des zweiten Seitenwandabschnitts der Seitenwand 17 in dem dem Durchgang 19 gegenüberliegenden Bereich kontaktiert, wird die Vorrichtung 36 betätigt, um, wie in Fig. 3 gezeigt, ein Rückziehen des Elements 29 zu erlauben. Beispielsweise ist in dem Fall, in welchem die Vorrichtung 36 mit dem Kolben einer hydraulischen Kolben- und Zylinderanordnung verbunden ist, die mit dem Zylinder verbundene Ventilausrüstung betreibbar, um ein Ablassen des Drucks aus dem Zylinder an der Ausdehnungsseite des Kolbens zu erlauben. Optional kann die Vorrichtung 36 anfänglich so betrieben werden, dass das Element 29 zwangsWeise von dem rohrförmigen Werkstück 13 zu dem Zeitpunkt weggezogen wird, wenn die Masse 46 den zweiten Seitenwandabschnitt kontaktiert und nach einer kurzen Zeit ist ein Ablassen von der Ausdehnungsseite des Kolbens, wie oben beschrieben, erlaubt. Als Folge der Kombination des Auftreffens der Masse 46 auf der Innenseite des Seitenwandabschnitts 17, des durch das unter Druck stehende Fluid 16 innerhalb des Rohrs 13 ausgeübten Drucks und das Zurückziehen des Elements 29, wird eine zweite Masse bzw. ein zweites Material 47 von dem Seitenwandabschnitt 17 in dem an den Durchgang 28 angrenzenden Bereich, ausgestanzt. Während die Vorrichtung 24 und der Stempel 18 damit fortfahren, sich in Richtung der in Fig. 3 erkennbaren, erstreckten Stellung vorwärts zu bewegen, werden das Element 29 zusammen mit dem Halter 34 und der Vorrichtung 36 nach hinten geschoben, so dass die Massen 46 und 47 komprimiert zwischen den funktionellen Enden 20 und 31 des Stempels bzw. Elements 29 gefangen und zwangsweise in gefangenen Zustand seitlich zu der in Fig. 3 erkennbaren Position befördert werden. Bis zu dem Punkt, bei welchem die funktionellen Enden 20 und 31 in Gegenstellung mit den komprimiert zwischen ihnen eingefangenen Massen 46 und 47 gelangen, verbleiben die Massen 46 und 47 zwangsweise angeordnet und gehalten an den funktionellen Enden 20 und 31 aufgrund des Druckunterschieds zwischen der Flüssigkeit innerhalb des Rohrs 13 und dem Inneren der axialen Lüftungsbohrungen 21 und 32. Als Folge dessen wird beispielsweise die Masse 47 reinigend abgeschert von der Seitenwand 17 des Rohres 13 und neigt nicht dazu, daran anhaftend zu verbleiben.
Da der Durchgang 28 eine größere Breitenabmessung hat als der Stempel 18, hat die Masse 47 eine größere Breitenabmessung als die Masse 46. Wenn sich der Stempel 18 vorwärts bewegt, so besteht des weiteren, wie aus Fig. 3 erkennbar ist, ein Abstand an allen Seiten zwischen den Seiten des Stempels 18 und dem Durchgang 28.
Um eine übermäßige Abnutzung des Materials der unteren Form 12 zu vermeiden, die von den Belastungen herrührt, die durch das Abtrennen der zweiten Masse 47 auferlegt wird, kann die untere Form 12 in dem Bereich der Öffnung des Durchgangs 28 mit einem Einsatz 48 oder Formnuß versehen sein, der/die eine durch ihn/sie verlaufende Öffnung 28A hat, welche den Mund des Durchgangs 28 definiert. Der Einsatz oder die Formnuß 48 kann beispielsweise aus gehärtetem Stahl sein.
Der Stempel 18 bewegt sich vorwärts, bis eine in Fig. 3 gezeigte Position erreicht, in welcher die Vorrichtung 24 ihre Grenze der Bewegung in Ausdehnungsrichtung erreicht hat. Beispielsweise kann eine derartige Grenze definiert sein durch den mit der Vorrichtung 24 verbundenen Kolben, der eine Grenze der Bewegung erreicht, die definiert ist durch die Wände des Zylinders (nicht zu sehen), innerhalb dem der Kolben arbeitet.
Es ist erkennbar, dass in Fig. 3 erkennbaren, extrem erstreckten oder vorwärts gerichteten Position, die Querbohrung 22 in dem Stempel 18 mit der Zuführbohrung 26 in der Form 11 fluchtet.
Wird der Stempel 18 gestoppt, so wird das Element 29 durch die Vorrichtung 36 derart betätigt, dass es seinen Rückzug von dem Rohr 13 weiterführt, zu einer in Fig. 4 gezeigten extremen Grenze des Rückzugs. Dies kann beispielsweise bewirkt werden durch Auferlegen eines Drucks auf die Rückzugsseite eines Kolbens einer Kolben- und Zylinderanordnung, mit welcher die Vorrichtung 36 verbunden ist. Wieder kann eine derartige Grenze des Rückzugs begrenzt sein durch den Kolben, der mit der Vorrichtung 36 gekoppelt ist, und eine Bewegungsgrenze innerhalb des Zylinders erreicht, innerhalb dem der Kolben arbeitet.
Es sei festgehalten, dass in der in Fig. 4 erkennbaren Position die Querbohrung 33 in dem Element 29 mit der Zuführbohrung 43 in der Form 12 fluchtet.
In der in Fig. 4 gezeigten Position sind die funktionellen Enden 20 und 31 der Elemente 18 bzw. 29 voneinander getrennt, so dass die Massen 46 und 47 gelöst werden und nicht mehr länger zwischen den funktionellen Enden 20 und 32 komprimiert eingefangen sind.
Die Ventile 27, 41 und 44 werden geöffnet, so dass komprimierte Luft von den Quellen 52 bzw. 53 entlang den Zuführbohrungen 26 und 43 zugeführt wird und unter Druck stehendes Gas den axialen Bohrungen 21 und 32 zugeführt wird, welche die Massen 46 und 47 Vorwärts bewegen in Richtung axial von den funktionellen Enden 20 und 31 der Elemente 18 bzw. 29 weg, Gleichzeitig wird unter Druck stehendes Wasser, beispielsweise unter einem Flüssigkeitskopf oder unter Gasdruck, entlang der Zuführbohrung 39 zwangsgeführt und von wo aus es austritt in die Rutsche 37 in Sprayform, wie dies durch gestrichelte Linien in Fig. 4 gezeigt ist und neigt dazu, die Massen 46 und 47 nach unten, entlang der Masseabführrutsche 37 zu waschen, wie dies durch die Pfeile in Fig. 4 angegeben ist. Wasser, das von dem Rohr 13 entlang des ringförmigen Durchgangs zwischen dem Stempel 18 und dem Durchgang 28 entweicht, strömt in die Rutsche 37 und kann das Wegwaschen der Massen 46 und 47 zum Austritt hin, unterstützen. Die entfernten Massen können in einem Behälter oder ähnlichem gesammelt werden, der an dem Austrittsende der Rutsche 37 angrenzt, das an der Seite der unteren Form 12 angrenzend, angeordnet ist.
Die Vorrichtungen 24 und 36 werden betätigt, um den Stempel 18 und das Element 28 in die Fig. 1 gezeigte Position zurückzuführen, wobei die funktionellen Enden 20 und 31 der Elemente fluchtend mit den angrenzenden Oberflächen des Hohlraums 14 in der Form 14 bzw. 12 positioniert sind.
Die Enden des Rohrs 13 sind nicht abgedichtet und jegliche verbleibende Flüssigkeit kann von dem Rohr 13 abfließen und die Formen 11 und 12 werden geöffnet, um das hydrogeformte und geöffnete Werkstück freizugeben.
Ein neues rohrförmiges Werkstück kann dann zwischen die offenen Formen 11 und 12 plaziert, das Werkstück abgedichtet, gefüllt, vorzugsweise vorab mit Druck beaufschlagt werden und die Formen 11 und 12 in die geschlossene Position bewegt, das Werkstück hydrogeformt und der oben unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 beschriebene Betriebszyklus, wiederholt werden.
In der bevorzugten Ausführungsform wird der Betrieb der Betätigungsvorrichtungen 24 und 36 und der Ventile 27, 41 und 44 automatisch gesteuert. Eine derartige automatische Steuerung ist sehr wohl bekannt und dem Durchschnittsfachmann selbstverständlich und muß hier nicht im weiteren beschrieben werden. Beispielsweise kann die automatische Steuerung durch Timer bewirkt werden oder durch logische Schaltungen, die betrieben werden mittels durch die Vorrichtungen 24 und 36 betätigte Näherungsschalter.
In einem zweiten Beispiel einer Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens, das unten beschrieben wird unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6, wirkt das Element 29 als Stempel und hat vorzugsweise ein geschärftes funktionelles oder vorderes Ende 31.
Zu Beginn befinden sich die Elemente 18 und 29 in der in Fig. 1 gezeigten Stellung. Die Vorrichtung 36 wird betätigt, um den Stempel 29 durch die Seitenwand 17 des unter Druck stehenden Rohrs 13 zu treiben, wodurch eine Masse bzw. ein Material 47 ausgeschert bzw. ausgeschnitten und eine entsprechende Öffnung in der Seitenwand 17 ausgebildet wird. Die Masse 47 neigt dazu, an dem vorderen Ende 31 des Stempels 29 getragen zu werden, sobald sie sich zu einer etwa zentralen Stelle innerhalb des Rohres 13 bewegt, wie dies in Fig. 5 erkennbar ist. Ein Anhaften der Masse 47 an dem vorderen Ende 31 kann in der bevorzugten Ausführungsform unterstützt werden durch das Druckdifferential, das zwischen dem Fluid 16 innerhalb des Rohres 13 und dem Inneren der Bohrung 32 innerhalb des Stempels 29 besteht. Während der Stempel 29 in enger Passung innerhalb des Durchgangs 28 ist, ist normalerweise die Passung zwischen dem Stempel 29 und dem Durchgang 28 nicht gasdicht, so dass das Innere des Durchgangs 32, zumindest bis zu einem gewissen Ausmaß, zur Atmosphäre hin entlüftet werden kann. Um das Lecken unter Druck stehenden Wassers vom Inneren des Rohres 13 zu reduzieren und ein gewünschtes Maß an Druckbeaufschlagung innerhalb des Rohres 13 aufrechtzuhalten, nachdem die Massen 46 und 47 von der Seitenwand 17 abgeschert wurden, können die Durchgänge 19 und 28, falls erwünscht, mit O-Ringen ausgestattet sein, die gefangen sein können in einer ringförmigen Ausnehmung in der Seitenwand des Durchgangs 19 oder 28 und die in Eingriff stehen mit den Seiten der Stempel 18 und 29 und eine Dichtung zwischen der Seitenwand des Durchgangs 19 oder 28 und dem angrenzenden Stempel 18 und 29 in herkömmlicher Weise ausbilden.
Die Vorrichtung 24 wird dann betätigt, um den Stempel 18 durch die angrenzende Seitenwand 17 zu treiben und eine Masse bzw. ein Material 46 geringerer Breitenabmessung als der Masse bzw. dem Material 47 auszuschneiden. Der Stempel 18 fährt damit fort, sich in die in Fig. 6 gezeigte Position vorwärts zu bewegen, in welcher die Massen 46 und 47 komprimiert eingefangen sind zwischen den vorderen Enden der Elemente 18 und 29. Der Stempel 18 wird vorwärts bewegt, während dem Stempel 29 gestattet wird, sich zurückzuziehen, beispielsweise durch Abgeben von Druck an der Ausdehnungsseite eines Kolbens, der mit der Vorrichtung 36 verbunden ist, wie dies oben in Bezug auf Fig. 3 beschrieben wurde. Der Stempel 18 schiebt den Stempel 29 zusammen mit den gefangenen Massen 46 und 47, die zusammen gefangen bleiben zwischen die funktionellen Enden der Elemente 18 und 29.
Während sie auf diese Weise gefangen sind, werden die Massen 46 und 47 körperlich versetzt in die in Fig. 3 gezeigte Position, in welcher das Element 18 seine Grenze der Ausdehnung erreicht. Der verbleibende Rest des Betriebszyklus verläuft dann wie oben unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 beschrieben, wobei das Element 29 weiter zurückgezogen, die Massen 46 und 47 durch entlang der Zuführbohrungen 26 und 43 zugeführte, komprimierte Luft versetzt und die freigesetzten Massen die Masserutsche mit einem von der Einschnürung 39 zugeführten Wasserstrahl nach unten gewaschen werden.
Die Stempel 18 und 29 werden dann zurückgeführt in die Stellung der Fig. 1, das geöffnete Werkstück 13 dann entdichtet, abgelassen und nach dem Öffnen der Formen 11 und 12, aus der Presse entfernt. Es kann dann ein neues Werkstück in die Presse eingeführt werden und der oben unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 beschriebene Betriebszyklus wiederholt werden.
Eine dritte Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens ist in Fig. 7 gezeigt. Mit den Stempeln 18 und 29 anfänglich in der Stellung der Fig. 1, ist der Stempel 18, wie in Fig. 7 gezeigt, zurückgezogen, um es dem Druck im Rohr 13 zu erlauben, eine Masse bzw. ein Material 46 herauszustanzen, das an dem funktionellen Ende 20 des Stempels 18 anhaftet.
Der die Masse 46 tragende Stempel 18 kann dann in die Stellung der Fig. 2 vorwärts bewegt werden und den oben unter Bezugnahme auf die Fig. 2, 3 und 4 beschriebenen Betriebsfolgen wird nachgekommen.
In einer vierten Ausführungsform des Verfahrens wird zunächst dem oben unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschriebenen Ablauf nachgekommen, dann wird der Stempel 29, wie in Fig. 8 erkennbar, vorwärts bewegt, während er eine Masse zu einer inneren Stelle innerhalb des Rohres 13 trägt. Der Stempel 18 wird in die in Fig. 6 erkennbare Stellung vorwärts bewegt und dem oben unter Bezugnahme auf die Fig. 6, 3 und 4 beschriebenen Vorgang, wird nachgekommen.
In einer fünften Ausführungsform des Verfahrens, wie es in Fig. 9 erkennbar, wird zunächst der Stempel 18 vorwärts bewegt, um die Masse bzw. das Material 46 auszuscheren, während der Stempel 29 derart zurückgezogen wird, dass Flüssigkeitsdruck innerhalb des Rohres 13 eine Masse bzw. ein Material 47 ausschneidet bzw. ausschert. Der Stempel 18 wird dann vorwärts bewegt, während es dem Stempel 29 gestattet wird, sich zurückzuziehen und dem oben unter Bezug auf die Fig. 3 und 4 beschriebenen Vorgang wird nachgekommen.
In einer sechsten Ausführungsform des Verfahrens sind anfänglich beide Stempel 18 und 29, wie in Fig. 10 erkennbar, zurückgezogen, um es Druck in dem Rohr 13 zu gestatten, Massen bzw. Materialien 46 und 47 auszuscheren. Der Stempel 18 wird dann vorwärts bewegt, während es dem Stempel 29 gestattet wird, sich zurückzuziehen und dem oben unter Bezug auf die Fig. 3 und 4 beschriebenen Vorgang, wird nachgekommen.
Die Querschnitte der Elemente 18 und 29 und folglich der durch ihre funktionellen Enden ausgescherten Massen bzw. Materialien, sowie der in der Seitenwand 17 ausgebildeten Öffnungen, können von jeglichem gewünschten Umriß sein. Beispielsweise können sie kreisförmig, elliptisch, dreieckig, rechtwinkelig, polygonal sein oder jegliche einfache oder komplex gekrümmte Form haben. Während das Element 29 und sein Durchgang 28, einschließlich des Durchgangs 28a durch die Formnuß 48 - falls vorhanden - eine Breiten- oder Querabmessung haben, die größer ist als die entsprechende Abmessung des Elementes 18 und des Durchgangs 19, müssen nicht alle Querabmessungen des Elements 29 größer sein als das Element 18 und es ist nur erforderlich, dass das Element 18 mit einem Abstand an allen Seiten durch den Durchgang 28 gelangt. Daher kann beispielsweise der Querschnittsbereich des Stempels 18, projiziert auf den Querschnitt des Elements 29, einen Rand oder Abstand um all seine Kanten, von dem Querschnittsumfang des Elements 29 nach innen, zeigen, wobei das Risiko, dass der Stempel 18 die Seiten des Durchgangs 28 oder der Formnuß 48 berührt, vermieden werden kann.
Das oben beschriebene Verfahren liefert den weiteren Vorteil, dass die Massen 46 und 47 sauber abgetrennt sind von den Seitenwänden 17 des Rohrs 13 und zwangsweise gefangen sind, sowie von dem Rohr 13 versetzt werden zu dem Inneren der von dem Werkstück beabstandeten Rutsche 37, wo sie freigegeben und zwangsweise entlang der Rutsche 37 angeordnet werden, wodurch das Risiko ausgeschaltet wird, dass die Massen 46 und 47 zurückbefördert werden oder innerhalb des rohrförmigen Werkstücks 13 verbleiben.
Es kann festgehalten werden, dass vorteilhaft die Seitenwand 17 des Rohrs 13, die angrenzt an das durch das Ausscheren der Masse 46 ausgebildete Loch ausgezackt sein kann nach Innen, in Richtung der Mitte des Rohres 13, aufgrund der Einwärtsbewegung der durch den Stempel 18 getragenen Masse 46, während auf der gegenüberliegenden Seite der durch die Entfernung der Masse 47 ausgebildete Umfang des Lochs fluchtend zur Seitenwand 17 des Rohres ausgebildet sein kann, da die Auswärtsbewegung der größeren Masse 47 dazu führen kann, dass die Seitenwand 17 gegen die Oberfläche des Formhohlraums 14 nach außen gezwungen wird. Diese Formgebung der Umfänge der Löcher ist insbesondere bequem und wünschenswert zum Zwecke der Anbringung mechanischer Befestigungsmittel, welche durch die fluchtenden Löcher durchgeführt werden.

Claims

1. Verfahren zum Schneiden gegenüberliegender Löcher in eine Seitenwand eines rohrförmigen Werkstücks (13) und Entfernen daraus herausgeschnittener Massen bzw. Materials (46, 47) davon, das die Schritte umfaßt:

(a) das Werkstück mit Druck beaufschlagen; und gekennzeichnet ist durch die Schritte:

(b) Vorsehen erster und zweiter axial fluchtender, hin- und herbeweglicher Elemente (18, 29), von denen jedes ein funktionelles Ende (20, 31) hat, wobei die funktionellen Enden angeordnet sind zur Anwendung an einem ersten Wandabschnitt des Werkstücks bzw. einem dem ersten Wandabschnitt gegenüberliegenden zweiten Wandabschnitt des Werkstücks und das zweite Element eine größere Querabmessung hat als das erste Element und sich in einem Durchgang (19, 28) hin- und herbewegt, der sich seitlich von dem Werkstück erstreckt;

(c) Durchführen des ersten Elements durch den ersten und zweiten Wandabschnitt;

(d) Schneiden erster und zweiter Massen bzw. Materialien aus dem ersten bzw. dem zweiten Wandabschnitt des Werkstücks;

(e) Vorwärtsbewegen des funktionellen Endes des ersten Elements in Richtung des funktionellen Endes des zweiten Elements und Einfangen der ausgeschnittenen Massen zwischen den funktionellen Enden des ersten und zweiten Elements;

(f) Bewegen der Elemente derart, dass die funktionellen Enden der Elemente und die dazwischen eingefangenen Massen sich vorwärts bewegen entlang des Durchgangs in einer Richtung seitlich von dem Werkstück weg;

(g) Trennen der funktionellen Enden der Elemente bei einem von dem Werkstück beabstandeten Bereich des Durchgangs; und

(h) Entfernen der Massen von den funktionellen Enden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das erste Element ein schneidendes funktionelles Ende hat und die Schritte (c) und (d) das Vorwärtsbewegen des ersten Elements durch den ersten Wandabschnitt in Richtung des zweiten Wandabschnitts umfassen und erlauben, dass das zweite Element sich seitlich von dem Werkstück wegzieht, nachdem sich das erste Element dem zweiten Wandabschnitt nähert.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das erste und das zweite Element jeweils ein schneidendes funktionelles Ende haben und die Schritte (c) und (d) das Vorwärtsbewegen des ersten und zweiten Elements durch den ersten bzw. zweiten Wandabschnitt in Richtung eines inneren Abschnitts des Werkstücks umfassen, sowie das Vorwärtsbewegen des ersten Elements durch den zweiten Wandabschnitt, während es dem zweiten Element erlaubt wird, sich seitlich nach außen von dem Werkstück zurückzuziehen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Schritt (c) das Zurückziehen des ersten Elements seitlich von dem Werkstück weg umfaßt und das Vorwärtsbewegen des ersten Elements seitlich in Richtung und durch den zweiten Wandabschnitt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Schritte (c) und (d) das Zurückziehen des ersten Elementes seitlich von dem Werkstück weg umfassen, sowie das Vorwärtsbewegen des ersten Elementes seitlich in Richtung und durch den zweiten Wandabschnitt und erlauben, dass das zweite Element sich seitlich von dem Werkstück weg zurückzieht.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem das zweite Element zurückgezogen wird, bevor sich das erste Element dem zweiten Wandabschnitt nähert.

7. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem das zweite Element zurückgezogen wird, nachdem sich das erste Element dem zweiten Wandabschnitt nähert.

8. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Schritte (c) und (d) das Vorwärtsbewegen des ersten Elements durch den ersten und zweiten Wandabschnitt umfassen und dem zweiten Element erlauben, sich von dem Werkstück wegzuziehen, bevor das erste Element sich dem zweiten Wandabschnitt nähert.

9. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Schritte (c) und (d) das Zurückziehen des ersten und zweiten Elements von dem Werkstück weg umfassen und das Vorwärtsbewegen des ersten Elements durch den ersten und zweiten Wandabschnitt.

10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem sowohl das erste, wie auch das zweite Element eine axiale Bohrung (21, 32) hat, die zwischen dem funktionellen Ende und einem rückwärtigen Abschnitt des Elements kommuniziert und Schritt (h) das Auferlegen von Druck entlang jeder dieser axialen Bohrungen von einem Bereich außerhalb des Werkstücks, umfaßt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem sowohl das erste wie auch das zweite Element eine Querbohrung (22, 33) hat, die mit der axialen Bohrung kommuniziert und ausgerichtet ist zu einer Druckleitung (26, 43) fluchtet, die mit einer Quelle zur Druckerzeugung (S1, S3) verbunden ist.

12. Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem das erste und das zweite Element sich innerhalb einer ersten und zweiten Form (11, 12) hin- und herbewegen und jede Druckleitung eine Bohrung (26, 43) umfaßt, die sich innerhalb jeder ersten bzw. zweiten Form erstreckt.

13. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Durchgang mit einem Querdurchgang (37) bei dem von dem Werkstück beabstandeten Bereich kommuniziert und der Schritt (h) das Auferlegen von Druck von einem Abschnitt des Querdurchgangs an einer Seite des Durchgangs umfaßt und das Versetzen der Massen in Richtung eines Abschnitts des Querdurchgangs an einer Seite des Durchgangs, die der einen Seite gegenüberliegt.

14. Vorrichtung zum Schneiden gegenüberliegender Löcher in eine Seitenwand eines unter Druck stehenden, rohrförmigen Werkstücks (13) und Entfernen herausgeschnittener Massen bzw. Materials (46, 47) von diesem, mit:

(a) einer ersten und einer zweiten Form (11, 12), die derart gegenüber anordenbar sind, dass sie das unter Druck befindliche Werkstück begrenzen;

(b) einem ersten Element (18), das sich in einem ersten Durchgang (19) in der ersteh Form hin- und herbewegt und ein funktionelles Ende (20) hat zum Ausüben auf einen ersten Wandabschnitt des Werkstücks, gekennzeichnet durch

(c) ein zweites Element (29), das sich in einem zweiten Durchgang (28) in der zweiten Form, axial ausgerichtet bzw. fluchtend mit/zu dem ersten Element, hin- und herbewegt und ein funktionelles Ende (31) hat zum Ausüben auf einen zweiten Wandabschnitt des Werkstückes, der dem ersten Wandabschnitt gegenüberliegt, wobei das zweite Element und der zweite Durchgang eine Querabmessung haben, größer als das erste Element;

(d) einem Masseabführ-Querdurchgang (37) in der zweiten Form, der mit einer Seite des zweiten Durchgangs bei einem von dem Werkstück beabstandeten Bereich kommuniziert;

(e) Antriebe (24, 36) für das erste bzw. zweite Element, die hin- und herbeweglich und derart betreibbar sind, dass sie das erste Element zwischen Positionen hin- und herbewegen, bei denen sein funktionelles Ende an dem ersten Wandabschnitt angrenzt bzw. an dem Querdurchgang angrenzt und das zweite Element zwischen Positionen hin- und herbewegen, bei denen sein funktionelles Ende an dem zweiten Wandabschnitt angrenzt bzw. an dem Querdurchgang angrenzt;

(f) und einer ersten Druckquelle (52), die verbindbar ist mit dem Querdurchgang zum Zwecke des Versetzens von Massen entlang des Querdurchgangs.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, bei welcher das erste Element ein schneidendes funktionelles Ende hat.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, bei welcher das zweite Element ein schneidendes funktionelles Ende hat.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, bei welcher der Antrieb zum hin- und herbewegen des ersten Elements derart betreibbar ist, dass er das erste Element von dem Werkstück zurückzieht.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, bei welcher der Antrieb zum hin- und herbewegen des zweiten Elementes derart betreibbar ist, dass er das zweite Element durch den zweiten Wandabschnitt in Richtung eines inneren Abschnitts des Werkstücks erstreckt.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, bei welcher sowohl das erste, wie auch das zweite Element eine axiale Bohrung (21, 32) hat, die zwischen dem funktionellen Ende und einem rückwärtigen Abschnitt des Elementes kommuniziert und eine weitere Druckquelle (S&sub1;, S&sub3;) beinhaltet, die entlang jeder axialen Bohrung verbindbar ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, bei welcher sowohl das erste, wie auch das zweite Element eine Querbohrung (22, 33) haben, welche mit der axialen Bohrung kommuniziert und ausgerichtet ist bzw. fluchtet mit einer entsprechenden Druckleitung (26, 43), wenn die funktionellen Enden des Elements hin- und herbewegt wurden zu einer an den Querdurchgang angrenzenden Position.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, bei welcher jede Druckleitung eine Bohrung (26, 43) umfaßt, die sich innerhalb jeweils der ersten bzw. der zweiten Form erstreckt.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 21, bei welcher die erste Druckquelle verbunden ist mit einem Abschnitt des Querdurchgangs an einer Seite des zweiten Durchgangs, die der einen Seite gegenüberliegt.