Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING A HOLLOW PROFILE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/125234
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for producing a hollow profile to be provided with an opening on the circumference, the profile being made of a tube-shaped carrier body (2) and an injection-molded element. The carrier body (2) is formed from a blank into the final shape by means of internal high-pressure fluid, wherein the carrier body (2) is encapsulated with injection molding material and punched to form the opening. In order to allow reliable production of the hollow profile designed as a composite component, it is proposed that the leakage fluid quantity exiting the internal high pressure forming tool (3) during punching is removed by means of suction.

Inventors:
DUDZIAK KAI-UWE (DE)
SCHROEDER MATTHIAS (DE)
NOTTBUSCH HANS (DE)
AUGUSTIN HELMUT (DE)
FALKE JUERGEN (DE)
SCHULT JENS (DE)
Application Number:
PCT/EP2008/002684
Publication Date:
October 23, 2008
Filing Date:
April 04, 2008
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
DAIMLER AG (DE)
DUDZIAK KAI-UWE (DE)
SCHROEDER MATTHIAS (DE)
NOTTBUSCH HANS (DE)
AUGUSTIN HELMUT (DE)
FALKE JUERGEN (DE)
SCHULT JENS (DE)
International Classes:
B21D26/035; B29C45/14; B21D28/28
Domestic Patent References:
WO2001062410A22001-08-30
Foreign References:
DE10326768A12004-01-22
DE19809519C11999-07-01
DE19947984A12001-04-12
JP2001314924A2001-11-13
Attorney, Agent or Firm:
NÄRGER, Ulrike et al. (Intellectual Property and Technology ManagementGR/VI - H512, Stuttgart, DE)
Download PDF:
Claims:

Daimler AG

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines mit einer öffnung im Umfang zu versehenden Hohlprofils, welches aus einem rohrförmigen Trägerkörper und einem Spritzgusselement besteht, wobei der Trägerkörper aus einem Rohling mittels fluidischen Innenhochdrucks in seine Endform umgeformt wird, wobei der Trägerkörper mit Spritzgussmaterial umspritzt wird und wobei der Trägerkörper unter Ausbildung der öffnung gelocht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die beim Lochen nach außen tretende Leckagefluidmenge aus dem

Innenhochdruckumformwerkzeug (3) heraus mittels Absaugen abgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Leckagefluidmenge benetzte Bereich der Trennfuge (13) zwischen dem Trägerkörper (2) und dessen Anlage am Innenhochdruckumformwerkzeug (3) bei der erzeugten öffnung mit Druckluft beaufschlagt wird.

3. Vorrichtung zur Herstellung eines mit einer öffnung im Umfang zu versehenden Hohlprofils, bestehend aus einem rohrförmigen Trägerkörper und einem an diesem angespritzten Spritzgusselement, mit einem Innenhochdruckumformwerkzeug zur Ausformung des

Trägerkörpers in eine Endform, mit einer Spritzgießeinrichtung zur Umspritzung des Trägerkörpers und mit einem Lochstempel, der im

Innenhochdruckumformwerkzeug verschiebbar geführt ist, zur Ausbildung der öffnung im Umfang des Trägerkörpers, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) einen Abführkanal (14) für Leckagefluid aufweist, der sich innerhalb des Innenhochdruckumformwerkzeugs (3) erstreckt, wobei der Abführkanal (14) einerseits im Bereich der Trennfuge (13) zwischen dem Trägerkörper (2) und dessen Anlage an der Werkzeuggravur (4) bei der zu erzeugenden öffnung endet und andererseits mit einer Saugeinrichtung verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lochstempel (5) zumindest einen Teilabschnitt des Abführkanals (14) aufweist .

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilabschnitt des Abführkanals (14) innerhalb des Lochstempels (5) verläuft und an seinem Außenmantel (15) eine Austrittsöffnung besitzt, die in Gebrauchsstellung des Lochstempels (5) im Bereich der Trennfuge (13) zu liegen kommt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Außenmantel (15) des Lochstempels (5) eine Ablaufrinne (16) ausgebildet ist, die mit der Führungsbohrungswandung des Lochstempels (5) den Teilabschnitt des Abführkanals (14) bildet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablaufrinne (16) in der

Stirnfläche (11) des Lochstempels (5) endet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablaufrinne (16) zurückversetzt von der Stirnfläche (11) des Lochstempels (5) endet.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lochstempel (5) in einer Buchse (7) geführt ist, die im Innenhochdruckwerkzeug (3) befestigt ist und deren dem Formraum (8) des Innenhochdruckumformwerkzeuges (3) zugewandte Stirnfläche (9) einen Abschnitt der Werkzeuggravur (4) bildet, wobei diese Stirnfläche (9) ein Abdichtmittel (10) aufweist, das die Stirnfläche (11) des Lochstempels (5) umschließt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) einen weiteren Kanal aufweist, über den dem Bereich der Trennfuge (13) Druckluft zuführbar ist.

Description:

Daimler AG

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Hohlprofils

Die Erfindung betrifft eine Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofils gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und eine Vorrichtung zu dessen Durchführung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 3.

Eine gattungsgemäße Vorrichtung bzw. ein gattungsgemäßes Verfahren ist aus der DE 103 26 768 Al bekannt. Die Vorrichtung besteht aus einem Innenhochdruckumformwerkzeug, im Folgenden kurz IHU-Werkzeug genannt, und einer Spritzgießeinrichtung. Das zu bildende Hohlprofil besteht aus einem rohrförmigen Trägerkörper und einem auf diesem aufgespritzten Spritzgusselement. Zuerst wird dabei einem Trägerkörperrohling die Form des endgültigen Trägerkörpers mittels fluidischen Innenhochdrucks gegeben, in dem nach dem Prinzip der hydraulischen Waage der mit Fluid gefüllte Rohling mittels Stempel auf einen kleineren Querschnitt zusammengepresst wird, wodurch sich an anderer Stelle der Rohling aufweitet und die der Werkzeuggravur entsprechende gewünschte Form annimmt. Anschließend wird der fertiggeformte Trägerkörper in bestimmten Bereichen mittels der Spritzgießeinrichtung umspritzt, wodurch sich filigrane Strukturen am Trägerkörper aus einem Spritzgießmaterial ergeben, die das Spritzgusselement bilden.

Die Enden des Trägerkörpers sind so zusammengepresst, dass dort die Wandungen aneinander liegen. Vor dem Spritzgießvorgang werden diese Stellen mittels eines Lochstempels gelocht, wonach der Spritzgießvorgang erfolgt. Hierbei werden die gelochten Stellen von dem Spritzgießmaterial durchflutet, was

bei Erstarrung dieses Materials zu einer formschlüssigen Verbindung zwischen diesem und dem IHU-geformten Trägerkörper führt.

Wenn jedoch ein Lochvorgang stattfindet, bei dem die besagten Wandungen voneinander beabstandet sind, tritt unweigerlich eine Leckage auf, wobei eine gewisse Fluidmenge mit der Werkzeugoberfläche in Berührung kommt und dort verbleibt. Wird weiteren Herstellungsvorgängen zum Spritzgießen ein teilkristalliner Thermoplast verwandt, wie beispielsweise Polyamid, kristallisiert dieser Kunststoff in Kontakt mit dem im Werkzeug verbliebenen Druckfluid nicht in gewünschter Weise aus, was zu Einbußen in der Steifigkeit des ausgehärteten Kunststoffes am rohrförmigen Trägerkörper führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren dahingehend weiterzubilden, dass eine prozesssichere Herstellung eines als Verbundbauteil ausgebildeten Hohlprofils, das aus einem rohrförmigen Trägerkörper und einem auf diesen aufgespritzten Spritzgusselement besteht, ermöglicht wird. Des Weiteren soll eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens angegeben werden.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 hinsichtlich des Verfahrens und durch die Merkmale des Patentanspruches 3 hinsichtlich der Vorrichtung gelöst .

Dadurch, dass erfindungsgemäß die beim Lochen nach außen tretende Fluidleckagemenge aus dem IHU-Werkzeug heraus mittels Absaugen abgeführt wird, wird das Werkzeug im Bereich der öffnung entwässert, wodurch praktisch keinerlei Rückstände an Druckfluid außerhalb des Trägerkörpers an der Werkzeuggravur verbleiben. Hierdurch können später erfolgende weitere Herstellungsvorgänge problemlos und prozesssicher ablaufen ohne dass es zu Beeinträchtigungen in den

Eigenschaften des Spritzgussmaterials, insbesondere in dessen Steifigkeit und Stabilität, und der Verbindung zwischen diesem und dem Trägerkörper aufgrund von störendem Druckfluid kommt. Die Absaugung kann noch während des Lochvorgangs erfolgen, was die Taktzeit des Produktionsprozesses verkürzt. Somit tritt auch keine Verschleppung der Fluidleckagemenge in die IHU-Werkzeuggravur bei Entnahme des fertig gestellten Hohlprofils auf. Vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur bei der Herstellung eines Hohlprofils, das als Verbundbauteil gestaltet werden soll, sondern bei anderen Anwendungen, bei denen die Vermeidung von Verschmutzung oder Benetzung von Hohlprofilbauteilen oder des Werkzeuges vorausgesetzt wird oder/und aus wirtschaftlichen und technischen Gründen beispielsweise eine sehr hohe Genauigkeit in der Außenkontur des Hohlprofilbauteils erfordern. Vorrichtungstechnisch ist für die Durchführung des Verfahrens ein Abführkanal für Leckagefluid vorgesehen, der sich innerhalb des IHU-Werkzeugs erstreckt. Dazu endet dieser einerseits im Bereich der Trennfuge zwischen dem Trägerkörper und dessen Anlage an der Werkzeuggravur bei der zu erzeugenden öffnung und ist andererseits mit einer Saugeinrichtung verbunden. Durch die Integrierung eines wesentlichen Bestandteils der Absaugung in das IHU-Werkzeug können separate externe Einrichtungen wie Blasvorrichtungen oder Schwämme und ähnliches entfallen, die hinsichtlich des Handlings und der schwierigen Zugänglichkeit zu dem Absaugungsort im öffnungsbereich des Trägerkörpers einen sehr hohen apparativen und zeitlichen Aufwand erfordern würden.

In einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Anspruch 4 weist der Lochstempel zumindest einen Teilabschnitt des Abführkanals auf. Hierdurch wird in steuerungstechnisch geeigneter Weise die Absaugung dann aktiv, wenn der Lochstempel in eine Gebrauchsstellung

gefahren wurde. Die öffnung befindet sich dann genau dem Bereich gegenüber, der vom Leckagedruckfluid entwässert werden soll. Des Weiteren ist die Flexibilität der Vorrichtung bei unterschiedlichen Anwendungen größer, bei denen unterschiedlich hohe Leckagefluidmengen abgeführt werden müssen und daher größere Kanalquerschnitte erfordern. Jeder Anforderung kann durch geeignete Ausbildung ein spezieller Lochstempel zugeordnet werden, der in denkbar einfacher Weise ausgetauscht und der Vorrichtung entnommen werden kann. Mit der Anordnung des Abführkanals am Lochstempel wird die Vorrichtung auch dahingehend vereinfacht, dass ein Bestandteil der Vorrichtung für die Unterbringung des Abführkanals verwandt wird, der ohnehin zwingend vorhanden ist.

Sicherlich ist es im Rahmen der Erfindung auch alternativ denkbar, den Abführkanal außerhalb des Lochstempels direkt im IHU-Werkzeug verlaufen zu lassen oder an der Bohrungswandung der Führungsbohrung des Lochstempels auszubilden. So wird die Ausbildung des Lochstempels erheblich vereinfacht.

In einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Anspruch 5 verläuft der Teilabschnitt des Abführkanals innerhalb des Lochstempels und besitzt an seinem Außenmantel eine Austrittsöffnung, die in Gebrauchsstellung des Lochstempels im Bereich der Trennfuge zu liegen kommt. Aufgrund dieser Ausbildung des Kanals wird das Leckagefluid gezielt abgeführt, wobei dieses schon sehr frühzeitig aus dem Betriebsraum des Lochstempels entfernt wird, was einer ungehinderten Führung des Lochstempels zugute kommt und gegebenenfalls das IHU-Werkzeug vor Korrosion schützt. Aufgrund der Anordnung der Austrittsöffnung am Außenmantel des Lochstempels bleibt die Stirnseite des Lochstempels geometrisch unbeeinträchtigt, so dass die öffnungsform des

gelochten Trägerkörpers unabhängig von dem Verlauf des Abführkanals ist, so dass die Lochungen wie gewünscht aufgeführt werden können.

In einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Anspruch 6 ist am Außenmantel des Lochstempels eine Ablaufrinne ausgebildet, die mit der Führungsbohrungswandung des Lochstempels den Teilabschnitt des Abführkanals bildet, was eine einfachere Ausbildung des Lochstempels erbringt. In gleicher Weise kann auch die Führungsbohrungswandung mit einer Ablaufrinne ausgestattet sein, und zwar entweder zusätzlich zur Ablaufrinne des Lochstempels oder anstelle derer.

In einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Anspruch 7 endet die Ablaufrinne in der Stirnfläche des Lochstempels, wodurch die Herstellung des Abführkanals durch Fräsen einer durchgängigen Längsnut weiter vereinfacht wird. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass die zu erzeugenden öffnungen infolge der lokalen Konkavität des Lochstempels immer eine Einwölbung aufweisen. Da die Form des Lochstempels zum Trägerkörper hin leicht konisch verjüngt sein soll, um die Dichtigkeit beim Lochen zu verbessern und die Fluidleckagemenge möglichst niedrig zu halten, muss dies gleichfalls im Bereich der Stirnfläche des Lochstempels an der Stelle der lokalen Konkavität bewerkstelligt werden.

In einer bevorzugten zur vorgenannten Ausgestaltung alternativen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Anspruch 8 endet die Ablaufrinne zurückversetzt von der Stirnfläche des Lochstempels. Hierbei bleibt die Freiheit erhalten, öffnungen mit der gewünschten Form zu erzielen ohne Abhängigkeit der Existenz eines Abführkanals. Die Ablaufrinne muss hierbei auf jeden Fall in Gebrauchslage des Lochstempels

mit ihrer öffnung der Trennfuge zwischen Trägerkörper und Werkzeuggravur vis-ä-vis gegenüberliegen um eine optimale Absaugung des Leckagefluids zu gewährleisten.

In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Anspruch 9 ist der Lochstempel in einer Buchse geführt, die im

Innenhochdruckwerkzeug befestigt ist und deren dem Formraum des Innenhochdruckumformwerkzeuges zugewandte Stirnfläche einen Abschnitt der Werkzeuggravur bildet. Hierbei weist diese Stirnfläche ein Abdichtmittel auf, das die Stirnfläche des Lochstempels umschließt. Aufgrund des Abdichtmittels wird die Ausbreitungsmöglichkeit des Leckagefluids in der Trennfuge bzw. über die Oberfläche des Werkzeugs hinweg eingeschränkt. Dies erleichtert zum einen die Absaugung des Leckagefluids, da dieses nur über eine kurze Strecke in die Trennfuge eindringen kann, und zum anderen ist es möglich, dass die gesamte Leckagefluidmenge erfasst und abgeführt wird. Die Abdichtmittel können Dichtringe sein, die in entsprechenden Ringnuten der Stirnfläche der Buchse eingelassen sind. Mit den Dichtringen ist insbesondere eine schonende Abdichtung gegenüber dem Trägerkörper möglich, was wichtig ist, wenn eine präzise abdruckfreie Außenkontur gewünscht ist oder die Wandstärke des Trägerkörpers relativ klein ist, so dass Einprägungen zu Schädigungen des Trägerkörpers führen, die mindestens eine Behinderung wenn nicht gar die Unausführbarkeit des Umformprozesses und des Lochvorgangs zur Folge haben. Alternativ ist auch denkbar, dass an der Stirnfläche der Buchse eine Ringzacke als Dichtmittel angeformt ist, die in die Wandung des Trägerkörpers eindringt. Hierdurch entsteht eine besonders wirksame Abdichtung, die wenig Verschleiß zeigt und nicht zu einem Herausfallen aus einer Aufnahmenut tendiert. Die Ringzacke garantiert durch die mit dem Trägerkörper

eingegangene innige Verbindung eine völlige Abdämmung des Leckagefluids .

In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Anspruch 10 bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Anspruch 2 ist bei der Vorrichtung ein weiterer Kanal vorgesehen, über den dem Bereich der Trennfuge Druckluft zuführbar ist. Der von der Leckagefluidmenge benetzte Bereich der Trennfuge zwischen dem Trägerkörper und dessen Anlage am Innenhochdruckumformwerkzeug an der Stelle der erzeugten öffnung mit Druckluft beaufschlagt, wodurch eine völlige Trocknung der vorher durch das Leckagefluid benetzten Flächen erfolgt.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Dabei zeigen:

Fig. 1 abschnittsweise in einem seitlichen perspektivischen Querschnitt ein IHU-Werkzeug und einen Lochstempel mit Abführkanal einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 in einer Querschnittsdarstellung abschnittsweise die Vorrichtung aus Fig. 1 mit einem im Werkzeug eingelegten noch ungelochten Trägerkörper.

In Fig. 1 ist eine Vorrichtung 1 zur Herstellung eines mit einer öffnung im Umfang zu versehenden Hohlprofils, welches aus einem rohrförmigen metallischen Trägerkörper 2 (Fig. 2) und einem an diesem angespritzten Spritzgusselement besteht.

Die Vorrichtung 1 beinhaltet ein IHU-Werkzeug 3, in dessen Gravur 4 der Rohling des Trägerkörpers 2 eingelegt wird. Nach Schließen des Werkzeugs 3 wird im Trägerkörper 2 mittels

einer Fluidhochdruckerzeugungsanlage ein fluidischer Innenhochdruck erzeugt, durch den der Rohling des Trägerkörpers 2 in dem umzuformenden Bereich aufgeweitet wird, wodurch bei vollständiger Anlage an der Werkzeuggravur 4 die Endform der Trägerkörpers 2 ausgebildet ist, die die exakt gegengleiche Kontur der Gravur 4 annimmt. Anschließend wird der Trägerkörper 2 mittels einer hier nicht weiter gezeigten Spritzgießeinrichtung, die in dem IHU-Werkzeug 3 integriert ist, bei geschlossenenem Werkzeug 3 an bestimmten Bereichen mit einem Spritzgießmaterial umspritzt, welches nach Erstarrung ein Spritzgießelement bildet.

Die Vorrichtung 1 beinhaltet des Weiteren einen Lochstempel 5. Dieser ist in einer Führungsbohrung 6, die im IHU-Werkzeug 3 ausgebildet ist, verschiebbar geführt. Der Lochstempel 5 ist hierzu in einer Buchse 7 geführt, die im IHU-Werkzeug 3 lösbar, beispielsweise mittels Schrauben, befestigt ist und deren dem von der Gravur 4 gebildeten Formraum 8 des IHU- Werkzeuges 3 zugewandte Stirnfläche 9 einen Abschnitt der Werkzeuggravur 4 bildet. Die Stirnfläche 9 weist ein Abdichtmittel in Form einer Ringzacke 10 auf, das die Stirnfläche 11 des Lochstempels 5, die in einer Nichtgebrauchsstellung (Fig. 2) bündig mit der Stirnfläche 9 abschließt, umschließt. Die Ringzacke 10 gräbt sich dabei in die Wandung des Trägerkörpers 2 ein, was durch den Innenhochdruck während des Umformprozesses bewerkstelligt wird, da die Wandung des Trägerkörperrohlings gegen die Ringzacke 10 gepresst wird.

Zur Ausbildung der öffnung im Umfang des Trägerkörpers 2 wird der Lochstempel 5 in diesen hinein verfahren, wobei der Lochstempel 5, dessen Stirnfläche 11 hier beispielsweise halbkreisförmig gestaltet ist, aus dem Trägerkörper 2 einen Lochbutzen herausschneidet. Zwar dichtet der Stempel 5 gegen

den Innenraum 12 des Trägerkörpers 2 durch seinen sich zu diesem hin konisch verjüngenden Verlauf ab, so dass kein signifikanter Druckverlust auftritt, jedoch tritt eine gewisse Leckagefluidmenge in den Bereich der Trennfuge 13 zwischen dem Trägerkörper 2 und der Werkzeuggravur 4 bzw. der Stirnfläche 9 der Buchse 7, die ja einen Teil der Gravur 4 bildet, an der Stelle der erzeugten öffnung über. Die Ringzacke 10 verhindert hierbei eine weitere Ausbreitung des Leckagefluids entlang der Gravur 4 über die Buchse 7 hinaus.

Zur Entsorgung des Leckagefluids beinhaltet die Vorrichtung 1 einen Abführkanal 14, der sich innerhalb des IHU-Werkzeugs 3 erstreckt und einenends mit einer Saugeinrichtung verbunden ist, so dass das Leckagefluid über den Abführkanal 14 nach außen abgesaugt werden kann. Der Lochstempel 5 weist dazu einen Teilabschnitt des Abführkanals 14 auf, wobei der Teilabschnitt durch die Wandung der Führungsbohrung 6 des Lochstempels 5 und eine am Außenmantel 15 des Lochstempels 5 ausgebildete Ablaufrinne 16 gebildet ist. Die Ablaufrinne 16 endet in der Stirnfläche 11 des Lochstempels 5, wobei die Ablaufrinne 16 so liegt, dass immer ein Abschnitt ihrer öffnung der Trennfuge 13 zugewandt ist. Im IHU-Werkzeug 3 ist ein weiterer Teilabschnitt des Abführkanals 14 als Querkanal 17 ausgebildet, der das aus der Ablaufrinne 16 heraus fließende Leckagefluid aufnimmt und weiter nach außen führt.