(19)
(11)EP 3 423 205 B1

(12)EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT

(45)Hinweis auf die Patenterteilung:
26.06.2019  Patentblatt  2019/26

(21)Anmeldenummer: 16822385.7

(22)Anmeldetag:  05.12.2016
(51)Internationale Patentklassifikation (IPC): 
B21D 22/16(2006.01)
B21D 41/04(2006.01)
(86)Internationale Anmeldenummer:
PCT/EP2016/079741
(87)Internationale Veröffentlichungsnummer:
WO 2017/148552 (08.09.2017 Gazette  2017/36)

(54)

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM UMFORMEN EINES ROHRFÖRMIGEN WERKSTÜCKS

DEVICE AND METHOD FOR SHAPING A TUBULAR WORKPIECE

DISPOSITIF ET PROCÉDÉ DE FORMAGE D'UNE PIÈCE TUBULAIRE


(84)Benannte Vertragsstaaten:
AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

(30)Priorität: 04.03.2016 DE 202016101179 U

(43)Veröffentlichungstag der Anmeldung:
09.01.2019  Patentblatt  2019/02

(73)Patentinhaber: Leifeld Metal Spinning AG
59229 Ahlen (DE)

(72)Erfinder:
  • NILLIES, Benedikt
    59227 Ahlen (DE)

(74)Vertreter: Wunderlich & Heim Patentanwälte Partnerschaftsgesellschaft mbB 
Irmgardstrasse 3
81479 München
81479 München (DE)


(56)Entgegenhaltungen: : 
EP-A1- 2 210 682
JP-A- S6 384 704
DE-A1- 3 826 120
SU-A1- 644 565
  
      
    Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen).


    Beschreibung


    [0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umformen eines rohrförmigen Werkstücks gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12. Die Vorrichtung umfasst ein Maschinenbett, einen an dem Maschinenbett gelagerten Spindelstock, einen an dem Spindelstock gelagerten Drückdorn zum Aufnehmen des rohrförmigen Werkstücks, ein an dem Spindelstock gelagertes Spannfutter zum Einspannen eines ersten axialen Endes des rohrförmigen Werkstücks und mindestens eine Umformrolle zum Umformen des um den Drückdorn angeordneten, rohrförmigen Werkstücks.

    [0002] Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist beispielsweise aus der EP 2 210 682 A1 bekannt.

    [0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Umformen eines rohrförmigen Werkstücks anzugeben, welche eine besonders präzise und effiziente Umformung ermöglichen.

    [0004] Die Aufgabe wir erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 beziehungsweise ein Verfahren des Anspruchs 12 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

    [0005] Die Vorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass ein Reitstock vorgesehen ist, an welchem eine Aufnahme zum Aufnehmen und Haltern des zweiten axialen Endes des rohrförmigen Werkstücks vorgesehen ist, wobei der Reitstock axial verschiebbar an dem Maschinenbett gelagert ist.

    [0006] Ein Grundgedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, das dem Spannfutter am Spindelstock gegenüberliegende axiale Ende des Werkstücks in einer vorzugsweise hülsen- oder wannenförmigen Aufnahme zu zentrieren, um eine präzise Lagerung des Werkstücks zu gewährleisten. Vorzugsweise umschließt die Aufnahme das axiale Ende des Werkstücks teilweise oder vollständig und hält das Werkstück präzise in der Achse des Drückdorns.

    [0007] In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Aufnahme ein zweites Spannfutter zum Einspannen des zweiten axialen Endes des rohrförmigen Werkstücks auf. Das Werkstück ist in diesem Fall also an beiden axialen Enden in jeweils einem Spannfutter eingespannt und auf diese Weise zuverlässig gehalten.

    [0008] Vorzugsweise ist das zweite Spannfutter drehbar an dem Reitstock gelagert und durch das Werkstück in Drehung versetzbar. Das Spannfutter ist also vorzugsweise frei gelagert oder lagerbar, so dass eine Drehung des Spannfutters durch eine Drehung des Werkstücks erzeugbar ist. Das Werkstück wird durch das zweite Spannfutter zuverlässig in der Achse des Drückdorns zentriert. Gleichzeitig wird durch die drehbare Lagerung des zweiten Spannfutters eine freie Drehbarkeit des eingespannten Werkstücks gewährleistet.

    [0009] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ein Drehantrieb zum drehenden Antreiben des zweiten Spannfutters vorgesehen. Durch Einleiten eines Drehmoments in das zweite axiale Ende des Werkstücks können verwindungsfreie Enden geformt werden. Das Spannfutter kann grundsätzlich auch durch einen Mitnehmer gebildet sein.

    [0010] Nach der Erfindung ist der Reitstock axial verschiebbar an dem Maschinenbett gelagert. Vorzugsweise ist der Reitstock mit dem Spannfutter axial frei an dem Maschinenbett gelagert oder lagerbar, so dass durch einen axialen Materialfluss des Werkstücks eine axiale Verschiebung des Reitstocks mit dem Spannfutter bewirkt werden kann. Der Reitstock lässt sich also vorzugsweise durch eine Längung des Werkstücks frei verschieben.

    [0011] Die Umformung des Werkstücks lässt sich vorteilhafterweise dadurch unterstützen, dass ein Axialantrieb zum axialen Verfahren des Reitstocks zusammen mit dem zweiten Spannfutter, insbesondere zum Ziehen des Werkstücks, vorgesehen ist.

    [0012] Durch die Unterstützung des axialen Materialflusses des Werkstücks durch eine Zugkraft erfährt der Werkstoff während der Umformung Zugkräfte, die einerseits den Materialfluss erleichtern und andererseits eine hohe Geradlinigkeit des Werkstücks erzielen.

    [0013] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist an dem Reitstock ein Dorn zum Aufnehmen von umgeformtem Material des rohrförmigen Werkstücks vorgesehen. Der Dorn kann insbesondere dazu vorgesehen sein, über den Drückdorn axial hervorfließendes Material aufzufangen und/oder zu führen. Der zusätzliche Auffangdorn erhöht ebenfalls die Geradheit des umzuformenden Werkstücks.

    [0014] Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass der Drückdorn einen endseitigen Dornabschnitt aufweist, welcher drehbar an einer Dornstange gelagert ist, und dass eine axial und/oder radial verfahrbare Abstützeinrichtung zum Abstützen der Dornstange vorgesehen ist. Die Dornstange kann insbesondere nicht-drehend, also drehfest, am Spindelstock gelagert sein. Die Umformung des Werkstücks erfolgt vorzugsweise im Bereich des drehbar an der Dornstange gelagerten, endseitigen Dornabschnitts, welcher den eigentlichen Umformdorn bildet.

    [0015] Das Werkstück kann in axialer Richtung gegenüber dem Umformdorn bewegt werden, um zwischen Umformdorn und Umformrolle umgeformt zu werden. Der Umformdorn, also der endseitige Dornabschnitt, entspricht hierbei vorzugsweise nicht der Innenform des umzuformenden Werkstücks. Vielmehr wird die Innenform des Werkstücks jeweils durch die Relativposition von Umformdorn und Umformrolle zueinander bestimmt. Zur Herstellung eines Rohrabschnitts mit konstantem Innen- und Außendurchmesser kann das Werkstück in axialer Richtung gegenüber einem axial feststehenden Dorn und einer axial feststehenden Umformrolle bewegt werden.

    [0016] Die Dornstange kann hierbei im Vergleich zu dem eigentlichen Umformdorn, also dem endseitigen Dornabschnitt, eine große axiale Länge aufweisen. Um die gegebenenfalls besonders lange Dornstange, mit oder ohne darum angeordnetem Werkstück, zuverlässig abzustützen, ist die Abstützeinrichtung vorzugsweise in radialer Richtung verfahrbar. Die radiale Verfahrbarkeit ermöglicht auch eine Anpassung an unterschiedliche Außendurchmesser des abzustützenden Werkstückabschnitts. Die axiale Verfahrbarkeit ermöglicht eine zuverlässige Unterstützung der Dornstange und/oder des Werkstücks während des Umformprozesses, wenn die Dornstange während der Umformung axial zum Maschinenbett und/oder zum Spindelstock verfahren wird. Auch bei einem Be- oder Entladevorgang kann die bewegbare Abstützeinrichtung, welche auch als Lynette bezeichnet werden kann, für eine zuverlässige Unterstützung sorgen. Die Abstützeinrichtung umfasst vorzugsweise mehrere drehbar gelagerte Stützrollen aufweisen, um ein sich drehendes Werkstück oder eine sich drehende Dornstange abzustützen.

    [0017] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Führungseinrichtung zum axialen Führen eines Bereichs des rohrförmigen Werkstücks vorgesehen. Die Führungseinrichtung ist vorzugsweise unmittelbar vor der Umformrolle, insbesondere in einem noch ungeformten Bereich des Werkstücks, angeordnet. Die Führungseinrichtung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, das Werkstück zentrisch in der Drehachse des Drückdorns zu halten. Die Führungseinrichtung unterstützt die Geradheit des Fertigteils, insbesondere bei einer Umformung mittels nur einer Umformrolle.

    [0018] Eine besonders zuverlässige Zentrierung des Werkstücks kann dadurch erzielt werden, dass die Führungseinrichtung das rohrförmige Werkstück ring- oder ringweegmentförmig zumindest teilweise umschließt. Die insbesondere hülsen- oder wannenförmige Führungseinrichtung stützt das Werkstück von außen und führt dieses in axialer Richtung. Die Führungseinrichtung ist vorzugsweise nicht-rotierend am Maschinenbett angeordnet. Das Werkstück gleitet entlang der Führungseinrichtung.

    [0019] Vorzugsweise ist die Führungseinrichtung ausgebildet, ein rotierendes Werkstück zu führen. Die Führungseinrichtung kann hierzu eine Gleitfläche oder eine drehbar gelagerte Führungshülse aufweisen.

    [0020] Besonders bevorzugt ist es, dass die Führungseinrichtung drehbar oder drehfest gelagerte Gleit- und/oder Führungsbacken aufweist. Diese stützen das Werkstück von außen und ermöglichen eine zuverlässige Zentrierung und Führung eines sich drehenden Werkstücks.

    [0021] Besondere Aspekte der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden nachfolgend weiter besch rieben:
    Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei der mindestens ein Werkzeugdorn axial in Abhängigkeit der radialen Zustellung mindestens einer Einzieh- oder Drückwalze so verschoben wird, dass zwischen Drückwalze und Dorn unterschiedliche Spaltmaße bzw. Wandstärken in Abhängigkeit des Durchmessers erstellt werden können.

    1. Schränkung und Schrägstellung der Walzenachse



    [0022] Die Schränkung mindestens einer Drückwalze in einen Winkel von 0-15°, kombiniert mit der Schrägstellung der Drehachse mindestens einer Umformrolle relativ zur Drehachse des Werkstückes beziehungsweise des Werkzeugdornes in Abhängigkeit vom Werkstoff, Werkstückvorschub und der Drehzahl ermöglicht eine höhere Durchmesser- und Wandstärkenreduktion sowie eine Reduzierung der Umformkräfte beziehungsweise -leistungen.
    1. a) Je nach Einstellung der Schränkung der Drückwalze kann eine Unterstützung des Materialflusses in axialer Richtung und in radialer Richtung vom großen zum kleineren Durchmesser erfolgen. Die Drückwalze weist dabei mindestens durch ihre Einlaufschräge unterschiedliche Arbeitsdurchmesser entlang der Walzendrehachse auf, sie können jedoch mit mehreren Arbeitsradien auf unterschiedlichem Durchmesser versehen sein. Ferner können diese vorzugsweise so aufgeteilt sein, dass sich jeder Arbeitsradius entsprechen seiner Abrollumfangsgeschwindigkeit optimal an den Materialfluss anpasst. Dabei können mehrere Walzen eingesetzt werden, die nacheinander in den Eingriff gebracht werden. Ferner können diese Walzen in ihrer axialen Position identisch sein. Besonders vorteilhaft für große Umformleistungen ist jedoch ein axialer und radialer Versatz zwischen den nacheinander eingreifenden Arbeitsradien beziehungsweise Umformflächen der Drückwalze. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass der Materialfluss beziehungsweise das aufsteigende Material zwischen den Umformradien der Walzen einer polygonförmigen Ausbildung des Materials unter den Umformwalzen entgegenwirkt und somit das Material geschont wird. Folglich können größere Umformgrade erzielt werden.
    2. b) Darüber hinaus ist es vorteilhaft, die Drückwalze über einen Hilfsantrieb zu beschleunigen, bevor die Umformwalze in Materialkontakt gebracht wird. Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn jeder Arbeitsradius der Drückwalze in einem Verhältnis zur Umfangsgeschwindigkeit des Werkstückes aktiv angetrieben wird, so dass der über das Bauteil oder den Werkzeugdorn einzuleitende Drehmomentbedarf deutlich gesenkt werden kann.
    3. c) Durch den unterschiedlichen Durchmesser an der Umformwalze sowie die Schränkung und die Neigung der Walzenachse ergeben sich stark unterschiedliche Unterstützungen beim Materialfluss, die dazu führen, dass der Werkstoff anfangs hohe Zugkräfte erfährt und dann abwechselnd durch Zug- und Druckkräfte umgeformt wird, so dass deutlich höhere Umformgrade erzielt werden können. Beispielweise kann der kleine Durchmesser am großen Werkstückdurchmesser mit deutlich höherer Drehzahl abrollen als der große Rollendurchmesser am kleineren Werkstückdurchmesser, so dass sich folglich über die identische Schrägstellung der Walzen unterschiedliche Relativvorschübe im Werkstofffluss ergeben, die folglich große Druckkräfte ins Material einleiten beziehungsweise hohe Reibungskräfte auf das Bauteil ausüben.
    4. d) Die hohen Reibungskräfte und die daraus erhöhten Umformtemperaturen wirken sich bei einigen Werkstoffen, wie zum Beispiel auf Aluminiumlegierungen, EN-AW 6060, besonders vorteilhaft aus, so dass deutlich höhere Umformgrade bei deutlich geringeren Umformkräften möglich sind. Ferner wird durch die Reibkräfte, die großen Reduktionen und die hohen Umformgeschwindigkeit ein besonders feinkörniges Gefüge erzielt, welches im Laufe der Umformung deutlich höhere Umformgrade ermöglicht.
    5. e) Die Schrägstellung der Walzenachse erfolgt vorzugsweise im Bereich von minus 60 Grad bis plus 45 Grad, je nach Winkel des Dornes und Ausführung der Umformwalze bzw. Einlaufwinkel und Auslaufwinkel der Drückwalze. Beim Einsatz eines konischen Dorns zur Herstellung unterschiedlicher Durchmesser hat sich ein Winkel von minus 15 Grad als besonders vorteilhaft erwiesen, da die hohen Vorschubkräfte somit optimal in die Lagerung eingeleitet werden können und das Abrollverhalten der Umformwalze sowie das Fließverhalten des Materials begünstigt werden.

    2. Reitstock



    [0023] Der Reitstock kann unterschiedliche Funktionen wahrnehmen.
    1. a) Der Reitstock ist mit einem Spannfutter ausgestattet, das das freie Ende des umzuformenden Werkstücks aufnimmt und während des Umformprozesses hält. Das Spannfutter wird beim Umformprozess durch das Werkstück in Drehung versetzt. Der axiale Materialfluss beim Walzprozess sorgt für eine axiale Verschiebung des Spannfutters mit Reitstock.
    2. b) Besonders vorteilhaft ist es jedoch, den axialen Materialfluss des Werkstückes mit einer Zugkraft, durch einen Spannfutter mit ziehendem Reitstock, zu unterstützen. Dadurch erfährt der Werkstoff während des Fließvorganges zwischen Drückwalze und Dorn zusätzlich zu den Druckkräften auch Zugkräfte, die zum einem den Materialfluss erleichtern und zum anderen die Geradheit der Werkstücke, ins besondere bei kleinen Durchmessern und hohen Durchmesserreduzierungen, deutlich verbessern. Dadurch kann ein anschließendes Richten langer Werkstücke, wie beispielsweise Straßenlaternenmasten, entfallen. Dabei kann der Reitstock sowohl weggesteuert als auch kraftgesteuert mit konstanter oder veränderlicher Kraft verfahren werden.
    3. c) Der Reitstock kann auch mit einem zweiten Dorn ausgestattet sein, der das über den ersten Werkzeugdorn umgeformte Material auffängt und/oder führt. Auch dadurch lässt sich die Geradheit der Werkstücke deutlich verbessern.
    4. d) Außerdem kann der Reitstock in einer besonderen Form ausgeführt sein, so dass das Drehmoment auf das umzuformende Bauteil von beiden Enden des Werkstücks durch Spannfutter oder Mitnehmer bzw. Mitnehmerverzahnung kraft- oder formschlüssig eingeleitet wird. Dies ermöglicht bei der Rohrumformung verwindungsfreie Enden. Dies ist besonders vorteilhaft für die Umformung geschweißter Rohre, bei denen die Schweißnähte an den Enden eine bestimmte Lage zueinander aufweisen müssen, wie zum Beispiel Halbzeuge für eine anschließenden Hydro- und/oder Biegeumformung von symmetrisch auf Torsion belasteten Bauteilen.
    5. e) Eine besonders vorteilhafte Ausführung des Reitstockes ermöglicht die Kompensierung der Materialverlängerung aufgrund unterschiedlicher Wandstärken im Ausgangsmaterial durch die Zustellung der Walzen und/oder des Dornes im Prozess von der Maschinensteuerung, so dass eine einheitliche Endlänge des Fertigproduktes erzielt wird.
    6. f) Ferner kann der Reitstock zur Stabilisierung gegen Schwingen zusätzlich von einer der Lynetten gestützt werden.

    3. Materialführung



    [0024] Speziell bei großen Durchmesserreduzierungen und bei einseitiger Umformung durch nur eine Umformwalze ist eine zentrische Führung des Rohmaterials unmittelbar vor der Umformzone bevorzugt eingesetzt. Dadurch kann das Fertigteil trotz Kräfteungleichgewichts zwischen den Umformrollen nicht wesentlich radial aus dem Zentrum der Maschine geschoben werden.
    1. a) Hierzu wird vorzugsweise das Werkstück von außen durch eine stützende und/oder möglichst voll umschließende Einrichtung in axialer Richtung geführt. Zusätzlich ermöglicht die Führung auch die Rotation des Werkstückes.
      Diese kann beispielsweise ringförmig das Bauteil umschließen, so dass zusätzlich eine Formstabilität erzielt wird.
    2. b) Zur besseren Materialausnutzung kann eine bessere Ausführungsvariante so teilbar und/oder verschiebbar ausgeführt sein, dass das Spannfutter der Hauptspindeleinheit bis unmittelbar bis vor die Umformrollen beziehungsweise Umformzone die Führung des Rohmaterial übernimmt beziehungsweise somit eine optimalere Materialausnutzung ermöglicht.
    3. c) Alternativ kann auch eine drehbar gelagerte Stützeinrichtung vorgesehen sein oder das Werkstück über partiell angeordnete Stütz- und Führungsauflagen zentrisch geführt werden. Beispielsweise kann ein zentrisch gelagertes Backenfutter mit Gleit- und Führungsbacken das Werkstück in der Rotation von außen stützen und führen.
    4. d) Eine bevorzugte Ausführungsform der rohteildurchmesserabhängigen Wechselteile ermöglicht zusätzliche Kühlung beziehungsweise Schmierung zur Verschleißreduzierung. Als Führungsmaterial werden vorzugsweise verschleiß-, hitze- und emulsionsbeständige Materialien eingesetzt, die weich genug sind, um keine Oberflächenbeschädigungen am Rohmaterial zu verursachen.

    4. Zentrisch spannende bzw. zustellende Lynetten



    [0025] Zur Zentrierung der Dornstange, des Rohmaterials und des Fertigteils werden Lynetten und Abstützeinheiten an der Maschine vor und hinter den Umformwalzen eingesetzt. Die Lynetten vor den Umformwalzen sind abhängig von der Vorschubbewegung der Hauptspindelantriebseinheit radial aus dem Zentrum heraus verfahrbar und zusätzlich axial, in Abhängigkeit zur Dornstange axial verschiebbar. Somit wird die lange Dornstange in jeder Situation so gut unterstützt, so dass ein Ausknicken der Dornstange unmöglich ist.

    5. Kühlwassereinrichtung



    [0026] Zur besseren Prozessführung der Umformung können Durchflussmesseinrichtungen in der Maschine installiert werden, die eine einfache Durchflussmengenregelung ermöglichen. Diese kann vorzugsweise manuell geschehen, aber auch automatisiert werden. Dabei kann zusätzlich auch die Konsistenz des Kühlschmierstoffes beziehungsweise Kühlschmiermittels gemessen werden. Eine unzulässige Abweichung des Kühlschmierstoffes in seiner Konsistenz wird angezeigt und/oder automatisch korrigiert. Aufgrund der hohen Umformleistungen werden Emulsionsanlagen mit hoher Filterleistung durch Bandfilter oder/und Magnetabscheider eingesetzt. Die Emulsion wird über Düsen, die vorzugsweise eine besonders hohe und/oder niedrige Wärmeabfuhr sicherstellen, zugeführt.

    6. Be- und Entladeeinrichtung



    [0027] Zur Erhöhung der Produktivität ist die Maschine mit einer automatische Teilezufuhr- und Teileabfuhreinrichtung ausgestattet. Diese kann sich vorzugweise auf die entsprechenden Werkstückabmessungen automatisch einstellen oder mit geringem Aufwand manuell durchmesserbezogen umgerüstet werden.
    1. a) Das Beladen und Entladen der Werkstücke erfolgt vorzugsweise auf unterschiedlichen Seiten der Maschine und hinter der Bearbeitungseinheit beziehungsweise Umformzone.
    2. b) Vorzugweise werden mehrere Rohre zeitgleich der Zuführung der Beladeeinrichtung über eine Schräge zugeführt beziehungsweise aufgelegt. Über eine Vereinzelung kann jeweils ein Rohteil der Maschine zugeführt werden.
    3. c) Auf der Entladeseite können die Werkstücke über eine Schräge auslaufen beziehungsweise zur Folgebearbeitung weitergeleitet oder für den Weitertransport gesammelt werden.

    7. Dornstange



    [0028] Die Dornstange dient zur Verlängerung des Werkzeugdornes und muss in Abhängigkeit der Länge des maximal umzuformenden Rohteils ausgeführt sein. Bei großen Rohteillängen, die eine besonders lange Dornstange erfordern, wird die Dornstange vorzugsweise so ausgeführt, das eine Abstützung sowohl der Dornstange als auch der Dornstange mit Rohmaterial möglich ist, so dass eine optimale Abstützung während des Be- und Entladevorgangs und der Umformung gewährleistet wird, selbst bei höheren Drehzahlen.
    1. a) Die Dornstange kann zur Reduzierung der Herstellkosten aus mehreren einzelnen kürzeren Abschnitten zusammengesetzt sein. Um die Torsionskräfte, Knickkräfte und Schwingungen der Dornstange möglichst gering zu halten, ist es besonders vorteilhaft, die Lagerung des Dornes unmittelbar zwischen Dorn und Dornstange einzusetzen und die Dornstange nicht rotieren zu lassen. Auf der Dornstange wird ein möglichst schnellwechselbarer Dorn befestigt. Die Lagerung zur Aufnahme der Rotation des Dornes beziehungsweise der Kräfte kann sowohl am Anfang und am Ende der Dornstange erfolgen.
    2. b) Bei kleineren Rohteildurchmessern kann eine weitere bevorzugte Variante der Dornlagerung so aussehen, dass sich der Dorn mitdreht beziehungsweise die Dornstange drehbar gelagert ist, um die hohen Axialkräfte mit einer entsprechend groß dimensionierten Lagerung aufnehmen zu können.
    3. c) Abhängig vom Innendurchmesser des Rohteils können vorzugsweise partiell wirkende Abstützringe auf der Dornstange befestigt werden, die die Dornstange am Innendurchmesser der Rohteils und/oder an den Stützrollen der Lynetten abstützen und somit die Dornstange zentrieren beziehungsweise ein Ausknicken verhindern.
      Eine weitere bevorzugte Ausführung sieht vor, dass diese Ringe geteilt sind, drehbar gelagert sind und axial in der Position der Stützrollen der jeweiligen Lynetten angeordnet sind.
    4. d) Zur Durchführung von Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff und/oder Kühlwasser ist die Dornstange bevorzugt als Hohlkörper ausgeführt, so dass Rohrleitungen oder/und Schläuche für die benötigten Medien im Hohlraum verlegt werden können.

    8. Hauptantrieb



    [0029] Zur Realisierung hoher Antriebsleistungen bei hohen Drehzahlen ist es besonders sinnvoll, mehrere kleine und dynamische Motoren im Verband einzusetzen. Durch die elektrische Kopplung als Verband können diese quasi als ein Antrieb betrieben werden. Durch eine Getriebeuntersetzung kann die Antriebseinheit noch ein deutlich höheres Drehmoment zur Verfügung stellen. Die Getriebeuntersetzung erfolgt vorzugsweise durch einen kostengünstigen Riementrieb und/oder Zahnradsatz, wie beispielsweise spielarme Planetengetriebe. Zur weiteren Leistungssteigerung ist der Einsatz luftgekühlter oder wassergekühlter Motoren vorteilhaft. Um extrem hohe Drehmomente von den Einzelantrieben auf die Hauptspindel zu übertragen, ist es besonders vorteilhaft, mit nur einer Getriebestufe das Drehmoment an mehreren auf dem Umfang verteilten Stellen möglichst kräfteausgleichend einzuleiten.

    [0030] Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform, welche in den beiliegenden Figuren dargestellt ist, weiter beschrieben:
    Fig. 1:
    eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Umformen eines rohrförmigen Werkstücks;
    Fig. 2:
    eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von Fig. 1 und
    Fig. 3:
    eine schematische Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Umformen eines rohrförmigen Werkstücks.


    [0031] Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 80 zum Gegenlaufdrückwalzen. Die Vorrichtung 80 weist ein Maschinenbett 82, einen Spindelstock 84, einen Support 86 und einen Reitstock 60 auf.

    [0032] Der Spindelstock 84 ist an dem Maschinenbett 82 axial verfahrbar gelagert. Zum axialen Verfahren des Spindelstocks 84 ist ein Spindelstockantrieb 98 vorgesehen.

    [0033] Zum Einspannen eines ersten axialen Endes 12 eines Werkstücks 10 ist an dem Spindelstock 84 ein erstes Spannfutter 94 vorgesehen. Das Spannfutter 94 kann drehend angetrieben sein.

    [0034] An dem Spindelstock 84 ist ferner ein Drückdorn 18, insbesondere axial verschiebbar und/oder drehbar, gelagert. Zum axialen Bewegen kann ein Axialantrieb vorgesehen sein. Zum drehenden Antreiben kann ein Drehantrieb 92 vorgesehen sein.

    [0035] Der Drückdorn 18 umfasst einen Dornabschnitt 20, welcher den eigentlichen Umformdorn bildet, und eine in einer axialen Verlängerung des Dornabschnitts 20 angeordnete Vorschubstange oder Dornstange 34. Die Dornstange 34 ist mit dem Drückdorn 18 über einen Druckkopf 90 verbunden. Der zwischen Dornstange 34 und Dornabschnitt 20 angeordnete Druckkopf 90 bewirkt eine Drehentkopplung zwischen Dornstange 34 und Dornabschnitt 20. Am Ende der Dornstange 34 ist zur axialen Verschiebung des Dornabschnitts 20 beziehungsweise der Dornstange 34 ein Axialantrieb 88 mit Verdrehsicherung angeordnet.

    [0036] An dem Support 86 sind ein oder mehrere Umformrollen 40 oder -walzen um eine Rotationsachse 42 drehbar gelagert. Die Rotationsachse 42 verläuft windschief zu einer Längsachse 32 des Drückdorns 18. Der Support 86 kann fest mit dem Maschinenbett 82 verbunden sein.

    [0037] Zwischen Spindelstock 84 und Support 86 sowie auch hinter dem Support 86 können Abstützeinrichtungen oder Lynetten 96 zur Unterstützung des Werkstücks 10 angeordnet sein.

    [0038] Der Reitstock 60 ist zum Aufnehmen und Halten eines zweiten axialen Endes 14 des Werkstücks 10 hinter dem Support 86 angeordnet. Der Reitstock 60 ist axial verfahrbar am Maschinenbett 82 gelagert. An dem Reitstock 60 ist eine Aufnahme 61 für das Werkstück 10, insbesondere das zweite axiale Ende 14 des Werkstücks 10, vorgesehen. Die beispielsweise hülsen- oder wannen förmige Aufnahme 61 kann das Werkstück 10 axial frei bewegbar führen.

    [0039] Es ist aber auch möglich, dass die Aufnahme 61 ein zweites Spannfutter 62 umfasst, in welchem das zweite axiale Ende 14 des Werkstücks 10 einspannbar ist. Zum drehenden Antreiben des zweiten Spannfutters 62 ist ein Drehantrieb 64 vorgesehen. Zum axialen Verfahren des Reitstocks 60 entlang des Maschinenbetts 82 ist ein Axialantrieb 66 angeordnet.

    [0040] Zum Umformen des Werkstücks 10 werden die Umformrollen 40 radial zugestellt. Sobald die Umformrollen 40 das Werkstück 10 auf den Dornabschnitt 20 drücken, wird der Dornabschnitt 20 über Reibschluss zwischen Umformrolle 40 und Werkstück 10 in Rotation versetzt. Der Druckkopf 90 verhindert, dass sich die Dornstange 34 mitdreht.

    [0041] Durch axiales Verfahren des Spindelstocks 84 kann das am Spindelstock 84 eingespannte Werkstück 10 axial bewegt werden. Dies ist insbesondere bei der Bearbeitung langer Werkstücke 10, beispielsweise zur Herstellung von Laternenmasten, besonders vorteilhaft und verkürzt die Gesamtbaulänge der Vorrichtung 10.

    [0042] Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht durch die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung 80 entlang der Schnittlinie A-A. An dem Support 86 sind vier angetriebene Umformrollen 40 radial und axial verfahrbar an einer Halterung 87 angeordnet.

    [0043] In Fig. 3 ist eine weitere Vorrichtung 80 zum Gegenlaufdrückwalzen dargestellt. Bei dieser Ausgestaltung ist der Support 86 axial verfahrbar an dem Maschinenbett 82 angeordnet und der Spindelstock 84 fest mit dem Maschinenbett 82 verbunden. An dem Support 86 sind die Umformrollen 40 radial verfahrbar gelagert.

    [0044] Hinter dem Support 86 ist analog zur Fig. 1 ein Reitstock 60 vorgesehen.

    [0045] Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich rohrförmige Werkstücke insgesamt besonders wirtschaftlich und präzise umformen.


    Ansprüche

    1. Vorrichtung zum Umformen eines rohrförmigen Werkstücks (10) mit

    - einem Maschinenbett (82),

    - einem an dem Maschinenbett (82) gelagerten Spindelstock (84),

    - einem an dem Spindelstock (84) gelagerten Drückdorn (18) zum Aufnehmen des rohrförmigen Werkstücks (10),

    - einem an dem Spindelstock (84) gelagerten Spannfutter (94) zum Einspannen eines ersten axialen Endes (12) des rohrförmigen Werkstücks (10) und

    - mindestens einer Umformrolle (40) zum Umformen des um den Drückdorn (18) angeordneten, rohrförmigen Werkstücks (10),

    - einem Reitstock (60), an welchem eine Aufnahme (61) zum Aufnehmen und Haltern des zweiten axialen Endes (14) des rohrförmigen Werkstücks (10) vorgesehen ist,

    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Reitstock (60) axial verschiebbar an dem Maschinenbett (82) gelagert ist.
     
    2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Aufnahme (61) ein zweites Spannfutter (62) zum Einspannen des zweiten axialen Endes (14) des rohrförmigen Werkstücks (10) aufweist.
     
    3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das zweite Spannfutter (62) drehbar an dem Reitstock (60) gelagert ist und durch das Werkstück (10) in Drehung versetzbar ist.
     
    4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Drehantrieb (64) zum drehenden Antreiben des zweiten Spannfutters (62) vorgesehen ist.
     
    5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Reitstock (60) frei verschiebbar an dem Maschinenbett (82) gelagert ist.
     
    6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Axialantrieb (66) zum axialen Verfahren des Reitstocks (60) zusammen mit dem zweiten Spannfutter (62), insbesondere zum Ziehen des Werkstücks (10), vorgesehen ist.
     
    7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass an dem Reitstock (60) ein Dorn zum Aufnehmen von umgeformtem Material des rohrförmigen Werkstücks (10) vorgesehen ist.
     
    8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Drückdorn (18) einen endseitigen Dornabschnitt (20) aufweist, welcher drehbar an einer Dornstange (34) gelagert ist, und
    dass eine axial und/oder radial verfahrbare Abstützeinrichtung (96) zum Abstützen der Dornstange (34) und/oder des Werkstücks (10) vorgesehen ist.
     
    9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Führungseinrichtung zum axialen Führen eines Bereichs des rohrförmigen Werkstücks (10) vorgesehen ist.
     
    10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Führungseinrichtung das rohrförmige Werkstück (10) ringförmig umschließt.
     
    11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Führungseinrichtung drehbar gelagerte Gleit- und/oder Führungsbacken aufweist.
     
    12. Verfahren zum Umformen eines rohrförmigen Werkstücks (10), mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit

    - einem Maschinenbett (82),

    - einem an dem Maschinenbett (82) gelagerten Spindelstock (84),

    - einem an dem Spindelstock (84) gelagerten Drückdorn (18), an welchem das rohrförmige Werkstück (10) aufgenommen wird,

    - einem an dem Spindelstock (84) gelagerten Spannfutter (94), mit welchem ein erstes axiales Ende (12) des rohrförmigen Werkstücks (10) eingespannt wird,

    - mindestens einer Umformrolle (40), mit welcher das um den Drückdorn (18) angeordnete, rohrförmige Werkstück (10) umgeformt wird, und

    - mittels einer Aufnahme (61) an einem Reitstock (60) das zweite axiale Ende (14) des rohrförmigen Werkstücks (10) aufgenommen und gehalten wird,

    dadurch gekennzeichnet,
    dass beim Umformen der Reitstock (60) mit der Aufnahme (61) an dem Maschinenbett (82) axial verschoben wird.
     


    Claims

    1. Device for forming a tubular workpiece (10) having

    - a machine bed (82),

    - a headstock (84) supported on the machine bed (82),

    - a spinning mandrel (18) supported on the headstock (84) for receiving the tubular workpiece (10),

    - a clamping chuck (94) supported on the headstock (84) for clamping a first axial end (12) of the tubular workpiece (10) and

    - at least one forming roller (40) for forming the tubular workpiece (10) arranged around the spinning mandrel (18),

    - a tailstock (60), on which a receiving part (61) for receiving and holding the second axial end (14) of the tubular workpiece (10) is provided,

    characterized in that
    the tailstock (60) is supported in an axially displaceable manner on the machine bed (82).
     
    2. Device according to claim 1,
    characterized in that
    the receiving part (61) has a second clamping chuck (62) for clamping the second axial end (14) of the tubular workpiece (10).
     
    3. Device according to claim 2,
    characterized in that
    the second clamping chuck (62) is supported in a rotatable manner on the tailstock (60) and can be set into rotation by the workpiece (10).
     
    4. Device according to claim 2 or 3,
    characterized in that
    a rotary drive (64) for driving the second clamping chuck (62) in a rotating manner is provided.
     
    5. Device according to any one of claims 1 to 4,
    characterized in that
    the tailstock (60) is supported in a freely displaceable manner on the machine bed (82).
     
    6. Device according to any one of claims 2 to 5,
    characterized in that
    an axial drive (66) is provided for axial movement of the tailstock (60) together with the second clamping chuck (62), in particular for drawing the workpiece (10).
     
    7. Device according to any one of claims 1 to 6,
    characterized in that
    on the tailstock (60) a mandrel for receiving formed material of the tubular workpiece (10) is provided.
     
    8. Device according to any one of claims 1 to 7,
    characterized in that
    the spinning mandrel (18) has a mandrel section (20) at the end which is supported in a rotatable manner on a mandrel bar (34) and
    in that an axially and/or radially movable propping means (96) for propping up the mandrel bar (34) and/or the workpiece (10) is provided.
     
    9. Device according to any one of claims 1 to 8,
    characterized in that
    a guide means for axially guiding a region of the tubular workpiece (10) is provided.
     
    10. Device according to claim 9,
    characterized in that
    the guide means surrounds the tubular workpiece (10) annularly.
     
    11. Device according to claim 9 or 10,
    characterized in that
    the guide means has rotatably supported sliding and/or guide jaws.
     
    12. Method for forming a tubular workpiece (10), with a device according to any one of claims 1 to 11, having

    - a machine bed (82),

    - a headstock (84) supported on the machine bed (82),

    - a spinning mandrel (18) which is supported on the headstock (84) and on which the tubular workpiece (10) is received,

    - a clamping chuck (94) which is supported on the headstock (84) and with which a first axial end (12) of the tubular workpiece (10) is clamped,

    - at least one forming roller (40), with which the tubular workpiece (10) arranged around the spinning mandrel (18) is formed, and

    - by means of a receiving part (61) on a tailstock (60) the second axial end (14) of the tubular workpiece (10) is received and held,

    characterized in that
    during forming the tailstock (60) with the receiving part (61) is displaced axially on the machine bed (82).
     


    Revendications

    1. Dispositif de formage d'une pièce tubulaire (10) avec

    - un banc de machine (82),

    - une poupée (84) logée au niveau du banc de machine (82),

    - un mandrin de pression (18) logé au niveau de la poupée (84) pour la réception de la pièce tubulaire (10),

    - un mandrin de serrage (94) logé au niveau de la poupée (84) pour le serrage d'une première extrémité axiale (12) de la pièce tubulaire (10) et

    - au moins un rouleau de formage (40) pour le formage de la pièce tubulaire (10) agencée autour du mandrin de pression (18),

    - une contre-poupée (60), au niveau de laquelle un logement (61) est prévu pour la réception et le support de la deuxième extrémité axiale (14) de la pièce tubulaire (10),

    caractérisé en ce
    que la contre-poupée (60) est logée axialement coulissante au niveau du banc de machine (82).
     
    2. Dispositif selon la revendication 1,
    caractérisé en ce
    que le logement (61) présente un deuxième mandrin de serrage (62) pour le serrage de la deuxième extrémité axiale (14) de la pièce tubulaire (10).
     
    3. Dispositif selon la revendication 2,
    caractérisé en ce
    que le deuxième mandrin de serrage (62) est logé en rotation au niveau de la contre-poupée (60) et peut être mis en rotation par la pièce (10).
     
    4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3,
    caractérisé en ce
    qu'un entraînement rotatif (64) est prévu pour l'entraînement rotatif du deuxième mandrin de serrage (62).
     
    5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,
    caractérisé en ce
    que la contre-poupée (60) est logée librement coulissante au niveau du banc de machine (82).
     
    6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5,
    caractérisé en ce
    qu'un entraînement axial (66) est prévu pour le déplacement axial de la contre-poupée (60) conjointement avec le deuxième mandrin de serrage (62), en particulier pour la traction de la pièce (10).
     
    7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6,
    caractérisé en ce
    qu'un mandrin est prévu au niveau de la contre-poupée (60) pour la réception de matériau non formé de la pièce tubulaire (10).
     
    8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7,
    caractérisé en ce
    que le mandrin de pression (18) présente une section de mandrin côté extrémité (20), laquelle est logée en rotation au niveau d'une tige de mandrin (34), et
    qu'un dispositif d'appui déplaçable axialement et/ou radialement (96) est prévu pour l'appui de la tige de mandrin (34) et/ou de la pièce (10).
     
    9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8,
    caractérisé en ce
    qu'un dispositif de guidage est prévu pour le guidage axial d'une zone de la pièce tubulaire (10).
     
    10. Dispositif selon la revendication 9,
    caractérisé en ce
    que le dispositif de guidage entoure la pièce tubulaire (10) de manière annulaire.
     
    11. Dispositif selon la revendication 9 ou 10,
    caractérisé en ce
    que le dispositif de guidage présente des mâchoires de glissement et/ou de guidage logées en rotation.
     
    12. Procédé de formage d'une pièce tubulaire (10), avec un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, avec

    - un banc de machine (82),

    - une poupée (84) logée au niveau du banc de machine (82),

    - un mandrin de pression (18) logé au niveau de la poupée (84), au niveau duquel la pièce tubulaire (10) est reçue,

    - un mandrin de serrage (94) logé au niveau de la poupée (84), avec lequel une première extrémité axiale (12) de la pièce tubulaire (10) est serrée,

    - au moins un rouleau de formage (40), avec lequel la pièce tubulaire (10) agencée autour du mandrin de pression (18) est formée, et

    - la deuxième extrémité axiale (14) de la pièce tubulaire (10) est reçue et retenue au niveau d'une contre-poupée (60) au moyen d'un logement (61),

    caractérisé en ce
    que la contre-poupée (60) avec le logement (61) est déplacée axialement au niveau du banc de machine (82) lors du formage.
     




    Zeichnung











    Angeführte Verweise

    IN DER BESCHREIBUNG AUFGEFÜHRTE DOKUMENTE



    Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde ausschließlich zur Information des Lesers aufgenommen und ist nicht Bestandteil des europäischen Patentdokumentes. Sie wurde mit größter Sorgfalt zusammengestellt; das EPA übernimmt jedoch keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

    In der Beschreibung aufgeführte Patentdokumente