Verfahren zur spanlosen Umformung der Innenfläche eines rohrförmigen Körpers und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Abstract

 Die Vorrichtung hat einen drehbar gelagerten Dorn (1) mit einer Formrippe (7), auf den der rohrförmige Körper (1) aufsteckbar ist. Beiderseits des Doms sind Verformungsrollen (2, 3) angeordnet, die durch einen Drehantrieb synchron im gleichen-Drehsinn bewegbar sind. Die Mantelflächen (11, 12) der Verformungsrollen haben exzentrische Flächenbereiche (13) und zentrische Flächenbereiche (14) die sich beim Drehen der Verformungsrollen von außen an den Körper anlegen und ihn in Drehung versetzen und zusammendrücken. Hierdurch gräbt sich die Formrippe in die Bohrungswand des Körpers ein und erzeugt eine Befestigungsrille (8). Die Vorrichtung zeichnet sich durch besondere Einfachheit aus und ihre Funktion ist von dem Reibschluß zwischen Formrille und Körper unabhängig (Fig.1).

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur spanlosen Umformung eines rohrförmigen Körpers, mit einem den Körper aufnehmenden, drehbar gelagerten Dorn, der ein Umformwerkzeug trägt und mehreren synchron bewegbaren, mit Abwälzflächen von außen an den Körper andrückbaren Elementen.

[0002] Eine bekannte Vorrichtung dieser Art (DE-AS 22 59 982) ist zur Herstellung geriffelter Rohre vorgesehen. Sie besteht aus einem axial feststehenden Dorn mit einer Außenverzahnung und mehreren um den Dorn verteilten, entsprechend gezahnten Verformungsrollen, die an Schwenkhebeln in einem Verformungskopf gelagert und durch eine gemeinsame Betätigung an das Rohr heranführbar sind, das auf den Dorn aufgeschoben wird. Beim Verformungsvorgang wird der Dorn durch eine Antriebsvorrichtung gedreht und gleichzeitig werden die Verformungsrollen radial gegen den Dorn gedrückt, wobei sie über das Material des zu verformenden Rohrs synchron angetrieben werden, indem die Zähne des Dorns über das verformte Rohr in diejenigen der Verformungsrollen eingreifen. Diese bekannte Vorrichtung ist aufwendig und teuer, da die Rollen radial beweglich in dem Verformungskopf gelagert sind und zusätzlich zum,Drehantrieb des Dorns eine Betätigungsvorrichtung zum Andrücken der Rollen benötigt wird. Weiterhin eignet sich diese bekannte Vorrichtung nicht zur Ausbildung von Konturen, die in Umfangsrichtung verlaufen, wie zum Beispiel kreisringförmigen Rillen, da die Reibkräfte allein nicht ausreichen, um das Rohr über den Dorn in Drehung zu versetzen.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfach ist und die auch eine Formung glatter, in Umfangsrichtung verlaufender Rillen ermöglicht.

[0004] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Elemente synchron antreibbar sind und daß ihre Abwälzflächen einen ersten Flächenbereich haben, der sich von einer Anfangsstellung aus, in der der Körper auf den Dorn aufsteckbar ist, mit fortschreitender Bewegung der Elemente dem Dorn nähert und dann in einen zweiten Flächenbereich übergeht, dessen gleichbleibender Abstand zum Dorn um die gewünschte Eindringtiefe des Verformungswerkzeugs kleiner ist als die Dicke der Wand des Körpers.

[0005] Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch große Einfachheit aus, da die Elemente in einem festen Abstand zum Dorn gelagert sein können, so daß eine Einrichtung zur Bewegung der Elemente in radialer Richtung zum Dorn nicht erforderlich ist. Weiterhin wird durch den synchronen Antrieb der Elemente eine zuverlässige und gleichmäßige Mitnahme des Körpers unabhängig von der Art des Verformungswerkzeuges erreicht. Es können daher auch Verformungswerkzeuge verwendet werden, bei denen in Drehrichtung des Körpers kein Formschluß zwischen Körper und Dorn entsteht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat weiterhin den Vorteil, daß die Verformungskräfte von den Elementen aufgenommen werden. Der Dorn hat damit im wesentlichen nur die Aufgabe, das Verformungswerkzeug in axialer Richtung innerhalb des Körpers zu fixieren. Er kann daher sehr dünn sein, so daß auch eine Verformung der Innenfläche verhältnismäßig dünner rohrförmiger Körper erfolgen kann bzw., daß die Innenverformung in wesentlich größerer Eintauchtiefe erfolgen kann, als beispielsweise über eine spanabhebende Bearbeitung überhaupt möglich ist.

[0006] Eine besonders einfache Ausgestaltung der Vorrichtung wird nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung dadurch erzielt, daß die Elemente aus Rollen bestehen, die in einem festen Abstand zum Dorn gelagert sind und deren Mantelflächen zur Drehachse des Dorns zentralsymmetrisch angeordnet exzentrische erste Flächenbereiche und zentrische zweite Flächenbereiche haben, die stufenlos ineinander übergehen. Dabei erstrecken sich die exzentrischen Bereiche vorzugsweise etwa über einen Winkel von 45⁰ bis 90⁰ der Rollen. Die synchrone Bewegung der Rollen kann erfindungsgemäß auf einfache Weise durch eine Kuppelstange erzielt werden, die auf an den Stirnseiten der Rollen befestigten Zapfen gelagert ist. Die Kuppelstange dient dabei gleichzeitig zur Übertragung der Antriebskraft von einer angetriebenen Rolle auf die nächste. Statt einer Kuppelstange können aber auch andere einfache Getriebe mit formschlüssiger Kraftübertragung, wie beispielsweise ein Zahnriemengetriebe oder ein Kettengetriebe verwendet werden.

[0007] Die Lagerung der Rollen ist nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung in ihrem Abstand zum Dorn einstellbar, um eine Anpassung an unterschiedliche Rohrdurchmesser und Wandstärken zu ermöglichen. Vorzugsweise werden zur Lagerung der Rollen Exzenterbolzen verwendet, die eine einfache und genaue Einstellung des Abstands zum Dorn ermöglichen, die aber auch kurvengesteuert die Zustellung vollzentrischer Rollen bewirken könnten, wenn alternative Lösungswege zweckmäßiger sind.

[0008] Vorteilhaft ist es auch, wenn die Rollen oszillierend angetrieben werden. Hierbei kann der Durchmesser der Rollen den Durchmesser des zu bearbeitenden rohrförmigen Körpers um ein Vielfaches übersteigen, was für den Verformungsvorgang günstig ist, ohne daß große Leerwege pro Bearbeitungsvorgang entstehen.

[0009] Die Elemente können ebenfalls Verformungswerkzeuge tragen, wenn zusätzlich zur Innenwand auch die Außenwand des rohrförmigen Körpers verformt werden soll. Weiterhin ist vorteilhaft das Aufsteckende des Dorns kegelig verjüngt, um das Aufstecken der rohrförmigen Körper zu erleichtern. Ferner ist der Dorn vorteilhaft mit einem Anschlagring versehen, der auf die gewünschte Einschubtiefe des rohrförmigen Körpers einstellbar ist.

[0010] Eine bevorzugte Anwendung der Vorrichtung besteht nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung in einem Verfahren zur Herstellung einer Befestigungsrille in der Bohrung eines rohrförmigen Körpers, vorzugsweise eines Halters öder einer Kappe eines Schreibgeräts durch spanlose Verformung, wobei der Körper auf einen, eine kreisringförmige Rippe tragenden Dorn aufgesteckt und von außen unter Drehen so weit zusammengedrückt wird, so daß die Rippe sich um die gewünschte Tiefe der Befestigungsrille in die Bohrungswand eingräbt..

[0011] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigen

Fig. 1 einen Ausschnitt der Draufsicht und

Fig. 2 einen Ausschnitt der Seitenansicht einer Vorrichtung mit durchlaufenden Rollen,

Fig. 3 eine Seitenansicht und

Fig. 4 eine Draufsicht einer Vorrichtung mit oszillierend angetriebenen Rollen.

[0012] Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung befinden sich auf zwei entgegengesetzten Seiten eines drehbar gelagerten Dorns 1 drehbar gelagerte Verformungsrollen 2,3. Die Achsen des Dorns 1 und der Verformungsrollen 2,3 liegen in einer gemeinsamen Ebene. Der Dorn 1 besteht aus einem dickeren Abschnitt 4, der zu seiner Lagerung dient und einem dünneren Abschnitt 5, der sich zwischen den Verformungsrollen 2,3 hindurch erstreckt und in einer Kegelspitze 6 endet. Etwa in der Mitte zwischen den Stirnseiten der Verformungsrollen 2,3 weist der Dorn 1 eine ringförmige Formrippe 7 mit kegeligen, zur Mittelachse des Doms hin divergierenden Seitenflächen auf, die zur Erzeugung einer Befestigungsrille 8 in der Bohrung 9 eines rohrförmigen Körpers l0 dient.

[0013] Die Verformungsrollen 2,3 sind in einem festen Abstand zum Dorn 1 gelagert und durch einen nicht dargestellten Drehantrieb derart miteinander verbunden, daß sie sich synchron im gleichen Drehsinn bewegen lassen. Die Mantelflächen 11,12 der Verformungsrollen 2,3 haben zwei unterschiedlich ausgebildete Bereiche, einen ersten sich über den Winkel alpha erstreckenden,zylindrischen,exzentrischen Bereich 13 und einen zweiten sich über den Winkel beta erstreckenden zylindrischen, zentrischen Bereich 14. Die Bereiche 13,14 beider Verformungsrollen 2,3 sind zentral symmetrisch zur Drehachse des Dornsl angeordnet. Die Exzentrizität ist so gewählt, daß in den Bereichen 13 sich die Mantelflächen 11,12 den Drehachsen der Verformungsrollen nähern.

[0014] Werden die Verformungsrollen 2,3 mit den Bereichen 13 zum Dorn l hin gedreht, bis die Exzentrizitätsmittelachsen mit der Achse des Dorns 1 auf einer Geraden liegen, so ist der Abstand zwischen den Mantelflächen 11,12 größer als der Aussendurchmesser des Körpers 10, so daß dieser frei auf. den Dorn 1 aufgeschoben werden kann. Zum Erzeugen der Befestigungsrille 8 werden nun die Verformungsrollen 2,3 in Pfeilrichtung angetrieben, wodurch sich ihre Mantelflächen an den Körper 10 anlegen und ihn in Drehung versetzen. Gleichzeitig wird der Körper 10, wie in Fig. 1 dargestellt,radial zusammengedrückt, so daß sich die Formrippe 7 in die Wand des Körpers 10 eingräbt und die Befestigungsrille 8 erzeugt. Die Drehbewegung des Körpers 10 überträgt sich auch auf den Dorn 1, so daß dieser in der angegebenen Pfeilrichtung gedreht wird.

[0015] In der in Fig. 1 dargestellten Lage befinden sich die Mantelflächen 11,12 mit der Übergangsstelle zwischen den Bereichen 13,14 in Anlage an dem Körper 10. Die Formrippe 7 hat ihre größte Eindringtiefe erreicht und die weitere Drehung der Verformungsrollen 2,3 dient nun noch der vollständigen Ausbildung der Befestigungsrille 8 über den gesamten Innenumfang der Bohrung 9. Nach einer vollständigen Umdrehung der Verformungsrollen 2,3 ist wieder die Stellung erreicht, in der die Mantelflächen ihren größten Abstand voneinander haben. Der Körper 10 kann wieder in seine zylindrische Ausgangsform zurückfedern, so daß die Formrippe 7 und die Befestigungsrille 8 außer Eingriff gelangen und der fertig bearbeitete Körper 10 von dem Dorn 1 abgenommen werden kann. Es genügt somit jeweils eine Umdrehung der Verformungsrollen 2,3, um einen Körper 10 mit einer Befestigungsrille 8 zu versehen.

[0016] Die Teile des in den Fig. 3,4 dargestellten Ausführungsbeispiels, die mit den Teilen des beschriebenen Ausführungsbeispiels gleichartig sind, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei der Vorrichtung gemäß den Fig. 3,4 sind die Verformungsrollen 2,3 auf Exzenterbolzen 15 gelagert, die mit einer Platte 16 verschraubt sind. Durch Drehen der Exzenterbolzen vor dem endgültigen Festziehen kann der Abstand der Verformungsrollen 2,3 von dem Dorn 1 genau eingestellt'werden. Zur Synchronisation ihrer Drehbewegung sind die Verformungsrollen 2,3 durch eine Kuppelstange 17 miteinander verbunden. Die Verformungsrolle 2 ist über einen Hebelarm 18 oszillierend antreibbar.

[0017] Bei diesem Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Bereiche 13,14 nur über einen Drehwinkel von etwa 90°, die exzentrischen Bereiche 13 und die zentrischen Bereiche 14 umfassen somit jeweils einen Winkel von etwa 45°. Entsprechend beträgt auch der Schwenkwinkel des Hebelarms 18 etwa 90°.

[0018] Der Dorn 1 ist in einem Gehäuse 19 frei drehbar gelagert, das über einen Arm 20 mit der Platte 16 starr verbunden ist. Der Dorn 1 erstreckt sich durch eine Öffnung 21 in der Platte 16 und ragt in den Zwischenraum zwischen den Verformungsrollen 2,3. In diesem Zwischenraum befindet sich auch die an dem Dorn ausgebildete Rippe 7. Um die Lage der Befestigungsrille 8 in dem zu verformenden rohrförmigen Körper 10 variieren zu können, weist der Dorn 1 einen Anschlagbund 22 auf, an den auf den Dorn 1 aufschiebbare Distanzhülsen unterschiedlicher Länge anlegbar sind.

[0019] In Fig. 4 ist die Vorrichtung in einer Mittelstellung dargestellt, in der dem Dorn 1 jeweils die Stelle der Mantelflächen 11,12 gegenüberliegt, an der die Bereiche 13 in die Bereiche 14 übergehen. Zum Einsetzen eines Werkstücks werden die Verformungsrollen 2,3 zunächst entgegen dem Uhrzeigersinn um 45° verdreht, so daß die Enden der Bereiche 13 dem Dorn 1 gegenüberliegen, die von dem Dorn 1 am weitesten entfernt sind. Nach dem Aufschieben des zu verformenden Körpers auf den Dorn 1 werden die Verformungsrollen 2,3 um 90° im Uhrzeigersinn gedreht, bis sich die Enden der zentrischen Bereiche 14 gegenüberliegen und anschließend entgegen dem Uhrzeigersinn in die Ausgangsstellung zurückgedreht. Durch diesen Vorgang wird wie bereits oben beschrieben in der Bohrung des Körpers eine Befestigungsrille ausgebildet.

[0020] Die oszillierende Bewegung der Verformungsrollen 2,3 wird vorzugsweise durch eine Kurvensteuerung hervorgerufen, da eine solche Kurvensteuerung die Möglichkeit bietet, die Arbeitsdrehung der _Verformungsrollen langsamer auszuführen, als die Rückdrehung.

[0021] An Stelle von Verformungsrollen, kann die Erfindung auch mit gegenläufig linear bewegten Leisten verwirklicht werden, deren Abwälzflächen einen zur Bewegungsrichtung geneigten und einen zur Bewegungsrichtung parallelen Bereich aufweisen. Solche Leisten benötigen aber eine aufwendigere Lagerung als die bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen verwendeten Verformungsrollen.

[0022] Die Erfindung eignet sich besonders zur Ausbildung von Befestigungsrillen in rohrförmigen Körpern zur Herstellung von Schreibgeräten. Beispielsweise kann mit der Erfindung auf einfache Weise in dem rohrförmigen Schaft zur Herstellung eines Faserschreibers eine Befestigungsrille ausgebildet werden, in die nach dem Einsetzen der Tintenmine eine Verschlußkappe einrastet. Auch in der Bohrung von Verschlußkappen, die zum Abdecken der Schreibspitze eines Schreibge-. räts dienen, kann mit der Erfindung auf einfache Weise eine Befestigungsrille ausgebildet werden. Voraussetzung für die Verwirklichung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei nur, daß das Werkstück so weit elastisch verformbar ist, daß die erforderliche Eindringtiefe der Formrippe erzielt wird, ohne daß eine bleibende Veränderung der Querschnittsform des rohrförmigen Körpers eintritt.

[0023] Mit der anhand des Beispiels "Erzeugung einer Innenrille" ausführlich erläuterten Verformungstechnik können nach gleichem Prinzip wahlweise auch Außenrillen (Decor, Griffzonen), Innen-und Außenfacetten an Rohrenden wie auch Trennvorgänge ausgeführt werden.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur spanlosen Umformung eines rohrförmigen Körpers mit einem den Körper aufnehmenden, drehbar gelagerten Dorn, der ein Umformwerkzeug trägt und mehreren synchron bewegbaren, mit Abwälzflächen von außen an den Körper andrückbaren Elementen, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (2,3) synchron antreibbar sind und daß ihre Abwälzflächen (11,12) einen ersten Flächenbereich (13) haben, der sich von einer Anfangsstellung aus, in der der Körper (10) auf den Dorn aufsteckbar ist, mit fortschreitender Bewegung der Elemente dem Dorn (1) nähert und dann in einen zweiten Flächenbereich (14) übergeht, dessen gleichbleibender Abstand zum Dorn um die gewünschte Eindringtiefe des Verformungswerkzeugs (7) kleiner ist als die Dicke der Wand des Körpers.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente aus Rollen (2,3) bestehen, die in einem festen Abstand zum Dorn (1) gelagert sind und deren Mantelfläche (11,12) zur Drehachse des Dorns zentralsymmetrisch angeordnete,exzentrische erste Flächenbereiche (13) - und zentrische zweite Flächenbereiche (14) haben, die stufenlos ineinander übergehen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die exzentrischen Bereiche (13) über einen Winkel von 45° bis 90° der Rollen (2,3) erstrecken.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2-oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (2,3) durch eine Kuppelstange (17) miteinander gekuppelt sind, die auf an den Stirnseiten der Rollen befestigten Zapfen gelagert ist.

5. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung der Elemente (2,3) in ihrem Abstand zum Dorn (1) einstellbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (2,3) auf Exzenterbolzen (15) gelagert sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (2,3) oszillierend antreibbar sind.

8. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (2,3) Verformungswerkzeuge tragen.

9. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufsteckende des Dorns (1) kegelig verjüngt ist.

10. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (1) einen Anschlagring (22) zur Festlegung der Einschubtiefe des rohtförmigen Körpers (10) aufweist.

11. Verfahren zur Herstellung einer Befestigungsrille in der Bohrung eines rohrförmigen Körpers, vorzugsweise eines Halters oder einer Kappe eines Schreibgeräts unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper auf einen, eine kreisringförmige Formrippe 7) tragenden Dorn (1) aufgesteckt und von außen unter Dreten so weit zusammengedrückt wird, daß die Rippe sich um die gewünschte Tiefe der Befestigungsrille (8) in die Bohrungswand eingräbt.

Zeichnung