VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR HERSTELLUNG VON MINDESTENS TEILWEISE PROFILIERTEN ROHREN

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 9.

[0002] Profilierte Rohre resp. Rohrabschnitte werden beispielsweise in der Automobilindustrie hergestellt zur Verwendung als Verschiebestücke für Gelenkwellen oder verschiebbare Lenksäulen. Dabei werden in der Regel immer zwei gegeneinander längsverschiebbare Rohre eingesetzt, welche formschlüssig in Bezug auf Rotation um ihre Längsachsen miteinander verbunden sind. Damit können Änderungen des Abstandes zwischen den Endpunkten dieser Rohre kompensiert werden und dennoch eine exakte Rotation übertragen werden. Diese Anforderungen sind wie bereits erwähnt sowohl beim Antriebsstrang oder der Lenkung in Motorfahrzeugen erforderlich. Dabei sollen diese Rohre einerseits möglichst leicht gebaut sein, eine exakte Profilierung mit möglichst geringem Spiel und eine hohe Festigkeit aufweisen.

[0003] Für die Herstellung durch Kaltumformung insbesondere solcher dünnwandiger, innen und aussen profilierter resp. mit einem verzahnungsartigen Profil versehener Rohrabschnitte aus Metall wird herkömmlich ein ebenfalls profilierter Dorn eingesetzt, wie beispielsweise in der US 5,001,916 gezeigt. Dieser Dorn wird in einen Rohr-Rohling eingeführt und von aussen mechanisch auf die Oberfläche des Rohlings eingewirkt, beispielsweise in Form von Schlagwalzen. Dies erfolgt in der Regel automatisch in einer entsprechend ausgestalteten Produktionsmaschine. Dabei muss der Dorn eine grössere Länge aufweisen als der zu bearbeitende Bereich des Rohlings, da der Dorn für die Profilierung innerhalb der gesamten Länge des Rohlings eingesetzt bleiben muss und anschliessend in die Produktionsmaschine zurückgezogen werden muss, um das fertige Werkstück zu entnehmen und die Produktionsmaschine mit einem neuen Rohling zu beschicken.

[0004] Damit eignen sich dieses herkömmliche Verfahren und die entsprechenden Produktionsmaschinen nur zur Herstellung von eine beschränkte Länge aufweisenden Rohren. Wenn entsprechend längere Rohre hergestellt werden müssen, kommen diese Produktionsmaschinen aufgrund ihrer Abmessungen an ihre Grenzen, zumal eine beliebige Verlängerung des Dorns ebenfalls aufgrund der dann in Kauf zu nehmenden grösseren Produktionskosten nicht in Frage kommt.

[0005] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu finden, welches sich auch zur Herstellung von verhältnismässig langen, mindestens teilweise profilierten Rohrabschnitten mittels mechanischer Umformmaschinen eignet.

[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale des Verfahrens nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens ergeben sich weiter aus den Merkmalen der weiteren Ansprüche 2 bis 8.

[0007] Dadurch, dass der Rohling mit dem Ende des nicht zu bearbeitenden Bereiches der Klemmeinrichtung zugeführt wird, kann die Länge des Dorns entsprechend der Länge des zu bearbeitenden Bereiches des Rohlings gewählt werden. Insbesondere kann damit der Bewegungsspielraum des Dornes praktisch auf die Länge des zu bearbeitenden Bereiches eingeschränkt werden. Dies führt vorteilhaft zu kleineren Maschinenabmessungen insbesondere im Bereich der Antriebe und Führungen. Der Antrieb der Bearbeitungsstation und der Rotationsantrieb des Dornes können damit sehr kompakt auf demselben Maschinenrahmen angeordnet werden.

[0008] Weiter kann damit die Beschickung der Klemmeinrichtung mit dem Rohling ausserhalb des Bearbeitungsbereiches auf der dem Dorn gegenüberliegenden Seite erfolgen. Ebenfalls lässt sich anschliessend an die Bearbeitung dort das bearbeitete Rohr wieder entladen. Damit kann vorteilhaft sowohl der Lade- wie der Entladevorgang mittels einer einzigen Vorrichtung durchgeführt werden.

[0009] Durch den Einsatz eines Sekundärspindelstockes, welcher durch eine Lanze formschlüssig mit dem Primärspindelstock verbunden wird, lässt sich eine sehr kraftvolle und zuverlässige Klemmung des Rohlings für die anschliessende Bearbeitung erzielen.

[0010] Durch das erfindungsgemässe Verfahren lassen sich insbesondere vorteilhaft verhältnismässig lange, dünnwandige Rohlinge mindestens bereichsweise mit einer innen und aussen ausgebildeten Profilierung versehen. In der Regel wird eine axial verlaufende Verzahnungsgeometrie erzeugt, womit sich diese Rohre für die Verwendung als verdrehfeste Teleskoprohre eignen. Derartige Rohre werden beispielsweise aber nicht ausschliesslich in der Fahrzeugtechnik, beispielsweise in Gelenkwellen oder Lenksäulen eingesetzt.

[0011] Das Verfahren eignet sich insbesondere für die Anwendung des Schlagwalzverfahrens als mechanisches Umformverfahren, d.h. der aufeinander folgenden hämmernden resp. schlagenden Bearbeitung von Rohlingen radial von aussen mittels profilierter oder flacher Walzrollen. Damit lassen sich sowohl nur Innenverzahnungen wie auch gleichzeitig Innen- und Aussenverzahnungen in bekannter Weise erzeugen.

[0012] Vorzugsweise erfolgt das erste Klemmen des Rohlings über eine federbeaufschlagte Vorspanneinrichtung, welche in der Klemmeinrichtung realisiert wird. D.h. dass der Rohling von der Beschickungseinrichtung in die Vorspanneinrichtung eingeführt wird und dort für die Zustellung über den Dorn festgehalten wird.

[0013] Durch eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen Primärspindelstock und Klemmeinrichtung wird eine zuverlässige und genaue Übertragung der Drehbewegung des Dornes auf den Rohling erzielt, was schliesslich eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit garantiert.

[0014] Vorzugsweise wird der Rohling durch eine Axialbewegung der Klemmeinrichtung über den Dorn geschoben und anschliessend gemeinsam durch die Bearbeitungsstation. Dabei sind die Antriebe sowohl der Längsbewegung durch die Bearbeitungsstation wie auch der allfälligen intermittierenden Rotationsbewegung für die Erzeugung einer genauen Verzahnung vorteilhaft im Primärspindelstock realisiert.

[0015] Die Aufgabe wird weiter erfindungsgemäss durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 9 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtung ergeben sich weiter aus den Merkmalen der weiteren Ansprüche 10 bis 14.

[0016] Durch die erfindungsgemässe Anordnung von Primärspindelstock, Bearbeitungsstation und Sekundärspindelstock wird eine möglichst platzsparende und kompakte Bauweise der Vorrichtung erzielt. Der Maschinenrahmen mit dem darauf integrierten Primärspindelstock und der Bearbeitungsstation weist damit im Vergleich zu herkömmlichen Vorrichtungen keine grössere oder sogar geringere Abmessungen auf, obwohl damit längere zu bearbeitende Bereiche der Rohlinge resp. längere Rohlinge bearbeitet werden können. Die von diesem Maschinenrahmen abstehenden Bereiche zur Halterung und Führung des Sekundärspindelstockes sind ebenfalls sehr platzsparend und kompakt aufgebaut und können überdies die Lade- resp. Entladevorrichtung für die Rohlinge aufweisen, resp. genügend Raum für den Zugriff solcher Vorrichtungen freihalten.

[0017] Durch die bevorzugte Ausführungsform der Klemmeinrichtung mit hohlzylindrischem Mantel und darin angeordneten Klemmresp. Spannelementen, welche teilweise federbeaufschlagt wirken, wird ein sehr kompaktes Element geschaffen. Die Rotation der Klemmeinrichtung resp. des darin gehaltenen Rohlings erfolgt vorteilhaft über die in die Klemmeinrichtung einzuführende Lanze resp. deren freies Ende.

[0018] Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 schematisch den Aufbau einer herkömmlichen Vorrichtung zur Herstellung von innen und aussen profilierten Rohren;

Fig. 2 schematisch die Aufsicht auf den Primärspindelbereich und den Bearbeitungsbereich einer erfindungsgemässen Vorrichtung;

Fig. 3 die Aufsicht auf den Sekundärspindelbereich der erfindungsgemässen Vorrichtung nach Figur 2;

Fig. 4 den Längsschnitt durch die Klemmvorrichtung des Sekundärspindelbereiches der Vorrichtung nach Figur 3 in der Beschickungsposition;

Fig. 5 den Längsschnitt nach Figur 4 mit eingesetztem Rohling;

Fig. 6 den Längsschnitt nach Figur 4 mit eingeführter Spitze der Lanze;

Fig. 7 den Längsschnitt nach Figur 4 im Betriebszustand mit geklemmter Lanze und gespanntem Rohling.

[0019] In Figur 1 ist schematisch der Aufbau einer herkömmlichen Vorrichtung zur Herstellung von innen und aussen profilierten Rohren dargestellt. Die Vorrichtung weist auf der rechten Seite einen Spindelstock 1 mit intermittierendem Rotationsantrieb auf. Nach links vom Spindelstock 1 abstehend ist ein Dorn 2 angeordnet, welcher eine entsprechend der auf den Rohling 3 aufzubringenden Profilierung gestaltete Oberfläche aufweist.

[0020] Der Rohling 3 weist zwei Durchmesserbereiche auf, einen ersten Bereich 3' mit kleinerem Durchmesser und einen zweiten Bereich 3" mit einem grösseren Durchmesser. Die Profilierung soll im dargestellten Beispiel auf dem Bereich 3" des Rohlings 3 ausgebildet werden. Typischerweise handelt es sich dabei um ein parallel zur Rohlingsachse a verlaufendes Verzahnungsprofil. Derartig innen und aussen profilierte Werkstücke werden beispielsweise für zweiteilige Teleskoprohre zur Bildung von Teleskopverbindungen im Fahrzeugbau eingesetzt.

[0021] Auf der linken Seite ist ein Gegenhalter 4 ausgebildet, welcher eine längs verschiebbare Pinole 5 aufweist. Im Bereich der Ruhestellung der Spitze 5' der Pinole 5 sind die radial von Aussen auf den Rohling 3 einwirkenden mechanischen Bearbeitungsmittel 6 schematisch in Form von zwei Kreisen dargestellt. Beispielsweise handelt es sich bei den Bearbeitungsmitteln um bekannte rotierende Schlagwalzen, welche in einer kreisförmigen Bewegungsbahn auf die Oberfläche des Rohlings 3 in Eingriff gebracht werden und dabei die Profilierung entsprechend der Form des Dornes 2 am Rohling 3 ausbilden.

[0022] Hierfür wird bekannterweise die Stirn des Dornes 2 in die Öffnung des Rohlings 3 von rechts nach links eingeführt und der Dorn 2 weiter zusammen mit dem Rohling 3 gegen die Pinole 5 in Anschlag gebracht. Danach erfolgt die Ausbildung der Profilierung unter intermittierender Rotationsbewegung und Längsverschiebung des Dornes 2 gegenüber dem Bearbeitungsmittel 6.

[0023] Nach der Ausbildung der Profilierung wird der Dorn 2 wieder zurück in seine Ruhelage auf der rechten Seite zurück verschoben und der nun fertig bearbeitete Rohling 3 vom Dorn 2 mit separaten Mitteln abgestreift und weggeführt.

[0024] Es wird aus dieser Darstellung klar, dass abhängig von der Gesamtlänge des Rohlings 3 auch der Dorn 2 entsprechend lang ausgebildet sein muss und damit auch der Abstand zwischen dem Spindelstock 1 und dem Gegenhalter 4. Weiter muss der Dorn 2 sowohl vollständig in den Rohling 3 eingefahren aber auch vollständig aus dem Rohling 3 ausgefahren werden können, damit dieser überhaupt zugeführt und anschliessend wieder weggeführt werden kann.

[0025] Um nun auch längere Rohre resp. Rohlinge 3 bearbeiten zu können, wird erfindungsgemäss eine Vorrichtung nach Figur 2 und Figur 3 vorgeschlagen.

[0026] Ein Primärspindelstock 1 ist hier ebenfalls längsverschiebbar im Maschinenrahmen 7 der Bearbeitungsvorrichtung angeordnet. Vom Primärspindelstock 1 ist weiter der Dorn 2 intermittierend um seine Längsachse rotierbar angetrieben. Weiter sind am Maschinenrahmen 7 die Bearbeitungsmittel 6 angeordnet, um radial in Bezug auf die Primärspindelstockachse einzuwirken. Beispielsweise sind auch hier die Bearbeitungsmittel 6 in Form von Schlagwalzen ausgebildet. Damit sind sämtliche Antriebsmittel resp.

[0027] Antriebsachsen sowohl für die Bewegung des Primärspindelstocks 1 und damit des Dorns 2 wie auch der Bearbeitungsmittel 6 am Maschinenrahmen 7 angeordnet.

[0028] Weiter ist nun koaxial zum Dorn 2 eine Lanze 8 ausgebildet, welche axial verschiebbar durch den Dorn 2 hindurchgeführt ist. Das linke Ende der Lanze 8 ist in einem Antrieb gehalten, welcher eine axiale Bewegung der Lanze 8 gegenüber dem Primärspindelstock 1 erlaubt. Der Übersichtlichkeit halber ist dieser Antrieb in der Figur 2 nicht dargestellt. Beim Antrieb kann es sich beispielsweise um einen Hydraulikzylinder handeln, welcher es erlaubt, die Lanze 8 mit einer hohen statischen Zugkraft in Richtung des Primärspindelstockes 1 zu beaufschlagen.

[0029] Das freie Ende der Lanze 8 ist im Bereich der Spitze 8' mit einer Verzahnung resp. Rillen versehen, wie nachfolgend noch näher beschrieben werden wird.

[0030] Gegenüber der Spitze 8' der Lanze 8 in Verlängerung der Primärspindelstockachse ist ein Sekundärspindelstock 4 an einem Träger 9 des Maschinenrahmens 7 längsverschiebbar angeordnet, wie dies aus Figur 3 hervorgeht.

[0031] Dieser Sekundärspindelstock 4 weist eine Klemmeinrichtung 10 in Form einer Spannzange zum Halten des Rohlings 3 auf. Die Stirn des zu bearbeitenden Bereichs 3" des Rohlings 3 ist dabei zum Primärspindelstock 1 gerichtet, während das Ende des nicht zu bearbeitende Bereiches 3' in der Klemmeinrichtung 10 festgehalten wird.

[0032] In dieser Ruhe- oder Beschickungsposition befindet sich der Sekundärspindelstock 4 derart weit links vom Bereich der Bearbeitungsmittel 6, dass auch die gesamte Länge des Rohlings 3 sich links ausserhalb des Bereiches der Bearbeitungsmittel 6 befindet. Damit lässt sich der Rohling 3 vor der Bearbeitung mittels geeigneten Zuführmitteln (hier nicht dargestellt) einfach und automatisiert der Klemmeinrichtung 10 zuführen und nach erfolgter Bearbeitung des Rohlings 3 ggf. auch wieder entfernen, ohne in den Bereich des Maschinenrahmens 7 mit den Bearbeitungsmitteln 6 einzugreifen.

[0033] Durch diese Anordnung kann insbesondere der Dorn 2 lediglich in der Länge des zu bearbeitenden Bereiches 3'' des Rohlings 3 ausgebildet werden und damit auch die Länge der Führungen des Primärspindelstocks 4 für dessen Längsbewegung entsprechend kurz ausfallen. Weiter kann damit die Länge des Maschinenrahmens im Bereich des Primärspindelstocks 1 und der Bearbeitungsmittel 6 auch für verhältnismässig lange Rohlinge 3 entsprechend der Länge des zu bearbeitenden Bereiches 3'' verhältnismässig kurz ausfallen und muss nicht, wie bei herkömmlichen Anordnungen, sich mindestens über die volle Länge resp. bis zum Doppelten der Länge des Rohlings 3 erstrecken.

[0034] Die Klemmeinrichtung 10 ist frei rotierbar im längs verschiebbaren Spindelstock 4 angeordnet, wie aus der Figur 3 im Längsschnitt hervorgeht. Die Klemmeinrichtung 10 weist vorteilhaft einen zylindrischen Mantel 11 auf, innerhalb dessen rechtem Ende eine Spannzange 12 angeordnet ist. In den zwischen der Spannzange 12 und dem darum angeordneten Spannring 13 ausgebildeten zylindrischen Spalt lässt sich das Ende des Rohlings 3 einschieben, wie in Figur 4 dargestellt.

[0035] Die Spannzange 12 wird mittels eines im Mantel 11 längs verschiebbaren Konus 14 betätigt. Der Konus 14 ist federnd gegenüber einem ebenfalls im Mantel 11 verschiebbar angeordneten Spannkolben 15 abgestützt, der drehbar auf der Betätigungsstange 16 gelagert und gehalten ist.

[0036] Figur 5 zeigt den zwischen der Spannzange 12 und dem Spannring 13 eingeschobenen und gehaltenen Rohling 3. Der Spannkolben 15 ist dabei gegen die Spannzange 12 hin im Mantel 11 verschoben worden und damit drückt der Konus 14 über die Feder 17 an die Innenseite der Spannzange 12 und fixiert damit den Rohling 3 in der entsprechenden Position.

[0037] Um nun zwischen der Klemmeinrichtung 10 und dem Dorn 2 eine verdrehfeste Verbindung zu erzielen, ist weiter ein im Mantel 11 längs verschiebbar angeordneter Rotationsmitnehmer 18 angeordnet, wie aus Figur 6 hervorgeht. Dieser Rotationsmitnehmer 18 ist in den Figuren 4 und 5 der besseren Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt worden.

[0038] Durch Einschieben der Spitze 8' der Lanze 8 wird nun eine formschlüssige Verbindung zwischen Lanze 8 und dem Rotationsmitnehmer 18 erzielt. Hierfür weist die Lanze 8 im Bereich ihrer Spitze 8' eine Längsverzahnung 19 auf, welche in entsprechende Schlitze des Rotationsmitnehmers 18 in Eingriff kommen. Indem die Vorderkanten der Längsverzahnung 19 keilförmig ausgebildet sind, positioniert sich der Rotationsmitnehmer 18 resp. die Klemmeinrichtung 10 automatisch in die korrekte Verdrehlage.

[0039] In Figur 7 sind schliesslich die vollständig miteinander in Verbindung stehende Klemmeinrichtung 10 und Lanze 8 dargestellt. Der hintere Bereich 20 des Rotationsmitnehmers 18 ist dabei kegelförmig als Spannzange ausgebildet und ihre Innenseite weist radiale Umfangsnuten auf, in welche die radial umlaufenden Rippen der Spitze der Lanze 8 formschlüssig eingreifen können. Durch das Andrücken des Spannkolbens 15 nach rechts kommt dieser nun form- und kraftschlüssig mit dem Rotationsmitnehmer 18 in Kontakt und bildet damit die axiale Verbindung für den Spannvorgang. Die Lanze 8 kann nun durch ihren Antrieb nach rechts zum Primärspindelstock 1 gezogen und unter Spannung gesetzt werden, wodurch über den Rotationsmitnehmer 18 und die Spannzange 12 der Rohling 3 nun fest für die Bearbeitung verspannt und verdrehfest gegen den Anschlag am Dorn 2 angepresst wird.

[0040] Diese Ausgestaltung der Klemmeinrichtung 10 erlaubt also, erfindungsgemäss den Rohling 3 damit an seinem nicht zu bearbeitenden Bereich 3' zu greifen und zu fixieren. Die Bewegung zur Fixierung wird durch einen am Sekundärspindelstock 4 angeordneten Längsantrieb, beispielsweise einen elektrischen oder hydraulischen Antrieb, bewirkt, welcher den Spannkolben 15 im Mantel 11 der Klemmeinrichtung 10 in Richtung des Rohlings 3 bewegt.

[0041] Die durch die Lanze 8 mit dem Primärspindelstock 1 verbundene Klemmeinrichtung 10 wird nun zusammen mit dem Rohling 8 axial durch den Bearbeitungsbereich der Bearbeitungsmittel 6 verschoben, wobei eine intermittierende Rotation des Rohlings 3 aufgrund des Antriebes des Dorns 2 bewirkt wird.

[0042] Die Profilierung des Rohlings 3 erfolgt nun vorzugsweise mittels der Schlagwalzen der Bearbeitungsmittel 6 in bekannter Art und Weise. Dabei kann je nach Wahl der Form der Schlagwalzen, entweder profilierte oder flache Walzen, innen und aussen oder ggf. nur innen eine Profilierung des Rohlings 3 erfolgen.

[0043] Nach der fertigen Ausbildung der Profilierung des Rohlings 3, in der Regel einer Längsverzahnung, kann der fertig bearbeitete Rohling 3 nach radialem Zustellen der Bearbeitungsmittel 6 in dieser Position fixiert werden und von der Zustelleinrichtung gehalten werden. Damit lässt sich nun der Dorn 2 mit dem Primärspindelstock 1 nach rechts aus dem Rohling 3 abziehen. Danach können die Bearbeitungsmittel 6 wieder zurück in ihre Ruheposition verfahren werden und anschliessend der Rohling 3, durch Zurückfahren der Klemmeinrichtung 10 mit dem Sekundärspindelstock 4 in die Ausgangsposition, in den Bereich der Beschickungsvorrichtung zurückgezogen werden. Nach dem Lösen der Klemmverbindung in der Klemmeinrichtung 4 kann nun der Rohling 3 aus dem Beschickungsbereich entladen werden und eine neuer Rohling 3, wie eingangs beschrieben, der Klemmeinrichtung 4 zugeführt werden.

[0044] Ein weiterer Vorteil dieser Vorrichtung resp. dieses Verfahrens ist darin zu sehen, dass der Dorn 2 aufgrund der verhältnismässig kurzen Länge einfach gewechselt werden kann. Vorzugsweise kann dies über eine Schnellwechselvorrichtung erfolgen, um schnell auf eine andere Verzahnungskonfiguration umrüsten zu können. Damit wird praktisch ein im Vergleich zum herkömmlichen Verfahren einfacherer und schnellerer Wechsel des Dorns 2 ermöglicht. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das Beschicken und anschliessende Entfernen des fertig bearbeiteten Rohlings 3 dieselbe Vorrichtung eingesetzt werden kann.

[0045] Mit dem erfindungsgemässen Verfahren und Vorrichtung können so beispielsweise Rohlinge mit einem Aussendurchmesser zwischen 20 mm und 200 mm und einer Länge bis zu 6000 mm bearbeitet werden, deren zu bearbeitender Bereich eine Länge bis zu 1000 mm aufweist. Derartige dünnwandige Rohre können eine Wandstärke zwischen 1,0 mm und 8,0 mm aufweisen und anschliessend zu einem hochpräzisen Teleskoprohr zusammengefügt werden. Die Rohlinge bestehen dabei aus Stahl oder anderen Metallen. Selbstverständlich lassen sich mit dem Verfahren und der Vorrichtung auch kürzere Rohre mit kürzeren zu bearbeitenden Bereichen bearbeiten.

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von mindestens teilweise mindestens innen profilierten Rohren aus einem hohlzylindrischen Rohling (3) mittels mechanischen Kaltumformverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass

- der Rohling (3) mit dem nicht zu bearbeitenden Ende (3') einer Klemmeinrichtung (10) zugeführt wird,

- der Rohling (3) in der Klemmeinrichtung (10) klemmend gehalten wird,

- anschliessend in das Ende des zu bearbeitenden Bereiches (3") des Rohlings (3) ein auf einem Primärspindelstock (1) angeordneter Dorn (2) eingeführt wird,

- und koaxial das freie Ende einer Lanze (8) durch den Dorn (2) und den Rohling (3) hindurch bis in die Klemmeinrichtung (10) geführt wird,

- danach die Lanze (8) mit der Klemmeinrichtung (10) in eine formschlüssige Verbindung, mindestens in Bezug auf Zug und Rotation, gebracht wird,

- danach der Dorn (2) axial zusammen mit der Klemmeinrichtung (10) und dem Rohling (3) durch eine ortsfeste Bearbeitungsstelle (6) hindurchgeführt wird, derart, dass durch die Bearbeitungsstelle (6) radial von Aussen auf die Oberfläche des Rohlings (3) entlang des zu bearbeitenden Abschnittes (3'') eingewirkt wird, um wenigstens die innere Profilierung im Rohling (3) zu erzeugen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn (2) axial und intermittierend rotierend angetrieben wird, vorzugsweise über einen am Primärspindelstock (1) angeordneten Antrieb.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass als mechanisches Kaltumformverfahren das Schlagwalzverfahren, d.h. ein aufeinander folgendes radiales Schlagen oder hämmerndes Einwirken von profilierten oder nicht-profilierten Walzen auf den Rohling (3), eingesetzt wird, und dabei eine innere und äussere oder nur eine innere Profilierung des Rohlings (3) erzielt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass anschliessend an die Bearbeitung des Rohlings (3) die Bearbeitungsmittel (6) mindestens teilweise formschlüssig auf den Rohling zugestellt werden, danach der Dorn (2) aus dem Rohling (3) herausgezogen wird, anschliessend die Bearbeitungsmittel (6) wieder aus der formschlüssigen Zustellung ausgefahren werden und der Rohling (3) mit der Klemmeinrichtung (10) aus dem Bearbeitungsbereich in den ursprünglichen Ladebereich verfahren wird und anschliessend der bearbeitete Rohling (3) einer Transfereinrichtung zugeführt resp. von dieser abgeholt wird, wobei die Klemmeinrichtung (10) gelöst wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling (3) in der Klemmeinrichtung (10) mittels einer Vorspanneinrichtung gehalten wird, wobei die Vorspannung mindestens zum Teil mittels Federkraft erzeugt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen Primärspindelstock (1) und Klemmeinrichtung (10) in Bezug auf die axiale Verschiebung über eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung und in Bezug auf die Rotation über eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung realisiert wird, vorzugsweise mittels einem in der Klemmeinrichtung angeordneten Mitnehmer (18).

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb für die Aufbringung der Zugkraft auf die Lanze (8) für das Verklemmen des Rohlings (3) in der Klemmeinrichtung (10) sowie gegen den Dorn (2) am Primärspindelstock (1) erfolgt, vorzugsweise mittels Hydraulikkraft.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein allfälliges Auswechseln des Dorns (2) zwischen verschiedenen Bearbeitungsvorgängen mittels einer Schnellwechseleinrichtung vorgenommen wird.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit einem Primärspindelstock (1) und einem damit axial verschiebbaren Dorn (2), einem Sekundärspindelstock (4) und einer radial zur Spindelachse einwirkenden, stationären Bearbeitungsstation mit Kaltumformwerkzeugen (6), wobei der Sekundärspindelstock (4) axial gegenüber dem Primärspindelstock (1) angeordnet ist, mit einer koaxial zur Primärspindelachse gegenüber der Bearbeitungsstation verschiebbar angeordneten Klemmeinrichtung (10), und wobei die Bearbeitungsstation stationär zwischen dem Primärspindelstock (1) und dem Sekundärspindelstock (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass axialsymmetrisch innerhalb des Dorns (2) eine Lanze (8) axial beweglich angeordnet ist, welche im Kopfbereich (8') eine Axialverzahnung aufweist und an der Stirn radial umlaufende Nuten aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass nur der Primärspindelstock (1) mit einem, vorzugsweise intermittierend, bewegten Rotationsantrieb ausgerüstet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmeinrichtung (10) einen hohlzylindrischen Mantel (11), eine darin angeordnete Spannzange (12) und einen Konus (13) aufweist, welcher gegen die Spannzange (12) von der Innenseite her axial in Anschlag gebracht werden kann.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmeinrichtung (10) einen mit einer Betätigungsstange (16) verbundenen Spannkolben (15) aufweist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmeinrichtung (10) einen im innern der Klemmeinrichtung (10) axial verschiebbar gelagerten Rotationsmitnehmer (18) aufweist, dessen eines Ende als Spannkolben mit konischer Aussenfläche und profilierter Innenfläche, vorzugsweise mit umlaufenden Nuten, ausgebildet ist.

Claims

1. Method for producing tubes that are at least partially profiled, at least on the inside, from a hollow cylindrical blank (3) by mechanical cold-forming methods, characterised in that

- the blank (3) is fed to a clamping mechanism (10) by the end (3') not to be machined,

- the blank (3) is held clamped in the clamping mechanism (10),

- a mandrel (2) arranged on a primary headstock (1) is then introduced into the end of the region (3") of the blank (3) to be machined,

- and the free end of a lance (8) is guided coaxially through the mandrel (2) and the blank (3) and into the clamping mechanism (10),

- thereafter, the lance (8) is brought into a positive connection with the clamping mechanism (10), at least with regard to traction and rotation,

- thereafter, the mandrel (2), together with the clamping mechanism (10) and the blank (3), is guided axially through a stationary machining station (6), in such a way that the machining station (6) acts radially on the surface of the blank (3) from the outside along the portion (3") to be machined, in order to produce at least the inner profiling of the blank (3).

2. Method according to claim 1, characterised in that the mandrel (2) is driven axially and in intermittent rotation, preferably by means of a drive arranged on the primary headstock (1).

3. Method according to any one of claims 1 to 2, characterised in that the impact rolling method is used as the mechanical cold-forming method, i.e. a successive radial beating or hammering action of profiled or non-profiled rollers is used on the blank (3), and an inner and outer or only an inner profiling of the blank (3) is achieved thereby.

4. Method according to any one of claims 1 to 3, characterised in that following the machining of the blank (3), the machining means (6) are fed at least partially with a positive fit onto the blank, thereafter the mandrel (2) is withdrawn from the blank (3), then the machining means (6) are retracted again from the positive feed and the blank (3) with the clamping mechanism (10) is moved out of the machining region into the original loading region and then the machined blank (3) is fed to a transfer mechanism or is fetched by it, whereupon the clamping mechanism (10) is released.

5. Method according to any one of claims 1 to 4, characterised in that the blank (3) is held in the clamping mechanism (10) by means of a biassing mechanism, the biassing being produced at least partially by means of spring force.

6. Method according to any one of claims 1 to 5, characterised in that the connection between the primary headstock (1) and clamping mechanism (10) in relation to the axial displacement is achieved by means of a positive and/or force-transmitting connection and is achieved in relation to the rotation by means of a positive and/or force-transmitting connection, preferably by means of a driver member (18) arranged in the clamping mechanism.

7. Method according to any one of claims 1 to 6, characterised in that the drive for applying the traction on the lance (8) for clamping the blank (3) in the clamping mechanism (10) and against the mandrel (2) takes place at the primary headstock (1), preferably by means of hydraulic force.

8. Method according to any one of claims 1 to 7, characterised in that any replacement of the mandrel (2) between various machining processes is carried out by means of a quick change mechanism.

9. Device for carrying out the method according to any one of claims 1 to 8 with a primary headstock (1) and a mandrel (2) that can be displaced axially therewith, a secondary headstock (4) and a stationary machining station, acting radially with respect to the head axis, with cold-forming tools (6), wherein the secondary headstock (4) is arranged axially opposite the primary headstock (1), with a clamping mechanism (10) arranged so as to be displaceable coaxially to the primary head axis relative to the machining station, and wherein the machining station is arranged stationarily between the primary headstock (1) and the secondary headstock (4), characterised in that a lance (8) is arranged axially moveably, axially symmetrically inside the mandrel (2), which lance has an axial toothing in the head region (8') and radially peripheral grooves at the end face.

10. Device according to claim 9, characterised in that only the primary headstock (1) is equipped with a preferably intermittently moved rotation drive.

11. Device according to either of claims 9 or 10, characterised in that the clamping mechanism (10) has a hollow cylindrical jacket (11), a collet chuck (12) arranged therein and a cone (13), which can be brought to bear axially against the collet chuck (12) from the inside.

12. Device according to any one of claims 9 to 11, characterised in that the clamping mechanism (10) has a clamping piston (15) connected to an actuating rod (16).

13. Device according to any one of claims 9 to 12, characterised in that the clamping mechanism (10) has a rotation driver member (18) axially displaceably mounted in the interior of the clamping mechanism (10), the one end of which driver member is configured as a clamping piston with a conical outer face and profiled inner face, preferably with peripheral grooves.

Revendications

1. Procédé de fabrication de tubes au moins partiellement profilés au moins à l'intérieur à partir d'une ébauche (3) cylindrique creuse,
caractérisé en ce que

- l'ébauche (3) est amenée, par l'extrémité (3') non à usiner, dans un dispositif de serrage (10),

- l'ébauche (3) est maintenue serrée dans le dispositif de serrage (10),

- un mandrin (2) disposé sur une poupée primaire (1) est ensuite introduit dans l'extrémité de la zone (3") à usiner de l'ébauche (3),

- et l'extrémité libre d'une lance (8) est guidée coaxialement à travers le mandrin (2) et l'ébauche (3) jusqu'au dispositif de serrage (10),

- la lance (8) est ensuite reliée au dispositif de serrage (10) par complémentarité de formes, au moins concernant la traction et la rotation,

- le mandrin (2) est ensuite guidé axialement conjointement avec le dispositif de serrage (10) et l'ébauche (3) à travers une station d'usinage fixe (6), de sorte que la station d'usinage (6) agisse radialement de l'extérieur sur la surface de l'ébauche (3) le long de la zone (3") à usiner pour produire au moins le profilage intérieur dans l'ébauche (3).

2. Procédé selon la revendication 1,
caractérisé en ce que
la mandrin (2) est entraîné axialement et en rotation intermittente, de préférence par un entraînement disposé sur la poupée primaire (1).

3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 2,
caractérisé en ce que
comme procédé de transformation à froid mécanique on utilise le procédé à cylindres de frappe, c'est-à-dire une action successive de frappes et de coups radiaux exercés sur l'ébauche (3) par des cylindres profilés ou non, pour ainsi obtenir un profilage intérieur et extérieur ou uniquement intérieur de l'ébauche (3).

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,
caractérisé en ce que
suite à l'usinage de l'ébauche (3) les moyens d'usinage (6) sont avancés sur l'ébauche, au moins partiellement par complémentarité de formes, le mandrin (2) est ensuite retiré de l'ébauche (3), les moyens d'usinage (6) sont ensuite débrayés de la liaison par complémentarité de formes et l'ébauche (3) avec le dispositif de serrage (10) est amenée de la zone d'usinage dans la zone de chargement initiale, puis l'ébauche (3) usinée est amenée vers un dispositif de transfert ou enlevée de celui-ci, en débrayant le dispositif de serrage (10).

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,
caractérisé en ce que
l'ébauche (3) est maintenue dans le dispositif de serrage (10) au moyen d'un dispositif de précontrainte, la précontrainte étant générée au moins partiellement à l'aide d'une force élastique.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,
caractérisé en ce que
la liaison entre la poupée primaire (1) et le dispositif de serrage (10) concernant le déplacement axial est réalisée par une liaison par complémentarité de formes et/ou de forces, et concernant la rotation par une liaison par complémentarité de formes et/ou de forces, de préférence au moyen d'un entraîneur (18) disposé dans le dispositif de serrage.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6,
caractérisé en ce que
l'entraînement pour appliquer la force de traction sur la lance (8) pour le serrage de l'ébauche (3) dans le dispositif de serrage (10) ainsi que contre le mandrin (2) s'effectue sur la poupée primaire (1), de préférence par force hydraulique.

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7,
caractérisé en ce qu'
un remplacement éventuel du mandrin (2) entre différentes opérations d'usinage est effectué au moyen d'un dispositif de changement rapide.

9. Dispositif pour réaliser le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant une poupée primaire (1) et un mandrin (2) mobile axialement relié à celle-ci, une poupée secondaire (4) avec une station d'usinage stationnaire agissant radialement à l'axe de broche et munie d'outils de transformation à froid (6), la poupée secondaire (4) étant disposée axialement en face de la poupée primaire (1), un dispositif de serrage (10) disposé coaxialement à l'axe de broche primaire mobile par rapport à la station d'usinage, et la station d'usinage étant disposée de façon stationnaire entre la poupée primaire (1) et la poupée secondaire (4),
caractérisé en ce qu'
à l'intérieur du mandrin (2) est disposée mobile axialement et à symétrie d'axe une lance (8) qui présente une denture axiale dans la zone de tête (8') et des rainures périphériques radiales sur le front.

10. Dispositif selon la revendication 9,
caractérisé en ce qu'
uniquement la poupée primaire (1) est munie d'un entraînement en rotation agissant de préférence de façon intermittente.

11. Dispositif selon l'une des revendications 9 ou 10,
caractérisé en ce que
le dispositif de serrage (10) présente une jupe (11) cylindrique creuse, une pince de serrage (12) disposée dans celle-ci et un cône (13), qui peut être amené axialement en butée contre la pince de serrage (12) depuis la face intérieure.

12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 11,
caractérisé en ce que
le dispositif de serrage (10) présente un piston de serrage (15) relié à une tige d'actionnement (16).

13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 12,
caractérisé en ce que
le dispositif de serrage (10) présente un entraîneur de rotation (18) logé mobile axialement à l'intérieur du dispositif de serrage (10), dont une extrémité présente la forme d'un piston de serrage avec une surface extérieure conique et une surface intérieure profilée, de préférence avec des rainures périphériques.

Zeichnung