VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM UMFORMEN

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Umformen, bei dem mindestens eine Spindel mittels eines Drehantriebes rotierend angetrieben wird, ein Werkstück mittels einer Spanneinrichtung an der Spindel aufgenommen und an der Spindel gespannt wird und mindestens eine Umformrolle axial und/oder radial relativ an das Werkstück zum Durchführen eines Drück- oder Drückwalzvorganges zugestellt wird. Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Spindel und die Spanneinrichtung zu einer Wechseleinheit zusammengefasst sind, welche quer zur Rotationsachse verstellbar ist, wobei die Wechseleinheit zwischen einer Umformposition und einer Rüstposition verstellt wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umformen mit mindestens einer Spindel, welche über einen Drehantrieb rotierend antreibbar ist, einer Spanneinrichtung, welche an der Spindel angeordnet ist und zum Aufnehmen und Spannen eines Werkstücks an der Spindel ausgebildet ist, und mindestens einer Umformrolle, welche axial und/oder radial relativ an das Werkstück zum Durchführen eines Drück- oder Drückwalzvorganges zustellbar ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Umformen, bei dem mindestens eine Spindel mittels eines Drehantriebes rotierend angetrieben wird, ein Werkstück mittels einer Spanneinrichtung an der Spindel aufgenommen und an der Spindel gespannt wird und mindestens eine Umformrolle axial und/oder radial relativ an das Werkstück zum Durchführen eines Drück- oder Drückwalzvorganges zugestellt wird, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11.

[0003] Das Drückwalzverfahren ist ein effizientes Verfahren zur Herstellung insbesondere rotationssymmetrischer Teile in Serienfertigung. Drückwalzverfahren sind insbesondere vorteilhaft bei der Herstellung von Getriebeteilen, wie Riemenscheiben und Rollen, Fahrzeugrädern sowie einer Vielzahl weiterer Erzeugnisse.

[0004] Insbesondere bei der Serienfertigung aufgeheizter Teile oder von relativ großen und schweren Teilen ist es erforderlich, eine automatische Zuführ- und Abführeinrichtung vorzusehen. Häufig werden dabei Handhabungseinrichtungen mit Greifern oder Mehrachsroboter eingesetzt. Das Zu- und Abführen von Werkstücken ist dabei grundsätzlich schwierig, da der Arbeitsraum innerhalb der Drückwalzmaschine begrenzt ist. Der Arbeitsraum ist zusätzlich im Betrieb durch ein Gehäuse als Spritzschutz für im Betrieb notwendige Kühlflüssigkeit verschlossen, was die Zugänglichkeit weiter einschränkt. Zur Vermeidung einer Kollision des Werkstücks mit der Maschine muss die Übergabebewegung sehr exakt und damit relativ langsam erfolgen. Dies kostet Zeit und reduziert die effektive Maschinennutzung.

[0005] Eine bekannte Vorrichtung zum Umformen mittels Drückwalzen ist aus der DE 10 2007 012 765 B4 bekannt, wobei separate Zuführ- und Abführeinrichtungen vorgesehen sind.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Umformen anzugeben, mit welchen ein besonders effizientes Rüsten ermöglicht werden.

[0007] Die Aufgabe wird zum einen durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und zum anderen durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.

[0008] Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel und die Spanneinrichtung zu einer Wechseleinheit zusammengefasst sind, welche quer zur Rotationsachse verstellbar ist, und dass die Wechseleinheit zwischen einer Umformposition der Vorrichtung und einer Rüstposition verstellbar ist.

[0009] Ein Grundgedanke der Erfindung liegt darin, ein Werkstück in eine Vorrichtung zum Umformen dadurch zu- oder abzuführen, dass die Spindel mit der Spanneinrichtung aus dem begrenzten Arbeitsraum aus der Umformposition in eine besser zugängliche Rüstposition verstellt wird. In diese Rüstposition kann das Werkstück in einfacher Weise zu- oder abgeführt und gespannt werden. Nach diesem Handlingsvorgang kann die Spindel mit der Spanneinrichtung wieder in die Drückwalzposition rückgefahren werden, in welcher dann der oder die Drück- oder Drückwalzvorgänge durchgeführt werden. Zu diesem Zweck sind die Spindel und die Spanneinrichtung zu einer Einheit zusammengefasst, welche als eine Wechsel- oder Verfahreinheit bezeichnet werden kann. Das Drücken ist ein Rotationsumformen ohne wesentliche Wandstärkenveränderung, während beim Drückwalzen gezielt Wandstärken verringert und/oder erhöht werden. Das Umformen im Sinne der Erfindung ist allgemein zu verstehen und umfasst auch ein Profilieren, Stauchen, Abstrecken und Ähnliches.

[0010] Durch das erfindungsgemäße Konzept des Verfahrens der Spindel mit der Spanneinrichtung in eine Rüstposition kann eine Zuführeinrichtung erheblich vereinfacht werden. Hierdurch ist es möglich, Handhabungsroboter erheblich zu vereinfachen oder durch eine einfache Übergabeeinrichtung zu ersetzen. Dies reduziert die Kosten erheblich. Auch kann ein manuelles Rüsten vereinfacht werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, gegebenenfalls auch weitere Rüstarbeiten oder Wartungsarbeiten an der Spindel und der Spanneinrichtung durch die besser zugängliche Rüstposition zu vereinfachen. Vorzugsweise liegt die Rüstposition außerhalb des Arbeitsraums und des Gehäuses der Vorrichtung. Die Rüstposition kann auch zum Wechsel des Drückwerkzeuges, welches an der Spindel befestigt ist, zum Vorbehandeln des Werkstücks, etwa ein Erwärmen, oder für andere Funktionen genutzt werden.

[0011] Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die Wechseleinheit den Drehantrieb aufweist. Die gesamte Wechseleinheit mit dem Drehantrieb kann so zwischen der Rüstposition und der Drückwalzposition verfahren werden. Die Versorgungsleitungen für den Drehantrieb sind dabei entsprechend flexibel ausgebildet. Für die Wechseleinheit besteht insbesondere in der Umformposition eine Justiereinrichtung, so dass die Wechseleinheit stets die exakte Drückwalzposition im Arbeitsraum einnehmen kann. In der Betriebs- oder Umformposition kann das Werkstück zweiseitig mit einem zusätzlichen Gegenhalter oder nur einseitig durch die Spanneinrichtung an der Spindel eingespannt und gehaltert sein.

[0012] Ein besonders schnelles Rüsten wird nach einer Weiterbildung der Erfindung dadurch erzielt, dass eine erste Wechseleinheit mit einer ersten Spindel und einer ersten Spanneinrichtung und mindestens eine zweite Wechseleinheit mit einer zweiten Spindel und einer zweiten Spanneinrichtung vorgesehen sind und dass die erste Wechseleinheit und die mindestens zweite Wechseleinheit wechselweise zwischen der Umformposition und der Rüstposition verstellbar sind. Dabei kann sich eine Wechseleinheit in der Umformposition in der Maschine befinden, wobei eine Werkstückbearbeitung durchgeführt wird. Gleichzeitig befindet sich die zweite Wechseleinheit außerhalb des Arbeitsraumes der Maschine in der Rüstposition. Dabei kann ein bearbeitetes Werkstück entnommen und ein neu zu bearbeitendes Werkstück in die Spanneinrichtung dieser Wechseleinheit eingesetzt werden. Somit wird eine Rüst- und Nebenzeit der Maschine mit einer Bearbeitungs- oder Hauptzeit der Maschine kombiniert. Dies erhöht den Nutzungsgrad der Maschine erheblich. Sobald das bearbeitete Werkstück fertiggestellt ist, werden die beiden Wechseleinheiten gewechselt, so dass unmittelbar mit einer weiteren Bearbeitung begonnen werden kann. Grundsätzlich können auch mehr als zwei Wechseleinheiten, vorzugsweise drei oder vier Wechseleinheiten vorgesehen sein.

[0013] Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die mindestens eine Wechseleinheit linear verfahrbar gelagert ist. Vorzugsweise kann dabei zu beiden Seiten der Vorrichtung jeweils eine Rüstposition vorgesehen sein. So wird beispielsweise mindestens eine erste Wechseleinheit stets zu einer ersten Rüstposition verfahren, während die mindestens eine zweite Wechseleinheit aus der Umformposition in eine zweite Rüstposition verfahren wird, welche von der ersten Rüstposition beabstandet ist.

[0014] Alternativ oder ergänzend kann es nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass die mindestens eine Wechseleinheit schwenkbar gelagert ist. Beispielsweise können zwei Wechseleinheiten revolverartig um eine Schwenkachse durch Verdrehen zwischen der Drückwalzposition und der Rüstposition hin und herbewegt werden. Dies ermöglicht einen besonders schnellen Wechsel.

[0015] Es können mehrere Wechseleinheiten vorgesehen sein, welche unabhängig voneinander verfahrbar sind. Eine besonders effiziente Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird dadurch erreicht, dass die erste Wechseleinheit und die mindestens eine zweite Wechseleinheit auf einem gemeinsamen Verstellelement angeordnet sind. Das gemeinsame Verstellelement kann dabei ein linear verfahrbarer Schlitten oder ein verschwenkbarer Drehtisch sein. Durch eine einzige Wechselbewegung und einen einzelnen Verstellantrieb können so die mindestens zwei Wechseleinheiten gleichzeitig bewegt und verstellt werden.

[0016] Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung ist es bevorzugt, dass das Werkstück von der ersten Wechseleinheit auf die zweite Wechseleinheit umspannbar ist. So kann an der ersten Wechseleinheit ein erstes Drückwerkzeug und an der zweiten Wechseleinheit ein zweites Drückwerkzeug vorgesehen sein, welche zueinander unterschiedlich sind. Dabei kann das Werkstück zunächst in dem ersten Drückwerkzeug eingespannt werden, wobei eine erste Seite bearbeitet oder ein erster Umformschritt durchgeführt wird. Anschließend kann das Werkstück in der Rüstposition auf die zweite Wechseleinheit manuell oder vorzugsweise durch eine automatische Umspanneinrichtung umgesetzt werden. Dabei wird das Werkstück an dem zweiten Drückwerkzeug gehaltert, so dass ein zweiter Bearbeitungsschritt durchgeführt werden kann. So kann man sich den Einsatz von Zwischenlagerungen oder unflexible Mehrstationen-Maschinen ersparen. Die Wechseleinheiten können sich auch gleichzeitig oder zeitlich voneinander versetzt in der Rüstposition befinden.

[0017] Die Vorrichtung kann so als eine flexible Mehrstationen-Maschine eingesetzt werden. Flexibel, je nach Werkstück, kann die Vorrichtung als eine Einzelspindel-Vorrichtung zwei unterschiedliche Werkstücke bearbeiten oder als Mehrfachspindel-Vorrichtung ein einzelnes Werkstück im Folgeverbund bearbeiten. Der Transfer erfolgt vorzugsweise durch Be- und Entladung mittels Transportbänder mit einer anwählbaren Wendestation.

[0018] Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die Rotationsachse horizontal oder vertikal angeordnet ist. Die Wechseleinrichtung nach der Erfindung ist für beide Spindelanordnungen einsetzbar, wobei eine vertikale Anordnung, insbesondere eine hängende Spindelanordnung besonders vorteilhaft ist. Bei einer derartigen vertikalen Anordnung erfolgt die Wechselbewegung vorzugsweise in einer horizontalen Ebene.

[0019] Grundsätzlich erfolgt eine relative Zustellung der mindestens einen Umformrolle durch ein axiales und/oder radiales Verstellen der Umformrolle selbst. Dies kann durch entsprechende Supporte für die einzelnen Umformrollen erreicht werden. Vorzugsweise kann auch eine axiale und/oder radiale Zustellbewegung des Werkstücks vorgesehen sein.

[0020] Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung kann darin gesehen werden, dass zum Durchführen des Drück- oder Drückwalzvorganges die mindestens eine Umformrolle axial feststehend ist, wobei das Werkstück axial verfahrbar gelagert ist. Das an der Spanneinrichtung eingespannte Werkstück wird vorzugsweise mit der Wechseleinheit während des Umformvorganges axial verfahren.

[0021] Im Sinne der Erfindung umfasst ein Drückwalzen nicht nur ein Umformen mit einer Wanddickenveränderung, sondern ist allgemeiner zu verstehen, so dass auch ein Umformen bei gleichbleibender Wanddicke, auch Drücken genannt, mit umfasst ist.

[0022] Weiterhin ist es vorteilhaft, dass an der Rüstposition eine Be- und Entladeeinrichtung vorgesehen ist. Dies kann eine einfache Mechanik zum Zu- und/oder Abführen des Werkstücks sein. Grundsätzlich sind auch Handhabungseinrichtungen, insbesondere Mehrachsroboter, einsetzbar. Aufgrund der verbesserten Zugänglichkeit an der Rüstposition kann eine Zu- und Abführbewegung ohne die Gefahr einer Kollision relativ schnell durchgeführt werden. Es ist auch eine Aufheizung des Werkstücks durch eine Heizeinrichtung oder ein Wechsel des Drückwerkzeugs vorzugsweise durch eine automatische Wechseleinrichtung möglich. Der Werkzeugwechsel kann in einer zusätzlichen Rüstposition erfolgen, welche parallel zur ersten Rüstposition ist.

[0023] Vorzugsweise werden die Umformrollen angetrieben, vorzugsweise mit der gleichen Umformgeschwindigkeit, die die Werkstückoberfläche aufweist. Dazu kann es erforderlich sein, die Drehzahl im Prozess automatisch anzupassen. Diese kann beispielsweise durch einen Freilauf des Antriebes oder einer aktiven Drehzahlregelung geschehen.

[0024] Bevorzugt ist es weiterhin, dass die mindestens eine Umformrolle an einem verstellbaren Rollensupport gelagert ist und dass an dem Rollensupport eine Rollenwechseleinrichtung angeordnet ist. Die Rollenwechseleinrichtung kann insbesondere eine Revolveranordnung mit einem Revolverträger sein, an welchem mehrere unterschiedliche Umformrollen angeordnet sind. Durch eine Verstellung des Rollenträgers kann die jeweils gewünschte Umformrolle in die Bearbeitungsposition verstellt werden. Hierdurch wird die Einsatzvielfalt weiter verbessert und Nebenzeiten zum Rüsten der Maschine verringert. Es kann eine Vielzahl von Umformrollen vorgesehen sein, welche auch gleichzeitig an der Außen- und/oder Innenseite des Werkstücks auf dieses einwirken.

[0025] Das erfindungsgemäße Verfahren zum Umformen ist dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel und die Spanneinrichtung zu einer Wechseleinheit zusammengefasst sind, welche quer zur Rotationsachse verstellbar sind, wobei die Wechseleinheit zwischen einer Umformposition und einer Rüstposition verstellt wird.

[0026] Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere auf der zuvor beschriebenen Vorrichtung durchgeführt werden. Es können dabei die zuvor genannten Vorteile erzielt werden.

[0027] Eine bevorzugte Verfahrensvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass eine erste Wechseleinheit mit einer ersten Spindel und einer ersten Spanneinrichtung und mindestens eine zweite Wechseleinheit mit einer zweiten Spindel und einer zweiten Spanneinrichtung vorgesehen sind, wobei die erste Wechseleinheit und die mindestens zweite Wechseleinheit wechselweise zwischen der Umformposition und der Rüstposition verstellt werden. Durch die Wechsel- oder Austauschbewegung kann ein besonders schneller Werkstückwechsel oder ein schnelles Rüsten erfolgen. Dies reduziert Nebenzeiten und erhöht die Hauptzeit der Maschine. Hierdurch werden der Nutzungsgrad und die Effizienz der Maschine und des Umformverfahrens verbessert.

[0028] Ein besonders effizientes Wechseln wird nach einer Weiterbildung der Erfindung dadurch erreicht, dass die mindestens eine Wechseleinheit zum Verstellen zwischen der Drückwalzposition und der Rüstposition linear verfahren oder verschwenkt wird. Das lineare Verfahren kann beispielsweise mit einem Stellzylinder, einer Kugelrollenspindel oder einem Linearantrieb erfolgen. Zum Verschwenken kann ein Drehmotor oder ein Stellzylinder mit einer entsprechenden Anlenkung an einem Schwenkmechanismus erfolgen.

[0029] Grundsätzlich kann das Werkstück beim Umformen axial feststehen, während dieses von den Umformrollen axial überlaufen wird. Besonders vorteilhaft ist es nach einer Ausführungsvariante der Erfindung, dass zum Durchführen des Umformvorganges die mindestens eine Umformrolle axial feststeht, wobei das Werkstück axial verfahren wird. Da das Werkstück bereits an einer verfahrbaren Wechsel- oder Verfahreinheit mit der Spindel gelagert ist, kann diese Wechsel- und Verfahreinheit auch beim Drückwalzen zum Verfahren des Werkstücks eingesetzt werden. Es kann hierdurch ein zusätzlicher axialer Verfahrantrieb der Umformrollen mit den entsprechenden Führungen erreicht werden.

[0030] Weiterhin können für das Abschieben des umgeformten Werkstücks Abstreifer oder Ausstoßer vorgesehen sein. Außerdem kann speziell der Ausstoßer als eine verschiebbare Achse ausgebildet sein. Vorzugsweise sind die Supporte für die Umformrollen so angeordnet, dass die Leerwege möglichst gering sind.

[0031] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter erläutert, welche schematisch in den Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1

eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Umformen in einem ersten Betriebszustand;

Fig. 2

eine Vorderansicht der Vorrichtung von Fig. 1 in einem zweiten Betriebszustand;

Fig. 3

eine Draufsicht auf die Vorrichtung der Figuren 1 und 2;

Fig. 4

eine Vorderansicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit unterschiedlichen Wechseleinheiten;

Fig. 5

eine Draufsicht auf eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung zum Umformen; und

Fig. 6

eine Draufsicht auf eine abgewandelte erfindungsgemäße Vorrichtung.

[0032] Eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zum Umformen eines Werkstücks 5 ist in den Figuren 1 bis 3 dargestellt. Die Vorrichtung 10 weist einen etwa rechteckigen Maschinenrahmen 12 mit einem Maschinenbett 14 und einem trägerartigen Oberteil 18 auf, welcher über insgesamt vier vertikale Ständer 16 mit dem Maschinenbett 14 verbunden ist. An den beiden inneren Ständern 16 sind vertikal verfahrbare Rollensupporte 27 gelagert, an welchen jeweils eine Umformrolle 28 zum Kontaktieren der Außenseite eines Werkstücks 5 drehbar gelagert sind.

[0033] Das Werkstück 5 wird an einer ersten Rüststation 35 gemäß Fig. 1 von einer Be- und Entladeeinrichtung 60 mit einer Hubeinrichtung an eine erste Wechseleinheit 30 übergeben. Die erste Wechseleinheit 30 weist eine erste Spindel 31 auf, welche von einem ersten Drehantrieb 32 rotierend antreibbar ist. An dem unteren Ende der ersten Spindel 31 ist eine erste Spanneinrichtung 34, insbesondere ein Spannfutter mit radial zustellbaren Spannbacken angeordnet. Das topfförmige Werkstück 5 wird mittels der ersten Spanneinrichtung 34 drehfest mit der ersten Spindel 31 der ersten Wechseleinheit 30 verbunden. Die erste Wechseleinheit 30 ist an einem schlittenartigen Verstellelement 22 befestigt, welches Teil einer Verstelleinrichtung 20 am Oberteil 18 der Vorrichtung 10 ist. Das plattenförmige Verstellelement 22 ist horizontal entlang einer Linearführung 24 verfahrbar, welche entlang des Oberteils 18 angeordnet ist. Am Maschinenrahmen 12 ist weiterhin ein Hydraulikzylinder als ein Linearantrieb 26 angeordnet, welcher mit dem Verstellelement 22 zum Durchführen einer linearen Verschiebebewegung ausgebildet ist.

[0034] Neben der ersten Wechseleinheit 30 ist an dem Verstellelement 22 eine zweite Wechseleinheit 40 angeordnet. Die zweite Wechseleinheit 40 ist gleich zu der ersten Wechseleinheit 30 ausgebildet und weist eine zweite Spindel 41, einen zweiten Drehantrieb 42 sowie eine zweite Spanneinrichtung 44 zum Spannen eines weiteren Werkstücks 5 auf.

[0035] Durch ein Betätigen des Linearantriebs 26 wird die erste Wechseleinheit 30 von der ersten Rüststation 35, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, in eine mittige Bearbeitungsoder Umformstation verfahren, wie anschaulich Fig. 2 zu entnehmen ist. Bei dieser Verfahrbewegung wird gleichzeitig die zweite Wechseleinheit 40 von der mittigen Umformposition in eine seitliche zweite Rüstposition in einer zweiten Rüststation 45 verfahren. Das zuvor bearbeitete Werkstück 5 kann über eine in Fig. 2 nicht dargestellte Be- und Entladeeinrichtung 60 entnommen werden. Anschließend kann ein neu zu bearbeitendes Werkstück 5 der zweiten Wechseleinheit 40 zugeführt und mit der zweiten Spanneinrichtung 44 gespannt werden.

[0036] Während dieses Rüstvorganges an der zweiten Wechseleinheit 40 erfolgt gleichzeitig eine Bearbeitung des Werkstücks 5 an der ersten Wechseleinheit 30 in der Umformposition gemäß Fig. 2. In der Umformposition wird das Werkstück 5 mittels des ersten Drehantriebes 32 in Rotation um eine Rotationsachse 11 versetzt. An das rotierende Werkstück 5 werden von gegenüberliegenden Seiten zwei Umformrollen 28 zugestellt, welche eine Außenseite des Werkstücks 5 umformen. Die Umformrollen 28 sind dabei radial und axial gegenüber dem Werkstück 5 verfahrbar.

[0037] Gleichzeitig werden Innenrollen 38 an eine Innenseite des zylindrischen Werkstücks 5 zugestellt. Die Innenrollen 38 sind an einer Gegenspindel 13 angeordnet, welche über einen Schlitten 15 vertikal verfahrbar ist. Der Schlitten 15 ist dabei entlang von Vertikalführungen an den beiden inneren Ständern 16 verfahrbar gelagert. Die Gegenspindel 13 kann passiv oder selbst aktiv mittels eines Drehantriebes rotierend angetrieben sein.

[0038] Nach Abschluss der Umformoperation an dem Werkstück 5 kann die erste Wechseleinheit 30 wieder von der mittigen Umformposition zu der seitlichen ersten Rüststation 35 mittels der Verstelleinrichtung 20 rückgestellt werden. Dabei wird gleichzeitig wieder ein neues Werkstück 5 an der zweiten Wechseleinheit 40 zugestellt, so dass ohne wesentliche Zeitunterbrechung eine neue Umformbearbeitung erfolgen kann. Das fertig bearbeitete Werkstück 5 wird an der ersten Rüststation 35 entnommen und durch ein neu zu bearbeitendes Werkstück 5 ersetzt. Sodann kann ein weiterer Bearbeitungszyklus erfolgen.

[0039] Eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung 10 ist in Fig. 4 dargestellt, wobei diese weitgehend der zuvor beschriebenen Vorrichtung 10 gemäß den Figuren 1 bis 3 entspricht. In Abwandlung von der zuvor beschriebenen Ausführungsform weist die Vorrichtung 10 zwei unterschiedliche Wechseleinheiten 30, 40 auf. An der zweiten Wechseleinheit 40 ist ein Drückwerkzeug 48 angeordnet. An dem Drückwerkzeug 48, welches an einer zweiten Spindel 41 der zweiten Wechseleinheit 40 angebracht ist, ist das Werkstück 5 eingespannt. Dabei bildet das Drückwerkzeug 48 zumindest ein Teil einer Spanneinrichtung. Zum axialen Andrücken ist an der vertikal verfahrbaren Gegenspindel 13 eine Andrückplatte 17 angeordnet, welche axial gegen das Werkstück 5 gedrückt wird. Die Gegenspindel 13 kann durch einen Drehantrieb synchron mit dem zweiten Drehantrieb 42 an der zweiten Wechseleinheit 40 angetrieben sein. Nach Abschluss der Bearbeitung wird die Gegenspindel 13 nach unten gefahren, während das umgeformte Werkstück 5 an dem Drückwerkzeug 48 gehalten ist. In diesem Zustand wird die zweite Wechseleinheit 40 zu der zweiten Rüststation 45 verfahren, während gleichzeitig die erste Wechseleinheit 30 mit einem neu zu bearbeitenden Werkstück 5 von der ersten Rüststation 35 in die mittige Umformposition verfahren wird. Die von den unterschiedlichen Wechseleinheiten 30, 40 gehaltenen Werkstücke 5 können unterschiedlich sein und/oder unterschiedlich bearbeitet werden.

[0040] In Fig. 5 ist eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung 10 mit einem winkelig angeordneten Maschinenbett 14 dargestellt. Bei dieser Maschinenanordnung sind insgesamt drei mittige vertikale Ständer 16 angeordnet. Entlang dieser mittigen Ständer 16 sind insgesamt drei Umformrollen 28 jeweils versetzt um 120° zueinander angeordnet. In der Umformposition können somit insgesamt drei Umformrollen 28 an der Außenseite des Werkstücks 5 angreifen.

[0041] Bei der Darstellung gemäß Fig. 5 ist das Werkstück 5 an der zweiten Wechseleinheit 40 in der Umformposition. Nach Abschluss der Umformbearbeitung wird die zweite Wechseleinheit 40 mit dem Werkstück 5 zu einer zweiten rechtsseitigen Rüststation 45 verfahren. Gleichzeitig oder zeitlich versetzt hierzu kann eine erste Wechseleinheit 30 mit einem neuen Werkstück 5 von der ersten Rüststation 35 in die Umformposition verfahren werden.

[0042] Das fertig geformte Werkstück 5 kann an der jeweiligen Rüststation 35, 45 mittels einer Be- und Entladeeinrichtung 60, welche als ein Mehrachsroboter mit einem Greifer ausgebildet ist, von der jeweiligen Wechseleinheit 30, 40 entnommen werden. Anschließend kann von einem nicht dargestellten Lagerplatz ein Rohling aufgenommen und in die jeweilige Wechseleinheit 30, 40 eingesetzt werden.

[0043] In Fig. 6 ist eine abgewandelte Vorrichtung 10 dargestellt, welche weitgehend der Vorrichtung 10 von Fig. 5 entspricht. Zusätzlich ist zwischen zwei mittigen Ständern 16 im Bereich des Rollensupports 27 eine Rollenwechseleinrichtung 66 mit einem Mehrachsroboterarm angeordnet. Mit der Rollenwechseleinrichtung 66 kann eine Umformrolle 28 bei Verschleiß oder einer Formänderung gewechselt werden.

[0044] Der Werkzeugwechsel kann automatisiert erfolgen, so dass das Werkzeug in einer speziell ausgebildeten Rüstposition aufgenommen und nach Gebrauch wieder abgegeben wird. Die Werkzeuge können beispielsweise von einem Werkzeugwechselwagen, einer Wechselpalette oder einem automatischen Magazin direkt oder mit Hilfseinrichtungen entnommen werden. Die Be- und Entladeeinrichtung 60 kann beispielsweise als Hilfsvorrichtung zum Wechsel der Werkzeuge eingesetzt werden.

[0045] Aus Platzgründen oder Gründen der Zugänglichkeit kann auch mindestens eine Alternativposition für den Werkzeugwechsel vorgesehen sein. Diese sollte parallel zur ersten durch weitere radiale Verschiebung der Wechseleinheit 30, 40 erreichbar sein. Mindestens eine Alternativposition kann pro Wechseleinheit 30, 40 vorgesehen werden.

[0046] Die Fig. 3, Fig. 5 und Fig. 6 zeigen Ausführungsbeispiele für die Anordnung der Supporte. Während bei dem Vorrichtungsaufbau der Fig. 3 nach dem Einfahren der Wechseleinheit 30, 40 in die Bearbeitungsposition noch ein radiales und axiales Verschieben der Umformrollen 28 erforderlich ist, können die Drückwalzsupporte auch um 90° versetzt werden. Damit würde die radiale Zustellung der Umformrollen 28 senkrecht zur Verschiebung der Wechseleinheit 30, 40 erfolgen, so dass keine zusätzlich axiale Zustellung der Umformrollen 28 notwendig wäre bzw. die radiale Zustellung minimiert werden kann.

[0047] Die Fig. 5 und 6 zeigen eine derart optimierte Anordnung der Drückwalzsupporte, jedoch hier speziell für eine 3x 120°-Anordnung der Umformrollen 28. Hier erfolgt jedoch optimaler Weise die Zustellung der Wechseleinheiten 30, 40 nicht unter 90° sondern nur 60°, genau zwischen den beiden Umformrollen 28. Dadurch entfällt die axiale Zustellung, jedoch wir eine höhere radiale Zustellung in Kauf genommen.

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Umformen mit

- mindestens einer Spindel (31, 41), welche über einen Drehantrieb (32, 42) rotierend antreibbar ist,

- einer Spanneinrichtung (34, 44), welche an der Spindel (31, 41) angeordnet ist und zum Aufnehmen und Spannen eines Werkstücks (5) an der Spindel (31, 41) ausgebildet ist, und

- mindestens einer Umformrolle (28), welche axial und/oder radial relativ an das Werkstück (5) zum Durchführen eines Drück- oder Drückwalzvorganges zustellbar ist,

dadurch gekennzeichnet,

- dass die Spindel (31, 41) und die Spanneinrichtung (34, 44) zu einer Wechseleinheit (30, 40) zusammengefasst sind, welche quer zur Rotationsachse (11) verstellbar ist, und

- dass die Wechseleinheit (30, 40) zwischen einer Umformposition und einer Rüstposition verstellbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Wechseleinheit (30, 40) den Drehantrieb (32, 42) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine erste Wechseleinheit (30) mit einer ersten Spindel (31) und einer ersten Spanneinrichtung (34) und mindestens eine zweite Wechseleinheit (40) mit einer zweiten Spindel (41) und einer zweiten Spanneinrichtung (44) vorgesehen sind und
dass die erste Wechseleinheit (30) und die mindestens eine zweite Wechseleinheit (40) wechselweise zwischen der Umformposition und der Rüstposition verstellbar sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die mindestens eine Wechseleinheit (30, 40) schwenkbar oder linear verfahrbar gelagert ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste Wechseleinheit (30) und die mindestens eine zweite Wechseleinheit (40) auf einem gemeinsamen Verstellelement (22) angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Rotationsachse (11) horizontal oder vertikal angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass zum Durchführen des Drück- oder Drückwalzvorganges die mindestens eine Umformrolle (28) axial feststehend ist, wobei das Werkstück (5) axial verfahrbar gelagert ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass an der Rüstposition eine Be- und Entladeeinrichtung (60) vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Werkstück (5) von der ersten Wechseleinheit (30) auf die zweite Wechseleinheit (40) umspannbar ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die mindestens eine Umformrolle (28) an einem verstellbaren Rollensupport (27) gelagert ist und
dass an dem Rollensupport (27) eine Rollenwechseleinrichtung (66) angeordnet ist.

11. Verfahren zum Umformen, insbesondere mit einer Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem

- mindestens eine Spindel (31, 41) mittels eines Drehantriebes (32, 42) rotierend angetrieben wird,

- ein Werkstück (5) mittels einer Spanneinrichtung (34, 44) an der Spindel (31, 41) aufgenommen und an der Spindel (31, 41) gespannt wird und

- mindestens eine Umformrolle (28) axial und/oder radial relativ an das Werkstück (5) zum Durchführen eines Drück- oder Drückwalzvorganges zugestellt wird,

dadurch gekennzeichnet,
dass die Spindel (31, 41) und die Spanneinrichtung (34, 44) zu einer Wechseleinheit (30, 40) zusammengefasst sind, welche quer zur Rotationsachse (11) verstellbar ist, wobei die Wechseleinheit (30, 40) zwischen einer Umformposition und einer Rüstposition verstellt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine erste Wechseleinheit (30) mit einer ersten Spindel (31) und einer ersten Spanneinrichtung (34) und mindestens eine zweite Wechseleinheit (40) mit einer zweiten Spindel (41) und einer zweiten Spanneinrichtung (44) vorgesehen sind, wobei die erste Wechseleinheit (30) und die mindestens eine zweite Wechseleinheit (40) wechselweise zwischen der Umformposition und der Rüstposition verstellt werden.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die mindestens eine Wechseleinheit (30, 40) zum Verstellen zwischen der Umformposition und der Rüstposition linear verfahren oder verschwenkt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass zum Durchführen des Drück- oder Drückwalzvorganges die mindestens eine Umformrolle (28) axial fest steht, wobei das Werkstück (5) axial verfahren wird.

Amended claims

Geänderte Patentansprüche gemäss Regel 137(2) EPÜ.

1. Vorrichtung zum Umformen mit

- mindestens einer Spindel (31, 41), welche über einen Drehantrieb (32, 42) rotierend antreibbar ist,

- einer Spanneinrichtung (34, 44), welche an der Spindel (31, 41) angeordnet ist und zum Aufnehmen und Spannen eines Werkstücks (5) an der Spindel (31, 41) ausgebildet ist, und

- mindestens einer Umformrolle (28), welche axial und/oder radial relativ an das Werkstück (5) zum Durchführen eines Drück- oder Drückwalzvorganges zustellbar ist,

- wobei die Spindel (31, 41) und die Spanneinrichtung (34, 44) zu einer Einheit zusammengefasst sind, welche quer zur Rotationsachse (11) verstellbar ist, und

- die Einheit zwischen einer Umformposition, in welcher der Drück- oder Drückwalzvorgang durchgeführt wird, und einer Rüstposition zum Rüsten verstellbar ist,

dadurch gekennzeichnet,
dass eine erste Wechseleinheit (30) mit einer ersten Spindel (31) und einer ersten Spanneinrichtung (34) und mindestens eine zweite Wechseleinheit (40) mit einer zweiten Spindel (41) und einer zweiten Spanneinrichtung (44) vorgesehen sind und
dass die erste Wechseleinheit (30) und die mindestens eine zweite Wechseleinheit (40) wechselweise zwischen der Umformposition und der Rüstposition verstellbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Wechseleinheiten (30, 40) einen eigenen Drehantrieb (32, 42) aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Rüstposition außerhalb eines Gehäuses der Vorrichtung (10) liegt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die mindestens eine Wechseleinheit (30, 40) schwenkbar oder linear verfahrbar gelagert ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste Wechseleinheit (30) und die mindestens eine zweite Wechseleinheit (40) auf einem gemeinsamen Verstellelement (22) angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Rotationsachse (11) horizontal oder vertikal angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass zum Durchführen des Drück- oder Drückwalzvorganges die mindestens eine Umformrolle (28) axial feststehend ist, wobei das Werkstück (5) axial verfahrbar gelagert ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass an der Rüstposition eine Be- und Entladeeinrichtung (60) vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Werkstück (5) von der ersten Wechseleinheit (30) auf die zweite Wechseleinheit (40) umspannbar ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die mindestens eine Umformrolle (28) an einem verstellbaren Rollensupport (27) gelagert ist und
dass an dem Rollensupport (27) eine Rollenwechseleinrichtung (66) angeordnet ist.

11. Verfahren zum Umformen, insbesondere mit einer Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem

- mindestens eine Spindel (31, 41) mittels eines Drehantriebes (32, 42) rotierend angetrieben wird,

- ein Werkstück (5) mittels einer Spanneinrichtung (34, 44) an der Spindel (31, 41) aufgenommen und an der Spindel (31, 41) gespannt wird und

- mindestens eine Umformrolle (28) axial und/oder radial relativ an das Werkstück (5) zum Durchführen eines Drück- oder Drückwalzvorganges zugestellt wird,

wobei die Spindel (31, 41) und die Spanneinrichtung (34, 44) zu einer Einheit (30, 40) zusammengefasst sind, welche quer zur Rotationsachse (11) zwischen einer Umformposition, in welcher der Drück- oder Drückwalzvorgang durchgeführt wird, und einer Rüstposition zum Rüsten verstellt wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine erste Wechseleinheit (30) mit einer ersten Spindel (31) und einer ersten Spanneinrichtung (34) und mindestens eine zweite Wechseleinheit (40) mit einer zweiten Spindel (41) und einer zweiten Spanneinrichtung (44) vorgesehen sind, wobei die erste Wechseleinheit (30) und die mindestens eine zweite Wechseleinheit (40) wechselweise zwischen der Umformposition und der Rüstposition verstellt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass die mindestens eine Wechseleinheit (30, 40) zum Verstellen zwischen der Umformposition und der Rüstposition linear verfahren oder verschwenkt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass zum Durchführen des Drück- oder Drückwalzvorganges die mindestens eine Umformrolle (28) axial fest steht, wobei das Werkstück (5) axial verfahren wird.

Zeichnung