EP3959022A1

EP3959022A1 - Umformverfahren und umformvorrichtung

Info

Publication number: EP3959022A1
Application number: EP19720560.2A
Authority: EP
Inventors: Andreas Gregor Karl BÜLTMANN
Original assignee: BL Chemie GmbH and Co KG
Current assignee: BL Chemie GmbH and Co KG
Priority date: 2019-04-26
Filing date: 2019-04-26
Publication date: 2022-03-02
Also published as: WO2020216455A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Umformverfahren, umfassend die folgenden Schritte: - Einführen eines Rohrs (104) in eine Öffnung einer Matrize (101), wobei die Öffnung zumindest einen Bereich mit einem geringeren Umfang aufweist als ein Außenumfang des Rohrs (104); und daraufhin - Bewegung der Matrize (101), wobei das Rohr (104) während der Bewegung innen hohl ist oder wobei innerhalb des Rohrs (104) während der Bewegung im Bereich der Matrize (101) ein Innenwerkzeug angeordnet ist, das nach Beendigung der Bewegung aus dem Rohr (104) entnommen wird.

Description

Umformverfahren und Umformvorrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Umformverfah ren gemäß

Anspruch 1 und eine Umformvorrichtung gemäß Anspruch 6.

Aus dem Stand der Technik sind Ziehverfahren bekannt, die der Umformung eines Rohrs oder einer Stange dienen . Dabei wird das Rohr oder die Stange du rch eine Öffnung einer Ziehmatrize gezogen . Ein Umfang der Öffnung ist dabei kleiner als ein Au ßenumfang des Rohrs bzw. der Stange. Aufgrund des Ziehens du rch die Öffnung wi rd das Rohr bzw. die Stange also umgeformt. Auf diese Weise wird der Au ßenumfang des Rohrs bzw. der Stange reduziert. Je nach

Verfahren kann auch die Wandstärke des Rohrs reduziert werden . Demgegenüber liegt der vorl iegenden Erfindung die Aufgabe

zugrunde, ein Umformverfahren zu schaffen , das mit einer

platzsparenden Vorrichtung durchgefü hrt werden kann . Au ßerdem sollen eine solche Umformvorrichtung und ein System mit einer solchen Umformvorrichtung und einem Rohr geschaffen werden .

Diese Aufgabe wird durch ein Umformverfahren gemäß Anspruch 1 , eine Umformvorrichtung gemäß Anspruch 6 und ein System gemäß Anspruch 1 7 gelöst. Ausfü hrungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben .

Zunächst wi rd ein Rohr in eine Öffnung einer Matrize ei ngefü hrt. Die Öffnung weist zumindest einen Bereich mit einem geringeren Umfang als ein Au ßenumfang des Rohrs auf . Anschl ießend wird die Matrize bewegt. Während dieser Bewegung ist das Roh r innen ho hl oder es ist ein I nnenwerkzeug im Bereich der Matrize angeordnet, das nach Beendigung der Bewegung aus dem Rohr entnommen wi rd. Die Matrize kann insbesondere über das komplette Rohr bewegt werden . Es ist auch insbesondere möglich , dass das komplette Roh r innen hohl ist. Unter einem I nnenwerkzeug wird im Rahmen dieser Beschreibung ein Gegenstand verstanden , der zu Umformzwecken während der

Durchfü hrung des Umformverfahrens im Rohr angeordnet und danach aus dem Rohr entnommen wird. Das I nnenwerkzeug kann

beispielsweise einen I nnenumfang des Rohrs definieren .

Die an und in dem Rohr auftretenden Umformprozesse ähneln dabei den Umformprozessen , die bei herkömmlichen Ziehverfahren auftreten . Es wird jedoch im Gegensatz zum Stand der Technik die Matrize bewegt. Daher kann das Verfahren durch eine Vorrichtung durchgefü hrt werden , die etwas länger als das umzuformende Rohr ist. I m Stand der Technik beträgt die Länge der Vorrichtung mehr als das Doppelte der Länge des Rohrs, da sowohl vor als auch hinter der Matrize Platz für das Roh r vorhanden sein muss. Ein weiterer Vortei l ist, dass zum Einlegen und zum Herausnehmen des Rohrs aus der Vorrichtung die gleichen Werkzeuge verwendet werden können . I m Stand der Technik müssen entweder Werkzeuge zum Einlegen und Werkzeuge zum Herausnehmen auf jeder Seite der Matrize vorhanden sein . Alternativ können die Werkzeuge auch von einer Seite zur anderen verschoben werden .

Nach einer Ausfü hrungsform der Erfindung kann das I nnenwerkzeug als Stange oder Stopfen ausgebildet sein . Es kann sich dabei um einen fliegenden Stopfen oder um einen Stopfen mit Stopfenstange handeln . Nach einer Ausfü hrungsform der Erfindung kann das Rohr während der Bewegung an einem noch nicht durch die Matrize gefü hrten Ende festgehalten werden . Nach einer Ausfü hrungsform der Erfindung kann das festgehaltene Ende während der Bewegung der Matrize in der gleichen Richtung bewegt werden , in der auch die Matrize bewegt wird . Somit wird der noch nicht umgeformte Teil des Rohrs auf Zug gehalten , wodurch sich die durch die Matrize aufzuwendende Kraft für die Umformung des Rohrs reduziert. Au ßerdem haben praktische Versuche gezeigt, dass auf diese Weise eine besonders gleichmäßige Wandstärke des Rohrs erreicht werden kann .

Nach einer Ausfü hrungsform der Erfindung kann das festgehaltene Ende mit einer geregelten Kraft bewegt werden . Unter einer

geregelten Kraft wird dabei im Rahmen dieser Besch reibung

insbesondere verstanden , dass die auf das Rohr ausgeübte Kraft möglichst konstant gehalten wird. Fal ls das Haltemittel durch ein Drehmoment bewegt wi rd, kann es sich bei der geregelten Kraft um ein geregeltes Drehmoment handeln .

Die Umformvorrichtung gemäß Anspruch 6 umfasst einen Antrieb, eine Matrize und ei n I nnenwerkzeug. Die Matrize weist eine Öffnung auf , durch die ein Rohr h indurchfü hrbar ist, während das

I nnenwerkzeug innerhalb des Rohrs i m Bereich der Matrize

angeordnet ist. Wenn das I nnenwerkzeug als Stange ausgebildet ist, kann das I nnenwerkzeug auch im kompletten Roh r angeordnet sein . Die Öffnung weist zumindest einen Bereich mit einem geringeren Umfang als ein Au ßenumfang des Ro hrs auf . Die Matrize ist durch den Antrieb antreibbar. Wie bereits weiter oben erwähnt, ist der Vortei l einer solchen Umformvorrichtu ng die Platzersparn is. Außerdem kann das Rohr mit den gleichen Werkzeugen in die

Vorrichtung eingebracht und aus ihr entnommen werden.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das Innenwerkzeug als Stange oder Stopfen ausgebildet sein.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die

Umformvorrichtung ein Haltemittel umfassen, das zu Halterung des Rohrs ausgebildet ist. Die Matrize kann dazu ausgebildet sein von einem ersten Ende des Rohrs zu einem zweiten Ende des Rohrs durch den Antrieb bewegt zu werden. Das Haltemittel kann dazu ausgebildet sein, das Rohr am zweiten Ende zu halten, während die Matrize vom ersten Ende zum zweiten Ende bewegt wird. Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das Haltemittel dazu ausgebildet sein, in das Rohr eingeführt zu werden und im im Rohr eingeführten Zustand das Rohr zu greifen und in die Öffnung einzuführen. Das Haltemittel kann beispielsweise als

Innenspannzange ausgebildet sein. Unter dem„Greifen“ des Rohrs wird dabei insbesondere das Ausbilden einer kraftschlüssigen

Verbindung zwischen dem Haltemittel und dem Rohr verstanden, die ausreichend stabil ist, um das Rohr während der Umformung des Rohrs in der Matrize zu halten oder zu bewegen. Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das Haltemittel zur Ausbildung einer kraftschlüssigen Verbindung mit dem Rohr im im Rohr eingeführten Zustand ausgebildet sein.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die kraftschlüssige Verbindung so stabil sein, dass sie bei einer Bewegung der Matrize mit dem durch die Matrize hindurchgeführtem Rohr bestehen bleibt. Es ist auch insbesondere möglich, dass das Rohr während der Bewegung der Matrize unter Verwendung des Haltemittels bewegt werden kann . Beispielsweise kann das Haltemittel verwendet werden , um das unverformte Ende des Roh rs während des Umformvorgangs auf Zug zu halten . Nach einer Ausfü hrungsform der Erfindung kann das Haltemittel dazu ausgebildet sein , während der Bewegung der Matrize vom ersten Ende weg bewegt zu werden . So kann das Rohr während der

Umformung auf Zug gehalten werden , wodurch sich die durch die Matrize aufzuwendende Kraft für die Umformung des Rohrs reduziert. Au ßerdem haben praktische Versuche gezeigt, dass auf diese Weise eine besonders gleichmäßige Wandstärke des Rohrs erreicht werden kann .

Nach einer Ausfü hrungsform der Erfindung kann die

Umformvorrichtung ein Kraftregelmittel umfassen , das eine auf das Haltemittel ausgeübte Kraft regelt. Wie bereits in Bezug auf das Verfahren erwähnt, kann die geregelte Kraft auch als geregeltes Drehmoment ausgebildet sein . Das Kraftregelmittel kann

insbesondere dazu ausgebildet sein , die auf das Rohr ausgeübte Kraft mögl ichst konstant zu halten . Auf diese Weise wird eine

besonders gleichmäßige Umformung erreicht.

Nach einer Ausfü hrungsform der Erfindung kann der Antrieb dazu ausgebildet sein , das Haltemittel anzutreiben . Sowo hl die Matrize als auch das Haltemittel werden dann durch den gleichen Antrieb

angetrieben .

Nach einer Ausfü hrungsform der Erfindung kann die

Umformvorrichtung einen Haltemittelantrieb umfassen , der dazu ausgebildet ist, das Haltemittel zu bewegen . Dies ist besonders vorteil haft, da die für den Antrieb des Haltemittels zur Verfügung stehende Kraft unabhängig von der zur Matrize übertragenen Kraft ist. Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann ein Winkel, in dem das Rohr in die Öffnung hineinführbar ist, einstellbar sein. Dieser Winkel kann auch als Einlaufwinkel bezeichnet werden. Zu diesem Zweck kann die Orientierung der Matrize verstellbar sein.

Beispielsweise kann die Orientierung der Matrize relativ zu einer geometrischen Achse verstellbar sein, entlang der sich bei

unverstellter Matrize das Rohr erstreckt. Eine Einstellung des Einlaufwinkels kann vorteilhaft sein, um eine Exzentrizität des umgeformten Rohrs zu verringern. Unter der Exzentrizität wird dabei im Rahmen dieser Beschreibung

insbesondere eine Ungleichmäßigkeit der Rohrwandung verstanden. Die Exzentrizität lässt sich beispielsweise verringern, indem ein Messmittel zur Messung der Exzentrizität verwendet wird, um die Exzentrizität des Rohrs vor der Umformung zu messen. Das

Messergebnis kann verwendet werden, um den Einlaufwinkel zu verändern und so die Exzentrizität zu verringern.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter

Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden

Abbildungen. Dabei werden für gleiche und ähnliche Bauteile und für Bauteile mit gleichen oder ähnlichen Funktionen die gleichen

Bezugszeichen verwendet. Darin zeigen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine Vorrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung, bei der das Rohr nicht unter Zug gehalten wird;

Fig.2 eine schematische Draufsicht auf eine Vorrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung, bei der das Rohr unter Zug gehalten wird; und

Fig.3 eine schematische Draufsicht auf eine Vorrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung mit beidseitiger Führung der Matrize und Kraftmittel in der Mitte. Die Umformvorrichtung in Fig. 1 umfasst eine Führung 100, eine

Matrize 101, einen Antrieb 102 und ein Unterstützungsmittel 103. Die Matrize 101 kann durch den Antrieb 102 bewegt werden. Während dieser Bewegung wird sie durch die Führung 100 geführt. Durch eine Öffnung der Matrize 101 ragt ein Rohr 104. Dabei ist der Umfang der Öffnung zumindest in einem Teilbereich kleiner als der Außenumfang des Rohrs 104. Das Rohr 104 wird an einem Ende durch das

Unterstützungsmittel 103 gehalten.

Im Betrieb wird die Matrize 101 vom vom Unterstützungsmittel 103 gehaltenen Ende des Rohrs 104 in Richtung des losen Ende des Rohrs 104 bewegt. Dabei erfolgt aufgrund des kleineren Umfangs der Öffnung eine Umformung des Rohrs 104. Wenn die Matrize 101 komplett über das Rohr 104 bewegt wurde, wurde das komplette Rohr 104 umgeformt.

Während des Umformvorgangs kann innerhalb des Rohrs ein

Innenwerkzeug wie beispielsweise ein Stopfen oder eine Stange angeordnet sein, um einen Innendurchmesser des Rohrs zu

definieren.

Die Vorrichtung in Figur 2 funktioniert im Prinzip ähnlich wie die

Vorrichtung gemäß Figur 1. Sie unterscheidet sich hiervon

insbesondere durch das Haltern ittel 200, das das dem

Unterstützungsmittel 103 gegenüber angeordnete Ende des Rohrs 104 hält. Während der Umformung kann das Haltemittel 200 mit dem darin gehaltenen Ende des Rohrs 104 in der gleichen Richtung bewegt werden wie die Matrize 101, sodass das Rohr 104 im noch nicht umgeformten Bereich auf Zug gehalten wird, wodurch sich die

Umformung vereinfacht und eine besonders gleichmäßige Wandstärke des umgeformten Rohrs 104 erreicht wird. Die Bewegung des

Haltemittels 200 erfolgt vorzugsweise über eine Drehmomentregelung, wodurch eine besonders gleichmäßig auf das Rohr 104 ausgeübte Kraft erreicht werden kann. Das Haltemittel 200 kann vorzugsweise als Innenspannzange, ausgebildet sein.

Die Vorrichtung in Figur 3 funktioniert im Prinzip ähnlich wie die

Vorrichtungen gemäß Figur 1. Die Matrize 101 wird jedoch nicht durch eine einseitige Führung, sondern durch eine beidseitige Führung 300 geführt. Dies erhöht die Stabilität der Vorrichtung. Dabei kann die Matrize 101 durch ein Kraftmittel bewegt werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Umformverfahren, umfassend die folgenden Schritte:

Einführen eines Rohrs (104) in eine Öffnung einer Matrize (101), wobei die Öffnung zumindest einen Bereich mit einem geringeren Umfang aufweist als ein Außenumfang des Rohrs

(104); und daraufhin

Bewegung der Matrize (101), wobei das Rohr (104) während der Bewegung innen hohl ist oder wobei innerhalb des Rohrs (104) während der Bewegung im Bereich der Matrize (101) ein Innenwerkzeug angeordnet ist, das nach Beendigung der

Bewegung aus dem Rohr (104) entnommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenwerkzeug als Stange oder Stopfen ausgebildet ist.

3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass das Rohr (104) während der Bewegung an einem noch nicht durch die Matrize (101) geführten Ende festgehalten wird.

4. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, dadurch

gekennzeichnet, dass das festgehaltene Ende während der Bewegung der Matrize (101) in der gleichen Richtung wie die Matrize (101) bewegt wird.

5. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, dadurch

gekennzeichnet, dass das festgehaltene Ende mit einer geregelten Kraft bewegt wird.

6. Umformvorrichtung, umfassend einen Antrieb (102), eine

Matrize (101) und ein Innenwerkzeug, wobei die Matrize (101) eine Öffnung aufweist, durch die ein Rohr (104) hindurchführbar ist, während das Innenwerkzeug innerhalb des Rohrs (104) im Bereich der Matrize (101) angeordnet ist, wobei die Öffnung zumindest einen Bereich mit einem geringeren Umfang aufweist als ein Außenumfang des Rohrs (104), dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (101) durch den Antrieb (102) antreibbar ist.

7. Umformvorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, dadurch

gekennzeichnet, dass das Innenwerkzeug als Stange oder Stopfen ausgebildet ist.

8. Umformvorrichtung nach einem der beiden vorherigen

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die

Umformvorrichtung ein Haltemittel (200) umfasst, das zur

Halterung des Rohrs (104) ausgebildet ist, wobei die Matrize

(101) dazu ausgebildet ist, von einem ersten Ende des Rohrs (104) zu einem zweiten Ende des Rohrs (104) durch den Antrieb

(102) bewegt zu werden, und wobei das Haltemittel (200) dazu ausgebildet ist, das Rohr (104) am zweiten Ende zu halten, während die Matrize (101) vom ersten Ende zum zweiten Ende bewegt wird.

Umformvorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemittel (200) dazu ausgebildet ist, in das Rohr (104) eingeführt zu werden und im im Rohr (104) eingeführten Zustand das Rohr (104) zu greifen und in die Öffnung einzuführen.

Umformvorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemittel (200) zur Ausbildung einer kraftschlüssigen Verbindung mit dem Rohr (104) im im Rohr (104) eingeführten Zustand ausgebildet ist.

11. Umformvorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, dadurch

gekennzeichnet, dass die kraftschlüssige Verbindung so stabil ist, dass sie bei einer Bewegung der Matrize (101) mit dem durch die Matrize (101) hindurchgeführtem Rohr (104) bestehen bleibt.

12. Umformvorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemittel (200) dazu ausgebildet ist, während der Bewegung der Matrize (101) vom ersten Ende weg bewegt zu werden.

13. Umformvorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformvorrichtung ein

Kraftregelmittel umfasst, das eine auf das Haltemittel (200) ausgeübte Kraft regelt.

14. Umformvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (102) dazu ausgebildet ist, das Haltemittel (200) zu bewegen. 15. Umformvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformvorrichtung einen

Haltemittelantrieb umfasst, der dazu ausgebildet ist, das

Haltemittel (200) zu bewegen.

16. Umformvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Winkel, in dem das Rohr (104) in die Öffnung hineinführbar ist, einstellbar ist.

17. System, umfassend eine Umformvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 16 und das Rohr.