JP2018515341A - スピニング／フローフォーミングのための成形機およびスピニング／フローフォーミングのための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、機台と、主軸台と、主軸台に回転可能に取り付けられた主軸であって、被加工物を受け止めるために設けられたフローフォーミングマンドレルを有する主軸と、主軸に対して機台の長手方向に軸線方向に変位可能な、少なくとも１つの加工具を担持する支持体とを有する、被加工物のスピニング／フローフォーミングのための成形機に関する。更に、主軸を回転駆動するための主軸駆動装置と、支持体を変位させるための送り駆動装置とが設けられる。主軸駆動装置は、駆動ピニオンをそれぞれ有する少なくとも２つの駆動モータを有する。主軸は、これら駆動モータの駆動ピニオンによって駆動可能な駆動歯車を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、機台と、主軸台と、主軸台上に回転可能に取り付けられた主軸であって、被加工物を受け止めるべく設けられたフローフォーミングマンドレルを有する主軸とを有し、主軸に対して機台の長手方向に軸線方向に変位可能な、少なくとも１つの加工具を担持する支持体と、主軸を回転駆動するための主軸駆動装置と、支持体を変位させるための送り駆動装置とを有する、被加工物のスピニング／フローフォーミング用の成形機に関する。

本発明は、更に、主軸に固定されたフローフォーミングマンドレル上に被加工物が配置され、主軸は１つ以上の主軸駆動装置によって駆動され、被加工物のスピニング／フローフォーミングのために少なくとも１つの加工具が配置された支持体がフローフォーミングマンドレルに対して移動される、被加工物のスピニング／フローフォーミングのための方法に関する。

スピニングおよびフローフォーミングは、切削屑の出ない成形法であり、フローフォーミングマンドレルを回転させることによって、ほぼ回転対称の被加工物（ブランク）がその外周面に接している１つ以上のスピニングローラまたはフローフォーミングローラによって事前に規定された輪郭に押圧または伸長される。加工中、スピニングローラが被加工物に対して軸線方向に送られる。被加工物はフローフォーミングマンドレルの外郭に押し当てられて所望の輪郭に成形され、その際に肉薄化も行われ得る（フローフォーミング）。所謂フローターニング法またはスピンフローターニング法も前記成形法に含まれると理解されるべきである。

一般的なスピニング機が例えば特許文献１から推定される。

公知のスピニングまたはフローフォーミング機では、主軸はＶベルト、歯車、または歯付きベルト駆動装置を介して主軸モータによって駆動される。これにより、最大３００ｋＷの駆動力の使用が可能である。ヘッドアセンブリ内の複数の転位歯車を介して最大約４００００Ｎｍのトルクを実現できる。

このような駆動装置は、複数の転位歯車にコストがかかり、これら転位歯車内の摩擦損失によって効率の度合いが低下するという欠点を有する。高価な潤滑および冷却システムが通常据え付けられる。

加工対象の被加工物が大きい場合、および大幅に肉薄化を行う場合、成形のためにかなりの動力を印加する必要がある。特に、フローフォーミングマンドレルを回転させるために、および加工具、特にスピニングローラ、が配置された支持体を送るために、かなりの動力を要する。フローフォーミングマンドレルおよび支持体の公知の駆動装置には動力上限が存在する。

独国特許出願公開第３０ ４１ ２６７（Ａ１）号

本発明の目的は、高い成形動力の供給と大きな被加工物の加工とに適した、被加工物のスピニング／フローフォーミングのための成形機および対応する方法であって、成形機の設計ができる限り単純な、成形機および対応する方法を示すことである。

この目的は、一方では請求項１の特徴を有する成形機によって、他方では請求項５の特徴を有する成形機によって、達成される。更に、この目的は、請求項１８に記載の方法によって達成される。

複数の好適な実施形態がそれぞれの従属請求項に示されている。

本発明による成形機は、主軸駆動装置が少なくとも２つの駆動モータを有し、各駆動モータが駆動ピニオンを有することと、主軸はこれら駆動モータの駆動ピニオンによって駆動可能な駆動歯車を１つ以上有することとを特徴とする。

本発明の一中心概念は、主軸を駆動するための動力を複数の駆動モータによって供給することにあることが分かる。したがって、高トルクをもたらすために、大量に市販されている、したがって費用対効果をより高め得る、複数の小型モータを設けることができる。

本発明による成形機の一利点は、主軸の駆動歯車に作用する駆動トルク（総駆動トルク）が複数の、特に２つの、部分駆動トルクに分割されることである。したがって、駆動歯車は、大きな総荷重を一点で受ける代わりに、明らかにより小さい複数の部分荷重を受けることができる。これにより、駆動歯車の点荷重を明らかに減らすことができる。その結果、例えば、歯車の材料または寸法に対する要件を低減でき、ひいてはコストを節約できる。

本発明の更なる中心概念は、少なくとも２つの駆動モータを並列に作動させることである。このため、主軸を駆動するために、主軸に設けられた駆動歯車は、複数の駆動モータに割り当てられた複数の駆動ピニオンによって同時に駆動される。

本発明によると、これら駆動ピニオンおよび／または駆動モータは、主軸の駆動歯車に対して対称に配置されることが特に好ましい。ここで、対称配置とは、特に、複数の駆動ピニオンおよび駆動モータが駆動歯車から等距離である配置として理解されるものとする。更に、駆動歯車の回転軸線に対して回転対称の配置を意味するとも理解できる。駆動ピニオンまたは駆動モータが２つの場合、これらは互いに１８０°ずらされ、３つの場合は、互いに１２０°ずらされる。この対称配置により、駆動歯車から荷重ができる限り除かれる。これら駆動ピニオンおよび駆動モータがずらして配置されることによって、これら駆動モータの個々のトルクが駆動歯車のそれぞれ異なる点において生じる。マスタ・スレーブ動作によって、個々のモータの均一なトルク荷重が保証される。これは、成形機の歯車幅、ひいては歯車重量、およびこれに対応付けられた遠心モーメント（ＧＤ^２）または慣性モーメント、を大幅に減らすという利点を有する。これは、とりわけ、本機の加速および減速に対してプラスの効果を有する。

特に好適な一実施形態は、各駆動ピニオンが対応する駆動モータのモータ出力軸上に配置され、各駆動ピニオンが主軸の駆動歯車に直接噛み合うことを特徴とする。これら駆動装置をこの配置にすると、正確な速度同期が生じる。１つの例示的実施形態においては、１：１０のギア比ｉが達成される。これにより、０〜２００ｍｉｎ^−１の軸速度がもたらされ得る。軸速度が０〜５０ｍｉｎ^−１の場合、約５００００Ｎｍの一定トルクに達する。１０００００Ｎｍ超のトルクの実現も可能である。駆動モータと主軸との直結により、一般にコストがかかる、且つ摩耗し易い、複数の転位歯車を省くことができる。特定の一利点は、歯車内で通常浪費されるエネルギー（摩擦損失）を主軸のための追加の駆動エネルギーとして利用可能であることによってもたらされる。したがって、本発明による駆動装置の効率の度合いは、特に良好である。また、歯車箱を潤滑および冷却するための高価な潤滑および冷却システムが必要ない。

本発明によると、各駆動モータは緩速回転モータとして、特に三相非同期モータとして、設計されることが特に好ましい。このようなモータは、低速において高い公称トルクを有する。したがって、モータ出力からの動力を主軸に伝達するために、変速が不要であるか、または小さな変速のみでよいという利点を提供する。特に、この変速は、単一段変速として設計され得る。したがって、歯車損失または伝達損失を明らかに最小化できる。緩速回転の三相非同期モータは、時間的に一定な大きなトルクをもたらすために特に適している。したがって、１０００００Ｎｍ超のトルクの実現が可能である。

本発明による別の成形機は、送り駆動装置が複数の駆動ユニットを有し、これら駆動ユニットをガントリ動作で作動できることを特徴とする。支持体を駆動するための複数の駆動ユニットは、単一の中心駆動ユニットと異なり、駆動力が分割されるという利点がある。したがって、個々の駆動ユニットは、総駆動力の一部分のみを供給するだけでよい。これにより、総駆動力を単純な方法で増大させることができる。

高精度の円筒管を製造するために、これら駆動ユニットは同期速度で作動される必要がある。このために、これら駆動ユニットは所謂ガントリ動作で作動されるようになっている。ガントリ動作においては、例えば、１つ以上の駆動装置が先頭駆動ユニットに同期して追随することによって、部分的に異なる複数の駆動トルクによる対称的な送りが保証される。

これに関連して、少なくとも４つの駆動ユニットが設けられることが特に好ましい。被加工物の精確な加工のためには、これら駆動ユニットによってもたらされる軸線方向送りが高い位置決め精度で、できる限り対称に、システムに導入される必要がある。スピニングローラに対するフローフォーミングマンドレルの軸線方向の相対移動は、支持体の移動によって、または主軸台による主軸の移動によって、またはこの両方の組み合わせによって、実現可能である。主軸台は、ヘッドアセンブリとも記述され得る。これにより、４つの駆動ユニットは、支持体内への、または主軸を有する主軸台内への、送り力の特に確実で精確な導入を容易にすることが示されている。これら駆動ユニットの必要な同期は、特殊な調整技術によって保証される。

複数の送り力に求められる同期導入については、これら駆動ユニットが全く同じに設計されることが特に好適である。これら駆動ユニットの同一設計は、これら駆動ユニットの保管および修理コストの低減が可能であるという利点もある。

軸線方向への移動中に支持体または主軸台に対する傾斜モーメントをできる限り減らすために、好適な一実施形態によると、これら駆動ユニットは成形機の機械軸線周りに対称に配置されるようになっている。機械軸線とは、特に、主軸の回転軸線を通って延びる軸線であると理解されるものとする。この軸線は、更に、被加工物の加工によって支持体に作用する力の対称中心を形成する。したがって、複数の駆動ユニットのこのような対称配置は、機台上での支持体または主軸台の確実な案内を支援する。

本発明による成形機の有利な一実施形態は、各駆動ユニットがボールねじ軸を有することと、これらボールねじ軸が互いに平行に配置されることとを特徴とする。ボールねじ駆動装置は、その高い精度により、支持体の正確な位置決めのために適している。４つのボールねじ駆動装置が設けられ、ガントリシステムによって同期されることが好ましい。ＣＮＣ制御装置によって、これら駆動装置は回転角度が同期されて、または高い位置精度で、作動される。あるいは、遊星ローラねじ駆動装置を有する駆動装置を１台設けることもできる。

特に、特に長いボールねじにおいては、好適な一実施形態によると、少なくとも１つのボールねじ軸が複数部分から成る構成、特に２つの部分から成る構成、で設計され、ボールねじ軸の第１の部分は荷重がかかる加工域に配置され、ボールねじ軸のより小さな、第２の部分は荷重がかからない加工域に配置され、ボールねじ軸の第１の部分を支持するためにボールねじ軸の第２の部分にプレストレスをかけることができるようになっている。ここで、荷重がかかる加工域とは、特に、主軸台と支持体との間の区域であると理解されるものとする。ボールねじ軸の第２の部分は、支持体またはブレースの機能を有する。第１の部分の支持は、荷重がかからない、第２の部分にプレストレスをかけることによって実現される。

更に、支持体の位置制御および／または位置調整のために、回転エンコーダ／測定システムがボールねじ軸の第２の部分に配置されることが好ましい。インクリメンタルエンコーダとしても公知の回転エンコーダ／測定システムは、ルートの距離および方向の両方を検出でき、位置変化の高精度検出を容易にする。

特に長い被加工物の加工の場合、各ボールねじ軸の長さが長い必要がある。したがって、本発明の有利な一実施形態においては、少なくとも１つのボールねじ軸を支持するために、カロッタ支持体が設けられるようになっている。このような支持体によって、ボールねじ軸のたわみが減らされる。これにより、支持体のより精確な送りとより精確な案内とがもたらされる。したがって、被加工物の加工品質を向上させることができる。カロッタ支持体としての設計が有利である理由は、カロッタ支持体は摩擦を減らし、好適に製造可能であることによる。

カロッタ支持体は、共動するカロッタ支持体として、または連続的なカロッタ支持体として、設計可能である。あるいは、支持体の位置決め精度を向上するために、回転ナットと事前延伸された（プレストレスがかけられた）軸とを有するシステムを使用することもできる。

高トルクの故に、補強された設計においては、通常の公知のサイズ１５ではなく、サイズ２０以上のフローフォーミングマンドレルを受け止めるために、ＤＩＮ ５５０２７に言及されている工具ホルダが主軸に設けられる。高トルクを伝達するために、本発明の別の好適な実施形態によると、主軸はトルクをフローフォーミングマンドレルに押し込み係止式に伝達するようになっている。フローフォーミングマンドレルと主軸との間の押し込み係止接続に加え、特に摩擦係合接続を設けることができる。摩擦係合接続のために、主軸に設けられる工具ホルダは、円錐状ホルダとして形成される。

フローフォーミングマンドレルと主軸との間の押し込み係止接続がヒルト歯システムとして実現される、押し込み係止接続の特に好適な一実施形態が提供される。ヒルト歯は、工具ホルダの端面およびフローフォーミングマンドレルの端面の両方に位置する。ヒルト歯システムにより、押し込み係止と摩擦係合接続との組み合わせが特に有利で確実な方法で実現される。

高トルクにおいてもフローフォーミングマンドレルを確実に主軸上に保持するために、押しボタンまたは回転送り部を有する突き出し手段と接触圧延長部を有する心押台とが設けられ、これによりフローフォーミングマンドレルを主軸上に張設できることが好ましい。押しボタン／回転送り部を有する突き出し手段および接触圧延長部を有する心押台のそれぞれの軸方向力により、フローフォーミングマンドレルを工具ホルダの円錐上に張設でき、高トルクでの成形中、フローフォーミングマンドレルを確実に保持できる。これにより、被加工物の交換時にもフローフォーミングマンドレルを保持しておくことができる。

本発明の別の有利な実施形態においては、心押台に心押軸が設けられ、主軸と心押軸との間に回転速度同期を設定でき、この回転速度同期をトルク制御された動作に変換できる。これにより、特に大きな成形動力を実現できる。本機は、トルク制御された動作で駆動されることが好ましい。複数のスピニングローラまたはフローフォーミングローラが駆動されることにより、成形工程中に利用可能なトルクを更に増やすことができる。これらローラの周速は加工直径に同調されることが好ましい。

本発明の一改善態様によると、支持体のラジアルユニットおよび／またはスピニングローラが互いに対して調整可能に取り付けられ、ラジアルユニットおよび／またはスピニングローラは荷重下でアクチュエータによって軸線方向に調整可能であることが好ましい。複数のローラまたはラジアルユニットが直線的に調整可能に支持体内に取り付けられる。この調節可能性は、好ましくは軸線方向であるが、半径方向にもたらすこともできる。各ラジアルユニットは、各スピニングローラが回転可能に取り付けられる軸受要素である。直線駆動装置を有し得る対応するアクチュエータによって、個々のローラまたはラジアルユニットを互いに対して調整および位置揃えできる。これにより、少なくとも１つのラジアルユニットを、安定化フレームを介して間接的に、支持できる。この調整は、極めて精確な成形を実現できるように、荷重下で、ひいては成形動作の継続中に、実施されることが好ましい。

被加工物のスピニング／フローフォーミングのための本発明による方法は、主軸駆動装置が少なくとも２つの駆動モータを有し、各駆動モータが駆動ピニオンを有することと、主軸が駆動歯車を有し、この駆動歯車がこれら駆動モータの駆動ピニオンを介して駆動されることと、を特徴とする。本発明による成形機に関連して説明したように、この種の駆動装置によって特に高いトルクをもたらすことができる。

本方法の好適な一実施形態においては、支持体および／または主軸台は、ガントリシステムで作動される複数の駆動ユニットによって移動される。ここでも、対応する成形機に関して示した各利点がもたらされる。

以下においては、添付の概略図を用いて本発明をより詳細に説明する。

操作者側から見た本発明による成形機の略側面図を示す。 図１に示されている成形機を上から見た概略図を示す。 図１に示されている成形機の正面図を示す。 図１に示されている成形機のＡ−Ｂ線に沿った断面図を示す。 図１に示されている成形機のＣ−Ｄ線に沿った断面図を示す。 ４つのスピニングローラによる本発明による成形工程の略詳細断面図を示す。 図６のスピニングローラのみの断面図を示す。

図１〜図５は、本発明による成形機１をそれぞれ異なる図で示す。成形機１は、機台１０を有し、そこに主軸台２０が取り付けられる。ヘッドアセンブリとも記述され得る主軸台２０は、固定式に、または軸線方向に移動可能に、取り付けられる。更に、機台１０上では、支持体３０が成形機の機械軸線８に平行に変位可能に案内される。主軸台２０から見て支持体３０の長手方向背後に心押台４０が存在する。心押台４０は、図示の実施形態においては、第１の心押台本体４４と第２の心押台本体４５とを有する。第１の心押台本体４４と第２の心押台本体４５とは、送り手段４６を介して互いに結合される。ただし、心押台４０は、一体構成での形成も可能である。軸線方向に変位可能なヘッドアセンブリの場合、心押台４０は変位可能に主軸台２０に結合されることが好ましい。これにより、心押台４０の押し出しまたは追い出しが回避され、これにより、特に効率的な成形が可能である。

被加工物の大型化に伴い荷重が大幅に増加する成形機１の安定性を高めるために、横梁５０が機台１０の上方に、機械軸線８および機台１０の長手方向にほぼ平行に、設けられる。この横梁５０は、機台１０のほぼ全長にわたって延在する。横梁５０は、少なくとも一端において、少なくとも１つの横梁支持体５１を介して機台１０に固定的に接続される。主軸台２０が固定された設計において、これは横梁支持体の役割を果たし得る。

主軸台２０には、主軸２２が配置されて回転可能に取り付けられる。主軸２２上に、成形対象の被加工物５を受け止めるためのフローフォーミングマンドレル２４が存在する。成形対象の被加工物５は、その加工されていない形態（ブランク）において、好ましくは底面のない円筒体であり、円筒管または円筒スリーブとも記述され得る。

主軸２２は、主軸駆動装置２３によって回転駆動される。主軸駆動装置２３は、図示の実施形態においては、２つの駆動モータ２３ａおよび２３ｂを有し、駆動モータ２３ａおよび２３ｂは機械軸線８から等距離に配置されている。駆動モータ２３ａおよび２３ｂは、機械軸線８を通って延びる鉛直の機械中心平面９に対して鏡面対称に、機械軸線８の下方に位置する。機械軸線８は、特に、主軸２２の回転軸線を通って延びる成形機１の長手方向軸線を構成する。

フローフォーミングマンドレル２４に押し当てられた被加工物５を加工するために、複数の加工具２６が工具担持具２５の上方の支持体３０に固定される。これら加工具２６はスピニングローラまたはフローフォーミングローラとして形成され、軸の半径方向に送られることによって被加工物５の周囲に係合される。このように加えられた複数の力によって、被加工物５の冷間成形工程が実施される。半径方向の送りに加え、スピニングローラおよびフローフォーミングローラは軸線方向にも送られる。このために、図１中の支持体３０は、左に移動され、成形された材料は、所謂逆動プロセスで右に流れ、所謂共動プロセスで左に流れる。支持体３０には、３つの加工具２６が互いに１２０°ずらして配置される。４つの加工具２６が互いに９０°ずらして設けられることが好ましい。これにより、更に良好な力の分散が容易になる。

支持体３０を軸線方向に移動させるために、送り駆動装置が設けられる。これは、図示の実施形態においては、４つの駆動ユニットを有する。これら駆動ユニットはボールねじ駆動装置として設計され、所謂ガントリシステムで作動させることができる。このように実現されるこれら駆動ユニットの共動によって、これら駆動ユニットが複数の送り部を対称に支持体内に移動させることが保証される。

駆動ユニットは、何れの場合も、ボールねじ軸１４とボールねじ軸駆動装置１６とを有する。各２つの対向するボールねじ軸１４は、それぞれ対応するボールねじ軸駆動装置１６と共に、機械軸線８周りに回転対称に配置される。全ての駆動ユニットは、機械軸線８から同じ距離にある。断面図（図２を参照）から分かるように、ボールねじ軸１４は成形機１の上方および下方領域に位置し、各２つのボールねじ軸１４は機械の中心平面９に対して鏡面対称に配置される。これらボールねじ軸駆動装置１６は、鉛直方向に見て、機械軸線８の側方のほぼ中心エリアに集中している。これにより、各２つのボールねじ軸駆動装置１６は、機械の中心平面９に対して鏡面対称に配置される。

この例示的実施形態においては、合計で３０００ｋＮの送り力を有する４つのねじ軸駆動装置が用いられる。例えば肉厚５０ｍｍおよび長さ３０００ｍｍの鋼製ライナから長さ１２ｍおよび最終肉厚１２．５ｍｍの円筒管を製造するために、この製造は、それぞれ５０％以上の肉薄化を行う１つ〜２つのオーバフローで行われるようになっている。このような延伸長は、今日まで公知の単一部分から成るボールねじ駆動装置または遊星ローラねじ駆動装置では、要求されたサイズおよび精度で実現できなかった。

支持体３０の位置を検出するために、測定システム／回転エンコーダ３２が設けられる。これによって実現可能な精確な位置判定は、支持体３０の位置制御または位置調整を向上するために適している。

逆動プロセスで圧延された被加工物５の長さを成形中に検出するために、成形機１は延伸長検出測定システム５８を具備する。延伸長検出測定システム５８は測定用キャリッジ５９を有する。測定用キャリッジ５９はコンパクトモジュールを担持し、軌道５２上を横梁５０に沿って長手方向に変位可能に案内される。

心押台４０は、この例示的実施形態においては、第１の心押台本体４４と第２の心押台本体４５とを有する。第２の心押台本体４５には、主軸２２の延長線上に、機械軸線８の高さに、特に接触圧延長部４７のための、工具ホルダを有する心押軸４１が配置されて回転可能に取り付けられる。心押軸４１は、主軸２２にも使用される好ましくは同一の軸駆動装置によって駆動される。これにより、費用効果の高い保管が実現される。心押軸駆動装置４３が図２に示されている。

フローフォーミングマンドレル２４は、特に軸線方向のヒルト歯部によって、主軸２２に回転可能に固着される。心押台４０、特に第２の心押台本体４５、を移動させることによって、心押軸４１および接触圧延長部４７をフローフォーミングマンドレル２４および被加工物５（円筒管）に軸線方向に押し当てることができる。要件に応じて、軸線方向および半径方向の接触力を調整できる。これにより、高トルクでの成形工程中も、主軸２２とフローフォーミングマンドレル２４との間に確実な押し込み係止接続が保証される。

フローフォーミングマンドレル２４および／または被加工物５を突き出すために、突き出し手段１８が主軸台２０に設けられる。突き出し手段１８はプッシュヘッドを具備し、接触圧延長部４７と連係して、更にフローフォーミングマンドレル２４を主軸２２上に張設するために、更には高トルクでもフローフォーミングマンドレル２４を主軸２２上に確実に保持するために、使用可能である。突き出し手段１８は、他の付加機能のためにも使用可能であり、例えば変位または延伸工具を起動するために使用可能である。

フローフォーミングマンドレル２４、心押軸４１、および／または被加工物５を支持するために、軸線方向および半径方向の回転運動を吸収するために適したころ体５４を複数の支持手段５６に設けることができる。被加工物の直径が大きい場合は、支持手段５６を省くことができる。

図２および図５は、図１に示されている成形機１を上から見た図で示す。被加工物５のために心押台４０を通る通路域を設けるために、心押軸４１、接触圧延長部４７、および心押軸駆動装置４３は、機械軸線８に対して半径方向に成形機１の側方域に移動可能であることが示されている。

図３は、成形機１の正面図を示す。低温エマルジョンの流出を防止するために、加工空間の囲壁６６が設けられる。

図４は、図１のＡ−Ｂ線に沿った成形機１の断面図を示す。スピニングローラまたはフローフォーミングローラの形態の３つの加工具２６がフローフォーミングマンドレル２４の周囲に互いに１２０°ずらして配置されている。支持筐体上に、完全に加工された被加工物５をフローフォーミングマンドレル２４から抜き取るための３つの抜き取り装置２８が互いに１２０°ずらして配置されている。これら抜き取り装置２８の対称配置により、被加工物５をフローフォーミングマンドレル２４から抜き取る際の被加工物５の傾斜が防止される。

図５は、図１のＣ−Ｄ線に沿った断面図を示す。心押軸４１は、軸キャリッジ６２上に配置される。軸キャリッジ６２は、キャリッジガイド６３に沿って変位させることができる。このために、複数のガイドキャリッジまたはガイドシュー６４が軸キャリッジ６２上に配置される。心押軸４１は、軸キャリッジ６２によって機械軸線８のエリアの外に移動される。

図６および図７には、本発明による異なる実施形態における合計４つのスピニングローラ３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、および３５ｄを有する成形機が模式的に示されている。スピニングローラ３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、および３５ｄは、管状の被加工物５をフローフォーミングマンドレル２４上で成形している。そのために、４つのスピニングローラ３５は、フローフォーミングマンドレル２４の回転軸線周りに互いに９０°ずらして、被加工物５の円周の周囲に分散配置されている。個々のスピニングローラ３５は、それぞれの軸線方向および半径方向の位置が互いに異なるので、４つのスピニングローラ３５はそれぞれ異なる成形ステップを実行する。

先頭の第１のスピニングローラ３５ａは軸線方向の先頭位置にあり、半径方向外方に位置する。また、第１のスピニングローラ３５ａは、円錐状のローラ周面３６を有する。ローラ周面３６は、被加工物５の回転軸線に平行なローラ軸線に対して、第１の平らな傾斜角度を有する。第２のスピニングローラ３５ｂおよび第３のスピニングローラ３５ｃの位置は、更なる成形ステップを実行するために、それぞれ軸線方向および半径方向後方にずれている。これにより、ローラ周面３６の傾斜角度は、何れの場合も、ローラ軸線に向かって更に大きくなる。

最後の第４のスピニングローラ３５ｄは、軸線方向の最後尾にあり、半径方向内方に位置するので、被加工物５の最終直径を画定する。第４のスピニングローラ３５ｄの追い込み角度は、所望のフローフォーミングおよび材料変位を行うために、ローラ軸線に対して最も傾斜している。各スピニングローラには、更に自由表面３７が設けられている。これにより、出て行く材料表面の平滑化が保証される。

成形対象の材料に応じて、多かれ少なかれ、アールがローラ周面３６から自由表面３７への移行部に設けられる。これにより、極めて大きなアールを円錐面３６の代わりに使用することもできる。

支持体３０は、複数の大きな成形力を確実に吸収できるようにするために、フレーム構造として設計されることが好ましい。これらスピニングローラ３５に必要な軸線方向のずれは、調節軸および／または変位可能なころ軸受を介して手動で設定可能であることが好ましい。ローラの軸線方向への自動変位ももたらされる。これにより、当該工程中および／または荷重下での各ローラの変位および軸線方向へのずらしが容易になる。

更なる好適な一実施形態は、支持体の既存の軸線方向送り駆動装置を使用する。この場合、支持体の多部分構成設計が使用される。これら部分は、軸線方向ガイドを介して相互連結される。

追加の安定化フレームの使用も考えられる。このフレームは、僅かに軸線方向へのずれを伴って移動し、スピニングローラを有する各ラジアルユニットの力を、機械フレームを介して間接的に、吸収し、ひいては機械フレームを跳ねに対してますます安定化させる。

Claims (20)

1. 被加工物（５）のスピニング／フローフォーミングのための成形機であって、
   − 機台（１０）と、
   − 主軸台（２０）と、
   − 前記主軸台（２０）に回転可能に取り付けられた主軸（２２）であって、前記被加工物（５）を受け止めるためのフローフォーミングマンドレル（２４）が設けられた主軸と、
   − 少なくとも１つの加工具（２６）を担持する支持体（３０）であって、前記主軸に対して前記機台（１０）の長手方向に軸線方向に変位可能な支持体と、
   − 前記主軸（２２）を回転駆動するための主軸駆動装置（２３）と、
   − 前記支持体（３０）を変位させるための送り駆動装置と、
   を有する成形機において、
   前記主軸駆動装置（２３）は、駆動ピニオンをそれぞれ有する少なくとも２つの駆動モータを有し、
   前記主軸（２２）は、前記駆動モータの前記駆動ピニオンによって駆動され得る駆動歯車を少なくとも１つ有する、
   成形機。
2. 前記駆動ピニオンおよび／または前記駆動モータは、前記主軸（２２）の前記駆動歯車に対して対称に配置される、請求項１に記載の成形機。
3. 前記駆動ピニオンは前記対応する駆動モータのモータ出力軸にそれぞれ配置され、
   前記駆動ピニオンは前記主軸（２２）の前記駆動歯車に直接噛み合っている、
   請求項１または２に記載の成形機。
4. 前記駆動モータは、緩速回転モータとして、特に三相非同期モータとして、設計される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の成形機。
5. 被加工物（５）をスピニング／フローフォーミング加工するための成形機であって、
   − 機台（１０）と、
   − 主軸台（２０）と、
   − 前記主軸台（２０）に回転可能に取り付けられた主軸（２２）であって、前記被加工物（５）を受け止めるためのフローフォーミングマンドレル（２４）が設けられた主軸と、
   − 少なくとも１つの加工具を担持する支持体（３０）であって、前記主軸（２２）に対して前記機台（１０）の長手方向に軸線方向に変位可能な支持体と、
   − 前記主軸（２２）を回転駆動するための主軸駆動装置（２３）と、
   − 前記支持体（３０）を変位させるための送り駆動装置と、
   を有する成形機において、
   前記送り駆動装置は、ガントリ動作で作動させることができる複数の駆動ユニットを有する、
   成形機。
6. 少なくとも４つの駆動ユニットが設けられる、請求項５に記載の成形機。
7. 前記複数の駆動ユニットは同じになるべく形成される、請求項５または６に記載の成形機。
8. 前記複数の駆動ユニットは、前記成形機（１）の機械軸線（８）周りに対称に配置される、請求項５〜７のいずれか一項に記載の成形機。
9. 前記複数の駆動ユニットは、ボールねじ軸（１４）をそれぞれ有し、前記ボールねじ軸（１４）は互いに平行に配置される、請求項５〜８のいずれか一項に記載の成形機。
10. 少なくとも１つのボールねじ軸（１４）が複数部分で、特に２つの部分で、形成され、
    前記ボールねじ軸（１４）の第１の部分は荷重がかかる加工域に配置され、前記ボールねじ軸のより小さな、第２の部分は、荷重がかからない加工域に配置され、
    前記ボールねじ軸（１４）の前記第１の部分を支持するために、前記ボールねじ軸（１４）の前記第２の部分にプレストレスがかけられ得る、
    請求項９に記載の成形機。
11. 前記支持体（３０）および／または主軸（２２）の位置制御および／または位置調整のために、回転エンコーダ（３２）が前記ボールねじ軸（１４）の前記第２の部分に、前記主軸台（２０）に、配置される、請求項９または１０に記載の成形機。
12. 少なくとも１つのボールねじ軸（１４）を支持するために、カロッタ支持体が設けられる、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の成形機。
13. 前記フローフォーミングマンドレル（２４）は前記主軸（２２）に押し込み係止により接続され得る、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の成形機。
14. 前記フローフォーミングマンドレル（２４）と主軸（２２）との間の前記押し込み係止接続はヒルト歯部として実現される、請求項１３に記載の成形機。
15. プレスヘッドを有する突き出し手段（１８）と接触圧延長部（４７）を有する心押台（４０）とが設けられ、これらによって、前記フローフォーミングマンドレル（２４）が前記主軸（２２）上に張設され得る、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の成形機。
16. 心押台（４０）に心押軸（４１）が設けられ、
    前記主軸（２２）と前記心押軸（４１）との間に回転速度同期が設定され、
    前記回転速度同期は、トルク制御された動作に変換され得る、
    請求項１〜１５のいずれか一項に記載の成形機。
17. 前記支持体（３０）の複数のスピニングローラ（３５）および／または複数のラジアルユニットが、互いに対して調整され得るように、取り付けられ、
    前記複数のスピニングローラ（３５）および／または前記複数のラジアルユニットは荷重下でアクチュエータによって軸線方向に調整され得る、
    請求項１〜１６のいずれか一項に記載の成形機。
18. 特に請求項１〜１６のいずれか一項に記載の成形機（１）による、被加工物のスピニング／フローフォーミングのための方法であって、
    − 前記被加工物（５）は、主軸（２２）に固定されたフローフォーミングマンドレル（２４）上に配置され、
    − 前記主軸（２２）は、主軸駆動装置（２３）によって駆動され、
    − 前記被加工物（５）の前記スピニング／フローフォーミングのために、少なくとも１つの加工具（２６）が配置された支持体（３０）が前記フローフォーミングマンドレル（２４）に対して移動される、
    方法において、
    前記主軸駆動装置（２３）は、駆動ピニオンをそれぞれ有する少なくとも２つの駆動モータを有し、
    前記主軸（２２）は駆動歯車を有し、前記駆動歯車は、前記駆動モータの前記駆動ピニオンによって駆動される、
    方法。
19. 前記支持体（３０）および／または前記主軸台（２０）は、ガントリアセンブリで作動される複数の駆動ユニットによって移動される、請求項１８に記載の方法。
20. 完成した前記被加工物（５）が突き出し手段（１８）および／または抜き取りユニット（２８）によって前記工具マンドレルから押し出される、請求項１８または１９に記載の方法。

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