WO2001034323A1 - Umformmaschine - Google Patents

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WO2001034323A1
WO2001034323A1 PCT/DE1999/003552 DE9903552W WO0134323A1 WO 2001034323 A1 WO2001034323 A1 WO 2001034323A1 DE 9903552 W DE9903552 W DE 9903552W WO 0134323 A1 WO0134323 A1 WO 0134323A1
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WO
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rotors
tool
tools
forming
end faces
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Application number
PCT/DE1999/003552
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English (en)
French (fr)
Inventor
Fritz Feldmeier
Original Assignee
Fritz Feldmeier
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fritz Feldmeier filed Critical Fritz Feldmeier
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J9/00—Forging presses
    • B21J9/02—Special design or construction
    • B21J9/025—Special design or construction with rolling or wobbling dies

Definitions

  • Forming, calibrating and stamping individual workpieces is usually done with machines on which the tools and dies make a reciprocating movement.
  • Such forming presses are limited in speed and therefore in the number of strokes per minute because of the stroke lengths and the associated movement, of generally heavy masses.
  • the return stroke of the press or die ram means idling for the machine. However, this time is necessary for changing the workpiece in the tool.
  • the invention now fulfills the requirement of making a continuous work process out of the cycles.
  • the reciprocating press-die ram is replaced by two synchronously driven axial forming rollers.
  • the reshaping takes place on the end faces of the rollers.
  • the two axial forming rollers are each mounted either on separate axes or on a common axis and are each driven synchronously with one another, but the drive movement can originate from a common source, for example from an electric motor.
  • the two axial forming rollers are slightly inclined to each other, so that the two directly opposite end faces of the rollers touch at a point of their outer diameter and the diametrically opposite point gapes the workpiece to be formed a little more than the height of the blank.
  • the axial forming rollers On the outer circumference of the axial forming rollers, several tools are arranged on the circumference exactly opposite each other, which closes when the rollers touch to form a closed cavity that corresponds to the shape of the workpiece. Depending on the diameter of the axial forming rollers and the size of the workpieces or tools, more tools can be arranged, so that corresponding to each roller revolution many workpieces are formed. For example, at a roll speed of 500 revolutions per minute and 6 tools, 3000 workpieces would be formed evenly distributed around the circumference.
  • the feeding of the raw parts and removal of the finished parts can also be done continuously, for example by means of rotating, disk-shaped conveying devices.
  • the feed and discharge points in and out of the forming tools are advantageously symmetrical about 20 ° - 40 ° to the left and right of the point where the axial forming rollers gap the furthest, so that seen in plan view, an approximately U-shaped pass through Workpieces through the narrowest point of the rollers results.
  • the two tool halves do not move parallel to each other, but instead perform a slight tilting movement like a hinge during the closing and opening process.
  • This tilting movement which corresponds at most to the opening angle between the two axial forming rollers, must be taken into account when designing the shape of the circumferential contour surfaces in the tool. Molds and dies with non-circular, non-cylindrical or straight surfaces can be calculated and manufactured on NC-controlled machines.
  • the forming tools such that they can be tilted, so that tool forms, as is usual in lifting presses, can be used.
  • Spherical tilt freedom can be made possible by using ball sockets as tool bearings.
  • both tool halves are parallel to each other in the tangential direction. This can be achieved with a tilt joint, whereby the position of the tool halves can be controlled by force.
  • the forming machine according to the invention is usefully used for mass production, since productivity is very high. On the same machine, similar parts should advantageously be processed in dimensions, in which the raw parts are also comparatively high.
  • the machine according to the invention is described in Figure 1-8.
  • Figure 1 side view, partly in section, of an embodiment with a common shaft with support of the compressive forces on the shaft
  • Figure 2 side view, partially in section, of an embodiment with a common shaft with support of the axial forces on the frame
  • Figure 4 Forming tool oscillating in the tangential direction
  • Figure 6 Workpiece feed using a pocket disk
  • Figure 7 basic side view, partly in section, of an embodiment with separately mounted rotors
  • Figure 8 basic side view, partly in section, of an embodiment with separately mounted rotors.
  • the forming machine consists of an axis 1, which is mounted in a frame 2.
  • two rotors 3 are rotatably supported, which are driven synchronously via gear wheels 4 by a common pinion shaft 5 in the same direction of rotation.
  • the rotors 3 are each rotatably supported by means of radial bearings 6 and a particularly heavy-duty axial bearing 7, which is supported axially via a nut 8 on the axis.
  • the axis 1 common to both rotors 3 is bent exactly in half symmetrically by the angle ⁇ .
  • the angle ⁇ is determined from the opening dimension H given by the height of the raw parts and the pitch circle diameter of the forming tools 9.
  • the axis 1 can consist of one piece or be flanged together in the middle.
  • the rotors 3 are positioned axially against one another in such a way that they lie completely against one another at the narrowest point caused by the inclination.
  • the center lines of the two halves of the forming tools 9 form a line at this point.
  • the opening height H is reduced to the amount 0 along half a rotation of the rotors 3 and the two cavities of the forming tools 9 enclose the shape of the workpieces after the axial forming rolling process.
  • the forming forces are supported symmetrically on the axis 1 as a tilting force via the radial bearings and the axial force via the nuts 8, so that a completely closed flow of forces is created.
  • the two tool halves 9 increasingly enclose the raw part until they are closed and the raw part completely fills the tool shape and thus obtains the desired workpiece shape.
  • Axial forming rolling is preferred for use in ring-shaped parts, where the excess material accumulates in the form of a narrow inner bead, which is removed during further processing.
  • the tool halves 9 do not have to be the same and neither do they have to be cavities, as shown in FIG. 1.
  • a tool half can therefore also consist of a smooth surface or can also be raised.
  • Fig. 2 shows in principle the same forming machine with the difference that the axial forces occurring during the forming process are supported on the machine frame via the axial bearing 7 and the support ring 35.
  • This requires a very strong frame that is closed on three sides if possible, the halves 2 and 11 of which are held together with sufficiently dimensioned screws and tie rods.
  • this embodiment is preferred because the nut thread 8 in FIG. 1 can only absorb a limited force.
  • FIG. 2 also shows that a flange 12 that is axially parallel to the pinion shaft 5 must be present in order to mount the forming machine in a frame half.
  • Shown in FIG. 2 is a centric worm wheel drive 13 that is particularly suitable for very high torques to be transmitted. This is because of the shown in the vertical section plane, but it can advantageously be pivoted to this plane.
  • the forming tools 9 shown by way of example in FIGS. 1 and 2 are firmly connected to the tool holders 10. This means that the center lines of the two tool halves 9 make a spatial tilting movement by the angle ⁇ to one another during the rotation from H to the narrowest point. This means that during the half-rotor rotation until the two tool halves are completely closed, at the narrowest point where both rotors touch, they fold over the workpiece and finish mold the front half of the workpiece in the direction of rotation. Conversely, when the two tool halves are opened, during the second half of the rotor rotation, the tool halves unfold and form the second half of the workpiece. The forming process is thus overlaid by a rolling movement.
  • the tool contour must be corrected in order to bring parts of the workpiece that are almost cylindrical or parallel to the tool axis into the required shape.
  • the tool edges dipping deepest above or into the workpiece move along a flat circular arc following the folding movement.
  • the hollow shapes of the forming tools must therefore expand slightly axially outward in a tulip shape. This shape correction differs depending on the distance from the axis of rotation.
  • the tool receptacles 14 are designed as hemispheres, which are pivotally supported in ball sockets in the tool holders 10, the center of the tool being stationary.
  • the two tool holders 14, 14a are held in a predetermined starting position by resilient elements 15, 15a in the holders 10, 10a.
  • the friction in the ball socket can be reduced by a lubrication system consisting of one or more lubrication grooves 19 and a bore system 20 through which the lubricant is supplied.
  • the spherically movable tool holders 14, 14a each align with one another in such a way that the tilting forces are zero.
  • This design of the tool enables the predetermined starting position, for example the supply of the raw parts, to be facilitated and that, in the case of plane-parallel raw parts, the two forming tools remain aligned perpendicular to one another during the forming process.
  • the pivoting of the tool halves only about a radial axis of rotation allows the tools to be forced to be controlled in a relatively simple manner according to the sequence that is most favorable for the respective forming.
  • the control movement is transmitted to the tool holder 18 with a semi-cylindrical outer shape via a lever 15, on the crossbar 16 of which two cam rollers 17 are fastened, which roll on the bell curve 33 arranged around the rotor 3.
  • the same actuating device is attached to the opposite tool holder 18a.
  • the cylindrical pivot bearing has lubrication grooves 19 into which lubricant is pressed by a bore system 20.
  • FIGS. 5 and 6 The feeding and removal of the workpieces 21, 22 into the forming tools 9 of the rotating rotors 3 is shown as an example in FIGS. 5 and 6.
  • the raw parts 21 are transported one after the other in an organized manner in cycles in front of the feed slide 24, which e.g. actuated by a hydraulic or pneumatic cylinder, pushes the blank 21 into position 25, where it is carried along by the forming tool 9 moving past.
  • the blank 21 is pressed into the one tool half during the advancement by a spring plate 26 attached to the insertion device and bent downward in the tool area.
  • the formed part 22 is conveyed from the rotor area at the unloading point by means of a scraper 27 and fed to a drainage channel 28.
  • resilient push-off bolts of known design are attached in the forming tool.
  • a loading device with a pocket disk 29, as shown in FIG. 6, is particularly advantageous when the raw parts 21 are fed in quickly.
  • the pitch circle of the Recordings 30 for the raw parts 21 in the pocket disk 29, affects the pitch circle of the tools 9 at the insertion point.
  • the two partial circles move in the same direction and at the same peripheral speed.
  • the movements are coordinated with one another in such a way that the successive tools 9 and pockets 30 with the raw parts 21 overlap in the insertion point 31 at the same time.
  • An inclined sheet metal part 32 presses the blank 21 into the tool half 9.
  • a wedge-shaped strip can also be attached, in which the bevel is the side facing the blank.
  • the pocket disk 29 can also be designed with a larger part circle diameter if at the same time the tangential distances of the pockets 30 are smaller than the tangential distances of the tools 9. to prevent jamming of the workpieces 21 between tool 9 and pocket 30.
  • the forming machine can be designed both with a vertical and, as shown in FIGS. 1 and 2, with a horizontal rotor arrangement.
  • the number of tools on the circumference of the tube can be from one to eight and more, depending on the rotor diameter, the workpiece diameter and thus the dimensions of the tool holder and the required forming forces.
  • a large number of workpieces are generated per rotor revolution, so that very high piece outputs, which are far above those achievable with known forming machines, are produced.
  • the rotors can be designed so that they act simultaneously as a flywheel.
  • the forming machine according to a further embodiment with separately mounted rotors consists of the machine frame with the base plate 10, the two side parts 20 and 30 and the central support 40. Bearing seats 50 are provided in the side parts 20, 30, in which the rotors 70 and 80 are rotatably supported by the bearings 60.
  • the rotors consist of the bearing journal 90 and the rotor body 100, on which the shaping tools 110 and 120 are fixed evenly distributed over the circumference and in each case exactly opposite one another.
  • the forming tools 110 and 120 each form a pair into which the desired symmetrical or asymmetrical end forms of the shaped part are incorporated.
  • a separate but exactly synchronous drive acts on the rotor body 100 or the bearing journal 90, which is indicated here in the form of the toothed rings 130.
  • the central support 40 is fixedly connected to the front of the base plate 10 between the inclined rotors 70 and 80, the central support 40 has two support pins 140 on the opposite side, which are mounted on radially highly resilient bearings 150, which are the rotors Support 70 and 80 rotatably supported in the rotors via the bearing mounting holes 160.
  • FIG. 8 shows a further embodiment of the forming machine.
  • the two rotors 70 and 80 which are inclined at the end face at an angle ⁇ , are mounted radially and axially on the two bearing blocks 160 and 170.
  • the bearing blocks 160, 170 completely encompass the rotors 70, 80 on three sides and support them rotatably supported by the radial bearings 180 and 190 and the axial bearing 200.
  • the rotors 70, 80 are driven via the journals 90 by drives of a known type, not shown here, which can be designed in different ways.
  • the forming tools 210 and 220 which interact in pairs, are fastened to the end faces of the rotors and are precisely fixed to one another in their bearings by suitable fixings, shown here, for example, as centering pins 230.
  • FIGS. 1 to 6 All of the embodiments and / or details of FIGS. 1 to 6 can also be implemented in a meaningful combination in conjunction with the embodiments of FIGS. 7 and 8 (not shown in more detail).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

Verfahren und Maschine zum Axial-Umformwalzen oder Prägen von Werkstücken, wobei auf je einer separaten oder einer gemeinsamen Achse zwei Rotore (3) angebracht sind, die synchron angetrieben werden und deren Stirnflächen um einen Winkel α zueinander geneigt sind. An jedem Rotor (3) sind eine gleiche Anzahl von ein oder mehreren Umformwerkzeugen (9) angeordnet, die stirnseitig zusammenwirken. Der Arbeitshub entsteht durch die Neigung der rotierenden Stirnflächen zueinander.

Description

Umformmaschine
Das Umformen, Kalibrieren und Prägen einzelner Werkstücke wird in der Regel mit Maschinen gemacht, auf denen die Werkzeuge und Gesenke eine hin- und hergehende Bewegung machen. Solche Umform-Pressen sind wegen der Hubwege und der damit verbundenen Bewegung, von im allgemeinen schweren Massen, in der Geschwindigkeit und damit bei der Hubzahl je Minute begrenzt. Der Rückhub des Pressen- oder Gesenkstössels bedeutet Leerlauf für die Maschine. Diese Zeit ist jedoch notwendig für den Werkstückwechsel im Werkzeug.
Die Erfindung erfüllt nun die Forderung aus dem taktweisen einen kontinuierlichen Arbeitsprozeß zu machen. Der hin- und hergehende Pressen-.Gesenkstössel wird durch zwei synchron angetriebene Axial-Umformwalzen ersetzt. Im Gegensatz zu bekannten Walzeinrichtungen, bei denen der Werkstoff oder das Werkstück mit dem Umfang der Walzen umgeformt wird, erfolgt hierbei die Umformung an den Stirnseiten der Walzen. Die beiden Axial-Umformwalzen sind jede für sich entweder auf separaten Achsen oder auf einer gemeinsamen Achse gelagert und werden jede für sich synchron zueinander angetrieben, wobei jedoch die Antriebsbewegung von einer gemeinsamen Quelle, beispielsweise von einem Elektromotor, ausgehen kann.
Die beiden Axial-Umformwalzen sind leicht zueinander geneigt, so daß die beiden direkt gegenüberliegenden Stirnseiten der Walzen sich an einem Punkt ihres Außendurchmessers berühren und die diametral gegenüberliegende Stelle um etwas mehr als die Höhe des Rohteiles das umzuformende Werkstück auseinanderklafft. Bei gleichsinniger, synchroner Drehung der beiden Walzen gleichen Durchmessers bewegt sich, in der Seitenansicht betrachtet, ein Punkt am Walzenumfang vom Ausgangspunkt, wo die Walzen am weitesten auseinanderstehen, entlang einer sich keilförmig verjüngenden Bahn, nach einer Drehung um 180°, bis zur Berührung mit dem entsprechenden Punkt am Umfang der gegenüberliegenden Walze. Diese Schließbewegung, bei der zweiten Drehung um 180° ist dies eine Öffnungsbewegung, entspricht dem Stösselhub einer Hubpresse.
Am Außenumfang der Axial-Umformwalzen sind jeweils genau gegenüberliegend mehrere Werkzeuge am Umfang verteilt angeordnet, die sich bei Berührung der Walzen zu einem geschlossenen Hohlraum, der der Form des Werkstückes entspricht, schließt. Abhängig vom Durchmesser der Axial-Umformwalzen und der Größe der Werkstücke bzw. Werkzeuge können mehr Werkzeuge angeordnet werden, so daß je Walzenumdrehung entsprechend viele Werkstücke umgeformt werden. Zum Beispiel würden bei einer Walzendrehzahl von 500 Umdrehungen pro Minute und 6 Werkzeugen gleichmäßig am Umfang verteilt 3000 Werkstücke pro Minute umgeformt werden.
Die Zuführung der Rohteile und Abführung der Fertigteile kann ebenfalls kontinuierlich, beispielsweise mittels sich drehender, scheibenförmiger Fördereinrichtungen, geschehen. Die Zuführ- und Abführstellen in und aus den Umformwerkzeugen liegen vorteilhaft symmetrisch ca. 20°- 40° links und rechts von der Stelle, wo die Axial-Umformwalzen am weitesten klaffen, so daß sich in der Draufsicht gesehen ein etwa U-förmiger Durchlauf der Werkstücke durch die engste Stelle der Walzen ergibt.
Die beiden Werkzeughälften bewegen sich nicht parallel gegeneinander, sondern führen dabei scharnierartig eine leichte Kippbewegung während des Schließ- und Öffnungsvorganges aus. Diese Kippbewegung, die maximal gleich dem Öffnungswinkel zwischen den beiden Axial-Umformwalzen entspricht, muß bei der Formgestaltung der Umfangs-Konturflächen im Werkzeug berücksichtigt werden. Preß- und Gesenkformen mit nicht kreisförmigen und nicht zylindrischen bzw. geraden Flächen können berechnet und auf NC-gesteuerten Maschinen hergestellt werden.
Es ist aber auch möglich, die Umformwerkzeuge kippbar auszuführen, so daß Werkzeugformen, wie bei Hubpressen üblich, verwendet werden können. Mittels Kugelpfannen als Werkzeuglagerungen kann eine sphärische Kippfreiheit ermöglicht werden. Sehr oft genügt es, wenn beiden Werkzeughälften in tangentialer Richtung parallel zueinander stehen. Dies kann mit einem Kippgelenk erreicht werden, wobei die Lage der Werkzeughälften zwangsweise gesteuert werden kann.
Der Umformmaschine müssen einzelne Rohteile zugeführt werden, die aus umformbaren Werkstoffen bestehen. Die Umformbarkeit kann deutlich verbessert werden, wenn, wie zum Beispiel bei Stahl, im Halbwarm- oder Warmbereich gearbeitet wird. Die am Außenumfang der Axial-Umformwalzen angebrachten Werkzeuge lassen sich mit geeigneten Maßnahmen wirkungsvoll kühlen.
Sinnvoll wird die erfindungsgemäße Umformmaschine für die Massenteilfertigung verwendet, da die Produktivität sehr hoch ist. Auf der selben Maschine sollten vorteilhaft in den Abmessungen ähnliche Teile verarbeitet werden, bei denen auch die Rohteile vergleichbar hoch sind. Die erfindungsgemäße Maschine ist in der Abbildung 1-8 beschrieben.
Figur 1 : Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer Ausführungsform mit einer gemeinsamen Welle mit Abstützung der Druckkräfte auf der Welle
Figur 2: Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer Ausführungsform mit einer gemeinsamen Welle mit Abstützung der Axialkräfte am Gestell
Figur 3: Umformwerkzeug sphärisch gelagert
Figur 4: Umformwerkzeug in Tangentialrichtung pendelnd zwangsgeführt
Figur 5: Werkstückzu- und abführung mit Einstoßer
Figur 6: Werkstückzuführung mittels Taschenscheibe
Figur 7: prinzipielle Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer Ausführungsform mit jeweils separat gelagerten Rotoren
Figur 8: prinzipielle Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer Ausführungsform mit jeweils separat gelagerten Rotoren.
Wie in Fig 1 dargestellt besteht die Umformmaschine aus einer Achse 1 , die in einem Gestell 2 gelagert ist. Auf der Achse 1 sind zwei Rotore 3 drehbar gelagert, die über Zahnräder 4 von einer gemeinsamen Ritzelwelle 5 in gleicher Drehrichtung synchron angetrieben werden. Die Rotore 3 sind jeweils mittels Radiallager 6 und einem besonders hoch belastbarem Axiallager 7, das sich axial über eine Mutter 8 auf der Achse abstützt, drehbar gelagert. Die für beide Rotore 3 gemeinsame Achse 1 ist genau symmetrisch um den Winkel α hälftig geknickt. Der Winkel α bestimmt sich aus dem durch die Höhe der Rohteile vorgegebenem Öffnungsmaß H und dem Teilkreisdurchmesser der Umformwerkzeuge 9. Die Achse 1 kann aus einem Stück bestehen, oder in der Mitte zusammengeflanscht sein. Die Rotore 3 sind axial gegeneinander so angestellt, dass sie an der durch die Schrägstellung um bedingten engsten Stelle vollkommen aneinander anliegen. Die Mittellinien der beiden Hälften der Umformwerkzeuge 9 bilden an dieser Stelle eine Linie. Die Öffnungshöhe H verringert sich entlang einer halben Drehung der Rotore 3 auf den Betrag 0 und die beiden Hohlräume der Umformwerkzeuge 9 schließen die Form der Werkstücke nach dem Axial-Umformwalzvorgang ein.
Die Umformkräfte stützen sich als Kippkraft über die Radiallager und die Axialkraft über die Muttern 8 symmetrisch auf der Achse 1 ab, so dass ein in sich vollkommen geschlossener Kräftefluß entsteht. Während der Drehung der auf den Rotoren 3 befestigten Werkzeugträger 10 in die engste Stelle umschließen die beiden Werkzeughälften 9 das Rohteil zunehmend, bis diese geschlossen sind und das Rohteii die Werkzeugform vollkommen ausfüllt und damit die gewünschte Werkstückform erhält. Für den in der Regel vorhandenen Materialüberschuß des Rohteils muss im Umformwerkzeug ein Freiraum vorhanden sein, wo es hinfließen kann.
Bevorzugte Anwendung findet das Axialumformwalzen bei ringförmigen Teilen, wo der Materialüberschuß sich in Form einer schmalen Innenwulst ansammelt, die bei der Weiterverarbeitung entfernt wird. Die Werkzeughälften 9 müssen nicht gleich und beide auch keine Hohlräume, wie in der Fig 1 dargestellt, sein. Eine Werkzeughälfte kann also auch aus einer glatten Fläche bestehen oder auch erhaben sein.
Fig 2 zeigt im Prinzip die gleiche Umformmaschine mit dem Unterschied, dass hier die beim Umformprozeß auftretenden Axialkräfte am Maschinengestell über das Axiallager 7 und den Stützring 35 abgestützt werden. Dies setzt ein sehr kräftig dimensioniertes und an möglichst drei Seiten geschlossenes Gestell voraus, deren Hälften 2 und 11 mit ausreichend bemessenen Schrauben und Zugankern zusammengehalten werden. Bei sehr großen Axialkräften bekommt diese Ausführung den Vorzug, da dass Mutterngewinde 8 in Fig 1 nur eine begrenzte Kraft aufnehmen kann.
In Fig 2 ist auch gezeigt, dass zur Montage der Umformmaschine, in einer Gestellhälfte, ein zur Ritzelwelle 5 achsparalleler Flansch 12 vorhanden sein muss. Dargestellt ist in Fig 2 ein für sehr hohe zu übertragende Drehmomente besonders geeigneter zentrischer Schneckenradantrieb 13. Dieser ist hier wegen der einfacheren Darstellung in der senkrechten Schnittebene gezeigt, er kann aber vorteilhaft zu dieser Ebene geschwenkt sein.
Die in Fig 1 und 2 beispielhaft dargestellten Umformwerkzeuge 9 sind fest mit den Werkzeughaltern 10 verbunden. Das bedeutet, die Mittellinien der beiden Werkzeughälften 9 machen während der Drehung von H zur engsten Stelle eine räumliche Kippbewegung um den Winkel α zueinander. Das bedeutet, dass während der halben Rotordrehung bis zum vollständigen Schließen der beiden Werkzeughälften, an der engsten Stelle, wo sich beide Rotore berühren, diese über das Werkstück klappen und die in Drehrichtung vordere Hälfte des Werkstückes fertigformen. Umgekehrt klappen beim Öffnen der beiden Werkzeughälften, während der zweiten Hälfte der Rotordrehung, die Werkzeughälften auseinander und formen die zweite Hälfte des Werkstückes fertig. Der Umformvorgang ist somit von einer Walzbewegung überlagert. Um Partien am Werkstück die nahezu zylindrisch oder parallel zur Werkzeugachse sind in die geforderte Form zu bringen, muss die Werkzeugkontur korrigiert werden. Die am tiefsten über bzw. in das Werkstück eintauchenden Werkzeugkanten bewegen sich der Klappbewegung folgend entlang eines flachen Kreisbogens. Um eine Kollision zwischen angestrebter Werkstückform und Werkzeug zu vermeiden müssen sich deshalb Hohlformen der Umformwerkzeuge axial nach aussen leicht tulpenförmig erweitern. Diese Formkorrektur ist unterschiedlich, je nachdem in welchem Abstand sie sich zur Drehachse befindet.
Als Alternative dazu werden, wie in Fig 3 dargestellt, die Werkzeugaufnahmen 14 als Halbkugeln ausgeführt, die in Kugelpfannen in den Werkzeughaltern 10 allseitig kippbar gelagert sind, wobei der Werkzeugmittelpunkt ortsfest ist. Die beiden Werkzeugaufnahmen 14, 14a werden durch federnde Elemente 15, 15a in den Haltern 10, 10a in einer vorbestimmten Ausgangslage gehalten. Die Reibung in der Kugelpfanne kann reduziert werden durch ein Schmiersystem, bestehend aus einer oder mehrerer Schmiernuten 19 und einem Bohrungssystem 20, durch das das Schmiermittel zugeführt wird. Die sphärisch beweglichen Werkzeugaufnahmen 14, 14a richten sich jeweils zueinander so aus, dass die Kippkräfte null sind. Diese Werkzeugausführung ermöglicht, dass die vorbestimmte Ausgangslage, z.B. das Zuführen der Rohteile erleichtert und dass bei planparallelen Rohteiien die beiden Umformwerkzeuge, während des Umformvorgangs senkrecht zueinander ausgerichtet bleiben.
Während des Schließens der Hälften der Umformwerkzeuge erfolgt die Verkippung dieser zu einem ganz erheblichen Anteil in tangentialer Richtung. Dies wird bei der in Fig 4 dargestellten Werkzeugausführung ausgenützt. Das Schwenken der Werkzeughälften nur um eine radiale Drehachse erlaubt es, auf relativ einfache Weise die Werkzeuge nach dem für die jeweilige Umformung günstigsten Ablauf zwangsweise zu steuern. Die Steuerbewegung wird über einen Hebel 15, an dessen Quertraverse 16 zwei Kurvenrollen 17 befestigt sind, die auf der um den Rotor 3 angeordneten Glockenkurve 33 abrollen, auf die Werkzeugaufnahme 18 mit halbzylindrischer Außenform übertragen. Die gleiche Betätigungsvorrichtung ist an der gegenüberliegenden Werkzeugaufnahme 18a angebracht. Die zylindrische Schwenklagerung hat Schmiernuten 19, in die durch ein Bohrungssystem 20 Schmiermittel gedrückt wird.
Das Zu- und Abführen der Werkstücke 21 , 22 in die Umformwerkzeuge 9 der sich drehenden Rotore 3 wird in den Fig 5 und Fig 6 beispielhaft dargestellt. Bei der linearen Zuführung in Fig 5 werden die Rohteile 21 in einer Schiene geordnet hintereinanderiiegend taktweise vor den Zuführschieber 24 transportiert, der z.B. von einem hydraulischen oder pneumatischen Zylinder betätigt, das Rohteil 21 in die Position 25 schiebt, wo es vom sich vorbeibewegenden Umformwerkzeug 9 mitgenommen wird. Um den Einlegevorgang sicher zu machen wird das Rohteil 21 während des Vorschiebens durch ein an der Einlegevorrichtung angebrachtes, in Werkzeugbereich nach unten gebogenes Federblech 26, in die eine Werkzeughälfte gedrückt. Das umgeformte Teil 22 wird an der Entladestelle mittels eines Abstreifers 27 aus dem Rotorbereich gefördert und einer Ablaufrinne 28 zugeführt. Zum Entladen des fertigen Teils 22 sind im Umformwerkzeug federnde Abdrückbolzen bekannter Ausführung angebracht.
Besonders bei schneller Zuführfolge der Rohteile 21 ist eine Beladeeinrichtung mit einer Taschenscheibe 29, wie in Fig 6 gezeigt, vorteilhaft. Der Teilkreis der Aufnahmen 30 für die Rohteile 21 in der Taschenscheibe 29, tangiert den Teilkreis der Werkzeuge 9 an der Einlegestelle. Die beiden Teilkreise bewegen sich in die gleiche Richtung und mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit. Die Bewegungen sind so aufeinander abgestimmt, dass zum selben Zeitpunkt die aufeinanderfolgenden Werkzeuge 9 und Taschen 30 mit den Rohteilen 21 in der Einlegestelle 31 sich überdecken. Ein schrägstehendes Blechteil 32 drückt dabei das Rohteil 21 in die eine Werkzeughälfte 9. Anstelle des Blechteils 32 kann auch eine keilförmige Leiste angebracht sein, bei dem die Schräge die dem Rohteil zugewandte Seite ist. Die Taschenscheibe 29 kann auch mit einem rößeren Teiikreisdurchmesser ausgeführt werden, wenn gleichzeitig die tangentialen Abstände der Taschen 30 kleiner sind als die tangentialen Abstände der Werkzeuge 9. Die radiale Begrenzungen der Taschen 30 müssen dann in Drehrichtung entsprechend den unterschiedlichen Geschwindigkeiten ausgestaltet sein, Taschenschräge 34, um ein Verklemmen der Werkstücke 21 zwischen Werkzeug 9 und Tasche 30 zu verhindern.
Die Umformmaschine kann sowohl mit vertikaler also auch, wie in Fig 1 und 2 dargestellt, waagrechter Rotoranordnung ausgeführt sein. Die Anzahl der Werkzeuge am Rohrumfang kann, abhängig vom Rotordurchmesser, dem Werkstückdurchmesser und damit den Abmessungen der Werkzeughalter und den erforderlichen Umformkräften, von eins bis acht und mehr betragen. Je Rotorumdrehung werden der Anzahl der Werkzeuge entsprechend viele Werkstücke erzeugt, sodass sehr hohe Stückieistungen, die weit über denen mit bekannten Umformmaschinen erreichbaren liegen, produziert werden.
Im allgemeinen ist es von Vorteil, die sich aus der Anzahl der Werkzeuge mal Rotordrehzahl ergebenden, periodischen Drehmomentspitzen des Antriebs zu mindern bzw. zu glätten, dazu können die Rotore konstruktiv so gestaltet werden, dass sie gleichzeitig als Schwungmasse wirken.
Die Synchronisation der beiden Rotore zueinander wird in den Abbildungen Fig 1 und 2 durch einen gemeinsamen Antrieb, der gleichzeitig beide Rotore antreibt, erreicht. Es ist jedoch auch möglich nur einen Rotor anzutreiben und den dagegenstehenden zweiten Rotor über eine Stirnverzahnung mitzubewegen. Wie in Fig 7 dargestellt, besteht die Umformmaschine gemäß einer weiteren Ausführungsform mit separat gelagerten Rotoren aus dem Maschinengestell mit der Grundplatte 10, den beiden Seitenteilen 20 und 30 und der Mittelstütze 40. In den Seitenteilen 20, 30 sind Lagersitze 50 vorgesehen, in denen die von den Lagerungen 60 drehbar abgestützten Rotore 70 und 80 gelagert sind.
Die Rotore bestehen aus den Lagerzapfen 90 und dem Rotorkörper 100, auf denen gleichmäßig am Umfang verteilt und jeweils genau gegenüberstehend die Umformwerkzeuge 110 und 120 befestigt sind. Die Umformwerkzeuge 110 und 120 bilden jeweils ein Paar, in welches die angestrebten symmetrischen oder unsymmetrischen Endformen des Umformteiles eingearbeitet sind. Je nach der Größe der Werkzeuge 110, 120 und dem Umfang der Rotorkörper 100 können 1 bis beispielweise 12 solcher Werkzeugpaare 110, 120 angebracht sein. An dem Rotorkörper 100 oder dem Lagerzapfen 90 wirkt je Rotor ein separater aber exakt synchroner Antrieb, der hier in Form der Zahnkränze 130 angedeutet ist.
Um die Seitenkräfte, die beim Umformvorgang entstehen abzustützen, wird zwischen den schräg zueinandergeneigten Rotoren 70 und 80 stirnseitig die Mittelstütze 40 mit der Grundplatte 10 festverbunden angebracht, die Mittelstütze 40 hat gegenüberliegend zwei Stützzapfen 140 die auf radial hochbelastbare Lager 150 montiert sind, die die Rotore 70 und 80 über die Lageraufnahmebohrungen 160 in den Rotoren drehbar gelagert abstützen.
Fig 8 zeigt eine weitere Ausführungsform der Umformmaschine dar. Die beiden unter einem Winkel α stirnseitig zueinander geneigten Rotore 70 und 80 sind den beiden Lagerstöcken 160 und 170 radial und axial gelagert.
Die Lagerstöcke 160, 170 umfassend dreiseitig vollkommen die Rotore 70 ,80 und stützen diese drehbar gelagert über die Radiallager 180 und 190 und das Axiallager 200 ab. Der Antrieb der Rotore 70, 80 erfolgt über die Lagerzapfen 90 durch hier nicht dargestellte Antriebe bekannter Art, die verschiedenartig ausgeführt sein können. Die paarweise zusammenwirkenden Umformwerkzeuge 210 und 220 an den Stirnflächen der Rotore befestigt und durch geeignete Fixierungen, hier beispielsweise als Zentrierzapfen 230 dargestellt, genau in ihrer Lager zueinander festgelegt.
Sämtliche Ausführungsformen und/oder Einzelheiten der Fig 1 bis 6 können in sinnvoller Kombination auch in Verbindung mit den Ausführungsformen der Fig 7 und 8 verwirklicht werden (nicht näher abgebildet).

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Umformen oder Prägen von Werkstücken, dadurch gekennzeichnet, dass an den mit einem Winkel α zueinander geneigten Stirnflächen von auf einer gemeinsamen Achse angeordneten, synchron angetriebenen Rotoren ein oder mehrere Umformwerkzeuge angeordnet sind, wobei jedes Umformwerkzeug auf der einen Stirnfläche mit einem Umformwerkzeug auf der anderen Stirnfläche zusammenwirkt.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Umformen kontinuierlich abläuft und getrennte Zu- und Abführpositionen für ein lagerichtiges und schonendes Handling der Werkstücke bei hoher Stückleistung vorhanden sind.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass auf einer gemeinsamen Achse, die etwa in der Mitte um den Winkel α geknickt ist, zwei Rotore drehbar gelagert angebracht sind, die synchron und in gleicher Drehrichtung von einem gemeinsamen Antrieb angetrieben werden, und dass sich an der engsten Stelle die Stirnseiten, bzw. die auf den Rotoren befestigten Werkzeuge, berühren.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α um den die Achse geknickt ist, bzw. die Stirnflächen der Rotore zur Mittelebene schräg stehen, so groß ist, dass in Nähe der weitesten auseinanderklaffenden Stelle am Rotorumfang eine Öffnung vorbestimmter Größe H entsteht.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden leicht zueinander schrägstehenden Stirnflächen der Rotore mit einer Stirnverzahnung drehfest verbunden sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformwerkzeuge in den Werkzeughaltern sphärisch gelagert sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformwerkzeuge in den Werkzeughaltern kippbar gelagert sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformwerkzeuge in den Werkzeughaltern über Hebel und Kurvenscheibe zwangsweise verkippt werden.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 - 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerstellen der Umformwerkzeuge in den Werkzeughaltern mit einer Zwangsschmierung versehen sind.
10. Verfahren zum Umformen oder Prägen von Werkstücken, dadurch gekennzeichnet, dass an den mit einem Winkel α zueinander geneigten Stirnflächen von auf je einer separaten Achse angeordneten, synchron angetriebenen Rotoren ein oder mehrere Umformwerkzeuge angeordnet sind, wobei jedes Umformwerkzeug auf der einen Stirnfläche mit einem Umformwerkzeug auf der anderen Stirnfläche zusammenwirkt.
11. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Umformen kontinuierlich abläuft und getrennte Zu- und Abführpositionen für ein lagerichtiges und schonendes Handling der Werkstücke bei hoher Stückleistung vorhanden sind.
12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 10 oder
11 , dadurch gekennzeichnet, dass auf einer ersten Achse ein erster Rotor (70) und auf einer zweiten Achse ein zweiter Rotor (80) drehbar gelagert angebracht sind, wobei die beiden Achsen etwa in einem Winkel α zueinander angeordnet sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α um den die Achse geknickt ist, bzw. die Stirnflächen der Rotore (70, 80) zur Mittelebene schräg stehen, so groß ist, dass in Nähe der weitesten auseinanderklaffenden Stelle am Rotorumfang eine Öffnung vorbestimmter Größe H entsteht.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden leicht zueinander schrägstehenden Stirnflächen der Rotore (70, 80) mit einer Stirnverzahnung drehfest verbunden sind.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 - 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformwerkzeuge (110, 120) in den Werkzeughaltern sphärisch gelagert sind.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 - 15 dadurch gekennzeichnet, dass die Umformwerkzeuge (110, 120) in den Werkzeughaltern kippbar gelagert sind.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 - 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformwerkzeuge (110, 120) in den Werkzeughaltern über Hebel und Kurvenscheibe zwangsweise verkippt werden.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 - 17 dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerstellen der Umformwerkzeuge (110, 120) in den Werkzeughaltern mit einer Zwangsschmierung versehen sind.
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