Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum hydro¬ statischen Umformen von Hohlkörpern aus kaltumformbarem Metall innerhalb einer Formhöhlung eines Gesenks mit mindestens einer Einspeisung für die Druckflüssigkeit in den Hohlkörper.

Mit der vorbezeichneten bekannten Vorrichtung (s. Industrie-Anzeiger Nr. 20 vom 9.3.1984 / 106. Jg. S. 16 und 17) werden rohrförmige Hohlteile aus kaltumform- barem Metall, z.B. aus 16 MnCr 5, unter Zufuhr hohen, hydrostatisch erzeugten Innendrucks verformt. Zu dem hohen hydrostatischen Innendruck tritt gesondert ein axialer Druck hinzu, der auf die Rohrstirnflächen ein¬ wirkt. Jener Axialdruck und die gleichzeitige Wirkung des inneren Drucks haben zur Folge, daß sich die Hohl¬ körperwand an die Gravur der Form bzw. des Gesenks an¬ legt.

In der Praxis ist dies so, daß ein gerades Rohr in die Formteilungsebene zwischen Ober- und Untergesenk eingelegt und das Gesenk zugestellt wird. Zwischen Ober- und Untergesenk bleibt aber genügend Raum für zwei diametral gegenüberliegend koaxial zueinander an¬ geordnete horizontal liegende Preßstempel, deren freie Stirnflächen das mit den Preßstempeln fluchtende, zu verformende Rohrstück zwischen sich aufnehmen. Es er¬ folgt sodann die Umformung durch Einführen von Druck¬ flüssigkeit in den Rohrinnenraum bei gleichzeitiger An-

endung des Axialdrucks, wobei die beiden Preßstempel aufeinanderzu bewegt werden.

Mit der bekannten hydrostatischen Umformung können Formteile mit gleichmäßiger Formgebung über den Umfang, Formteile mit sektorieller Umformung und schließlich gleichmäßige und sektorielle Umformung miteinander kom¬ binierende Formteile erzeugt werden.

Der Vorzug derart erzeugter Hohlteile besteht zum einen darin, daß - wie z.B. beim Kokillenguß - hinter- schnittene Innen-Hohlräume erzeugt werden können, wel¬ che spangebend entweder nicht oder nur mit komplizier¬ ten Werkzeugen (z.B. durch Funkenerosion) gefertigt werden können. Zudem sind die bekannten Hohlteile - im Unterschied zu spangebend erzeugten Hohlteilen - ver¬ hältnismäßig leicht und infolge der mit der Umformung einhergehenden Kaltverfestigung bei günstigem Faserver¬ lauf, der dem einer Schmiedefaser ähnlich ist, sehr wi- derstandsfähig.

Indes wird die bekannte Innenhochdruck-Umformung als nachteilig empfunden, weil eine gewisse Mindest¬ dicke der Hohlkörperwand nicht unterschritten werden kann. Dies liegt im wesentlichen daran, daß der zu ver¬ formende Rohrkörper zur Aufnahme des auf seine Stirn¬ flächen einwirkenden relativ hohen Axialdrucks angemes¬ sen formsteif ausgebildet sein muß, was nur über den Weg einer hinreichenden Wanddicke zu bewerkstelligen ist.

Außerdem ist die bekannte Innenhochdruck-Umformung immer nur auf Teile beschränkt, bei welchen die Kraft¬ wirkungsgeraden zur Einleitung der Axialkräfte, also Preßstempel und Längsmittelachse des Rohres, exakt ko- inzidieren. Auf diese Weise können höchstens seitliche sektorielle Ausstülpungen zur Herstellung z.B. von Kreuzstücken oder T-Stücken erzeugt werden. Hierbei verläuft die Längsachse der jeweils in Anpassung an die Gesenk-Gravur sektoriell erzeugten Ausstülpung quer zur gemeinsamen Kraftwirkungsgerade der Preßstempel und des Rohres (s. "Industrie-Anzeiger" a.a.O. S.17 Bild 4 und 8).

Mit der bekannten Innenhochdruck-Umformung ist demnach bereits eine gewisse Anzahl von Formen zu er¬ zeugen, welche aber stets an die Rahmenbedingung einer gemeinsamen Kraftwirkungsgeraden der Preßstempel und des zu verformenden Rohres, also an eine grundsätzlich gerade Grundform, gebunden ist.

Schließlich wird die bekannte Vorrichtung (s. "Industrie-Anzeiger" a.a.O.) wegen ihrer sich insbeson¬ dere durch die Preßstempel zur Axialkrafteinleitung be¬ dingten Starrheit, die sich auch handhabungstechnisch auswirkt, als nachteilig empfunden.

Ausgehend von der eingangs beschriebenen bekannten Vorrichtung (s. "Indrustrie-Anzeiger" a.a.O.) dieser Gattung, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannte Vorrichtung so auszugestalten, daß sie bei we¬ sentlich vereinfachter Bauform eine leichtere Handha-

bung sowohl bei Einrichtungsarbeiten als auch bei der Produktion gestattet.

Entsprechend der Erfindung wird diese Aufgabe da- durch gelöst, daß die Einspeisung eine die Druckflüs¬ sigkeit führende Einspeisungsmuffe bildet, welche auf einen außerhalb der Formhöhlung des Gesenks befindli¬ chen zylindrischen Haltebereich des Hohlkörpers flüs¬ sigkeits- und druckdicht aufschiebbar ist, wobei die Einspeisungsmuffe in ihrer Einspeisungsposition bezüg¬ lich des Gesenks lösbar zu arretieren ist sowie den Haltebereich in Axialrichtung zu ihr relatiwerschieb¬ lich aufnimmt und wobei zwischen der Einspeisungsmuffe und einem Hochdruck-Erzeuger als Leitung für die Druck- flüssigkeit ein Rohr, wie Stahlrohr od.dgl., angeordnet ist, das eine Biegestrecke darstellt, welche Bewegungen der Einspeisungsmuffe und/oder des Gesenks mit elasti¬ scher Biegung aufnimmt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auf geson¬ derte Preßstempel zur Einleitung eines auf den umzufor¬ menden Hohlkörper einwirkenden Axialdrucks verzichten. Vielmehr besorgt bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung allein die Druckflüssigkeit die Umformung des Hohlkör- pers innerhalb des Gesenks. Entscheidende Voraussetzung dafür ist es, daß die flüssigkeits- und druckdicht auf den zylindrischen Haltebereich des Hohlkörpers aufzu¬ schiebende Einspeisungsmuffe in ihrer axial festgeleg¬ ten Einspeisungsposition diesen Haltebereich in Axial- richtung zu ihr relatiwerschieblich aufnimmt. Dadurch kann unter der Wirkung des hydrostatischen Innendrucks

gewissermaßen Werkstoff aus dem Haltebereich nachgezo¬ gen werden.

Der Wegfall der beim Stand der Technik erforderli- chen Preßstempel (s. "Industrie-Anzeiger" a.a.O) be¬ wirkt allein schon eine größere Flexibilität bei der Handhabung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet in der Regel mit einem auf den umzuformenden Hohlkörper ein¬ wirkenden hydrostatischen Innendruck von mindestens 800-1500 Bar. Je nach eingesetztem Werkstoff und je nach der Gestaltung des zu erzielenden Artikels kann es auch erforderlich sein, den hydrostatischen Innendruck bis auf 3000 Bar und mehr zu steigern. Derartig hohe Drücke erfordern besonders sichere Maßnahmen allein schon hinsichtlich ihrer Zuleitungswege. Ein sicherer und zugleich anpassungsfähiger Zuleitungsweg ist der Erfindung dadurch gelungen, daß zwischen der Einspei- sungsmuffe und dem Hochdruck-Erzeuger als Leitung für die Druckflüssigkeit ein Rohr, wie Stahlrohr od.dgl., angeordnet ist, das eine Biegestrecke darstellt, welche Bewegungen der Einspeisungsmuffe und/oder des Gesenks mit elastischer Biegung aufnimmt.

Jene Erfindungsmerkmale bieten besondere Vorteile:

Die als Biegestrecke ausgebildete ansonsten starre Rohrleitung ist beispielsweise in der Lage, eine hin- und hergehende Antriebsbewegung der Einspeisungsmuffe aufzunehmen.

Außerdem können das Gesenk und jede ihm zugeord¬ nete Einspeisungsmuffe bei der Einrichtung der erfin- dungsgemäßen Vorrichtung in praktisch beliebiger Weise manipuliert werden, ohne daß besondere Rücksicht auf den Verlauf der Hochdruckleitung genommen werden müßte. Hierdurch ergibt sich eine zusätzliche räumliche Bewe¬ gungseinheit z.B. für den Fall, daß die erfindungsge¬ mäße Anordnung in eine bestimmte räumliche Beziehung zu einem Manipulator für die Werkstück-Zuführung und die Werkstück-Entnahme versetzt werden muß.

Wichtig ist es, daß die Biegestrecke des Stahl¬ rohrs so ausgebildet ist, daß niemals eine plastische Verformung auftreten kann. Dieses kann bedeuten, daß die Rohrleitung einen relativ langen, weitgespannten Bogen zwischen dem Hochdruck-Erzeuger und dem Anschluß an der Einspeisungsmuffe darstellt. Selbstverständlich kann eine solche Biegestrecke in einer Ebene oder im Raum gekrümmt, gekröpft od.dgl. ausgebildet sein.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Einspeisungsmuffe relativ zu dem im Gesenk aufgenomme¬ nen Hohlkörper hin- und hergehend antreibbar, was, wie bereits vorerwähnt, im Zusammenhang mit der biegeela- stischen Rohrleitung von besonderer Bedeutung ist.

Weiterhin sieht die Erfindung vor, daß ein Füh¬ rungsmittel für die hin- und herbewegbare Einspeisungs¬ muffe mittels einer Halterung ausschließlich am Gesenk befestigt ist, wobei die Einspeisungsmuffe über das Führungsmittel an der Halterung lösbar zu arretieren ist.

Es ist vorstellbar, daß während der Umformungsar¬ beit in Einspeisungsposition der Einspeisungsmuffe in¬ folge des hohen hydrostatischen Innendrucks eine erheb¬ liche Reaktionskraft axial vom Gesenk weg auf die Ein¬ speisungsmuffe wirkt. Solche Kräfte können über die Halterung an das Gesenk weitergegeben werden, was in vorteilhafter Weise einen geschlossenen "Kraftfluß auf kleinem Wege bedeutet.

In diesem Zusammenhang besteht eine Ausgestaltung der Erfindung darin, daß ein Teil eines Antriebs für die Hin- und Herbewegung der Einspeisungsmuffe zugleich deren Führungsmittel bildet, während ein anderes Teil des Antriebs an der Halterung befestigt ist und gemein¬ sam mit letzterer eine starre Kraftübertragungsbrücke zum Gesenk bildet.

Praktisch angewandt, können jene Erfindungsmerk- male bedeuten, daß der Antrieb aus einer druckmittelbe¬ triebenen Kolben-Zylinder-Einheit besteht, daß das die Einspeisungsmuffe tragende Teil des Antriebs die Kol¬ benstange ist, während als anderes Teil des Antriebs der Zylinder an der Halterung befestigt ist.

Eine besonders handhabungsgünstige erj-indungsge- mäße Vorrichtung ist dadurch erzielt worden, daß Ge¬ senk, Einspeisungsmuffe und deren Antrieb für die Hin- und Herbewegung eine in sich einheitliche, räumlich handhabbare Baugruppe bilden, welche auf einer Bedie¬ nungsvorrichtung zur Erzeugung einer Öffnungs- und

Schließbewegung des Gesenks, wie z.B. auf dem Tisch ei¬ ner Werkzeugpresse, lösbar zu befestigen ist.

Auch in jenem Zusammenhang bietet die biegeelasti- sehe Rohrleitung besondere Vorzüge auch für den Fall, daß die Druckerzeugungsanlage aus betrieblichen Gründen umgestellt werden müßte, was dadurch erleichtert wird, daß Hochdruck-Erzeuger und gegebenenfalls auch ein die¬ sem zugeordneter Fülldruck-Erzeuger leicht verschieb- bar, wie z.B. verfahrbar, ausgebildet sind.

In den Zeichnungen sind bevorzugte Ausführungsbei¬ spiele entsprechend der Erfindung näher dargestellt, es zeigt,

Fig. 1 eine mehr schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 eine teilweise horizontal geschnittene Draufsicht, etwa entsprechend der in Fig. 1 mit II-II bezeichneten Schnittlinie,

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Stahlrohrlei¬ tung zwischen Einspeisungsmuffe und Hochdruck-Erzeuger gemäß der in Fig. 2 eingetragenen Schnittlinie III-III sowie

Fig. 4 und 5 zwei weitere Anordnungsbeispiele mit anderen Gesenken, womit die räumliche Anpassungsfähig- keit der Vorrichtung dargelegt werden soll.

In den Zeichnungen ist eine Vorrichtung zum hydro¬ statischen Umformen von Hohlkörpern aus kaltumformbarem Metall unabhängig von deren einzelner Ausgestaltung insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.

Auf einem Pressentisch 11 einer Werkzeugpresse 12 ist ein Gesenk 13 angeordnet.

Das Gesenk 13 besteht aus einem Obergesenk 14 und aus einem Untergesenk 15, welche im Bereich ihrer Form¬ teilungsebene E in einer nicht dargestellten Formhöh¬ lung ein rohrförmiges Werkstück 16 (Hohlkörper) z.B. aus Stahl aufnehmen. Von dem Hohlkörper 16 sind nur die beidendig aus dem Gesenk 13 herausragenden Halteberei- ehe 17 sichtbar.

Das Obergesenk 14 ist lösbar an einem entlang dem Bewegungspfeil y auf- und abbeweglichen Pressen-Ober¬ teil 18 befestigt.

Auf beiden Seiten der Vorrichtung ist jeweils eine hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit 19 (Hydrozylinder) mit je einem Zylinder 20 und je einer Kolbenstange 21 angeordnet. Am freien Ende jeder Kolbenstange 21 ist eine Einspeisungsmuffe 22 befestigt, welche der Zulei¬ tung von Druckflüssigkeit aus einem Hochdruck-Erzeuger 23 dient, der in Fig. 1 rechts schematisch abgebildet ist.

Gemeinsam mit der Kolbenstange 21 ist die Einspei¬ sungsmuffe 22 entlang dem mit x bezeichneten Bewegungs¬ pfeil hin- und herbeweglich.

Zur hydrostatischen Umformung des Hohlkörpers 16 werden beide Hydrozylinder 19 betätigt, derart, daß die beiden Kolbenstangen 21 gemeinsam mit den von ihnen ge¬ tragenen Einspeisungsmuffen 22 aus dem Zylinder 20 in Richtung auf das Gesenk 13 ausfahren. Hierbei schieben sich die Einspeisungsmuffen 22 druckdicht und flüssig¬ keitsdicht über die beiden hohlkörperseitigen Haltebe¬ reiche 17.

Sodann wird vom Hochdruck-Erzeuger 23 über eine Hochdruckleitung 24 Druckflüssigkeit über die links in Fig. 1 bzw. in Fig. 2 dargestellte Einspeisungsmuffe 22 in den umzuformenden Hohlkörper 16 eingeleitet. Hierbei baut sich innerhalb des im Gesenk 13 angeordneten Um¬ formungsbereichs des Hohlkörpers 16 ein hydrostatischer Innendruck von beispielsweise 1500 Bar auf, welcher die Hohlkörper-Wandung an die Gravur der gesenkseitigen Formhöhlung anlegt. Während der Umformung sind die Ein- speisungsmuffen 22 bzw. die Kolbenstangen 21 in Axial¬ richtung blockiert.

Schließlich wird der Hochdruck abgeschaltet, so daß die beiden Einspeisungsmuffen 22 in ihre Ausgangs- position vom Gesenk 13 weg zurückfahren können (s. z.B. Fig. 1 und 2). Nach Öffnen des Gesenks 13 durch Anheben des Pressenoberteils 18 gemeinsam mit dem Obergesenk 14 kann der fertig umgeformte Hohlkörper 16 entnommen wer¬ den, beispielsweise mittels eines Manipulators, der auch die Beschickung des Gesenks 13 mit Hohlkörper- Rohlingen 16 vornehmen kann.

Jeweils am vorderen Zylinderdeckel 34 der Hydrozy- linder 19 sind zwei im Parallelabstand zueinander ange¬ ordnete starre Laschen 25 befestigt, welche außerdem am Untergesenk 15 befestigt sind. Das Gesenk 13 bildet da- her dank der Laschenbrücke 25, 25 gemeinsam mit den Hy- drozylindern 19 eine zusammenhängende, geschlossene Baugruppe, welche auf einfache gewünschte Weise nahezu beliebig manipuliert, insbesondere in einer bestimmten Lage auf dem Pressentisch 11 und unterhalb des Pressen- Oberteils 18 einjustiert werden kann.

Der vorerwähnte hohe hydrostatische Innendruck von 1500 Bar, welcher je nach Werkstoff und Artikel bis 3000 Bar und mehr betragen kann, bewirkt eine vom Ge- senk 13 weg gerichtete Reaktionskraft, welche von den Hydro-Zylindern 19 aufgenommen werden muß. Denn diese werden während der Umformung hydraulisch blockiert, so daß die beiden Einspeisungsmuffen 22 bezüglich des Ge¬ senks 13 in Axialrichtung x lösbar arretiert sind. Die beiden Laschenbrücken 25, 25 bilden hierbei jeweils eine starre Kraftübertragungsbrücke zum Gesenk 13 und bewirken hiermit in vorteilhafter Weise einen geschlos¬ senen Kraftschluß über einen kurzen Weg.

Dem Hochdruck-Erzeuger 23 ist ein Fülldruck-Erzeu¬ ger 26 vorgeschaltet, welcher zunächst mit relativ großem Fördervolumen über den Hochdruckkopf 27 und die Hochdruckleitung 24 ein rasches Auffüllen des Hohlkör¬ pers 16 mit Druckflüssigkeit bei einem Fülldruck von etwa 65-80 Bar bewirkt. Während dieser Phase sind selbstverständlich die Einspeisungsmuffen 22 - wie be¬ reits weiter oben beschrieben - auf die Haltebereiche

17 des beidendig offenen Hohlkörpers 16 flüssigkeits- und druckdicht aufgeschoben.

Die Druckflüssigkeit gelangt vom Hochdruck-Erzeu- ger 23 über dessen Leitungsanschluß 28, die Hochdruck¬ leitung 24 zum Leitungsanschluß 29 an der Kolbenstange 21, welche einen lediglich in Fig. 2 gestrichelt darge¬ stellten flüssigkeitsleitenden Kanal 30 beinhaltet, welcher durch einen Kanal 31 der jeweiligen Einspei- sungsmuffe 22 fortgesetzt ist.

Die beiden Anschlüsse 28-29 stehen zugleich für eine Biegestrecke des Stahlrohrs 24, welches sich im vorliegenden Fall in einem flachen langen Bogen etwa in einer Ebene erstreckt. Das Stahlrohr 24 ist hierbei so lang, daß eine Hin- und Herbewegung der die Einspei¬ sungsmuffe 22 tragenden Kolbenstange 21 immer im bie¬ geelastischen Bereich bleibt, so daß praktisch eine un¬ zählig große Anzahl von Arbeitsspielen im Hinblick auf die bekannte Wöhler-Kurve möglich ist.

Dadurch daß die Stahlrohrleitung 24 als elastische

Biegestrecke ausgebildet ist, kann eine Anordnung und

Einjustierung des Gesenks 13 gemeinsam mit den Hydro- Zylindern 19 praktisch ohne Rücksicht auf die räumliche

Position des Hochdruck-Erzeugers 23 vorgenommen werden.

Andererseits ist der Hochdruck-Erzeuger 23 (ebenso wie der Fülldruck-Erzeuger 26) auf Rollen 32 verfahr- bar. Auf diese Weise können Hochdruck-Erzeuger 23 und Fülldruck-Erzeuger 26 dank der biegeelastischen Ausbil¬ dung des Stahlrohres 24 mit einem sehr großen Spielraum

verfahren werden, falls die Betriebssituation dies er¬ fordern sollte.

Aus Fig. 3 geht hervor, daß das Stahlrohr 24 zur Fortleitung der Druckflüssigkeit sehr dickwandig ist. Der Innendurchmesser a beträgt beim vorliegenden Aus¬ führungsbeispiel 4,8 mm, während die RohrWandstärke b 4,7 mm ausmacht.

Anhand der Fig. 4 und 5 soll lediglich gezeigt werden, daß die eine flexible Biegestrecke 28-29 dar¬ stellende Hoσhdruck-Stahlrohrleitung 24 praktisch be¬ liebige Ausbildungen und Anordnungen von Gesenken 13 gestattet. So ist beispielsweise das Gesenk gemäß Fig. 5 zur Umformung eines sich in einem rechten Winkel er¬ streckenden Hohlkörpers 16 mit einer nicht dargestell¬ ten korrespondierenden Formhöhlung versehen, so daß sich auch die Längsachsen der beiden Hydrozylinder 19, welche mit den hohlkörperseitigen Haltebereichen 17 fluchten, rechtwinklig zueinander erstrecken. Gemäß Fig. 5 ist eine etwa 135°-Anordnung vorgesehen.

Als günstig für die ungehinderte räumliche Handha¬ bung der jeweils aus den beiden Hydrozylindern 19 mit Einspeisungsmuffen 22 und aus dem Gesenk 13 gebildeten Baugruppen hat sich eine Werkzeugpresse erwiesen, wel¬ che lediglich drei im Umfangswinkelabstand von 120° an¬ geordnete Tragsäulen 33 aufweist.

Ergänzend sei noch vermerkt, daß bei den gezeigten Ausführungsbeispielen immer nur eine Einspeisungsmuffe 23 an die Hochdruckleitung 24 angeschlossen ist, wäh-

rend die andere Einspeisungsmuffe 22 keinen Flüssig- keitsdurchgang aufweist, also eine Blindmuffe 22 bil¬ det, welche bei ansonsten baugleicher Ausführung bezüg¬ lich der Druckflüssigkeit führenden Einspeisungsmuffe 22 lediglich Verschlußfunktion hat.

Die Fülleitung (Schlauch) zwischen _. Hochdruck-Er¬ zeuger 23 und Fülldruck-Erzeuger 26 ist mit 35 bezeich¬ net.