Die Erfindung betrifft eine Innenhochdruckumformvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine gattungsgemäße Innenhochdruckumformvorrichtung ist aus der DE 195 25 085 C2 bekannt. Die dort beschriebene Vorrich¬ tung enthält mehrere übereinandergestapelte Umformwerkzeuge, in deren Formräume mehrere Hohlprofilrohlinge eingelegt wer¬ den können. Bei geschlossener Vorrichtung und Ausübung eines fluidischen Innenhochdrucks innerhalb der Hohlprofilrohlinge können in platzsparender Weise aus diesen Rohlingen mehrere Hohlprofile gleichzeitig innerhalb einer einzigen Vorrichtung hergestellt werden. Zur Abdichtung der Hohlprofilrohlinge während der Innenhochdruckumformaufweitung ist in jedes Hohlprofilrohlingsende ein Axialstempel eingefügt. Die Axial- Stempel sind parallel zueinander ausgerichtet und sind an ei¬ nem einzigen großvolumigen Hydraulikzylinder angebracht, mit¬ tels dessen die Axialstempel zu den Umformwerkzeugen hin zur Einnahme einer AbdichtStellung und aus der Abdichtstellung nach erfolgter Umformung heraus in eine Nichtgebrauchsstel- lung verfahren werden können. Aufgrund dessen, dass der Hyd¬ raulikzylinder bei der Entfaltung des Innenhochdrucks die ge¬ samten Axialkräfte aus allen Innenhochdruckumformwerkzeugen aufnehmen muss, muss dieser ungeheuer stabil und daher ausla¬ dend gebaut werden. Andererseits ist die Anzahl der verwend- baren Umformwerkzeuge stark begrenzt, da aufgrund der mit steigender Anzahl der Umformwerkzeuge immer größer werdenden Axialkräfte der Bau eines Hydraulikzylinders, der diesen ef¬ fektiv entgegenwirken könnte, nicht mehr realisierbar ist. Des Weiteren ist es bei einem derartigen Hydraulikzylinder erforderlich, dass die Axialstempel exakt parallel ausgerich¬ tet sind, d. h. dass die Hohlprofilrohlinge in gleicher Weise parallel zueinander angeordnet sein müssen. Hohlprofilrohlin¬ ge in einer davon abweichenden Winkellage können demnach nicht umgeformt werden.

Des Weiteren liegen die Hohlprofilrohlinge nicht alle gleich exakt in ihren Formräumen. Diese Ungenauigkeiten rühren zum einen von der Fertigungstoleranz der Hohlprofilrohlinge un¬ tereinander und zum anderen von Abweichungen beim Einlegen der Hohlprofilrohlinge in die Formräume. Dies hat zur Folge, dass bei der gemeinsamen Abdichtbewegung der Axialstempel letztere zum einen nicht ganz exakt zentrisch in die Hohlpro- filrohlingsenden eingeführt werden können und zum anderen aufgrund axialer Ungleichmäßigkeiten mehr oder weniger stark in Abdichtstellung im Hohlprofil festsitzen, was zu großen Unterschieden in der Abdichtwirkung führen kann. Hieraus kann sich kein optimales Umformergebnis für alle Hohlprofilrohlin¬ ge ergeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Innenhochdruckumformvorrichtung dahingehend weiterzubilden, dass eine gleichzeitige Umformung mindestens zweier Hohlpro¬ filrohlinge prozesssicher ermöglicht wird.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Pa¬ tentanspruches 1 gelöst. Aufgrund dessen, dass jeder Axialstempel nun mit einem eige¬ nen Hydraulikzylinder verbunden ist, muss dieser keine Ge¬ samtaxialkraft aufnehmen, sondern nur noch die Axialkraft, die aus dem Innenhochdruck innerhalb eines einzigen Formrau¬ mes resultiert. Daraus ergeben sich zwar mehrere Hydraulikzy¬ linder, die jedoch ohne Stabilitätsverlust so klein gebaut werden können, dass die Baugröße aller Einzelhydraulikzylin¬ der zusammengenommen erheblich kleiner ist als die eines ein¬ zigen Hydraulikzylinders, der die Gesamtaxialkraft aller Ein¬ zelumformungen aufzunehmen hätte. Aufgrund der Anordnung ei¬ ner Kraftmesseinrichtung an den Hydraulikzylindern, mittels derer die Abdichtkraft des jeweiligen Stempels erfasst wird, und durch die signaltechnische Kopplung dieser Einrichtung mit dem jeweiligen Hydraulikzylinder, welche letztere so ges¬ taltet ist, dass die Vorschubbewegung des Axialstempels, die von den Hydraulikzylindern jeweils betrieben wird, so lange andauert, bis ein vorbestimmter Sollwert der Abdichtkraft er¬ reicht ist, wird jeder Hohlprofilrohling durch den zugeordne¬ ten Axialstempel selektiv angefahren, wonach dieser immer in der gewünschten Abdichtposition, die durch eine geeignete Ab¬ dichtkraft definiert ist, seine Funktion aufnimmt. Infolge des abdichtkraftabhängigen selektiven Anfahrens der Hohlpro¬ filrohlinge durch den jeweiligen Axialstempel spielen unge¬ naue Lagen der Hohlprofilrohlinge in den Formräumen sowie Fertigungstoleranzen der Rohlinge für die Wirksamkeit der Ab¬ dichtung keine Rolle mehr. Somit wird verhindert, dass durch eine allzu große Vorschubkraft eine Faltenbildung beim Hohl- profilrohling auftritt, die nicht nur die gewünschte Aufwei¬ tung behindert, sondern auch die angestrebte Hohlprofilkontur nicht zustande kommen lässt. Bei allzu hohen Vorschubkräften ist es auch denkbar, dass der Hohlprofilrohling während der Aufweitung infolge der mit der zu großen Kraft verbundenen Druckspannung im Rohling birst. Gleichfalls wird verhindert, dass zu kurz geratene Hohlprofilrohlinge nicht vollständig dicht geschlossen werden, so dass kein ausreichender Druck innerhalb des Rohlings hergestellt werden kann, mit dem die gewünschte Umformung möglich wäre. Auch seitliche Fehllagen des Rohlings werden dahingehend kompensiert, dass der Axial- Stempel soweit geschoben wird, bis die richtige vordefinierte Abdichtkraft erreicht ist, wobei in dieser Stellung das Roh¬ lingsende auf dem Axialstempel schließlich zentriert ist. Es ist zusätzlich denkbar, dass durch eine Messeinrichtung die Zeit gemessen wird, die der Axialstempel zur Einnahme seiner Abdichtposition braucht, und dass bei Übersteigen eines Maxi¬ malwertes dieser Zeitspanne ein Signal ausgegeben wird, das visuell oder akustisch Anlass gibt, den Hohlprofilrohling noch vor dem Schließen der Innenhochdruckumformvorrichtung auszutauschen und als Fehlteil dem Schrott zuzuführen oder bei schon geschlossener Innenhochdruckumformvorrichtung den besagten fehlerhaften Hohlprofilrohling nicht weiter mit dem Axialstempel zu beaufschlagen, so dass auch eine Umformung in jedweder Hinsicht bei dem einzelnen Hohlprofilrohling unter¬ bleibt, während die anderen Hohlprofilrohlinge in den anderen Formräumen, wie gewünscht, umgeformt werden. Insgesamt gese¬ hen, ist durch die Erfindung die Prozesssicherheit einer gleichzeitigen Umformung mindestens zweier Hohlprofilrohlinge gewährleistet.

Weiterhin können wesentlich mehr Bauteile gleichzeitig umge¬ formt werden als bei der bekannten Vorrichtung, die aufgrund der Addierung der einzelnen Axialkräfte baulicherseits nur eine bestimmte maximale Kraft aufnehmen kann. Dies erhöht er¬ heblich die Effektivität des Umformvorgangs bzw. der Innen¬ hochdruckumformvorrichtung. Zudem wird die Lage der Formräume wesentlich variabler, da jeder Hydraulikzylinder und Axial- Stempel individuell auf den Formraum bzw. den dort eingeleg¬ ten Hohlprofilrohling ausgerichtet werden kann und somit die Formräume nicht mehr zwingend parallel zueinander ausgerich- tet sein müssen. Dies erhöht weiterhin die Vielfalt der Form¬ raumgestaltung und damit der auszuformenden Hohlprofile in einem gleichzeitigen Herstellungsprozess.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung nach An¬ spruch 2 sind sämtliche, den Axialstempeln zugeordnete Hyd¬ raulikzylinder an eine gemeinsame Fluidhochdruckerzeugungsan- lage angeschlossen. Hierdurch wird die gesamte Innenhoch- druckumformvorrichtung wesentlich vereinfacht, da nur ein Druckübersetzer benötigt wird und der Raumbedarf erheblich verringert wird. Des Weiteren wird zum einen der Steuerungs¬ bedarf für die Drucksteuerung wesentlich verringert und zum anderen wird erreicht, dass in jedem Hohlprofilrohling exakt der gleiche Innenhochdruck herrscht, was bei der Herstellung von Gleichteilen besonders von Vorteil ist, da in diesem Fal¬ le jeder Rohling die gleichen Umformbedingungen erfahren muss.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert; dabei zeigt die Figur in einer skizzenhaften Darstellung eine er¬ findungsgemäße Vorrichtung mit vier Axialstempeln und zwei Formräumen.

In der Figur ist andeutungsweise eine Innenhochdruckumform- vorrichtung 1 zum gleichzeitigen Umformen zumindest zweier Hohlprofilrohlinge 2 dargestellt, welche in zumindest zwei Umformwerkzeugen 3 und 4 der Umformvorrichtung 1 eingebracht sind. Da die Umformwerkzeuge 3 und 4 getrennt voneinander an¬ geordnet sind, sind auch jeweils die von ihren Gravuren ge¬ bildeten, für sich abgeschlossenen Formräume 5, in denen die Hohlprofilrohlinge 2 eingebracht sind, voneinander getrennt. Zur Abdichtung der Hohlprofilrohlingsenden 6 weist die Vor¬ richtung 1 Axialstempel 7 auf, in denen Druckfluidkanäle ver- laufen, die über Fluidleitungen 8 an eine Fluidhochdrucker- zeugungsanlage 9 angeschlossen sind. Somit ist ein Druckfluid von der Fluidhochdruckerzeugungsanlage 9 aus über die Fluid- leitung 8 und den Axialstempel 7 in das Innere der Hohlpro¬ filrohlinge 2 einleitbar. Nach der Befüllung des jeweiligen Hohlprofilrohlings 2 wird das Druckfluid von der Fluid¬ hochdruckerzeugungsanlage 9 unter hohen Druck (> 800 bar) ge¬ setzt, wodurch sich die Hohlprofilrohlinge 2 aufweiten und an die Wandungen der Formräume 5, unter Bildung des gewünschten Hohlprofils, anlegen. Jeder Axialstempel 7 ist mit einem nur ihm zugeordneten Hydraulikzylinder 10 verbunden, mittels des¬ sen die Vorschubbewegung des Axialstempels 7 zum Hohlprofil- rohling 2 hin steuerbar ist.

Die Hydraulikzylinder 10, in denen rückseitig als Kolben aus¬ gebildete Axialstempel 7 geführt sind, weisen jeweils eine Kraftmesseinrichtung 11 auf, die die jeweilige Abdichtkraft des Axialstempels 7 kontinuierlich erfasst. Die jeweilige Kraftmesseinrichtung 11 ist über eine Steuerleitung 14 mit einem Steuergerät 12 verbunden, welches seinerseits mit dem Hydraulikzylinder 10 über Steuerleitungen 13 signaltechnisch gekoppelt ist, und zwar derart, dass die Vorschubbewegung des Axialstempels 7 so lange andauert, bis ein vorbestimmter Sollwert der Abdichtkraft erreicht ist. Obwohl jedem Hydrau¬ likzylinder 10 ein separates Steuergerät 12 zugeordnet sein kann, können alle Hydraulikzylinder 10, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel, zur apparativen Vereinfachung und aus Bauraumersparnisgründen an ein gemeinsames zentrales Steuer¬ gerät 12 angeschlossen sein.

Die Kraftmesseinrichtung 11 erfasst indirekt die Abdicht¬ kraft. Hierbei weist die Einrichtung 11 an der bezüglich den Umformwerkzeugen 3 und 4 hinteren Kammer 15 des jeweiligen Hydraulikzylinders 10 ein Druckmessdose 16 auf, die den Druck in der Kammer 15 aufnimmt. Über die Fläche des Stempelkolbens 17, die aus der jeweiligen Stempelkonstruktion bekannt ist, wird dann aus der bekannten Beziehung zwischen Druck, Fläche und Kraft (Druck = Kraft/Fläche) die momentan ausgeübte Kraft errechnet. Aus einem hier nicht weiter gezeigten Fluidkreis- lauf wird mittels einer Pumpe ein Druckfluid in die Kammer 15 geleitet, welches den Kolben 17 des Stempels 7 anströmt und zum Umformwerkzeug 3 und 4 hintreibt. Gerät der Stempel 7 mit seinem Ende 18 in Kontakt mit dem Ende 6 des Rohlings 2, wird dem Vorwärtstrieb des Stempels 7 ein Widerstand entgegenge¬ bracht, wodurch der Stempel 7 langsamer wird und schließlich stehen bleibt. Dabei entsteht ein statischer Druck, der von der Druckmessdose 16 erfasst wird. Der Druck steigt solange an, bis eine bestimmte Druckhöhe, die einer bestimmten Kraft entspricht, erreicht ist, wonach der Druckerzeuger abgekop¬ pelt wird und der eingestellte Druck vorerst konstant bleibt.

Bei Erzeugen eines Innenhochdrucks innerhalb der Rohlinge 2 zu deren Umformung wird der Druckerzeuger des Hydraulikzylin¬ ders 10 wieder angekoppelt und der Druck in der Kammer 15 gleichzeitig mit dem Anstieg des Innenhochdrucks erhöht, wo¬ bei die Abstimmung des Druckverlaufs in der Kammer 15 an den des Innenhochdrucks derart erfolgt, dass die einander entge¬ genwirkenden aus dem Innenhochdruck und dem Druck in der Kam¬ mer 15 resultierenden Kräfte im Gleichgewicht sind, so dass einerseits keine Undichtigkeiten und andererseits keine Fal¬ tenbildung am Rohling 2 während des Umformprozesses entste¬ hen. Bei der Festlegung der maximal aufzubringenden Druckhöhe in der Kammer 15 ist auf die Abstimmung der Kolbenfläche des Stempels 7 zur Wirkfläche des Endes 18 des Stempels 7 zu ach¬ ten, so dass weder der Druckerzeuger für den Druck in der Kammer 15 noch der Hydraulikzylinder 10 konstruktiv ausufern¬ de Ausmaße annimmt. Hierbei ist für geeignete Proportionen ein Richtwert von 280 bar ermittelt worden. Um eine gedämpfte Steuerung der Bewegung des Stempels 7 zu erhalten, wird die vordere Kammer 19 des Hydraulikzylinders 10 ebenfalls mit einem fluiden Druckmedium beaufschlagt, wo¬ bei der von diesem aufgebaute Gegendruck während der Andock¬ bewegung des Axialstempels 7 an den Hohlprofilrohling 2 und während der Umformung immer kleiner ist als der Druck in der Kammer 15. Die Kammer 19 kann dabei an den gleichen FIu- idkreislauf wie die Kammer 15 unter Zwischenschaltung eines Drei-Wege-Ventils angeschlossen sein. Um den Druck in der Kammer 19 zu erfassen und dadurch entsprechend regeln zu kön¬ nen, ist eine Druckmessdose 20 an der Kammer 19 angeordnet.

Nach erfolgter Umformung verkehren sich die Druckverhältnisse in den Kammern 15 und 19 durch Entspannung des Druckes in der Kammer 15, wobei der Druck in der Kammer 19 den der Kammer 15 stets übersteigt. Hierdurch wirkt die Fluidbeaufschlagung der Kammer 19 nach Art einer Rückholfeder für den Axialstempel 7, der infolge dessen in seine Nichtgebrauchsstellung überführt wird, in der sein Ende 18 aus dem Rohlingsende 6 herausgezo¬ gen ist. Die Entspannung sollte sukzessiv erfolgen, so dass der Stempel 7 in schonender Weise gesteuert in die Nicht¬ gebrauchsstellung gebracht wird.