Eine gattungsgemäße Vorrichtung beziehungsweise ein gattungs- gemäßes Verfahren ist aus der EP 0 621 091 B1 bekannt. Aus der besagten Druckschrift ist ein Innenhochdruckumformwerk- zeug entnehmbar, das aus einem Obergesenk und einem Unterge- senk besteht. Das Untergesenk weist einen Formraum auf, an den sich nach oben hin Einführschrägen anschließen. Das Ober- gesenk weist an seiner Unterseite einen stempelartigen Fort- satz auf, der seitlich entsprechend der Einführschrägen abge- schrägt ist. Zur Herstellung eines Hohlprofils wird nun ein Hohlprofilrohling auf die Einführschrägen gelegt, wonach der stempelförmige Fortsatz den Hohlprofilrohling in den Formraum des Untergesenkes hineinquetscht. Bei dem gegenüber dem Form- raum hinsichtlich seiner Höhe Übermaß aufweisenden Hohlprofil entstehen während des Quetschvorganges unkontrolliert Quetschfalten, Wellungen und Kanten mit unterschiedlichen Wanddicken und Eigenspannungen. Liegt nun der Hohlprofilroh- ling vollständig im Formraum, weist dieser eine Zwischenform auf, die eine der Kontur des Formraumes annähernde Grobkontur besitzt. In der Schließlage des Umformwerkzeuges wird alsdann innerhalb des so vorprofilierten Hohlprofilrohlings ein flui- discher Innenhochdruck erzeugt, durch den der Hohlprofilroh- ling derart ausgeweitet wird, bis er an den von der Gravur des Untergesenkes gebildeten Wandungen des Formraums anliegt.

Auf Grund den vorgenannten Falten, Wellungen und Kanten in unterschiedlichen Wanddicken und Eigenspannungen sowie hohen Verfestigungen werden bei dem bekannten Vorprofilieren Schwachstellen geschaffen, an denen im nachfolgenden, aufwei- tenden Umformen mittels Innenhochdruck die Berstgefahr des Hohlprofilrohlings besonders groß ist. Des Weiteren ist der Hohlprofilrohling im Bereich der Falten relativ weit von der Gravurwand des Formraums beabstandet, so dass das nach der Quetschung reduzierte noch zur Verfügung stehende Aufweitver- mögen des Materials nicht ausreicht, um prozesssicher eine vollständige Aufweitung zu ermöglichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde ein gattungsgemäßes Verfahren dahingehend weiterzubilden, dass eine prozesssiche- re Innenhochdruckumformung eines mit Übermaß in den Formraum eingebrachten vorzuprofilierenden Hohlprofilrohlings in eine Endform des Hohlprofils ermöglicht wird. Gleichermaßen soll eine Vorrichtung angegeben werden, die zur Ausführung des Verfahrens dient.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Pa- tentanspruches 1 hinsichtlich des Verfahrens und durch die Merkmale des Patentanspruches 2 hinsichtlich der Vorrichtung gelöst.

Dank der Erfindung kann der Übermaß aufweisende Hohlprofil- rohling in einfacher Weise in einen unteren Abschnitt des Formraumes eingelegt werden ohne das dieser dabei verformt wird. Während der Schließbewegung des Umformwerkzeuges wird nun zumindest ein Schieber aktiviert, der von einem Antriebs- mittel der Vorrichtung auf den Hohlprofilrohling seitlich ge- führt wird. Dadurch, dass der Hohlprofilrohling bereits in einem Teil des Formraumes liegt, kann der Rohling gleichmäßig durch den Schieber gepresst werden, wobei ein Stofffluss des Rohlingsmaterials über eine Kante des Umformwerkzeuges ver- mieden wird, welche Quetschfalten und Reibungsverschleiß am Hohlprofilrohling verursacht. Beim Pressvorgang kann sich der Hohlprofilrohling zum Obergesenk hin frei ausdehnen, bis das Obergesenk auf dem Untergesenk zu liegen kommt und den Form- raum nach oben abschließt. In Folge der freien Ausdehnung des Hohlprofilrohlings gelangt dieser allseitig relativ nahe an die Gravur des Obergesenkes, so dass bei der nachfolgenden Aufweitung mittels Innenhochdruck nur wenig Aufweitvermögen des Hohlprofilrohlings erforderlich ist um zur völligen Anla- ge an der Gravur zu gelangen. Da beim Vorprofilieren des Hohlprofilrohlings keine Falten und ähnliche umformungshin- dernde Erscheinungen am Hohlprofilrohling auftreten und der Umformgrad der vorprofilierten Zwischenform des Hohlprofil- rohlings zur Endform des Hohlprofils gering ist, lässt sich ein gegenüber dem Formraum mit Übermaß versehener Hohlprofil- rohling zum einen prozesssicher vorprofilieren und zum ande- ren prozesssicher zur Endform. des Hohlprofils ausformen.

In einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vor- richtung nach Anspruch 2 bildet die Pressfläche des Schiebers eine Gravur, die zumindest teilweise den Formraum seitlich begrenzt. Hierdurch wird die Vorrichtung baulich vereinfacht, da das nachträgliche Anordnen eines gravurtragenden Werkzeug- segments entfallen kann. Zudem müsste in aufwändiger Weise das Umformwerkzeug gegebenenfalls nach dem vorprofilierenden Pressvorgang zeitraubend noch einmal geöffnet werden um den Schieber für das Werkzeugsegment zu ersetzen.

In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 4 ist der Schieber während der Innenhochdruck- umformung des Rohlings in die Endform durch ein Abstützmittel rückseitig gehalten. Obwohl es denkbar ist, dass der Schieber mittels eines Sperrbolzens, der eine Querbohrung des Schieber durchdringen kann, arretiert werden kann, ist eine rückseiti- ge Abstützung dahingehend von Vorteil, dass zum einen die Zu- gänglichkeit von außen an die Rückseite des Schieber sehr gut ist und zum anderen die Ausbildung der Abstützung baulich einfach gehalten werden kann. Hierbei ist es zum Beispiel denkbar, dass die Abstützung ein Stempel übernimmt, der von außen an den Schieber herangeführt wird. Eine weitere Verein- fachung würde darin bestehen, dass das Antriebsmittel des Schiebers gleichzeitig die Abstützung erbringt.

In einer bevorzugten Weitergestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Anspruch 5 ist das Antriebsmittel einer Schrägzugsäule, die im Obergesenk fixiert ist und schräg nach unten zum Untergesenk hin absteht, wobei die Säule zum Form- raum hin zugeneigt ist. Der Schieber weist eine Aufnahmeboh- rung dabei auf, deren Verlauf der schrägen Erstreckung der Säule entspricht und die so zur Säule angeordnet ist, dass diese in der Schließbewegung des Umformwerkzeuges in die Aus- nahmebohrung eintaucht. Obwohl das Antriebsmittel auf pneuma- tischer oder hydraulischer Basis beruhen kann, wird hier eine mechanische Lösung bevorzugt, da sie weit weniger apparativ aufwändig ist. Hierbei ist es natürlich denkbar, dass das me- chanische Antriebsmittel beispielsweise ein Stempel ist, der bezüglich des Innenhochdruckumformwerkzeuges ein separates Bauteil darstellt und eine gesonderte Steuerung besitzt. Mit der vorgeschlagenen in das Umformwerkzeug integrierten Schrägzugssäule jedoch, die in der Schließbewegung in eine Aufnahmebohrung des Schiebers eintaucht, wird in baulich ein- facher Weise allein durch die Schließ-beziehungsweise Öff- nungsbewegung des Umformwerkzeuges der Schieber zwischen ei- ner Nichtgebrauchsstellung und einer Gebrauchsstellung ver- schoben, so dass gesonderte Steuerungen und die dazu notwen- digen Energiequellen aufwand-und ressourcensparend entfallen können. Um die selbsttätige Bewegung des Schiebers zu erwir- ken, muss jedoch die Schrägzugsäule schräg zum Formraum hin zugeneigt angeordnet sein und die Aufnahmebohrung des Schie- bers auf den schrägen Verlauf der Säule abgestimmt sein.

Durch die Eintauch-beziehungsweise Herausziehbewegung der Führungssäule aus der Aufnahmebohrung beaufschlagt die Säule den Schieber nach dem Keilprinzip, so dass der Schieber zwangsgesteuert verfahren wird. Für eine geordnete Verschie- bung des Schiebers ist es hierbei günstig, wenn der Schieber seitlich geführt ist. Es sei an dieser Stelle noch einmal be- tont, dass in der besagten Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 5 durch die Übertragung der Funktion des Antriebs- mittels für den Schieber auf das Umformwerkzeug der apparati- ve Aufwand für die Vorrichtung erheblich vermindert wird und Bauraum der Vorrichtung eingespart wird.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 6 ist das Abstützmittel das Obergesenk, das in Schließstellung des Umformwerkzeuges den Schieber hinter- greift. In Folge der Übernahme der Abstützfunktion des Schie- bers durch das Umformwerkzeug können separate Abstützmittel entfallen, was zu einer baulichen Vereinfachung der Vorrich- tung führt, sowie den apparativen Aufwand und den Steuerungs- aufwand vermindert.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 7 weist das Obergesenk in seinem hintergreifen- den Bereich eine Teilfläche auf, deren Winkellage der des An- schrägungswinkels der Schrägzugsäule entspricht und die an einer an der Rückseite des Schiebers ausgebildeten gleich- winklig angestellten Keilfläche in Schließstellung des Um- formwerkzeuges anliegt. Auf Grund der Anordnung einer Keil- fläche in dem hintergreifenden Bereich des Obergesenkes und deren Anlage in Schließstellung an einer Keilfläche, die an der Rückseite des Schiebers ausgebildet ist, gibt es keine Verklemmgefahr zwischen dem Schieber und dem Obergesenk des Umformwerkzeugs. Des Weiteren wird der Verschleiß zwischen den Keilflächen, das heißt zwischen dem Obergesenk und dem Schieber, an seiner Rückseite minimiert.

In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 8 ist an der Rückseite des Schiebers eine Gleitplatte angeordnet, an der das Obergesenk mit seinem hin- tergreifenden Bereich anliegt. Durch die Anordnung einer Gleitplatte an der Rückseite des Schiebers, die im Übrigen auch ersatzweise an der Keilfläche des Obergesenkes befestigt sein kann, wird die Reibung zwischen Obergesenk und dem Schieber und daher der Verschleiß zwischen beiden minimiert.

Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Dabei zeigt die Figur in einem seitlichen Längsschnitt eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Schrägzugsäule als An- triebsmittel eines Schiebers und einem als Abstützmittel aus- gebildeten Obergesenk eines Umformwerkzeuges der Vorrichtung, wobei die Figur in der Darstellung in eine Öffnungsstellung des Umformwerkzeuges (links) und eine Schließstellung des Um- formwerkzeuges (rechts) aufgespalten ist.

In der Figur ist eine Vorrichtung 1 zur Herstellung eines um- fänglich geschlossenen Hohlprofiles mittels fluidischen In- nenhochdruckes dargestellt, welche ein Innenhochdruckumform- werkzeug 2 beinhaltet. Dieses setzt sich aus einem Obergesenk 3 und einem Untergesenk 4 zusammen, deren Gravuren 5 und 6 einen Formraum 7 für das Hohlprofil einschließen. In den Formraum 7 ist ein Hohlprofilrohling 8 eingelegt, dessen Durchmesser größer ist als der des Formraumes 7. Die Vorrich- tung 1 umfasst des Weiteren ein Organ zum Pressen des Roh- lings 8 im Innenhochdruckumformwerkzeug 2, wobei das Organ von zwei Schiebern 9 gebildet wird, die rechts und links seitlich des Hohlprofilrohlings 8 am Untergesenk 4 des Innen- hochdruckumformwerkzeuges 2 aufsitzen.. Des Weiteren beinhal- tet die Vorrichtung 1 noch eine Fluidhochdruckerzeugungsanla- ge, die zumindest mit einem Ende des Hohlprofilrohlings 8 fluidisch verbunden ist. In die Unterseite 10 des Obergesenks 3 sind Schrägbohrungen 11 eingearbeitet, in denen Schrägzug- säulen 12 angeordnet und fixiert sind. Die Schrägzugsäulen 12, von denen je eine einem Schieber 9 zugeordnet ist, stehen schräg nach unten zum Untergesenk 4 hin ab, wobei die Säulen 12 zum Formraum 7 hin zugeneigt sind. Die Schrägzugsäulen 12 bilden jeweils das Antriebsmittel für den Schieber 9, mittels derer der Schieber 9 in der Öffnungs-bzw. Schließbewegung des Umformwerkzeuges 2 zwischen einer Gebrauchs-und einer Nichtgebrauchsstellung verfahrbar ist. Der Schieber 9 weist dazu eine Aufnahmebohrung 13 auf, deren Verlauf der schrägen Erstreckung der Säule 12 entspricht. Die Aufnahmebohrung 13 ist relativ zur Schrägzugsäule 12 so angeordnet, dass diese in der Schließbewegung des Umformwerkzeuges 2 in die Aufnah- mebohrung 13 eintaucht. Das Obergesenk 3 weist des Weiteren an seiner Unterseite 10 Aussparungen 14 auf, in denen die Schieber während der Schließbewegung und in Schließstellung des Umformwerkzeuges 2 Aufnahme finden. Die Aussparungen 14 sind zum Formraum 7 hin offen und besitzen auf gegenüberlie- gender Seite eine Flanke 15, die als Keilfläche ausgebildet ist. Die Winkellage der Keilfläche entspricht genau der des Anschrägungswinkels der Schrägzugsäule 12. An der dem Form- raum 7 abgewandten Rückseite 16 des Schiebers 9 ist ebenfalls eine Keilfläche 17 ausgebildet, die gleichwinklig zur Keil- fläche des Obergesenks 3 angestellt ist. Auf dieser Keilflä- che 17 ist eine Gleitplatte 18 befestigt.

Zur Herstellung des Hohlprofils wird der kreiszylindrische Hohlprofilrohling 8, dessen Durchmesser gegenüber dem Durch- messer des Formraumes 7 durchgängig Übermaß aufweist, in die vertiefungsartige Gravur 6 des Untergesenkes 4, die einen un- teren Abschnitt des Formraumes 7 bildet, eingelegt. Anschlie- ßend fährt das Obergesenk 3 auf das Untergesenk 4 hinzu, wo- bei die Schrägzugsäulen 12, die an ihrem freien Ende 19 eine Einführphase besitzen, in die Aufnahmebohrungen 13 der Schie- ber 9 eintauchen. Auf Grund der sich daraus ergebenden Keil- wirkung zwischen den Säulen 12 und dem Schieber 9 wird dieser auf dem Untergesenk 4 quer zur Schließbewegungsrichtung des Umformwerkzeuges 2 auf den rohrförmigen Hohlprofilrohling 8 verfahren. Der Schieber 9 nimmt in der Schließbewegung des Umformwerkzeuges beim Kontakt mit dem Rohling 8 eine Gebrauchsstellung ein. Der bis dahin unverformt geblieben Hohlprofilrohling 8 wird durch die auf ihn einwirkende Press- fläche 21 des Schiebers 9 zusammengedrückt, wodurch der Roh- ling eine vorprofilierte Zwischenform 22 einnimmt, die eine der Kontur des in etwa rechteckigen Formraumes 7 annähernde Grobkontur aufweist. In der Endphase der Schließbewegung des Obergesenkes 3 beaufschlagt dessen Gravur 5 einen oberen Be- reich des Hohlprofilrohlings 8 und presst diesen soweit nach innen zusammen, bis der Formraum 7 gänzlich geschlossen ist.

In der Schließstellung des Umformwerkzeuges 2 bildet die Pressfläche 21 des Schiebers 9 die Gravur, die den Formraum 7 seitlich begrenzt. Dies kann je nach Ausbildung des Schiebers 9 eine lokale Begrenzung sein oder eine Begrenzung, die nahe- zu über die gesamte Längserstreckung des Hohlprofilrohlings 8 ausgedehnt ist. In der Schließstellung des Umformwerkzeuges 2 liegt die Unterseite 10 des Obergesenkes 3 auf der Oberseite 23 des Schiebers 9 auf. Gleichzeitig wird der Schieber 9 an seiner Rückseite 16 nach außen hin durch die Flanke 15 der Aussparung 14 des Obergesenkes 3 gehalten. Die Flanke 15 des Obergesenks 3 hintergreift hierbei die Rückseite 16 des Schiebers 9 und liegt an der Gleitplatte 18 des Schiebers 9 an. Die rückseitige Abstützung des Schiebers 9 durch den hin- tergreifenden als Flanke 15 ausgebildeten Bereich des Oberge- senkes 3 ist dahingehend erforderlich, dass bei der anschlie- ßenden Innenhochdruckumformung der Zwischenform 22 des Hohl- profils der Schieber 9 nicht nach außen getrieben wird und somit der Formraum 7 seitlich geöffnet wird, wodurch sich der Hohlprofilrohling 8 in unerwünschter Weise aus dem Formraum 7 heraus seitlich nach außen aufweiten würde.

Nun wird über die Fluidhochdruckerzeugungsanlage ein fluidi- scher Innenhochdruck innerhalb der Zwischenform 22 des Hohl- profilrohlings 8 erzeugt, wonach die Zwischenform 22 in die Endform des Hohlprofils aufweitend umgeformt wird. Hierbei legen sich auch die Bereiche 24 des Rohlings 8 an die Gravu- ren 5,6 und 21 an, die in der Zwischenform 22 des Rohlings 8 von diesem noch knapp beabstandet waren. Im Übrigen ist es auch denkbar, dass der Hohlprofilrohling 8 schon vor dem Pressvorgang durch den Schieber 9 mit Druckfluid befüllt ist, was beim Pressvorgang zu einer inneren Abstützung des Roh- lings 8 führt. Diese innere Abstützung wirkt zusätzlich einer Faltenbildung des Hohlprofilrohlings 8 während des Pressvor- ganges entgegen und trägt somit zur Prozesssicherheit des Um- formvorganges und damit zur gewünschten Ausbildung des Hohl- profils mit bei.

Nach erfolgter Umformung des Hohlprofilrohlings 8 in die ge- wünschte Endform des Hohlprofils wird das Druckfluid inner- halb des Hohlprofils entspannt und das Umformwerkzeug 2 ge- öffnet. Dabei wird das Obergesenk 3 vom Untergesenk 4 wegge- fahren, wobei die Flanke 15 an der Gleitplatte 18 des Schie- bers 9 verklemmfrei entlang gleitet. Gleichzeitig wird durch die Keilwirkung, die die Zugsäule 12 auf den Schieber 9 aus- übt, vom Formraum 7 weg nach außen und quer zur Bewegungs- richtung des Obergesenkes 3 in eine Nichtgebrauchsstellung verfahren. Nach Öffnen des Umformwerkzeuges 2 kann nun das fertig umgeformte Hohlprofil aus dem Werkzeug 2 entnommen werden.