Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umformen eines Werkstücks mit einer trommeiförmigen Umfangswand, an deren Innenseite ein Innenprofil mit Längsrippen durch Zustellen mindestens einer Profilierungsrolle eingeformt wird, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Umformen eines Werkstücks mit einer trommeiförmigen Umfangswand, mit einer Halterung zum Aufnehmen und Halten des Werkstücks, mindestens einer Profilierungsrolle mit einem Profil und einem Rotationsantrieb zum Erzeugen einer Rotationsbewegung des Werkstücks relativ zur Profilierungsrolle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.

Ein gattungsgemäßer Stand der Technik geht aus der DE 1 602 264 A hervor, welche ein Verfahren zur Herstellung längsgerippter Rohre beschreibt. Bei diesem bekannten Verfahren wird ein rohrförmiges Ausgangswerkstück auf einen Dorn aufgeschoben, welcher an seiner Außenseite mit Zähnen versehen ist. Durch Zustellen von Drückrädern mit Zähnen wird das dünnwandige Rohr in die Verzahnung am Innendorn eingeformt. Bei diesem bekannten Verfahren wird also die gesamte Rohrwand umgeformt, so dass das Profil sowohl an der Innenseite als auch an der Außenseite des Werkstückes ausgebildet ist.

Aus der DE 24 20 014 A1 geht ein Abstreckdrückverfahren hervor, bei welchem ein Ausgangswerkstück ebenfalls auf einem profilierten Dorn aufgesetzt wird. Durch ein Abstreckdrückwalzen mittels Abstreckdrückrollen wird das Werkstück gelängt und das Material in die Profilierung am Innendorn eingeformt. Dieses bekannte Verfahren zum Einformen eines Innenprofils bedingt zwingend eine Umformung der Außenkontur des Werkstücks.

Weitere Verfahren zum Umformen eines rohrförmigen Werkstücks unter Verwendung eines profilierten Innendorns gehen aus der EP 2 210 682 A1 oder der CH 432436 A hervor.

Aus der DE 1 552 178 A ist ein Verfahren zur Walzreduzierung von Ringwandstärken bekannt. An ein rohrförmiges Werkstück werden gleichzeitig an der Innen- und der Außenseite rollenförmige Walzen zugestellt. Hierdurch kann eine Wanddickenreduzierung bei gleichzeitiger Werkstücklängung erzeugt werden. Weiter wird in dieser Druckschrift gelehrt, die Reduzierwalzen in bestimmten Intervallen voneinander zu trennen, so dass umlaufende ringförmige Rippen ausgebildet werden können.

Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Umformen eines Werkstücks mit einer trommeiförmigen Umfangswand anzugeben, mit welchen an der Innenseite der Umfangswand effizient ein Innenprofil mit Längsrippen ausgebildet werden kann.

Die Aufgabe wir zum einen durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und zum anderen durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine drehbar gelagerte Profilierungsrolle an eine Innenseite der Umfangswand zugestellt wird und dass die mindestens eine Profilierungsrolle relativ zu der Innenseite der Umfangswand umläuft, wobei das Innenprofil spanlos eingeformt wird.

Eine Grundidee der Erfindung besteht darin, ein Innenprofil mit Längsrippen in eine Innenseite einer Hohlraumwand mittels Profilierungsrolle von innen einzuformen. Das Innenprofil wird sozusagen eingerollt oder eingewalzt. Gemäß der Erfindung ist dabei der Außenumfang der Profilierungsrolle auf den Innendurchmesser des Werkstücks abgestimmt, so dass bei einem vielfachen Umlauf der Umfangswand des rotierenden Werkstücks gegenüber der Profilierungsrolle ein exaktes Kämmen des Außenprofiles an der Profilierungsrolle mit dem eingeformten Innenprofil an der Innenseite der Um- fangswand gegeben ist.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, auch größere Werkstücke mit größerem Innendurchmesser mit einem Innenprofil versehen, für welche die Herstellung eines Innendornes mit einem passenden Gegenprofil nicht wirtschaftlich ist. Zudem muss bei einer Änderung des Innenprofils lediglich die Profilierungsrolle geändert werden, nicht jedoch ein aufwändiger Innendorn. Vorzugsweise wird das Werkstück über einen Hauptspindelantrieb in Rotation versetzt. Alternativ kann das Werkstück feststehend sein, während die innen liegenden Profilierungsrollen drehend angetrieben werden.

Eine bevorzugte Verfahrensvariante nach der Erfindung besteht darin, dass die mindestens eine Profilierungsrolle axial und/oder radial zugestellt wird. Die Rolle kann dabei auf einem Rollenhalter drehbar gelagert, vorzugsweise über einen Rollenantrieb drehbar angetrieben sein. Die Profilierungsrolle wird mit einer entsprechenden Zustellkraft zugestellt, so dass das Material des Werkstücks spanlos verformt und das gewünschte Innenprofil mit den axialen Längsrippen eingeformt wird. Die Werkstückdrehung und die Rollendrehung sind dabei synchronisiert, vorzugsweise schlupffrei aufeinander abgestimmt. Bei einem Antrieb der Profilierungsrollen durch einen separaten Rollenantrieb kann für ein Kämmen des Außenprofiles der Profilierungsrolle mit dem Innenprofil jedoch ein definierter Schlupf vorgesehen sein, so dass die Profile exakt miteinander kämmen. Abhängig von der Zustellbewegung und der Werkstückeinspannung kann eine Werkstücklängung erfolgen. Alternativ kann die Werkstücklänge gleich bleiben, wobei das verdrängte Material ausschließlich zum Bilden der Profilierung verwendet wird.

Nach einer weiteren Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es bevorzugt, dass mindestens zwei Profilierungsrollen zugestellt werden, deren Positionen und Zustellbewegungen aufeinander abgestimmt werden, so dass ein einheitliches Innenprofil an der Innenseite eingeformt wird. Vorzugsweise sind drei, vier oder mehr Profilierungsrollen gleichmäßig verteilt entlang des Innenumfangs des Werkstücks vorgesehen. Das Werkstück kann dabei einen Durchmesser von bis zu 1 m und mehr aufweisen. Position, Durchmesser und Zustellbewegungen der Profilierungsrollen sind dabei so synchronisiert aufeinander abgestimmt, dass stets die Profile von Rolle und Werkstück miteinander kämmen. So kann ein exaktes einheitliches Innenprofil an der Werkstückinnenseite erzeugt werden.

Grundsätzlich ist es möglich, auch Umformoperationen an der Außenseite des Werkstücks durchzuführen, insbesondere auch eine Profilierung der Außenseite zu bewirken. Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass eine Profilierung ausschließlich an der Innenseite der Umfangswand durchgeführt wird. Ein vorab bearbeiteter Außendurchmesser des Werkstücks kann so unverändert bleiben.

Insbesondere bei relativ dünnwandigen Werkstücken ist es nach einer weiteren Verfahrensvariante vorteilhaft, dass jeder inneren Profilierungsrolle eine äußere Gegendruckrolle zugeordnet wird, welche der Profilierungsrolle radial gegenüberliegend an einer Außenseite des Werkstücks zugestellt wird. Vorzugsweise ist die äußere Gegendruckrolle glattflächig, so dass einer unerwünschten Verformung der Außenseite des Werkstücks entgegengewirkt wird. Die Gegendruckrolle dient als ein Widerlager, um radial nach außen gerichtete Kräfte aufzunehmen. Dies ermöglicht, an der Profilierungsrolle relativ hohe radiale Zustellkräfte nach außen vorzusehen, um ein effizientes spanloses Einformen des Innenprofils zu bewirken. Die Gegendruckrolle sichert dabei einen runden Umlauf des Werkstücks.

Gemäß einer alternativen Verfahrensvariante ist es vorgesehen, dass das Werkstück in eine Halterung mit Außenfutter eingesetzt wird, wobei eine Außenseite des Werkstücks an dem Außenfutter anliegt. Das Außenfutter kann dabei ein trommeiförmiger oder rohrförmiger Körper sein, dessen Innendurchmesser an den Außendurchmesser des Werkstücks angepasst ist. Das Außenfutter dient dabei ebenfalls als ein Widerlagerfutter, um die radial nach außen gerichteten Kräfte aufzunehmen und zu kompensieren.

Grundsätzlich ist es möglich, beim Einformen des Innenprofils auch ein Außenprofil in die Außenseite der Umfangswand einzuformen. Eine effiziente Verfahrensvariante besteht nach der Erfindung darin, dass beim Einformen des Innenprofils in die Innenseite einer Außenseite der Umfangswand unverformt bleibt.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können grundsätzlich verschiedene Werkstücke und Produkte mit einem Innenprofil mit Längsrippen hergestellt werden. Be- sonders bevorzugt ist es nach der Erfindung, dass ein Hohlkörper mit axialen Längsrippen als Innenprofil geformt wird. Der Hohlkörper kann insbesondere ein Gas- oder Flüssigkeitstank sein, bei welchem die axialen Längsrippen zur Versteifung der Hohlkörperwand dienen. Es kann so ein dünnwandiger, jedoch sehr stabiler Hohlkörper aus einem Metall spanlos geformt werden. Die Längsrippen verlaufen axial, insbesondere können diese parallel zur Längsachse oder mit einem gewissen Ablenkwinkel versehen sein, so dass die Längsrippen einen schraubenförmigen Verlauf aufweisen können.

Eine weitere bevorzugte Verfahrensvariante besteht nach der Erfindung darin, dass als Innenprofil ein Verzahnungsprofil eingeformt wird. Bei dem Verzahnungsprofil kann es sich insbesondere um ein Zahnprofil für eine kämmende Getriebeverzahnung handeln, so dass das geformte Werkstück etwa als ein Hohlrad für ein entsprechendes Getriebe dienen kann. Es kann auch ein Keilnutprofil für eine Welle-Nabe- Verbindung gebildet werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Profilierungsrolle in einen Hohlraum des Werkstücks einfahrbar und an die Innenseite der trommeiförmigen Umfangswand zustellbar ist, wobei ein Innenprofil mit Längsrippen spanlos in eine Innenseite der Umfangswand einformbar ist.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann insbesondere das zuvor beschriebene erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden, so dass sich die entsprechenden Vorteile ergeben. Die Profilierungsrolle ist auf einem entsprechenden Rollenhalter drehbar gelagert und über einen axialen Versteilantrieb axial in den Hohlraum des trommel- oder topfförmigen Werkstücks einfahrbar. Durch eine entsprechende radiale Zustellkraft rollt die Profilierungsrolle an der Innenseite der trommeiförmigen Umfangswand des Werkstücks ab, wobei das Innenprofil mit Längsrippen spanlos eingeformt wird. Auf diese Weise können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung effizient verschiedenste Innenprofile mit Längsrippen hergestellt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es vorteilhaft, dass mindestens zwei Profilierungsrollen vorgesehen werden, deren Positionen und Zustellbewegungen aufeinander abstimmbar sind, so dass ein einheitliches Innenprofil an der Innenseite des Werkstücks einformbar ist. Insbesonde- re können mehr als zwei Profilierungsrollen gleichmäßig entlang des Innenumfangs des Werkstücks angeordnet werden. Hierdurch können sich die auf das Werkstück einwirkenden Querkräfte gegenseitig kompensieren. Die Rollen sind so dimensioniert und angeordnet, dass diese einheitlich mit dem eingeformten Innenprofil kämmen. Zur Synchronisation der Profilierungsrollen mit dem Werkstück können die Profilierungsrollen jeweils über einen eigenen Rollenantrieb verfügen. Der Rollenantrieb könnte vorzugsweise über eine Steuerung mit dem Hauptspindelantrieb zum rotierenden Antreiben des Werkstücks abgestimmt und synchronisiert werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass jeder inneren Profilierungsrolle eine äußere Gegendruckrolle zugeordnet ist, welche der Profilierungsrolle radial gegenüberliegend an einer Außenseite des Werkstücks zustellbar ist. Die äußere Gegendruckrolle kann glattflächig oder selbst mit einem Außenprofil versehen sein. Die Gegendruckrolle dient als eine Art Widerlager zur Aufnahme der radialen Auslenkkräfte, um so einen Rundlauf des Werkstücks sicherzustellen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles weiter erläutert, welches schematisch in der beigefügten Zeichnung dargestellt ist.

Die Zeichnung zeigt eine Teilquerschnittsansicht in stark schematisierter Weise durch den Teil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 beim Umformen eines Werkstücks 1 mit einer trommeiförmigen Umfangswand 2.

An eine Innenseite 3 des Werkstücks 1 wird eine Profilierungsrolle 12 mit einem äußeren Profil 14 radial zugestellt, während das Werkstück 1 in Pfeilrichtung in Rotation versetzt ist. Aufgrund der radialen Zustellung wird die Umfangswand 2 des Werkstücks 1 spanlos verformt, wobei sich entsprechend dem Profil 14 der mitdrehenden Profilierungsrolle 12 ein Innenprofil 5 ausbildet. Das Innenprofil 5 weist axial verlaufende Längsrippen 6 auf.

Radial gegenüberliegend zu der Profilierungsrolle 12 wird an eine Außenseite 4 des Werkstücks 1 eine glattflächige Gegendruckrolle 16 angelegt. Die mitdrehende Gegendruckrolle 16 stellt sicher, dass die Außenseite 4 der Umfangswand 2 des Werkstücks 1 unverformt bleibt und somit ein Rundlauf des rotierenden Werkstücks 1 gesichert ist.