Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Schmierung an einem Formwerkzeug zur Metallbearbeitung, insbesondere an einem Expanderkopf zum Umformen von Metallrohren, umfassend wenigstens ein Schmiermittelreservoir, wenigstens eine Druckversorgung, insbesondere Schmiermittelpumpe und wenigstens eine Schmiermittelzuleitung an wenigstens eine Schmierstelle.

Die Erfindung betrifft weiterhin einen Expanderkopf zum Umformen von rohrförmigen Werkstücken umfassend wenigstens eine Zugstange oder eine Spindel als Stellglied, wenigstens einen mit der Zugstange oder der Spindel in Wirkverbindung stehenden Spreizkörper in Form eines Konus oder eines pyramidalen Vielkants und mehrere auf dem Umfang des Spreizkörpers angeordnete Spreizsegmente, die bei einer axialen Verstellung des Spreizkörpers radial auseinandergetrieben werden und das Werkstück entsprechend aufweiten und/oder umformen, weiterhin umfassend eine als Verlustschmierung ausgebildete Schmierung mit wenigstens einem Schmiermittelreservoir, mit wenigstens einer Schmiermittelpumpe und wenigstens einer Schmiermittelzuleitung an wenigstens eine Schmierstelle.

Die Erfindung betrifft schließlich ein Verfahren zur Schmierung eines Formwerkzeugs, insbesondere ein Verfahren zum Schmieren eines Expanderkopfs.

Ein Expanderkopf sowie ein Verfahren zum Umformen von runden längsnahtgeschweißten Rohren in Profilrohre ist beispielsweise aus der EP 0 589 099 A1 bekannt. Ein mechanischer Rohrexpander mit einem pyramidalen Vielkant und auf dessen Mantelfläche angeordneten Spreizsegmenten ist aus der EP 1 125 654 A2 bekannt. Aus der WO 1503222 A1 ist eine Schmierung an einem Expanderkopf bekannt, die einen an einer Zugstange eines Spreizkonus befestigten Schmierring, eine Vielzahl von Schmiermittelkanälen und eine Vielzahl von Schmiermittelverteilern umfasst.

Es ist grundsätzlich im Stand der Technik bekannt Schmiermittelverteiler auf dem Expanderkopf anzuordnen und diese mit einer Vielzahl von den Spreizkörper durchsetzenden Schmiermittelkanälen zu versehen, die sich über eine beachtliche Länge durch den Spreizkörper bis zu den Gleitflächen erstrecken.

Eine solche Konstruktion ist naturgemäß mit dem Nachteil behaftet, dass eine Vielzahl von langen Kanälen oder Bohrungen zu den Gleitflächen erforderlich sind. Dadurch wird das Werkzeug teuer. Die Vielzahl der Kanäle schränkt die Miniaturisierung des Werkzeugs erheblich ein.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine Schmierung an einem Formwerkzeug, insbesondere an einem Expanderkopf der vorstehend beschriebenen Art bereitzustellen an dem die Schmiermittelverteilung vereinfacht ist. Insbesondere soll die Anzahl der erforderlichen Schmiermittelkanäle reduziert werden.

Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde eine Schmierung an einem Formwerkzeug bereitzustellen, die eine verhältnismäßig einfache, variable Dosierung des Schmiermittels ermöglicht.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der Ansprüche 1 , 5 und 10.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Ein Gesichtspunkt der Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Schmierung an einem Formwerkzeug zur Metallbearbeitung, insbesondere an einem Expanderkopf zum Umformen von Metallrohren, umfassend wenigstens ein Schmiermittelreservoir, Mittel zur Förderung und/ oder Bereitstellung des Schmiermittels an eine Schmierstelle, insbesondere in Form einer Schmiermittelpumpe und wenigstens eine Schmiermittelzuleitung an wenigstens eine Schmierstelle, wobei sich die Einrichtung dadurch auszeichnet, dass die Schmiermittelzuleitung wenigstens über eine Teillänge als Verteilerleitung ausgebildet ist, die sich wenigstens teilweise durch das Formwerkzeug erstreckt eine Vielzahl von Blenden und/oder Düsen umfasst, die mit einer Vielzahl von Schmierstellen in Verbindung stehen.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung liegt auf der Hand. Die Verteilerleitung funktioniert nach Art eines „Common Rail“ Systems. Die Schmiermittelverteilung kann erfindungsgemäß verhältnismäßig nahe an die Schmierstellen herangebracht werden. Das System gemäß der Erfindung unterscheidet sich vom Stand der Technik insbesondere dadurch, dass die Schmiermittelverteilung bzw. die Verteilerleitung in das Werkzeug hinein verlegt ist.

Dadurch entfallen lange und verzweigte Schmiermittelkanäle und von außen am Werkzeug vorgesehene Schmiermittelverteiler an die Schmierstellen.

Unter einer Blende im Sinne der vorliegenden Anmeldung ist eine relativ zu einem Ausgangsquerschnitt verengte Austrittsöffnung beispielsweise der Verteilerleitung oder eines an die Verteilerleitung angeschlossenen Schmiermittelkanals zu verstehen.

Unter einer Düse im Sinne der vorliegenden Anmeldung ist eine relativ zu einem Ausgangsquerschnitt, beispielsweise der Verteilerleitung oder eines an die Verteilerleitung angeschlossenen Schmiermittelkanals, verengte Austrittsöffnung zu verstehen, die den statischen Druck und den dynamischen Druck des Schmiermittels beim Austritt aus der Öffnung verändert.

Die Blenden oder Düsen bei dem System gemäß der Erfindung sind vorzugsweise dauerhaft offen ausgebildet. Alternativ können diese jeweils durch ein Rückschlagventil verschlossen sein.

Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Schmierung gemäß der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Verteilerleitung über wenigstens eine Teillänge als Verteilerstock oder Ringnutverteiler ausgebildet ist.

Die Verteilerleitung kann beispielsweise als Bohrung oder Kanal ausgebildet sein, der sich unmittelbar durch das Werkzeug bzw. durch Teile des Werkzeugs erstreckt. Wenn das Werkzeug als Expanderkopf ausgebildet ist, kann die Verteilerleitung sich axial und/oder radial durch den Spreizkörper, beispielsweise einen Konus oder einen pyramidalen Vielkant, des Expanderkopfs erstrecken. Die Blenden oder Düsen können beispielsweise unmittelbar in die Verteilerleitung eingesetzt sein.

Die Verteilerleitung kann beispielsweise eine Vielzahl von Anschlussbohrungen aufweisen, in die die Düsen oder Blenden auswechselbar eingesetzt sind. Über den Querschnitt der Düsen oder Blenden lässt sich die Schmiermitteldosierung an einzelnen oder mehreren Schmierstellen beeinflussen. Die Blenden oder Düsen können sich beispielsweise unmittelbar zu den betreffenden Schmierstellen bzw. Gleitflächen öffnen, alternativ kann vorgesehen sein, dass diese über Stichkanäle mit den betreffenden Schmierstellen verbunden sind.

Jeder Schmierstelle kann genau eine Düse oder Blende zugeordnet sein. Im Rahmen der Erfindung kann alternativ vorgesehen sein, dass eine Düse oder Blende über Stichkanäle mit mehreren Schmierstellen verbunden ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Verteilerleitung innerhalb des Formwerkzeugs verzweigt ist.

Bevorzugt ist die Schmierung gemäß der Erfindung als Verlustschmierung ausgebildet.

Die Einrichtung gemäß der Erfindung kann wenigstens eine Dosiereinheit mit wenigstens einem Impulsgeber für eine Schmiermittelpumpe oder ein Dosierventil umfassen.

Bei der bevorzugten Ausgestaltung der Einrichtung gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Dosiereinheit wenigstens ein Dosierventil umfasst, welches der Verteilerleitung hydraulisch vorgeschaltet ist.

Ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung betrifft einen Expanderkopf zum Umformen von rohrförmigen Werkstücken, umfassend wenigstens eine Zugstange oder eine Spindel als Stellglied, wenigstens einen mit der Zugstange oder der Spindel in Wirkverbindung stehenden Spreizkörper in Form eines Konus oder eines pyramidalen Vielkants und mehrere auf dem Umfang des Spreizkörpers angeordnete Spreizsegmente, die bei einer axialen Verstellung des Spreizkörpers radial auseinandergetrieben werden und das Werkstück entsprechend aufweiten und/oder umformen, weiterhin umfassend eine als Verlustschmierung ausgebildete Schmierung mit wenigstens einem Schmiermittelreservoir, mit Mitteln zur Förderung und/ oder Bereitstellung des Schmiermittels an eine Schmierstelle und wenigstens einer Schmiermittelzuleitung an wenigstens eine Schmierstelle, wobei sich der Expanderkopf insbesondere dadurch auszeichnet, dass die Schmiermittelzuleitung wenigstens über eine Teillänge als Verteilerleitung ausgebildet ist, die sich wenigstens teilweise durch die Zugstange und/oder den Spreizkörper erstreckt und die eine Vielzahl von offenen Blenden oder Düsen umfasst, die mit einer Vielzahl von Schmierstellen in Verbindung stehen. Die Verteilerleitung kann zumindest teilweise als Verteilerstock ausgebildet sein, der eine Vielzahl von Blenden oder Düsen umfasst, die mit einer Vielzahl von Schmierstellen in Verbindung stehen. Alternativ kann die Verteilerleitung zumindest teilweise als Ringnutverteiler ausgebildet sein.

Bei einer bevorzugten Variante des Expanderkopfs gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass sich die Verteilerleitung vorzugsweise axial und/oder radial durch den Spreizkörper erstreckt und dass die Schmierstellen auf dem Umfang des Spreizkörpers vorzugsweise unmittelbar an die Verteilerleitung angeschlossen sind. Die Blenden oder Düsen können sich beispielsweise unmittelbar im Bereich der zu versorgenden Schmierstellen, d. h. der Gleitfläche zwischen dem Spreizkörper und den Spreizsegmenten öffnen. Im Rahmen der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die Schmierstellen über verhältnismäßig kurze Stichleitungen mit den Blenden oder Düsen des Verteilerstocks kommunizieren.

Die Verteilerleitung kann innerhalb des Formwerkzeugs verzweigt sein.

Bei einer Variante des Expanderkopfs gemäß der Erfindung kann vorgesehen sein, dass sich die Verteilerleitung und/oder ein Teil der Schmiermittelzuleitung teilweise durch die Zugstange und teilweise durch den Spreizkörper erstreckt. Die Verteilerleitung kann beispielsweise an wenigstens eine am Umfang des Spreizkörpers in dem an die Zugstange angrenzenden Bereich an eine umlaufende Ringnut angeschlossen sein, welche mit einem Teil der Verteilerleitung kommuniziert, die sich in dem Spreizkörper erstreckt. Die Ringnut ist vorzugsweise gegen die Zugstange um laufend abgedichtet.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Expanderkopfs gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Blenden oder Düsen unmittelbar in die Verteilerleitung eingesetzt sind. Die Blenden oder Düsen können beispielsweise austauschbar in die Verteilerleitung eingeschraubt sein. Bei einer bevorzugten Variante des Expanderkopfs gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass jeder Schmierstelle genau eine Blende oder Düse zugeordnet ist. Im Rahmen der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine Blende oder Düse mehrere Schmierstellen versorgt, beispielsweise über kurze Stichleitungen oder Bohrungen im Werkzeug.

Ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schmierung eines Formwerkzeugs, insbesondere ein Verfahren zur Schmierung eines Expanderkopfs mit einem oder mehreren Merkmalen der vorbeschriebenen Art. Das Verfahren umfasst eine Dosierung einer Schmiermittelmenge an die Schmierstellen über eine Steuerung des von einer Schmiermittelpumpe bereitgestellten Schmiermitteldrucks und/oder eine Steuerung der Einschaltdauer der Schmiermittelpumpe und/oder die Betätigung eines Dosierventils, wobei das an einer Schmierstelle bereitgestellte Schmiermittelvolumen eine Funktion des Schmiermitteldrucks, der Einschaltdauer der Schmiermittelpumpe oder der Schaltzyklen des Dosierventils und des Querschnitts der der Schmierstelle zugeordneten Blende oder Düse ist.

Die Steuerung der Einschaltdauer und/oder des Schmiermitteldrucks der Schmiermittelpumpe kann beispielsweise unter Verwendung eines Impulsgebers oder Taktgebers als Teil einer Dosiereinheit erfolgen. Alternativ kann der Impulsgeber das Dosierventil ansteuern.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf ein in den Zeichnungen dargestelltes Ausführungsbeispiel erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine Schnittansicht durch einen Expanderkopf mit einer Einrichtung zur Schmierung gemäß der Erfindung und Figur 2 drei alternative Varianten der Führung der Verteilerleitung innerhalb des Expanderkopfs.

Die Einrichtung gemäß der Erfindung ist als Impulsschmierung an einem Formwerkzeug ausgebildet. Unter einer Impulsschmierung wird dabei verstanden, dass die Schmierung durch einen Einschaltimpuls an eine Schmiermittelpumpe oder einen Schaltimpuls an ein Dosierventil bewirkt wird. Bei einer ersten Variante der Impulsschmierung gemäß der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine Schmiermittelpumpe für eine bestimmte Zeit mit einem bestimmten Druck aktiviert wird. Eine alternative Variante der Impulsschmierung kann dadurch bewirkt werden, dass das Schmiermittel ständig mit einem gegebenen Druck bereitgestellt wird und die Schmiermittelversorgung über die Betätigung eines Dosierventils geschlossen oder geöffnet wird. Das an die Schmierstelle gelieferte Schmiermittelvolumen ergibt sich unter anderem aus der Einschaltdauer der Pumpe oder dem Schaltzyklus des Dosierventils und dem von der Pumpe gelieferten Druck.

Die Erfindung wird nachstehend am Beispiel der Schmierung an einem Expanderkopf zum Umformen von rohrförmigen Werkstücken erläutert. Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Expanderkopf 1 gemäß der Erfindung. Der Expanderkopf 1 umfasst eine Zugstange 2 und einen fest mit der Zugstange 2 verbundenen Spreizkörper 3, der bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel beispielsweise als Konus ausgebildet ist. Auf dem Umfang des Spreizkörpers 3 sind mehrere Spreizsegmente 4 angeordnet, die auf den Schrägflächen des Spreizkörpers 3 gleiten, wenn die Zugstange 2 axial verlagert wird. Die Spreizsegmente 4 sind entsprechend der Kontur des rohrförmigen, aufzuweitenden oder umzuformenden Werkstücks ausgebildet. Eine axiale Verlagerung der Zugstange 2 bewirkt eine radiale Verlagerung der Spreizsegmente 4, die dabei über die Umfangsfläche des Spreizkörpers 3 gleiten. Hierzu ist eine Schmierung der Gleitflächen 5 auf der dem Spreizkörper 3 zugewandten Seite der Spreizsegmente 4 und der Gleitflächen 5 auf dem Außenumfang des Spreizkörpers erforderlich. Darüber hinaus sind die Spreizsegmente 4 radial verstellbar geführt. Diese vollziehen bei einer axialen Verlagerung der Zugstange 2 eine hierzu senkrechte Verstellbewegung. Die hierzu erforderliche Führung der Spreizsegmente 4 wird ebenfalls mit Schmiermittel versorgt. Die Schmiermittelversorgung der Führungen der Spreizsegmente 4 ist in den Zeichnungen nicht dargestellt.

Um die Schmierung der Gleitflächen 5 zu gewährleisten, ist an dem Expanderkopf 1 eine Schmiermittelzuleitung 6 vorgesehen, die an eine Schmiermittelversorgung angeschlossen ist. Die Schmiermittelversorgung umfasst ein nicht dargestelltes Schmiermittelreservoir, eine Druckversorgung in Form einer Schmiermittelpumpe 9 und ein Dosierventil 10. Die Schmiermittelzuleitung 6 ist bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel verzweigt ausgebildet und über eine erste und zweite Teillänge als Verteilerleitung bzw. als Verteilerstock 7 ausgebildet, der jeweils eine Vielzahl von offenen Düsen 8 aufweist. Die Düsen 8 sind als austauschbare Gewindeeinsätze in die Verteilerstöcke 7 eingesetzt und münden im Bereich der Gleitflächen 5 zwischen dem Spreizkörper 3 und den Spreizsegmenten 4.

Die Einrichtung gemäß der Erfindung kann mehrere Schmiermittelzuleitungen und mehrere Verteilerstöcke 7 umfassen. Das Dosierventil 10 wird über einen nicht dargestellten Impulsgeber einer Dosiereinheit bzw. Dosier-Steuerung angesprochen. Die Dosierung des Schmiermittels an die Gleitflächen 5 wird über den Druck der Schmiermittelpumpe 9, die Zeit, in der das Dosierventil 10 geöffnet ist und über den Querschnitt bzw. die Förderleistung der einzelnen Düsen 8 gesteuert.

Bei dem in Figur 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Schmiermittelzuleitung 6 in Strömungsrichtung des Schmiermittels hinter dem Dosierventil 10 außerhalb des Expanderkopfs 1 verlegt. Alternativ ist es möglich, die Schmiermittelzuleitung 6 und Teile der Verteilerleitung weitestgehend innerhalb der Zugstange 2 anzuordnen. Figur 2 veranschaulicht drei verschiedene Varianten der Ausbildung der Schmiermittelzufuhr an dem Expanderkopf 1. In Figur 2 sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Figur 2a veranschaulicht das hydraulische Prinzip der Schmiermittelzufuhr, wie es in Figur 1 verwirklicht ist. Die alternative Variante ohne Verzweigung der Schmiermittelzuleitung 6 ist in Figur 2b gezeigt. Figur 2c zeigt eine Variante der Schmiermittelzufuhr, bei der die Schmiermittelzuleitung 6 durch die Zugstange 2 verlegt ist und im Bereich einer Grenzfläche zwischen der Zugstange 2 und dem Spreizkörper 3 in eine umlaufende Ringnut 11 des Spreizkörpers 3 mündet. Die Ringnut 11 bzw. der betreffende Bereich des Spreizkörpers 3 ist gegen die Zugstange 2 mittels zweier O-Ring Dichtungen 12 abgedichtet. Die Ringnut 11 bildet einen Teil der Verteilerleitung innerhalb des Spreizkörpers 3.

Bezugszeichenliste 1 Expanderkopf

2 Zugstange

3 Spreizkörper

4 Spreizsegmente

5 Gleitflächen 6 Schmiermittelzuleitungen

7 Verteilerstock

8 Düsen

9 Schmiermittelpumpe

10 Dosierventil 11 Ringnut

12 O-Ring Dichtungen