(57)【要約】  機械的な冷間変形法によって中空円筒状の素材（３）から少なくとも部分的に内側で、有利には外側でも成形された管を製造するための本発明による方法を実行するために、まず、加工すべきではない素材（３）の端部（３´）をクランプ装置（１０）に供給する。次いで、素材（３）をクランプ装置（１０）でクランプ保持し、次いで、加工すべき素材（３）の領域（３´）の端部にマンドレル（２）を導入する。このマンドレル内には、その自由端部（８´）がクランプ装置（１０）内にまで案内されているランス（８）が同心的に長手方向摺動可能に案内されている。次いでランス（８）の先端（８´）を、素材（３）の軸方向でクランプ装置（１０）に形状接続的にコンタクトさせ、マンドレル（２）を、クランプ装置（１０）と素材（３）と共に軸方向で、定置の加工個所（６）を貫通させて案内する。この加工個所（６）では、半径方向外側から素材（３）の表面に、加工すべき区分（３´´）に沿って、素材（３）に少なくとも内側で、場合によっては外側でも成形部が形成されるように作用する。この場合、マンドレル（２）は有利には軸方向で間欠的に回転駆動される。この方法を実行するための装置も本発明である。
2007506552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械的な冷間変形法によって中空円筒状の素材（３）から少なくとも部分的に少なくとも内側で成形された管を製造するための方法であって、
加工すべきではない素材（３）の端部（３´）をクランプ装置（１０）に供給し、
素材（３）をクランプ装置（１０）でクランプ保持し、
次いで、加工すべき素材（３）の領域（３´）の端部に、一次主軸台（１）上に配置されたマンドレル（２）を導入し、
ランス（８）の自由端部を同心的に、マンドレル（２）と素材（３）とに貫通させてクランプ装置（１０）にまで案内し、
次いで、ランス（８）をクランプ装置（１０）に、少なくとも引張および回転に関して形状接続的に結合させ、
次いでマンドレル（２）を、クランプ装置（１０）と素材（３）と共に軸方向で、定置の加工個所（６）を貫通させて案内し、この場合、加工個所（６）によって半径方向外側から素材（３）の表面に、加工すべき区分（３´´）に沿って、素材（３）に少なくとも内側の成形部が形成されるように作用することを特徴とする、少なくとも部分的に少なくとも内側で成形された管を製造するための方法。
【請求項２】
マンドレル（２）を軸方向に、間欠的に回転駆動し、有利には、一次主軸台（１）に配置された駆動装置を介して駆動する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
機械的な冷間変形法として打撃ローラ法を行い、即ち、成形されたまたは成形されていないローラによって素材（３）に相次いで半径方向の打撃またはハンマ作用を加えて、素材（３）の内側および外側のまたは内側だけのプロフィール成形を行う、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
素材（３）の加工に続いて、加工手段（６）を少なくとも部分的に形状接続的に素材に半径方向で当て付け、次いでマンドレル（２）を素材（３）から引き出し、次いで加工手段（６）を再び形状接続的な当て付け部から引き出し、素材（３）をクランプ装置（１０）によって加工領域から初期の取り付け領域に移動させ、次いで加工された素材（３）を搬送装置に供給し、もしくは搬送装置によって受け取り、この際にクランプ装置（１０）は解除する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
素材（３）をクランプ装置（１０）にプリロード装置によって保持し、プリロードを少なくとも部分的にばね力によって付与する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
一次主軸台（１）とクランプ装置（１０）との間の結合を軸方向の摺動に関しては、形状接続及び／又は摩擦接続によって実現し、回転に関しては形状接続及び／又は摩擦接続によって実現し、有利には、クランプ装置に配置された連行体（１８）によって実現する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
クランプ装置（１０）に素材（３）をクランプするためのランス（８）に引張力を付与するため、ならびに一次主軸台（１）のマンドレル（２）に対する相対的な運動のための駆動が、有利には液圧力によって行われる、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
種々異なる作業過程の間で場合によっては行われるマンドレル（２）の交換を、迅速交換装置によって行う、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか１項記載の方法を実行するための装置であって、一次主軸台（１）と、該主軸台とともに軸方向で摺動可能なマンドレル（２）と、二次主軸台（４）と、冷間変形工具（６）を備えた、スピンドル軸線に対して半径方向で作用する定置の加工ステーションとが設けられている形式のものにおいて、
二次主軸台（４）が一次主軸台（１）に対して軸方向に配置されていて、一次主軸台に対して同心的に前記加工ステーションに対して摺動可能に配置されたクランプ装置（１０）を有しており、前記加工ステーションが一次主軸台（１）と二次主軸台（４）との間に定置に配置されていることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法を実行するための装置。
【請求項１０】
一次主軸台（１）にだけ、有利には間欠的に運動する回転駆動装置が設けられている、請求項９記載の装置。
【請求項１１】
マンドレル（２）の内側で軸方向対称的に、ランス（８）が軸方向可動に配置されており、ランス（８）が頭部領域（８´）で有利には軸方向歯列を有しており、端面に有利には半径方向で環状の溝を有している、請求項９又は１０記載の装置。
【請求項１２】
クランプ装置（１０）が中空円筒状の外套（１１）と、その内部に配置された緊定トング（１２）と、コーン（１４）とを有しており、該コーンは緊定トング（１２）に対して内側から軸方向で当接することができる、請求項９から１１までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１３】
クランプ装置（１０）が、操作ロッド（１６）に結合された緊定ピストン（１５）を有している、請求項９から１２までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１４】
クランプ装置（１０）が、クランプ装置の内側で軸方向摺動可能に支承された回転連行体（１８）を有しており、該回転連行体の一方の端部が有利には円錐状の外面と、有利には成形された内面、有利には環状の溝とを備えた緊定ピストンとして形成されている、請求項９から１３までのいずれか１項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念記載の形式の方法および請求項９の上位概念記載の形式の装置に関する。
【０００２】
成形された管もしくは管区分は例えば自動車工業において、プロペラシャフトまたは摺動可能なステアリングコラムのための摺動部材として使用するために製造される。この場合、通常、常に２つの互いに長手方向摺動可能な管が使用され、これらは長手方向軸線を中心とした回転に関して互いに形状接続的に結合されている。これにより、これらの管の終端点の間の間隔の変化は補正されるが、正確な回転は伝達される。このような要求は、既に述べたように、自動車のパワートレインまたはステアリングにおいて必要である。この場合、これらの管は一方ではできるだけ軽量に構成されるのが望ましく、できるだけ小さな遊びを有した正確なプロフィールと高い強度を有していなければならない。
【０００３】
特にこのような肉薄の、内側及び外側でプロフィール成形されるもしくは歯列状のプロフィールが設けられている管区分を金属から冷間変形により製造するために、従来は同様にプロフィール成形されたマンドレルが使用される。このようなマンドレルは管素材内に導入され、外部からは機械的に素材の表面に、例えば打撃ローラによって作用される。これは通常自動的に、相応に形成された製造機械で行われる。この場合、マンドレルは、素材の加工したい領域よりも大きな長さを有していなければならない。何故ならば、プロフィール成形のためのマンドレルは素材の全長の内側に挿入されたままでなければならず、次いで、製造されたワークを取り出し、製造機械に新たな素材を送るために製造機械に引き戻さなければならないからである。
【０００４】
このような従来の方法および相応の製造機械は制限された長さを有した管の製造のためにしか適していない。相応に長い管を製造しなければならない場合には、この製造機械は、マンドレルの任意の延長が、同様に比較的大きな製造コストに基づき望ましくないので、その寸法に基づき限界がある。
【０００５】
本発明の課題は、比較的長い、少なくとも部分的にプロフィール成形された管区分を機械的な変形機械によって製造するためにも適している方法および装置を提供することである。
【０００６】
この課題は本発明によれば、請求項１の特徴を備えた方法により解決される。本発明による有利な方法は、請求項２〜請求項８の特徴に記載されている。
【０００７】
加工すべきではない素材の領域の端部をクランプ装置に供給することにより、マンドレルの長さを、素材の加工すべき領域の長さに合わせて選択することができる。これにより特に、マンドレルの運動遊び空間を、実際に加工すべき領域の長さに制限することができる。これにより有利には、特に駆動装置およびガイドの領域で機械の寸法を小さくすることができる。加工ステーションの駆動装置およびマンドレルの回転駆動装置はこれにより極めてコンパクトになり、同じ機械フレームに配置することができる。
【０００８】
さらにひいては、クランプ装置への素材の送りを加工領域の外側で、マンドレルとは反対の側で行うことができる。同様に、加工に続いてここで、加工された管を再び取り外すことができる。従って有利には、取り付け過程と取り外し過程は唯１つの装置によって行うことができる。
【０００９】
ランス（Ｌａｎｚｅ：槍状部材）によって形状接続的に一次主軸台に接続される二次主軸台を使用することにより、次いで行われる加工のために極めて強力で確実な素材のクランプが得られる。
【００１０】
本発明の方法によれば、特に有利には、比較的長く肉薄な素材に少なくとも所定の領域で、内側及び外側で形成されるプロフィールを設けることができる。通常、軸方向で延びる歯列ジオメトリが形成され、これによりこの管は、回動不能なテレスコピック式管として使用するために適している。しかしながら例えばこのような形式の管は、例えばプロペラシャフトまたはステアリングコラムのような車両技術でのみ使用されるわけではない。
【００１１】
この方法は特に、機械的な変形法として打撃ローラ法を使用するために適している。即ち半径方向外側から、プロフィール成形されたまたは扁平な転動ローラによって相次いで行われるハンマ状のもしくは打撃状の素材の加工である。これにより内側歯列のみ又は内側歯列および外側歯列が同時に公知のように形成される。
【００１２】
有利には素材の第１のクランプが、クランプ装置内で実現されるばね弾性的なプリロード装置を介して行われる。即ち、素材が送り装置によってプリロード装置へと導入され、ここで、マンドレルの上方での半径方向の押し付けのために保持される。
【００１３】
一次主軸台とクランプ装置との間の形状接続及び／又は摩擦接続的な結合により、マンドレルから素材への回転運動の確実かつ正確な伝達が得られる。これにより最終的に高い加工精度が保証される。
【００１４】
有利には素材はクランプ装置の軸方向の運動によりマンドレルを介して押され、次いで一緒に加工ステーションを貫通する。この場合、正確な歯列を形成するために加工ステーションを通る長手方向の運動と、場合によっては行われる間欠的な回転運動の駆動は、有利には一次主軸台で行われる。
【００１５】
さらに前記課題は、本発明に寄れば、請求項９の特徴を有する装置により解決される。さらに本発明による装置の有利な構成は、請求項１０〜１４の特徴により得られる。
【００１６】
一次主軸台、加工ステーション、二次主軸台を備えた本発明の装置により、できるだけ省スペースでコンパクトな装置の構成形式が得られる。これにより組み込まれた一次主軸台と加工ステーションとを備えた機械フレームは、素材の比較的長い加工すべき領域もしくは比較的長い素材を加工できるにもかかわらず、従来の装置と比較して大きな寸法を有するものではなく、むしろ小さな寸法を有することもある。この機械フレームから突出する、二次主軸台を保持しガイドする領域は同様に極めて省スペースでコンパクトに形成されていて、これにより素材の取り付け装置もしくは取り外し装置を有することができる。もしくはこのような装置へのアクセスのために十分なスペースが保たれる。
【００１７】
中空円筒状の外套と、その内部に配置された部分的にばね付加されて作用するクランプ部材もしくは緊定部材を備えたクランプ装置の有利な構成により極めてコンパクトなエレメントが形成される。クランプ装置もしくはその内部に保持された素材の回転は有利には、クランプ装置内に導入されたランスもしくはその自由端部を介して行われる。
【００１８】
次に本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【００１９】
図１には内側及び外側で成形された管を製造するための従来の装置の構成が概略的に示されている。この装置は右側に主軸台１を有していて、この主軸台には間欠的な回転駆動装置が設けられている。主軸台１から左側へと突出してマンドレル２が配置されていて、このマンドレル２は、素材３に形成したいプロフィールに相応して形成された表面を有している。
【００２０】
素材３は２つの直径領域を有していて、比較的小さい直径を有する第１の領域３´と、比較的大きい直径を有する第２の領域３´´とを有している。プロフィールは図示の実施例では素材３の領域３´´に形成したい。典型的にはこのプロフィールは、素材軸線ａに対して平行に延びる歯列プロフィールである。このような形式の内側および外側で異形成形されたワークは例えば、車両構造におけるテレスコピック式結合体を形成するための２部分から成るテレスコピック管のために使用される。
【００２１】
左側には対応ホルダ４が形成されていて、この対応ホルダ４は長手方向で摺動可能な心押軸５を有している。心押軸５の先端５´の休止位置の領域では、半径方向外方から素材３に作用する機械的な加工手段６が概略的に２つの円として示されている。例えば加工手段は、公知の回転する打撃ローラであって、この打撃ローラは円形の運動軌道において素材３の表面に作用し、この場合、マンドレル２の形状に相応したプロフィールが素材３に形成される。
【００２２】
このために、公知のようにマンドレル２の端面が素材３の開口に右から左へと導入され、このマンドレル２はさらに素材３と一緒に心押軸５に当接される。その後、加工手段６に対して相対的なマンドレル２の間欠的な回転運動および長手方向摺動運動のもとでプロフィールの形成が行われる。
【００２３】
プロフィールの形成後、マンドレル２は再び右側の休止位置に戻るように摺動され、最終的に加工された素材３がマンドレル２から別個の手段によって取り外される。
【００２４】
このような説明から、素材３の全長に依存してマンドレル２も相応の長さに形成しなければならず、ひいては主軸台１と対応ホルダ４との間の間隔も相応に形成しなければならない。さらにマンドレル２を完全に引込み、次いで再び取り去るためには、マンドレル２は完全に素材３に走入することができなければならず、素材３から完全に走出することができなければならない。
【００２５】
比較的長い管または素材３を加工するために、本発明によれば、図２及び図３の装置が提案される。
【００２６】
一次主軸台１がこの場合同様に長手方向摺動可能に加工装置の機械フレーム７に配置されている。一次主軸台１によってさらにマンドレル２が間欠的にその長手方向軸線を中心として間欠的に回転駆動されている。さらに機械フレーム７には、一次主軸台軸線に関して半径方向で作用するために加工手段６が配置されている。例えばこの場合も、加工手段６は打撃ローラとして形成されている。従って、駆動手段全体もしくは駆動軸は、一次主軸台１ひいてはマンドレル２の運動並びに加工手段６の運動のために機械フレーム７に配置されている。
【００２７】
さらにこの実施例では、マンドレル２に対して同心的にランス８が形成されている。このランス８は軸方向摺動可能にマンドレル２を貫通して案内されている。ランス８の左側端部は、一次主軸台１に対して相対的なランス８の軸方向運動を可能にする駆動装置に保持されている。見やすくするためにこの駆動装置は図２には示されていない。駆動装置は例えば、一次主軸台１の方向で高い静的な引張力でランス８を負荷する液圧シリンダである。
【００２８】
ランス８の自由端部には先端部８´の領域に、以下でさらに詳しく説明するような歯列もしくは溝が設けられている。
【００２９】
ランス８の先端部８´を越えた一次主軸台１の延長部には、図３から明らかであるように、二次主軸台４が機械フレーム７の支持体９に長手方向摺動可能に配置されている。
【００３０】
この二次主軸台４は、素材３を保持するための緊定トングの形のクランプ装置１０を有している。この場合、素材３の加工すべき領域３′′の端面は一次主軸台１の方向に向けられており、加工すべきではない領域３′の端部はクランプ装置１０に堅固に保持される。
【００３１】
この休止位置または送り位置では二次主軸台４は、加工手段６の領域のはるか左側に位置していて、従って素材３の全長も加工手段の領域の左外側に位置している。これにより素材３は加工前に、適当な供給手段（図示せず）によって簡単かつ自動的にクランプ装置１０に供給され、素材３が加工された後は、加工手段６を備えた機械フレーム７の領域に作用することなく場合によっては再び取り外される。
【００３２】
このような装置により、特にマンドレル２は、素材３の加工したい領域３′′の長さでのみ形成されれば良く、ひいてはこの長手方向の運動のための一次主軸台１のガイドの長さも相応に短くできる。さらにこれにより、一次主軸台１および加工手段６の領域における機械フレーム７の長さは、比較的長い素材３のためであっても、加工したい領域３′′の長さに応じて比較的短くすることができ、従来の装置のように、少なくとも素材３の全長にわたって、もしくはその長さの２倍にまで延びている必要はない。
【００３３】
クランプ装置１０は、図３に縦断面図に示されたように、自由に回転可能で、長手方向で摺動可能な主軸台４に配置されている。クランプ装置１０は有利には１つの円筒状の外套１１を有しており、その内側の右側端部に緊定トング１２が配置されている。緊定トング１２と、その周りに配置された緊定リング１３との間に形成された円筒状のギャップには、図４に示したように素材３の端部が挿入される。
【００３４】
緊定トング１２は外套１１内で長手方向摺動可能なコーン１４によって操作される。コーン１４は、同様に外套１１内に摺動可能に配置された緊定ピストン１５に対してばね弾性的に支持されている。緊定ピストン１５は回転可能に操作ロッド１６上に支承されて保持されている。
【００３５】
図５には、緊定トング１２と緊定リング１３との間に挿入され保持された素材３が示されている。緊定ピストン１５はこの場合、緊定トング１２に向かって外套１１内で摺動されて、ひいてはコーン１４をばね１７を介して緊定トング１２の内面に押し付け、これにより素材３を適当な位置で固定する。
【００３６】
クランプ装置１０とマンドレル２との間の回動不能な結合を得るために、図６に示したように外套１１内で長手方向摺動可能に配置された別の回転連行体１８が配置されている。この回転連行体１８は図４及び図５には見やすくするために示されていない。
【００３７】
ランス８の先端８′を押し込むことにより、ランス８と回転連行体１８との間に形状接続が得られる。このためにランス８は先端８′の領域に長手方向歯列１９を有していて、この歯列が、回転連行体１８に設けられた対応するスリットに係合する。長手方向歯列１９の前縁部を楔状に形成することにより、回転連行体１８もしくはクランプ装置１０は自動的に正確な回転位置へと位置決めされる。
【００３８】
最後に図７には、互いに完全に結合されているクランプ装置１０とランス８とが示されている。この場合、回転連行体１８の後方領域２０は円錐状に緊定トングとして形成されていて、その内面にラジアル周方向溝を有している。この周方向溝には、ランス８の先端に設けられたラジアル環状リブが形状接続的に係合することができる。緊定ピストン１５を右に押し付けることにより、緊定ピストン１５は形状接続的かつ摩擦接続的に回転連行体１８に接触し、これにより緊定過程のための軸方向の結合部が形成される。ランス８は今やその駆動装置によって右側の一次主軸台１の方に引っ張られ、緊張下におかれる。これにより回転連行体１８と緊定トング１２とを介して素材３が加工のために堅固に緊定され、回動不能にマンドレル２の当接部へと押し付けられる。
【００３９】
即ちクランプ装置１０のこのような構成により、本発明によれば素材３を、その加工すべきではない領域３′で把持し固定することができる。位置固定のための運動は、二次主軸台４に配置された長手方向駆動装置によって、例えば電気的または液圧的な駆動装置によって行わる。このような駆動装置は緊定ピストン１５をクランプ装置１０の外套１１内で素材３の方向に動かす。
【００４０】
ランス８によって一次主軸台１に結合されたクランプ装置１０は今や、素材３と一緒に軸方向で、加工手段６の加工領域を通って摺動される。この場合、素材３の間欠的な回転は、マンドレル２の駆動装置によって行われる。
【００４１】
素材３のプロフィール成形は、有利には加工手段６の打撃ローラによって公知の形式で行われる。この場合、打撃ローラの形の選択に応じて、即ち成形されたローラまたは扁平なローラの選択によって内側及び外側で、または場合によっては内側でだけ素材３のプロフィール成形が行われる。
【００４２】
素材３のプロフィール、通常は長手方向の歯列の成形が終了すると、最終的に加工された素材３は、加工手段６による半径方向の切り込み後、この位置に位置固定され、切り込み  装置により保持される。これにより、今やマンドレル２を一次主軸台１とともに右側へと素材３から引き出すことができる。その後加工手段６は再び休止位置に戻され、次いで素材３が、クランプ装置１０を二次主軸台４とともに出発位置へと戻すことにより、送り装置の領域に引き戻される。クランプ装置１０におけるクランプ結合部を解除した後、素材３を送り領域から取り外し、冒頭で述べたように新しい素材３をクランプ装置１０へと供給することができる。
【００４３】
このような装置もしくはこのような方法のさらなる利点は、マンドレル２がその比較的短い長さに基づき簡単に交換できることにある。有利にはこのような交換は、迅速に別の歯列構造に装備し替えるために高速交換装置を介して行われる。これにより実際に、従来の方法と比較して簡単かつ迅速なマンドレル２の交換が可能である。さらなる利点は、最終的に加工された素材３の送りと続いて行われる取り外しに同じ装置を使用できることにある。
【００４４】
本発明による方法および装置により、例えば外径２０〜２００ｍｍで、長さ６０００ｍｍまでの素材であって、１０００ｍｍまでの加工すべき領域を有しているものを加工することができる。このような形式の肉薄の管は１．０〜８．０ｍｍの壁厚さを有していて、高精密なテレスコピック式の管に接合される。この場合、素材は鋼または別の金属から成っている。勿論、この方法および装置によってより短い加工すべき領域を有するより短い管も加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】内側及び外側で成形された管を製造するための従来の装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】本発明による装置の一次主軸台および加工領域を概略的に示した図である。
【図３】図２の本発明による装置の二次主軸台領域を示した図である。
【図４】図３の装置の二次主軸台領域のクランプ装置を送り位置で示す縦断面図である。
【図５】挿入された素材と共に示す図４の縦断面図である。
【図６】導入されたランスの先端部と共に示す図４の縦断面図である。
【図７】クランプされたランスと緊締された素材とを有する運転状態で図４の縦断面図を示した図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
2007506552.tif 000010
2007506552.tif 000011
2007506552.tif 000012
2007506552.tif 000013
2007506552.tif 000014
2007506552.tif 000015