(57)【要約】      （修正有）【課題】管状の中空体を変形加工するための装置を提供する。【解決手段】管状中空体２の変形加工装置は、変形加工具１０を備えた変形加工ダイ３、軸方向の中空体支持部５ならびに内部支持体１６を有し、変形加工ダイと軸方向の中空体支持部とは、軸方向の変形加工移動で、変形加工の中空体の中空体軸線１１に沿って互いに相対的に可動。中空体の中空体壁１２に係合する変形加工ダイの変形加工具により中空体の押圧箇所で行われる中空体の押圧に基づき、軸方向の中空体支持部は中空体により軸方向に押圧され、中空体は中空体支持部の軸方向の押圧とは反対方向で支持。内部支持体は、中空体用の支持体側軸方向の補助支持部１８を形成し、変形加工過程において中空体用支持体側の軸方向補助支持部は、中空体の押圧箇所の中空体軸線に沿って軸方向の中空体支持部とは反対側に配置され、同時に軸方向の中空体支持部により中空体が支持される状態で中空体を中空体支持部の軸方向の押圧と反対方向で支持。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
中空体壁（１２）、該中空体壁（１２）により画定された中空体内部（１７）ならびに中空体横断面に対して垂直方向に延在する中空体軸線（１１）を有する、好適には管状の中空体（２）を変形加工するための装置であって、
・ダイ開口（４）ならびに該ダイ開口（４）に設けられた変形加工具（１０）を有する変形加工ダイ（３）、
・軸方向の中空体支持部（５）、
・前記変形加工ダイ（３）と前記軸方向の中空体支持部（５）とを、軸方向の変形加工移動でもって互いに接近させることができる送り駆動装置（８）を備えており、
変形加工過程において、前記変形加工ダイ（３）は、変形加工されるべき前記中空体（２）に被せ嵌められかつ前記変形加工具（１０）でもって、前記中空体（２）の外面において前記中空体壁（１２）に係合するようになっており、
前記変形加工過程において、前記変形加工ダイ（３）と、前記軸方向の中空体支持部（５）とは、前記中空体（２）の変形加工中に軸方向の変形加工移動でもって、前記中空体軸線（１１）に沿って互いに接近可能であり、
前記変形加工過程において、前記軸方向の中空体支持部（５）は、前記中空体壁（１２）に係合する前記変形加工ダイ（３）の前記変形加工具（１０）により前記中空体（２）の押圧箇所において行われる押圧に基づき、前記中空体（２）により軸方向に押圧され、前記中空体（２）は前記軸方向の中空体支持部（５）により、該軸方向の中空体支持部（５）の軸方向の押圧とは反対方向において支持されており、
・当該装置はさらに、内部支持体（１６）を備えており、該内部支持体（１６）は、前記中空体内部（１７）に対応して配置されており、前記内部支持体（１６）は、前記変形加工過程において、前記中空体内部（１７）に配置されておりかつ前記中空体壁（１２）を、前記中空体軸線（１１）の半径方向において支持している、装置において、
前記内部支持体（１６）は、前記中空体（２）用の支持体側の軸方向の補助支持部（１８）を形成しており、前記変形加工過程において、前記中空体（２）用の前記支持体側の軸方向の補助支持部（１８）は、前記中空体（２）の前記押圧箇所の、前記中空体軸線（１１）に沿って前記軸方向の中空体支持部（５）とは反対の側に配置されており、かつ同時に前記軸方向の中空体支持部（５）により前記中空体（２）が支持されている状態で、前記中空体（２）を、前記軸方向の中空体支持部（５）の軸方向の押圧とは反対方向において支持していることを特徴とする、装置。
【請求項２】
前記支持体側の軸方向の補助支持部（１８）は、前記中空体軸線（１１）の横方向に延在する、前記内部支持体（１６）の支持面により形成されている、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記内部支持体（１６）としてマンドレルが設けられており、該マンドレルは、好適にはモータ式のマンドレル駆動装置（２０）により前記中空体軸線（１１）に沿って、前記中空体内部（１７）の機能位置へ送ることができ、該機能位置において前記マンドレル（１６）は、前記中空体壁（１２）を前記中空体軸線（１１）の半径方向において支持すると同時に、前記中空体（２）用の、前記支持体（１６）側の軸方向の補助支持部（１８）を形成している、請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
前記軸方向の中空体支持部（５）用に制御装置（２２）が設けられており、該制御装置（２２）により、前記軸方向の中空体支持部（５）の軸方向での押圧方向において生じる、前記軸方向の中空体支持部（５）の可撓性が、前記軸方向の中空体支持部（５）を軸方向に押圧する押圧力の値に応じて制御可能である、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項５】
前記軸方向の中空体支持部（５）用の前記制御装置（２２）は、力測定装置（２６）を有しており、該力測定装置（２６）により、前記中空体（２）が前記軸方向の中空体支持部（５）を軸方向に押圧する押圧力の値が測定可能であり、前記制御装置（２２）により、測定された前記押圧力の値に応じて、前記軸方向の中空体支持部（５）を軸方向に押圧する方向において生じる、前記軸方向の中空体支持部（５）の前記可撓性が制御可能である、請求項４記載の装置。
【請求項６】
前記軸方向の中空体支持部（５）用の前記制御装置（２２）は、距離測定装置を有しており、該距離測定装置により、前記変形加工ダイ（３）と、前記軸方向の中空体支持部（５）とにより互いに相対的に実施される軸方向の変形加工移動の目下の値が測定可能であり、前記制御装置（２２）により、測定された、前記軸方向変形加工移動の目下の値に応じて、前記軸方向の中空体支持部（５）を軸方向に押圧する方向において生じる、前記軸方向の中空体支持部（５）の可撓性が制御可能である、請求項４または５記載の装置。
【請求項７】
前記軸方向の中空体支持部（５）用にアクチュエータ（２１）が設けられており、該アクチュエータ（２１）により、前記軸方向の中空体支持部（５）を前記中空体軸線（１１）に沿って、前記変形加工ダイ（３）に対して相対的に送ることができるようになっており、前記制御装置（２２）が前記アクチュエータ（２１）を制御し、制御された該アクチュエータ（２１）により、前記軸方向の中空体支持部（５）を前記中空体軸線（１１）に沿って、前記変形加工ダイ（３）に対して相対的に送ることができるようになっていることで、前記軸方向の中空体支持部（５）を軸方向に押圧する方向において生じる、前記軸方向の中空体支持部（５）の可撓性が、前記制御装置（２２）により制御可能である、請求項４から６までのいずれか１項記載の装置。
【請求項８】
前記アクチュエータ（２１）は、ピストン・シリンダ駆動装置として形成されている、請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記軸方向の中空体支持部（５）として、前記ピストン・シリンダ駆動装置のピストンまたはシリンダが設けられている、請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記変形加工ダイ（３）の軸方向の変形加工移動に基づき実施される前記変形加工過程のために前記中空体壁（１２）を準備する装置が設けられており、前記中空体壁（１２）には、前記変形加工ダイ（３）の前記軸方向の変形加工移動の開始前に、前記中空体壁（１２）を準備する装置により、前記中空体内部（１７）に突入する突入部（１９）が設けられ、該突入部（１９）において前記中空体（２）は前記軸方向の変形加工移動中に、前記支持体側の軸方向の補助支持部（１８）により、前記中空体支持部（５）の軸方向押圧とは反対方向において支持される、請求項１から９までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１１】
前記中空体壁（１２）を準備する装置として、準備変形加工装置が設けられており、該準備変形加工装置により、前記中空体壁（１２）には、前記軸方向の変形加工移動の開始前に前記中空体壁（１２）を変形加工することにより、前記中空体内部（１７）に突入する突入部（１９）が設けられる、請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
前記変形加工ダイ（３）の前記変形加工具ならびに前記準備変形加工装置を有する変形加工ユニットが設けられており、該変形加工ユニットと前記軸方向の中空体支持部（５）とは、１回の連続する軸方向の作業行程でもって、前記中空体軸線（１１）に沿って互いに接近可能であり、前記連続する軸方向の作業行程には、第１の軸方向の変形加工行程ならびに該第１の軸方向の変形加工行程に連続して続く第２の軸方向の変形加工行程が含まれており、前記第１の軸方向の変形加工行程では、前記変形加工ユニットの前記準備変形加工装置により、前記中空体壁（１２）において前記中空体内部（１７）に突入する前記突入部（１９）が形成され、前記第２の軸方向の変形加工行程では、前記軸方向の変形加工移動が実施される、請求項１１記載の装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、中空体壁、中空体壁により画定された中空体内部ならびに中空体横断面に対して垂直方向に延在する中空体軸線を有する、好適には管状の中空体を変形加工するための装置であって、
・ダイ開口ならびにダイ開口に設けられた変形加工具を有する変形加工ダイ、
・軸方向の中空体支持部、
・変形加工ダイと軸方向の中空体支持部とを、軸方向の変形加工移動でもって互いに接近させることができる送り駆動装置を備えており、
変形加工過程において、変形加工ダイは、変形加工されるべき中空体に被せ嵌められかつ変形加工具でもって、中空体の外面において中空体壁に係合するようになっており、
変形加工過程において、変形加工ダイと、軸方向の中空体支持部とは、中空体の変形加工中に軸方向の変形加工移動でもって、中空体軸線に沿って互いに接近可能であり、
変形加工過程において、軸方向の中空体支持部は、中空体壁に係合する変形加工ダイの変形加工具により中空体の押圧箇所において行われる押圧に基づき、中空体により軸方向に押圧され、中空体は軸方向の中空体支持部により、軸方向の中空体支持部の軸方向の押圧とは反対方向において支持されており、
・当該装置はさらに、内部支持体を備えており、内部支持体は、中空体内部に対応して配置されており、内部支持体は、変形加工過程において、中空体内部に配置されておりかつ中空体壁を、中空体軸線の半径方向において支持している、装置に関する。
【０００２】
請求項１の上位概念に記載の従来技術は、実地で使用されていることから周知である。例えば、中空軸として形成される、自動車用のステアリングシャフトの製造に際しては、中空円筒状のステアリングシャフトブランクに、いわゆる軸方向成形により所定の部分長さにわたって外側歯列が施され、外側歯列の歯は、ステアリングシャフトブランクおよび後のステアリングシャフトの軸線方向に延在している。この場合は賦形工具として、ダイ開口を備えた変形加工ダイが用いられ、ダイ開口はその周に賦形歯列を備えている。変形加工ダイに設けられた賦形歯列の歯の先端にわたり測定された内径は、外側歯列を製造するために変形加工されるべきステアリングシャフトブランクの部分長さの直径よりも小さくなっている。したがって、ステアリングシャフトブランクに対して相対的な変形加工ダイの移動として、ステアリングシャフトブランクの軸方向に実施される軸方向の変形加工移動に際して、変形加工ダイの賦形歯列により、ステアリングシャフトブランクの当該の部分長さが変形加工されることにより、ステアリングシャフトの所望の外側歯列が形成される。軸方向の変形加工移動の最中に、ステアリングシャフトブランクは、変形加工ダイとは反対の側の長手方向端部において、ステアリングシャフトブランクの長手方向において不動の軸方向のストッパに支持されている。この場合、一方では変形加工ダイによるステアリングシャフトブランクの、軸方向に作用する押圧に基づき、かつ他方ではステアリングシャフトブランクの変形加工により、変形加工ダイと、ステアリングシャフトブランク用の軸方向のストッパとの間にシャフトブランクの材料が積み上がり、この材料が、シャフトブランクの伸長を招くという状況に基づき、ステアリングシャフトブランクは軸方向のストッパを押圧する。変形加工過程中に変形加工ダイによりステアリングシャフトブランクに軸方向で加えられる押圧力の作用下で、一方では変形加工ダイにより、かつ他方では不動の軸方向のストッパにより押圧されるステアリングシャフトブランクは、ある程度側方に屈曲する傾向を示す。ステアリングシャフトブランクの、このような屈曲を防ぐために、変形加工過程中はステアリングシャフトブランクの内部に、ステアリングシャフトブランクの壁を、屈曲に抗して半径方向において支持するマンドレルが配置されている。
【０００３】
特に、変形加工ダイによりステアリングシャフトブランクに軸方向に力を加えることと、加工に起因する、ステアリングシャフトブランクの伸長とが互いに組み合わさると、変形加工ダイと、ステアリングシャフトブランク用の軸方向のストッパとの間の領域において、ステアリングシャフトブランクもしくはステアリングシャフトの圧縮が生じる恐れがある。
【０００４】
本考案の課題は、このような圧縮を、特に薄壁の、好適には管状の中空体の変形加工において回避し、これにより、質的に高価値の加工結果を伴う、確実に機能する変形加工過程を保証することにある。
【０００５】
この課題は本考案に基づき、請求項１記載の変形加工装置により解決される。
【０００６】
本考案の事例では、内部支持体はさらに、変形加工過程中に中空体壁を半径方向において支持するために用いられ、変形加工されるべき中空体用の軸方向の補助支持部として使用される。変形加工プロセス中に内部支持体は中空体を、中空体が、変形加工ダイの、特に賦形歯列として形成された変形加工具により軸方向で、軸方向の中空体支持部に押しつけられる箇所の、中空体軸線に沿って軸方向の中空体支持部とは反対の側に配置された箇所において支持する。軸方向の補助支持部として、内部支持体は軸方向の中空体支持部と同様に、変形加工されるべき中空体を、変形加工ダイにより加えられる、変形加工されるべき中空体に対する軸方向の押圧とは反対方向において支持する。これにより、変形加工ダイにより軸方向で変形加工されるべき中空体に加えられる力が、軸方向の中空体支持部と、支持体側の軸方向の補助支持部とに分散されると共に、軸方向の中空体支持部ならびに変形加工ダイと軸方向の中空体支持部との間に配置された、変形加工されるべき中空体の部分にかかる圧力が軽減されることになる。
【０００７】
支持体側の軸方向の補助支持部による軸方向支持に基づき、中空体には変形加工過程中、変形加工ダイにより軸方向の中空体支持部の方に向けられる押圧力に加え、この押圧力とは反対の側に向けられた引張力が作用する。引張力により、変形加工過程中に中空体壁に係合する変形加工ダイの変形加工具により押し退けられる、中空体の材料の少なくとも一部は、変形加工ダイと軸方向の中空体支持部との間に永続的に積み上がるのではなく、その代わりにいわば変形加工ダイを通って引っ張られ、その結果、中空体が変形加工ダイの変形加工具により軸方向の中空体支持部に向かって押圧される箇所の、軸方向の中空体支持部とは反対の側に到達する。この場合、本考案による変形加工装置の内部支持体は、変形加工過程に基づき押し退けられた中空体の材料が、半径方向内側に向かって中空体内部へ逃げることを防ぐことができる。
【０００８】
要するに、変形加工ダイと軸方向の中空体支持部との間の領域における中空体の圧縮が防がれると共に、質的に高価値の変形加工結果を伴う、中空体の、確実に機能する変形加工が保証される。特に本考案による装置は、比較的低い壁剛性に基づき、特に加工に起因して歪む傾向がある、薄壁の中空体の変形加工に適している。中空体壁の厚さとは関係無く、管状の中空体、つまりその長さが横断面よりも大きな中空体が加工され得るが、別種の中空体も加工され得る。中空体を変形加工するために実施されるべき軸方向の変形加工移動は、位置固定の軸方向の中空体支持部の場合には変形加工ダイの変形加工具が、または位置固定の変形加工ダイの変形加工具の場合には軸方向の中空体支持部が、中空体軸線に沿って移動させられることにより生ぜしめられてよいか、または変形加工ダイの変形加工具と軸方向の中空体支持部の両方が軸方向に移動させられることにより生ぜしめられてよい。
【０００９】
独立請求項１記載の本考案の特別な構成形式は、従属請求項２〜１２に記載されている。
【００１０】
本考案による変形加工装置では、変形加工されるべき中空体は、支持体側の軸方向の補助支持部により、好適には形状結合的（形状による束縛、例えば嵌合）に支持される。このために請求項２では、支持体側の軸方向の補助支持部は、中空体軸線の横方向に延在しかつ変形加工過程中は、中空体壁の、中空空間内に突入している対応する突入部と協働する、内部支持体の支持面により形成されている。
【００１１】
本考案の好適な構成では、変形加工ダイの軸方向の変形加工移動に基づき実施される変形加工過程のために中空体壁を準備する装置が設けられている。中空体壁には、変形加工ダイの軸方向の変形加工移動の開始前に、中空体壁を準備する装置により、中空体内部に突入する突入部が設けられ、この突入部において中空体は軸方向の変形加工移動中に、支持体側の軸方向の補助支持部により、中空体支持部の軸方向押圧とは反対方向において支持される（請求項１０）。内部支持体における支持面と、中空体壁の、中空体内部に突入している突入部とは、中空体軸線に対して垂直方向に、しかしまた例えば鋭角に延在していてよい。
【００１２】
本考案の別の好適な構成では、中空体壁には、軸方向の変形加工移動の開始前に中空体壁を変形加工することにより、中空体内部に突入する突入部が設けられる。このために中空体壁を準備する装置として、準備変形加工装置が設けられている（請求項１１）。
【００１３】
この場合、請求項１２に基づき特に、中空体壁において中空体内部に突入しておりかつ変形加工過程中は支持体側の軸方向の補助支持部に軸方向において支持される、中空体壁の突入部は、変形加工ユニットの準備変形加工装置により形成され、変形加工ユニットは、中空体の外面の加工に用いられる変形加工ダイの変形加工具に加え、中空体内部に向いた壁突入部を形成する準備変形加工装置を有している、ということが想定されている。変形加工ユニットと軸方向の中空体支持部とは、１回の、好適には連続する軸方向の作業行程でもって、中空体軸線に沿って互いに接近させられる。軸方向の作業行程には、準備変形加工装置により中空体壁において中空体内部に突入する突入部が形成される、第１の軸方向の変形加工行程が含まれる。第１の軸方向の変形加工行程に特に連続して続く第２の軸方向の変形加工行程では、中空体が、変形加工ダイの変形加工具により、外面を変形加工される。
【００１４】
本考案では、中空体は、第１の軸方向の変形加工行程中に、既に支持体側の軸方向の補助支持部に軸方向において支持されていることが可能である。いずれにしろ、このような支持は、第２の軸方向の変形加工行程の間に生じる。
【００１５】
請求項３記載の本考案による変形加工装置の場合は、内部支持体としてマンドレルが設けられており、マンドレルは、好適にはモータ式のマンドレル駆動装置により中空体軸線に沿って、中空体内部の機能位置へ送ることができ、機能位置においてマンドレルは、中空体を中空体軸線の半径方向において支持すると同時に、中空体用の、支持体側の軸方向の補助支持部を形成している。マンドレルの横断面は、中空体内部でのマンドレルの軸方向移動を可能にすると同時に、マンドレルが、マンドレルに割り当てられた支持機能を発揮することができるように設計されている。
【００１６】
本考案による変形加工方法の特別な機能確実性および質的に特に高価値の結果のために、請求項４記載の本考案の構成形式の場合は、軸方向の中空体支持部が、その軸方向での押圧方向に撓むように形成されている。この場合は軸方向の中空体支持部用に制御装置が設けられており、この制御装置により、軸方向での押圧方向において生じる軸方向の中空体支持部の可撓性が、軸方向の中空体支持部を軸方向に押圧する値に応じて制御可能である。軸方向の中空体支持部の、過剰な押圧に起因する、中空体軸線に沿った制御された変位により、極度に激しい圧縮応力および場合によりこれと結びついた、変形加工ダイと、軸方向の中空体支持部との間の、変形加工されるべき中空体の望ましくない圧縮が、確実に防がれる。これにもかかわらず、軸方向の中空体支持部は、変形加工されるべき中空体を十分に支持しており、これにより、中空体変形加工に必要とされる、変形加工ダイと、軸方向の中空体支持部に支持された中空体との相対移動が実施され得る。中空体軸線に沿った軸方向の中空体支持部の変位は、変形加工プロセス全体にわたり可能であってよいが、変形加工プロセスの一部の間だけ可能であってもよい。特に本考案に基づき、軸方向の中空体支持部は、支持体側の軸方向の補助支持部に対応する、中空体壁の突入部を形成する軸方向の変形加工行程の間および／または中空体外面の変形加工の開始段階の間は、軸方向において不動である、ということが考えられる。
【００１７】
軸方向の中空体支持部の軸方向での押圧方向において生じる、軸方向の中空体支持部の可撓性を制御するための基礎としては、様々なパラメータが考慮される。
【００１８】
請求項５記載の本考案の構成形式の場合、中空体軸線に沿った、軸方向の中空体支持部の可撓性の制御は、力に依存して行われる。軸方向の中空体支持部の可撓性を制御するために設けられた、好適には数値式の制御装置は、力測定装置を有しており、力測定装置により、変形加工過程に基づき軸方向の中空体支持部を軸方向に押圧する押圧力の値が測定可能である。測定された押圧力の値に応じて、軸方向の中空体支持部を軸方向に押圧する方向において生じる、軸方向の中空体支持部の可撓性が制御される。特に経験に基づき規定された、中空体もしくは軸方向の中空体支持部の押圧限界値を超過すると、軸方向の中空体支持部は、押圧値が許容レベルに低下するまで、押圧方向に変位する。数値制御装置には、変形加工プロセス開始前に、中空体もしくは軸方向の中空体支持部の押圧限界値が記憶され得る。力測定装置としては、例えば従来の力センサが考慮され、その測定値は、コンピュータに支援されて評価され、軸方向の中空体支持部の可撓性の適切な制御に変換される。
【００１９】
力に依存した制御に対して補足的または択一的に、請求項６記載の本考案による変形加工装置の場合に設けられた、軸方向の中空体支持部用の制御装置は、距離測定装置を有しており、この距離測定装置により、変形加工ダイと、軸方向の中空体支持部とにより互いに相対的に実施される軸方向の変形加工移動の目下の値が測定可能である。測定された、軸方向変形加工移動の目下の値に応じて、中空体軸線に沿って生じる、軸方向の中空体支持部の可撓性が、制御装置により制御される。
【００２０】
軸方向の中空体支持部およびこれに支持された中空体に作用する押圧力のいずれの値において、かつ／または軸方向の変形加工移動のいずれの目下の値において、軸方向の中空体支持部が中空体軸線に沿っていずれの位置を占めるべきか、ということは、本考案では特に経験に基づき規定され得る。考慮しなければならないのは、特に加工されるべき中空体の重要な材料特性である。
【００２１】
軸方向の中空体支持部の、中空体軸線に沿った可撓性を実現するために、本考案では様々な手段が提供される。考えられるのは、例えば変形加工過程に基づき生ぜしめられた押圧の作用下で、中空体軸線に沿って多少大きく変形する、軸方向の中空体支持部である。
【００２２】
本考案に基づき好適には、請求項７記載の変形加工装置には軸方向の中空体支持部用にアクチュエータが設けられており、このアクチュエータにより、軸方向の中空体支持部を中空体軸線に沿って、変形加工ダイに対して相対的に送ることができる。軸方向の中空体支持部の、中空体軸線に沿った制御された可撓性は、軸方向の中空体支持部用の制御装置が、アクチュエータを例えば力に依存してかつ／または距離に依存して制御し、制御されたアクチュエータが軸方向の中空体支持部を、中空体軸線に沿って変形加工ダイに対して相対的に送ることにより、実現される。
【００２３】
軸方向の中空体支持部用のアクチュエータは、本考案の別の有利な構成では、ピストン・シリンダ駆動装置として形成されている（請求項８）。
【００２４】
この場合、本考案では特に、ピストン・シリンダ駆動装置のピストンまたはシリンダが直接に、軸方向の中空体支持部として利用され得る（請求項９）。特に有利なのは、中空体軸線に沿って最大２０〜２５ミリメートルの行程を実施し得る、短行程シリンダの使用である。短行程シリンダの相応の行程に基づき、軸方向の中空体支持部は、変形加工ダイと軸方向の中空体支持部との間に変形加工過程に基づき生じる、中空体の伸長をも一緒に生ぜしめることができる。中空体が所定の値だけ伸長すると、短行程シリンダの作動により中空体軸線に沿って生じる、変形加工ダイと軸方向の中空体支持部との距離が、相応の値だけ増大される。
【００２５】
軸方向の中空体支持部用のアクチュエータとして設けられたピストン・シリンダユニットは、多重機能を引き受けることができる。つまりこのピストン・シリンダユニットは、例えば軸方向の中空体支持部の、中空体軸線に沿って生じる可撓性を適合させるためのアクチュエータとして用いることができ、さらに、変形加工装置に変形されるべき中空体を供給するためにも用いることができる。軸方向の中空体支持部用のアクチュエータの、別の構成形式も考えられる。例えば、軸方向の中空体支持部用に、制御式のスピンドル駆動装置、特に中空スピンドル駆動装置も考慮される。
【００２６】
以下に、例示的な概略図に基づき本考案をより詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】変形加工装置を示す図である。
【００２８】
図示の変形加工装置１は、中空のカムシャフトの製造に使用され、この場合はシャフトブランク２の形態の中空体に、軸方向成形により外側歯列を形成するために用いられる。
【００２９】
変形加工装置１は、ダイ開口４を備えた変形加工ダイ３、軸方向の中空体支持部５、ガイドブシュ６、マンドレルユニット７ならびに送り駆動装置８（示唆的な図示のみ）を有している。
【００３０】
ダイ開口４は、その周に、変形加工具として働く賦形歯列１０の複数の歯９を備えている。変形加工装置１の図示の運転状態では、変形加工ダイ３はシャフトブランク２の中空体軸線１１に沿って、賦形歯列１０の、中空体軸線１１に沿って延在する歯９が、シャフトブランク２の、中空体壁として設けられた壁１２にまだ係合していない位置を占めている。
【００３１】
ガイドブシュ６は、ガイド開口１４の、中空体軸線１１と同心的に延在する壁１３でもって、シャフトブランク２の外側カラー１５を包囲している。軸方向の中空体支持部５は、シャフトブランク２の、変形加工ダイ３とは反対の側の長手方向端部において、シャフトブランク２の外側カラー１５の端面に当接している。
【００３２】
内部支持体として設けられた、マンドレルユニット７のマンドレル１６は、マンドレル１６の円錐形の支持面１８が、シャフトブランク２の壁１２の、半径方向内側に向かって突入している突入部１９から僅かに離れる位置へ、シャフトブランク２の中空体内部１７で中空体軸線１１に沿って、移動させられている。中空体内部１７と同様に、マンドレル１６も円形の横断面を有している。マンドレル１６の直径は、中空体内部１７の直径よりも僅かに小さくなっている。
【００３３】
マンドレル駆動装置２０（略示）により、マンドレル１６は中空体軸線１１に沿って図示の位置へ移動させられており、軸方向の中空体支持部５用には、数値制御装置２２を備えたアクチュエータ２１が設けられている。図示の事例では、マンドレル駆動装置２０、軸方向の中空体支持部５用のアクチュエータ２１および変形加工ダイ３用の送り駆動装置８はそれぞれ、従来の液圧式の駆動装置である。別の駆動装置の構成形式、例えば１つまたは複数のスピンドル駆動装置も考えられる。
【００３４】
シャフトブランク２の壁１２の突入部１９は、本考案の事例では変形加工装置１から離れたところで、別個の作業工程において形成されている。外側歯列は、シャフトブランク２において壁１２の長手方向区間２３に形成されるべきであり、この長手方向区間２３は、壁１２の長手方向区間２４よりも大きな壁厚さを有しており、長手方向区間２４自体は、壁１２の長手方向区間２３とシャフトブランク２の外側カラー１５との間に配置されている。
【００３５】
図示の状態とは異なり、変形加工装置を相応に構成した場合には、１回の作業工程において、シャフトブランクの内部に突入する壁突入部を形成し、次いでシャフトブランクに外側歯列を形成する、という可能性が生じる。
【００３６】
シャフトブランク２に所望の外側歯列を形成するために、変形加工ダイ３は、図示の状態から出発して送り駆動装置８により、軸方向の変形加工移動でもって所定の変形加工方向（矢印２５）に、中空体軸線１１に沿って図面では右側に向かって、この場合は軸方向の中空体支持部５と、軸方向の中空体支持部５に支持されたシャフトブランク２とに対して相対的に移動させられる。変形加工ダイ３の軸方向移動の第１の段階では、変形加工ダイ３の賦形歯列１０は、シャフトブランク２の、図面では左側の長手方向端部の円錐形状に基づき、シャフトブランク２の壁１２にまだ係合していない。シャフトブランク２に対する変形加工ダイ３の相対移動が続けられると、変形加工ダイ３に設けられた賦形歯列１０の歯９は、シャフトブランク２の外面において、シャフトブランク２の壁１２の長手方向区間２３に係合する。
【００３７】
変形加工ダイ３の賦形歯列１０がシャフトブランク２をまだ押圧しない、変形加工ダイ３の軸方向移動の第１の段階では、円錐形の支持面１８がシャフトブランク２の壁１２の突入部１９に当接するまで、マンドレル駆動装置２０によりマンドレル１６が、シャフトブランク２の中空体内部１７において変形加工方向２５とは反対方向に移動させられる。したがって、変形加工ダイ３の賦形歯列１０の、シャフトブランク２の壁１２への係合開始時およびこれに関連する、変形加工ダイ３の賦形歯列１０によるシャフトブランク２の、軸方向の中空体支持部５に向かう方向に作用する押圧開始時には既に、シャフトブランク２はマンドレル１６の円錐形の支持面１８により、軸方向において支持されている。
【００３８】
変形加工ダイ３によりシャフトブランク２に軸方向で加えられる押圧力の結果、一方では、シャフトブランク２による、軸方向の中空体支持部５の軸方向での押圧が生じる。他方では、シャフトブランク２は、変形加工ダイ３により軸方向でシャフトブランク２に加えられる押圧力の作用下で、中空体軸線１１に沿って静止しているマンドレル１６の円錐形の支持面１８に、軸方向に押し付けられる。これに相応してマンドレル１６の円錐形の支持面１８は、シャフトブランク２に対し、軸方向の中空体支持部５に対して追加的に設けられた、支持体側の軸方向の補助支持部を形成する。さらにマンドレル１６は、シャフトブランク２の壁１２を中空体軸線１１の半径方向において、側方の屈曲および圧縮にも抗して支持している。
【００３９】
変形加工ダイ３の賦形歯列１０によるシャフトブランク２の押圧箇所の、図面では左側において、シャフトブランク２の壁１２には軸方向に引張荷重が加えられるのに対し、前記押圧箇所の右側には、変形加工ダイ３によりシャフトブランク２に軸方向に圧縮荷重が加えられ、その結果、シャフトブランク２により軸方向の中空体支持部５に軸方向の圧縮荷重が加えられる。マンドレル１６の円錐形の支持面１８がシャフトブランク２の壁１２の突入部１９を支持している箇所は、変形加工ダイ３の賦形歯列１０がシャフトブランク２を軸方向に押圧する押圧箇所に対し、変形加工方向２５とは反対の方向にずらされており、前記押圧箇所の、中空体軸線１１に沿って軸方向の中空体支持部５とは反対の側に位置している。
【００４０】
変形加工方向２５における変形加工ダイ３の移動の進行に基づき、変形加工ダイ３の賦形歯列１０により、シャフトブランク２の材料はますます押し退けられる。賦形歯列１０の歯間スペース内には、形成しようとする歯列の歯が形成される。さらに、変形加工ダイ３の賦形歯列１０により押し退けられたシャフトブランク２の材料は、変形加工ダイ３の、軸方向の中空体支持部５の方を向いた側に盛り上がる。変形加工ダイ３の賦形歯列１０により押し退けられたシャフトブランク２の材料の別の部分は、変形加工ダイ３の、図面では左側において、シャフトブランク２に、加工に起因して引張荷重が加えられることに基づき、変形加工ダイ３の右側の領域から変形加工ダイ３を通り、変形加工ダイ３の左側の領域へ引き抜かれる。
【００４１】
シャフトブランク２を軸方向の中空体支持部５に向かって押圧することと、押し退けられてシャフトブランク２の伸長を生ぜしめるシャフトブランク２の材料が、変形加工ダイ３の、図面では右側に盛り上がることとに基づき、変形加工ダイ３の賦形歯列１０によるシャフトブランク２の押圧箇所と、軸方向の中空体支持部５との間で押圧されるシャフトブランク２の部分に、シャフトブランク２の望ましくない圧縮ひずみが生じるおそれがある。
【００４２】
シャフトブランク２の圧縮ひずみを回避するために、軸方向の中空体支持部５は、その軸方向での押圧方向において、制御されて撓むようになっている。このために軸方向の中空体支持部５は、アクチュエータ２１により中空体軸線１１に沿って、図面では右側に向かって送られる。この場合、軸方向の中空体支持部５の送り移動の値は、アクチュエータ２１を適宜に制御する制御装置２２により規定される。アクチュエータ２１を制御するためのパラメータとして、制御装置２２は本考案の事例では、軸方向の中空体支持部５に軸方向に作用する押圧力を使用し、この押圧力は、従来の構成形式の力センサ２６（図面に示唆）の形態の力測定装置により測定される。
【００４３】
軸方向の中空体支持部５の軸方向の押圧方向に生じる、軸方向の中空体支持部５の可撓性を力に依存して制御することにより、シャフトブランク２の軸方向の押圧が、制御装置２２に記憶された、シャフトブランク２の望ましくない軸方向の圧縮開始を表す限界値を上回ることはなくなる。同時に、軸方向の中空体支持部５の軸方向の押圧方向に生じる、軸方向の中空体支持部５の可撓性の制御は、シャフトブランク２の変形加工に必要とされる、変形加工ダイ３と、軸方向の中空体支持部５に支持されたシャフトブランク２との相対移動が保証されているように、設定されている。
【００４４】
変形加工ダイ３と、軸方向の中空体支持部５との間の領域におけるシャフトブランク２の伸長は、軸方向の中空体支持部５が、相応に設定された距離長さだけ、図面において右側に向かって変位されることにより、相殺される。シャフトブランク２の伸長と結びついた、シャフトブランク２の外側カラー１５の軸方向移動は、変形加工装置１のガイドブシュ６によりガイドされる。
【００４５】
補足的または択一的に、軸方向の中空体支持部５の送り移動の距離制御も考えられる。この場合、アクチュエータ２１を制御するためのパラメータとしては、相応の距離測定装置により測定される、変形加工ダイ３の軸方向の変形加工移動の値を利用することが考えられる。軸方向の変形加工移動の値が増大するにつれて、変形加工と結びついた、シャフトブランク２の押圧も、軸方向の中空体支持部５に向かって増大する。変形加工ダイ３の軸方向の変形加工移動の進行に応じて、軸方向の中空体支持部５は、制御されたアクチュエータ２１により相応して、変形加工方向２５で送られる。本考案の事例では、賦形歯列１０がシャフトブランク２の壁１２に係合し始めるまでに実施される変形加工ダイ３の移動中、軸方向の中空体支持部５の位置は、変形加工ダイ３の運動方向において不変である。
【００４６】
変形加工ダイ３が賦形歯列１０でもってシャフトブランク２の長手方向区間２４に到達すると直ちに変形加工過程が終了し、その結果、シャフトブランク２の長手方向区間２３には、その全長にわたり、所望の外側歯列が形成されている。
【００４７】
説明した事例では、変形加工装置１により加工されるシャフトブランクには、より大きな壁厚さを有するただ１つの壁区間だけに外側歯列が形成されるに過ぎない。その上で変形加工工具１は、シャフトブランクの、周方向に連続する、より大きな壁厚さの複数の壁区間に外側歯列を施すことにも適しており、この場合は、隣り合う、より大きな壁厚さを有する壁区間の間に、より小さな壁厚さを有する壁区間が設けられている。
【図１】
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