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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Biegen eines mit einem Flansch versehenen Elements aus Metall,
wie z.B. ein mit einem Flansch versehenes, hohles, extrudiertes
Material aus einer Aluminiumlegierung, etwa ein strangepresstes
Hohlprofil.
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Wenn
man versucht, einen U-Stahl derart zu biegen, daß ein Flansch desselben an
einer Innenseite eines Biegeprozesses angeordnet ist, beult der
Flansch aus und deformiert sich dann wellenartig. Dies verursacht
Nachteile, wie z.B. daß der
U-Stahl wenig ansprechend aussieht. Weiterhin wird es schwierig,
ein Element in engen Kontakt mit dem so deformierten Flansch zu
bringen und die Biegesteifigkeit wird stark reduziert. Um diese
Nachteile zu überwinden,
wird herkömmlicherweise
ein V-förmiger
Schnitt in den Flansch von dessen Rand aus ausgeführt. Nachdem
der U-Stahl gebogen ist, werden die V-förmig beschnittenen Kanten direkt
oder über
ein V-förmiges
Stück zusammengeschweißt. Dies
erhöht
jedoch die Biegeprozesse bzw. erhöht den Umfang an Prozeßschritten
und verringert somit die Produktivität, was zu hohen Produktionskosten führt. Darüber hinaus
wird die Zuverlässigkeit
hinsichtlich der Festigkeit verringert.
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Als
eine Verbesserung des vorgenannten herkömmlichen Verfahrens wird in
der ungeprüften
japanischen Patentveröffentlichung
Nr. SHO 51-123760 ein U-Stahl-Biegeverfahren beschrieben, umfassend
die Schritte des Ausbildens von Löchern im Wurzel- bzw. Fußabschnitt
des Flansches sowie des anschließenden Biegens des U-Stahls
entlang der Fläche
des Flansches derart, daß der
Flansch an einer Innenseite eines Biegeprozesses angeordnet ist.
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Entsprechend
dem in der ungeprüften
japanischen Patentveröffentlichung
Nr. SHO 51-123760 beschriebenen Biegeverfahrens wird, da Löcher im
Wurzel- bzw. Fußabschnitt
des Flansches ausgebildet werden, die Biegesteifigkeit entlang der
Flanschoberfläche
des U-Stahls verringert, und beim Versuch, den U-Stahl über einen
langen Bereich mit einem großen
Krümmungsradius
zu biegen, nehmen die Mannstunden zu, um die Löcher auszubilden, wodurch die
Produktivität
abgesenkt werden kann. Darüber
hinaus ist eine Reduzierung der Biegesteifigkeit des U-Stahls unvermeidlich.
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Das
nachveröffentlichte
Dokument US-A-5,884,517 zeigt eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum Biegen eines mit einem Flansch versehenen Elements aus Metall,
wobei in Elementzuführrichtung
vor einer Biegelehre lediglich eine Zuführvorrichtung liegt, welche
ein mit einem Flansch versehenes Element durch eine Positionierlehre
hindurch der Biegelehre zuführt.
Eine Druckverformung an dem Flansch vor Durchgang des Elements durch
die Biegelehre ist in der US-A-5,884,517 nicht offenbart.
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ABRISS DER ERFINDUNG
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren
sowie eine verbesserte Vorrichtung zum Biegen eines mit einem Flansch
versehenen Elements aus Metall bereitzustellen, welche das obige
Problem lösen
können.
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Entsprechend
einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren zum
Biegen eines mit einem Flansch versehenen Elementes aus Metall bereitgestellt,
umfassend die Schritte, eine Druckkraft auf einen Flansch eines
mit einem Flansch versehenen Elements aus Metall in einer Richtung
auszuüben,
welche eine Längsrichtung
des Elements aus Metall schneidet, um den Flansch plastisch druckzuverformen;
sowie das mit einem Flansch versehene Element aus Metall anschließend entlang
einer Flanschfläche
desselben derart zu biegen, daß der
Flansch des Elementes näher
an einem Biegezentrum des Biegevorgangs angeordnet ist als das übrige Element.
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Dementsprechend
wird eine Zugkraft auf den Flansch in Längsrichtung des Elements aus
Metall übertragen,
um dadurch darin eine große
Zugbeanspruchung hervorzurufen und in dem Flansch wird eine plastische
Zugverformung in der Längsrichtung
des metallischen Elements hervorgerufen.
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Aus
diesem Grunde, diesem folgend, wird beim Versuch, das mit einem
Flansch versehene Element aus Metall entlang der mit einem Flansch
versehenen Seite derart zu biegen, daß die mit einem Flansch versehene
Seite an der Innenseite eines Biegeprozesses angeordnet ist, eine
auf den Flansch in einer der vorgenannten plastischen Zugverformung
entgegengesetzten Richtung auszuübende
Druckkraft hervorgerufen, und der Flansch wird dann einer niedrigen
Druckfließspannung
unterzogen, um dadurch eine plastische Druckverformung des Flansches
hervorzurufen (üblicherweise
als Bauschinger-Effekt bezeichnet). Als Folge davon wird verhindert,
daß sich
der Flansch wellenartig verformt. Somit kann das mit einem Flansch
versehene Element aus Metall einfach und sicher gebogen werden,
wobei der Flansch nahezu eben gehalten wird. Folglich wird kein
Nachfolgeprozeß benötigt, um
die Ebenheit des Flansches wieder herzustellen und ein Bauteil,
wie z.B. ein Dichtungsgummi, kann mit hoher Genauigkeit und Effizienz
direkt an dem Flansch angebracht werden, wodurch die Herstellungskosten
verringert werden können.
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Zusätzlich kann
die Druckkraft in eine Dickenrichtung des Flansches gerichtet sein.
Die Dickenrichtung ist eine Richtung senkrecht zur Flanschfläche. Dementsprechend
kann der Flansch einfach und sicher einer Druckbeanspruchung unterzogen
werden und kann danach auf einfache Weise unter Verwendung des Bauschinger-Effekts
gebogen werden.
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Weiterhin
kann das Ausmaß Δf der plastischen
Druckverformung erhöht
werden, wenn der Biegeradius des mit einem Flansch versehenen Elements
aus Metall abnimmt. Somit kann eine plastische Druckverformung erzeugt werden,
welche dem Ausmaß an
Biegeverformung des mit einem Flansch versehenen Elements aus Metall
entspricht, wodurch das mit einem Flansch versehene Element aus
Metall rationell effizient gebogen werden kann, ohne irgendeine
wellenartige Verformung in dem Flansch in dessen Dickenrichtung
hervorzurufen.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung kann eine Druckkraft auf einen Flansch eines mit einem Flansch
versehenen Elementes aus Metall in einer Richtung ausgeübt werden,
welche die Längsrichtung
des Elementes schneidet, bevorzugt in einer Richtung senkrecht zu
einer Seitenfläche
des Flansches, um eine plastische Druckverformung des Flansches
zu erreichen. Mit dem Ausüben
einer Druckkraft in einer derartigen Richtung kann eine in Längsrichtung
des Elementes wirkende Zugspannung hervorgerufen werden. Diese Zugspannung
kann wiederum zu einer großen
Zugbelastung führen,
welche geeignet ist, eine plastische Zugverformung in der Längsrichtung
des Elements hervorzurufen. Eine plastische Zugverformung kann wiederum zu
einer höheren
Zugfließspannung
in dem verformten Element führen.
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In
einem nachfolgenden Biegeprozess, bei welchem der Flansch des Elementes
an einer Innenseite liegt (dies kann beispielsweise so verstanden
werden, dass der Flansch einem Biegezentrum bzw. einer Biegeachse
zugewandt ist oder diesen näher
liegt als das restliche Element. Mit Biegezentrum bzw. Biegeachse ist
dabei der geometrische Ort bezeichnet, um welchen das Element gebogen
wird), wird aufgrund der Biegebewegung eine Druckkraft auf den Flansch
in Lämgsrichtung
des Elementes ausgeübt.
Gemäß dem Bauschinger-Effekt
kann diese Druckkraft aufgrund der zuvor erfolgten plastischen Zugverformung
zu einer niedrigeren Druckfließspannung
führen,
was das Biegen des Flansches in der zuvor beschriebenen Orientierung
erleichtern kann.
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Entsprechend
eines zweiten Gesichtspunkts der Erfindung ist eine Vorrichtung
zum Biegen eines mit einem Flansch versehenen Elements aus Metall
vorgesehen, umfassend:
- – ein Aufnahmeelement, welches
das mit einem Flansch versehene Element aus Metall verschieblich
lagert und mit einer Aufnahmeelement-Anlagefläche an einer Fläche eines
Flansches des Elements anliegt;
- – ein
Druck- bzw. Pressenelement, welches integral an dem Aufnahmeelement
befestigt ist, wobei das Druck- bzw. Pressenelement eine Druckelement-Anlagefläche aufweist,
welche an der anderen Fläche
des Flansches anliegt, um dadurch einen Spalt zwischen der Druckelement-Anlagefläche und
der Aufnahmeelement-Anlagefläche zu bilden,
welche gegen die eine Fläche
des Flansches stößt, wobei
die Spalthöhe
in Elementzuführrichtung
allmählich
abnimmt; und
- – eine
Elementzuführvorrichtung,
welche das Elementverschiebt von einer Seite, an welcher der zwischen Aufnahmeelement-Anlagefläche und
der Druckelement-Anlagefläche
gebildete Spalt größer ist,
zu der anderen Seite hin, an welcher der Spalt kleiner ist, sowie
- – eine
Biegeform, welche dem Aufnahmeelement und dem Druck- bzw. Pressenelement
in Elementzuführrichtung
folgend vorgesehen ist.
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Mit
dieser Struktur kann eine Reihe von plastischen Druckverformungen
sowie Biegungen gleichzeitig ausgeführt werden, wobei gebogene
mit einem Flansch versehene Elemente aus Metall mit hoher Genauigkeit und
Qualität
effizient bei niedrigen Kosten hergestellt werden können.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ERFINDUNG
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1 ist
eine Seitenansicht eines gebogenen Dachseitenrahmens entsprechend
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine Draufsicht der 1;
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3 ist
eine Ansicht in Richtung des Pfeils III in 1;
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4 ist
eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV in 1;
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5 ist
eine Querschnittsansicht entlang der Linie V-V in 1;
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6 ist
eine Querschnittsansicht entlang der Linie VI-VI in 2.
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7 ist
eine Querschnittsansicht entlang der Linie VII-VII in 1;
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8 ist
eine vergrößerte Seitenansicht,
welche einen Hauptabschnitt eines Verbindungsabschnitts zwischen
dem Dachseitenrahmen und einer Frontsäule (A-Säule) zeigt;
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9 ist
eine Querschnittsansicht entlang der Linie IX-IX der 8;
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10 ist
eine Explosions-Seitenansicht, welche ein äußeres Versteifungselement,
ein inneres Versteifungselement bzw. einen oberen Abschnitt der
vorderen Säule
zeigt;
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11 ist
eine perspektivische Ansicht, welche kurz eine Dachseitenrahmen-Biegevorrichtung
darstellt;
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12 ist
eine vertikale Querschnittsseitenansicht der Dachseitenrahmen-Biegevorrichtung;
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13 ist
eine Seitenansicht einer Aufspannform, welche einen Zustand zeigt,
in welchem eine weibliche Form davon entfernt ist;
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14 ist
eine Querschnittsansicht entlang der Linie XIV-XIV in 13;
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15 ist
eine perspektivische Ansicht der anderen weiblichen Form;
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16 ist
eine Querschnittsansicht eines mit einem Flansch versehenen Elementes
aus Metall, welche eine weitere Querschnittsgestalt zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine
in 1 bis 14 gezeigte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird im folgenden beschrieben werden.
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Ein
mit einem Flansch versehenes Element aus Metall, auf welches die
vorliegende Erfindung angewendet wird, ist ein Dachseitenrahmen 1 für ein Automobil,
welches ein straggepresstes Hohlelement aus einer Aluminiumlegierung
umfaßt,
die als AL6063T5 bezeichnet wird und durch Hinzufügen von
Magnesium und Silicium zum Aluminium gebildet wird. Wie in 7 gezeigt
ist, ist eine Verstärkungswand 2 in
einem hohlen Abschnitt des Dachseitenrahmens 1 integral
ausgebildet. Weiterhin ist ein Flansch 3 unterhalb der
Verstärkungswand 2 integral
ausgebildet.
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Zusätzlich wird
der Flansch 3, wie ausführlich
weiter unten erläutert
werden wird, zunächst
einer plastischen Druckverformung unterzogen. Anschließend wird
der Dachseitenrahmen 1 unter Verwendung einer Biegevorrichtung
gebogen, wie sie in der ungeprüften
japanischen Patentveröffentlichung
Nr. HEI 8-257643 beschrieben ist; wie in 1 gezeigt
ist, ist der Dachseitenrahmen, von dessen Seite betrachtet, bogenartig von
der Front zum Heck des Fahrzeugkörpers
hin gekrümmt
(wobei in 1 nur der Abschnitt der vorderen Hälfte gezeigt
ist). Zusätzlich
ist der Dachseitenrahmen 1, wie in 2 gezeigt,
zur Mitte von der Front zum Heck des Fahrzeugkörpers hin geneigt und ebenfalls
bogenartig gekrümmt
(wobei in 2 nur der Abschnitt der vorderen
Hälfte
gezeigt ist). Weiterhin ist der Dachseitenrahmen 1 derart
tordiert, daß der
Flansch 3 an der Front des Fahrzeugkörpers nach unten gerichtet
ist, jedoch zur Längsmitte
desselben hin nach außen
verdreht ist.
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Darüber hinaus
ist, wie in 10 gezeigt ist, ein äußeres Versteifungselement 4 über einer
Außenseite einer
Frontsäule 8 (A-Säule) angeordnet
und diese sind miteinander durch Schweißen verbunden, wobei das äußere Versteifungselement 4 eine
horizontale Querschnittsgestalt aufweist, welche mit der der Frontsäule 8 identisch
ist. Dann wird, wie in 8 gezeigt ist, die Frontsäule 8 an
einer Außenseite
des Dachseitenrahmens 1 an einem vorderen Ende desselben
angebracht und ein inneres Versteifungselement 6 wird an
einer Innenseite des Dachseitenrahmens 1 am vorderen Ende
desselben angebracht. Ein Flansch 5 des äußeren Versteifungselements 4 sowie
ein Flansch 7 des inneren Versteifungselements 6 werden
miteinander überlappt
und durch Punktschweißen
zusammengeschweißt.
Zusätzlich
werden der Dachseitenrahmen 1, das äußere Versteifungselement 4,
das innere Versteifungselement 6 und die Frontsäule 8 durch
Schweißen
oder dgl. miteinander verbunden, wodurch der Dachseitenrahmen 1 integral
sicher zwischen dem äußeren Versteifungselement 4 und
dem inneren Versteifungselement 6 gehalten wird.
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Darüber hinaus
wird ein Dachstrebenanbringungsstück 9 integral am Dachseitenrahmen 1 an
dessen vorderer Hälfte
angebracht und ein Dach (nicht gezeigt) wird an einer sich in Seiten-
bzw. Querrichtung erstreckenden Dachstrebe (nicht dargestellt) sowie
an dem Dachseitenrahmen 1 angebracht.
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Der
Dachseitenrahmen 1 weist einen hohlen Querschnittsaufbau
auf, wie in 1 gezeigt ist. Die Dicke und
Breite des Flansches 3 betragen 1,65 mm bzw. etwa 20 mm.
Wie später
beschrieben werden wird, wird die Dicke des Flansches, wenn eine
Druckkraft auf den Flansch 3 in der Dickenrichtung zur
plastischen Druckverformung desselben ausgeübt wird, um etwa 0,3 mm reduziert
und beträgt
dann etwa 1,35 mm.
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Somit
werden, wenn die Druckkraft auf den Flansch 3 in dessen
Dickenrichtung zu dessen plastischer Druckverformung ausgeübt wird,
Zugkräfte
auf den Flansch 3 in einer Längsrichtung des Dachseitenrahmens 1 sowie
einer Breitenrichtung des Flansches 3 übertragen, und daher wird der
Flansch 3 in diesen Richtungen einer plastischen Längungsverformung
unterzogen. Deshalb wird eine Druckkraft auf den Flansch 3 entlang der
Längsrichtung
des Dachseitenrahmens 1 ausgeübt, wenn der Dachseitenrahmen 1 anschließend derart gebogen
wird, daß der
Flansch 3 an einer Innenseite eines Biegeprozesses angeordnet
ist. Aber als Folge einer deutlichen Reduzierung der Fließspannung
(diese Erscheinung wird als Bauschinger-Effekt bezeichnet) wenn
eine Last in einer zur Richtung der plastischen Druckverformung
entgegengesetzten Richtung aufgebracht wird, wird der Flansch 3 daran
gehindert, sich wellenartig zu verformen, wodurch der Dachseitenrahmen 1 auf
einfache Weise zur Seite des Flansches 3 hin entlang der
mit einem Flansch versehenen Fläche
gebogen werden kann, wobei der Flansch 3 im wesentlichen
eben gehalten wird.
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Als
Folge davon wird kein Nachfolgeprozeß benötigt, um den Flansch 3 derart
zu korrigieren, daß seine
Ebenheit wieder hergestellt wird, wodurch ein Bauteil, wie z.B.
ein Formteil oder/und ein Dichtungsgummi, sicher und effizient am
Flansch 3 mit hoher Genauigkeit angebracht werden kann.
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Als
nächstes
wird der Aufbau einer Dachseitenrahmen-Biegevorrichtung 10 sowie
ein Biegeprozeß zum
Biegen des Dachseitenrahmens 1 unter Verwendung der Dachseitenrahmen-Biegevorrichtung 10 ausführlich beschrieben
werden.
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Wie
in 11 und 12 gezeigt
ist, ist eine Aufspannform 12 integral an einem Biegevorrichtungshauptkörper 11 der
Dachseitenrahmen- Biegevorrichtung 10 angebracht.
Wie in 12 bis 14 gezeigt
ist, umfaßt
die Aufspannform 12 zwei weibliche Formen 13, 14 mit
darin ausgebildeten Hohlräumen,
welche jeweils eine Gestalt bzw. Konfiguration aufweisen, welche
zu entsprechenden Abschnitten einer Querschnittsgestalt des Dachseitenrahmens 1 im
wesentlichen identisch sind und wobei eine Wischer- bzw. Abstreiferform 15 in
einen in der weiblichen Form 13 ausgebildeten gekerbten
Abschnitt 13a eingefügt
ist, um daran befestigt zu werden. Diese Bauteile sind mit Schrauben
(nicht dargestellt) lösbar
miteinander verbunden und ein Abstandsstück mit einer vorbestimmten
Dicke (nicht dargestellt) ist zwischen einer unteren Fläche 13b des
gekerbten Abschnitts 13a der weiblichen Form 13 sowie
einer unteren Fläche 15a der
Wischer- bzw. Abstreiferform 15 je nach Bedarf angeordnet.
Ein oberer Endabschnitt 15c der Wischer- bzw. Abstreiferform 15 ist über einen
Abstand von 85 mm zu einem Ende desselben hin mit einem Winkel von
2° nach
unten geneigt und die obere Fläche
der Wischer- bzw. Abstreiferform 15 ist derart ausgebildet,
daß eine
Abmessung eines zwischen einer gedachten Erweiterung eines oberen
zentralen parallelen Abschnitts 15b der Wischer- bzw. Abstreiferform 15 und
dem Ende des geneigten Endabschnitts 15c ausgebildeter
Raum zu etwa 3 mm wird. Die weibliche Form 14 ist ein Element,
welches als Aufnahmeelement dient, während die Wischer- bzw. Abstreiferform 15 als
ein Druck- bzw. Pressenelement dient. Somit wird ein Hauptabschnitt
einer Biegevorrichtung durch die Aufspannform 12, die weiblichen
Formen 13, 14 und die Wischer- bzw. Abstreiferform 15 sowie
eine Werkstückzuführvorrichtung 16 gebildet.
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Zusätzlich ist
zwischen dem oberen zentralen parallelen Abschnitt 15b der
Wischer- bzw. Abstreiferform 15 und einer unteren Fläche 14b eines
gekerbten abgestuften Abschnitts 14a der weiblichen Form 14 eine
Lücke vorgesehen.
Diese Lücke
mißt 1,35
mm und ist um 0,3 mm enger als der Flansch 3 des unverarbeiteten
Dachseitenrahmens 1.
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Darüber hinaus
ist die einer verschiebbaren Antriebseinheit entsprechende Werkstückzuführvorrichtung 16 hinter
bzw. rückwärts der
Biegevorrichtung 11 angeordnet und mit dieser Werkstückzuführvorrichtung 16 wird
der Dachseitenrahmen 1 derart aufgebaut, daß er durch
die Aufspannform 12 hindurch nach vorwärts zugeführt und angetrieben wird.
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Darüber hinaus
ist eine Biegeform 17 mit einer Querschnittsgestalt, welche
im wesentlichen zu der der Aufspannform 12 identisch ist,
vorwärts
der Aufspannvorrichtung 12 angeordnet, wobei dazwischen
ein Raum von 58 mm ausgebildet ist. In dieser Biegeform 17 ist
ein Loch 18 ausgebildet, welches dem Dachseitenrahmen 1 ermöglicht,
dort hindurchzutreten, und wie in 11 gezeigt
ist, ist ein Nutabschnitt 18a des Lochs 18, welcher
dazu ausgebildet ist, darin den Flansch 3 des Dachseitenrahmens 1 zu
halten, derart ausgebildet, daß eine
Lücke von
0,5 mm an beiden Flanschflächen
des Flansches 3 gelassen wird.
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Weiterhin
ist die Biegeform 17 drehbar in ein Halteelement 19 eingepaßt und dieses
Halteelement 19 ist wiederum schwenkbar an einem äußeren Rahmen 21 über eine
horizontale Welle 20 derart gelagert, daß das Halteelement 19 vertikal
frei geneigt werden kann. Der äußere Rahmen 21 ist
ebenso an einem Hubtisch 23 über eine Vertikalwelle 22 derart
schwenkbar gelagert, daß er
frei im Uhrzeigersinn und Gegenuhrzeigersinn zu drehen ist. Die
Biegeform 17 kann um eine zentrale Achse einer zylindrischen
Außenumfangsfläche der
Biegeform 17 über
einen Rotationsantriebsmechanismus (nicht dargestellt) gedreht werden.
Somit sind die Biegeform 17 und das Halteelement 19 derart
aufgebaut, daß sie
beliebig aufwärts,
abwärts,
im Uhrzeigersinn und im Gegenuhrzeigersinn bewegt bzw. verschoben
werden können.
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Zusätzlich ist
der Hubtisch 23 an einem seitlich bzw. in Querrichtung
bewegbaren Tisch 25 über
ein Paar von Hubführungsschienen 24,
welche an einer linken und einer rechten Seite (vorne und hinten
in 12) angeordnet sind, derart angebracht, daß er frei
angehoben und/oder abgesenkt werden kann. Der seitlich bzw. in Querrichtung
bewegliche Tisch 25 ist wiederum am Biegevorrichtungshauptkörper 11 über ein Paar
von vertikal angeordneten horizontalen Führungsschienen 26 derart
angebracht, daß er
in seitlicher Richtung bzw. Querrichtung (in 12 in
Richtungen nach vorne und nach hinten) frei bewegt werden kann.
Der Hubtisch 23 ist derart gebildet, daß er in Vertikalrichtung von
einem Hubantriebsmechanismus 27 angetrieben wird, und der
sich seitlich bzw. in Querrichtung bewegende Tisch 25 ist
so gebildet, daß er
in seitlicher Richtung bzw. Querrichtung von einem Seiten- bzw Querrichtungsantriebsmechanismus 28 angetrieben
ist.
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Die
Vorgänge
des Biegens und Verdrehens des Dachseitenrahmens 1 werden
im folgenden mit Bezug auf die in 11 und 12 gezeigte
Dachseitenrahmen-Biegevorrichtung 10 erläutert werden.
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Der
Dachseitenrahmen 1, auf dessen Fläche ein von der Houghton Japan
Co., Ltd. hergestelltes Schmieröl
mit der Bezeichnung Houghto-draw 7002 aufgetragen ist, wird vorwärts mit
einer Vorschubgeschwindigkeit von 2000 mm/min durch die Aufspannform 12 hindurch
zugeführt.
Dann, wenn der Dachseitenrahmen 1 gleitend durch die Aufspannform 12 hindurchtritt,
wird der Flansch 3 des Dachseitenrahmens 1 mit einer
Dicke von 1,65 mm durch eine untere Fläche 14b des gekerbten
abgestuften Abschnitts 14a der weiblichen Form 14 und
den geneigten Endabschnitt 15c der Wischer- bzw. Abstreiferform 15 derart
zusammengedrückt,
daß er
einer plastischen Druckverformung ausgesetzt ist und seine Dicke
wird auf 1,35 mm reduziert. Dementsprechend wird der Flansch 3 dann
einer Zugfließspannung
ausgesetzt, welche die Elastizitätsgrenze in
Längsrichtung
des Dachseitenrahmens übersteigt,
wodurch eine plastische Längungsverformung
in der gleichen Richtung erzeugt wird.
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Der
Dachseitenrahmen 1, welcher durch die Aufspannform 12 hindurchgetreten
ist, wird in das Loch 18 der Biegeform 17 eingepaßt. Der
Seiten- bzw Querrichtungsbewegungstisch 25 wird dann vom
Seiten- bzw. Querrichtungsantriebsmechanismus 28 in bezug
auf die Bewegungsrichtung des Dachseitenrahmens 1 nach rechts
angetrieben (vom Betrachter der 11 und 12 aus
gesehen nach vorne) und die Biegeform 17 wird zusammen
mit dem Seiten- bzw. Querrichtungsantriebsmechanismus 28 über das
Halteelement 19, den äußeren Rahmen 21,
die Vertikalwelle 22, den Hubtisch 23, die Hubführungsschienen 24 und
den Seiten- bzw. Querbewegungstisch 25 nach rechts verschoben.
Als Folge davon wird der Dachseitenrahmen 1 gebogen, wobei
der Flansch 3 an einer Innenseite einer Biegung angeordnet
ist, welche ausgeführt
wird, um gekrümmt
zu werden, und gleichzeitig damit wird die Biegeform 17 durch
den Hubantriebsmechanismus 27 in vertikaler Richtung angehoben
oder abgesenkt. Weiterhin wird sie von einem Drehantriebsmechanismus
(nicht dargestellt) um einen vorbestimmten Winkel gedreht. Als Folge
davon wird der Dachseitenrahmen 1 dann in einer Richtung
senkrecht zu der Richtung gebogen, in welcher der Dachseitenrahmen 1 mit
dem an einer Innenseite einer ausgeführten Biegung angeordneten
Flansch 3 gebogen wird. Weiterhin wird der Dachseitenrahmen 1 in
einer der Richtungen verdreht.
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Wenn
der Dachseitenrahmen 1 derart gekrümmt wird, daß der Flansch 3 an
einer Innenseite einer Biegung angeordnet ist, wird die Druckfließspannung
des Flansches 3 aufgrund der plastischen Längungsverformung
entlang der Längsrichtung
des Dachseitenrahmens 1 deutlich reduziert. Somit wird
im Flansch 3 entlang dessen Fläche direkt eine plastische
Druckverformung hervorgerufen. Also wird der Dachseitenrahmen 1 auf einfache
Art und Weise derart gebogen, daß der Flansch 3 an
einer Innenseite einer Biegung liegt, welche durchgeführt wird,
ohne daß ein
Risiko besteht, daß der
Flansch 3 einer wellenartigen Verformung unterzogen wird.
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Selbst
wenn an dem Flansch 3 eine geringförmige wellenartige Verformung
hervorgerufen wird, besteht weiter keine Gefahr, daß die Seitenflächen des
Flansches 3 in starken Kontakt mit dem Nutabschnitt 18a des
Lochs 18 gebracht werden, da zwischen dem Flansch 3 und
dem Nutabschnitt 18a des Lochs 18, welcher den
Flansch 3 umgibt, die Lücke
von 0,5 mm besteht, wodurch ein Versagen des Flansches 3,
welches durch die Kontaktreibung mit dem Nutabschnitt 18 hervorgerufen
werden würde,
von vornherein verhindert wird.
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In
einer Tabelle sind unten die Ergebnisse der Tiefen und Teilungen
von in dem Flansch 3 erzeugten wellenartigen Rillen oder
Falten gezeigt, an welchem Flansch die plastische Druckverformung
entsprechend der vorliegenden Erfindung angewendet wird, sowie in
einem Flansch, an welchem keine derartige plastische Druckverformung
angewendet wird, ohne Verwendung der Wischer- bzw. Abstreiferform 15 in
der Aufspannform 12, wenn der Dachseitenrahmen 1 mit
Radien von 400 m bzw. 600m gebogen wird.
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Aus
den Ergebnissen dieses Versuchs wird deutlich, daß die Erzeugung
von Rillen bzw. Falten in dem Flansch 3 so geringfügig ist,
daß sie
visuell nicht erfaßt
werden kann, und somit wird die Genauigkeit, mit welcher ein Bauteil
an dem Flansch 3 angebracht wird, deutlich erhöht.
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Darüber hinaus
sind unten die Ergebnisse eines Versuchs angegeben, in welchem eine
Biegung mit Krümmungsradien
in der Größenordnung
von 30 bis 53 m durchgeführt
wurde.
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A:
Ausmaß an
Druck (mm); B: Rillen- bzw. Faltentiefe; C: Rillen- bzw. Faltenteilung;
D: Flanschdicke R-Abschnitt; E: Flanschdicke linearer Abschnitt;
F: Flanschhöhe
R-Abschnitt; G: Flanschhöhe
linearer Abschnitt
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Entsprechend
den Ergebnissen dieses Versuchs gab es Fälle, in denen keine Rillen
oder Falten erzeugt wurden, wie in den Nummern 1 und 2 zu sehen
ist.
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Zusätzlich wird
das in den Figuren nicht dargestellte Abstandsstück verwendet, um das Ausmaß an Druckverformung
einzustellen und der vorspringende Abstand der Wischer- bzw. Abstreiferform 15 kann
durch Variieren der Dicke des Abstandsstücks oder hydraulisch verändert werden.
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Wenn
der Krümmungsradius
kleiner wird, wird vorzugsweise das Ausmaß an plastischer Druckverformung
des Flansches 3 zum Ausgleich erhöht.
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Darüber hinaus
braucht es sich bei der Dachseitenrahmen 1-Biege- und Verdrehvorrichtung
nicht notwendigerweise um die Dachseitenrahmen- Biegevorrichtung 10 zu handeln,
sondern es können
andere Biegevorrichtungen eingesetzt werden bzw. kann das erfindungsgemäße Verfahren
auf andere Biegevorrichtungen angewendet werden.
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Darüber hinaus
braucht ein zu biegendes Element nicht notwendigerweise ein hohles
Element wie der Dachseitenrahmen 1 zu sein, sondern es
können
sogar ein U-Element aus Metall oder ein modifiziertes U-Element
aus Metall, wie in 16 dargestellt, ebenso auf gleiche
Art und Weise gebogen werden.
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Ein
Verfahren zum Biegen eines mit einem Flansch versehenen Elements
aus Metall umfaßt
die Schritte des Ausübens
einer Druckkraft auf einen Flansch (2) eines mit einem
Flansch versehenen Elementes (1) aus Metall in einer Richtung,
welche eine Längsrichtung
des Elementes aus Metall schneidet, zur plastischen Druckverformung
des Flansches, sowie des anschließenden Biegens des mit einem
Flansch versehenen Elements (1) aus Metall entlang einer
mit einem Flansch versehenen Seite desselben derart, daß die mit einem
Flansch versehene Seite des mit einem Flansch versehenen Elements
aus Metall an einer Innenseite eines Biegeprozesses angeordnet ist,
sowie eine Vorrichtung zur Verwendung mit selbigem Verfahren.
