DE102006008237A1 - Vorrichtung zum Umformen eines bandförmigen Werkstücks - Google Patents

Vorrichtung zum Umformen eines bandförmigen Werkstücks Download PDF

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Klaus Dr. Dröder
Verena Martin
Stefan MÜTZE
Bernd-Arno Prof. Dr. Behrens
Werner Dr. Schreiber
Dietmar Süße
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D5/00Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
    • B21D5/06Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves by drawing procedure making use of dies or forming-rollers, e.g. making profiles

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Umformen, insbesondere Gleitziehbiegen, eines bandförmigen Werkstücks. Die Vorrichtung (1) weist ein aus einer Matrize (6) und einem Stempel (7) bestehendes Umformwerkzeug (5) auf. Die Matrize (6) und der Stempel (7) definieren einen Ziehspalt (8), durch welchen das Werkstück bei der Umformung in eine Ziehrichtung (4) bewegt und zu einem Profil umgeformt wird. Durch eine Veränderung der Querschnittsgeometrie des Ziehspaltes (8) lassen sich mit der Vorrichtung (1) Profile mit komplexen Querschnittsgeometrien erzeugen. Zur Veränderung der Querschnittsgeometrie des Ziehspaltes (8) wird die Matrize (6) oder der Stempel (7) zumindest bereichsweise um eine parallel zu einer Ziehrichtung (4) angeordnete Drehachse (20, 22, 28, 35, 42) verschwenkt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umformen, insbesondere Gleitziehbiegen, eines bandförmigen Werkstücks mit einem das zugeführte Werkstück zu einem Profil verformenden Umwerkwerkzeug, welches einen durch eine Matrize und einen Stempel gebildeten Ziehspalt aufweist.
  • Beim Gleitziehbiegen oder auch Gleitziehprofilieren handelt es sich um ein Profilierverfahren bei dem ein bandförmiges Werkstück, insbesondere ein Blechzuschnitt, mittels einer beispielsweise als Hydraulikzylinder ausgebildeten Zieheinrichtung durch einen Ziehspalt eines Umformwerkzeuges gezogen wird. Das Umformwerkzeug weist dabei eine Matrize und einen in der Matrize angeordneten Stempel auf, welche zusammen den die Querschnittsgeometrie des Profils definierenden Ziehspalt bilden. Das Gleitziehbiegen ist ein spezielles Biegeumformen mit geradliniger relativer Bewegung zwischen dem Umformwerkzeug und dem Werkstück. Der Umformvorgang kann, je nachdem wie viel Umformarbeit zu leisten ist, in einer oder mehreren hintereinander angeordneten Stufen erfolgen. Durch das Gleitziehbiegen lassen sich ausschließlich lineare Profile mit einem über die Profillänge konstanten Querschnitt und einfachen Profilgeometrien, beispielsweise U-Profile, erzeugen.
  • Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart auszuführen, dass auch Profile mit komplexen Querschnitten erzeugt werden können.
  • Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
  • Erfindungsgemäß ist also eine Vorrichtung vorgesehen, bei welcher die Matrize und/oder der Stempel zumindest bereichsweise um eine parallel zu einer Ziehrichtung angeordnete Drehachse, die Querschnittsgeometrie des Ziehspaltes verändernd, verschwenkbar ist. Hierdurch wird die Variabilität des Gleitziehbiegens bzw. der Vorrichtung erheblich gesteigert und es ist erstmals möglich, Profile mit komplexen Querschnittgeometrien zu erzeugen. So können bei spielsweise auch unterschiedliche Profildicken hergestellt werden. Durch die Verschwenkbarkeit der Matrize und/oder des Stempels können die Flanken und die Flansche des hergestellten Profils derart verstellt werden, dass aus der Umformung resultierende Rückfederungseffekte, insbesondere bei hoch- oder höchstfesten Stählen und Leichtmetallen, reduziert bzw. kompensiert werden können. Dabei kann der Winkel zwischen dem Boden und den Flanken des Profils an die bei dem jeweiligen Material vorhandenen Rückfederungseffekte angepasst werden. Weiterhin können einem einzigen Umformwerkzeug unterschiedlich ausgebildete Profil-Querschnittsgeometrien erzeugt werden. Durch eine Verstellung der Querschnittgeometrie des Ziehspaltes während der Umformung des bandförmigen Werkstücks kann die Querschnittsgeometrie des Profils über die Profillänge variabel gestaltet werden.
  • Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird auch dadurch geschaffen, dass die Matrize und/oder der Stempel aus zumindest zwei quer zu der Ziehrichtung getrennten Werkzeugteilen besteht, welche in einer senkrecht zu der Ziehrichtung angeordneten Ebene relativ zueinander verschieb- und/oder verschwenkbar ausgebildet sind. Hierdurch lässt sich die Variabiltät der Vorrichtung nochmals steigern, da die Werkzeugteile der Matrize und des Stempels unabhängig voneinander verschwenk- und verschiebbar sind, wodurch sich wiederum auch asymmetrisch geformte Profile herstellen lassen.
  • Eine wiederum abgewandelte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Werkzeugteile der Matrize und/oder des Stempels jeweils zumindest zwei Werkzeugabschnitte aufweisen, welche durch ein Drehgelenk miteinander verbunden sind, wobei die Drehachse des Drehgelenks parallel zu der Ziehrichtung des Werkstücks ausgerichtet ist. Hierdurch lassen sich beispielsweise auch Profile herstellen, welche mehrfach abgewinkelte Flanken- und Flanschabschnitte aufweisen, wobei auch der Winkel zwischen den Flanken- und Flanschabschnitten variabel einstellbar ist. Die einzelnen Werkzeugabschnitte des Stempels und der Matrize lassen sich unabhängig voneinander, aber auch synchron verschwenken und verschieben.
  • Dabei erweist es sich als besonders praxisnah, wenn eine Schwenk- und/oder Verschiebebewegung der Werkzeugteile und/oder Werkzeugabschnitte mechanisch erfolgt. Diese Verstellung der Werkzeugteile bzw. Werkzeugabschnitte kann beispielsweise durch Keile, Gewindespindeln, Hydraulikzylinder oder Gelenkmechanismen ausgeführt werden. In einer anderen Ausgestaltung der Vorrichtung erfolgt die Schwenk- und/oder Verschiebebewegung der Werkzeugteile und/oder Werkzeugabschnitte hydraulisch oder pneumatisch.
  • Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird auch dadurch geschaffen, dass jedem der Werkzeugteile und/oder jedem die Werkzeugabschnitte verbindenden Drehgelenk jeweils ein Verstellantrieb zugeordnet ist: Durch eine individuelle Ansteuerung der Verstellantriebe, kann jeder Verstellantrieb unterschiedliche Wege zurücklegen und die Werkzeugabschnitte dadurch in beliebige Winkelstellungen zum jeweils benachbarten Werkzeugabschnitt verfahren.
  • Erfindungsgemäß ist nach einer anderen praxisnahen Weiterbildung vorgesehen, dass dem Umformwerkzeug eine Sensorik zur Erfassung einer Querschnittsgeometrie des Profils zugeordnet ist. Hierdurch kann die Geometriegenauigkeit des hergestellten Profils direkt nach der Umformung in dem Ziehspalt des Umformwerkzeugs überprüft werden.
  • Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn dem Umformwerkzeug eine mit der Sensorik verbundene Regeleinrichtung zugeordnet ist. Hierdurch kann die Regeleinrichtung den Ziehspalt entsprechend der mittels der Sensorik erfassten Daten verändern, wodurch die Geometriegenauigkeit nochmals erhöht und ein Ausgleich von Störeinflüssen, wie beispielsweise Chargenschwankungen des Materials oder Werkzeugverschleiß, vorgenommen werden kann. Durch eine derartige in den Produktionsprozess integrierte Prozessregelung kann die Produktion von Ausschussteilen wirksam verhindert werden.
  • Eine andere besonders zweckmäßige Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird auch dadurch geschaffen, dass der Matrize und/oder dem Stempel eine Aktorik zugeordnet ist, mittels welcher die Matrize und/oder der Stempel zumindest bereichsweise elastisch verformbar ist. Durch diese elastische Deformation von einzelnen Bereichen besteht die Möglichkeit zur Reduzierung bzw. Kompensation von Rückfederungseffekten. Weiterhin kann über die Aktorik eine Schwingungsüberlagerung in die Matrize und/oder den Stempel eingebracht werden, in Folge welcher Reibung und Verschleiß minimiert und die erforderliche Ziehkraft reduziert werden kann. Außerdem ist durch die im Prozess verstellbare Aktorik eine geringere Werkzeuggenauigkeit erforderlich.
  • Dabei erweist es sich als besonders vorteilhaft, wenn die Aktorik ein Piezoelement aufweist. Bei einem Einsatz von Piezoelementen kann auf nachgeschaltete Sensoren bzw. auf eine Regelung verzichtet werden, da die Piezoelemente die Kraft erfassen und für die Regelung bereitstellen können.
  • Als besonders praxisnah hat es sich erwiesen, dass die Aktorik auf eine Außenfläche des Stempels und/oder der Matrize einwirkt. Die Aktorik ist hierbei zwischen einem Gegenlager und einer Matrizenwange oder einem Matrizenboden angeordnet.
  • Auf das Gegenlager kann komplett verzichtet werden, wenn nach einer vorteilhaften Ausführungsform, die Aktorik in dem Stempel und/oder der Matrize integriert ist. Hierdurch wird eine kompakte Bauform zur Verfügung gestellt, bei welcher die Aktorik gegen äußere Störeinflüsse geschützt ist.
  • Erfindungsgemäß ist weiter vorgesehen, dass die Matrize und/oder der Stempel zumindest teilweise aus Kunststoff bestehen. Durch die bei einem Kunststoff höheren Deformationswege lässt sich eine höhere geometrische Freiheit bei der Herstellung des Profils erreichen. Durch eine im Vergleich zu einer Metall-Matrize geringere Reibung ist eine schmierstofffreie Umformung möglich. Die Ausbildung des aus Matrize und Stempel bestehenden Umformwerkzeugs aus Kunststoff ermöglicht auch ein Umformen von vorlackierten Werkstücken ohne Oberflächenschäden. Außerdem ist die Herstellung des Umformwerkzeugs aus Kunststoff wesentlich kostengünstiger als die Herstellung eines metallischen Werkzeugs. Die Matrize und/oder der Stempel können durch Gießen oder durch Zerspanung aus einem Plattenmaterial hergestellt werden. Der Kunststoff, beispielsweise ein Polymer, kann wahlweise auch eine Faserverstärkung aufweisen.
  • Eine bleibende plastische Verformung der Matrize oder des Stempels in dem Bereich im welchem die Aktorik auf die Oberfläche der Matrize oder des Stempels einwirkt, kann dadurch verhindert werden, dass die Matrize und/oder der Stempel zumindest ein Versteifungselement aufweist. Durch die Versteifungselemente erfolgt eine flächige Krafteinleitung in die Matrize oder den Stempel.
  • Dabei hat es sich auch als besonders vorteilhaft erweisen, dass die Matrize und/oder der Stempel einteilig ausgebildet sind. Hierdurch weist der Stempel und/oder die Matrize keine Fugen auf, welche an dem umzuformenden Werkstück eventuell zu Oberflächenmarken führen können.
  • Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
  • 1 eine prinzipielle Darstellung einer Vorrichtung zum Umformen eines bandförmigen Werkstücks nach dem Stand der Technik in einer perspektivischen Ansicht;
  • 2A ein mit der in 1 dargestellten Vorrichtung erzeugbares Profil in einer geschnittenen Darstellung;
  • 2B eine zweite Ausführungsform eines mit der in 1 dargestellten Vorrichtung erzeugbaren Profils in einer geschnittenen Darstellung;
  • 3 das aus dem Stempel und der Matrize bestehende Umformwerkzeug einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer geschnittenen Darstellung;
  • 4 eine zweite Ausführungsform des Umformwerkzeugs in einer geschnittenen Darstellung;
  • 5 ein mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugbares Profil in einer geschnittenen Darstellung;
  • 6 eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
  • 7 eine Matrize einer dritten Ausführungsform des Umformwerkzeuges in einer geschnittenen Darstellung;
  • 8 eine Matrize einer vierten Ausführungsform des Umformwerkzeuges in einer geschnittenen Darstellung;
  • 9 eine Matrize einer fünften Ausführungsform des Umformwerkzeuges in einer geschnittenen Darstellung.
  • 1 zeigt eine prinzipielle Darstellung einer Vorrichtung 1 zum Umformen, insbesondere Gleitziehbiegen, eines bandförmigen und als Blechzuschnitt ausgebildeten Werkstücks 2. In der Vorrichtung 1 wird das bandförmige Werkstück 2 zu einem Profil 3 umgeformt. Mittels einer nicht dargestellten Antriebseinheit wird das Werkstück 2 in einer Ziehrichtung 4 durch ein Umformwerkzeug 5 bewegt und hierdurch verformt. Das Umformwerkzeug 5 weist hierfür einen zwischen einer Matrize 6 und einen Stempel 7 angeordneten Ziehspalt 8 auf, durch welchen das Werkstück 2 bei der Umformung bewegt wird. Je nachdem wie viel Umformarbeit zu leisten ist, kann es erforderlich sein mehrere Umformwerkzeuge 5 hintereinander anzuordnen.
  • Die 2A und 2B zeigen jeweils ein mit der in 1 dargestellten Vorrichtung 1 erzeugbares Profil 3 in einer geschnittenen Darstellung. Das in 2A dargestellte Profil 3 ist U-förmig ausgebildet und weist einen Boden 9 und zwei rechtwinklig zum Boden 9 angeordnete Flanken 10 auf. Zusätzlich zu dem Boden 9 und den Flanken 10 weist das in 2B dargestellte Profil 3 zwei rechtwinklig zu den Flanken 10 angeordnete Flansche 11 auf.
  • 3 zeigt das aus der Matrize 6 und dem Stempel 7 bestehende Umformwerkzeug 5 einer erfindungemäßen Vorrichtung 1 in einer geschnittenen Darstellung. Der Stempel 7 und die Matrize 6, welche zusammen den U-förmig ausgebildeten Ziehspalt 8 definieren, sind in der Ziehrichtung 4 geteilt ausgebildet. Der Stempel 7 weist zwei beidseitig einer Mittelachse 12 angeordnete Werkzeugteile 13, 14 und die Matrize 6 zwei beidseitig der Mittelachse 12 angeordnete Werkzeugteile 15, 16 auf. Die Werkzeugteile 13, 14 weisen jeweils zwei Werkzeugabschnitte 17, 18 auf, welche durch ein Drehgelenk 19 miteinander verbunden sind, wobei die Drehachse 20 des Drehgelenks 19 parallel zu der Ziehrichtung 4 des Werkstücks 2 angeordnet ist. Die Werkzeugteile 13, 14 und die Werkzeugabschnitte 17, 18 lassen sich durch in der 3 nicht dargestellte Verstellantriebe in einer senkrecht zu der Ziehrichtung 4 ausrichteten Ebene relativ zueinander verschieben und verschwenken. Durch eine mit dem Doppelpfeil 21 dargestellte Verschiebebewegung der Werkzeugteile 13, 14 lässt sich ein Abstand a1 zwischen den Werkzeugteilen 13, 14 des Stempels 7 verändern. Weiterhin lassen sich die Werkzeugteile 13, 14 um eine parallel zu der Ziehrichtung 4 ausgerichtete Drehachse 22 verschwenken. Diese Schwenkbewegung ist in 3 durch den Doppelpfeil 23 dargestellt. Zusätzlich können die Werkzeugabschnitte 17, 18 durch eine Schwenkbewegung um die Drehachse 20 relativ zueinander verschwenkt werden. Diese Schwenkbewegung ist durch einen Doppelpfeil 24 dargestellt.
  • Die beidseitig der Mittelachse 12 angeordneten Werkzeugteile 15, 16 der Matrize 6 weisen jeweils zwei Werkzeugabschnitte 25, 26 auf, welche durch ein Drehgelenk 27 miteinander verbunden sind, wobei die Drehachse 28 des Drehgelenks 27 parallel zu der Ziehrichtung 4 angeordnet ist. Die Werkzeugteile 15, 16 und die Werkzeugabschnitte 25, 26 lassen sich durch in der 3 nicht dargestellte Verstellantriebe in einer senkrecht zu der Ziehrichtung 4 ausrichteten Ebene relativ zueinander verschieben und verschwenken. Durch eine mit dem Doppelpfeil 29 dargestellte Verschiebebewegung der Werkzeugteile 15, 16 lässt sich ein Abstand a2 zwischen den Werkzeugteilen 15, 16 der Matrize 6 verändern. Weiterhin können die Werkzeugab schnitte 25, 26 durch eine Schwenkbewegung um die Drehachse 28 relativ zueinander verschwenkt werden. Diese Schwenkbewegung ist in 3 durch den Doppelpfeil 30 dargestellt.
  • Die einzelnen Schwenk- und Verschiebebewegungen der Werkzeugteile 13, 14, 15, 16 bzw. der Werkzeugabschnitte 17, 18, 25, 26 können durch zugeordnete Verstellantriebe unabhängig voneinander und auch miteinander gekoppelt erfolgen. Die Einleitung der Verstellbewegung erfolgt dabei beispielsweise mechanisch, insbesondere durch Keile, Gewindespindeln oder Hydraulikzylinder.
  • Die 4 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Umformwerkzeugs 5 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ebenfalls in einer geschnittenen Darstellung. Der Stempel 7 und die Matrize 6, welche zusammen den U-förmig ausgebildeten Ziehspalt 8 definieren, sind in der Ziehrichtung 4 geteilt ausgebildet. Der Stempel 7 weist zwei beidseitig einer Mittelachse 12 angeordnete Werkzeugteile 13, 14 und die Matrize 6 zwei beidseitig der Mittelachse 12 angeordnete Werkzeugteile 15, 16 auf. Die Werkzeugteile 13, 14 weisen jeweils drei Werkzeugabschnitte 31, 32, 33 auf, welche durch Drehgelenke 34 miteinander verbunden sind, wobei die Drehachsen 35 der Drehgelenke parallel zu der Ziehrichtung 4 des Werkstücks 2 angeordnet sind. Die Werkzeugteile 13, 14 und die Werkzeugabschnitte 31, 32, 33 lassen sich in einer senkrecht zu der Ziehrichtung 4 angeordneten Ebene relativ zueinander verschwenken und verschieben. Durch eine mit dem Doppelpfeil 36 dargestellte Verschiebebewegung der Werkzeugteile 13, 14 lässt sich ein Abstand a1 zwischen Werkzeugteilen 13, 14 des Stempels 7 verändern. Weiterhin können die Werkzeugabschnitte 31, 32, 33 durch Schwenkbewegungen um die Drehachsen 35 relativ zueinander verschwenkt werden. Diese Schwenkbewegung ist in 4 durch die Doppelpfeile 37 dargestellt.
  • Die beidseitig der Mittelachse 12 angeordneten Werkzeugteile 15, 16 der Matrize 6 weisen jeweils drei Werkzeugabschnitte 38, 39, 40 auf, welche durch Drehgelenke 41 miteinander verbunden sind, wobei die Drehachse 42 des Drehgelenkes 41 parallel zu der Ziehrichtung 4 angeordnet ist. Die Werkzeugteile 15, 16 und die Werkzeugabschnitte 38, 39, 40 lassen sich durch in der 4 nicht dargestellten Verstellantriebe in einer senkrecht zu der Ziehrichtung 4 ausrichteten Ebene relativ zueinander verschieben und verschwenken. Durch eine mit dem Doppelpfeil 43 dargestellte Verschiebebewegung der Werkzeugteile 15, 16 lässt sich ein Abstand a2 zwischen den Werkzeugteilen 15, 16 der Matrize 6 verändern.
  • Weiterhin können die Werkzeugabschnitte 38, 39, 40 durch eine Schwenkbewegung um die Drehachsen 42 relativ zueinander verschenkt werden. Diese Schwenkbewegung ist in 4 durch Doppelpfeile 44 dargestellt. Die Werkzeugabschnitte 38, 40 lassen sich beispielsweise in eine in 4 mit gestrichelten Linien angedeutete Lage 38', 40' verschwenken.
  • Die einzelnen Schwenk- und Verschiebebewegungen der Werkzeugteile 13, 14, 15, 16 bzw. der Werkzeugabschnitte 31, 32, 33, 38, 39, 40 können durch zugeordnete in 4 nicht dargestellte pneumatische oder hydraulische Verstellantriebe unanhängig voneinander und auch miteinander gekoppelt erfolgen. Die Anzahl der Verstellantriebe ist abhängig von der Anzahl der Drehgelenke 34, 41, wobei jedem Drehgelenk 34, 41 zumindest ein Verstellantrieb zugeordnet ist.
  • 5 zeigt ein mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 erzeugbares Profil 3 in einer geschnittenen Darstellung. Das Profil 3 ist asymmetrisch ausgebildet und weist einen Boden 9 und zwei unterschiedlich ausgebildete und mehrfach abgewinkelte Flanken 10 auf.
  • 6 zeigt eine Prinzipdarstellung der erfindungemäßen Vorrichtung 1, bei welcher ein in Ziehrichtung 4 durch das Umformwerkzeug 5 bewegtes Werkstück 2 zu einem Profil 3 umgeformt wird. In Ziehrichtung 4 hinter dem Umformwerkzeug 5 weist die Vorrichtung 1 eine Sensorik 45 zur Online-Geometrieerfassung des hergestellten Profils 3 auf. Die mittels der Sensorik 45 erfassten Daten werden über eine Signalleitung 46 an eine Regeleinrichtung 47 übermittelt. Über eine weitere Signalleitung 48 steuert die Regeleinrichtung 47 die Verstellantriebe des Umformwerkzeuges 5 an, wobei durch die Verstellantriebe die Querschnittsgeometrie des Ziehspaltes 8 entsprechend der erfassten Daten des hergestellten Profils 3 angepasst wird. Durch diese Online-Prozessregelung besteht die Möglichkeit der Reduzierung die Geometriegenauigkeit des Profils 3 zu erhöhen und Störeinflüsse wie z.B. Chargenschwankungen oder Verschleiß auszugleichen.
  • 7 zeigt die Matrize 6 einer dritten Ausführungsform des Umformwerkzeugs 5 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ebenfalls in einer geschnittenen Darstellung. Die Matrize 6 ist einteilig ausgebildet. Zwischen einer Wange 49 und einem Gegenlager 50 ist eine aus drei Aktoren 51, welche beispielsweise als Piezo-Elemente ausgebildet sind, bestehende Aktorik 52 angeordnet. Durch die auf die Außenfläche 53 der Wange 49 einwirkenden Aktoren 51 kann die Wange 49 durch eine elastische Verformung in eine gestrichelt dargestellte Lage 49' verfahren werden. Hierdurch können beispielsweise Ungenauigkeiten bei der Herstellung der Matrize 6 ausgeglichen werden. Weiterhin kann durch eine über die Aktorik 52 in die Matrize 6 eingebrachte Schwingungsüberlagerung Reibung und Verschleiß minimiert, die Ziehkraft reduziert und die Herstellung hochpräziser Profile 3, insbesondere mit einer Toleranz +/–0,01 mm, ermöglicht werden.
  • Bei der in 8 dargestellten vierten Ausführungsform ist die aus drei Aktoren 51 bestehende Aktorik 52 in einer Aussparung 54 der Wange 49 der Matrize 6 angeordnet. Bei einer Verstellung der Aktoren 51 wird ein dem Stempel 7 zugewandter Verformungsabschnitt 55 der Wange 49 elastisch deformiert, während sich die Aktoren 51 an einem Gegenlagerabschnitt 56 der Wange 49 abstützen.
  • 9 zeigt eine weitere Ausführungsform der Matrize 6 des Umformwerkzeuges 5 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Die einteilig ausgebildete Matrize 6 besteht aus einem Polymer oder einem faserverstärkten Kunststoff. Zur flächigen Einleitung der Kraft der Aktorik 52 bzw. der Aktoren 51, weist die Wange 49 der Matrize 6 im Bereich der Aktoren 51 drei in der Matrize 6 integrierte Versteifungselemente 57 auf.
  • 1
    Vorrichtung
    2
    Werkstück
    3
    Profil
    4
    Ziehrichtung
    5
    Umformwerkzeug
    6
    Matrice
    7
    Stempel
    8
    Ziehspalt
    9
    Boden
    10
    Flanke
    11
    Flansch
    12
    Mittelachse
    13
    Werkzeugteil
    14
    Werkzeugteil
    15
    Werkzeugteil
    16
    Werkzeugteil
    17
    Werkzeugabschnitt
    18
    Werkzeugabschnitt
    19
    Drehgelenk
    20
    Drehachse
    21
    Doppelpfeil
    22
    Drehachse
    23
    Doppelpfeil
    24
    Doppelpfeil
    25
    Werkzeugabschnitt
    26
    Werkzeugabschnitt
    27
    Drehgelenk
    28
    Drehachse
    29
    Doppelpfeil
    30
    Doppelpfeil
    31
    Werkzeugabschnitt
    32
    Werkzeugabschnitt
    33
    Werkzeugabschnitt
    34
    Drehgelenk
    35
    Drehachse
    36
    Doppelpfeil
    37
    Doppelpfeil
    38
    Werkzeugabschnitt
    39
    Werkzeugabschnitt
    40
    Werkzeugabschnitt
    41
    Drehgelenk
    42
    Drehachse
    43
    Doppelpfeil
    44
    Doppelpfeil
    45
    Sensorik
    46
    Signalleitung
    47
    Regeleinrichtung
    48
    Signalleitung
    49
    Wange
    50
    Gegenlager
    51
    Aktor
    52
    Aktorik
    53
    Außenfläche
    54
    Aussparung
    55
    Verformungsabschnitt
    56
    Gegenlagerabschnitt
    57
    Versteifungselement
    a1
    Abstand
    a2
    Abstand
    38'
    Lage
    40'
    Lage
    49'
    Lage

Claims (15)

  1. Vorrichtung (1) zum Umformen, insbesondere Gleitziehbiegen, eines bandförmigen Werkstücks (2) mit einem das zugeführte Werkstück (2) zu einem Profil (3) verformenden Umwerkwerkzeug (5), welches einen durch eine Matrize (6) und einen Stempel (7) gebildeten Ziehspalt (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (6) und/oder der Stempel (7) zumindest bereichsweise um eine parallel zu einer Ziehrichtung (4) angeordnete Drehachse (20, 22, 28, 35, 42) die Querschnittsgeometrie des Ziehspaltes (8) verändernd, verschwenkbar ist.
  2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (6) und/oder der Stempel (7) aus zumindest zwei quer zu der Ziehrichtung (4) getrennten Werkzeugteilen (13, 14, 15, 16) besteht, welche in einer senkrecht zu der Ziehrichtung (4) angeordneten Ebene relativ zueinander verschieb- und/oder verschwenkbar ausgebildet sind.
  3. Vorrichtung (1) nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugteile (13, 14, 15, 16) der Matrize (6) und/oder des Stempels (7) jeweils zumindest zwei Werkzeugabschnitte (17, 18, 25, 26, 31, 32, 33, 38, 39, 40) aufweisen, welche durch ein Drehgelenk (19, 27 34, 41) miteinander verbunden sind, wobei die Drehachse (20, 28, 35, 42) des Drehgelenks (19, 27 34, 41) parallel zu der Ziehrichtung (4) des Werkstücks (2) ausgerichtet ist.
  4. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schwenk- und/oder Verschiebebewegung der Werkzeugteile (13, 14, 15, 16) und/oder Werkzeugabschnitte (17, 18, 25, 26, 31, 32, 33, 38, 39, 40) mechanisch erfolgt.
  5. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenk- und/oder Verschiebebewegung der Werkzeugteile (13, 14, 15, 16) und/oder Werkzeugabschnitte (17, 18, 25, 26, 31, 32, 33, 38, 39, 40) hydraulisch oder pneumatisch erfolgt.
  6. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem der Werkzeugteile (13, 14, 15, 16) und/oder jedem die Werkzeugabschnitte (17, 18, 25, 26, 31, 32, 33, 38, 39, 40) verbindenden Drehgelenk (19, 27, 34,41) jeweils ein Verstellantrieb zugeordnet ist.
  7. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Umformwerkzeug (5) eine Sensorik (45) zur Erfassung einer Querschnittsgeometrie des Profils (3) zugeordnet ist.
  8. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Umformwerkzeug (5) eine mit der Sensorik (45) verbundene Regeleinrichtung (47) zugeordnet ist.
  9. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Matrize (6) und/oder dem Stempel (7) eine Aktorik (52) zugeordnet ist, mittels welcher die Matrize (6) und/oder der Stempel (7) zumindest bereichsweise elastisch verformbar ist.
  10. Vorrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktorik (52) ein Piezoelement aufweist.
  11. Vorrichtung (1) nach den Ansprüchen 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktorik (52) auf eine Außenfläche (53) des Stempels (7) und/oder der Matrize (6) einwirkt.
  12. Vorrichtung (1) nach den Ansprüchen 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktorik (52) in dem Stempel (7) und/oder der Matrize (6) integriert ist.
  13. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (6) und/oder der Stempel (7) zumindest teilweise aus Kunststoff bestehen.
  14. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (6) und/oder der Stempel (7) zumindest ein Versteifungselement (57) aufweist.
  15. Vorrichtung (1) nach den Ansprüchen 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (6) und/oder der Stempel (7) einteilig ausgebildet sind.
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