DE102008022402A1

DE102008022402A1 - Stützkern für die Herstellung von Hohlprofilen

Info

Publication number: DE102008022402A1
Application number: DE102008022402A
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl.-Ing. Brüggenbrock; Thomas Dr.-Ing. Flehmig; Jörg GORSCHLÜTER; Harald Dipl.-Ing. Silz
Original assignee: PS WERKZEUGE VORRICHTUNGEN MET; PS WERKZEUGE VORRICHTUNGEN METALLBEARBEITUNGS GmbH; ThyssenKrupp Steel AG
Current assignee: PS WERKZEUGE VORRICHTUNGEN METALLBEARBEITUNGS , DE; ThyssenKrupp Steel Europe AG
Priority date: 2008-05-06
Filing date: 2008-05-06
Publication date: 2009-11-19
Also published as: PL2282853T3; EP2282853B1; CN102015141A; PT2282853E; US20110088443A1; US8881572B2; EP2282853A1; WO2009135796A1; ES2392922T3; US20110265536A2; CN102015141B

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stützkern zur Verwendung in einer Vorrichtung zum Umformen von Platinen in ein strukturiertes Hohlprofil mit einer Mehrzahl miteinander verbundener Stützglieder sowie ein Verfahren zur Herstellung strukturierter Hohlprofile aus einer Platine. Die Aufgabe, einen Stützkern zur Verwendung bei der Herstellung von strukturierten Hohlprofilen zur Verfügung zu stellen, welcher einerseits eine vollflächige Abstützung der Platine gewährleistet und dennoch die Herstellung von Hohlprofilen mit veränderlichem Querschnitt oder gekrümmtem Verlauf ermöglicht, wird dadurch gelöst, dass die einzelnen Stützglieder in zusammengeschobener Position zumindest teilweise flächig die Innenkontur des herzustellenden Hohlprofils bilden und über Kupplungselemente miteinander verbunden sind, wobei die Kupplungselemente ein Auseinanderziehen der Stützglieder ermöglichen, wobei in auseinandergezogener Position die Stützglieder gelenkartig miteinander verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stützkern zur Verwendung in einer Vorrichtung zum Umformen von Platinen in ein strukturiertes Hohlprofil mit einer Mehrzahl miteinander verbundener Stützglieder sowie ein Verfahren zur Herstellung strukturierter Hohlprofile aus einer Platine.
Bei der Herstellung von strukturierten Hohlprofilen durch diskontinuierliche Verfahren, beispielsweise durch eine U-O-Umformung oder durch die Anwendung einer Einrolltechnik, werden Stützkerne benötigt, welche weitestgehend der Innenkontur des Hohlprofils entsprechen. Die Stützkerne müssen in der Lage sein, die Umformkräfte während des Einformens der Platinen ohne wesentliche Verformung aufzunehmen, um ein genaues Abformen der Innenkontur des Hohlprofils zu ermöglichen. Gekrümmte Hohlprofile oder Hohlprofile mit veränderlichem Querschnitt lassen die Verwendung eines starren Stützkerns nicht mehr zu. Stützkerne aus einem Elastomer können zwar die Innenkontur vollflächig abstützen, sind aber nur bedingt in der Lage, die hohen Umformkräfte aufzunehmen. Insbesondere lokal auftretende, sehr große Flächenpressungen sind hier problematisch. Eine weitere Problematik bei Stützkernen aus einem Elastomer besteht darin, dass die Krümmungsfähigkeit des Elastomers mit zunehmender Härte sinkt, so dass entweder Probleme beim Ziehen des Kerns aufgrund der verringerten Krümmungsfähigkeit bestehen oder die Rückformung nach dem Einschieben des Stützkerns nicht vollständig erfolgt. Schließlich muss auch erwähnt werden, dass der Verschleiß des Elastomers die Herstellung geringer Stückzahl an strukturierten Hohlprofilen zulässt, ohne erneuert werden zu müssen.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 30 00 170 A1 ist darüber hinaus ein Kern zur Verwendung während des Rohrbiegens bekannt, welcher aus einer Mehrzahl miteinander verbundener Stützglieder besteht. Problematisch bei diesem Kern ist, dass er relativ komplex ausgestaltet ist und eine vollflächige Abstützung, wie sie bei der Herstellung von strukturierten Hohlprofilen notwendig ist, nicht ermöglicht.
Hiervon ausgehend hat sich die vorliegende Erfindung damit zur Aufgabe gestellt, einen Stützkern zur Verwendung bei der Herstellung von strukturierten Hohlprofilen zur Verfügung zu stellen, welcher einerseits eine vollflächige Abstützung der Platine gewährleistet und dennoch die Herstellung von Hohlprofilen mit veränderlichem Querschnitt oder gekrümmtem Verlauf ermöglicht. Darüber hinaus soll ein Verfahren zur Herstellung von strukturierten Hohlprofilen vorgeschlagen werden.
Gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe dadurch gelöst, dass die einzelnen Stützglieder in zusammengeschobenem Zustand zumindest teilweise flächig die Innenkontur des herzustellenden Hohlprofils bilden und über Kupplungselemente miteinander verbunden sind, die Kupplungselemente ein Auseinanderziehen der Stützglieder ermöglichen, wobei in auseinandergezogenem Zustand die Stützglieder gelenkartig miteinander verbunden sind.
Aufgereiht wie auf einer Perlenkette lassen sich die Stützglieder des erfindungsgemäßen Stützkerns beim Ziehen des Stützkerns auseinanderziehen, so dass diese während des Ziehens in einem bestimmten Abstand voneinander gehalten sind. In dieser Position sind die Stützglieder des erfindungsgemäßen Stützkerns gelenkartig miteinander verbunden, so dass diese gegeneinander abgewinkelt werden können. Dies ermöglicht, dass die Stützglieder des Stützkerns während des Ziehens des Stützkerns der Form des Hohlprofils folgen können und ein Ziehen des Stützkerns trotz eines gekrümmten Verlaufs des Hohlprofils oder eines veränderlichen Querschnitts ermöglicht wird. In zusammengeschobenem Zustand ergeben die Stützglieder zumindest teilweise flächig die Innenkontur des herzustellenden Hohlprofils und ermöglichen damit ein genaues Abformen der Innenkontur. Vorzugsweise sind dabei die Stützglieder über die Kupplungselemente lösbar miteinander verbunden, so dass der Stützkern durch Verwendung unterschiedlicher Stützglieder an andere Hohlprofile in den Konturen angepasst werden kann. Die axiale Länge der Stützglieder des Stützkerns wird typischerweise so gewählt, dass der Aufbau des Stützkerns möglichst einfach ist. Andererseits kann durch eine geringere Länge der Stützglieder ein einfaches Ziehen des Stützkerns nach dem Umformen unterstützt werden.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann ein vereinfachter Stützkern dadurch zur Verfügung gestellt werden, dass die Kupplungselemente der Stützglieder aus einem Fortsatz mit einem Formschlussbereich und einer Öffnung zur formschlüssigen Aufnahme des Fortsatzes und des Formschlussbereichs bestehen. über den Formschluss ist auf einfache Weise gewährleistet, dass während des Ziehens des Stützkerns alle Stützglieder aus dem hergestellten Hohlprofil herausgezogen werden können.
Ist gemäß einer nächsten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stützkerns der Formschlussbereich des Fortsatzes kugelförmig ausgebildet, kann dieser in einer auseinandergezogenen Position in alle Raumrichtungen abgewinkelt werden, ohne den Formschluss zu verlieren. Ein entsprechend ausgerüsteter, erfindungsgemäßer Stützkern ist daher besonders flexibel einsetzbar. Es ist aber auch denkbar den Formschlussbereich des Fortsatzes mit einer anderen geometrischen Form zu versehen, beispielsweise kegelförmig auszugestalten, um ein Abwinkeln zu ermöglichen.
Gemäß einer nächsten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stützkerns sind die Stirnflächen der Stützglieder als axiale Stützflächen ausgebildet. Durch diese Stützflächen kann der Stützkern mit Kräften in axialer Richtung beaufschlagt werden, dass der Stützkern axial verspannt und damit einen höheren Widerstand gegen die formgebenden Kräfte während des Umformens leisten kann.
Schließlich kann der erfindungsgemäße Stützkern dadurch vorteilhaft ausgestaltet werden, dass die Stützglieder über die Stirnflächen in Anlage gebracht die vollständige Innenkontur des zu formenden Hohlprofils bilden. Die Abformgenauigkeit während der Herstellung des strukturierten Hohlprofils kann hierdurch weiter verbessert werden.
Gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe für ein Verfahren zur Herstellung strukturierter Hohlprofile aus einer Platine dadurch gelöst, dass ein erfindungsgemäßer Stützkern verwendet wird.
Wie bereits oben ausgeführt, ermöglicht der erfindungsgemäße Stützkern einerseits ein sicheres Umformen der Platine zu einem strukturierten Hohlprofil und andererseits ein vereinfachtes Ziehen des Stützkerns nach dem Umformen.
Im Ergebnis ermöglicht damit das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung des erfindungsgemäßen Stützkerns einen vereinfachten Herstellungsprozess für strukturierte Hohlprofile mit größerer Abformgenauigkeit und dennoch einem hohen Maß an Flexibilität hinsichtlich der Formgebung der Hohlprofile.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Platine zunächst u-förmig umgeformt und der Stützkern in die u-förmige Platine eingebracht, wobei an einem Ende eines u-förmigen Gesenkes, in der sich die u-förmige Platine befindet, ein Anschlag für den Stützkern vorgesehen ist, gegen welchen der Stützkern zumindest während des Umformens durch eine Kraftbeaufschlagung in axialer Richtung gedrückt werden kann. Die Verwendung des Anschlags ist eine einfache Möglichkeit, den Stützkern in axialer Richtung unter Druck zu setzen, so dass die beweglichen Stützglieder des Stützkerns zusätzlichen Widerstand gegen die Umformkräfte während des Umformens der u-förmigen Platine zu einem Hohlprofil entgegensetzen können.
Gemäß einer vereinfachten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Stützkern in auseinandergezogenem Zustand in die u-förmige Platine eingebracht, durch eine axial gerichtete Kraft werden die einzelnen Stützglieder gegeneinander geschoben und über ihre Stirnflächen mit einer axialen Kraft beaufschlagt. Die Stirnflächen bieten zumeist große Anlageflächen der einzelnen Stützglieder gegeneinander, so dass der Stützkern in axialer Richtung mit relativ hohen axialen Kräften beaufschlagt werden kann.
Wird nach dem Umformen der u-förmigen Platine zu einem strukturierten Hohlprofil der Stützkern gezogen, wobei die einzelnen Stützglieder während des Ziehens über den Formschlussbereich der Kupplungselemente auseinandergezogen werden und in auseinandergezogenem Zustand aus dem Hohlprofil gezogen werden, wird ermöglicht, dass der Stützkern auf einfache Weise aus dem hergestellten Hohlprofil entfernt werden kann. Die Stützglieder des Stützkerns in auseinandergezogenem Zustand befinden sich dann in einer beweglichen Position und können der beispielsweise gekrümmten Form des Hohlprofils ohne weiteres folgen.
Ein besonders wirtschaftliches und rationales Verfahren zur Herstellung strukturierter Hohlprofile kann schließlich dadurch zur Verfügung gestellt werden, dass die Platine durch eine U-O-Umformung oder unter Anwendung einer Einrolltechnik zu einem Hohlprofil umgeformt wird.
Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, den erfindungsgemäßen Stützkern sowie das erfindungsgemäße Verfahren auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird verwiesen einerseits auf die den Patentansprüchen 1 und 6 nachfolgenden Patentansprüche sowie auf die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung. Die Zeichnung zeigt in
1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Stützkerns in auseinandergezogenem Zustand in einer perspektivischen Seitenansicht,
2 den Stützkern aus 1 in zusammengeschobenem Zustand und
3 in einer perspektivischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel der Kupplungselemente des Stützkerns aus 1.
1 zeigt nun in einer perspektivischen Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stützkerns 1, welcher aus einer Mehrzahl einzelner Stützglieder 2 besteht. Der Stützkern 1 ist in der 1 in auseinandergezogenem Zustand dargestellt, so dass die Stützflächen 3 der einzelnen Stützglieder 2 sowie die Kupplungselemente 4 sichtbar sind. Zur Vereinfachung der Darstellung, dass der Stützkern 1 aus einer Vielzahl von Stützgliedern aufgebaut ist, sind die Stützglieder unterschiedlich eingefärbt. Wie man anhand der auseinandergezogenen Stützglieder 2 erkennen kann, weisen diese neben zwei Stirnflächen auch eine unterschiedliche Ausprägung in axialer Richtung auf. So ist beispielsweise das erste Glied 2a des Stützkerns 1 keilförmig aufgebaut, um in zusammengeschobenem Zustand beispielsweise eine Krümmung des Stützkerns 1 zu bewirken. Die Stützglieder 2 sind daher derart ausgebildet, dass bei Anlage der Stützglieder an ihre jeweiligen Stirnflächen der Stützkern 1 die Innenkontur des herzustellenden Hohlprofils zumindest teilweise einnimmt.
Dies zeigt 2 in einer perspektivischen Darstellung des zusammengeschobenen Stützkerns 1. Im zusammengeschobenen Zustand ist der Stützkern gekrümmt und bildet die Innenkontur des herzustellenden Hohlprofils ab. Das erste Glied 5 des Stützkerns 1 weist zusätzlich eine Zentrierung auf, welche zur Anlage an einem Anschlag dient. Wird der Stützkern an den Stützgliedern 5, 6 in Pfeilrichtung mit einer Kraft beaufschlagt und insofern die Stützglieder 2 in axialer Richtung mit einer axialen Kraft beaufschlagt, bildet der Stützkern einen die Umformkräfte aufnehmenden Kern, welcher nach dem Umformen in Richtung des Gliedes 6 aus dem umgeformten Hohlprofil entfernt werden kann.
In einer perspektivischen Darstellung ist in 3 der Aufbau des Kupplungselements 7 dargestellt, welches an seiner dem Glied 2b des Stützkerns 1 zugewandten Seite einen Fortsatz 8 aufweist, welcher einen kugelförmigen Formschlussbereich 9 umfasst. Der kugelförmige Formschlussbereich 9 greift in eine von dem nächsten Kupplungselement bereitgestellte Öffnung 10 ein. Die Position des Fortsatzes 8 kann im Kupplungselement 7 variiert werden, so dass sowohl ein Zusammenschieben der Stützglieder 2 des Stützkerns möglich ist als auch ein Auseinanderziehen. Durch den kugelförmigen Formschlussbereich 9 des Fortsatzes 8 können die Stützglieder des Stützkerns in auseinandergezogenem Zustand gegeneinander abgewinkelt oder auch verdreht werden. Dies ermöglicht ein einfaches Ziehen des Stützkerns beispielsweise auch dann, wenn gebogene bzw. gekrümmte Hohlprofile hergestellt werden sollen.
Insgesamt wird die Herstellung von strukturierten Hohlprofilen durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Stützkerns wesentlich vereinfacht und eine genaue Abformung der Form des Stützkerns ermöglicht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 3000170 A1 [0003]

Claims

Stützkern (1) zur Verwendung in einer Vorrichtung zum Umformen von Platinen in ein strukturiertes Hohlprofil mit einer Mehrzahl miteinander verbundener Stützglieder (2), dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Stützglieder (2) in zusammengeschobener Position zumindest teilweise flächig die Innenkontur des herzustellenden Hohlprofils bilden und über Kupplungselemente (4) miteinander verbunden sind, wobei die Kupplungselemente (14) ein Auseinanderziehen der Stützglieder (2) ermöglichen, wobei in auseinandergezogener Position die Stützglieder (12) gelenkartig miteinander verbunden sind.
Stützkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungselemente (4) der Stützglieder (2) aus einem Fortsatz (8) mit einem Formschlussbereich (9) und einer Öffnung (10) zur formschlüssigen Aufnahme des Fortsatzes (8) und des Formschlussbereichs (9) bestehen.
Stützkern nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Formschlussbereich (9) des Fortsatzes (8) kugelförmig ausgebildet ist.
Stützkern nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnflächen (3) der Stützglieder (2) als axiale Stützflächen (2) ausgebildet sind.
Stützkern nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützglieder (2) über die Stirnflächen (3) in Anlage gebracht die vollständige Innenkontur des zu formenden Hohlprofils bilden.
Verfahren zur Herstellung strukturierter Hohlprofile aus einer Platine, wobei ein Stützkern nach einem der Ansprüche 1 bis 5 verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine u-förmig umgeformt wird, der Stützkern in die u-förmige Platine eingebracht wird, wobei an einem Ende des u-förmigen Gesenkes, in der sich die u-förmige Platine befindet, ein Anschlag für den Stützkern vorgesehen ist, gegen welchen der Stützkern zumindest während des Umformens in axialer Richtung unter Druck gesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützkern in auseinandergezogenem Zustand in die u-förmige Platine eingebracht wird, durch eine axial gerichtete Kraft die einzelnen Stützglieder gegeneinander geschoben werden und über ihre Stirnflächen mit einer axialen Kraft beaufschlagt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Umformen der u-förmigen Platine zu einem strukturierten Hohlprofil der Stützkern gezogen wird, wobei die einzelnen Stützglieder während des Ziehens über den Formschlussbereich der Kupplungselemente auseinander gezogen werden und in auseinander gezogenem Zustand aus dem Hohlprofil gezogen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine durch eine U-O-Umformung oder unter Anwendung einer Einrolltechnik zu einem Hohlprofil umgeformt wird.