DE102009025726A1

DE102009025726A1 - Method for incremental sheet metal formation, involves gradually transforming blank sheet by local plastic deformation by tool

Info

Publication number: DE102009025726A1
Application number: DE200910025726
Authority: DE
Inventors: Ahmet Erman Univ.-Prof. Dr.-Ing. Tekkaya; Lukas Dipl.-Ing. Kwiatkowski; Miroslaw Dipl.-Ing. Urban; Hans-Jürgen Prof. em. Dr. Abel
Original assignee: Technische Universitaet Dortmund
Current assignee: Technische Universitaet Dortmund
Priority date: 2009-06-18
Filing date: 2009-06-18
Publication date: 2010-12-30
Anticipated expiration: 2029-06-19
Also published as: DE102009025726B4

Abstract

The method involves gradually transforming a blank sheet by local plastic deformation by a tool (2). The tool is moved relative to the blank sheet, where the blank sheet is clamped in holding device. The blank sheet is transformed by two distant tools provided in separate transformation zones. An independent claim is also included for a device for incremental sheet metal formation.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur inkrementellen Blechumformung gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruches 12.The The invention relates to a method for incremental sheet metal forming according to the preamble of claim 1 and a to Implementation of the method suitable device according to the preamble of claim 12.

Heutzutage werden Blechbauteile für unterschiedlichste Anwendungen auch auf sehr unterschiedlichen Wegen hergestellt. Zu den meistverwendeten Herstellungsverfahren zählen beispielsweise konventionelle Verfahren wie etwa das Stanzen, das Tiefziehen und das Streckziehen. Diese Verfahren erfordern den Einsatz von häufig aufwendig gestalteten Werkzeugen, die eine hohe Geometriebindung aufweisen und entsprechend teuer und zeitaufwändig hergestellt werden müssen. Bei kleinen Losgrößen jedoch sind diese Umformverfahren aufgrund der hohen Fertigungskosten für Maschinen und Anlagen sowie der zeitintensiven Herstellung der Werkzeuge weniger geeignet. Deshalb wurden in den letzten Jahren neue Umformverfahren entwickelt, bei denen das Blech die gewünschte Endkontur in vielen kleinen Umformschritte erhält. Diese Umformverfahren werden insgesamt als „inkrementelle Umformverfahren” bezeichnet. Diese Verfahren verbindet, dass die zum Einsatz benö tigten Umformkräfte sehr viel geringer als bei den konventionellen Umformverfahren sind.nowadays become sheet metal components for a wide variety of applications also produced in very different ways. Among the most used Manufacturing processes include, for example, conventional Methods such as stamping, deep drawing and stretch drawing. These procedures require the use of often consuming designed tools that have a high Geometriebindung and be made correspondingly expensive and time-consuming have to. For small batches, however These forming processes are due to the high production costs for Machinery and equipment as well as the time-consuming production of tools less suitable. Therefore, in recent years, new forming processes developed, in which the sheet metal the desired final contour in receives many small forming steps. This forming process are collectively referred to as "incremental forming processes". This method combines that needed to use Forming forces are much lower than the conventional ones Forming process are.

Durch die nur noch lokal wirkenden Werkzeuge und die entsprechen verringerten Umformkräfte kann eine Einspannvorrichtung für den Blechrohling genutzt werden, um derartige Verfahren auch auf handelsüblichen CNC-Fräsmaschinen auszuführen. Die Umformung des Blechs erfolgt dabei mittels eines an einen Fingerfräser erinnernden, üblicherweise zylindrischen Umformwerkzeuges mit einer kugeligen Wirkfläche, das sich CNC-gesteuert auf Bahnen über den Blechrohling bewegt und diesen sukzessive umformt. Zur Unterstützung des Blechs kann bei der Umformung ein Gegenwerkzeug verwendet werden, das der Negativform der zu fertigenden Bauteilgeometrie entspricht. Dieses Verfahren erlaubt somit eine schnellere Umsetzung einer Produktidee in einen Prototypen und eignet sich daher besonders zur Herstellung von Blechteilen in Kleinserien oder für den Prototypeneinsatz.By the only locally acting tools and the corresponding reduced Forming forces can be a jig for the sheet metal blank are used to such methods also commercially available CNC milling machines. The transformation of the Sheet metal takes place by means of a finger milling cutter reminiscent, usually cylindrical forming tool with a spherical active surface, which is CNC-controlled moved on tracks over the sheet metal blank and this transforms successively. To support the sheet can during the forming Counter tool can be used, that of the negative mold to be produced Component geometry corresponds. This method thus allows a faster implementation of a product idea in a prototype and is suitable Therefore, especially for the production of sheet metal parts in small batches or for prototype use.

Das Verfahren bringt jedoch auch einige Nachteile mit sich. Es besitzt nur eine einzige und sehr kleine Umformzone und ist damit unter wirtschaftlichen Gesichtpunkten unrentabel, da das Abfahren der Bahnen und die dabei ausgeführte lokale Umformung sehr lange dauert. Eine Erhöhung der Prozessgeschwindigkeit ist daher notwendig, um einen Transfer dieses Verfahrens in die Industrie zu ermöglichen.The However, there are some disadvantages to the process. It owns only a single and very small forming zone and is thus under economic aspects unprofitable, since the departure of the Lanes and the resulting local deformation very takes long. An increase in process speed is therefore necessary to make a transfer of this procedure in the To enable industry.

Die Idee der inkrementellen Blechumformung wurde bereits 1967 von Leszak zum Patent ( US-PS 3 342 051 ) angemeldet, jedoch waren die benötigten Werkzeuge sowie CNC-Steuerungen zu dem Zeitpunkt nicht verfügbar. Erst in den '90er Jahren wurde damit begonnen, CNC-Werkzeugmaschinen für die inkrementelle Blechumformung zu nutzen. Ausgangspunkt der Entwicklung für dieses neue Verfahren, war das Drücken [Jun03]. Von Kitazawa [KN99] wurde das Verfahren, das die Herstellung von fast nahezu beliebigen Mantellinienformen ermöglicht, so erweitert, dass auch einfache asymmetrische Bauteile hergestellt werden konnten. Dazu wird eine konventionelle Fräsmaschine verwendet und mit einer Einspannvorrichtung ausgestattet, die das Spannen und Führen des Blechs ermöglicht. Anstelle des Fräswerkzeuges wird ein universales Umformwerkzeug mit einem kugeligen Umformkopf eingesetzt. Von Amino et. al [AMM00] wurde diese Art von Vorrichtung, die auch von Matsubara [Mat01] und Jeswiet [Jes01] verwendet wird, mit entsprechender Soft ware bestückt und zur einer eigenständigen CNC-Blechumformmaschine weiterentwickelt [Jun03].The idea of incremental sheet metal forming was already patented in 1967 by Leszak ( U.S. Patent 3,342,051 ), but the necessary tools and CNC controls were not available at the time. It was not until the 1990s that the use of CNC machine tools for incremental sheet metal forming started. The starting point for the development of this new process was pressing [Jun03]. Kitazawa [KN99] has extended the process, which allows the production of almost almost any generatrix shapes, to produce simple asymmetric components as well. For this purpose, a conventional milling machine is used and equipped with a clamping device, which allows the clamping and guiding of the sheet. Instead of the milling tool, a universal forming tool is used with a spherical forming head. From Amino et. al [AMM00], this type of device, which is also used by Matsubara [Mat01] and Jeswiet [Jes01], was equipped with appropriate software and developed into an independent CNC sheet metal forming machine [Jun03].

Ein weiterer Vorteil entsteht durch den Einsatz moderner CAD/CAM-Programme in der IBU, mit dem die Werkstücke direkt im CAD-Programm erstellt werden und über entsprechende Schnittstellen in der CNC-Maschine verarbeitet werden können. Hierdurch können Änderungen im Bauteildesign sehr schnell durchgeführt werden [Jun03, HBJ03].One Another advantage is the use of modern CAD / CAM programs in the IBU, with which the workpieces directly in the CAD program be created and via appropriate interfaces in the CNC machine can be processed. This can be changes be carried out very quickly in the component design [Jun03, HBJ03].

Es sind bereits verschiedene Varianten der inkrementellen Blechumformung mit CNC-Maschinen bekannt. Diese werden nach Art und Form der Bauteilunterstützung und somit in ihrem Grad der Werkzeugbindung unterschieden.It are already different variants of the incremental sheet metal forming known with CNC machines. These will depend on the type and shape of the component support and thus differentiated in their degree of tool binding.

IBU unter Verwendung eines vollständigen GegenwerkzeugesIBU using a complete counter tool

Zu Beginn des Prozesses wird das Blech (Werkstück) in die Blechhalterung, die sich in vertikaler Richtung bewegen lässt, fest eingespannt. Unter dem Blech befindet sich ein Gegenwerkzeug, die Vollpatrize, das der Negativform der zu fertigenden Bauteilgeometrie entspricht. Während des Prozesses fährt das Umformwerkzeug, das einer halbkugelförmigen Form entspricht, den von der CNC-Steuerung vorgegebenen, üblicherweise dreidimensionalen, Pfad zur Konturierung des Bauteils ab. Durch die nacheinander abgefahrenen Konturen entsteht somit die gewünschte Geometrie des Bauteils. Da sich das Blech während des Umformprozesses in einer festen Einspannung befindet, kann im Gegensatz zum Tiefziehen kein Nachfließen des Werkstoffes erfolgen, welcher zur einer Ausdünnung des Bleches führt [Jad04, Jun03, Sha02].To Beginning of the process, the sheet (workpiece) in the Sheet metal holder that can be moved in the vertical direction, firmly clamped. Under the sheet metal is a counter tool, the full patrix, the negative mold of the component geometry to be manufactured equivalent. During the process, the forming tool moves which corresponds to a hemispherical shape, that of the CNC control predetermined, usually three-dimensional, Path for contouring the component from. By the successively crazy Contours thus creates the desired geometry of the component. Since the sheet during the forming process in a fixed clamping, unlike deep drawing can not Nachfließen the material made, which for a Thinning of the sheet leads [Jad04, Jun03, Sha02].

Der wesentliche Vorteil der Vollpatrize ist die gute Geometriegenauigkeit der gefertigten Bauteile [Jun03]. Allerdings entsteht ein relativ hoher Aufwand für die Erstellung eines vollständigen Gegenwerkzeuges, der allerdings durch die Verwendung eines kostengünstigeren Werkstoffes, wie beispielsweise Kunststoff, der sich leichter und schneller bearbeiten lässt, wiederum reduziert werden kann.Of the The main advantage of the full patrix is the good geometrical accuracy of manufactured components [Jun03]. However, a relative arises high effort for creating a complete Counter-tool, however, by using a more cost-effective Material, such as plastic, which is easier and faster, and in turn can be reduced.

IBU unter Verwendung eines Gegenwerkzeuges mit partieller AbstützungIBU using a Counter tool with partial support

Die Verfahrensvariante der inkrementellen Blechumformung mit Teilpatrize bringt einige Vorteile mit sich. Die Verwendung dieser Methode ermöglicht eine schnellere und kostengünstigere Fertigung einer Teilpatrize gegenüber einer Vollpatrize.The Process variant of incremental sheet metal forming with partial patrix brings with it some advantages. The use of this method allows one faster and less expensive production of a partial patrix opposite a full patrix.

Da für verschieden, einfache geometrische Formen wie z. B. Kegel oder Pyramiden mit verschiedenen Geometrien, das gleiche Gegenwerkzeug verwendet werden kann, ist dieses Verfahren sehr flexibel gegenüber dem Verfahren unter Verwendung eines vollständigen Gegenwerkzeuges. Für einfachere geometrische Formen mit unterschiedlichen Geometrien kann auch eine zentrale Abstützung mit einer Platte, welche den oberen Bereich der Geometrie darstellt, verwendet werden. Der Nachteil ergibt sich bei der geringeren Fertigungsgenauigkeit aufgrund der fehlenden Unterstützung, gerade in Bereichen von Ecken oder Rundungen [Jun03, Sha02].There for different, simple geometric shapes such. B. Cones or pyramids with different geometries, the same counter tool can be used, this procedure is very flexible the method using a complete counter tool. For simpler geometric shapes with different Geometries can also have a central support with a plate, which represents the upper part of the geometry can be used. The disadvantage arises with the lower manufacturing accuracy due to the lack of support, especially in areas of Corners or curves [Jun03, Sha02].

IBU unter Einsatz von zwei UmformwerkzeugenIBU using two forming tools

Die Anwendung von zwei Umformwerkzeugen ist eine weitere Variante der inkrementellen Blechumformung. Hierbei wird die unterhalb des Bleches starre Voll- bzw. Teilpatrize durch einen mitlaufenden zweiten Umformkopf ersetzt.The Application of two forming tools is another variant of incremental sheet metal forming. Here, the below the sheet rigid full or partial male by a revolving second forming head replaced.

Die Umformung des Bleches wird durch eine gezielte Führung von Werkzeug und Gegenwerkzeug erreicht, wobei ein Werkzeug die Umformung, und das Gegenwerkzeug die Blechabstützung übernimmt. Allerdings stellt dieses Verfahren große Ansprüche an die Werkzeugsteuerung dar, da hier für jedes Werkzeug eine individuelle Steuerung realisiert werden muss die eine genaue Abstimmung erfordert, um Fertigungsfehler wie Blechausdünnung und Verzug zu vermeiden [Jad04].The Forming of the sheet is done by a targeted guidance achieved by tool and counter tool, with a tool the Forming, and the counter tool takes over the sheet metal support. However, this process makes great demands to the tool control, because here for each tool an individual control needs to be realized the one exact Voting requires to avoid manufacturing defects such as sheet thinning and to avoid delay [Jad04].

An der Ruhr-Universität Bochum am Lehrstuhl für Produktionssysteme (LPS) wird ein roboterbasiertes Verfahren, das ”Roboforming”, angewendet, welches das beschriebene Schema verwendet. Die Umformung von Blechplatinen in die gewünschte Endform erfolgt dabei rein kinematisch, mit Einsatz zweier Indust rieroboter, welche werkstückformunabhängige Umformwerkzeuge auf beiden Seiten der Blechplatine führen.At Ruhr-Universität Bochum at the Chair of Production Systems (LPS) becomes a robot-based process called "Roboforming", applied, which uses the scheme described. The transformation From sheet metal blanks in the desired final shape takes place purely kinematic, with the use of two industrial robots, which are workpiece-independent Feed forming tools on both sides of the sheet metal blank.

IBU ohne Verwendung einer AbstützungIBU without using one support

Die nächste Möglichkeit zur Herstellung von Bauteilen mittels IBU stellt das Verfahren ohne jeglicher Unterstützung dar. Das Blech wird hierbei fest in einem unbeweglichen Blechhalter eingespannt. Die erforderliche Unterstützung erfolgt dabei ausschließlich durch die Eigenspannung des Werkstoffes. Jedoch weisen Lesch et al. [LGB01] und Filice et al. [FFM02] darauf hin, dass die feste Einspannung zu Abweichungen von der Sollgeometrie in den Randbereichen führen kann. Dennoch ist es mit dem Verfahren möglich einfache Geometrien wie z. B. Pyramidenstümpfe oder Halbellipsoiden zu formen [Jad04, Jun03]. Jeswiet [JH01] zeigt sogar, das mit dieser Umformvariante auch komplexere Teile wie etwa der Reflektor eines Automobilscheinwerfers geformt werden kann.The next possibility for the production of components by means of IBU provides the procedure without any support The sheet is hereby firmly in a stationary sheet holder clamped. The required support is provided exclusively by the residual stress of the material. However, Lesch et al. [LGB01] and Filice et al. [FFM02] on it indicates that the fixed clamping to deviations from the desired geometry in the border areas can lead. Nevertheless it is with the Method possible simple geometries such. B. truncated pyramids or semi-ellipsoids [Jad04, Jun03]. Jeswiet [JH01] shows even, with this forming variant even more complex parts such as the reflector of an automotive headlamp can be shaped.

Nachteil aller dieser Verfahrensvarianten ist es, dass die Wirtschaftlichkeit der IBU nur sehr bedingt gegeben ist, das die Prozesszeiten durch die bahnweise Generierung der lokalen Umformzonen sowie Überlagerung der nacheinander abgearbeiteten lokalen Umformzonen zur Gesamtverformung des herzustellenden Blechbauteils sehr hoch sind und auch bei jedem neuen Werkstück gleicher Geometrie immer wieder von neuem anfallen.disadvantage All of these process variants is that the economy the IBU is only conditionally given that the process times through the train-by-train generation of the local forming zones as well as superposition the successively processed local forming zones to the total deformation of the produced sheet metal components are very high and also at each new workpiece of the same geometry over and over again attack.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens der inkrementellen Blechumformung wesentlich zu verbessern und dadurch die Herstellung entsprechender Blechbauteile in Konkurrenz zu herkömmlichen Herstellungsverfahren zu verbessern.task Therefore, it is the economy of the present invention the process of incremental sheet metal forming to improve significantly and thereby the production of corresponding sheet metal components in competition to improve conventional manufacturing processes.

Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ergibt sich hinsichtlich des Verfahrens aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 und hinsichtlich der Vorrichtung aus den Merkmalen des Anspruchs 11 jeweils in Zusammenwirken mit den Merkmalen des zugehörigen Oberbegriffes. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The Solution of the problem of the invention arises in terms of the method of the characterizing Features of claim 1 and in terms of the device the features of claim 11 each in cooperation with the features of the associated generic term. Further advantageous embodiments The invention will become apparent from the dependent claims.

Die Erfindung betreffend das Verfahren geht aus von einem Verfahren zur inkrementellen Blechumformung, bei dem ein in einer Haltevorrichtung eingespannter Blech rohling durch lokale plastische Umformung mittels eines relativ zu dem Blechrohling bewegbaren Werkzeuges sukzessive umgeformt wird. Ein derartiges Verfahren wird dadurch weiter entwickelt, dass der Blechrohling gleichzeitig mittels mindestens zwei voneinander beabstandeten, zueinander beweglichen Werkzeugen in mindestens zwei voneinander getrennten Umformzonen umgeformt wird, während die Werkzeuge sich relativ zu dem Blechrohling bewegen. Durch die Anordnung von mindestens zwei gleichzeitig an dem Blechrohling angreifenden und den Blechrohling lokal umformenden Werkzeugen wird eine entscheidende Verringerung der Bearbeitungszeit des Blechrohlings zum fertigen Blechteil erreicht, der die Wirtschaftlichkeit des Bearbeitungsverfahrens wesentlich verbessert. Durch die gleichzeitige relative Beweglichkeit der Werkzeuge zueinander und kombiniert mit der gemeinsamen Bewegbarkeit aller Werkzeuge relativ zu dem Blechrohling kann darüber hinaus eine genaue Anpassung der Umformung des Blechrohlings in jeder der gleichzeitig bestehenden Umformzonen erreicht werden. Bildlich gesprochen können die einzelnen und gleichzeitig im Eingriff an dem Blechrohling befindlichen Werkzeuge voneinander unabhängige Bewegungen ausführen, durch die die lokale Umformung ermöglicht oder optimiert werden kann, während gleichzeitig alle Werkzeuge in grundsätzlich gleichmäßiger Weise etwa durch einen gemeinsamen Antrieb relativ zu dem Blechrohling bewegt werden. Die jeweils von dieser gemeinsamen Bewegung unabhängig durchführbaren Bewegungen der einzelnen Werkzeuge können dabei sowohl zur Beeinflussung der Geometrie des fertigen Blechteiles als auch zur Verbesserung der Umformverhältnisse in der jeweiligen lokalen Umformzone genutzt werden, etwa indem die relative Anstellung des jeweiligen Werkzeuges an die geometrischen Verhältnisse des Blechrohlings in der Umformzone, z. B. an vorhandene Schrägen oder dgl. angepasst wird. Hierdurch ergeben sich immer optimale Umformverhältnisse in der jeweiligen lokalen Umformzone, durch die das Bearbeitungsergebnis neben der Vervielfachung der Umformleistung durch die gleichzeitig arbeitenden Werkzeuge entscheidend verbessert wird.The invention relating to the method is based on a method for incremental sheet metal forming, in which a clamped in a holding device blank is formed successively by local plastic deformation by means of a movable relative to the sheet metal blank tool. Such a method is further developed in that the sheet metal blank is simultaneously formed by means of at least two mutually spaced, mutually movable tools in at least two separate forming zones, while the tools move relative to the sheet metal blank. By the arrangement of at least two simultaneously attacking the sheet metal blank and locally umfor the sheet metal blank menden tools a significant reduction in the processing time of the sheet blank to the finished sheet metal part is achieved, which significantly improves the efficiency of the machining process. Due to the simultaneous relative mobility of the tools to each other and combined with the common mobility of all tools relative to the sheet metal blank, moreover, a precise adaptation of the deformation of the sheet metal blank in each of the simultaneously existing forming zones can be achieved. Figuratively speaking, the individual and at the same time in engagement with the sheet metal blank tools execute independent movements, by which the local forming allows or can be optimized, while at the same time all tools are moved in a substantially uniform manner, for example by a common drive relative to the sheet metal blank. The movements of the individual tools, which can be carried out independently of this common movement, can be used to influence the geometry of the finished sheet metal part as well as to improve the forming ratios in the respective local forming zone, for example by adjusting the relative position of the respective tool to the geometrical conditions of the sheet metal blank in the forming zone, z. B. to existing slopes or the like. Is adjusted. This always results in optimum forming conditions in the respective local forming zone, by which the processing result is significantly improved in addition to the multiplication of the forming capacity by the simultaneously operating tools.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn die mindestens zwei voneinander beabstandeten Werkzeuge auf einem gemeinsamen Träger angeordnet sind, der durch eine Bewegungseinrichtung relativ zu dem Blechrohling bewegt wird. Der Träger kann dabei die jeweiligen Bewegungseinrichtungen der mindestens zwei Werkzeuge aufnehmen und kann selbst wiederum durch die Bewegungseinrichtung, etwa eine her kömmliche Werkzeugmaschine oder auch eine speziell angepasste Bewegungseinrichtung, entlang vorgebbarer Bahnen entlang des Blechrohlings bewegt werden. Der Träger führt dabei bildlich gesprochen z. B. die groben, systematischen Bewegungen der Werkzeuge relativ zu dem Blechrohling aus, während die Verstelleinrichtungen der jeweiligen Werkzeuge die Feinbewegungen und ggf. Anpassungen an die jeweilige Geometrie des umzuformenden Blechteils ausführen. Je nach Ausgestaltung der Eigenbeweglichkeit der jeweiligen Werkzeuge hinsichtlich möglichen Verstellwegen etc. kann auch eine Mischung zwischen Grobbewegung durch den Träger und Feinbewegung durch die jeweiligen Werkzeuge sinnvoll sein. Wichtig ist hierbei lediglich, dass die mindestens zwei voneinander beabstandeten Werkzeuge während der Bewegung des Trägers relativ zu dem Blechrohling eine Relativbewegung zu dem Träger und zueinander ausführen und die sich überlagernde Bewegung von Träger und den jeweiligen Werkzeugen die resultierende Bewegung der Werkzeuge und bezogen auf den fixierten Blechrohling damit die lokale Umformung in den Umformzonen der Werkzeuge ergeben. Hierdurch sind vielfältigste Möglichkeiten der Umformung des Blechrohlings gegeben, durch die nahezu alle geometrischen und technologischen Forderungen an die lokale Umformung des Blechrohlings und die herzustellende Geometrie des zu fertigenden Blechteils erfüllt werden können.From It is particularly advantageous if the at least two of each other spaced tools arranged on a common carrier are, by a moving device relative to the sheet metal blank is moved. The carrier can be the respective movement devices the at least two tools record and can turn itself by the movement device, such as a conventional her Machine tool or a specially adapted movement device, along predeterminable paths along the sheet metal blank are moved. The carrier leads figuratively z. B. the gross, systematic movements of the tools relative to the Sheet blank, while the adjustment of the respective tools the fine movements and, if necessary, adjustments perform the respective geometry of the sheet metal part to be formed. Depending on the design of the inherent mobility of the respective tools in terms of possible adjustment paths, etc. can also be a Mixture between coarse movement through the carrier and fine movement be useful through the respective tools. It is important here merely that the at least two spaced-apart tools during the movement of the carrier relative to the sheet metal blank a Relative movement to the carrier and run each other and the overlapping movement of wearer and the respective tools the resulting movement of the tools and based on the fixed sheet metal blank so that the local deformation result in the forming zones of the tools. This is the most diverse Possibilities of forming the sheet blank given by the almost all geometrical and technological demands the local forming of the sheet metal blank and the geometry to be produced of the sheet metal part to be produced can be met.

Hierbei ist es insbesondere möglich, dass die mindestens zwei voneinander beabstandeten Werkzeuge eine lineare oder eine rotatorische oder auch eine kombiniert lineare und rotatorische Relativbewegung zueinander ausführen. Je nach Bedarf können dabei durch eine derartige Gestaltung der Freiheitsgrade der Werkzeuge die verschiedensten Bewegungen des Werkzeuges relativ zu dem Träger ausgeführt und mit den Bewegungen des Trägers kombiniert werden. Auch ist es denkbar, dass an dem Träger Werkzeuge angeordnet sind, die nur eine lineare Bewegbarkeit aufweisen, wohingegen an dem Träger ebenfalls Werkzeuge angeordnet sind, die nur eine rotatorische Bewegbarkeit aufweisen. Hierdurch können an dem Träger quasi Werkzeuge mit spezifischer Bewegbarkeit angeordnet und gezielt für Umformungen des Blechrohlings genutzt werden, die sich z. B. aus der Geometrie oder den technologischen Randbedingungen der Umformung des Blechrohlings ergeben.in this connection In particular, it is possible that the at least two of each other spaced tools a linear or a rotary or also a combined linear and rotary relative movement to each other To run. Depending on your needs can by a Such design of the degrees of freedom of the tools the most diverse Movements of the tool carried out relative to the carrier and combined with the movements of the wearer. Also It is conceivable that arranged on the support tools are those which have only a linear mobility, whereas The carrier also tools are arranged only have a rotational mobility. This allows on the support quasi tools with specific mobility arranged and targeted for transformations of the sheet metal blank be used, the z. B. from the geometry or the technological Boundary conditions of the transformation of the sheet metal blank result.

Weiterhin ist es denkbar, dass die mindestens zwei voneinander beabstandeten Werkzeuge während der Blechumformung unabhängig voneinander eine Relativbe wegung zueinander ausführen. Hierbei weist jedes der Werkzeuge einen eigenen Antrieb auf, der vollständig unabhängig von den Antrieben und Bewegungsmöglichkeiten anderer Werkzeuge ausgebildet sein kann. Hierdurch ist ein höchstmöglicher Grad an Freiheit der Bewegungen der einzelnen Werkzeuge erreichbar, gleichzeitig aber auch die Umsetzung der jeweiligen Antriebe und die Steuerung der Bewegung aufwändig. Daher ist es in einer anderen Ausgestaltung auch denkbar, dass die mindestens zwei voneinander beabstandeten Werkzeuge während der Blechumformung eine gekoppelte Bewegung relativ zueinander ausführen. Eine solche Kopplung kann beispielsweise durch gemeinsame Antriebswellen, Kupplungen oder dgl. auf rein mechanischem Wege erfolgen und dadurch der Aufbau der Kinematik der einzelnen Werkzeuge vereinfacht werden. Gleichzeitig können die gekoppelten Antriebe einzelner Werkzeuge dazu genutzt werden, um symmetrische Ausgestaltungen der herzustellenden Blechteile auszunutzen und diese einfach und kostengünstig durch eine verringerte Anzahl von Antrieben zu realisieren. Selbstverständlich können mechanisch gekoppelte Bewegungen einzelner Werkzeug an einem Träger auch mit freien Bewegungen anderer Werkzeuge kombiniert werden.Furthermore, it is conceivable that the at least two spaced-apart tools during the sheet metal forming independently of each other a Relativbe movement to each other. Here, each of the tools has its own drive, which can be completely independent of the drives and movement possibilities of other tools. This achieves the highest possible degree of freedom of movement of the individual tools, but at the same time also the implementation of the respective drives and the control of the movement consuming. Therefore, it is also conceivable in another embodiment that the at least two spaced-apart tools perform a coupled movement relative to each other during sheet metal forming. Such a coupling can be done, for example, by common drive shafts, couplings or the like. In a purely mechanical way, thereby simplifying the structure of the kinematics of the individual tools. At the same time the coupled drives of individual tools can be used to exploit symmetrical configurations of the sheet metal parts to be produced and to realize this easily and inexpensively by a reduced number of drives. Of course, mechanically coupled movements of individual Tool on a support can also be combined with free movements of other tools.

Von Vorteil ist es, wenn als Werkzeuge fingerförmig längserstreckt ausgebildete Werkzeugelemente genutzt werden, an deren der Umformzone zugewandten Endbereich ein Rundung, vorzugsweise ein Kugelelement angeordnet ist. Derartige Werkzeuge können etwa mittels des Trägers derart entlang linearer oder rotatorischer Bahnen relativ zu dem Blechrohling geführt werden, dass die Werkzeuge den Blechrohling gleichzeitig an unterschiedlichen Stellen lokal plastisch umformen und sukzessive die Endform des gewünschten Blechteils herstellen und dabei können die linearen oder rotatorischen Bahnen der Werkzeuge relativ zu dem Blechrohling so angeordnet werden, dass nacheinander im wesentlichen die gesamte Oberfläche des herzustellenden gewölbten Blechteils von den Bahnen bestrichen wird.From It is an advantage if the tools are stretched finger-shaped trained tool elements are used, facing at which the forming zone Ending a rounding, preferably arranged a ball element is. Such tools can be about by means of the carrier such along linear or rotational paths relative to the Sheet metal blank are guided, that the tools the sheet metal blank simultaneously plastically deform locally at different points and successively produce the final shape of the desired sheet metal part and the linear or rotatory orbits of the Tools are arranged relative to the sheet metal blank so that successively substantially the entire surface of the to be produced arched sheet metal part coated by the webs becomes.

Weiterhin ist es denkbar, dass sich zu einzelnen oder jedem der mindestens zwei voneinander beabstandeten, zueinander beweglichen Werkzeuge für die mindestens zwei voneinander getrennten Umformzonen jeweils ein Gegenwerkzeug passend oder im wesentlichen synchron zu der Bewegung des oder der Werkzeuge mitbewegt. Hierdurch können die Vorteile einer partiellen Abstützung des Blechrohlings durch mitbewegte Gegenhalter auch auf das erfindungsgemäße Verfahren übertra gen und dabei in einzelnen oder allen Umformzonen genutzt werden. Dabei kann sowohl eine Abstützung des Blechrohlings durch ein Gegenwerkzeug mit partieller Abstützung als auch eine Abstützung mittels mitbewegtem Gegenwerkzeug für jede der Umformzonen realisiert werden.Farther It is conceivable that to each one or each of the at least two spaced-apart, mutually movable tools for the at least two separate forming zones each one Counter tool fitting or substantially synchronous to the movement of the tool (s). This can provide the benefits a partial support of the sheet metal blank by mitbewegte Counterhold also on the inventive method transmis conditions and thereby be used in individual or all forming zones. there can both a support of the sheet metal blank by a Counter tool with partial support as well as a support by means of moving counter tool for each of the forming zones will be realized.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur inkrementellen Blechumformung, aufweisend eine Haltevorrichtung, in der Blechrohling einspannbar ist, der durch lokale plastische Verformung mittels eines relativ zu dem Blechrohling bewegbaren Werkzeuges sukzessive umgeformt wird, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1. Eine derartige Vorrichtung wird dadurch weiter gebildet, dass die Vorrichtung einen Träger aufweist, der relativ zu dem Blechrohling bewegbar ist und an dem mindestens zwei voneinander beabstandete und zueinander bewegliche Werkzeuge derart angeordnet sind, dass der Blechrohling bei der Relativbewegung des Trägers zu dem Blechrohling in mindestens zwei voneinander getrennten Umformzonen gleichzeitig umgeformt wird. Die Anordnung der Werkzeuge an dem Träger, die eine Überlagerung der Bewegung des relativ zum Blechrohling bewegbaren Trägers mit derjenigen der einzelnen Werkzeuge ermöglicht, erlaubt eine weitgehende Anpassung der Umformung an technologische und geometrische Erfordernisse zur Herstellung auch komplexer Bauteile, wobei die parallele und mehrfache Umformung in den jedem Werkzeug zugeordneten Umformzonen die Wirtschaftlichkeit der Herstellung entsprechender Blechteile wesentlich verbessert.The The invention further relates to an apparatus for incremental Sheet metal forming, comprising a holding device, in the sheet metal blank can be clamped by means of local plastic deformation a movable relative to the sheet metal blank tool successively is transformed, in particular for carrying out the method according to claim 1. Such a device is further characterized formed, that the device comprises a carrier, the is movable relative to the sheet metal blank and at least two spaced and mutually movable tools such are arranged, that the sheet metal blank during the relative movement of the Carrier to the sheet metal blank in at least two from each other separated forming zones is formed simultaneously. The order of the tools on the carrier, which is an overlay of the Movement of the relative to the sheet metal blank movable carrier allowed with that of the individual tools allowed an extensive adaptation of the transformation to technological and geometric requirements for the production of even complex components, the parallel and multiple forming in the forming zones associated with each tool Efficiency of the production of appropriate sheet metal parts essential improved.

Die Werkzeuge können dabei an dem Träger derart gehaltert und derart antreibbar sein, dass die mindestens zwei voneinander beabstandeten Werkzeuge linear oder auch rotatorisch oder auch kombiniert linear/rotatorisch zueinander verstellbar sind. Damit sind vielfältigste Bewegungskinematiken der Werkzeuge relativ zu dem Träger möglich.The Tools can be supported on the support in this case and be drivable so that the at least two of each other spaced tools linear or rotary or combined linear / rotational to each other are adjustable. There are many different ones Movement kinematics of the tools relative to the carrier possible.

Weiterhin ist es denkbar, dass die mindestens zwei voneinander beabstandeten Werkzeuge während der Blechumformung unabhängig voneinander oder auch z. B. mechanisch gekoppelt zueinander bewegbar sind. Die voneinander unabhängige Bewegung ermöglicht die höchsten Freiheitsgrade der Bewegung, erfordert gleichzeitig aber auch den höchsten kinematischen und steuerungstechnischen Aufwand. Eine mechanische Kopplung der Bewegungen einzelner Werkzeuge miteinander verringert den konstruktiven Aufwand und ist insbesondere für spezielle Blechteilgeometrien wie z. B. bei kreissymmetrischen Blechteilen sinnvoll und angepasst.Farther it is conceivable that the at least two spaced apart Tools during sheet metal forming independently from each other or z. B. mechanically coupled to each other are. The independent movement allows the highest degrees of freedom of movement, requires at the same time but also the highest kinematic and control engineering effort. A mechanical coupling of the movements of individual tools with each other reduces the constructive effort and is especially for special Sheet metal part geometries such. B. in circular symmetrical sheet metal parts sensible and adapted.

Weiterhin ist es denkbar, dass der Träger durch eine Bewegungseinrichtung linear und/oder rotatorisch relativ zu dem Blechrohling bewegbar ist. Dies kann beispielsweise durch spezielle Bewegungseinrichtungen realisiert werden, es ist aber auch denkbar, dass Werkzeugmaschinen mit einer Vielzahl von unabhängigen und z. B. CNC-gesteuerten Bewegungsmöglichkeiten oder auch frei programmierbare Industrieroboter zur Durchführung der Bewegungen des Trägers zum Einsatz kommen.Farther It is conceivable that the carrier by a movement device linear and / or rotationally movable relative to the sheet metal blank is. This can be done, for example, by special movement devices be realized, but it is also conceivable that machine tools with a variety of independent and z. B. CNC-controlled Movement possibilities or freely programmable industrial robots for carrying out the movements of the wearer for Use come.

Von Vorteil ist es, wenn die schaftfräserartig ausgebildeten Werkzeuge mit einer Komponente senkrecht zu ihrer Längserstreckung relativ zueinander verstellbar an dem Träger angeordnet sind. Damit stehen die schaftfräserartig ausgebildeten Werkzeuge von dem Träger z. B. unter einer Schräge in Richtung auf den umzuformenden Blechrohling ab und können je nach der herzustellenden Geometrie des Blechteils passend zu der herzustellenden Geometrie des Blechteils oder der sich jeweils ergebenden Geometrie des teilweise umgeformten Blechrohlings angestellt werden, so dass sich optimale Umformverhältnisse ergeben. Selbstverständlich können die Werkzeuge in Richtung ihrer Längserstreckung auch parallel zueinander an dem Träger gehaltert sein.From It is an advantage if the countersink-like design Tools with a component perpendicular to their longitudinal extent adjustable relative to each other arranged on the carrier are. Thus are the end mill trained Tools from the carrier z. B. under a slope in the direction of the sheet metal blank to be reshaped and can depending on the geometry of the sheet metal part to be produced the geometry to be produced of the sheet metal part or each resulting geometry of the partially formed sheet metal blank employed be, so that there are optimal Umformverhältnisse. Of course, the tools can be used in the direction their longitudinal extent also parallel to each other on the Carrier be held.

Denkbar ist es weiterhin, dass eine Verstellung der jeweiligen Werkzeuge zueinander in Richtung ihrer Längserstreckung erfolgt, also bildlich gesprochen die Werkzeuge zwar ihre Achslage zueinander beibehalten, aber die Lage ihrer umformseitigen Enden zueinander verstellt wird. Dadurch können die Werkzeuge ebenfalls passend zur Umformung des Blechrohlings verstellt werden, indem z. B. die Längsverstellung der einzelnen Werkzeuge die Tiefenumformung des Blechrohlings bewirkt, wohingegen die Bewegung des Trägers Bahnen auf der Oberfläche des Blechrohlings abfährt und damit den Blechrohling ebenfalls lokal umformt. Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass die Längsverstellung der einzelnen Werkzeuge in Richtung ihrer Längsachsen mit der Verstellung mit einer Komponente quer zur Längsachse kombiniert wird.It is also conceivable that an adjustment of the respective tools to each other in the direction of their longitudinal extension takes place, so figuratively speaking, the tools while maintaining their axial position to each other, but the position of their deformed ends is adjusted to each other. This can be NEN the tools are also adjusted to reshape the sheet metal blank by z. B. the longitudinal adjustment of the individual tools causes the deep deformation of the sheet metal blank, whereas the movement of the carrier travels tracks on the surface of the sheet metal blank and thus the sheet metal blank also locally reshaped. Of course, it is also conceivable that the longitudinal adjustment of the individual tools in the direction of their longitudinal axes is combined with the adjustment with a component transverse to the longitudinal axis.

Weiterhin ist es denkbar, die Antriebe von Träger und einzelnen Werkzeugen elektrisch und/oder hydraulisch und/oder pneumatisch zu bewirken, wobei die Auswahl der Antriebsenergie von den Platzverhältnissen am Träger sowie den zu erwartenden Umformkräften der lokalen Umformung abhängt.Farther It is conceivable the drives of carrier and individual tools electrically and / or hydraulically and / or pneumatically effect where the selection of the drive energy of the space on the carrier as well as the expected forming forces depends on the local transformation.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt die Zeichnung.A particularly preferred embodiment of the invention Device shows the drawing.

Es zeigen:It demonstrate:

1 – eine erste Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zwei unter einem Winkel zueinander angeordneten und über einen Spindelantrieb mechanisch gekoppelt miteinander verstellbaren Werkzeugen zur inkrementellen Blechumformung, 1 A first embodiment of the device according to the invention with two tools arranged at an angle to one another and mechanically coupled to one another via a spindle drive for incremental sheet metal forming,

2 – Stadienplan eines typischen Bearbeitungsablaufs eines pyramidenartig geformten Blechteils aus einem Blechrohling unter Verwendung einer Vorrichtung ähnlich zu 1, 2 - Stage plan of a typical processing sequence of a pyramid-shaped sheet metal part from a sheet metal blank using a device similar to 1 .

3 – ein Stadienplan eines typischen Bearbeitungsablaufs eines vertieft geformten Blechteils mithilfe einer Vorrichtung mit einer Vielzahl parallel zueinander linienförmig angeordneter Werkzeuge, 3 A stage plan of a typical processing sequence of a recessed-shaped sheet-metal part by means of a device with a multiplicity of tools arranged parallel to one another in a line-shaped manner,

4 – schematische Darstellung einer Vorrichtung mit einer Vielzahl parallel zueinander auf einem kreisförmigen Träger angeordneter Werkzeuge. 4 - Schematic representation of a device with a plurality of parallel to each other on a circular support arranged tools.

In der 1 ist eine erste Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zwei unter einem Winkel zueinander angeordneten und über einen Spindelantrieb 8 mechanisch gekoppelt miteinander verstellbaren Werkzeugen 2 zur inkrementellen Blechumformung dargestellt, die quasi den einfachsten Fall der Umsetzung der erfindungsgemäßen Vorrichtung darstellt und daher hier zur prinzipiellen Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung heran gezogen werden soll. Es versteht sich von selbst, dass komplexer gestaltete und mit einer Vielzahl von derartigen Werkzeugen 2 ausgestattete Vorrichtungen ebenfalls von der Erfindung umfasst sind.In the 1 is a first embodiment of the device according to the invention with two arranged at an angle to each other and a spindle drive 8th mechanically coupled with each other adjustable tools 2 shown for incremental sheet metal forming, which is quasi the simplest case of implementation of the device according to the invention and should therefore be drawn here to illustrate the principle of the method and apparatus of the invention zoom. It goes without saying that more complex and with a variety of such tools 2 equipped devices are also included in the invention.

In der 1 sind die beiden Werkzeuge 2 unter einem Winkel α zueinander und zu einem Träger 1 in Form einer Platte angeordnet, wobei die Werkzeuge 2 über nur summarisch unter dem Bezugszeichen 3 angegebene Dreheinrichtungen 3 drehbar zu dem Träger 1 gehaltert sind. Auf dem Träger 1 sind entlang einer Linie die beiden drehbaren Werkzeuge 2 über einen Spindeltrieb 8 verstellbar zueinander angeordnet, wobei die Werkzeuge 2 über Führungen 7, die in Lagerböcken 6 gehalten sind, an dem Träger 1 verschiebbar gelagert sind. Der Antrieb der Bewegung der beiden Werkzeuge 2 zueinander übernimmt hierbei der Spindeltrieb 8, der über einen nur verdeckt erkennbaren Motor 4 und einen Riementrieb 5 den Spindeltrieb 8 betätigt.In the 1 are the two tools 2 at an angle α to each other and to a carrier 1 arranged in the form of a plate, with the tools 2 only summarily under the reference number 3 specified turning devices 3 rotatable to the carrier 1 are held. On the carrier 1 along a line are the two rotating tools 2 via a spindle drive 8th adjustable to each other, the tools 2 about guides 7 in camp beds 6 are held on the carrier 1 are slidably mounted. The drive of the movement of the two tools 2 each other takes over the spindle drive 8th that has an obscured engine only 4 and a belt drive 5 the spindle drive 8th actuated.

Der Spindeltrieb 8 ist hierbei derart ausgebildet, dass die Drehbewegung des Motors 4 eine Verstellbewegung 12 der beiden Werkzeuge 2 aufeinander zu oder voneinander weg bewirkt, je nach Drehrichtung des Elektromotors 4. Hierzu sind die Steigungen der beiden Spindelabschnitte des Spindeltriebs 8, die jeweils einem Werkzeug 2 zugeordnet ist, gegenläufig ausgebildet. Diese Gestaltung des Spindeltriebs 8 hat den Vorteil, dass lediglich ein Antrieb 4 erforderlich ist, um beide Werkzeuge 2 gleichzeitig und symmetrisch zu einem Mittelpunkt des Trägers 1 zu bewegen.The spindle drive 8th is in this case designed such that the rotational movement of the motor 4 an adjustment movement 12 of the two tools 2 towards each other or away from each other, depending on the direction of rotation of the electric motor 4 , For this purpose, the slopes of the two spindle sections of the spindle drive 8th , each one a tool 2 is assigned, formed in opposite directions. This design of the spindle drive 8th has the advantage of having only one drive 4 is required to both tools 2 simultaneously and symmetrically to a center of the carrier 1 to move.

Mit einer derartig aufgebauten Vorrichtung können vorteilhaft insbesondere symmetrisch ausgebildete Blechteile 14 wie etwa in der 2 dargestellt hergestellt werden. Hierbei soll das Grundprinzip der inkrementellen Blechumformung, das auch hier zur Anwendung kommt, als grundsätzlich bekannt vorausgesetzt werden. Hierbei wird ein nicht näher dargestellt eingespannter Blechrohling 10 über einen Gegenhalter 11 dadurch verformt, dass der Blechrohling 10 durch ein Werkzeug 2 mit einer lokalen Umformung und durch Abfahren von Bahnen mit dem Träger 1 sukzessive in eine verformte, hier aus einem Pyramidenstumpf bestehende Endform des Blechteils 14 gebracht wird.With a device constructed in this way, in particular symmetrically formed sheet metal parts can be advantageous 14 like in the 2 shown prepared. Here, the basic principle of incremental sheet metal forming, which is also used here, should be assumed to be known in principle. Here is a not shown in detail clamped sheet metal blank 10 about a counterpart 11 deformed by the fact that the sheet metal blank 10 through a tool 2 with a local forming and by traversing tracks with the carrier 1 successively in a deformed, consisting here of a truncated pyramid end shape of the sheet metal part 14 is brought.

Der Träger 1 der Vorrichtung gemäß 1, die beispielsweise auch mehr als zwei, z. B. sechs Werkzeuge 2 in drei Zweiergruppen nebeneinander gemäß 1 aufweisen kann, wird gemäß 2 hierzu relativ zu einem ursprünglich ebenen Blechrohling 10 in Bewegungsrichtung 12 über den Blechrohling 10 geführt. Dabei werden die Werkzeuge 2 so eingestellt, dass sie entsprechend den technologischen Randbedingungen für eine optimale Umformung des Blechrohlings 10 relativ zu dem Blechrohling 10 eingestellt werden und damit mit ihren kugelig ausgebildeten Enden 9 den Blechrohling in lokalen Umformzonen 13 in grundsätzlich bekannter Weise plastisch verformen. Sind beispielsweise drei Paare von Werkzeugen 2 auf einem gemeinsamen Träger 1 hintereinander in Bewegungsrichtung 12 angeordnet, so können diese Werkzeuge 2 leicht versetzt zueinander an die Endform des herzustellenden Blechteils 14 bzw. den Blechrohling 10 und die jeweils aktuell ausgebildete Form des Blechrohlings 10 angestellt werden. Bei einer Bewegung des Trägers 1 in Bewegungsrichtung 12 kann durch die Verstellbewegung des Spindeltriebs 8 jedes Paar von Werkzeugen 2 auf einer leicht versetzten Bahn den Blechrohling 10 bearbeiten, auch ist es denkbar, dass die lokalen Umformzonen der einzelnen Werkzeugpaare 2 nacheinander eine immer stärkere Verformung des Blechrohlings 10 entlang einer gleichen Bahn des Trägers 1 erzeugen. Dies ist in 2a dargestellt.The carrier 1 the device according to 1 , for example, more than two, z. B. six tools 2 in three groups of two next to each other 1 may be according to 2 this relative to an originally flat sheet metal blank 10 in the direction of movement 12 over the sheet metal blank 10 guided. Thereby the tools become 2 adjusted so that they correspond to the technological boundary conditions for optimum forming of the sheet metal blank 10 relative to the sheet metal blank 10 be adjusted and thus with their spherical ends 9 the sheet metal blank in local forming zones 13 plastically deform in a basically known manner. For example, are three pairs of tools 2 on a common carrier 1 one behind the other in the direction of movement 12 arranged, so can these tools 2 slightly offset from one another to the final shape of the sheet metal part to be produced 14 or the sheet metal blank 10 and each currently formed form of the sheet metal blank 10 be employed. During a movement of the wearer 1 in the direction of movement 12 can by adjusting the spindle drive 8th every pair of tools 2 on a slightly offset track the sheet metal blank 10 It is also conceivable that the local deformation zones of the individual tool pairs 2 successively an ever stronger deformation of the sheet metal blank 10 along a same track of the vehicle 1 produce. This is in 2a shown.

Erreicht das vordere Werkzeugpaar 2 wie in der 2b dargestellt die vordere Kante der Endform des Blechteils 14 oder einer Zwischenkonfiguration, kann durch den Spindelantrieb 8 dieses Paar von Werkzeugen 2 in Bewegungsrichtung 12 aufeinander zu gefahren werden, wodurch die in Darstellungsrichtung vordere Kante des Pyramidenstumpfs der Endform des Blechteils 14 umgeformt wird. Hierbei kann beispielsweise die Bewegung des Trägers 1 gestoppt werden, so dass nur noch eine lokale Umformung des Blechrohlings 10 im Bereich der vorderen Kante des Pyramidenstumpfs der Endform des Blechteils 14 erfolgt, die anderen Werkzeuge 2 jedoch zeitweise keine weitere Umformung des Blechrohlings 10 bewirken.Reach the front pair of tools 2 like in the 2 B represented the front edge of the final shape of the sheet metal part 14 or an intermediate configuration, can by the spindle drive 8th this pair of tools 2 in the direction of movement 12 towards each other, whereby the front in the direction of presentation edge of the truncated pyramid of the final shape of the sheet metal part 14 is transformed. Here, for example, the movement of the carrier 1 be stopped, leaving only a local deformation of the sheet metal blank 10 in the region of the front edge of the truncated pyramid of the final shape of the sheet metal part 14 done, the other tools 2 but temporarily no further deformation of the sheet metal blank 10 cause.

Sind die beiden vorderen Werkzeuge 2 gemäß 2c fast vollständig aufeinander zu gefahren, so kann eine weitere Umformung im Bereich der vorderen Kante des Pyramidenstumpfs der Endform des Blechteils 14 dadurch eingeleitet werden, dass die beiden vorderen Werkzeuge 2 in Bewegungsrichtung 12 senkrecht nach unten zu verfahren werden und dadurch die lokale Umformung in den Umformzonen 13 verstärkt wird.Are the two front tools 2 according to 2c almost completely moved towards each other, so can a further deformation in the region of the front edge of the truncated pyramid of the final shape of the sheet metal part 14 be initiated by that the two front tools 2 in the direction of movement 12 to move vertically downwards and thus the local deformation in the forming zones 13 is reinforced.

Gemäß 2d erfolgt dann anschließend eine von der Bewegung des Trägers 1 unabhängige Bewegung dieser beiden vorderen Werkzeuge 2 wieder zurück zu den außenliegenden Kanten des Pyramidenstumpfs der Endform des Blechteils 14 und ggf. eine Bewegung aller Werkzeuge 2 nach hinten.According to 2d then one of the movement of the wearer then takes place 1 independent movement of these two front tools 2 back to the outer edges of the truncated pyramid of the final shape of the sheet metal part 14 and possibly a movement of all tools 2 to the rear.

Durch die separat ausführbare Bewegung einzelner Werkzeuge 2 unabhängig von der Bewegung des Trägers 1 können zum einen die Bewegungen der Werkzeuge 2 besser auf die jeweilige Geometrie des herzustellenden Blechteils 14 abgestimmt werden, zudem ist durch die Mehrzahl der gleichzeitig arbeitenden und den Blechrohling 10 verformenden Werkzeuge 2 die Hauptzeit zur Herstellung des Blechteils 14 wesentlich verkürzt.Due to the separately executable movement of individual tools 2 regardless of the movement of the wearer 1 On the one hand, the movements of the tools 2 better on the particular geometry of the sheet metal part to be produced 14 be tuned, moreover, is by the majority of the simultaneously working and the sheet metal blank 10 deforming tools 2 the main time for the production of the sheet metal part 14 significantly shortened.

In der 3a bis 3c ist ebenfalls in einer Art Stadienplan die Verformung eines Blechrohlings 10 auf einer Gegenform 11 dargestellt, bei der eine Vielzahl zueinander parallel angeordneter Werkzeuge 2 zum einen eine gemeinsame Bewegung senkrecht zur Papierebene über die gemeinsame Festlegung an einem nicht dargestellten Träger 1 ausführt, zum anderen aber auch eine voneinander unabhängige Verstellung jedes dieser Werkzeuge 2 in Bewegungsrichtung 12 gegeben ist. Bildlich gesprochen führt der nicht dargestellte Träger 1 hin- und hergehende Hubbewegungen senkrecht zur Papierebene aus, während die einzelnen Werkzeuge 2 sich in Bewegungsrichtung 12 nacheinander so weit senkrecht nach unten verschieben, bis in ihrem Bereich der Umformung der Blechrohling 10 die gewünschte Form des Blechteils 14 annimmt, die durch die Gegenform 11 vorgegeben wird. Zu Beginn der Umformung des Blechrohlings 10 werden alle Werkzeuge 2 eine Verschiebung in Bewegungsrichtung 12 ausführen (2a), während nach einem Anlegen des Blechrohlings 10 in den höchsten Bereichen der Gegenform 11 schon fertig verformt ist (2b) und die Werkzeuge 2 nur noch den Blechrohling 10 auf der Gegenform 11 fixieren. In den äußeren, noch nicht fertig verformten Bereich werden die Werkzeuge 2 hingegen weitere Unformbewegungen in Bewegungsrichtung 12 ausführen, während der nicht dargestellte Träger 1 sich pendelnd senkrecht zur Papierebene hin- und her bewegt. In der 2c ist der Blechrohling 10 nahezu vollständig umgeformt und es sind nur noch die am weitesten außen liegenden Werkzeuge 2 an der abschließenden Umformung beteiligt.In the 3a to 3c is also in a kind of stadium plan the deformation of a sheet metal blank 10 on a counterform 11 represented, in which a plurality of mutually parallel tools 2 on the one hand, a common movement perpendicular to the paper plane on the joint fixing to a support, not shown 1 but also an independent adjustment of each of these tools 2 in the direction of movement 12 given is. Figuratively speaking, the carrier, not shown, performs 1 reciprocating strokes perpendicular to the paper plane while the individual tools 2 in the direction of movement 12 one after the other move vertically downwards until, in its area of deformation, the sheet metal blank is moved 10 the desired shape of the sheet metal part 14 assumes that by the counterform 11 is given. At the beginning of the forming of the sheet metal blank 10 be all tools 2 a shift in the direction of movement 12 To run ( 2a ), while after applying the sheet metal blank 10 in the highest areas of the counterform 11 already completely deformed ( 2 B ) and the tools 2 only the sheet metal blank 10 on the counterform 11 fix. In the outer, not yet deformed area are the tools 2 however, further deformations in the direction of movement 12 perform during the carrier, not shown 1 oscillatingly moved back and forth perpendicular to the paper plane. In the 2c is the sheet metal blank 10 almost completely reshaped and it is only the furthest outside tools 2 involved in the final transformation.

In der 4 ist in sehr schematischer Darstellung der Aufbau eines kreissymmetrischen Trägers 1 mit einer Vielzahl von Werkzeugen 2 dargestellt, wobei der Träger 1 insgesamt sowohl lineare als auch rotatorische Bewegungen ausführen kann. An dem Träger 1 ist eine Vielzahl von Werkzeugen 2 in ihrer Längsrichtung 12 verschieblich angeordnet und kann entsprechend der grundsätzlichen Vorgehensweise nach 3 relativ zu dem Träger 1 verstellt werden. Hierdurch ist eine in vielen lokalen Umformzonen 13 leichzeitig ablaufende Umformung eines Blechrohlings 10 möglich, durch die Bearbeitungszeit des Blechrohlings 10 zur einem umgeformten Blechteil 14 wesentlich reduziert werden kann.In the 4 is a very schematic representation of the structure of a circularly symmetrical carrier 1 with a variety of tools 2 shown, wherein the carrier 1 overall, can perform both linear and rotational movements. On the carrier 1 is a variety of tools 2 in their longitudinal direction 12 slidably arranged and can according to the basic procedure according to 3 relative to the carrier 1 be adjusted. This is one in many local forming zones 13 Leichzeitig running forming a sheet metal blank 10 possible, by the processing time of the sheet metal blank 10 to a formed sheet metal part 14 can be significantly reduced.

11: Trägercarrier
22: WerkzeugTool
33: Dreheinrichtungrotator
44: Motorengine
55: Riemenbelt
66: Lagerbockbearing block
77: Führungguide
88th: Spindeltriebspindle drive
99: kugelig ausgebildetes Endespherically trained end
1010: Blechrohlingsheet metal blank
1111: Gegenhalterbackstop
1212: Bewegungsrichtungmovement direction
1313: UnformzoneUnformzone
1414: Blechteilsheet metal part

Literaturverzeichnisbibliography

[AMM00] Amino, H .; Makita, K .; Maki, T .: Sheet Fluid Forming And Sheet Dieless NC Forming, International Conference "New Developments in Sheet Metal Forming", Fellbach, Germany, 2000
[FFM02] FILICE, L., FRATINI, L., MICARI, F .: Analysis of Material Formability in Incremental Forming, Annuals Of CIRP, Vol.51, Issue1, 2002
[HBJ03] HIRT, G .; BAMBACH, M .; JUNK, S .: Modeling of The Incremental CNC Sheet Metal Forming Process, In: Proceedings of the 9th International Conference on Metal Sheet, pp: 495-502, 2003
[Jad04] JADHAV, SANJAY: Basic Investigations of the incremental sheet metal forming process on a CNC milling machine, University of Dortmund, Germany, Diss., 2004
[Jes01] Jeswiet, J .: Incremental single Point Forming with a tool Post, 9th International Conference on Sheet Metal, Leuven, PP.37-42, 2001
[JH01] JESWIET, J .; HAGAN, E .: Rapid Proto-Typing of a Headlight with Sheet Meta, In: Proceedings of the 9th International Conference on Sheet Metal, Leuven, pp. 165-171, 2001
[Jun03] JUNK, STEFAN: Incremental sheet metal forming with CNC Machine Tools: Process Limits and Forming Strategies, Chair for Material Technology / Precision Forming, Saarbrücken, 2003
[KN99] KITAZAWA, K; NAKAJIMA, A .: Cylindrical Incremental Drawing of Sheet Metals by CNC Forming Process, Advanced Technology of Plasticity 1999, Vol. 2, 1999
[LGB01] LEACH, D .; GREEN, A.J .; BRAMLEY, A.N .: A new incremental sheet forming for small batch and prototype parts, In: Proceedings of the 9th International Conference on Sheet Metal, Leuven, PP.211-218, 2001
[Mat01] Matsubara, S .: A Computer Numerically Controlled Dieless Incremental Forming of A Sheet Metal, Proc. Instn. Mech. Engrs Vol. 215 Part B, PP.959-966, 2001
[Sha06] SHANKAR, RAVI: Optimization in Incremental Forming Trough Surface Reconstruction and Suitable Tool Path Strategies University of Dortmund, Germany, 2006

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- US 3342051 [0005]

Claims

Method for incremental sheet metal forming, in which a sheet-metal blank clamped in a holding device ( 10 ) by local plastic deformation ( 13 ) by means of a relative to the sheet metal blank ( 10 ) movable tool ( 2 ) is successively reshaped, characterized in that the sheet metal blank ( 10 ) simultaneously by means of at least two mutually spaced, mutually movable tools ( 2 ) in at least two separate forming zones ( 13 ), while the tools ( 2 ) relative to the sheet metal blank ( 10 ) move.

A method according to claim 1, characterized in that the at least two spaced-apart tools ( 2 ) on a common carrier ( 1 ) arranged by a movement device relative to the sheet metal blank ( 10 ) is moved.

A method according to claim 2, characterized in that the at least two spaced-apart tools ( 2 ) during the movement of the wearer ( 1 ) relative to the sheet metal blank ( 10 ) a relative movement ( 12 ) to the carrier ( 1 ) and to each other.

A method according to claim 3, characterized in that the at least two spaced-apart tools ( 2 ) a linear relative movement ( 12 ) to each other.

A method according to claim 3, characterized in that the at least two spaced-apart tools ( 2 ) a rotational relative movement ( 12 ) to each other.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least two spaced-apart tools ( 2 ) during sheet metal forming independently relative movement ( 12 ) to each other.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the at least two spaced-apart tools ( 2 ) during the sheet forming a coupled movement ( 12 ) relative to each other.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that as tools ( 2 ) finger-shaped elongated trained tool elements are used, at whose the forming zone ( 13 ) end region ( 9 ) A rounding, preferably a ball element is arranged.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the tools ( 2 ) by means of the carrier ( 1 ) along linear or rotational paths relative to the sheet metal blank (US Pat. 10 ) that the tools ( 2 ) the sheet metal blank ( 10 ) at different places ( 13 ) plastically reshape locally and successively the final shape of the desired sheet metal part ( 14 ) produce.

Method according to claim 9, characterized in that the linear or rotational paths of the tools ( 2 ) relative to the sheet metal blank ( 10 ) are arranged so that successively substantially the entire surface of the produced curved sheet metal part ( 14 ) is painted by the railways.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that to each or each of the at least two spaced-apart, mutually movable tools ( 2 ) for the at least two separate forming zones ( 13 ) each a counter-tool suitable or substantially synchronously with the movement of the tool or tools ( 2 ) moved.

Device for incremental sheet metal forming, comprising a holding device, in the sheet metal blank ( 10 ) which can be clamped by local plastic deformation ( 13 ) by means of a relative to the sheet metal blank ( 10 ) movable tool ( 2 ) is successively reshaped, in particular for carrying out the method according to claim 1, characterized in that the device comprises a carrier ( 1 ), which relative to the sheet metal blank ( 10 ) is movable and at the at least two spaced apart and mutually movable tools ( 2 ) are arranged such that the sheet metal blank ( 10 ) during the relative movement of the carrier ( 1 ) to the sheet metal blank ( 10 ) in at least two separate forming zones ( 13 ) is formed simultaneously.

Apparatus according to claim 12, characterized in that the at least two spaced-apart tools ( 2 ) are linearly and / or rotationally mutually adjustable.

Device according to one of claims 12 or 13, characterized in that the at least two spaced-apart tools ( 2 ) are movable independently of each other or coupled to each other during sheet metal forming.

Device according to one of claims 12 to 14, characterized in that the carrier ( 1 ) by a movement device linearly and / or rotationally relative to the sheet metal blank ( 10 ) is movable.

Device according to one of claims 11 to 14, characterized in that the end mill-like tools ( 2 ) with a component perpendicular to its longitudinal extent relative to each other adjustable on the support ( 1 ) are arranged.

Device according to claim 16, characterized in that the tools ( 2 ) in the direction of its longitudinal extension relative to each other adjustable on the support ( 1 ) are arranged to each other.

Device according to claim 16, characterized in that the tools ( 2 ) in the direction of their longitudinal extent parallel to each other and / or inclined to each other on the support ( 1 ) are held.

Device according to one of claims 12 to 18, characterized in that the movement device for the carrier ( 1 ) relative to the sheet metal blank ( 2 ) is a machine tool, in particular a milling machine or the like.

Device according to one of claims 12 to 19, characterized in that the tools ( 2 ) are electrically and / or hydraulically and / or pneumatically adjustable to one another.

Device according to one of claims 12 to 20, characterized in that each of the tools ( 2 ) an independent drive ( 4 ) for relative adjustment to other tools ( 2 ) and / or to the carrier ( 1 ) having.

Device according to one of claims 12 to 20, characterized in that the mutually adjustable tools ( 2 ) via adjusting spindles ( 8th ) are mechanically coupled to each other adjustable.

Device according to one of claims 11 to 22, characterized in that the individual or each of the at least two spaced apart, mutually movable tools ( 2 ) for the at least two separate forming zones ( 13 ) is provided in each case a counter tool which fits or substantially synchronously with the movement of the tool or tools ( 2 ) moved.