DE102013013762A1 - Formwerkzeug und Umformvorrichtung mit Formwerkzeug sowie Verfahren zum Herstellen und Biegen von Hohlprofilen - Google Patents

Formwerkzeug und Umformvorrichtung mit Formwerkzeug sowie Verfahren zum Herstellen und Biegen von Hohlprofilen Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Formwerkzeug zum Formen eines Hohlprofiles, insbesondere eines Rohres, aus einem Längsprofil, wie einer ungeformten Platine oder Blech, mittels eines Druckmantels, wobei das Formwerkzeug eine Druckkammer aufweist, die von dem Druckmantel zumindest teilweise definiert wird, wobei durch Einstellen des Innendrucks in der Druckkammer, die Dehnung und Spannkraft des Druckmantels zum Formen des Hohlprofils durch Zufuhr und/oder Abfuhr eines Druckmediums in die Druckkammer unter Berücksichtigung der Verformung des Hohlprofils einstellbar ist, sowie Umformvorrichtungen zum Herstellen und Biegen von Rohren die ein derartiges Formwerkzeug anwenden sowie Verfahren zum Herstellen und Biegen von Hohlprofilen unter der Verwendung des Formwerkzeuges mit Druckmantel.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Formwerkzeug, insbesondere einen Formdorn, mit einem biegeelastisch verformbaren Druckmantel zum Formen eines Hohlprofils, und eine Umformvorrichtung mit dem Formwerkzeug zum Herstellen und Biegen von Hohlprofilen, insbesondere längsnahtgeschweißten Rohren, sowie zugehörige Verfahren zum Herstellen und Biegen von Hohlprofilen, insbesondere von Rohren.
  • Die Fahrzeugentwicklung setzt zunehmend auf Leichtbaukonzepte für tragende Strukturen und Komponenten zur Übertragung von Kräften und Drehmomenten. Insbesondere Bauteile auf Basis geschlossener, längsnahtgeschweißter Hohlprofile, die aus hochfesten Werkstoffen bestehen und/oder Tailored Blanks (Tailored Blank = Blech aus unterschiedlichen Werkstoffgüten und Blechdicken) hergestellt worden sind, erlauben eine erhebliche Gewichtseinsparung bei gleichbleibenden oder verbesserten mechanischen Eigenschaften als Hohlprofile, die nicht aus derartigen Werkstoffen ausgebildet worden sind.
  • Sowohl in der Herstellung geschlossener längsnahtgeschweißter Hohlprofile aus Langprofilen in einem ungebogenen Zustand, wie eine Platine oder ein Blech, als auch beim Biegen von rohrähnlichen Halbzeugen ist die Beherrschung von Maß- und Formabweichungen problematisch.
  • Aus dem allgemeinen Stand der Technik zur Herstellung längsnahtgeschweißter Hohlprofile sind räumlich getrennte Vorrichtungen für das Umformen des Bleches und das Verschweißen bekannt.
  • Ein Verfahren mit räumlich getrennter Umform- und Schweißvorrichtung zum Herstellen längsnahtgeschweißter Hohlprofilen ist allgemein als Drei-Walzen-Rundbiegen bekannt. Bei diesem Verfahren wird ein Blech zwischen einer Arbeitswalze und zwei Stützwalzen gebogen. Der Biegeradius kann durch Verändern der Relativposition der Walzen variiert werden. Durch eine angetriebene Rotation einer der Walzen kann das Blech in Richtung des Profilumfanges gefördert werden. Dadurch kann ein Querschnitt mit veränderlichen Biegeradien hergestellt werden. Der technisch sinnvolle Einsatzbereich dieses Verfahrens ist auf Rohre mit Durchmesser größer 30 mm und Rohrlängen bis 2000 mm mit im Vergleich zu anderen Verfahren geringen Umformkräften begrenzt. Ursache hierfür ist, dass sich die Stütz- und Arbeitswalzen aufgrund der aufzubringenden Umformkräfte verbiegen. Diese Tatsache führt schon innerhalb der genannten technischen Einsatzgrenzen zu Maß- und Formabweichungen, die dieses Herstellverfahren für zahlreiche Automobilkomponenten als ungeeignet erscheinen lassen. Ein weiterer wesentlicher Nachteil besteht darin, dass in diesem Verfahren das Profil zum Schweißen in eine separate Schweißvorrichtung transportiert werden muss.
  • US 2,110,378 A beschreibt ein Verfahren mit kombinierter Umform- und Schweißvorrichtung zum Herstellen von Hohlprofilen mit rundem oder ovalem Querschnitt, allgemein bekannt als Walzprofilieren. Beim Walzprofilieren läuft ein Blech durch mehrere hintereinander angeordnete Profilwalzen, die stufenweise das Blech zu einem Schlitzprofil biegen. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass es infolge der Relativbewegung zwischen dem Blech und den Profilwalzen zur Ausbildung von Längsrillen und Kratzern kommen kann. Da das Profil nur von außen durch die Profilwalzen geführt wird, kommt es zu erheblichen Maß- und Formabweichungen. Nachgelagerte Zieh- und Kalibriervorrichtungen bleiben demzufolge erforderlich.
  • DE 966 111 beschreibt eine Vorrichtung mit kombinierter Umform- und Schweißvorrichtung. Die Umform-Vorrichtung weist zwei auf einem gemeinsamen Träger spiegelsymmetrisch angeordnete Formwerkzeughälften zum Umformen eines Blechs und zum Verschweißen der Blechlängskanten des gebogenen Blechs auf. Die jeweils in Pressrichtung innen liegenden Seiten der Formwerkzeughälften weisen eine halbkreisförmige Ausnehmung auf, welche die Außenkontur des zu erzeugenden Profils bestimmt. Im geschlossenen Endzustand der Formwerkzeughälften stehen sich die Blechlängskanten gegenüber und bilden ein O-förmiges Schlitzprofil. Ein wesentlicher Nachteil dieser Vorrichtung ist, dass das Blech beim Umformen ausknicken kann. Insbesondere bei dünnen Blechen ist die Gefahr des Ausknickens besonders groß. Ebenso kann das Blech nicht von innen gegen die Formwerkzeuge gedrückt werden, um die Form des Bleches gegen die Innen-Kontur der Formwerkzeughälften zu kalibrieren.
  • Ein wesentlicher Nachteil derartiger Lösungen besteht in der geringen Taktzeit und im hohen anlagentechnischen Aufwand, der sich im Wesentlichen aus dem Transport der umzuformenden Halbzeuge zwischen der Umform- und Schweißvorrichtung ergibt. Außerdem ist die exakte Ausrichtung des zu schweißenden Fügespaltes des umgeformten Hohlprofils beim Einschieben in die Schweißvorrichtung technisch aufwendig gestaltet und Ursache für Maß- und Formabweichungen im fertigen Profil sowie Qualitätsabweichungen der Schweißnaht.
  • Nachgelagerte Zieh- oder Kalibriervorrichtungen reduzieren zwar die Maß- und Formabweichung, allerdings steigt dadurch der wirtschaftliche und technische Aufwand erheblich.
  • Außerdem sehen die meisten bekannten Zieh- und Kalibriervorrichtungen vor, das umgeformte Hohlprofil an einem Ende zu greifen und durch eine Kalibriermatrix oder über einen Kalibrierdorn zu ziehen oder zu drücken. Dabei wird die Stirnseite des Hohlprofils beschädigt, und muss anschließend abgetrennt werden. Der dadurch entstehende Verschnitt erhöht den erforderlichen Materialeinsatz und setzt die Wirtschaftlichkeit des Herstellungsprozesses herab.
  • DE 44 32 674 C1 beschreibt ein Verfahren mit räumlich getrennter Umform- und Schweißvorrichtung. In der darin beschriebenen Vorrichtung wird ein in einer anderen Vorrichtung gefertigtes Schlitzprofil durch mehrere Zugbänder in Schweißposition gehalten. Die Lage des Spaltes wird über eine in den Fügespalt absenkbare Spaltzentrierung definiert. Die Schweißvorrichtung zum Verschweißen des Profils ist entlang des Fügespaltes verfahrbar. Die Vorrichtung ist nur für relativ dünnwandige Profile mit großem Durchmesser geeignet. Außerdem dient die Vorrichtung ausschließlich zum präzisen Spannen und Ausrichten eines bereits umgeformten Hohlprofils während des Schweißens.
  • DE 593 622 beschreibt eine Vorrichtung zum Herstellen konischer Profile und weist zwei Formwerkzeughälften auf. Zusätzlich ist zwischen den Formwerkzeughälften ein Formdorn angeordnet, um das Blech von innen zu stützen. Der Formdorn ist als starre und massive Konstruktion ausgeführt. Aufgrund der starren Bauweise des Formdorns kann die Oberflächenqualität durch Rillen- und Kratzerbildung beim Herausziehen des Dorns aus dem Hohlprofil beeinträchtigt werden.
  • DE 73 24 077 U beschreibt eine Vorrichtung zum Herstellen eines Hohlprofils aus einem ungeformten Blech, wobei das Blech mittels Formwerkzeughälften um einen starren, spreizbaren Formdorn gebogen wird, sodass ein Schlitzprofil ausgebildet wird. Der Fügespalt des Schlitzprofils wird nach dem Formen verschweißt. Im Inneren des Formdorns befindet sich eine Führungsstange, an der axial mehrere gegeneinander verschiebbare Konusringe angebracht sind. Jeweils zwischen zwei benachbarten Konusringen sind elastische Spreizelemente angeordnet, die einen längsgeschlitzten Mantel des Dorns tragen. Durch eine Verschiebung der Führungsstange werden die Spreizelemente aufgrund der Keilwirkung der Konusringe in radiale Richtung bewegt. Da die radiale Dehnung durch die Führungsstange als zentrales Stellelement übertragen wird, ist ein lokal abgestuftes Einstellen der radialen Dehnung und Umformkraft nicht möglich und Abweichungen im Fügespalt können sich dadurch ergeben.
  • WO 99/67037 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Herstellen von Hohlprofilen aus Blech, die Vorrichtungen zum Umformen und zum Schweißen aufweist. Die Umform-Vorrichtung weist Formwerkzeughälften mit Ausnehmung auf, welche die Außenkontur des Profils bestimmen. Beim Zusammenfahren der Formwerkzeughälften wird ein dazwischenliegendes Blech zu einem Schlitzprofil umgeformt. Zum Vermeiden eines Abknickens des Bleches während des Umformens ist jeder Ausnehmung der Formwerkzeughälften eine Innendornhälfte zugeordnet. Die Innendornhälften werden unter Freilassung eines Spaltes an dem jeweils zugeordneten Formwerkzeug fest montiert, sodass bei zusammengefahrenen Formwerkzeugen ein Spalt zwischen der jeweiligen Formdornhälfte und der zugehörigen Formwerkzeughälfte bereitgestellt ist. Problematisch bei dieser Vorrichtung ist, dass es innerhalb des Spalts zu einer Relativbewegung zwischen Blech und Werkzeug kommt, wodurch die Qualität der Blechoberfläche durch Rillen- und Kratzerbildung erheblich gemindert wird. Außerdem gestaltet sich die Entnahme des geschweißten Profils als schwierig, da technisch aufwendige Zugeinrichtungen und Haltevorrichtungen für den Formdorn notwendig sind. Aufgrund der starr ausgeführten Dornhälften ist kein gezieltes Nachdrücken des Bleches in radiale Richtung möglich.
  • DE 10 2004 046 687 B3 beschreibt eine Vorrichtung zum Herstellen von Hohlprofilen aus Blech, die eine Vorrichtung zum Umformen und zum Schweißen aufweist. Ein Blech wird durch das Zusammenfahren äußerer Formwerkzeuge um einen starren Formdorn gebogen, dessen Außenkontur die Innenkontur des zu erzeugenden Profils bestimmt. Dabei erfolgt das Zusammenfahren in abgestuften Schritten, wobei ein Abknicken des Bleches während des Umformens zunächst in Kauf genommen wird. Durch das Abknicken des Bleches entsteht zunächst ein Schlitzprofil mit vieleckigem Querschnitt. In den nachfolgenden Schritten fahren die äußeren Formwerkzeuge positionsgeregelt in fein abgestuften Schritten gegen den inneren Formdorn, wobei das vieleckige Blechprofil rund gedrückt und gegenüber der Außenkontur des Formdorns kalibriert wird. Aufgrund des starren Formdorns, kann die Oberflächenqualität durch Rillen- und Kratzerbildung beim Herausziehen des Dorns aus dem Profil beeinträchtigt werden.
  • Für das Biegen von Rohren sind zahlreiche Lösungen für Rohrbiegemaschinen bekannt. Aus der industriellen Praxis ist bekannt, dass das Rohrmaterial im Innenradius der Biegung gestaucht wird und dabei dazu neigt Falten und Knicke zu bilden. Gleichzeitig wird das Rohrmaterial am Außenradius gedehnt wird, wodurch das Blech ausgedünnt wird. Um sowohl der Falten- und Knickbildung als auch dem Ausdünnen entgegenzuwirken, verwenden zahlreiche bekannte Rohrbiegemaschinen und -verfahren einen Formdorn, der das Rohr von innen abstützen. Der Formdorn reduziert die Gefahr des Ausdünnens und der Faltenbildung. Außerdem führt und zentriert der Formdorn das Rohr während des Biegens, was sich positiv auf die erreichbare Präzision des Biegens auswirkt.
  • DE 10 2008 003 442 B4 beschreibt eine Dornvorrichtung zum Einsetzen in ein Rohr, die während des Biegens die Innenwand des Rohres flexibel stützen kann. Die Dornvorrichtung weist mehrere um eine zentrale Nockenstange angeordnete Ankerschuhe auf. Durch eine axiale Relativbewegung zwischen der Nockenstange und den Ankerschuhen, gleiten die Ankerschuhe entlang der Kontaktfläche mit der Nockenstange radial nach außen. Dabei drückt die Außenfläche der Ankerschuhe gegen die Innenwand des Rohres. Nachteilig ist, dass aufgrund der festen mechanischen Übersetzung zwischen der axialen Bewegung der Nockenstange und dem radialen Ausfahren der Ankerschuhe kein lokal abgestuftes Spannkraftprofil eingestellt werden kann. Weiterhin ist die Kraft an der Kontaktstelle zwischen Formdorn und Rohr nicht messtechnisch zugänglich gestaltet. Die Kontaktkraft kann daher bestenfalls nur anhand des mechanischen Übersetzungsverhältnisses der Anordnung und der Belastung der Antriebseinheit abgeschätzt werden. Eine genaue Regelung der Spannkraft, basierend auf tatsächlichen Messwerten, ist demnach nicht möglich.
  • DE 30 00 170 C2 beschreibt einen Dorn für ein zu biegendes Rohr. Der Dorn weist Keilglieder und Spreizelemente auf, die abwechselnd und lose auf einem Stahlseil aufgereiht sind. Durch ein Ziehen am Stahlseil gleiten die Spreizelement entlang der Keilglieder nach außen und drücken dabei gegen das Rohrinnere, wodurch die Gefahr des Abknickens und der Faltenbildung vermindert wird. Mit dieser Vorrichtung kann die Spannkraft nicht lokal abgestuft und messtechnisch erfasst werden, wodurch eine exakte Regelung der Spannkraft nicht möglich ist. Außerdem ist aufgrund ihrer Nachgiebigkeit dieser Vorrichtung nur für relativ geringe Umformkräfte sinnvoll einsetzbar.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist, die Präzision beim Herstellen von Hohlprofile zu verbessern, so dass die Anzahl bisher erforderliche Zieh- und Kalibriervorrichtungen zum exakten Einstellen des Profilquerschnittes verringert werden kann oder gegebenenfalls gänzlich auf zusätzliche Zieh- und Kalibriervorrichtungen verzichtet werden kann.
  • Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Formwerkzeug, insbesondere einen Formdorn, und eine Umformvorrichtung mit dem Formwerkzeug und ein Verfahren bereitzustellen, mit dem Hohlprofile hergestellt werden können, die qualitativ hochwertig, insbesondere ohne Oberflächenbeschädigungen sind, wobei ein regelbares Nachstellen des Formwerkzeuges zur Kalibrierung des Hohprofils möglich ist.
  • Eine andere Aufgabe der Erfindung ist, ein Formwerkzeug, insbesondere ein Formwerkzeug bereitzustellen, das zur Verwendung in Umformvorrichtungen für Hohlprofile, wie Biege- und Walzvorrichtungen, einsetzbar ist, dessen Außen- und/oder Innenumfang unter Berücksichtigung der Verformung des Rohres einstellbar ist.
  • Die oben genannten Aufgaben werden erfindungsgemäß mit einem Formwerkzeug mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Formwerkzeug zum Formen eines Hohlprofiles mittels eines Druckmantels bereitgestellt, insbesondere eines Rohres, aus einem Längsprofil, wie einer ungeformten Platine oder Blech beretigestellt, wobei das Formwerkzeug eine Druckkammer aufweist, die von dem Druckmantel zumindest teilweise definiert wird, wobei durch Einstellen des Innendrucks in der Druckkammer, die Dehnung und Spannkraft des Druckmantels zum Formen des Hohlprofils durch Zufuhr und/oder Abfuhr eines Druckmediums in die Druckkammer unter Berücksichtigung der Verformung des Hohlprofils einstellbar ist. Dies hat den Vorteil, dass der Materialfluss in der jeweiligen Biegezone gesteuert/geregelt werden kann und damit eine ungewollte Materialüberbeanspruchung und/oder Formabweichungen vermieden werden können.
  • Unter einem Hohlprofil sind hierbei rohrähnliche Hohlkörper zu verstehen, die über ihre gesamte Profillänge einen beidseitig stirnseitig offenen Hohlraum aufweisen, der umfänglich von einer Mantelfläche begrenzt wird. Dabei sind neben runden oder abgerundeten Querschnitten auch vieleckige Querschnittsformen zulässig. Ebenso sind konkave und konvexe Querschnittsformen des Hohlprofils denkbar.
  • Unter einer Platine bzw. einem Längsprofil ist hierbei ein ungeformtes Halbzeug, wie ein Blech, zu verstehen, das für die Herstellung eines Hohlprofils geeignet ist. Das Material, aus dem die Platine bzw. das Längsprofil ausgebildet wird, kann von Metallen, Metall-Legierungen, Kunststoffen bis zu Verbundwerkstoffen reichen.
  • Nach einer Ausführungsform des Formwerkzeuges ist das Formwerkzeug mit einem Formdorn, der einen im Wesentlichen kreisförmigen, vieleckigen, konkaven und/oder konvexen Querschnitt aufweist, und/oder mit einer zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung bewegbare Formbacke ausgebildet, wobei der Formdorn und/oder die Formbacke wenigstens teilweise von einem Druckmantel umgeben sind. Das Formwerkzeug kann als ein Formdorn mit biegeelastisch verstellbarem Druckmantel oder als Formwerkzeughälfte bzw. Formbacke einer Formwerkzeug-Vorrichtung mit biegeelastisch verstellbarer Innenkontur ausgebildet sein. Der Formdorn ist hierbei ein Formwerkzeug, dass in die Kavität einlegbar ist, die von äußeren Formwerkzeughälften in einem geschlossenen Zustand derselben definiert wird.
  • Sowohl beim Umformen von Blechen zu Hohlprofilen als auch beim Biegen von Rohren in Rohrbiegemaschinen können durch eine steuerbare und regelbare radiale Dehnung des Druckmantels des Formdorns oder der Formwerkzeughälfte die Umform- und Spannkräften exakt eingestellt werden.
  • Nach einer Ausführungsform des Formwerkzeuges wird ein Formwerkzeug bereitgestellt, wobei die Druckkammer in Längsrichtung des Formwerkzeuges von dem Druckmantel und quer zur Längsrichtung des Formwerkzeuges von einer Stirnseitenwandung begrenzt ist. Unter einer Druckkammer ist hierbei eine definierte, abdichtbarer Abschnitt in oder an dem Formwerkzeug zu verstehen, in dem mittels eines darin zugeführten gasförmigen und/oder flüssigen Mediums ein Druck, insbesondere ein Gegendruck aufgebaut werden kann, der gegen die Umformkräfte beim Umformen eines Längsprofils in ein Hohlprofil aufgebaut wird.
  • Nach einer Ausführungsform des Formwerkzeuges wird ein Formwerkzeug bereitgestellt, wobei an der Seite der Stirnseitenwandung, die der Druckkammer abgewandt ist, ein Anschlussadapters zum Koppeln mit einer Stelleinrichtung zum Bewegen und/oder Drehen des Formdorns, insbesondere in seiner Längsachse und/oder um seine Längsachse, und/oder eine rinnen- oder trichterförmige Auffangvorrichtung angeordnet ist, die mit einer Absaugleitung verbindbar ist. Der Anschlussadapter ist eine Montagevorrichtung, die ein lösbares Koppeln mit einer Stelleinrichtung ermöglicht, mit der die Lage des Formwerkzeuges eingestellt und manipuliert werden kann.
  • Um während des Schweißen entstehende Störstoffe, wie beispielsweise Dämpfe, Gase, Metallspritzer und Zunder, aus dem Rohrinneren zu entfernen und deren Anhaften an der Rohrinnenfläche zu vermeiden, kann an der Stirnseite des Formdorns eine rinnen- oder trichterförmige Auffangvorrichtung angebracht werden. Diese Auffangvorrichtung wird mit dem beschriebenen Nachführen der Stirnseitenwandung stets unterhalb der aktuellen Schweißposition gehalten und kann daher die beim Schweißen entstehenden Störstoffe in vorteilhafter Art und Weise auffangen. Ergänzend kann die Auffangvorrichtung mit einer Absaugeinrichtung über eine Zuleitung verbunden werden, um die Störstoffe aus dem Rohrinneren nach außen hin abzusaugen. Beim Nachführen des Formdorns zur aktuellen Schweißposition und dem Entnahme des Formdorns ist es vorteilhaft, die radiale Dehnung des Druckmantels des Formdorns zu reduzieren. Dies verringert die zum Bewegen des Dorns erforderliche Kraft und infolgedessen auch die Gefahr der Rillen- und Kratzerbildung auf der Rohrinnenfläche.
  • Nach einer Ausführungsform des Formwerkzeuges wird ein Formwerkzeug bereitgestellt, wobei in der Druckkammer im Wesentlichen mittig ein Formdornkern mit radialem Abstand zum Druckmantel angeordnet ist, und/oder sich der Formdornkern von der Stirnseitenwandung der Druckkammer erstreckt. Der Formdornkern in dem Formwerkzeug erhöht die Stabilität der Druckkammer und kann auch in der Druckkammer der Formwerkzeughälften vorgesehen werden. Ferner kann der Formdornkern mit anliegendem Druckmantel, ohne Druckbeaufschlagung der Druckkammer, zum Umformen des Längsprofils angewendet werden.
  • Nach einer Ausführungsform des Formwerkzeuges wird ein Formwerkzeug bereitgestellt, wobei der Druckmantel mindestens eine Zwischenwand aufweist, so dass die Druckkammer wenigsten eine zweite Druckkammer bildet, wobei die unterteilten Druckkammern nebeneinander und/oder übereinander angeordnet sind und/oder einen wabenartigen Querschnitt aufweisen. Die Unterteilung der Druckkammer erlaubt ein gezieltes Vorspannen unterschiedlicher Bereiche des Druckmantels mit unterschiedlichen Drücken, so dass besser auf die vorherrschenden Randbedingungen während des Umformens eingegangen werden kann.
  • Nach einer Ausführungsform des Formwerkzeuges wird ein Formwerkzeug bereitgestellt, wobei der Druckmantel einen metallischen Werkstoff, insbesondere Federstahl, oder ein Elastomer oder ein Polymer oder einen elastischen Verbundwerkstoff aufweist und armiert ist, insbesondere mit Fasern, die Polymer und/oder Elastomer aufweisen. Der Druckmantel ist vorteilhafterweise aus einem elastischen Material ausgebildet, das es erlaubt, reversibel auf eine einwirkende Kraft zu reagieren, insbesondere ohne plastische Verformung die vorbestimmten Dehnungen und Stauchungen des Druckmantels durchführen zu können.
  • Nach einer Ausführungsform des Formwerkzeuges wird ein Formwerkzeug bereitgestellt, wobei die Druckkammer, jede Druckkammer oder eine vorbestimmte Anzahl von Druckkammern mittels einer Druckleitung versorgt und/oder individuell versorgbar ist. Bevorzugt weist jede Druckkammer eine eigene Druckleitung zum Zuführen des jeweiligen Druckmediums auf, so dass eine gezielte Steuerung und Regelung des Innendrucks zur Anpassung an die Randbedingungen während des Umformens möglich ist. Zusätzlich zu den Druckleitungen kann jede Druckkammer zusätzlich eine Abführleitung zum Abführen des jeweiligen Druckmediums aus der Druckkammer heraus aufweisen. Die Druckleitungen können innerhalb des Dornkerns, in der Seitenwand und/oder in der Zwischenwand der Druckkammer angeordnet sein.
  • Nach einer Ausführungsform des Formwerkzeuges wird ein Formwerkzeug bereitgestellt, wobei die Druckkammer eine Druckmessvorrichtung aufweist oder mit dieser verbunden ist und mit einer Regel- und Steuereinheit zum Übertragen der Messwerte verbindbar ist und/oder die Druckkammer eine Wegmessvorrichtung aufweist, dessen Messrichtung radial auf den Druckmantel zum Erfassen des Istwerts der radialen Durchbiegung des Druckmantels weist und/oder mittels Dehnmessstreifen mit einer Regel- und Steuereinheit zum Übertragen des Istwertes an dieselbe verbindbar ist. Mittels der Druckmessvorrichtung, der Wegmessvorrichtung und/oder mittels des Dehnmessstreifens ist es möglich, indirekt bzw. direkt die Ausbauchung oder Dehnung des Druckmantels festzustellen. Als Druckmessvorrichtungen sind alle Drucksensoren anwendbar, die die physikalische Größe Druck in eine elektrische Ausgangsgröße als Maß für den Druck umformen, wie beispielsweise Passivdrucksensoren, Relativdrucksensoren, Absolutdrucksensoren, Differenzdrucksensoren, usw. und in den auftretenden Rahmenbedingungen störungsfrei arbeiten oder die Sensoren werden entsprechend geschützt. Als Wegmessvorrichtung sind alle Wegemesssensoren anwendbar, die eine physikalisch gemessene Weggröße in eine elektrisches Signal umwandeln können, wie beispielsweise, Wegmesssensoren mit variable Induktivität oder variabler Konduktivität, usw. Die Dehnung des Druckmantels kann auch mittels eines Dehnmessstreifens gemessen werden, der an der Seite des Druckmantels angebracht ist, die der Druckkammer zugewandt ist.
  • Nach einer Ausführungsform des Formwerkzeuges wird ein Formwerkzeug bereitgestellt, wobei mindestens eine Regel- und Steuereinheit den Zu- und Abfluss des Druckmediums in und aus der jeweiligen Druckkammern steuert/regelt, so dass der Innendruck der Druckkammer oder die Durchbiegung des Druckmantels einem vorgegebenen Sollwert angeglichen wird. Die Regel- und Steuereinheit kann in dem Formwerkzeug integriert oder separat in einer entsprechenden Steuereinheit, wie einer CPU eines Computers und/oder durch entsprechende Programme realisiert sein, die durch Empfang der Signale aus den Druck/Wegesensoren die aktuelle Beanspruchung des Druckmantels errechnen und je nach Vorgabe den Innendruck in der Druckkammer steuern oder regeln.
  • Die oben genannten Aufgaben werden erfindungsgemäß mit einer Umformvorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Nach einem anderen Aspekt wird eine Umformvorrichtung zum Herstellen eines Hohlprofils, insbesondere eines Rohres bereitgestellt, wobei die Umformvorrichtung wenigstens eine erste und eine zweite Formwerkzeughälfte aufweist, die zwischen einem geschlossenen Zustand, in dem eine Kavität zum Formen des Hohlprofils ausgebildet wird, und einem offenen Zustand zum Einlegen eines umzuformenden Längsprofils, bewegbar sind, wobei zwischen den Formwerkzeughälften ein Formwerkzeug anordenbar ist, insbesondere ein Formwerkzeug nach den oben aufgeführten Ausführungsformen, wobei an mindestens einem von der Formwerkzeughälften und/oder dem Formwerkzeug ein Druckmantel angeordnet ist, der die formgebende Kontur des jeweilige Formwerkzeughälfte bzw. des Formwerkzeuges wenigstens abschnittsweise oder vollständig umgibt, so dass eine Druckkammer ausgebildet ist, deren Innendruck unter Abhängigkeit des Verformungsgrades des Hohlprofils einstellbar ist. Die Formwerkzeughälfte sind bevorzugt Formbacken, die im geschlossenen Zustand eine Kavität zum Formen des Längsprofils bilden. Vorteilhafterweise kann das Formwerkzeug wegen seines einfachen Aufbaus an bestehenden Umformvorrichtungen auf einfache Art und Weise nachgerüstet werden. Unter einem Längsprofil ist hierbei ein Halbzeug, insbesondere ein Blech oder eine Platine, zu verstehen, das sich in einem ungeformten Zustand befindet und mit Hilfe des Formwerkzeuges und der Formwerkzeughälften zunächst in ein Schlitzprofil und dann in ein an der Schlitzstelle zusammengeschweißtes Hohlprofil geformt werden soll.
  • Nach einer Ausführungsform der Umformvorrichtung wird eine Umformvorrichtung bereitgestellt, wobei die erste und zweite Formwerkzeughälfte jeweils eine Ausnehmung aufweisen, die die Außenkontur des zu erzeugenden Hohlprofils bestimmen und beim Zusammenfahren das Blech zu einem Schlitzprofil mit sich gegenüberstehenden Längskanten umformen, wobei das Formwerkzeug während der Blechumformung zwischen den Formwerkzeughälften angeordnet ist oder nach dem Zusammenfahren der Formwerkzeuge einschiebbar ist.
  • Nach einer Ausführungsform der Umformvorrichtung weist die Umformvorrichtung eine Schweißvorrichtung zum Miteinander-Verschweißen der Längskanten des Schlitzprofils auf. Vorteilhafterweise kann mit Hilfe der Schweißvorrichtung aus dem offenen Schlitzprofil ein geschlossenes Hohlprofil ausgebildet werden. Die verwendete Schweißvorrichtung ist abhängig von dem Material aus dem das Hohlprofil ausgebildet ist. Beispielsweise kann zum Verschweißen eines Schlitzprofiles aus Kunststoff eine Ultraschalschweiß-Vorrichtung bzw. ein Ultraschalschweiß-Verfahren vorgesehen werden, während zum Verscheißen des Fügespaltes eines Schlitzprofils aus Blech ein für Metalle geeignetes Schweißverfahren vorgesehen ist. Bei der Ausbildung des Schlitzprofils aus einem Werkstoff, der nur einen geringen Wärmeeintrag toleriert, wie beispielsweise mikrolegierte Stähle, werden vorzugsweise Laserschweißverfahren verwendet Nach einem anderen Aspekt ist eine Umformvorrichtung zum Biegen eines Rohres in einen Rohrbogen mit einem vorbestimmten Biegeradius bereitgestellt, aufweisend ein in einen ersten Rohrend-Abschnitt des zu biegenden Rohres einsetzbareres Formwerkzeug, das einen das Formwerkzeug wenigstens teilweise umgebenden Druckmantel zum Zentrieren und zum Spannen des Rohrend-Abschnitt des zu biegendes Rohrs aufweist, und einen schwenkbaren Biegekopf, der einen zweiten, freien Rohrend-Abschnitt festlegen kann und das Rohr bei einer Schwenkbewegung plastisch verformt; und eine Stelleinrichtung, die einen Abschnitt des zu biegenden Rohres entlang des Formdorns in Richtung des Biegekopfes verschieben kann. Das Formwerkzeug mit Druckmantel kann zum Biegen von Rohren eingesetzt werden, wobei die einstellbare Oberfläche des Formwerkzeuges jeweils optimal an den jeweiligen Biege- und Verformungszustand des zu biegenden Rohres einstellbar ist. Insbesondere verhindert der einstellbare Druckmantel ein Beschädigen der inneren Oberfläche des zu biegenden Rohres.
  • Nach noch einem anderen Aspekt ist eine Umformvorrichtung zum Walzprofilieren eines Langprofils in ein Walzprofilier-Vorrichtung vorgesehen, die eine Mehrzahl von hintereinander angeordnete Profilwalzen aufweist, wobei ein Formwerkzeug mit einem getriebefrei einstellbaren Druckmantel, insbesondere ein Formwerkzeug gemäß den oben genannten Ausführungsformen, zwischen den formgebenden Profilwalzen angeordnet ist. Mit dem einstellbaren Druckmantel ist eine optimale Anpassung des Druckmantels an die vorliegenden Umformbedingungen an den Profilwalzen möglich, wobei dies besonders schonend durchgeführt werden kann. Unter getriebefrei ist hierbei eine Einstellen des Druckmantels ohne die Verwendung von Gestängen oder Klein- oder Getriebebauteilen zu verstehen, um den Umfang und die Ausbauchung des Druckmantels zu verändern.
  • Nach einer Ausführungsform der Umformvorrichtung zum Walzprofilieren weist das Formwerkzeug ein Mehrzahl von getrennt steuerbaren/regelbaren Druckkammern auf, die wenigstens teilweise von dem Druckmantel definiert sind, und in Durchlaufrichtung und/oder gegenüber der Profilwalzen angeordnet sind. Mittels der individuell regelbaren Druckkammern ist die Spannkraft des Druckmantels während des Umformens des Formlings in das Hohlprofil an die Biegeradien und an die steigenden Umformkräfte im Formling des Hohlprofils stufenweise und gesteuert bzw. geregelt einstellbar.
  • Nach einer Ausführungsform der Umformvorrichtung weist ein zwischen den Profilierwalzen angeordneter Formdorn mindestens eine Druckkammer mit Druckmantel auf, dessen Dehnung und Spannkraft mittels des Innendrucks in der Druckammer unter Berücksichtigung des Verformungsgrades des Hohlprofils einstellbar ist.
  • Die oben genannte Aufgabe hinsichtlich eines Verfahrens zum Herstellen und zum Biegen eines Hohlprofiles werden jeweils erfindungsgemäß mit den Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 17 bzw. 18 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der jeweiligen Verfahren ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Nach einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Herstellen eines Hohlprofils, insbesondere eines längsnahtgeschweißten Rohres, mittels eines Formwerkzeuges, insbesondere eines Formwerkzeuges gemäß der oben aufgeführten Ausführungsformen, bereitgestellt, wobei das Formwerkzeug eine Druckkammer mit Druckmantel aufweist, dessen Dehnung und Spannkraft mittels des Innendruck in der Druckkammer unter Berücksichtigung des Verformungsgrades des Hohlprofils einstellbar ist. Mittels des Druckmantels kann eine Kontur des Hohlprofils mittels Steuern und/oder Regeln des Innendruck der Druckkammer bzw. der Druckkammern des Formwerkzeuges unter Berücksichtigung des Verformungsgrades des Hohlprofils umgeformt werden.
  • Nach einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Biegen von Hohlprofilen, insbesondere Rohren, in einer Rohrbiegevorrichtung mittels eines Formwerkzeuges bereitgestellt, wobei durch Verstellen der radialen Dehnung des Druckmantels die Spannkraft zum Rohr unter Berücksichtigung der Querschnittsänderung beim Biegen des Rohres verändern wird.
  • Nach einer Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen eines Hohlprofils oder zum Biegen eines Rohres wird ein Verstellen der radialen Dehnung und Spannkraft des Druckmantels des Formwerkzeuges durch eine Erhöhung oder Senkung des Innendruck in der Druckkammer bewirkt wird, wobei die radiale Dehnung und Spannkraft des Druckmantels mit der Bewegung der formgebenden äußeren Formwerkzeughälften synchronisiert wird. Dies hat den Vorteil, dass beim Herstellen und Formen des Hohlprofils jederzeit die Beanspruchung des zu formenden Hohlprofils bekannt ist und gegebenenfalls durch Steuern und oder Regeln des Innendrucks der Druckkammer das Auftreten von Beschädigungen sowie Formabweichungen während des Umformens an dem Hohlprofil vermieden werden können. Bei den äußeren Formwerkzeugen kann es sich beispielsweise um Formbacken eines Umformwerkzeuges, den Profilierwalzen einer Profilier-Vorrichtung, oder den Biegekopf einer Rohrbiegemaschine handeln.
  • Nach einer Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen eines Hohlprofils oder zum Biegen eines Rohres wird der Innendruck in jeder Druckkammer des Formwerkzeuges individuell eingestellt, so dass sich ein über die Druckmantelfläche des Druckmantels abgestufter Verlauf der radialen Dehnung und Spannkraft einstellt. Dies hat den Vorteil, dass die von dem Druckmantel gebildete Formgebung abgestuft eingestellt werden kann. Die individuelle Einstellung wird durch Erfassen des Innendruck mittels Drucksensoren und/der durch Erfassen der Ausbauchung des Druckmantels mittels Wegmesssensoren erfasst und mittels Steuer/Regelvorrichtungen individuell eingestellt.
  • Um die Präzision beim Biegen von Rohren zu erhöhen, muss der Materialzufluss in die Biegezone gezielt beeinflusst werden, um sowohl die Falten- und Knickbildung am inneren Biegeradius als auch die Ausdünnung am äußeren Biegeradius zu mindern. Insbesondere erscheint hierfür eine unterschiedliche Spannkraft für Biege-Außen- und Biege-Innenradius als besonders vorteilhaft.
  • Nach einer Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen eines Hohlprofils oder zum Biegen eines Rohres wird mittels einer Stelleinrichtung die Position des Formwerkzeuges synchron zur der Bewegung der formgebenden äußeren Formwerkzeughälften durchgeführt oder während des Schweißens eines Fügespaltes des geformten Hohlprofils die Bewegung des Formwerkzeuges mit der Schweißbewegung synchronisiert, wobei ein seitlicher Versatz zur aktuellen Schweißposition eingehalten wird.
  • Nach einer Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen eines Hohlprofils oder zum Biegen eines Rohres wird die radialen Dehnung und Spannkraft des Druckmantels des Formwerkzeuges mit der Bewegung des Biegekopfes und/oder einer Vorschubbewegung des Rohres zeitlich synchronisiert und eingestellt.
  • Mit den oben aufgeführten Vorrichtungen und Verfahren ist es möglich, sowohl das Umformen von Blech zu Hohlprofilen als auch das Biegen von Rohren kostengünstig und präzise bewerkstelligen zu können.
  • Aufgrund seines einfachen und kompakten Aufbaus ist das Formwerkzeug mit Druckmantel, insbesondere der Formdorn mit Druckmantel, besonders zur Nachrüstung bereits bestehender Anlagen zur Herstellung von längsnahtgeschweißten Hohlprofilen und Rohrbiegemaschinen geeignet.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen erläutert.
  • In den Zeichnungen sind die Druck- und Flussrichtung des Druckmediums sowie die Absaugrichtung der Luft durch kleine Pfeile veranschaulicht. Zur Veranschaulichen der Lage und Orientierung der dargestellten Ausführungsformen ist ein X-Y-Z-Bezugsystem angegeben. Die Z-Achse des Bezugssystems verläuft dabei in Richtung der Längserstreckung der dargestellten Formwerkzeuge.
  • In den Zeichnungen zeigen:
  • 1a – eine schematische Ansicht eines Teilschnitts einer ersten Ausführungsform eines Formwerkzeuges, insbesondere eines Formdorns, entlang dessen Längsrichtung mit einer Druckkammer;
  • 1b – eine schematische Ansicht eines Schnittes gemäß Schnittlinie A-A nach 1a des Formwerkzeuges aus 1a;
  • 2 – eine schematische Ansicht eines Schnitts entlang der Längsrichtung einer zweiten Ausführungsform des Formwerkzeuges aus 1a;
  • 3a – eine schematische Ansicht eines Teilschnittes einer dritten Ausführungsform des Formwerkzeuges entlang dessen Längsrichtung mit einer Mehrzahl von Druckkammern;
  • 3b – eine schematische Querschnittansicht des Formwerkzeuges aus 3a;
  • 4a – eine schematische Ansicht eines Teilschnittes einer vierten Ausführungsform des Formwerkzeuges entlang dessen Längsrichtung mit einer Mehrzahl von Druckkammern, wobei eine Druckversorgung der Druckkammern über den Kernbereich des Formwerkzeuges erfolgt;
  • 4b – eine schematische Querschnittansicht des Formwerkzeuges aus 4a;
  • 5 – eine schematische Ansicht eines Teilschnittes einer fünften Ausführungsform des Formwerkzeuges mit mehreren Druckkammer entlang dessen Längsrichtung, wobei eine Druckversorgung der Druckkammern mittels Leitungen in Seiten- und Zwischenwände des Formwerkzeuges erfolgt;
  • 6 – eine schematische Ansicht eines Teilschnittes einer weiteren Ausführungsform des Formwerkzeuges mit einer Wegmessvorrichtung zur Erfassung der Verformung eines die Druckkammern bildenden Druckmantels;
  • 7 – eine schematische Ansicht eines Schnitts quer zur Längsrichtung einer sechsten Ausführungsform des Formwerkzeuges, insbesondere Backen, entlang dessen Längsrichtung mit biegeelastischer, verstellbarer Innenkontur mittels von Druckkammern;
  • 8 – eine schematische Ansicht eines Schnitts quer zur Längsrichtung einer erfindungsgemäßen Umform-Vorrichtung zum Herstellen längsnahtgeschweißter Hohlprofile mit zwei äußeren Backenwerkzeugen in geöffneter Stellung mit einer Ausführungsform des Formwerkzeuges;
  • 9 – eine schematische Ansicht eines Schnitts quer zur Längsrichtung der Vorrichtung aus 1 zum Herstellen längsnahtgeschweißter Hohlprofile mit zwei äußeren Backenwerkzeugen in geschlossener Stellung;
  • 10 – eine schematische Ansicht eines Teilschnittes in Längsrichtung einer Umformvorrichtung zum Herstellen längsnahtgeschweißter Hohlprofile mit zwei äußeren Backenwerkzeug und stirnseitiger Abstützung und Lagerung des Formwerkzeuges;
  • 11 – eine schematische Ansicht eines Teilschnittes in Längsrichtung einer Umformvorrichtung mit Schweißvorrichtung zum Schweißen eines Schlitzprofils unter Verwendung eines Formwerkzeuges, insbesondere Dorns; mit einer Druckkammer;
  • 12 – eine schematische Ansicht eines Teilschnittes in Längsrichtung einer Umformvorrichtung mit Schweißvorrichtung zum Schweißen eines Schlitzprofils unter Verwendung von zwei gegenüberliegenden Formwerkzeugen;
  • 13 – eine schematische Ansicht eines Teilschnittes einer Umformvorrichtung zum Biegen von Rohren Rohrbiegemaschine unter Verwendung einer Ausführungsform des Formwerkzeuges mit Druckkammer; und
  • 14 – eine schematische Ansicht eines Teilschnittes einer Umformvorrichtung zum Herstellen längsnahtgeschweißter Hohlprofile mittels Walzprofilierung unter Verwendung einer der Ausführungsformen des dornartigen Formwerkzeuges mit Druckkammer.
  • In 1a und 1b ist jeweils in einer Teilschnittansicht in Längsrichtung und in der Schnittansicht nach Schnittführung A-A aus 1a eine erste Ausführungsform eines Formwerkzeuges 1 für eine Umformvorrichtung zum Herstellen eines Schlitzprofils 2a und Hohlprofils 200 gezeigt.
  • Das Formwerkzeug 1 ist hierbei in der Gestalt eines Formdorns 1 mit einem dehnbaren Druckmantel 11 gezeigt, der eine Druckkammer 12 definiert, deren Innendruck mittels eines Druckmittels, das flüssig oder gasförmig ist, abhängig von den formgebenden Bedingungen des auszubildenden Hohlprofils gesteuert oder geregelt werden kann. Das Formwerkzeug 1 weist, wie in der Schnittansicht von 1b gezeigt, einen im Wesentlichen kreisförmigen bis elliptischen Querschnitt auf.
  • Über mindestens eine Druckleitung 13 kann die Druckkammer 12 hydraulisch oder pneumatisch mit Druck beaufschlagt werden. Der Druckmantel 11 ist vorzugsweise biegeelastisch ausgeführt, sodass über den Druck der innen liegenden Druckkammer 12 die Ausbauchung des Druckmantels 11 und infolgedessen die radiale Querschnittsform des Formdorns 1 verstellt werden kann.
  • Ferner weist das Formwerkzeug 1 einen im Wesentlichen zentral zur Längsachse L des Formwerkzeuges 1 angeordneten Dornkern 14 als tragende Struktur auf. Um den Formdornkern 14 herum ist mit radialem Abstand der von Seitenwänden 15 getragener biegeelastischer Druckmantel 11 bzw. ein biegeelastische Membran angeordnet, sodass im Freiraum zwischen Dornkern 14 und Druckmantel 11 eine Druckkammer 12 gebildet wird. Die Seitenwände 15 erstrecken sich jeweils von den Stirnendflächen des Formdornkerns 14 und sind bevorzugt einstückig mit demselben verbunden. Zu Wartungszwecken kann in einer der Seitenwände oder in beiden ein Wartungsfenster ausgebildet sein, so dass die Druckkammer 12 und die dem Formdornkern 14 zugewandte Seite des Druckmantels 11 überprüft und gewartet werden können.
  • Um eine gute biegeelastische Verformung des Druckmantels 11 zu gewährleisten, ist dieser zweckmäßigerweise als dünnwandige Membran ausgebildet, die elastisch verformbar ist. Vorzugsweise ist die Membran aus hochelastischem Federstahl und/oder gewebeverstärktem Elastomere gefertigt. Jedes andere Material, das eine biegeelastische Verformung zulässt, ist ebenso für den Druckmantel 11 geeignet.
  • Der Außen-Umfang des Formdorns 1 ist mittels des druckbeaufschlagten Druckmantels 11 an die Innenkontur des zu erzeugenden Hohlprofiles anpassbar und einstellbar. Die Außenkontur des radial zu dem Formdorn 1 beabstandeten Druckmantels 11 ist im Querschnitt beispielsweise kreisrund, elliptisch, oval oder asymmetrisch abgerundet gestaltet.
  • Bevorzugt wird die Druckkammer 12 mittels einer Druckleitung 13 mit Druck beaufschlagt. Als Druckmedium ist vorzugsweise eine Hydraulikflüssigkeit einzusetzen. Alternativ kann als Druckmedium auch Luft oder ein anderes Gas dienen. Aufgrund der gegenüber Flüssigkeiten erhöhten Expansionsfähigkeit von Gasen müssen fallweise zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen zur Beherrschung der Explosions- und Berstgefahr ergriffen werden.
  • Da der Druckmantel 11 biegeelastisch ausgeführt ist, kann über den Kammer-Innendruck die Ausbauchung des Druckmantels 11 und infolgedessen die radiale Dehnung und Spannkraft des Druckmantels 11 des Formdorns 1 eingestellt werden.
  • Der Druckmantel 11 des Formdorns 1 gleicht vorteilhafterweise Maßabweichungen des Formlings bzw. Blechs 2 entlang des Umfanges in der Innenkontur des Bleches 2 aus. Die Regelung der radialen Dehnung oder radialen Spannkraft des Druckmantels 11 des Formdorns 1 wird durch eine Steuer- und/oder Regeleinheit anhand einer Rechenvorschrift ermittelt, welche den Innendruck der Druckkammer 12 in die Zielgrößen radiale Dehnung oder radiale Spannkraft umrechnet. Der Innendruck der Druckkammer 12 wird dabei durch eine Druckmessvorrichtung erfasst, die sich direkt in der druckdichten Kammer 12 befindet oder an einer dazugehörenden hydraulischen oder pneumatischen Druckleitung 13 angeschlossen ist.
  • Ergänzend dazu kann der Istwert der radialen Dehnung durch mindestens eine innerhalb der Druckkammer 12 befindliches Wegmessvorrichtung 101 direkt erfasst und mittels der Steuer- und Regeleinheit ausgeregelt werden. Zweckmäßigerweise ist die Messrichtung der Wegmessvorrichtung 101 auf die Mantelfläche des Dorns gerichtet. Um eine hohe Zuverlässigkeit der Wegmessvorrichtung 101 und Betriebsfähigkeit innerhalb einer etwaigen Hydraulikflüssigkeit sicherzustellen, wird vorzugsweise ein berührungsloses induktives Messprinzip vorgeschlagen. Alternative sind ebenfalls andere berührungslose und tastende Messprinzipien möglich.
  • Das Wirkprinzip der radial dehnbaren Druckmantelmembran ist auch auf äußere Formwerkzeughälften übertragbar, die auf den Außenumfang des Formlings bzw. des zu formenden Hohlprofils wirken, wobei sich die Richtung der radialen Kraftwirkung im Vergleich zu einem in den Hohlraum des zu formenden Hohlprofil eingesetztes Formwerkzeug bzw. eingesetzten Formdorn umgekehrt. Hierbei ist die Innenkontur der äußeren Formwerkzeuge 300 mit einem biegeelastischen Druckmantel ausgebildet, wie beispielsweise in 7 dargestellt. Über Zuleitungen 13 können die Druckkammern 12 unterhalb des Druckmantels 11 mit einem variablen Druck beaufschlagt werden, der eine Dehnung des Druckmantels 11 quer zur Werkzeuglängsachse L in Y-X-Richtung bewirkt. Die Werkzeuginnenkontur ist dadurch in radiale Richtung verstellbar und eignet sich zum exakten Nachdrücken des Blechs 2 von außen nach innen.
  • Es sind auch Ausführungsformen des Formwerkzeuges denkbar, wobei die konturgebenden Seiten des jeweiligen Formwerkzeuges, die bei der Formgebung des Hohlprofils beteiligt sind und mit dem Formling des Hohlprofils in Kontakt kommen, jeweils mit einem Druckmantel 11 versehen sind, der über eine Druckkammer 12 regelbar ist.
  • Eine Ausführungsform des Formwerkzeuges 1, 300 sieht zur präzisen Druckregelung vor, für den Druckaufbau und Druckabbau jeweils separate Druckleitungen 13 zu verwenden und den Innendruck der Kammer 12 über getrennte Ventile oder den Differenzdruck eines Proportional- beziehungsweise Servo-Ventils zu steuern.
  • Prinzipbedingt kann sich der Druckmantel 11 bogenförmig nach außen biegen, da die Seitenwände 15 (siehe 1a) den Druckmantel 11 an dessen stirnseitigen Enden fixieren. Dies hat zur Folge, dass der Druckmantel 11 in der Nähe der Dornstirnflächen 16 keinen oder nur ungenügenden Kontakt mit dem Blech 2 herstellen kann und die maximal realisierbare Umformkraft in diesem Bereich abnimmt.
  • Um diesem Effekt entgegenzuwirken, ist der Formdorn 1 länger als das herzustellende Hohlprofil und ragt bevorzugt beidseitig über die Länge des Hohlprofils 200 hinaus, wie beispielsweise in 11 und 12 dargestellt. Die Stirnflächen 16 des Dorns 1 liegen dadurch außerhalb des Hohlprofils und die ungleichmäßige Biegung des Druckmantels 11 in diesem Bereich hat keine Auswirkung. In 11 ist exemplarisch das Herausragen eines Endabschnittes des Formdorns 1 aus dem zu erzeugenden Hohlprofil 2a illustriert.
  • Eine weitere nicht dargestellte Ausführungsform des Formdorns 1 sieht vor, den Form-Dornquerschnitt entlang der Längsachse in seiner Form und/oder seinen geometrischen Abmaßen zu verändern, um sich beispielsweise der Innenkontur eines konischen Hohlprofils 2a mit entlang seiner Längsachse abgestuften Profilquerschnitten anzupassen. Dadurch kann für über die Längsachse veränderliche Profilquerschnitte und Nebenformelemente auf dem Druckmantel ein variables flächig verteiltes Profil der radialen Expansion der Dehnung und Kraft des Druckmantels 11 eingestellt werden.
  • Über einen Anschlussadapter 17 kann der Formdorn 1 mit einer Stelleinrichtung verbunden werden. Mittels der Stelleinrichtung kann der Formdorn 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform um seine Längsachse L gedreht und/oder entlang oder quer zu seiner Längsachse L verschoben werden, um die Druckkammern 12 in vorteilhafter Art und Weise zum umschließenden Hohlprofil 2a oder Rohr 200 zu orientieren.
  • In 2 ist eine zweite Ausführungsform des Formwerkzeuges 1 dargestellt, bei der der Formdorn 1 ohne stützenden Dornkern 14 ausgebildet ist, und die Druckkammer 12 von dem Druckmantel 11 an sich ausgebildet wird. Bevorzugt wird diese Ausführungsform des Formwerkzeuges wegen der verminderten Biegesteifigkeit dieser Konstruktion des Formdorns 1 bei relativ kurzen Rohren und bei geringen Umformkräften verwendet. Außerdem wird das erforderliche Druckmedienvolumen und damit einhergehend die erforderliche hydraulische Energieaufnahme im Vergleich zu einem gleichgroßen Formdorn 1 mit Dornkern 14 erhöht.
  • Eine Ausführungsform des Formdorns 1 weist an der Stirnseite 16 des Formdorns 1 eine rinnen- oder trichterförmige Auffangvorrichtung 7 auf. Die Auffangvorrichtung 7 ist derart ausgebildet, dass während eines Schweißvorgangs beim Schweißen der Fügeabschnitte des Schlitzprofils 2a des um den Formdorn 1 geformten Bleches die entstehenden Störstoffe, wie beispielsweise Dämpfe, Gase, Metallspritzer und Zunder, aus der Kavität der geschlossenen Umform-Vorrichtung – siehe 9 –, bzw. aus dem Innenhohlraum des zu einem Rohr umgeformten Bleches, beseitigt werden können und damit deren Anhaften an der Rohrinnenfläche verhindert werden kann.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des Formwerkzeuges mit Formdorn 1 und Druckmantel 11 sind in 3a, 3b, 4a, 4b und 5 jeweils in einer Teilschnittansicht in Längsrichtung des Formdorns 1 in Z-Richtung und Y-Richtung parallel zur Längsachse L des Formdorns 1 und sind in der Schnittansicht in X-Richtung und Y-Richtung nach Schnittführung A-A aus 3a und 4b dargestellt. Die hierin dargestellten Ausführungsformen des inneren Formwerkzeuges bzw. Formdorns 1 weisen eine Mehrzahl von Druckkammern 12 auf, die über den Umfang oder entlang der Längsachse L des Formdorns 1 verteilt sind.
  • Die Unterteilung der Druckkammern 12 ist, wie in 3a und 3b gezeigt, durch Längsseitenwände 15a ausgebildet, die sich in Z-Richtung erstrecken.
  • Alternativ oder in Kombination zu den Längseitenwänden 15, die sich in Längsrichtung L des Formdorns 14 erstrecken, kann die Unterteilung der Druckkammer 12 auch quer zur Z-Längsrichtung in Y- und/oder X-Richtung erfolgen, wie beispielsweise in 4a dargestellt. Hierbei ist die Druckkammer 12 sowohl in Längsrichtung L als auch in Querrichtung in einzelne Druckkammern 12 unterteilt, die individuell ansteuerbar und regelbar sind.
  • Die Druckkammer 12 ist durch Zwischenwände 15a in eine Mehrzahl von Druckkammern 12 unterteilt. Bevorzugt kann jede Kammer 12 über eine separaten Druckleitung 13 mit unterschiedlichen Drücken beaufschlagt werden, wie beispielsweise in 4a dargerstellt.
  • Die in den 3a, 3b und 4a, 4b gezeigten Ausführungsformen des 1 Formdorns weisen eine Mehrzahl von über den Dornumfang oder entlang der Dornlängsachse L verteilte Druckkammern 12 auf, die jeweils über separate Druckleitungen 13 mit unterschiedlichen Drücken beaufschlagt werden können. Dadurch kann mit dem Druckmantel 11 ein variables flächig verteiltes Quer-Profil entlang der radialen Dorndehnung mit entsprechender Druckmantelspannkraft eingestellt werden. Dies ist besonders vorteilhaft, da hiermit auftretenden Formabweichungen des umzuformenden Längsprofils bzw. Bleches 2 entgegengewirkt werden kann und bei Verwendung von Blechen 2, die aus verschiedenen Werkstoffgüten und Blechdicken zusammengesetzt sind, (engl., sogenannte „tailored blanks”), lokal die Umform- und Spannkraft an das umzuformenden Blech oder Rohr individuell eingestellt und dadurch der Materialfluss in der jeweiligen Umformzone gezielt beeinflusst werden kann.
  • Für die genaue Prozessregelung beinhaltet eine Ausführungsform die messtechnische Erfassung der Kraftwirkung an der Kontaktstelle zwischen Blech 2 und Druckmantel 12, beziehungsweise Formwerkzeug und als Folgeschritt dessen die genaue Regelung ebendieser Kraftwirkung.
  • In 6 ist eine andere Ausführungsform des Formdorns 1 mit Druckmantel 11 dargestellt, die eine direkte Erfassung und Regelung der radialen Dehnung des Druckmantels 11 des Formdorns 1 erlaubt. Dazu wird der Istwert der radialen Dehnung durch mindestens ein innerhalb der Druckkammer 12 befindliches Wegmesssystem 100 erfasst und als Eingangsgröße an die beschriebene Steuer- und Regeleinheit übermittelt. Zweckmäßigerweise ist die Messrichtung 101 des Wegmesssystems 100 auf die Innenseite des Druckmantels 11 gerichtet. Um eine hohe Systemzuverlässigkeit des Wegmesssystems und Betriebsfähigkeit innerhalb des Druckmediums sicherzustellen, wird vorzugsweise ein berührungsloses induktives Messprinzip verwendet. Alternative sind weitere berührungslose und tastende Messprinzipien möglich.
  • Der Istwert der radialen Dehnung oder radialen Spannkraft des Druckmantels 11 wird durch eine nicht dargestellte Steuer- und Regeleinheit anhand einer Rechenvorschrift ermittelt. Als Eingangsgröße für diese Rechenvorschrift wird der Istwert des Innendrucks der Druckkammer 12 von einer oder mehreren nicht dargestellte Druckmessvorrichtung gemessen, die sich direkt in der druckdichten Kammer 12 befinden oder an dem zu dieser Kammer 12 gehörenden hydraulischen oder pneumatischen Druckleitungen 13 angeschlossen sind. Anschließend rechnet die Steuer- und Regeleinheit den gemessenen Innendruck in der Druckkammer 12 in die Zielgröße von radiale Dehnung und/oder radiale Spannkraft um und reguliert den Zu- und Abfluss des Druckmediums in und aus der jeweiligen Druckkammern 12 so, dass die radiale Dehnung oder radiale Spannkraft der Zielgröße angeglichen wird. Dadurch ist eine präzise Regelung auf diese Zielgrößen möglich.
  • 7 zeigt eine schematische Ansicht eines Schnitts quer zur Längsrichtung einer sechsten Ausführungsform des Formwerkzeuges 1. Das Formwerkzeug 1 weist eine erste und zweite Formwerkzeughälfte 300L, 300R, nachfolgend auch Backen 300 genannt, auf, die hier in einem offenen Zustand gezeigt sind, so dass ein zu einem geschlossene Hohlprofil 2 oder einem rohrförmigen Schlitzprofil 2a zu formendes Halbzeug eingelegt werden kann. Die erste und das zweite Formwerkzeughälfte 300L, R sind zwischen dem gezeigten offenen Zustand zum Einlegen des zu formenden Halbzeuges und einem geschlossenen Zustand zum Formen des eingelegten Formlings in ein Hohlprofil 200 bewegbar.
  • Auf der ersten Innen-Seite 31L der Innenkontur der ersten Formwerkzeughälfte 300L und der zweiten Innen-Seite 31R der zweiten Formwerkzeughälfte 300R ist jeweils ein Druckmantel 11 angeordnet. Der Druckmantel 11 wird etwa mittig von einer Seitenwand 15a gestützt und gehalten, so dass die Druckerkammer 12 in zwei unterschiedlich regelbare Druckkammern 12 unterteilt ist. Der Druckmantel 11 ist an den Endabschnitten einerseits mit dem oberen Abschnitt der jeweiligen Formwerkzeughälfte 300L, 300R und andererseits mit dem unteren Abschnitt der jeweiligen Formwerkzeughälfte 300R, 300R fluiddicht verbunden. Die Formwerkzeughälften 300L, 300R können in einen geschlossenen Zustand gebracht werde, so dass eine zu dem Hohlprofil zu formende Platine 2 rohrförmig verformt werden kann. Die formgebende Gestalt des Druckmantels 12 kann während des formgebendes Verfahrens über den Innendruck in den Druckkammern 12 gesteuert und/oder geregelt werden.
  • Der Innendruck jeder Druckkammer 12 kann mittels eigener Druckleitungen 13 individuell gesteuert und/oder geregelt werden, indem ein flüssiges oder gasförmiges Druckmittel mittels der Druckleitungen 13 zu- oder abgeführt wird.
  • In einem geschlossenen Zustand bilden die erste und die zweite Formwerkzeughälfte 300L, 300R eine geschlossene Kavität, die von dem Druckmantel 12 in ihrer Größe mitdefiniert wird.
  • Die in 7 dargestellte Ausführungsform des Formwerkzeugs 1 sieht vor, das Wirkprinzip des radial dehnbaren Druckmantels 11 auf die äußeren, ersten und zweiten Formwerkzeughälften oder Backen 300L, 300R zu übertragen. Gegenüber der Ausführungsform als Formdorn 1 wird lediglich die Richtung der radialen Kraftwirkung umgekehrt und die grundlegende Funktionsweise beibehalten. Dazu wird die Innenkontur der äußeren Formwerkzeuge 300 von einem biegeelastischen Druckmantel 11 gebildet, unter der sich mindestens eine mit Druckmedium gefüllte Kammer 12 befindet, deren Innendruck über Zuleitungen 13 und eine geeignete Steuer- und Regeleinheit verstellt wird. Hierdurch wird eine biegeelastisch verstellbare Werkzeuginnenkontur zum Nachdrücken des Blechs 2 von außen nach innen ausgebildet.
  • Die bereits für den Formdorn 1 beschriebenen Arbeitsprinzipien und Ausführungsformen können in modifizierter Form für die Formwerkzeuge 300 mit biegeelastisch verstellbarer Werkzeuginnenkontur angewendet werden. So ist es beispielsweise möglich durch Zwischenwände 15a unterhalb der Membran 11 mehrere voneinander unabhängig verstellbare Druckkammern 12 zu schaffen, um eine über die Werkzeuginnenkontur lokal abgestufte Dehnungs- und Umformkraftverteilung zu erzielen. Analog zum dehnbaren Formdorn 1 basiert die Regelung der Druckmantel-Dehnung auf einer Messung des Kammer-Innendrucks oder der Druckmantel-Ausbauchung. Das Umformen des Bleches 2 kann unter Verwendung eines starren Formdorns 1 oder eines radial dehnbaren Druckmantels 11 an einem Formdorn 1 erfolgen. In einigen Verwendungsfällen kann auf einen inneren Formdornkern 14 verzichtet werden, wobei dann ausschließlich die äußeren Formwerkzeughälften 300 mit einer biegeelastisch verstellbarer Innenkontur mittels des Druckmantels 11 das Blech 2 gezielt nachdrücken können.
  • In 8 und 9 ist eine erste Ausführungsform einer Umformvorrichtung A1 zum Herstellen eines längsnahtgeschweißten Hohlprofiles gezeigt. In 8 ist die Umformvorrichtung A1 in Ausgangsstellung mit geöffneten Formwerkzeughälften 3L, 3R mit bereits eingelegter zu formender Platine bzw. zu formenden Blech 2 dargestellt. In 9 ist die Umformvorrichtung A1 in Endstellung mit geschlossenen Formwerkzeughälften 3L, 3R mit bereits eingelegter und zu einem Hohlprofil 200 geformter Platine 2 gezeigt.
  • Die Umformvorrichtung A1 weist wenigstens zwei äußere Formbacken 3L, 3R und einen Formdorn 1 mit einstellbaren Druckmantel 11 auf. Ferner ist ein zu einem Hohlprofil 200 zu formendes Halbzeug, ein Blech 2, dargestellt. Die äußeren Formbacken oder Formwerkzeuge 3L, 3R weisen Innenkonturen 31L, 31R auf, welche die Außenkontur des zu erzeugenden Hohlprofiles 2a bestimmen. Die Formwerkzeuge 3L, 3R sind auf einer gemeinsamen Grundplatte 5 montiert und können durch eine nicht dargestellte Stelleinrichtung auf den erfindungsgemäßen Formdorn 1 in den geschlossenen Zustand, wie in 9 dargestellt, zugefahren werden.
  • Das Blech 2 bzw. die Platine 2 wird zwischen Formdorn 1 und die Grundplatte 5 gelegt. Über Druckleitungen 13 kann der Druck im Inneren der Druckkammer 12 des Dorns 14 erhöht werden. Infolgedessen biegt sich der Druckmantel 11 in radiale Richtung und klemmt dabei das Blech 2 gegen die Grundplatte 5.
  • Ergänzend kann der Formdorn 1 in einer alternativen Ausführungsform durch eine nicht dargestellte Stelleinrichtung in vertikale Y-Richtung gegen die Grundplatte 5 verfahren werden, um das Blech 2 gegen die Grundplatte zu klemmen, wobei die Druckkammer 12 über die Druckleitung 13 mit einem flüssigem oder gasförmigen Druckmittel beaufschlagt wird. Das Blech 2 ist durch die Klemmung zwischen Formdorn 1 und Grundplatte 5 in seiner Lage fixiert und die Gefahr des Verrutschens während der Umformung ist gemindert. Nach dem Spannen des Bleches 2 zwischen der Grundplatte 5 und dem Außenumfang des druckbeaufschlagten Druckmantels 11 des Formdorns 1 fahren die Formwerkzeuge 3L, 3R zusammen bis sie, wie in 9 dargestellt, eine geschlossen Stellung nahe des Formdorns 1 erreicht haben.
  • Dabei biegen die Formwerkzeuge 3L, 3R das Blech 2 gegen den Außenumfang des um den Formdorn 1 angeordneten Druckmantel 11 zu einem O-förmigen Schlitzprofil 2a, dessen Kontur den Innenkontur-Ausnehmungen 31L, 31R der Formwerkzeuge 3L, 3R näherungsweise folgt und dessen Längskanten sich im Bereich des Fügespaltes 2z parallel gegenüberstehen.
  • Um die Breite und Lage des Fügespaltes 2z des Schlitzprofils 2a definiert einzustellen, kann optional mindestens ein Anschlag 4 über die gesamte Profillänge mittels einer nicht dargestellten Stelleinrichtung eingefahren werden, bevor die ersten und zweiten Formwerkzeughälften 3L, 3R um geschlossenen Zustand sind.
  • Neben der in 8 und 9 dargestellten linearen Bewegungen zweier Formwerkzeuge 3L, 3R können alternativ die Formwerkzeuge auch in einer Kipp- oder Schwenkbewegung hin zu auf den Formdorn 1 zu bewegt werden.
  • Ebenso ist es in zusätzlichen Ausführungsformen der Umformvorrichtung A1 vorgesehen, mit mehr als zwei äußeren Formwerkzeugen auf den Formdorn mit Druckmantel 1 zuzufahren, beispielsweise einer dreiteiligen Umformvorrichtung A1, die zwei seitliche Formwerkzeughälften und eine dritte deckelartige Formwerkzughälfte aufweist, die zusammen in der geschlossenen Stellung die Kavität zum Formen des Hohlprofils bilden.
  • Vorzugsweise werden die bewegbar gelagerten Formwerkzeughälften 300L, 300R, 3L, 3R mittels eines hydraulischen, pneumatischen, mechanischen und/oder elektrischen Antriebs positionsgeregelt verfahren.
  • Durch Verstellen des Innendrucks der Druckkammer des Formdorns 1 kann die Umformkraft des Druckmantels 12 gegen das Blech 2 bzw. die Platine 2 reguliert werden und der Formling bzw. das Blech 2 gezielt von innen gegen die Ausnehmungen 31L, 31R der Formwerkzeuge 3L, 3R gedrückt werden.
  • Der zeitliche Druckverlauf des Formdorns 1 wird dabei durch eine nicht dargestellte Regel- und Stelleinrichtung eingestellt, die es zum Beispiel erlaubt den Druckverlauf in der Druckkammer 12 des Formdorns 1 in Abhängigkeit von der Bewegung der Formwerkzeughälften 3L, 3R anzupassen. Hierfür sind Druckleitungen 13 vorgesehen, mittels denen ein Druckmedium zum Erhöhen des Druckes in der Druckkammer 12 zu bzw. zum Erniedrigen des Druckes aus der Druckkammer abgeführt werden kann.
  • Somit definieren die Formwerkzeughälften 3L, 3R durch positionsgeregeltes Verfahren die Außenkontur des Hohlprofiles 2, wobei der Druckmantel 11 des Dorns 1 das Blech 2 von innen kraft-, druck- oder dehnungsgeregelt gegen die Ausnehmungen 31L, 31R der Formwerkzeuge 3L, 3R drückt und dadurch den Querschnitt des Hohlprofils 200 gegen die Innenkontur der Formwerkzeuge 3L, 3R kalibriert.
  • Zweckmäßig kann es weiterhin sein, das Blech 2 zunächst ohne den Formdorn 1 nur durch das Zusammenfahren der ersten und der zweiten Formwerkzeughälften 3L, 3R zu einem Schlitzprofil 2a umzuformen und nach dem Umformen anschließend erst den Formdorn 1 mittels einer nicht dargestellten Verlagerungsvorrichtung in Z-Längsrichtung in das Schlitzprofil 2a einzuschieben. Während des Einschiebens sollte vorteilhafterweise die radiale Dehnung des Druckmantels 11 des Dorns 1 durch Absenken des Innendrucks der Druckkammern 12 reduziert werden, um die Innenwand des Schlitzprofiles 2a nicht zu beschädigen.
  • Zum Verlagern und Verschieben des Formdorns 1 mit der Verlagerungsvorrichtung ist an einer der Stirnflächen ein Anschlussadapter 17 montiert, an den die Verlagerungsvorrichtung an den Formdorn 1 lösbar ankoppelbar ist.
  • Ebenso ist es bei der Entnahme des fertigen Hohlprofils 2a sehr vorteilhaft zuvor die radiale Dehnung des Druckmantels des Dorns 1 zu verringern, um Hohlprofil 200 und Formdorn 1 mit geringem Kraftaufwand voneinander zu trennen und dabei Kratzer und Rillen an der Profilinnenwand des Hohlprofils 200 zu vermeiden.
  • Die während des Umformungs-Verfahrens auf den Formdorn 1 wirkenden Kräfte, können ein Drehmoment erzeugen, welches den Formdorn 1 gegenüber seiner Mittelachse L elastisch verbiegt und relativ zu den Formwerkzeughälften 3L, 3R verkippt.
  • In 10 ist eine Ausführung dargestellt, die diesem Problem begegnet. Dazu ist auf der dem Anschlussadapter 17 gegenüberliegenden Stirnseite 16 des Formdorns 1 ein Lagerzapfen 61 vorgesehen, die in Eingriff mit einer stationären Lagerstelle 6 den Formdorn 1 seitlich abstützt.
  • Die stationäre Lagerstelle 6 ist derart gestaltet, dass bei einem Verlagern des Formdorns 1 in Längsrichtung die Verbindung zur stationären Lagerstelle 6 hergestellt oder getrennt werden kann. Zweckmäßigerweise weist der Formdorn 1 in der Mitte der Dornstimfläche 16 hierfür einen im Querschnitt runden Lagerzapfen 61 auf, der in die Lagerstelle 6 in Längsrichtung eingeschoben werden kann. Jede andere Art der Ausgestaltung der Lagerstelle ist ebenso möglich, beispielsweise kann die Lagerstelle oder der Lagerzapfen derart ausgestaltet sein, dass eine Kopplung des Lagerzapfens in einer anderen Richtung als der Z-Längsrichtung durchgeführt werden kann.
  • Zum Herstellen des Hohlprofils 200, wird zunächst ein Schlitzprofil 2a mit der in 8 und 9 gezeigten Umformvorrichtung A1 erzeigt, wobei ein Anschlag 4 bei der Ausbildung eines Fügespaltes 2z zum Zusammenschweißen der Fügeendabschnitte des Schlitzprofils 2a des Hohlprofils 2 bereitgestellt wird.
  • Nach dem Umformen des Blechs 2 zum Schlitzprofil 2a wird der Anschlag 4 aus dem Fügespalt 2z herausgefahren, um den Fügespalt 2z für das Schweißen freizugeben. Zweckmäßigerweise weisen die Formwerkzeuge 3L, 3R eine Aussparung entlang des Fügespaltes 2z auf, um den Arbeitsraum für die Schweißvorrichtung 8 zu vergrößern. Um den Abstand zwischen den Blechlängskanten für das Schweißen weiter zu verkleinern, ist es zulässig die Formwerkzeuge nach dem Herausfahren des Anschlags 4 weiter zusammenzufahren.
  • In 11 ist eine Ausführungsform einer Vorrichtung S1 zum Verschweißen des Fügespaltes 2z in einer Teilschnittansicht in Längsrichtung L dargestellt.
  • Die Vorrichtung S1 weist die Umformvorrichtung A1 und eine Schweißvorrichtung 8 auf, die entlang des Fügespaltes 2z mittels einer nicht dargestellten Verlagerungsvorrichtung verfahren werden kann. Der zum Schweißen notwendige Freiraum wird zum Einem durch eine Aussparung der Formwerkzeuge 3L, 3R im Bereich des Fügespaltes 2z geschaffen. Zum Anderen wird unterhalb der Schweißstelle 82 ein Freiraum gebildet, indem die Stirnseitenwandung 16, 16a mit einem seitlichen Versatzabstand zur Schweißstelle 82 positioniert wird, d. h. die Stirnseitenwandung 16, 16a wird gemäß der Bewegung der Schweißvorrichtung 82 mit einem vorbestimmten Abstand zu der Schweißstelle 82 parallel bewegt, wie in 11 und 12 mit den Pfeilen 81 angezeigt.
  • Das Festschweißen des Bleches auf dem Druckmantel 11 des Formdorns 1 oder eine Beschädigung des Formdorns 1 durch Wärmeeinwirkung und Schweißrückstände wird somit verhindert, da sich der Formdorn 1 nicht unmittelbar unter der Schweißstelle 82 befindet.
  • Während des Schweißens wird die Bewegung des Formdorns 1 mit der Schweißbewegung 82 synchronisiert, sodass der seitliche Versatzabstand des Formdorns 1 zur aktuellen Schweißposition 82 stets eingehalten wird.
  • Vorteilhaft kann es weiterhin sein, den Innendruck der Druckkammer 12 des Formdorns 1 während des Nachfahrens abzusenken, um die Reibkraft zwischen dem Druckmantel des Formdorns 1 und der Innenseite des Hohlprofils 2a zu reduzieren und somit dem Entstehen von Kratzern und Rillen vorzubeugen.
  • Um die während des Schweißens entstehende Störstoffe, wie beispielsweise Dämpfe, Gase, Metallspritzer und Zunder, aus dem Rohrinneren zu entfernen und deren Anhaften an der Rohrinnenfläche zu vermeiden, sieht eine Ausführungsform des Formwerkzeuges 1 vor, an der Stirnseite 16 des Formdorns 1 eine rinnen- oder trichterförmige Auffangeinrichtung 7 anzubringen. Diese Auffangeinrichtung 7 wird mit dem beschriebenen Nachführen des Formdorns stets unterhalb der aktuellen Schweißposition 82 gehalten und kann die beim Schweißen entstehenden Störstoffe in vorteilhafter Art und Weise auffangen.
  • Ergänzend kann die Auffangeinrichtung 7 mit einer nicht dargestellten Absaugeinrichtung über eine Saugleitung 71 verbunden werden, um die Störstoffe aus dem Rohrinneren nach außen hin durch Anlegen eines Unterdrucks abzusaugen.
  • In 12 ist eine weitere Umform-Vorrichtung S2 mit einer verbesserten Abstützung des Fügespaltes 2z gezeigt. Dazu werden zwei sich gegenüberstehende Formdorne 1, 1a verwendet. Die Formdorne 1, 1a werden durch mindestens eine nicht dargestellte Stelleinrichtung so zu einander positioniert, dass zwischen ihren Stirnflächen 16, 16a stets ein im Wesentlichen konstanter Abstand während des Schweißvorganges eingehalten wird. Während der Schweißbewegung 82 werden beide Dorne 1, 1a so nachgeführt, dass deren Stirnflächen 16, 16a mit seitlichem Versatzabstand der Schweißposition 82 folgen und einen Freiraum unterhalb der Schweißstelle 82 freilassen.
  • In einer anderen Ausführungsform des oben beschriebenen Schweißverfahrens ist es möglich, auf die innere Abstützung des Hohlprofiles 2 während des Schweißens zu verzichten und den oder die Formdorne 1, 1a vor dem Schweißen aus dem Hohlprofil 2 zu entfernen. Hierbei wird dann vorzugsweise anstelle des Formdorns nur eine Auffangvorrichtung 7 an der Schweißstelle angeordnet und über eine Stelleinrichtung mitgeführt.
  • Ein anderer Aspekt betrifft ein Verfahren zum Herstellen von längsnahtgeschweißten Hohlprofilen 2 mit dem erfindungsgemäßen Formwerkzeug bzw. Formdorn 1 in Kombination mit äußeren Formwerkzeugen, wie die ersten und zweiten Formwerkzeughälften 3L, 3R; 300L, 300R.
  • Bei diesem Verfahren wird zunächst ein ungeformter Formling bzw. ein ungeformtes Blech 2 zwischen den Formdorn 1 und eine Grundfläche 5 gelegt, wobei die Blechlängskanten parallel zu zwei gegenüberliegenden äußeren Formwerkzeugen 3L, 3R zu liegen kommen. Das Blech 2 bzw. der Formling ist entweder eben oder es wurde in Richtung der späteren Einformung eingerollt oder vorgebogen, sodass das Blech ein wannenförmiges oder U-ähnliches Profil bildet. Um ein Verrutschen des Bleches 2 während der nachfolgenden Umformung zu verhindern, kann der Druckmantel 11 des Formdorns 1 gedehnt werden um das Blech 2 gegen die Grundplatte 5 zu verklemmen.
  • Im nächsten Verfahrensschritt formen mindestens zwei äußere Formwerkzeughälften 3L, 3R; 300L, 300R das Blech 2 aus unterschiedlichen Richtungen gegen den dazwischen angeordneten Formdorn 1 zu einem O-förmigen Hohlprofil 2 um, wobei die äußeren Formwerkzeuge 3L, 3R aus einer zum Formdorn 1 entfernten Ausgangsposition, einer Offenposition – in einer Relativbewegung zueinander in eine Position nahe des Dornumfanges – in eine Schließposition – gefahren werden.
  • Die Formwerkzeuge 3L, 3R bestimmen dabei die Außenkontur des zu erzeugenden Hohlprofils 2. Weiterhin sind die äußeren Formwerkzeughälften 3L, 3R so gestalten, dass sie in der zusammengefahrenen Position im Fügebereich der Blechlängskanten eine Aussparung aufweisen. In diese Aussparung wird durch eine Stelleinrichtung ein sich über die gesamte Länge des Formwerkzeug erstreckender ebener Anschlag 4 eingeführt. Während des Umformens laufen die Blechlängskanten entlang der durch die äußeren Formwerkzeuge 3L, 3R vorgegebenen Kontur seitlich auf diesen Anschlag zu, wodurch die Lage des Fügespaltes definiert wird da ein Weiterumlaufen des Bleches über den Anschlag 4 hinaus nicht möglich ist.
  • Die Spaltbreite zwischen dem Formdorn und Formwerkzeugen sowie die Umformkraft können über die radiale Dehnung des Formdorns und/oder durch Ändern der Relativposition der äußeren Formwerkzeuge 3L, 3R gezielt beeinflusst werden. Vorzugsweise wird die Relativbewegung der äußeren Formwerkzeuge 3L, 3R durch eine Stelleinrichtung positionsgeregelt ausgeführt, wohingegen die radiale Dehnung des Druckmantels 11 des Formdorns 1 kraft- oder druckgeregelt ausgeführt wird.
  • Ein positionsgeregeltes Verstellen der radialen Dehnung des Druckmantels 11 Formdorns 1 kann fallweise durchgeführt werden, wobei entweder die beschriebene Umrechnung von Innendruck der Druckkammer 12 in radiale Dehnung oder die direkte Erfassung der radialen Dehnung des Druckmantels mittels Wegmess-Vorrichtung oder beides zur Verwendung kommen. Der Druckmantels 12 des Formdorns 1 erlaubt somit ein gezieltes Nachdrücken des Bleches 2 gegen die äußeren Formwerkzeuge 3L, 3R, 300L, 300R, wodurch Maß- und Formabweichungen des Profils reduziert und die Form des Hohlprofiles kalibriert werden.
  • Nach dem Umformen wird der Anschlag 4 aus dem Fügespalt durch eine Stelleinrichtung entfernt, um den Fügespalt 2z für die nachfolgenden Verfahrensschritte freizugeben. Gegebenenfalls können die Formwerkzeughälften 3L, 3R nach der Entnahme des Anschlags weiter zusammengefahren werden, um den Fügespalt 2z zwischen den Blechlängskanten weiter zu verkleinern. Im Ergebnis des beschriebenen Umform-Verfahrens ist aus dem Blech 2 ein O-förmiges Schlitzprofil 2a entstanden, wobei sich die Blechlängskanten im Bereich des Fügespaltes 2z direkt gegenüberstehen, so dass zum Ausbilden eines Rohres bzw. Hohlprofils 200 die Blechlängskanten miteinander verschweißbar sind.
  • Im nächsten Verfahrensschritt werden die Blechlängskanten unter Abstützung durch die äußeren Formwerkzeughälften 3L, 3R und mindestens eines inneren Formdorn 1 entlang des Fügespaltes 2z miteinander verschweißt.
  • Dazu ist eine Schweißvorrichtung 8 vorgesehen, welche entlang des Fügespaltes 2z bewegbar angeordnet ist. Der für das Schweißen notwendige seitliche Freiraum wird durch eine Aussparung der Formwerkzeughälften 3L, 3R im Bereich des Fügespaltes 2z des Hohlprofils 200 bereitgestellt. Unterhalb der Schweißposition 82 wird ein Freiraum durch Nachfahren des Formdorns 1 in Längsrichtung gebildet, indem die Stirnseitenwandung 16 mit einem seitlichen Versatz relativ zur aktuellen Schweißposition 82 ausgerichtet wird. Während des Schweißens synchronisiert eine Stelleinrichtung die Bewegung des Formdorns 1 mit der Bewegung der Schweißvorrichtung 8, sodass stets ein seitlicher Versatz der Dornstirnfläche 16 zur aktuellen Schweißposition 82 eingehalten wird. Ein Festschweißen des Bleches 2 auf dem Formdorn 1 oder eine Beschädigung des Formdorns 1 beim Schweißen wird dadurch verhindert.
  • Zusätzliche Ausführungsformen in der Umformvorrichtung und in dem Schweißverfahren bzw. in der Art der anwendbaren Schweißvorrichtung 8 ergeben sich aus dem verwendeten Material zur Ausbildung des Hohlprofils 2. So sind neben metallischen Werkstoffen auch Kunststoffe, Verbundwerkstoffe sowie Sandwichstrukturen möglich. Die technologischen Parameter wie beispielsweise Umformkraft und Umformgeschwindigkeit der Formwerkzeuge 3L, 3R, 300, 1 sind an die Materialauswahl einzustellen und anzupassen.
  • Insbesondere das angewendete Schweißverfahren ist an das verwendete Material der Platine 2 bzw. des Halbzeuges anzupassen, das in das Hohlprofil 200 umzuformen ist.
  • Bei der Ausbildung des Hohlprofils 200 aus einem Werkstoff, der einen größeren Wärmeeintrag zulässt, wie beispielsweise metallische Werkstoffe, können Schweißverfahren wie Induktions- und Widerstandsschweißen angewendet werden.
  • In 13 ist eine Ausführungsform einer Umform-Vorrichtung B1 zum Freiformbiegen von Rohren 200 in einer Rohrbiege-Vorrichtung gezeigt, in der einer der oben beschriebenen Ausführungsformen der Formdorne 1 mit Druckmantel 11 verwendet wird.
  • Ein zu biegendes Rohr 200 wird zuerst auf den Formdorn 1 gesteckt und durch diesen in seiner Lage zentriert und gegen den Druckmantel 11 vorgespannt.
  • Zur Montage und zur Führung des Formdorns 1 an der Rohrbiege-Vorrichtung B1 ist an der Stirnfläche 16 des Formdorns 1 ein stiftförmiger Anschlussadapter 17 ausgebildet, der mit der Stirnfläche 16 des Formdorns 1 stofflich einstückig verbunden ist oder beispielsweise mittels einer Schraubverbindung angeschraubt und lösbar verbunden ist.
  • Der Anschlussadapter 17 erlaubt es, den Formdorn 1 an eine nicht dargestellte Stelleinrichtung zu koppeln, um diesen in einer Z-Längsrichtung zu verschieben und/oder um den Formdorn 1 um seine Längsachse L zu rotieren. Die auf das Rohr 200 wirkende Spannkraft ist mittels des dehnbaren Druckmantels des Formdorns 1 einstellbar. Ebenso kann der Druckmantel 11 des Formdorns 1 durch radiales Dehnen des Druckmantels 11 durch Erhöhung oder Erniedrigung des Innendrucks Änderungen im Rohrdurchmesser folgen, und der Bildung von Falten oder einer Ausdünnung des Materials an der Biegestelle entgegenwirken.
  • Wie in 13 dargestellt, weist die Umform-Vorrichtung B1 zum Freiformbiegen von Rohren 200 benachbart zu dem Formdorn-Ende 16, das in das zu biegende bzw. zu krümmende Rohr 200 eingesetzt wird, eine Führungseinrichtung 92 auf, die das Rohr 200 gegen den Formdom 1 arretiert und das in einen Biegekopf 9 der Umform-Vorrichtung B1 hineinragende Rohrende des zu biegenden Rohres 200 führt.
  • Eine in 13 nicht dargestellte Stelleinrichtung, die in Eingriff mit dem Anschlussadapter 17 des Formdorns 1 montierbar ist, verlagert das freie Ende des auf den Formdorn aufgezogenen Rohres 200 in den Biegebereich des Biegekopfes 9. Der Biegekopf 9 umgreift das Rohrende kraftschlüssig. Schwenkt der Biegekopf 9 nun orthogonal zur Mittelachse ML des Rohres 200 und biegt dabei das umgriffene Rohrende plastisch in Richtung der Schwenkbewegung, angezeigt mit Pfeil 91. Nach dem Biegen wird der Kraftschluss des Biegekopfs 9 mit dem Rohrende gelöst, sodass ein neuer Rohrabschnitt entlang des Formdorns 1 in den Biegekopf 9 geschoben werden kann. Während des Biegens kann ein Nachrutschen von Rohrmaterial in die Biegezone gezielt über die Spannkraft des Druckmantels 11 des Formdorns 1 eingestellt werden, so dass einer Faltenbildung oder Materialausdünnung in der Biegezone zuvor gekommen werden kann.
  • Ein Verfahren zum Freiformbiegen von Hohlprofilen, insbesondere von Rohren, in der Rohrbiegevorrichtung B1 nach 13 unter Verwendung des Formdorns 1 mit einstellbaren Druckkammer 12 kann wie nachfolgen beschrieben durchgeführt werden.
  • Das zu biegendes Rohr 200 wird mit einem Ende und einer vorbestimmten Länge über den Formdorn 1 gesteckt und durch Druckbeaufschlagung der Druckkammer 12 und durch Ausbauchung des Druckmantels 11 mittels diesen zentriert und gespannt. Die Spannkraft des Druckmantels 11 ist durch Verstellen des Innendrucks der Druckkammer 12 flexibel einstellbar.
  • Eine Stelleinrichtung, die an den Anschlussadapter 17 des Formdorns 1 angekoppelt ist, bringt das freie Ende des Rohres 200 in Eingriff mit dem Biegekopf 9, der das freie Rohrende kraftschlüssig umgreift. Die Stelleinrichtung kann hierbei auch nur mit einem Abschnittes des Rohres verbunden sein.
  • Die Stelleinrichtung muss nicht zwangsläufig an den Anschlussadapter 17 des Formdorns gekoppelt sein. Aufgabe der Stelleinrichtung ist es, einen neuen Rohrabschnitt entlang des Formdorns über dessen freies Ende in den Biegekopf zu schieben.
  • Der Biegekopf 9 wird nun orthogonal zur Mittelachse ML des Rohrs 200 geschwenkt. Wenn der Biegekopf 9 die Schwenkbewegung ausführt, wie mit Pfeil 91 in 13 angezeigt, wird das umgriffene Rohrende plastisch in Richtung der Schwenkbewegung gebogen. In 13 ist der Zustand des Rohres und die Lage des Biegekopfes nach der Schwenkbewegung dargestellt.
  • Nach dem Biegen wird der Kraftschluss zwischen dem Biegekopf 9 und dem Rohrende gelöst, sodass ein neuer Rohrabschnitt bzw. ein neu zu biegendes Rohr 200 entlang des Formdorns 1 in den geöffneten Biegekopf 9 eingebracht werden kann.
  • Außerdem ist ein kontinuierliches Nachschieben des Rohres 200 während des Biegens möglich, um Radienübergänge im gebogenen Rohr 200 herzustellen. Während des Biegens ist ein zuverlässiges Spannen des Rohres 200 auf dem Formdorn 1 unbedingt erforderlich, um ein ungeplantes Rutschen des Rohres 200 in die Biegezone und Faltenbildung während des Biegens zu vermeiden.
  • Der Formdorn 1 ist für diesen Zweck besonders vorteilhaft, da mittels des Druckmantels 11 die radiale Spannkraft zum Spannen des Rohres 200 präzise einstellbar ist. Damit kann der Formdorn 1 das Nachrutschen des Rohres während des Biegens gezielt steuern oder gegebenenfalls gänzlich unterbinden. Ebenso ist mit einer Ausführungsform des Formdorns 1, der ein Mehrzahl von Druckkammern 12 aufweist, ein abgestuftes Nachdrücken entlang des Rohrumfanges möglich um Maß- und Formabweichungen zu reduzieren oder beispielsweise unterschiedliche Spannkräfte am inneren und äußeren Biegeradius zu applizieren.
  • Außerdem kann der Formdorn 1 bei der Walzprofilierung als innere Abstützung und Führung der Platine bzw. des Halbzeuges 2 zum Bilden des Hohlprofiles 2 eingesetzt werden, wie in 14 dargestellt.
  • Beim Walzprofilieren läuft der Formling bzw. das Blech 2 durch hintereinander angeordnete Profilwalzen 900, die das Blech 2 stufenweise nach oben biegen und hin zu der jeweiligen gegenüberliegenden Profilwalze 900 biegen, bis sich die Blechlängskanten unmittelbar gegenüberstehen und ein Schlitzprofil 2a gebildet ist. Anschließend werden die Blechlängskanten des hohlförmigen Schlitzprofils 2a innerhalb der Vorrichtung miteinander verschweißt, beispielsweise mit der Schweißvorrichtung 8, sodass ein längsnahtgeschweißtes Hohlprofil 2 entsteht. Eine von innen wirkende Abstützung des Bleches 2 und insbesondere eine präzise Führung der Blechlängskanten im Bereich des Fügespaltes 2z leisten dabei einen erheblichen Beitrag zur Maß- und Formgenauigkeit des erzeugten Hohlprofils 200.
  • Verfahrensgemäß wird diese von innen wirkende Abstützung und Führung des Bleches 2 dadurch erreicht, dass der Formdorn 1 zwischen den Profilwalzen 900 angeordnet wird und das Blech 2 gegen die Profilwalzen 900 von innen mittels des verstellbaren Druckmantels 11 des Formdorns 1 gedrückt wird. Dabei kann die Dehnung und Spannkraft des Druckmantels 11 durch Regelung oder Steuerung des Drucks in der Druckkammer 12 eingestellt werden.
  • In 14 ist eine Ausführungsform einer Walzprofilier-Vorrichtung T1 unter Verwendung des Formdorns 1 mit Druckmantel 11 und Formdornkern 14 dargestellt.
  • Unter Verwendung des Formdorns 1 kann aus einem Halbzeug, hier einem Blech 2 mit der in 14 dargestellten Walzprofilier-Vorrichtung T1, nach dem nachfolgen aufgeführten Verfahren ein Hohlprofil 200 ausgebildet werden.
  • Das ungeformte Blech 2 wird durch eine Mehrzahl von hintereinander angeordnete Profilwalzen 900 geführt, die stufenweise das Blech zu einem Schlitzprofil 2a biegen und mit einer nicht dargestellten Schweißvorrichtung 8 zu einem Hohlprofil 200 verschweißen. Das Blech 2 kann von innen mittels des Druckmantels 11 des Formdorns 1 gegen die Profilwalzen 900 einstellbar gedrückt werden.
  • Besonders vorteilhaft ist die innere Abstützung mittels des Druckmantels 11 im Bereich des Fügespaltes 2z, da der Formdorn 1 die Blechkanten in radiale Richtung zueinander ausrichtet und dadurch ein exaktes Verschweißen begünstigt. Maß- und Formabweichungen werden infolgedessen signifikant reduziert.
  • Da der Biegeradius kontinuierlich mit dem Durchlauf 901 des Bleches 2 durch die Profilwalzen 900 reduziert wird, kann es zweckmäßig sein, den Querschnitt des Formdorns 1 entlang seiner Längsachse ebenfalls zu reduzieren. Der Formdom 1 folgt dadurch dem in Durchlaufrichtung 901 kleiner werdenden Biegeradius und gewährleistet eine wirksame Abstützung des Blechs 2 beziehungsweise des entstehenden Schlitzprofils 2a bzw. Hohlprofils 200.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform des Walzprofilier-Verfahrens und der Walzprofilier-Vorrichtung T1 wird vorteilhafterweise ein Formdorn 1 mit einer Mehrzahl von individuelle einstellbaren, unabhängige Druckkammern 12 angewendet, die in Durchlaufrichtung des Bleches 2, wie mit dem Pfeil in 14 angezeigt, entlang des Formdorns 1 angeordnet sind, so dass die Spannkraft des Druckmantels 11 bei kleiner werdenden Biegeradien den steigenden Umformkräften im Blech 2 stufenweise einstellbar ist. Die Druckkammern 12 sind jeweils individuell einstellbar und weisen eine Druckmessvorrichtung und/oder eine Wegmessvorrichtung 100 zum Bestimmen des Innendruckes und/oder der Ausbauchung des Druckmantels 11 auf.
  • Sowohl beim Biegen von Blechen 2 zu Hohlprofilen 200 als auch beim Biegen von Rohren 200 eignet sich der Formdom 1 mit Druckmantel 11, da er ein flexibles Einstellen der Spann- und Umformkräfte erlaubt. Der prinzipielle Aufbau des Formdorns 1 ist für beide Verfahren gleich und muss lediglich in seinen Abmaßen, Nennkräften und Anschlussadaptern 17 an den jeweiligen Verwendungszweck angepasst werden. Dabei sind verschieden Ausführungsformen des Formdorns 1 und des daran ausgebildeten Druckmantels 11 möglich, wie in den 1 bis 6 dargestellt und beschrieben.
  • Der Druckmantel 11 kann das Formwerkzeug 1, umfänglich vollständig oder auch nur teilweise umgeben, so dass ein Innenformwerkzeug oder Formdorn ausgebildet ist, der an der Innenseite des Formlings bzw. des Bleches 2 wirkt, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn das Formwerkzeug 1 zum Formen der Innenwandung eines Hohlprofils als inneres Formwerkzeug oder Formdorn 1 angewendet wird.
  • Der Druckmantel 11 kann auch an äußeren Formwerkzeughälften 3L, 3R, 300L, 300R vorgesehen sein und der Form-Kavität zugewandt sein, so dass ein äußeres Formwerkzeug 300 mit Druckmantel 11 einer Umformvorrichtung ausgebildet wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2110378 A [0006]
    • DE 966111 [0007]
    • DE 4432674 C1 [0011]
    • DE 593622 [0012]
    • DE 7324077 U [0013]
    • WO 99/67037 A1 [0014]
    • DE 102004046687 B3 [0015]
    • DE 102008003442 B4 [0017]
    • DE 3000170 C2 [0018]

Claims (23)

  1. Formwerkzeug (1, 1a, 300) zum Formen eines Hohlprofiles (200) mittels eines Druckmantels (11), insbesondere eines Rohres, aus einem Längsprofil, wie einer ungeformten Platine oder Blech, wobei das Formwerkzeug (1, 1a, 300) eine Druckkammer (12) aufweist, die von dem Druckmantel (11) zumindest teilweise definiert wird, wobei durch Einstellen des Innendrucks in der Druckkammer (12), die Dehnung und Spannkraft des Druckmantels (11) zum Formen des Hohlprofils durch Zufuhr und/oder Abfuhr eines Druckmediums in die Druckkammer (12) unter Berücksichtigung der Verformung des Hohlprofils (200) einstellbar ist.
  2. Formwerkzeug (1, 1a, 300) nach Anspruch 1, mit einem Formdorn (1), der einen im Wesentlichen kreisförmigen, vieleckigen, konkaven und/oder konvexen Querschnitt aufweist, und/oder einer zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung bewegbaren Formbacke (3L, 3R; 300L, 300R), wobei der Formdorn (1) und/oder die Formbacke (3L, 3R; 300L, 300R) wenigstens teilweise von einem Druckmantel (11) umgeben sind.
  3. Formwerkzeug (1, 1a, 300) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Druckkammer (12) in Längsrichtung (L) des Formwerkzeuges (1, 1a, 300) von dem Druckmantel (11) und quer zur Längsrichtung des Formwerkzeuges (1, 1a, 300) von einer Stirnseitenwandung (16) begrenzt ist.
  4. Formwerkzeug (1, 1a, 300) nach Anspruch 3, wobei an der Seite der Stirnseitenwandung (16), die der Druckkammer (12) abgewandt ist, ein Anschlussadapters (17) zum Koppeln mit einer Stelleinrichtung zum Bewegen und/oder Drehen des Formdorns (1), insbesondere in seiner Längsachse (L) und/oder in seiner Querachse und/oder herum um seine Längsachse und/oder Querachse, und/oder eine rinnen- oder trichterförmige Auffangvorrichtung (7) angeordnet ist, die mit einer Absaugleitung (71) verbindbar ist.
  5. Formwerkzeug (1, 1a, 300) nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 4, wobei in der Druckkammer (12) im Wesentlichen mittig ein Formdornkern (14) mit radialem Abstand zum Druckmantel (11) angeordnet ist, und/oder sich der Formdornkern (14) von der Stirnseitenwandung (16) der Druckkammer (12) erstreckt.
  6. Formwerkzeug (1, 1a, 300) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, wobei der Druckmantel (11) mindestens eine Zwischenwand (15a) aufweist, so dass die Druckkammer wenigsten eine zweite Druckkammer (12) bildet, wobei die unterteilten Druckkammern (12) nebeneinander und/oder übereinander angeordnet sind und/oder einen wabenartigen Querschnitt aufweisen.
  7. Formwerkzeug (1, 1a, 300) nach wenigstens einen der vorherigen Ansprüche 1 bis 6, wobei der Druckmantel (11) einen metallischen Werkstoff, insbesondere Federstahl, oder ein Elastomer oder ein Polymer oder einen elastischen Verbundwerkstoff aufweist und/oder armiert ist, insbesondere mit Fasern, die Polymer und/oder Elastomer aufweisen.
  8. Formwerkzeug (1, 1a, 300) nach wenigstens einen der vorherigen Ansprüche 1 bis 7, wobei die Druckkammer (12), jede Druckkammer (12) oder eine vorbestimmte Anzahl von Druckkammern (12) mittels mindestens einer Druckleitung (13) versorgt ist und/oder individuell versorgbar ist.
  9. Formwerkzeug (1, 1a, 300) nach wenigstens einen der vorherigen Ansprüche 1 bis 8, wobei die Druckkammer (12) eine Druckmessvorrichtung aufweist oder mit dieser verbunden ist und mit einer Regel- und Steuereinheit zum Übertragen der Messwerte verbindbar ist und/oder die Druckkammer (12) mindestens eine Wegmessvorrichtung (100) aufweist, dessen Messrichtung (101) radial auf den Druckmantel (11) zum Erfassen des Istwerts der radialen Biegung des Druckmantels (11) weist und/oder mittels Dehnmessstreifen mit einer Regel- und Steuereinheit zum Übertragen des Istwertes an dieselbe verbindbar ist.
  10. Formwerkzeug (1, 1a, 300) nach wenigstens einen der vorherigen Ansprüche 1 bis 9, wobei mindestens eine Regel- und Steuereinheit den Zu- und Abfluss des Druckmediums in und aus der jeweiligen Druckkammern (12) steuert/regelt, so dass der Innendruck der Druckkammer (12) oder die Biegung des Druckmantels (11) einem vorgegebenen Sollwert angeglichen wird.
  11. Umformvorrichtung (A1, S1, S2) zum Herstellen eines Hohlprofils, insbesondere eines Rohres, wobei die Umformvorrichtung wenigstens eine erste und eine zweite Formwerkzeughälfte (3L, 3R; 300L, 300R) aufweist, die zwischen einem geschlossenen Zustand, in dem eine Kavität zum Formen des Hohlprofils ausgebildet wird, und einem offenen Zustand zum Einlegen eines umzuformenden Längsprofils, bewegbar sind, wobei zwischen den Formwerkzeughälften (3L, 3R; 300L, 300R) ein Formwerkzeug (1) anordenbar ist, insbesondere ein Formwerkzeug nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 10, wobei an mindestens einem von der Formwerkzeughälften (3L, 3R; 300L, 300R) und/oder dem Formwerkzeug (1) ein Druckmantel (12) angeordnet ist, der die formgebende Kontur des jeweilige Formwerkzeughälfte (3L, 3R; 300L, 300R) bzw. des Formwerkzeuges (1, 1a) wenigstens abschnittsweise oder vollständig umgibt, so dass eine Druckkammer (12) ausgebildet ist, deren Innendruck unter Abhängigkeit des Verformungsgrades des Hohlprofils einstellbar ist.
  12. Umformvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die erste und zweite Formwerkzeughälfte (3L, 3R; 300L, 300R) jeweils eine Ausnehmung (31L, 31R) aufweisen, die die Außenkontur des zu erzeugenden Hohlprofils zum Ausbilden eines Schlitzprofil (2a) mit sich gegenüberliegenden Längskanten bestimmen, wobei das Formwerkzeug (1, 1a) während der Blechumformung zwischen den Formwerkzeughälften (3L, 3R; 300L, 300R) angeordnet ist oder nach dem Zusammenfahren der Formwerkzeughälften (3L, 3R; 300L, 300R) einschiebbar ist.
  13. Umformvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Umformvorrichtung eine Schweißvorrichtung (8) zum Miteinader-Verschweißen der Längskanten des Schlitzprofils (2a) aufweist.
  14. Umformvorrichtung zum Biegen eines Rohres (200) in einen Rohrbogen mit einem vorbestimmten Biegeradius, aufweisend ein in einen ersten Rohrend-Abschnitt des zu biegenden Rohres (200) einsetzbareres Formwerkzeug (1, 1a), das einen das Formwerkzeug (1, 1a) wenigstens teilweise umgebenden Druckmantel (11) zum Zentrieren und zum Spannen des Rohrend-Abschnitt des zu biegendes Rohrs (200) aufweist, und einen schwenkbaren Biegekopf (9), der einen zweiten, freien Rohrend-Abschnitt festlegen kann und das Rohr bei einer Schwenkbewegung plastisch verformt; und eine Stelleinrichtung, die einen Abschnitt des zu biegenden Rohres (200) entlang des Formdorns (1, 1a) in Richtung des Biegekopfes (9) verschieben kann.
  15. Umformvorrichtung zum Walzprofilieren eines Langprofils in ein Walzprofilier-Vorrichtung (T1), die eine Mehrzahl von hintereinander angeordnete Profilwalzen (900) aufweist, wobei ein Formwerkzeug (1, 1a) mit einem getriebefrei einstellbaren Druckmantel (11), insbesondere ein Formwerkzeug nach einem der Anspruche 1 bis 10, zwischen den formgebenden Profilwalzen (900) angeordnet ist.
  16. Umformvorrichtung zum Walzprofilieren nach Anspruch 15, wobei das Formwerkzeug (1, 1a) ein Mehrzahl von getrennt steuerbaren/regelbaren Druckkammern (12) aufweist, die wenigstens teilweise von dem Druckmantel (11) definiert sind, und in Durchlaufrichtung (901) und/oder gegenüber der Profilwalzen (900) angeordnet sind.
  17. Umformvorrichtung zum Walzprofilieren von Hohlprofilen nach Anspruche 15 oder 16, wobei ein zwischen den Profilierwalzen (900) angeordneter Formdorn (1, 1a) mindestens eine Druckkammer (12) mit Druckmantel (11) aufweist, dessen Dehnung und Spannkraft mittels des Innendrucks in der Druckammer (12) unter Berücksichtigung des Verformungsgrades des Hohlprofils (200) einstellbar ist.
  18. Verfahren zum Herstellen eines Hohlprofils, insbesondere eines längsnahtgeschweißten Rohres, mittels eines Formwerkzeuges (1, 1a, 300), insbesondere eines Formwerkzeuges (1, 1a, 300) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Formwerkzeug (1, 1a, 300) eine Druckkammer (12) mit Druckmantel (11) aufweist, dessen Dehnung und Spannkraft mittels des Innendruck in der Druckkammer (12) unter Berücksichtigung des Verformungsgrades des Hohlprofils einstellbar ist.
  19. Verfahren zum Biegen von Hohlprofilen, insbesondere Rohren (200), in einer Rohrbiegevorrichtung (B1) mittels eine Umformvorrichtung, insbesondere einer Umformvorrichtung nach Anspruch 14, wobei durch Verstellen der radialen Dehnung des Druckmantels (11) die Spannkraft zum Rohr (200) unter Berücksichtigung der Querschnittsänderung beim Biegen des Rohres (200) verändern wird.
  20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, wobei ein Verstellen der radialen Dehnung und Spannkraft des Druckmantels (11) des Formwerkzeuges (1, 1a) durch eine Erhöhung oder Senkung des Innendruck in der Druckkammer (12) bewirkt wird, wobei die radiale Dehnung und Spannkraft des Druckmantels (12) mit der Bewegung der formgebenden äußeren Formwerkzeughälften (3L, 3R, 300L, 300R) synchronisiert wird.
  21. Verfahren mindestens einem der Ansprüche 18 bis 20, wobei der Innendruck in jeder Druckkammer (12) des Formwerkzeuges (1) individuell eingestellt wird, so dass sich ein über die Druckmantelfläche des Druckmantels (12) abgestufter Verlauf der radialen Dehnung und Spannkraft einstellt.
  22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21 mit einem Formwerkzeug (1, 1a) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei mittels einer Stelleinrichtung die Position des Formwerkzeuges (1, 1a) synchron zur der Bewegung der formgebenden äußeren Formwerkzeughälften (3L, 3R, 300) durchgeführt wird oder während des Schweißens eines Fügespaltes des geformten Hohlprofils die Bewegung des Formwerkzeuges (1, 1a) mit der Schweißbewegung (82) synchronisiert wird, wobei ein seitlicher Versatz zur aktuellen Schweißposition (82) eingehalten wird.
  23. Verfahren nach Anspruch 22, wobei die radialen Dehnung und Spannkraft des Druckmantels (11) des Formwerkzeuges (1) mit der Bewegung des Biegekopfes (91) und/oder einer Vorschubbewegung des Rohres (200) zeitlich synchronisiert und eingestellt wird.
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