DE102018115382B4

DE102018115382B4 - Verbinden von Blechendabschnitten mittels Umformen

Info

Publication number: DE102018115382B4
Application number: DE102018115382.1A
Authority: DE
Inventors: Roland Ruegenberg
Original assignee: Individual
Current assignee: Ruegenberg Roland De
Priority date: 2018-06-26
Filing date: 2018-06-26
Publication date: 2022-01-05
Anticipated expiration: 2038-06-27
Also published as: CN112512718B; US20210245223A1; CN112512718A; DE102018115382A1; WO2020002466A1; US11986873B2

Abstract

Verfahren zum Verbinden zweier aufeinander angeordneter Blechendabschnitte (102, 104) mittels Umformen, wobei das Verfahren umfasst:• Bereitstellen eines Doppelblechelements (100), welches die beiden aufeinander angeordneter Blechendabschnitte (102, 104) umfasst und sich in einer Erstreckungsebene (152) erstreckt, wobei die beiden Blechendabschnitte (102, 104) entlang einer in der Erstreckungsebene (152) liegenden Verbindungslinie miteinander zu verbinden sind,• Bilden eines Verbindungsabschnitts (176; 602) entlang der Verbindungslinie, wobei das Bilden des Verbindungsabschnitts (176; 602) umfasst:◯ Einbringen einer sich entlang der Verbindungslinie erstreckenden ersten Vertiefung (160) in das Doppelblechelement (100),◯ Bilden eines ersten gefalteten Abschnitts (166) des Doppelblechelements (100) entlang der Verbindungslinie, wobei zwei einander gegenüberliegende Innenwände (162, 164) der ersten Vertiefung (160) aneinandergedrückt werden,• Aufrichten des Verbindungsabschnitts (176; 602) relativ zu der Erstreckungsebene (152) des Doppelblechelements (100) durch Umbiegen eines den Verbindungsabschnitt (176; 602) umfassenden Teils des Doppelblechelements (100) entlang einer sich parallel zur Verbindungslinie erstreckenden ersten Biegeachse (604), sodass sich der Verbindungsabschnitt (176; 602) senkrecht zu der Erstreckungsebene (152) erstreckt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbinden zweier aufeinander angeordneter Blechendabschnitte.
Zum Verbinden von Blechen sind beispielsweise Schweißverfahren bekannt. Eine Verwendung eines solchen Schweißverfahren kann aber zu Schrumpfungen, hohen inneren Spannungen und Gefügeveränderungen im Nahtbereich der miteinander zu verbindenden Bleche führen. Dabei besteht die Gefahr, dass es zu einer Sprödbruchneigung sowie Rissbildung im Nahtbereich kommen kann.
Bei dünnen Blechen ist es ferner üblich, die Bleche durch Punktschweißen miteinander zu verbinden. Bei unebenen Blechen oder in Gegenwart von zusätzlichem Fremdmaterial, etwa von Beschichtungen, von welchem Partikel in die Schweißstelle gelangen können, besteht eine erhöhte Gefahr, dass es zu Fehlschweißungen kommen kann. Zudem ergibt sich im Fall eines Schweißverfahrens im Allgemeinen die Notwendigkeit, dass zur Vermeidung einer Verletzungsgefahr nach dem Schweißen verbliebene scharfkantige Blechränder mit einem zusätzlichen Kantenschutz versehen oder in einem weiteren Bearbeitungsschritt zusätzlich umgeschlagen werden müssen.
Die DE 22 100 55 C3 beschreibt ein Verfahren zum Verbinden aneinanderliegender Ränder von Blechen, wobei die Ränder gegenüber den übrigen Blechteilen im wesentlichen senkrecht hochgestellt sind und wobei der erste Rand zwei zusätzliche, in gleicher Richtung und im Abstand angeordnete Abkantungen von etwa 90° aufweist und der zweite Rand mit einer zusätzlichen 90°-Abkantung dem ersten Rand bis zur letzten Abkantung anliegt und bei dem das Randende des ersten Randes um das Randende des zweiten Randes um einen Winkel bis zu 80° gebogen wird, wobei zugleich mit dem restlichen Einbiegen des Randendes des ersten Randes zu einem Gesamtbiegewinkel von etwa 90° eine das Zurückfedern des eingebogenen Randendes verhindernde Schrägbiegung der beiden hochgestellten Randabschnitte um etwa 45° durchgeführt wird.
Die US 2 436 383 A beschreibt für das Bildung einer Blechverbindung, die üblicherweise als „Pittsburgh Lock“ bezeichnet wird, ein Verfahren, welches die Schritte umfasst, dass zuerst eine langsame Biegekurve gebildet wird, die sich nach innen zu dem Metall und in einem Winkel von etwa 45 ° mit dem Metall biegt, und gleichzeitig eine V-Biegung gebildet wird angrenzend an die Kurve, dass zweitens ein Versatz von der Kurve in dem Metall gebildet wird, wobei der Versatz weniger als 90°, aber mehr als 45° beträgt, während gleichzeitig ein flacher Abschnitt angrenzend an den Versatz parallel zu, aber in einer anderen Ebene als der Hauptkörper des Metalls, gebildet wird und dass gleichzeitig die im ersten Schritt gebildeten V-Biegung vertieft wird und dass anschließend die Verbindung fertiggestellt wird durch Falten der V-Biegung unter dem flachen Abschnitt in eine parallele Ausrichtung mit dem Hauptkörper des Metalls und dem flachen Abschnitt, wobei der im zweiten Schritt gebildete Versatz während der folgenden Operationen durchgängig beibehalten wird.
Die US 4 562 721 A beschreibt eine Maschine zum Abkanten von Blechzuschnitten. Zum Abkanten eines Blechzuschnitts wird mindestens ein Abkantelement bereitgestellt, welches eine Abkantfläche aufweist und von einem Exzenter angetrieben wird, um eine hin- und hergehende Schlagbewegung auszuführen. Der Blechzuschnitt wird zum Abkanten in den Spalt zwischen dem Abkantelement und einem stationären Amboss gezogen. Das Abkantelement ist schwenkbar in einer Halterung montiert, um die Bedienung zu vereinfachen und ein ordentliches Abkanten zu erzielen. Das Abkantelement ist dazu eingerichtet, sich an den momentanen Verformungswiderstand des Blechzuschnitts anzupassen. Wenn ein Blechzuschnitt zweimal abzukanten ist, ist dem ersten Abkantelement ein entsprechendes zweites Abkantelement nachgeordnet, das ebenfalls schwenkbar in einer Halterung montiert ist.
Die JP S63-295 023 A beschreibt ein Bilden einer V-förmigen kleinen Rauheit auf der Klingenoberfläche einer Ersatzbiegeklinge. Ein Vorbiegen wird unter Einfügen eines Werkstücks ausgeführt, indem die Ersatzbiegeklinge zusammen mit einer unteren Matrize verwendet wird. Ein großer Metallüberschuss kann absorbiert werden, indem er durch Erzeugung eines kleinen Metallüberschusses auf dem Kontraktionsflanschteil eines Werkstücks verteilt wird. Auch durch die auf der Klingenoberfläche der Ersatzbiegeklinge gebildete Rauheit kann die Verteilung in der Form und Länge des Werkstücks absorbiert werden, wodurch die Korrekturzeit eines Pressgegenstands verringert werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Verbinden zweier Blechendabschnitte zu schaffen.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird jeweils mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Ausführungsformen umfassen ein Verfahren zum Verbinden zweier aufeinander angeordneter Blechendabschnitte mittels Umformen. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen eines Doppelblechelements, welches die beiden aufeinander angeordneter Blechendabschnitte umfasst und sich in einer Erstreckungsebene erstreckt. Die beiden Blechendabschnitte sind entlang einer in der Erstreckungsebene liegenden Verbindungslinie miteinander zu verbinden. Nach Ausführungsformen verläuft die Verbindungslinie parallel zu einem Rand des Doppelblechelements. Entlang der Verbindungslinie wird ein Verbindungsabschnitt gebildet. Das Bilden des Verbindungsabschnitts umfasst ein Einbringen einer sich entlang der Verbindungslinie erstreckenden ersten Vertiefung, z.B. einer v-förmigen Vertiefung, in das Doppelblechelement. Ein erster gefalteter Abschnitt des Doppelblechelements entlang der Verbindungslinie wird gebildet, wobei zwei einander gegenüberliegende Innenwände der ersten Vertiefung aneinandergedrückt werden. Durch das Aneinanderdrücken der Innenwände wird die erste Vertiefung geschlossen. Nach Ausführungsarten verbleibt lediglich ein schmaler Spalt zwischen den beiden aneinandergedrückten Innenwänden.
Der Verbindungsabschnitt, welcher den ersten gefaltete Abschnitt umfasst, wird relativ zu der Erstreckungsebene des Doppelblechelements aufgerichtet durch Umbiegen eines den Verbindungsabschnitt umfassenden Teils des Doppelblechelements entlang einer sich parallel zur Verbindungslinie erstreckenden ersten Biegeachse, sodass sich der erste gefaltete Abschnitt bzw. Verbindungsabschnitt senkrecht zu der Erstreckungsebene erstreckt.
Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass ein Verfahren für ein schnelles und zuverlässiges Verbinden zweier Blechendabschnitte bereitgestellt wird, welches beispielsweise herkömmliche Schweißprozesse abzulösen vermag. Dabei zeichnet sich das Verfahren durch eine hohe Stabilität, Zuverlässigkeit, Schnelligkeit und einen geringen Wartungsaufwand aus. Beispielsweise wird bei dem hier vorgeschlagenen Verfahren zum Verbinden ein Bilden bzw. Verbleiben von scharfen Kanten verhindert. Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass der resultierende Verbindungsabschnitt sich durch eine kleine Dimensionierung auszeichnet und insbesondre eine geringe Ausdehnung parallel zur ursprünglichen Erstreckungsebenen aufweist als die beiden Blechendabschnitte vor der Anwendung des Verfahrens. Das Verfahren ermöglicht es vollautomatisierte Anlagen zum Verbinden der Blechendabschnitte zu verwenden, welche Bearbeitungszeiten im Bereich wenige Sekunden ermöglichen. So können beispielsweise Bearbeitungszeiten von unter drei Sekunden pro Doppelblechelement erzielt werde. Nach Ausführungsformen weist der den Verbindungsabschnitt umfassende Teil des Doppelblechelements in Folge des Aufrichtens ausgehende von der ersten Biegeachse nur eine geringe Ausdehnung parallel zur ursprünglichen Erstreckungsebene des Doppelblechelements von wenigen Millimetern auf. Beispielsweise beträgt die Ausdehnung unter 4 mm oder unter 3 mm. Nach Ausführungsformen weist der Verbindungsabschnitt eine Breite derselben Größe auf.
Nach Ausführungsformen umfasst das Bilden des Verbindungsabschnitts ferner ein Einbringen einer sich entlang der Verbindungslinie erstreckenden zweiten Vertiefung, z.B. einer v-förmigen Vertiefung, in das Doppelblechelement. Ein zweiter gefalteter Abschnitt des Doppelblechelements entlang der Verbindungslinie wird gebildet, wobei zwei einander gegenüberliegende Innenwände der zweiten Vertiefung aneinandergedrückt werden und der zweite gefaltete Abschnitt den ersten gefalteten Abschnitt umfasst. Durch das Aneinanderdrücken der Innenwände wird die zweite Vertiefung geschlossen. Nach Ausführungsarten verbleibt lediglich ein schmaler Spalt zwischen den beiden aneinandergedrückten Innenwänden.
Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass durch das mehrmalige, beispielsweise zweimalige, Einfalten und die resultierende spezifische Form, der zweite gefaltete Abschnitt des Doppelblechelements und damit die von dem resultierenden Verbindungsabschnitt bereitgestellte Verbindung zwischen den beiden Blechendabschnitte eine hohe Stabilität aufweist.
Nach Ausführungsformen handelt es sich bei dem Verbindungsabschnitt um den zweiten gefalteten Abschnitt. Ein Verbindungsabschnitt, welcher den ersten und den zweiten gefalteten Abschnitt umfasst, d.h. doppelt gefaltet ist, wird beispielsweise entlang eines geraden Rands des Doppelblechelements gebildet. Durch die doppelte Faltung kann eine sehr hohe Stabilität der Verbindung implementiert werden. Nach Ausführungsformen handelt es sich bei dem Verbindungsabschnitt um den ersten gefalteten Abschnitt. Ein Verbindungsabschnitt, welcher nur den ersten gefalteten Abschnitt umfasst, d.h. einmal gefaltet ist, wird beispielsweise entlang eines gekrümmten Rands des Doppelblechelements gebildet. Entlang eines gekrümmten Rands, d.h. auf einer gebogenen Kurvenbahn, kann eine einfache Faltung den Vorteil einer einfacheren Bearbeitung, beispielsweise in Folge eines geringeren Maßes innerer Materialspannungen, bei gleichzeitig ausreichender Stabilität der Verbindung haben.
Unter einer Verbindungslinie wird hier eine Linie, z.B. eine Gerade oder eine gebogene Kurvenbahn, verstanden, entlang derer eine Verbindung zwischen den beiden Blechendabschnitten hergestellt wird. Unter einem Verbindungsabschnitt wird ein sich entlang einer Verbindungslinie erstreckender Abschnitt eines Doppelblechelements verstanden, in welchem die beiden Blechendabschnitten des Doppelblechelements durch Umformung miteinander verbunden sind, d.h. einen Abschnitt eines Doppelblechelements in welchem die Umformung erfolgt ist.
Nach Ausführungsformen umfasst das Verfahren vor dem Aufrichten des Verbindungsabschnitts ein Ausrichten des Verbindungsabschnitts. Das Ausrichten des Verbindungsabschnitts umfasst ein Biegen des Verbindungsabschnitts um eine sich parallel zur Verbindungslinie erstreckende zweite Biegeachse, sodass sich der Verbindungsabschnitt parallel zu der Erstreckungsebene des Doppelblechelements erstreckt. Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass das Ausrichten des Verbindungsabschnitts das Aufrichten des Verbindungsabschnitts erleichtert.
Nach Ausführungsformen handelt es sich bei dem Verbindungsabschnitt um den zweiten gefalteten Abschnitt und das Verfahren umfasst vor dem Aufrichten des zweiten gefalteten Abschnitts ein Ausrichten des zweiten gefalteten Abschnitts. Das Ausrichten des zweiten gefalteten Abschnitts umfasst ein Biegen des zweiten gefalteten Abschnitts um eine von einem Rand der zweiten Vertiefung bereitgestellten zweiten Biegeachse, sodass sich der zweite gefaltete Abschnitt parallel zu der Erstreckungsebene des Doppelblechelements erstreckt.
Nach Ausführungsformen umfasst das Doppelblechelement einen Rand, welcher ein freies Ende des Doppelblechelements bereitstellt. Die Verbindungslinie, entlang derer die beiden Blechendabschnitte miteinander zu verbinden sind, verläuft beispielsweise parallel zu diesem Rand. Durch ein Ausführen des zuvor beschriebenen Verfahrens zum Verbinden zweier aufeinander angeordneter Blechendabschnitte wird das freie Ende des Doppelblechelements zweimal umgeschlagen und aufgerichtet.
Nach Ausführungsformen handelt es sich bei den beiden Blechendabschnitte jeweils um Randabschnitte zweier miteinander zu verbindender Teile. Beispielsweise handelt es sich bei den beiden miteinander zu verbindenden Teile um zwei Halbschalenelemente bzw. zwei Hohlkörperhälften. So kann es sich nach Ausführungsformen bei den beiden Teilen um zwei Hälften einer Fahrzeugkatalysatorhülle handeln.
Unter einem Blech wird hier ein flaches Walzwerkfertigprodukt aus Metall, z.B. Edelstahl, verstanden. Das Blech kann ferner zusätzliche Materiallagen, etwa Beschichtungen, aufweisen. Die zusätzlichen Materiallagen können Metalllagen und/oder Nichtmetalllagen umfassen. Das Blech kann eine ebene Oberfläche oder eine profilierte Oberfläche aufweisen, beispielsweise eine gewellte, genoppte mit einem Rillenmuster und/oder mit einem Wabenmuster versehene Oberfläche aufweisen.
Nach Ausführungsformen weisen die beiden Blechendabschnitte jeweils einen Rand auf, wobei sich die beiden Ränder der aufeinander angeordneten Blechendabschnitte parallel zueinander erstrecken. Beispielsweise erstrecken sich die beiden aufeinander angeordneten Blechendabschnitte des Doppelblechelements ausgehend von ihren beiden Rändern parallel zueinander in dieselbe Richtung. Nach Ausführungsformen erstrecken sich die beiden Ränder der beiden aufeinander angeordneten Blechendabschnitte parallel zu einem Rand des Doppelblechelements. Nach Ausführungsformen wird der Rand des Doppelblechelements von einem oder beiden Rändern der beiden aufeinander angeordneten Blechendabschnitte bereitgestellt.
Unter einem gefalteten Abschnitt des Doppelblechelements wird hier ein Abschnitt des Doppelblechelements verstanden, welcher mindestens zwei sich infolge einer Faltung, d.h. einer Biegung um 180° entlang einer Biegeachse, aufeinander angeordnete Teilabschnitte des Doppelblechelements umfasst.
Nach Ausführungsformen umfasst das Doppelblechelement ein freies Ende, bei welchem es sich im Rahmen der Biegsamkeit der beiden Blechendabschnitte um ein freibewegliches Ende handelt. Nach Ausführungsformen umfasst das Doppelblechelement ferner ein fixiertes Ende, welches sich beispielsweise parallel zu dem freien Ende erstreckt. Nach Ausführungsformen ist das fixierte Ende zumindest zeitweise unbeweglich fixiert. Nach weiteren Ausführungsformen ist das fixierte Ende derart fixiert, dass lediglich Bewegung parallel zu der Verbindungslinie ermöglicht werden. Nach Ausführungsformen ist das fixierte Ende zum Fixieren in einer Klemmvorrichtung, welche beispielsweise zwei Klemmelemente mit jeweils einer Klemmfläche umfasst, eingeklemmt.
Nach Ausführungsformen wird ein Rand der ersten Vertiefung von einem Rand des Doppelblechelements gebildet. Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass sie eine kompakte Verbindung zwischen den beiden aufeinander angeordneter Blechendabschnitten des Doppelblechelements ermöglichen. So kann der Abstand zwischen der ersten Vertiefung und dem Rand des Doppelblechelements minimiert werden. Dabei erstreckt sich die erste Vertiefung parallel entlang des Rands des Doppelblechelements.
Nach Ausführungsformen wird eine erste der zwei einander gegenüberliegenden Innenwände der zweiten Vertiefung zumindest teilweise von dem ersten gefalteten Abschnitt bereitgestellt. Nach Ausführungsformen umfasst die erste der beiden einander gegenüberliegenden Innenwände der zweiten Vertiefung den Rand des Doppelblechelements. Der Rand des Doppelblechelements wurde dabei beispielsweise in Folge des Umschlagens des freien Endes des Doppelblechelements auf dessen Oberfläche gefaltet. Durch dieses Falten kann verhindert werden, dass nach dem Verbinden der beiden Blechendabschnitte eine von dem Rand des Doppelblechelements umfasste scharfe Kante zugänglich bleibt.
Nach Ausführungsformen werden die erste und die zweite Vertiefung beide in eine erste Oberfläche des Doppelblechelements eingebracht.
Nach Ausführungsformen umfasst das Bilden des Verbindungsabschnitts ferner ein Einbringen einer sich entlang der Verbindungslinie erstreckenden dritten Vertiefung, z.B. einer v-förmigen Vertiefung, in eine zweite, der ersten Oberfläche abgewandten Oberfläche des Doppelblechelements, wobei sich die erste Biegeachse entlang eines Grundes der dritten Vertiefung erstreckt. Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass die dritte Vertiefung das Aufrichten des zweiten gefalteten Abschnitts bzw. Verbindungsabschnitts erleichtert.
Nach Ausführungsformen umfasst das Bilden des Verbindungsabschnitts ferner ein Einbringen einer sich entlang der Verbindungslinie erstreckende vierten Vertiefung, z.B. einer v-förmigen Vertiefung, in die erste Oberfläche des Doppelblechelements, wobei ein Rand der vierten Vertiefung die erste Biegeachse bereitstellt. Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass die vierte Vertiefung das Aufrichten des zweiten gefalteten Abschnitts bzw. Verbindungsabschnitts erleichtert.
Nach Ausführungsformen umfasst das Bilden des Verbindungsabschnitts vor dem Einbringen der zweiten Vertiefung ferner ein Ausrichten des ersten gefalteten Abschnitts. Das Ausrichten des ersten gefalteten Abschnitts umfasst ein Biegen des ersten gefalteten Abschnitts um eine von einem Rand der ersten Vertiefung bereitgestellten dritten Biegeachse, sodass sich der erste gefaltete Abschnitt parallel zu der Erstreckungsebene des Doppelblechelements erstreckt. Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass das Ausrichten des ersten gefalteten Abschnitts das Einbringen der zweiten Vertiefung erleichtert.
Nach Ausführungsformen handelt es sich bei der ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Vertiefung um eine v-förmige Vertiefung. Unter einer v-förmigen Vertiefung wird hier eine Vertiefung verstanden, welche einen v-förmigen Querschnitt senkrecht zu einer Längserstreckungsrichtung der Vertiefung aufweist. Der v-förmige Querschnitt umfasst zumindest zwei Schenkel, welche sich unter einem Winkel größer 0° und kleiner 180° schneiden. Die beiden Schenkel werden von zwei einander gegenüberliegenden Innenwänden der v-förmigen Vertiefung bereitgestellt. Die beiden einander gegenüberliegenden Innenwände der v-förmigen Vertiefung können eben oder gewölbt sein. Nach Ausführungsformen umfasst die v-förmige Vertiefung einen Grund, welcher in Form einer Schnittlinie der beiden Innenwände oder einer Verbindungsfläche zwischen den beiden einander gegenüberliegenden Innenwände bereitgestellt werden kann. Die Verbindungsfläche kann eben oder gewölbt sein.
Nach alternativen Ausführungsformen handelt es sich bei der ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Vertiefung um eine u-förmige Vertiefung. Unter einer u-förmigen Vertiefung wird hier eine Vertiefung verstanden, welche einen u-förmigen Querschnitt senkrecht zu einer Längserstreckungsrichtung der Vertiefung aufweist. Der u-förmige Querschnitt umfasst zumindest zwei sich parallel zueinander erstreckende Schenkel. Die beiden Schenkel werden von zwei einander gegenüberliegenden Innenwänden der u-förmigen Vertiefung bereitgestellt. Die beiden einander gegenüberliegenden Innenwände der u-förmigen Vertiefung können eben oder gewölbt sein. Nach Ausführungsformen umfasst die u-förmige Vertiefung einen Grund, welcher in Form einer Verbindungsfläche zwischen den beiden einander gegenüberliegenden Innenwände bereitgestellt werden kann. Die Verbindungsfläche kann eben oder gewölbt sein.
Nach alternativen Ausführungsformen handelt es sich bei der ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Vertiefung um eine Stufe. Eine Stufe umfasst eine erste Stufenfläche, welche eine Längserstreckungsrichtung entlang der Längserstreckungsrichtung der Vertiefung aufweist. Nach Ausführungsformen erstreckt sich die erste Stufenfläche parallel zu der Erstreckungsebene des Doppelblechelements. Nach Ausführungsformen schließt die erste Stufenfläche einen Winkel größer oder gleich 0° und kleiner 90° mit der Erstreckungsebene des Doppelblechelements ein. Eine Stufe umfasst ferner eine zweite Stufenfläche, welche die erste Stufenfläche mit der Erstreckungsebene des Doppelblechelements verbindet und eine Längserstreckungsrichtung entlang der Längserstreckungsrichtung der Vertiefung aufweist. Nach weiteren Ausführungsformen schließt die zweite Stufenfläche einen Winkel größer 0° und kleiner oder gleich 180° mit der Erstreckungsebene des Doppelblechelements ein. Nach Ausführungsformen erstreckt sich die erste Stufenfläche parallel zu der Erstreckungsebene des Doppelblechelements, während sich die zweite Stufenfläche senkrecht zu der ersten Stufenfläche und der Erstreckungsebene des Doppelblechelements erstreckt.
Nach Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner ein Positionierten und Fixieren des Doppelblechelements in einer Bearbeitungsposition umfasst. Das Positionieren des Doppelblechelements in der Bearbeitungsposition erfolgt durch das Einbringen der ersten Vertiefung mittels einer mit dem Doppelblechelement in Eingriff tretenden Vorrichtung. Das Fixieren des Doppelblechelements in der Bearbeitungsposition erfolgt unter Verwendung einer Klemmvorrichtung, wobei das Doppelblechelements während eines Festklemmens des Doppelblechelements mittels der Klemmvorrichtung durch die mit dem Doppelblechelement in Eingriff getretene Vorrichtung in der Bearbeitungsposition gehalten wird.
Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass die Länge des Doppelblechelements parallel zu der Erstreckungsebene durch das Einbringen der ersten Vertiefung verkürzt wird. Dadurch werden das Doppelblechelement sowie Blechabschnitte, welche sich an die Blechendabschnitte anschließen, an die mit dem Doppelblechelement in Eingriff tretende Vorrichtung herangezogen, welche die erste Vertiefung einbringt. Das Doppelblechelement wird so für die weitere Bearbeitung in einer Bearbeitungsposition positioniert. Damit sich das Doppelblechelement und/oder die anschließenden Blechabschnitte an die in Eingriff tretende Vorrichtung, etwa einen Stempel und/oder eine Matrize, herangezogen werden können, ist deren Bewegungsfreiheit, insbesondere in Richtung auf die entsprechende Vorrichtung zu, initial nicht beschränkt. Die Klemmvorrichtung, welche die Position des Doppelblechelements während der weiteren Bearbeitung fixiert, klemmt das Doppelblechelement erst fest, nachdem die Vorrichtung zum Einbringen der ersten Vertiefung mit dem Doppelblechelement in Eingriff getreten ist. Die Klemmvorrichtung umfasst beispielweise zwei Klemmelemente, welche jeweils eine Klemmfläche aufweisen. Die beiden Klemmflächen sind beispielsweise einander zugewandt und übereinander angeordnet. Ferner erstrecken sich die beiden Klemmflächen parallel zu der Erstreckungsebene des Doppelblechelements. Eine der Klemmflächen ist beispielsweise Teil einer Auflagefläche, auf welcher das Doppelblechelement zur Bearbeitung aufliegt. Indem zumindest eines der Klemmelemente auf das andere zubewegt und der Abstand zwischen den beiden Klemmflächen verringert wird, kann eine Position des Doppelblechelements fixiert werden. Nach alternativen Ausführungsformen umfasst die Klemmvorrichtung nur ein eigenständiges Klemmelement, während das zweite Klemmelement von einer Matrize bereitgestellt wird, welche zusätzlich zum Einbringen ein oder mehrere Vertiefungen in das Doppelblechelement dient.
An die beiden Blechendabschnitte schließt sich beispielsweise jeweils ein gekrümmter Blechabschnitt, z.B. ein Halbschalenabschnitt, an. Die beiden gekrümmten Blechabschnitte schließen beispielsweise einen Winkel ein, welcher mit zunehmendem Abstand von den beiden Blechendabschnitten zunimmt, bis er einen maximalen Wert erreicht. Der entsprechende Winkel kann beispielsweise von den Tangenten an die gekrümmten Blechabschnitte gebildet werden.
Nach Ausführungsformen ist die Klemmvorrichtung zwischen der Vorrichtung zum Einbringen der ersten Vertiefung und den gekrümmten Blechabschnitten angeordnet, wenn sich das Doppelblechelement und/oder die gekrümmten Blechabschnitte in einer Ausgangsposition befinden. Wird die erste Vertiefung eingebracht, ohne dass das Doppelblechelement durch die Klemmvorrichtung fixiert wird, werden die gekrümmten Blechabschnitt, z.B. Halbschalenabschnitte, an die Vorrichtung zum Einbringen der ersten Vertiefung herangezogen und erst in dieser Bearbeitungsposition erfolgt ein Fixieren durch die Klemmvorrichtung. Nach Ausführungsformen resultiert daraus eine automatische Positionierung der gekrümmten Abschnitte bündig an der Klemmvorrichtung oder zumindest teilweise zwischen den beiden Klemmflächen. Durch Festklemmen mittels der Klemmvorrichtung werden zwischen den Klemmflächen angeordnete Blechabschnitte flach aufeinandergedrückt. Sind gekrümmte Blechabschnitte, etwa gekrümmte Blechabschnitte mit einer geringen Krümmung, d.h. einem kleinen eingeschlossenen Winkel, zwischen den Klemmflächen angeordnet, so wird dieser Winkel geschlossen und die verbleibenden, an den geschlossenen Bereich anschließenden gekrümmten Blechabschnitte weisen einen größeren verbleibenden Winkel als den geschlossenen Winkel auf.
Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass die gekrümmten Blechabschnitte beim Festklemmen nicht infolge der Krümmungen und den daraus resultierenden horizontalen Kraftkomponenten aus dem Bereich zwischen den beiden Klemmflächen herausgedrückt werden. Dies wird vielmehr durch die mit dem Doppelblechelement in Eingriff getretene Vorrichtung unterbunden. Durch ein Unterbinden eines seitlichen Herausdrückens der gekrümmten Blechabschnitte aus dem Bereich zwischen den Klemmflächen kann verhindert werden, dass es zu Beschädigungen an Strukturen kommt, welche die Blechabschnitte umschließen. Bei entsprechenden Strukturen kann es sich beispielsweise um Isoliermaterial und/oder Elemente eines Fahrzeugkatalysators handeln.
Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass der resultierende Abstand zwischen dem aufgerichteten Verbindungsabschnitt und den verbleibenden gekrümmten Blechabschnitten auf eine Breite der Klemmflächen reduziert werden kann.
Gekrümmte Blechabschnitte, welche sich an die Blechendabschnitte anschließen, werden beispielsweise durch Tiefziehen eines ebenen Blechs unter Verwendung einer Positivform erzeugt. Um Beschädigungen infolge des Tiefziehens vorzubeugen weisen die gekrümmten Blechabschnitte zu Beginn, d.h. im direkten Anschluss an die Blechendabschnitte, beispielsweise zunächst eine geringe Krümmung auf. Die geringe Krümmung führt zu einem geringen Abstand wischen gekrümmten Blechabschnitten, wenn diese so aufeinander angeordnet werden, dass die Krümmungen in entgegengesetzte Richtungen orientiert sind und einen Hohlraum einschließen. Beispielsweise werden zwei Halbschalenelemente so aufeinander positioniert, dass sie einen Hohlraum zur Aufnahme von zusätzlichen Strukturen einschließen. Die Blechabschnitte mit geringer Krümmung stellen dabei verlorenen Raum dar, da zwischen diesen aufgrund des geringen Abstands keine zusätzlichen Strukturen angeordnet werden können, wie z.B. Isoliermaterial und/oder Katalysatorelemente. Die Blechabschnitte mit geringer Krümmung können vielmehr den Nachteil haben, die Gesamtgröße bzw. den Durchmesser des Doppelblechelements parallel zur Erstreckungsebene, unnötig zu vergrößern. Durch Ziehen der Blechabschnitte mit geringer Krümmung zwischen die Klemmflächen der Klemmvorrichtung und Zusammenklemmen der entsprechenden Blechabschnitte kann erreicht werden, dass diese den Abstand zwischen dem aufgerichteten Verbindungsabschnitt und den verbleibenden gekrümmten Blechabschnitten bilden, welcher der Breite der Klemmflächen entspricht. Andernfalls würde der Abstand die entsprechenden Blechabschnitte mit geringer Krümmung zusätzlich zur Breite der Klemmflächen umfassen und könnte deutlich größer ausfallen, z.B. doppelt so groß.
Nach Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner ein Einbringen einer wellenförmigen Struktur mit einer Mehrzahl zusätzlicher Vertiefungen in den Verbindungsabschnitt, wobei sich die zusätzlichen Vertiefungen im aufgerichteten Zustand des Verbindungsabschnitts senkrecht zu der Erstreckungsebene erstrecken.
Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass die wellenförmige Struktur die Haltekraft der Verbindung zwischen beiden Blechendabschnitten erhöht. Durch das Einbringen der wellenförmigen Struktur kann somit die Wahrscheinlichkeit verringert werden, dass sich die durch den Verbindungsabschnitt implementierte Verbindung zwischen den beiden Blechendabschnitten unter Belastung lösen könnte. Durch die wellenförmige Struktur kann vielmehr die Stabilität des Verbindungsabschnitts erhöht werden. Eine entsprechende wellenförmige Struktur kann nach Ausführungsformen sowohl in einen Verbindungsabschnitt eingebracht werden, welcher sich entlang einer geraden Verbindungslinie und damit einer geraden ersten Biegeachse erstreckt, als auch in einen Verbindungsabschnitt, welcher sich entlang einer gekrümmten Verbindungslinie und damit einer gekrümmten ersten Biegeachse erstreckt.
Nach Ausführungsformen weisen die zusätzlichen Vertiefungen jeweils eine Tiefe auf, welche mit zunehmendem Abstand von der Erstreckungsebene zunimmt. Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass durch eine entsprechende Variation der Tiefe der zusätzlichen Vertiefungen im Fall einer gekrümmten Verbindungslinie bzw. einer gekrümmten ersten Biegeachse eine mit dem Abstand von der Biegeachse zunehmende Bogenlänge des Verbindungsabschnitts effektiv kompensiert werden kann. Dies gilt insbesondere im Fall einer konvexen Krümmung. Unter Verwendung eine wellenförmige Struktur mit entsprechend variierender Tiefe können Überlängen des Verbindungsabschnitts beim Aufrichten kompakt untergebracht werden.
Nach Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner ein Einbringen einer Mehrzahl von Ausnehmungen in das Doppelblechelement entlang der ersten Biegeachse, wobei sich die Ausnehmungen jeweils von der ersten Biegeachse bis zum Rand des Doppelblechelements erstrecken. Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass durch die Ausnehmungen im Fall einer gekrümmten Verbindungslinie bzw. einer gekrümmten ersten Biegeachse eine mit dem Abstand von der Biegeachse variierende Bogenlänge des Doppelblechelements kompensiert werden kann. Im Fall einer konvexen Krümmung dienen die Ausnehmungen dazu Material zu entfernen, welches infolge des Aufrichtens des zum Verbindungsabschnitt gefalteten Teil des Doppelblechelements und der damit einhergehenden Verringerung der Bogenläge überschüssig wäre. Im Fall einer konkaven Krümmung dienen die Ausnehmungen dazu durch Auseinanderklaffen eine infolge des Aufrichtens des zum Verbindungsabschnitt gefalteten Teil des Doppelblechelements zunehmende Bogenläge zu kompensieren.
Nach Ausführungsformen weisen die Ausnehmungen jeweils eine Breite auf, welche mit zunehmendem Abstand von der ersten Biegeachse zunimmt. Im Fall einer konvexen Krümmung führt das Aufrichten des Verbindungsabschnitts zu einer Verringerung der Bogenlänge des Verbindungsabschnitts auf eine einheitliche Größe. Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass durch die mit dem Abstand variierende Breite der mit dem Abstand variierenden Bogenlänge des Doppelblechelements bzw. Verbindungsabschnitts vor dem Aufrichten effektiv Rechnung getragen werden kann. Beispielsweise weisen die Ausnehmungen jeweils eine V-Form auf.
Im Fall einer konkaven Krümmung weisen die Ausnehmungen beispielsweise jeweils eine Breite auf, welche sich mit zunehmendem Abstand von der ersten Biegeachse nicht ändert, sondern vielmehr konstant bleibt. Nach Ausführungsformen handelt es sich bei den Ausnehmungen um lineare Einschnitte.
Nach Ausführungsformen handelt es sich bei den beiden Blechendabschnitten um verschiedene Endabschnitte eines Blechs, d.h. ein Blech wird so gebogen, dass zwei Endabschnitte desselben Blechs aufeinander angeordnet werden. Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass zwei Blechendabschnitten effizient miteinander verbunden werden können. Beispielsweise wird das gemeinsame Blech eingerollt, sodass es einen Zylinder bildet und die beiden Endabschnitte des Blechs aufeinander angeordnet werden.
Nach Ausführungsformen handelt es sich bei den beiden Blechendabschnitten um Endabschnitte zweier verschiedener Bleche. Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass sie ein Verbinden zweier verschiedener Bleche, welche beispielsweise zwei Halbschalenelemente bilden, entlang der beiden Blechendabschnitten effizient miteinander verbunden werden können.
Ausführungsformen umfassen eine Vorrichtung zum Verbinden zweier aufeinander angeordneter Blechendabschnitte mittels Umformen nach einem der vorangehenden Ansprüche. Nach Ausführungsformen ist die Vorrichtung dazu konfiguriert ein oder mehrere der zuvor beschriebenen Ausführungsformen des Verfahrens zum Verbinden zweier aufeinander angeordneter Blechendabschnitte auszuführen.
Nach Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung eine Mehrzahl von Walzenpaaren, welche die einzelnen Schritte des Verfahren ausführen. Nach Ausführungsformen sind die Walzenpaaren in Reihe hintereinander angeordnet, wobei das Doppelblechelement entlang der Reihe von Walzenpaaren verfahren wird und entlang der Verbindungslinie der Reihe nach die einzelnen Walzenpaare durchläuft. Beispielsweise können die Walzenpaare stationär hintereinander angeordnet sein und das Doppelblechelement wird verfahren. Ausführungsformen können beispielsweise von Vorteil sein, wenn die Verbindung entlang einer geraden Verbindungslinie zu implementieren ist. Nach Ausführungsformen ist die Vorrichtung dazu konfiguriert, die Walzenpaare bahngesteuert entlang eines Rands des Doppelblechelements zu verfahren. Beispielsweise werden die Walzenpaare verfahren, während das Doppelblechelement stationär angeordnet ist. Ausführungsformen können beispielsweise von Vorteil sein, wenn die Verbindung entlang einer gebogenen Verbindungslinie zu implementieren ist. Nach weiteren Ausführungsformen werden die Walzenpaare und das Doppelblechelement beide jeweils relativ zueinander verfahren.
Nach Ausführungsformen werden mehrere der Schritte des Verfahren von demselben Walzenpaar ausgeführt. Beispielsweise wird das Einbringen der ersten und der zweiten Vertiefung von demselben Walzenpaar ausgeführt. Beispielsweise wird das Bilden des ersten und des zweiten gefalteten Abschnitts von demselben Walzenpaar ausgeführt. Beispielsweise wird das Ausrichten des ersten und des zweiten gefalteten Abschnitts von demselben Walzenpaar ausgeführt.
Nach Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung eine Mehrzahl von in Reihe hintereinander angeordneten Walzenpaaren, welche der Reihe nach die einzelnen Schritte des Verfahren ausführen, wobei das Doppelblechelement entlang der Verbindungslinie nacheinander die Walzenpaare durchläuft. Nach Ausführungsformen wird das Doppelblechelement die Reihe der Walzenpaare entlanggeführt und/oder die Vorrichtung mit der Reihe der Walzenpaare an dem Doppelblechelement entlanggeführt. Nach Ausführungsformen können Walzpaare eine gemeinsame Walze aufweisen, sodass diese gemeinsame Walze zu zwei verschiedenen Walzpaaren gehört, welche zwei verschiedene Verfahrensschritte ausführen. Nach Ausführungsformen weisen die Walzen der Walzenpaare jeweils ein Profil auf, welches dazu konfiguriert ist einen der Schritte des zuvor beschriebenen Verfahrens auszuführen.
Nach Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung einen Stempel und eine Matrize. Der Stempel umfasst ein oder mehrere sich in einer Längsrichtung erstreckende Stempelelemente zum Einbringen von Vertiefungen in das Doppelblechelement. Die Matrize umfasst eine Auflagefläche zum Auflegen des Doppelblechelements mit einer Mehrzahl von Kavitäten, welche sich parallel zueinander entlang der Längsrichtung der Stempelelemente erstrecken und jeweils zum Einbringen zumindest einer der Vertiefungen in das Doppelblechelement konfiguriert sind.
Der Stempel ist dazu konfiguriert, zum Einbringen der Vertiefungen in einer ersten Richtung jeweils vertikal, z.B. von oben, mit einem der Stempelelemente in eine der Kavitäten verfahren zu werden. Nach Ausführungsformen ist der Stempel ferner dazu konfiguriert, zum Bilden der gefalteten Abschnitte und/oder zum Aufrichten des Verbindungsabschnitts in einer zweiten Richtung parallel zur Auflagefläche und senkrecht zur ersten Richtung mit einem der Stempelelemente gegen das Doppelblechelement verfahren zu werden. Nach Ausführungsformen umfassen ein oder mehrere der Kavitäten jeweils einen v-förmigen Querschnitt zum Einbringen v-förmiger Vertiefungen in das Doppelblechelement. Nach Ausführungsformen umfassen ein oder mehrere der Stempelelemente jeweils einen v-förmigen Querschnitt zum Einbringen v-förmiger Vertiefungen in das Doppelblechelement. Nach Ausführungsformen wird einer der Schenkel des v-förmigen Querschnitts des Stempelelements von einer ersten Anschlagfläche bereitgestellt, welche zum Bilden zumindest eines der gefalteten Abschnitte dient. Nach Ausführungsformen umfasst der Stempel eine zweite Anschlagsfläche, welche zum Aufrichten des Verbindungsabschnitts dient.
Nach Ausführungsformen umfasst zumindest eine der Kavitäten einen u-förmigen Querschnitt zum Einbringen einer u-förmigen Vertiefung in das Doppelblechelement, während zumindest eines der Stempelelemente ebenfalls einen u-förmigen Querschnitt aufweist.
Nach Ausführungsformen ist der Stempel ferner dazu konfiguriert, zum Bilden der gefalteten Abschnitte in der ersten Richtung jeweils vertikal mit einem der Stempelelemente in eine der Kavitäten verfahren zu werden.
Nach Ausführungsformen ist die Matrize dazu konfiguriert, zum Einbringen einer der Vertiefungen, zum Bilden eines der gefalteten Abschnitte und/oder zum Aufrichten des Verbindungsabschnitts in einer der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung verfahren zu werden.
Nach Ausführungsformen umfasst die Matrize eine Mehrzahl von Teilmatrizen. Die Teilmatrizen stellen zusammen die Auflagefläche zum Auflegen des Doppelblechelements bereit. Jede der Teilmatrizen umfasst zumindest eine der Kavitäten. Ferner ist zumindest eine der Teilmatrizen dazu konfiguriert, zum Einbringen einer der Vertiefungen, zum Bilden eines der gefalteten Abschnitte und/oder zum Aufrichten des Verbindungsabschnitts in der der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung verfahren zu werden.
Nach Ausführungsformen umfasst die verfahrbare Matrize und/oder Teilmatrize eine Anschlagsfläche, welche zum Aufrichten des Verbindungsabschnitts dient.
Nach Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung ferner eine Klemmvorrichtung zum Fixieren des Doppelblechelements in einer Bearbeitungsposition. Nach Ausführungsformen wird durch die Klemmvorrichtung ein Ende des Doppelblechelements unbeweglich fixiert.
Nach Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung ferner ein Prägeelement mit einer gewellten Oberfläche, welche dazu konfiguriert ist, eine wellenförmige Struktur mit einer Mehrzahl zusätzlicher Vertiefungen in den Verbindungsabschnitt einzubringen, wobei sich die zusätzlichen Vertiefungen im aufgerichteten Zustand des Verbindungsabschnitts senkrecht zu der Erstreckungsebene erstrecken.
Nach Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung ferner eine Schneidevorrichtung, welche dazu konfiguriert ist, Ausnehmungen in das Doppelblechelement entlang der ersten Biegeachse einzubringen, wobei sich die Ausnehmungen jeweils von der ersten Biegeachse bis zum Rand des Doppelblechelements erstrecken.
Die Verwendung von Ordinalzahlen wie erstes, zweites, drittes, viertes etc. dient hier, soweit sich aus dem konkreten Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes ergibt, allein der Unterscheidung voneinander verschiedener Elemente und soll keine bestimmte Reihenfolge implizieren. So können Ausführungsformen des Verfahrens beispielsweise eine erste, zweite und vierte Vertiefung in das Doppelblechelement einbringen, ohne notwendigerweise auch eine dritte Vertiefung einzubringen.
Im Weiteren werden Ausführungsformen der Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 schematische Diagramme exemplarischer Ausführungsformen von Doppelblechelementen,
2 schematische Diagramme exemplarischer Ausführungsformen von Doppelblechelementen,
3 ein schematisches Flussdiagramm einer exemplarischen Ausführungsform eines ersten Verfahrens,
4 schematische Diagramme einer exemplarischen Ausführungsform einer Vorrichtung zum Ausführen des ersten Verfahrens aus 3,
5 schematische Diagramme exemplarischer Ausführungsformen von v-förmigen Vertiefungen,
6 ein schematisches Flussdiagramm einer exemplarischen Ausführungsform eines zweiten Verfahrens,
7 schematische Diagramme einer exemplarischen Ausführungsform einer Vorrichtung zum Ausführen des zweiten Verfahrens aus 6,
8 ein schematisches Flussdiagramm einer exemplarischen Ausführungsform eines dritten Verfahrens,
9 schematische Diagramme einer exemplarischen Ausführungsform einer Vorrichtung zum Ausführen des dritten Verfahrens aus 8,
10 schematische Diagramme exemplarischer Ausführungsformen von Elementen der Vorrichtung aus den 9,
11 schematische Diagramme exemplarischer Ausführungsformen von Elementen einer alternativen Vorrichtung,
12 schematische Diagramme exemplarischer Ausführungsformen von Doppelblechelementen mit Ausnehmungen,
13 schematische Diagramme exemplarischer Ausführungsformen von Doppelblechelementen mit wellenförmiger Struktur,
14 schematische Diagramme exemplarischer Ausführungsformen eines Prägewerkzeugs,
15 ein schematisches Flussdiagramm einer exemplarischen Ausführungsform eines vierten Verfahrens,
16 schematische Diagramme einer exemplarischen Ausführungsform einer Vorrichtung zum Ausführen des vierten Verfahrens aus 15,
17 schematische Diagramme einer exemplarischen Ausführungsform von Blechendabschnitten,
18 schematisches Diagramm einer exemplarischen Ausführungsform eines Blechs.

Elemente der nachfolgenden Ausführungsformen, die einander entsprechen, werden mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
1A bis 1C zeigen exemplarische Doppelblechelemente 100. Die Doppelblechelemente 100 umfassen jeweils einen ersten und einen zweiten aufeinander angeordneten Blechendabschnitt 102, 104. Im Fall des in 1A gezeigten Doppelblechelement 100 wird ein Rand 106 des Doppelblechelements 100 von dem zweiten Blechendabschnitt 104 bzw. von dessen Rand bereitgestellt. Im Fall des in 1B gezeigten Doppelblechelement 100 wird ein Rand 106 des Doppelblechelements 100 von dem ersten Blechendabschnitt 102 bzw. von dessen Rand bereitgestellt. 1C zeigt schließlich eine Ausführungsform des Doppelblechelements 100, bei welcher der Rand 106 des Doppelblechelements 100 von beiden Blechendabschnitten 102, 104 bzw. von deren Rändern bereitgestellt wird.
2A und 2B zeigen exemplarische Doppelblechelemente 100. 2A zeigt ein Doppelblechelement 100, bei deren beiden Blechendabschnitten 102, 104 es sich um Endabschnitte zweier verschiedener Bleche 108, 110 handelt. Beispielsweise handelt es sich bei den beiden Blechen 108, 110 jeweils um ein Halbschalenelement, d.h. an die beiden Blechendabschnitten 102, 104 schließt sich jeweils ein gekrümmter Blechabschnitt an. Aufeinander angeordneten bilden die Halbschalenelemente einen Hohlraum zur Aufnahme zusätzlicher Strukturen, wie etwa Isoliermaterial und/oder Katalysatorelemente. 2B zeigt ein Doppelblechelement 100, bei deren beiden Blechendabschnitten 102, 104 es sich um verschiedene Endabschnitte eines Blechs 108 handelt. Das gemeinsame Blech 108 ist beispielsweise eingerollt, sodass zwei einen gegenüberliegende Blechendabschnitten 102, 104 dieses Blechs 108 aufeinander zu liegen kommen.
3 zeigt ein exemplarisches erstes Verfahren zum Verbinden zweier aufeinander angeordneter Blechendabschnitte mittels Umformen. In Block 200 wird ein Doppelblechelement bereitgestellt in einer Bearbeitungsposition angeordnet und fixiert. Das Doppelblechelement umfasst zwei aufeinander angeordneter Blechendabschnitte und erstreckt sich in einer Erstreckungsebene. Die beiden Blechendabschnitte sind entlang einer in der Erstreckungsebene liegenden Verbindungslinie miteinander zu verbinden. In Block 202 wird eine erste, beispielsweise v-förmige, Vertiefung in das Doppelblechelement eingebracht, welche sich entlang der Verbindungslinie erstreckt. In Block 204 wird ein erster gefalteter Abschnitt des Doppelblechelements entlang der Verbindungslinie gebildet. Dabei werden zwei einander gegenüberliegende Innenwände der ersten v-förmigen Vertiefung aneinandergedrückt. In Block 206 wird eine zweite, beispielsweise v-förmige, Vertiefung in das Doppelblechelement eingebracht. In Block 208 wird ein zweiter gefalteter Abschnitt des Doppelblechelements bzw. Verbindungsabschnitts entlang der Verbindungslinie gebildet, welcher den ersten gefalteten Abschnitt umfasst. Dabei werden zwei einander gegenüberliegende Innenwände der zweiten v-förmigen Vertiefung aneinandergedrückt. In Block 210 wird der zweite gefaltete Abschnitt des Doppelblechelements ausgerichtet. Hierbei wird der zweite gefaltete Abschnitt um eine von einem Rand der zweiten v-förmigen Vertiefung bereitgestellten Biegeachse gebogen, sodass sich der zweite gefaltete Abschnitt parallel zu der Erstreckungsebene des Doppelblechelements erstreckt.
In Block 212 wird eine sich entlang der Verbindungslinie erstreckende, beispielsweise v-förmige, Vertiefung in das Doppelblechelement eingebracht. Nach Ausführungsformen wird die dritte v-förmige Vertiefung in dieselbe Oberfläche des Doppelblechelements eingebracht, wie die erste und die zweite v-förmige Vertiefung. In Block 214 wird der zweite gefaltete Abschnitt relativ zu der Erstreckungsebene des Doppelblechelements aufgerichtet. Nach Ausführungsformen umfasst das Aufrichten ein Umbiegen eines den zweiten gefalteten Abschnitt umfassenden Teils des Doppelblechelements entlang einer sich parallel zur Verbindungslinie erstreckenden Biegeachse, sodass sich der zweite gefaltete Abschnitt senkrecht zu der Erstreckungsebene erstreckt. Nach Ausführungsformen stellt ein Rand der dritten v-förmigen Vertiefung die Biegeachse bereit, um welche der den zweiten gefalteten Abschnitt umfassende Teil des Doppelblechelements gebogen wird.
4A bis 4K zeigen eine exemplarische Vorrichtung 120 zum Ausführen des ersten Verfahrens aus 3. 4A zeigt einen Stempel 130 mit einem Stempelelement 132. Das Stempelelement 132 weist einen beispielsweise v-förmigen Querschnitt auf, wobei ein Schenkel des v-förmigen Querschnitts von einer ersten Anschlagsfläche 134 bereitgestellt wird. Ferner umfasst der Stempel 130 eine zweite Anschlagsfläche 136. Neben dem Stempel 130 umfasst die Vorrichtung 120 eine Matrize 140, welche eine Auflagefläche zum Auflegen des Doppelblechelements 100 bereitstellt. In die Auflagefläche der Matrize 140 sind drei parallel zueinander angeordnete, beispielsweise v-förmige, Kavitäten 142, 144, 146 eingebracht. Schließlich umfasst die Vorrichtung 120 noch eine Klemmvorrichtung 150 zum Fixieren eines Endes 105 des Doppelblechelements 100 auf der Auflagefläche der Matrize 140, während das gegenüberliegende Ende 106 des Doppelblechelements 100 ein freies nichtfixiertes Ende ist. Im Zuge des Bereitstellens wird das Doppelblechelements 100 in einer Bearbeitungsposition auf der Auflagefläche positioniert und unter Verwendung der Klemmvorrichtung 150 fixiert. In der gezeigten Ausführungsform stellt die Matrize 140 das Gegenlager zum Festklemmen des Doppelblechelements 100 bereit. In alternativen Ausführungsformen kann die Klemmvorrichtung neben dem Klemmelement 150 ein zusätzliches Klemmelement als Gegenlager aufweisen. Zum Verbinden der beiden von dem Doppelblechelement 100 umfassten Blechendabschnitte mittels Umformen kann entweder der Stempel 130 relative zu der Matrize 140 verfahren werden und/oder die Matrize 140 zusammen mit dem Klemmvorrichtung 150 relative zu dem Stempel 130 verfahren werden.
In 4B wurde der Stempel 130 senkrecht von oben mit dem Stempelelement 132 in die erste v-förmigen Kavitäten 142 verfahren, wodurch eine erste, beispielsweise v-förmige, Vertiefung 160 in das Doppelblechelement 100 eingebracht wird. Hierbei wird ein Rand der ersten v-förmigen Vertiefung 160 von dem Rand 106 des Doppelblechelements 100 gebildet. In der gezeigten Ausführungsform wurde das Doppelblechelement 100 zunächst unter Verwendung der Klemmvorrichtung 150 in der Bearbeitungsposition fixiert, bevor die erste v-förmige Vertiefung 160 eingebracht wird. Zwischen der ersten Anschlagfläche 134 und der zweiten Anschlagfläche 136 umfasst der Stempel 130 nach Ausführungsformen eine dritte Anschlagfläche 190, welche sich parallel zu einer Erstreckungsebene 152 des Doppelblechelements 100 erstreckt. Der Stempel 130 wird aus der ersten v-förmigen Kavitäten 142 verfahren und wie in 4C gezeigt neben dem Doppelblechelement 100 positioniert. Anschließend wird der Stempel 130 parallel zu der Auflagefläche der Matrize 140 gegen das Doppelblechelement 100 verfahren, sodass der Stempel 130 mit der Anschlagfläche 134 des Stempelelementes 132 die erste v-förmigen Vertiefung 160 wie in 4D gezeigt zusammendrückt. Dabei werden zwei einander gegenüberliegende Innenwände 162, 164 der ersten v-förmigen Vertiefung 160 aneinandergedrückt und ein erster gefalteter Abschnitt 166 des Doppelblechelements 100 gebildet. Die dritte Anschlagfläche 190 verhindert es, dass beim Aneinanderdrücken der beiden einander gegenüberliegenden Innenwände 162, 164 der ersten v-förmigen Vertiefung 160 eine oder beide der in diesem Stadium noch nicht miteinander verbundenen Blechendabschnitte aus der Kavität 142 herausgedrückt werden. Insbesondere kann durch die dritte Anschlagfläche 190 verhindert werden, dass die oben aufliegende der noch nicht miteinander verbundenen Blechendabschnitte aus der Kavität 142 herausgedrückt wird, während die untere der beiden noch nicht miteinander verbundenen Blechendabschnitte in der Kavität 142 verbleibt und von dem Stempel 130 zusammengedrückt wird.
In 4E wurde der Stempel 130 senkrecht von oben mit dem Stempelelement 132 in die zweite v-förmigen Kavitäten 144 verfahren, wodurch eine zweite, beispielsweise v-förmige, Vertiefung 170 in das Doppelblechelement 100 eingebracht wird. Hierbei wird eine Innenwand 172 der zweiten v-förmige Vertiefung 170 von dem ersten gefaltete Abschnitt 166 bereitgestellt und umfasst den Rand 106 des Doppelblechelements 100. Der Stempel 130 wird aus der zweiten v-förmigen Kavitäten 144 verfahren und wie in 4F gezeigt neben dem Doppelblechelement 100 positioniert. Anschließend wird der Stempel 130 parallel zu der Auflagefläche der Matrize 140 gegen das Doppelblechelement 100 verfahren, sodass der Stempel 130 mit der Anschlagfläche 134 des Stempelelementes 132 die zweite v-förmigen Vertiefung 170 wie in 4G gezeigt zusammendrückt. Dabei werden zwei einander gegenüberliegende Innenwände 172, 174 der zweiten v-förmigen Vertiefung 170 aneinandergedrückt und ein zweiter gefalteter Abschnitt 176 des Doppelblechelements 100 bzw. ein Verbindungsabschnitt gebildet, welcher den ersten gefalteten Abschnitt 166 umfasst. In 4H wurde der zweite gefaltete Abschnitt 176 des Doppelblechelements 100 ausgerichtet, indem das Stempelelement 132 auf den zweiten gefalteten Abschnitt 176 Druck ausgeübt hat. Das Ausrichten des zweiten gefalteten Abschnitts 176 umfasst ein Biegen des zweiten gefalteten Abschnitts 176 um eine von einem Rand der zweiten v-förmigen Vertiefung 170 bereitgestellten Biegeachse, sodass sich der zweite gefaltete Abschnitt 176 parallel zu der Erstreckungsebene 152 des Doppelblechelements 100 erstreckt.
In 4I wurde der Stempel 130 senkrecht von oben mit dem Stempelelement 132 in die dritte v-förmigen Kavitäten 146 verfahren, wodurch eine dritte, beispielsweise v-förmige, Vertiefung 180 in das Doppelblechelement 100 eingebracht wird. Hierbei wird eine Innenwand 182 der dritten v-förmige Vertiefung 180 von dem zweiten gefaltete Abschnitt 176 des Doppelblechelements 100 bereitgestellt. Der Stempel 130 wird aus der dritten v-förmigen Kavitäten 146 verfahren und wie in 4J gezeigt neben dem Doppelblechelement 100 positioniert. Anschließend wird der Stempel 130 parallel zu der Auflagefläche der Matrize 140 gegen das Doppelblechelement 100 verfahren, sodass der zweiten gefalteten Abschnitts 176 relativ zu der Erstreckungsebene 152 des Doppelblechelements 100 aufgerichtet wird, indem die zweite Anschlagfläche 136 des Stempels 130 gegen den zweiten gefalteten Abschnitts 176 des Doppelblechelements 100 drückt. Dabei wird ein den Verbindungsabschnitt mit dem zweiten gefalteten Abschnitt 176 umfassender Teil des Doppelblechelements 100 entlang einer von einem Rand der dritten v-förmige Vertiefung 180 bereitgestellten Biegeachse gebogen, sodass sich der zweite gefaltete Abschnitt 176 in seiner in 4K gezeigten Endposition senkrecht zu der Erstreckungsebene 152 des Doppelblechelements 100 erstreckt.
5A bis 5C zeigen exemplarische v-förmigen Vertiefungen 160, welche jeweils zwei einander gegenüberliegende Innenwände 162, 164 umfassen sowie einen Grund 165. Im Fall der in 5A gezeigten v-förmigen Vertiefung 160 wird der Grund 165 von einer Kontaktlinie an der die beiden einander gegenüberliegende Innenwände 162, 164 aufeinandertreffen gebildet. 5B zeigt eine v-förmige Vertiefung 160 mit einem Grund 165 in Form einer gewölbten Fläche und 5C zeigt eine v-förmige Vertiefung 160 mit einem Grund 165 in Form einer ebenen Fläche. Nach Ausführungsformen kann die den Grund 165 bildende ebene Fläche auch geneigt sein relativ zu der in 5C gezeigten Ausrichtung der ebenen Fläche.
6 zeigt eine exemplarisches zweites Verfahren zum Verbinden zweier aufeinander angeordneter Blechendabschnitte mittels Umformen. In Block 300 wird ein Doppelblechelement bereitgestellt in einer Bearbeitungsposition angeordnet und fixiert. In Block 302 wird eine erste, beispielsweise v-förmige, Vertiefung entlang einer Verbindungslinie in eine erste Oberfläche des Doppelblechelements eingebracht, entlang derer die beiden Blechendabschnitte des Doppelblechelements miteinander zu verbinden sind. In Block 304 wird ein erster gefalteter Abschnitt des Doppelblechelements entlang der Verbindungslinie gebildet. Dabei werden zwei einander gegenüberliegende Innenwände der ersten v-förmigen Vertiefung aneinandergedrückt. In Block 306 wird eine zweite, beispielsweise v-förmige, Vertiefung in die erste Oberfläche des Doppelblechelements eingebracht, in welche bereits die erste v-förmige Vertiefung in Block 302 eingebracht wurde. Zudem wird eine sich entlang der Verbindungslinie erstreckende dritte, beispielsweise v-förmige, Vertiefung in eine zweite, der ersten Oberfläche abgewandten Oberfläche des Doppelblechelements eingebracht wird. Die erste Oberfläche wird beispielsweise von einer Oberseite des Doppelblechelements bereitgestellt, während die zweite Oberfläche von einer Unterseite des Doppelblechelements bereitgestellt wird, mit welcher das Doppelblechelement auf einer Auflagefläche aufliegt.
In Block 308 wird ein zweiter gefalteter Abschnitt des Doppelblechelements entlang der Verbindungslinie gebildet, welcher den ersten gefalteten Abschnitt umfasst. Dabei werden zwei einander gegenüberliegende Innenwände der zweiten v-förmigen Vertiefung aneinandergedrückt. In Block 310 wird der zweite gefaltete Abschnitt relativ zu der Erstreckungsebene des Doppelblechelements aufgerichtet. Nach Ausführungsformen umfasst das Aufrichten ein Umbiegen eines den zweiten gefalteten Abschnitt umfassenden Teils des Doppelblechelements entlang einer sich parallel zur Verbindungslinie erstreckenden Biegeachse, sodass sich der zweite gefaltete Abschnitt senkrecht zu der Erstreckungsebene erstreckt. Nach Ausführungsformen erstreckt sich die Biegeachse, um welche der den zweiten gefalteten Abschnitt umfassende Teil des Doppelblechelements gebogen wird, entlang eines Grundes der dritten v-förmigen Vertiefung.
7A bis 7K zeigen eine exemplarische Vorrichtung 120 zum Ausführen des zweiten Verfahrens aus 6. Die Vorrichtung 120 umfasst einen Stempel 130 mit zwei Stempelelementen 132, 133. Die beiden Stempelelemente 132,133 weisen jeweils einen beispielsweise v-förmigen Querschnitt auf, wobei jeweils ein Schenkel des v-förmigen Querschnitts von einer ersten Anschlagsfläche 134, 135 bereitgestellt wird. Dabei ist das zweite Stempelelement 133 nach Ausführungsformen, in vertikaler Richtung, d.h. senkrecht zur Erstreckungsebene 152 des Doppelblechelements 100, tiefer angeordnet. Dies hat den Effekt, dass bei einem In-Eingriff-Treten des zweiten Stempelelement 133 mit dem Doppelblechelements 100, ein gleichzeitiges In-Eingriff-Treten des ersten Stempelelement 132 mit dem Doppelblechelements 100 vermieden wird.
Neben dem Stempel 130 umfasst die Vorrichtung 120 eine Matrize 140, welche zwei Teilmatrizen 141, 143 umfasst, die eine Auflagefläche zum Auflegen des Doppelblechelements 100 bereitstellen. In die Teilmatrizen 141, 143 ist jeweils eine beispielsweise v-förmige Kavität 142, 144 eingebracht, wobei sich die beiden v-förmigen Kavitäten 142, 144 parallel zueinander erstrecken. Dabei ist die Teilmatrize 141 mit der v-förmigen Kavitäten 142 unter dem ersten Stempelelement 132 und die Teilmatrize 143 mit der v-förmigen Kavitäten 144 unter dem zweiten Stempelelement 133 angeordnet. Die Teilmatrize 141 ist überdies relativ zu der Teilmatrize 143 in vertikaler Richtung, d.h. senkrecht zur Erstreckungsebene 152 des Doppelblechelements 100, verfahrbar. Zudem weist die Teilmatrize 141 eine zweite Anschlagsfläche 136 auf.
Schließlich umfasst die Vorrichtung 120 noch eine Klemmvorrichtung zum Fixieren eines Endes 105 des Doppelblechelements 100 mit einem ersten Klemmelement 150 und einem zweiten Klemmelement 151 auf einem von dem zweiten Klemmelement 151 bereitgestellten Teil der Auflagefläche der Teilmatrizen, während das gegenüberliegende Ende 106 des Doppelblechelements 100 ein freies nichtfixiertes Ende ist. Zum Verbinden der beiden von dem Doppelblechelement 100 umfassten Blechendabschnitte mittels Umformen werden der Stempel 130 sowie die Teilmatrize 141 verfahren, während die Positionen der Teilmatrize 143 sowie des Klemmvorrichtung 150, 151 konstant gehalten werden. Im Zuge des Bereitstellens wird das Doppelblechelements 100 in einer Bearbeitungsposition auf der Auflagefläche positioniert und unter Verwendung der Klemmvorrichtung mit den beiden Klemmelementen 150, 151 fixiert.
In 7A wurde der Stempel 130 senkrecht von oben mit dem zweiten Stempelelement 133 in die v-förmigen Kavitäten 144 der Teilmatrize 143 verfahren, wodurch eine erste, beispielsweise v-förmige, Vertiefung 160 in das Doppelblechelement 100 eingebracht wird. Hierbei wird ein Rand der ersten v-förmigen Vertiefung 160 von dem Rand 106 des Doppelblechelements 100 gebildet. Infolge der unterschiedlichen Positionierung der beiden Stempelelemente 132, 133 auf unterschiedlichen Höhenniveaus in vertikaler Richtung, tritt das erste Stempelelement 132 nicht mit dem Doppelblechelement 100 in Eingriff. In der gezeigten Ausführungsform wurde das Doppelblechelement 100 zunächst unter Verwendung der Klemmvorrichtung mit den beiden Klemmelementen 150, 151 in der Bearbeitungsposition fixiert, bevor die erste v-förmige Vertiefung 160 eingebracht wird. Das zweite Stempelelement 133 weist nach Ausführungsformen neben einer ersten Anschlagsfläche 135 eine weitere Anschlagfläche 191 auf, welche sich parallel zu einer Erstreckungsebene 152 des Doppelblechelements 100 erstreckt. Ebenso umfasst das erste Stempelelement 132 nach Ausführungsformen eine zwischen einer ersten Anschlagfläche 134 und der zweiten Anschlagfläche 136 angeordnete dritte Anschlagfläche 190, welche sich parallel zu der Erstreckungsebene 152 des Doppelblechelements 100 erstreckt.
Der Stempel 130 wird aus der ersten v-förmigen Kavitäten 144 wie in 7B gezeigt nach oben in seine Ausgangsposition über den Teilmatrizen 141, 143 verfahren. Anschließend wird die Teilmatrize 141 in vertikaler Richtung nach oben auf den Stempel 130 zu verfahren. Dadurch wird wie in 7C gezeigt das freie Ende mit dem Rand 106 des Doppelblechelements 100 und der ersten v-förmigen Vertiefung 160 um das durch das Klemmvorrichtung 150 ortsfest fixierte Ende 105 um einen ersten Winkel nach oben auf den Stempel 130 zu verschwenkt. Dies führt dazu, dass die erste v-förmigen Vertiefung 160 verkippt unter der ersten Anschlagfläche 135 des zweiten Stempelelements 133 positioniert wird. Der Stempel 130 wird nach unten verfahren, sodass die erste Anschlagfläche 135 des zweiten Stempelelements 133 wie in 7D gezeigt mit einer Außenwand der ersten v-förmigen Vertiefung 160 in Kontakt tritt. Ab diesem Punkt werden die Teilmatrize 141 und der Stempel 130 synchron nach unten verfahren, bis die Teilmatrize 141 wie in 7E gezeigt ihre Ausgangsposition auf gleicher Höhe wie die Teilmatrize 143 und das Klemmelement 151 erreicht hat. Der Stempel 130 wird mit dem zweiten Stempelelement 133 weiter nach unten in die v-förmigen Kavitäten 144 der Teilmatrize 143 verfahren, sodass das zweite Stempelelement 133 mit der Anschlagfläche 135 die erste v-förmigen Vertiefung 160 zusammendrückt. Dabei werden zwei einander gegenüberliegende Innenwände 162, 164 der ersten v-förmigen Vertiefung 160 aneinandergedrückt und ein erster gefalteter Abschnitt 166 des Doppelblechelements 100 gebildet. Die weitere Anschlagfläche 191 verhindert es, dass beim Niederdrücken v-förmigen Vertiefung 160 durch die mit der Außenseite in Kontakt tretende erste Anschlagfläche 135 des zweiten Stempelelements 133 und/oder beim anschließenden Aneinanderdrücken der beiden einander gegenüberliegenden Innenwände 162, 164 der ersten v-förmigen Vertiefung 160 in der Kavität 144 eine oder beide der in diesem Stadium noch nicht miteinander verbundenen Blechendabschnitte des Doppelblechelements 100 von der Kavität 144 weg bzw. aus der Kavität 144 herausgedrückt werden. Insbesondere kann durch die weitere Anschlagfläche 191 verhindert werden, dass die oben aufliegende der noch nicht miteinander verbundenen Blechendabschnitte von der Kavität 144 weg bzw. aus der Kavität 144 herausgedrückt wird, während die untere der beiden noch nicht miteinander verbundenen Blechendabschnitte in die Kavität 144 hinein und von dem zweiten Stempelelement 133 zusammengedrückt wird.
Der Stempel 130 wird aus der v-förmigen Kavitäten 142 wie in 7F gezeigt nach oben in seine Ausgangsposition über den Teilmatrizen 141, 143 verfahren. Anschließend wird die Teilmatrize 141 in vertikaler Richtung nach oben auf den Stempel 130 zu verfahren. Dadurch wird wie in 7G gezeigt das freie Ende mit dem Rand 106 des Doppelblechelements 100 und dem ersten gefalteten Abschnitt 166 um das durch das Klemmvorrichtung 150 ortsfest fixierte Ende 105 um einen zweiten Winkel nach oben auf den Stempel 130 zu verschwenkt. Dies führt dazu, dass der erste gefaltete Abschnitt 166 des Doppelblechelements 100 zwischen dem ersten und dem zweiten Stempelelement 132, 133 angeordnet wird. Dabei befindet sich kein Teil des Doppelblechelements 100 mehr unter dem zweiten Stempelelement 133. In 7H wurde der Stempel 130 mit dem ersten Stempelelement 132 senkrecht nach unten in die v-förmigen Kavitäten 142 der Teilmatrize 141 verfahren, wodurch eine zweite, beispielsweise v-förmige, Vertiefung 170 in das Doppelblechelement 100 eingebracht wird. Da sich die Teilmatrize 141 in einer erhöhten Position relativ zu der Teilmatrize 143 und dem Klemmelement 151 befindet, wird synchron parallel zu der zweiten v-förmigen Vertiefung 170 eine dritte, beispielsweise v-förmige, Vertiefung 180 in das Doppelblechelement 100 eingebracht. Die ersten beiden v-förmige Vertiefung 160, 170 werden in eine erste dem Stempel 130 zugewandten Oberfläche des Doppelblechelements 100 eingebracht, während die dritte v-förmige Vertiefung 180 eine zweite, der ersten Oberfläche abgewandten Oberfläche des Doppelblechelements 100 eingebracht wird. Diese zweite Oberfläche des Doppelblechelements 100 ist den Teilmatrizen 141, 143 zugewandt.
Anschließend wird der Stempel 130 nach oben in seine Ausgangsposition verfahren und die Teilmatrize 141 etwas weiter nach oben verfahren. Dadurch wird das freie Ende des Doppelblechelements 100 mit der zweiten v-förmige Vertiefung 170 angehoben und um das fixierte Ende 105 des Doppelblechelements 100 verkippt. Der Stempel 130 wird mit dem ersten Stempelelement 132 nach unten in die v-förmigen Kavität 142 der Teilmatrize 141 verfahren, sodass die zweite Anschlagfläche 136 des ersten Stempelelements 132 wie in 7I gezeigt mit einer Außenwand der zweiten v-förmigen Vertiefung 170 in Kontakt tritt und die zweite v-förmigen Vertiefung 170 zusammendrückt. Dabei werden zwei einander gegenüberliegende Innenwände der zweiten v-förmigen Vertiefung 170 aneinandergedrückt und ein zweiter gefalteter Abschnitt 176 des Doppelblechelements 100 bzw. Verbindungsabschnitt gebildet.
Anschließend wird der Stempel 130 wie in 7J gezeigt nach oben in seine Ausgangsposition verfahren. Die Teilmatrize 141 wird weiter nach oben verfahren, wodurch der Verbindungsabschnitt mit dem zweiten gefalteten Abschnitts 176 relativ zu der Erstreckungsebene 152 des Doppelblechelements 100 aufgerichtet wird. Die zweite Anschlagfläche 136 der Teilmatrize 141 drückt dabei gegen den zweiten gefalteten Abschnitts 176 des Doppelblechelements 100, welcher um einen von einem Rand der dritten v-förmige Vertiefung 180 bereitgestellte Biegeachse gebogen wird. Im Ergebnis ist dann ein den Verbindungabschnitt umfassender Teil des Doppelblechelements 100 nach oben gebogen, sodass sich der Verbindungabschnitt mit dem zweiten gefalteten Abschnitt 176 in seiner in 7K gezeigten Endposition senkrecht zu der Erstreckungsebene 152 des Doppelblechelements 100 erstreckt.
8 zeigt ein exemplarisches drittes Verfahren zum Verbinden zweier aufeinander angeordneter Blechendabschnitte mittels Umformen. In Block 400 wird ein Doppelblechelement bereitgestellt. In Block 402 wird eine erste, beispielsweise v-förmige, Vertiefung entlang einer Verbindungslinie in das Doppelblechelement eingebracht, entlang derer die beiden Blechendabschnitte des Doppelblechelements miteinander zu verbinden sind. In Block 404 wird ein erster gefalteter Abschnitt des Doppelblechelements entlang der Verbindungslinie gebildet. Dabei werden zwei einander gegenüberliegende Innenwände der ersten v-förmigen Vertiefung aneinandergedrückt. In Block 406 wird der erste gefaltete Abschnitt des Doppelblechelements ausgerichtet. Hierbei wird der erste gefaltete Abschnitt um eine von einem Rand der ersten v-förmigen Vertiefung bereitgestellten Biegeachse gebogen, sodass sich der erste gefaltete Abschnitt parallel zu der Erstreckungsebene des Doppelblechelements erstreckt. In Block 408 wird eine zweite, beispielsweise v-förmige, Vertiefung in das Doppelblechelement eingebracht. In Block 410 wird ein zweiter gefalteter Abschnitt des Doppelblechelements entlang der Verbindungslinie gebildet, welcher den ersten gefalteten Abschnitt umfasst. Dabei werden zwei einander gegenüberliegende Innenwände der zweiten v-förmigen Vertiefung aneinandergedrückt. In Block 412 wird der Verbindungsabschnitt mit dem zweiten gefalteten Abschnitt des Doppelblechelements ausgerichtet. Hierbei wird der zweite gefaltete Abschnitt um eine von einem Rand der zweiten v-förmigen Vertiefung bereitgestellten Biegeachse gebogen, sodass sich der zweite gefaltete Abschnitt parallel zu der Erstreckungsebene des Doppelblechelements erstreckt. In Block 414 wird der Verbindungsabschnitt mit dem zweiten gefalteten Abschnitt relativ zu der Erstreckungsebene des Doppelblechelements aufgerichtet. Nach Ausführungsformen umfasst das Aufrichten ein Umbiegen eines den Verbindungsabschnitt umfassenden Teils des Doppelblechelements entlang einer sich parallel zur Verbindungslinie erstreckenden Biegeachse, sodass sich der Verbindungsabschnitt mit dem zweiten gefalteten Abschnitt senkrecht zu der Erstreckungsebene erstreckt.
9A und 9B zeigen eine exemplarische Vorrichtung 500 zum Ausführen des dritten Verfahrens aus 8. 9A zeigt eine Draufsicht von oben auf die Vorrichtung 500. 9B zeigt eine seitliche Ansicht der Vorrichtung 500. 10A bis 10G zeigen exemplarische Elemente der Vorrichtung 500 aus den 9A und 9B. Die Vorrichtung 500 umfasst sieben Walzenpaare 510, 520, 530, 540, 550, 560, 570, welche in Reihe hintereinander angeordneten sind. Dabei entspricht das Walzenpaar 510 geometrisch im Wesentlichen dem Walzenpaar 540, das Walzenpaar 520 dem Walzenpaar 550 und das Walzenpaar 530 dem Walzenpaar 560. Das Doppelblechelement 100 wird entlang der Vorrichtung 500 geführt, wobei es der Reihe nach die einzelnen Walzenpaare 510, 520, 530, 540, 550, 560, 570 durchläuft. Durch das erste Walzenpaar 510, welches in 10A näher gezeigt ist, wird eine erste, beispielsweise v-förmige, Vertiefung in das Doppelblechelement 100 eingebracht. Zu diesem Zwecke weist eine erste Walze 512 des Walzenpaares 510 eine umlaufende, beispielsweise v-förmige, Kavität in ihrer Umfangs- bzw. Lauffläche auf. Eine zweite Walze 514 des Walzenpaares 510 weist eine umlaufende, beispielsweise v-förmige, Erhebung auf ihrer Umfangs- bzw. Lauffläche auf. Durch das zweite Walzenpaar 520, welches in 10B näher gezeigt ist, wird ein erster gefalteter Abschnitt des Doppelblechelements 100 gebildet, wobei zwei einander gegenüberliegende Innenwände der ersten v-förmigen Vertiefung aneinandergedrückt werden. Die erste Walze 512 teilt sich das zweite Walzenpaar 520 mit dem ersten Walzenpaar 510. Eine zweite Walze 524 des Walzenpaares 520 weist eine umlaufende v-förmige Erhebung auf ihrer Umfangs- bzw. Lauffläche auf, wobei die Orientierung der zweiten Walze 524 um eine senkrecht auf der Erstreckungsrichtung des Doppelblechelements 100 stehende Drehachse verkippt ist. Durch das dritte Walzenpaar 530, welches in 10C näher gezeigt ist, wird der erste gefaltete Abschnitt des Doppelblechelements 100 ausgerichtet, sodass sich der erste gefaltete Abschnitt parallel zu der Erstreckungsebene des Doppelblechelements 100 erstreckt. Hierzu weisen die beiden Walzen 532, 534 des dritten Walzenpaares 530 in axialer Richtung parallele, ebene Umfangs- bzw. Laufflächen auf.
Das in 10D näher gezeigte vierte Walzenpaar 540 weist die gleiche Geometrie wie das erste Walzenpaar 510 auf und wird zum Einbringen einer zweiten, beispielsweise v-förmigen, Vertiefung in das Doppelblechelement 100 verwendet. Das in 10E näher gezeigte fünfte Walzenpaar 550 weist die gleiche Geometrie wie das zweite Walzenpaar 520 auf und wird zum Bilden eines zweiten gefalteten Abschnitts des Doppelblechelements 100 bzw. Verbindungsabschnitt verwendet. Das in 10F näher gezeigte sechste Walzenpaar 560 weist die gleiche Geometrie wie das dritte Walzenpaar 530 auf und wird zum Ausrichten des zweiten gefalteten Abschnitts zu der Erstreckungsebene des Doppelblechelements 100 verwendet.
Das siebte Walzenpaar 570, welches in 10G näher gezeigt ist, umfasst zwei Walzen 572, 574, welche jeweils eine Anschlagsfläche bereitstelle, zwischen denen der Verbindungsabschnitt mit zweiten gefalteten Abschnitt aus seiner zu der Erstreckungsebene des Doppelblechelements 100 parallelen Ausrichtung in eine aufrechte Ausrichtung geführt wird. Im Ergebnis erstreckt sich der Verbindungsabschnitt mit zweiten gefalteten Abschnitt nach Durchlaufen des siebten Walzenpaars 570 senkrecht zu der Erstreckungsebene des Doppelblechelements 100.
11A bis 11C zeigen eine alternative Auswahl und Anordnung exemplarischer Elemente der Vorrichtung 500 aus den 9A und 9B. Die Auswahl gemäß den 11A bis 11C umfasst vier anstelle der sieben Walzenpaare der Vorrichtung 500. Im Gegensatz zu der Vorrichtung 500 sind die Walzenpaare der 11A bis 11C nicht stationär in Reihe angeordnet. Vielmehr werden die Walzenpaare 510, 520, 530, 570 einzeln oder in Gruppen ein- oder mehrmals entlang eines Rands des Doppelblechelements 100 verfahren, um die Verbindung zwischen den Blechendabschnitten des Doppelblechelements herzustellen. Beispielsweise sind die Walzenpaare 510, 520, 530 in einer Gruppe angeordnet. Anstelle der zusätzlichen Walzenpaare 540, 550, 560 der Vorrichtung 500, werden die Walzenpaare 510, 520, 530 vielmehr zweimal verwendet, wie in den 11A und 11B gezeigt ist. Hierzu wird beispielsweise die Gruppe mit den Walzenpaaren 510, 520, 530 zweimal entlang des Rands des Doppelblechelements 100 verfahren. Beispielsweise wird die Gruppe von einer Ausgangposition in eine Endposition entlang des Rands des Doppelblechelements 100 verfahren, wodurch ein erster gefalteter Abschnitt entlang des Rands des Doppelblechelements 100 gebildet wird. Anschließend wird die Gruppe in die Ausgangposition zurückgeführt und von einer Ausgangposition in eine Endposition entlang des erster gefalteten Abschnitts verfahren, wodurch zweiter gefalteter Abschnitt gebildet wird. Das Aufrichten des resultierenden Verbindungsabschnitts mit dem zweiten gefalteten Abschnitt erfolgt unter Verwendung des Walzenpaars 570, welches abschließend von der Ausgangposition in die Endposition entlang des zweiten gefalteten Abschnitts verfahren wird.
Nach alternativen Ausführungsformen umfasst der Verbindungsabschnitt nur den ersten gefalteten Abschnitt. Mit anderen Worten wird die Gruppe mit den Walzenpaaren 510, 520, 530 nur einmal entlang des Rands des Doppelblechelements 100 verfahren, wie in 11A gezeigt ist, und anschließend erfolgt das Aufrichten gemäß 11C mit dem Walzenpaar 570.
12A und 12B zeigen schematische Diagramme zweier exemplarischer Ausführungsformen von Doppelblechelementen 100 mit Ausnehmungen 600. 12A zeigt ein Doppelblechelementen 100 mit einer konvex gekrümmten Biegeachse 604, entlang welcher der Verbindungsabschnitt nach dem Falten aufzurichten ist. Der Rand 106 des Doppelblechelementen 100 verläuft beispielsweise parallel zu der konvex gekrümmten Biegeachse 604. Zwischen der Biegeachse 604 und dem Rand 106 erstrecken sich, beispielsweise in regelmäßigen Abständen entlang der Biegeachse 604, Ausnehmungen 600. Die Ausnehmungen 600 weisen eine Breite 601 auf, welche mit zunehmendem Abstand von der Biegeachse 604 zunimmt. Nach Ausführungsformen ist die Breite 601 so gewählt, dass sie die Differenz zwischen der Bogenlänge der Biegeachse 604 und der mit zunehmendem Abstand von der Biegeachse 604 zunehmenden Bogenlänge des zu faltenden und aufzurichtenden Abschnitts des Doppelblechelements 100 kompensiert. Werden die gefalteten Abschnitte gebildet und der Verbindungsabschnitt anschließend aufgerichtete, so dass es sich senkrecht zu der Erstreckungsebene des Doppelblechelements erstreckt, werden die Ausnehmungen nach Ausführungsformen infolge des Aufrichtens geschlossen und der aufgerichtete Verbindungsabschnitt 602 weist eine über den Abstand von der Biegeachse 604 konstante Bogenlänge auf, welche identisch zu der Bogenlänge der Biegeachse 604 ist oder lediglich eine vernachlässigbare Abweichung aufweist. Nach Ausführungsformen weisen die Ausnehmungen 600 jeweils eine V-Form auf.
12B zeigt ein Doppelblechelementen 100 mit einer konkav gekrümmten Biegeachse 604, entlang welcher der Verbindungsabschnitt nach dem Falten aufzurichten ist. In diesem Fall nimmt die Bogenlänge mit zunehmendem Abstand von der Biegeachse 604 ab. Wird der Verbindungsabschnitts aufgerichtet, so muss dieser an die größere Bogenlänge der Biegeachse 604 angepasst werden. Eine solche Anpassung kann durch Ausnehmungen 600 implementiert werde, welche infolge eines Aufrichtens des Verbindungsabschnittsweiter auseinanderklaffen und somit den Unterschied der Bogenlängen kompensieren. Nach Ausführungsformen ist die Breite 601 der Ausnehmungen 600 konstant gewählt, nimmt aber infolge des Aufrichtens des Verbindungsabschnitts mit zunehmendem Abstand von der Biegeachse 604 zu. Nach Ausführungsformen handelt es sich bei den Ausnehmungen 600 um lineare Einschnitte.
13A und 13B zeigen exemplarische Ausführungsformen zweier Doppelblechelemente 100 mit wellenförmiger Struktur 606. Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass ein alternatives Verfahren zum Kompensieren von unterschiedlichen Bogenlängen im Fall einer wie in 13A gezeigten konvex gekrümmten Biegeachse 604 bereitgestellt wird. 13A ist eine Draufsicht senkrecht von oben auf ein Doppelblechelement 100. Der Verbindungsabschnitt 602 ist aufgerichtet, sodass er sich im Wesentlichen senkrecht zu der Erstreckungsebene des Doppelblechelements 100 erstreckt. Der aufgerichtete Verbindungsabschnitt 602 weist eine wellenförmiger Struktur 606 mit einer Mehrzahl zusätzlicher Vertiefungen auf, deren Tiefe jeweils mit zunehmendem Abstand von der Biegeachse 604, d.h. senkrecht zur Erstreckungsebene des Doppelblechelements 100, zunimmt. Durch die wellenförmiger Struktur 606 kann Material des Verbindungsabschnitts 602, welches infolge der Verkürzung der Bogenlänge des Verbindungsabschnitts durch das Aufrichten überflüssig geworden ist, in der Richtung parallel zu der Erstreckungsebene des Doppelblechelements 100 verteilt werden. Zusätzlich können Ausführungsformen den Vorteil haben, dass durch die wellenförmige Struktur 606 die Stabilität des Verbindungsabschnitts und damit der Verbindung erhöht werden kann.
13B zeigt eine Draufsicht senkrecht von oben auf ein Doppelblechelement 100 mit einer geraden Biegeachse 604. In diesem Fall dient die wellenförmige Struktur 606 allein der zusätzlichen Stabilisierung des Verbindungsabschnitts 602 und damit der Verbindung selbst. Nach Ausführungsformen wird die gerade Biegeachse 604 beibehalten und die wellenförmige Struktur 606 durch Materialdehnung allein in den Verbindungsabschnitts 602 eingebracht. Nach alternativen Ausführungsformen umfasst die wellenförmige Struktur 606 auch die Biegeachse 604. Beispielsweise wird der Verbindungsabschnitt 602 aufgerichtet und anschließend die wellenförmige Struktur 606 eingebracht.
14A bis 14C zeigen schematische Diagramme exemplarischer Ausführungsformen eines Prägewerkzeugs 700. 14A zeigt eine perspektivische Ansicht eines exemplarischen Prägewerkzeugs 700. Das Prägewerkzeug 700 umfasst einen oberen und einen unteren Teil 702, 704. Das gezeigte Prägewerkzeug 700 ist dazu konfiguriert eine wellenförmige Struktur 606 in einen konvex gekrümmten Verbindungsabschnitt, wie etwa in 13A gezeigt, einzubringen. Der untere Teil 704 des Prägewerkzeugs 700 weist eine konkave gekrümmte Prägefläche 706, welche komplementär zu dem konvex gekrümmten Verbindungsabschnitt mit der wellenförmige Struktur 606 ausgestaltet ist und als Negativform zum Prägen der wellenförmige Struktur 606 dient. Die 14B und 14C zeigen weitere perspektivische Ansichten des untere Teils 704 des Prägewerkzeugs 700.
15 zeigt ein schematisches Flussdiagramm einer exemplarischen Ausführungsform eines vierten Verfahrens zum Verbinden zweier aufeinander angeordneter Blechendabschnitte mittels Umformen. In Block 800 wird ein Doppelblechelement bereitgestellt. Das Doppelblechelement umfasst zwei aufeinander angeordneter Blechendabschnitte und erstreckt sich in einer Erstreckungsebene. Die beiden Blechendabschnitte sind entlang einer in der Erstreckungsebene liegenden Verbindungslinie miteinander zu verbinden. In Block 802 wird eine erste Vertiefung, beispielsweise eine v-förmige Vertiefung, in das Doppelblechelement eingebracht, welche sich entlang der Verbindungslinie erstreckt. Durch Einbringen der ersten Vertiefung wird das Doppelblechelement in eine Bearbeitungsposition gebracht. Während eine Vorrichtung zum Einbringen der ersten Vertiefung, z.B. ein Stempel, mit dem Doppelblechelement in Eingriff steht und dieses vorübergehend in der Bearbeitungsposition hält, wird das Doppelblechelement in Block 804 unter Verwendung einer Klemmvorrichtung in der Bearbeitungsposition für die weitere Bearbeitung fixiert.
In Block 806 wird ein erster gefalteter Abschnitt des Doppelblechelements entlang der Verbindungslinie gebildet. Dabei werden zwei einander gegenüberliegende Innenwände der ersten Vertiefung aneinandergedrückt. In Block 808 wird eine zweite Vertiefung, beispielsweise eine v-förmige Vertiefung, in das Doppelblechelement eingebracht. In Block 810 wird ein zweiter gefalteter Abschnitt des Doppelblechelements entlang der Verbindungslinie gebildet, welcher den ersten gefalteten Abschnitt umfasst. Dabei werden zwei einander gegenüberliegende Innenwände der zweiten Vertiefung aneinandergedrückt. In Block 812 wird der so gebildete Verbindungsabschnitt mit dem zweiten gefalteten Abschnitt relativ zu der Erstreckungsebene des Doppelblechelements aufgerichtet. Nach Ausführungsformen umfasst das Aufrichten ein Umbiegen eines den Verbindungsabschnitt mit dem zweiten gefalteten Abschnitt umfassenden Teils des Doppelblechelements entlang einer sich parallel zur Verbindungslinie erstreckenden Biegeachse, sodass sich der Verbindungsabschnitt senkrecht zu der Erstreckungsebene erstreckt.
16A bis 16I zeigen schematische Diagramme einer exemplarischen Ausführungsform einer Vorrichtung 120 zum Ausführen des vierten Verfahrens aus 15. Die Vorrichtung 120 umfasst einen Stempel 130 mit einem Stempelelement 132. Das Stempelelement 132 weist einen beispielsweise v-förmigen Querschnitt auf, wobei ein Schenkel des v-förmigen Querschnitts von einer ersten Anschlagsfläche 134 bereitgestellt wird. Neben dem Stempel 130 umfasst die Vorrichtung 120 eine Matrize 140, welche eine Auflagefläche zum Auflegen des Doppelblechelements 100 bereitstellen. In die Matrize 140 sind zwei beispielsweise v-förmige Kavitäten 142, 144 eingebracht, wobei sich die beiden v-förmigen Kavitäten 142, 144 parallel zueinander erstrecken. Sowohl der Stempel als auch die Matrize 140 sind in vertikaler Richtung, d.h. senkrecht zur Erstreckungsebene 152 des Doppelblechelements 100, verfahrbar.
Schließlich umfasst die Vorrichtung 120 noch eine Klemmvorrichtung zum Fixieren eines Endes 105 des Doppelblechelements 100 mit einem ersten und einem zweiten Klemmelement 150, 151, wobei das zweite Klemmelement 151 einen Teil der Auflagefläche für das Doppelblechelement 100 bereitstellt. Ein gegenüberliegendes Ende 106 des Doppelblechelements 100 ist demgegenüber ein freies nichtfixiertes Ende.
16A zeigt das Doppelblechelement 100, welches in einer Ausgangsposition auf einer von der Matrize 140 und dem zweiten Klemmelement 151 bereitgestellten Auflagefläche angeordnet ist. In dieser Ausgangsposition ist das Doppelblechelement 100 auf der Auflagefläche nicht fixiert. Zum Einbringen einer ersten, z.B. v-förmigen, Vertiefung in das Doppelblechelement 100 wird das Stempelelement 132 des Stempels 130 senkrecht von oben in die erste Kavität 142 der Matrize 140 verfahren. Dabei tritt das Stempelelement 132 wie in 16B gezeigt mit dem Doppelblechelement 100 in Eingriff und zieht das zu fixierende Ende 105 zwischen die beiden Klemmelemente 150, 151. Dabei wird das Doppelblechelement 100 automatisch in einer Bearbeitungsposition für die weitere Bearbeitung angeordnet. Zum Fixieren des Doppelblechelements 100 in dieser Bearbeitungsposition wird das erste Klemmelemente 150 ebenfalls nach unten verfahren, sodass das zu fixierende Ende 105 des Doppelblechelements 100 zwischen den beiden Klemmelemente 150, 151 festgeklemmt wird, während das mit dem Doppelblechelement 100 in Eingriff stehende Stempelelement 132 das Doppelblechelement 100 in Position hält. Somit kann effektiv verhindert werden, dass das Doppelblechelement 100 im Zuge des Festklemmens durch parallel zur Erstreckungsebene 152 gerichtete horizontale Kraftkomponenten zumindest teilweise aus dem Bereich zwischen den beiden Klemmelemente 150, 151 wieder herausgedrückt wird. Ist das Doppelblechelement 100 durch die beiden Klemmelemente 150, 151 in der Bearbeitungsposition fixiert wird der Stempel 130 wieder nach oben verfahren.
In 16C wird die Matrize 140 in vertikaler Richtung nach oben auf den Stempel 130 zu verfahren. Dadurch wird das freie Ende mit dem Rand 106 des Doppelblechelements 100 und der ersten v-förmigen Vertiefung um das durch das Klemmvorrichtung 150 ortsfest fixierte Ende 105 um einen ersten Winkel nach oben auf den Stempel 130 zu verschwenkt. Dies führt dazu, dass die erste v-förmigen Vertiefung 160 verkippt unter der Anschlagfläche 134 des Stempelelements 132 positioniert wird. Der Stempel 130 wird wie in 16D gezeigt nach unten verfahren, sodass die Anschlagfläche 134 des Stempelelements 132 mit einer Außenwand der ersten v-förmigen Vertiefung in Kontakt tritt und die erste v-förmigen Vertiefung 160 zusammendrückt. Dabei werden zwei einander gegenüberliegende Innenwände der ersten v-förmigen Vertiefung aneinandergedrückt und ein erster gefalteter Abschnitt des Doppelblechelements 100 gebildet.
Der Stempel 130 wird wie in 16E gezeigt in vertikaler Richtung nach oben verfahren und zudem in horizontaler Richtung auf das erste Klemmelement 150 zu, sodass das Stempelelement 132 über der zweiten Kavität 144 positioniert wird. Zudem wird die Matrize 140 in vertikaler Richtung nach oben auf den Stempel 130 zu verfahren. Dadurch wird das freie Ende mit dem Rand 106 des Doppelblechelements 100 und dem ersten gefalteten Abschnitt um das durch das Klemmvorrichtung 150 ortsfest fixierte Ende 105 um einen zweiten Winkel nach oben auf den Stempel 130 zu verschwenkt. Dies führt dazu, dass der erste gefaltete Abschnitt aus der Kavität 142 heraus verschwenkt wird. Wie in 16F gezeigt wird das Stempelelement 132 dann in vertikaler Richtung nach unten in die Kavität 144 verfahren, wodurch eine zweite, beispielsweise v-förmige, Vertiefung in das Doppelblechelement 100 eingebracht wird. Anschließend wird der Stempel 130 wieder in vertikaler Richtung nach oben verfahren.
In 16G wird die Matrize 140 in vertikaler Richtung nach oben auf den Stempel 130 zu verfahren. Dadurch wird die zweite v-förmige Vertiefung um das durch das Klemmvorrichtung 150 ortsfest fixierte Ende 105 um einen dritten Winkel nach oben auf den Stempel 130 zu verschwenkt. Dies führt dazu, dass die zweite v-förmigen Vertiefung verkippt unter der Anschlagfläche 134 des Stempelelements 132 positioniert wird. Der Stempel 130 wird wie in 16H gezeigt nach unten verfahren, sodass die Anschlagfläche 134 des Stempelelements 132 mit einer Außenwand der zweiten v-förmigen Vertiefung in Kontakt tritt und die zweite v-förmigen Vertiefung zusammendrückt. Dabei werden zwei einander gegenüberliegende Innenwände der zweiten v-förmigen Vertiefung aneinandergedrückt und ein einen zweiten gefalteten Abschnitt umfassender Verbindungsabschnitt des Doppelblechelements 100 gebildet. In 16I werden schließlich zuerst der Stempel 130 und anschließend die Matrize 140 in vertikaler Richtung nach oben verfahren, wobei der Verbindungabschnitt durch eine seitliche Anschlagfläche 136 der Matrize 140 aufgerichtet wird. In aufgerichteter Position erstreckt sich der Verbindungsabschnitt senkrecht zu der Erstreckungsebene 152 des Doppelblechabschnitts.
17A und 17B zeigen schematische Diagramme einer exemplarischen Ausführungsform von Blechendabschnitten. In 17A ist die Situation vor einem Zusammenklemmen der beiden Bleche 108 und 110 durch die Klemmvorrichtung 150, 151 der 16A bis 16I im Detail gezeigt. Die beiden Bleche 108 und 110 schließen einen infolge einer geringen Krümmung kleinen Winkel α₁ ein. Der Winkel α₁ nimmt mit zunehmendem Abstand von dem Rand 106 des Doppelblechelements 100 zu. Der kleine Winkel α₁ ist nach Ausführungsformen notwendig, um Beschädigungen beim Formen der Geometrie der beiden Bleche 108, 100 zu vermeiden. Wird das Doppelblechelement durch Einbringen der ersten Vertiefung um die Strecke Δ zwischen die Klemmelemente 150, 151 gezogen, so wird die Öffnung zwischen den beiden Blechen 108, 110 im Zuge des Zusammenklemmens im Bereich der Stecke Δ geschlossen werden. Der in 17B gezeigte, an den geschlossenen Bereich anschließende Winkel α₂ ist größer als der geschlossenen Winkel α₁. Aufgrund des relativ kleinen Winkels α₁ ist der Abstand zwischen den beiden Blechen 108, 110 im Bereich der Stecke Δ verhältnismäßig klein, sodass dieser im Allgemeinen nicht zur Aufnahme zusätzlicher, in den zwischen den Blechen 108, 110 eingeschlossenen Hohlraum eingebrachter Strukturen dienen kann. Durch Schließen dieses Bereichs wird der nutzbare Hohlraum zwischen den Blechen 108, 110 nicht reduziert. Allerdings kann das Doppelblechelement 100 so gefaltet werden, dass der Abstand zwischen dem resultierenden Verbindungsabschnitt und dem nutzbaren Hohlraum allein durch die Breite der Klemmflächen der Klemmvorrichtung definiert wird und die geschlossene Stecke Δ umfasst, anstatt dass die Streck Δ zusätzlich zu der Breite der Klemmflächen verbleibt.
18 zeigt einen Querschnitt einer exemplarischen Ausführungsform eines Blechs 108, welches als Halbschalenelement ausgebildet ist. Beispielsweise wird dieses Halbschalenelement durch Tiefziehen unter Verwendung einer Positivform aus einem ebenen Blech gebildet. Dieses Halbschalenelement weist einen offenen Hohlraum 109 auf, welcher mit einem zweiten Halbschalenelement einen geschlossenen Hohlraum zur Aufnahme zusätzlicher Strukturen bilden kann. Um Beschädigungen des Blechs 108 im Zuge des Tiefziehens zu vermeiden weist das Blech von Rand 106 ausgehend zunächst nur eine geringe Krümmung auf. Beim Bilden eines geschlossenen Hohlraums ist der resultierende Hohlraum, vgl. 17A, im Bereich der geringen Krümmung jedoch im Allgemeinen so schmal, dass dieser nicht zur Aufnahme zusätzlicher Strukturen genutzt werden kann. Mit anderen Worten handelt es sich hierbei um verlorenen Raum. Wird dieser jedoch wie oben gezeigt ausgehend von 17A geschlossen, sodass nur noch ein Abschnitt mit großer Krümmung wie in 17B gezeigt verbleibt, so kann die Ausdehnung miteinander verbundener Halbschalenelemente parallel zur Erstreckungsebene effektiv verringert werden, ohne den zum Aufnehmen von zusätzlichen Strukturen nutzbaren Raum zu reduzieren. Dies kann insbesondere von Vorteil sein, wenn die miteinander verbundener Halbschalenelemente in beengten Platzverhältnissen anzuordnen bzw. zu verwenden sind.
Bezugszeichenliste

100: Doppelblechelement
102: Blechendabschnitt
104: Blechendabschnitt
105: fixiertes Ende
106: Rand/freies Ende
108: Blech
109: Hohlraum
110: Blech
120: Vorrichtung
130: Stempel
132: Stempelelement
133: Stempelelement
134: Anschlagsfläche
135: Anschlagsfläche
136: Anschlagsfläche
140: Matrize
141: Teilmatrize
142: Kavität
143: Teilmatrize
144: Kavität
146: Kavität
150: Klemmvorrichtung
151: Klemmvorrichtung
152: Erstreckungsebene
160: Vertiefung
162: Innenwand
164: Innenwand
165: Grund
166: gefalteter Abschnitt
170: Vertiefung
172: Innenwand
174: Innenwand
176: gefalteter Abschnitt
180: Vertiefung
190: Anschlagfläche
191: Anschlagfläche
500: Vorrichtung
510: Walzenpaar
512: Walze
514: Walze
520: Walzenpaar
524: Walze
530: Walzenpaar
532: Walze
534: Walze
540: Walzenpaar
542: Walze
544: Walze
550: Walzenpaar
554: Walze
560: Walzenpaar
562: Walze
564: Walze
570: Walzenpaar
572: Walze
574: Walze
600: Ausnehmung
601: Breite
602: Verbindungsabschnitt
604: Biegeachse
606: wellenförmige Struktur
607: Tiefe
700: Prägewerkzeug
702: oberer Teil
704: unterer Teil
706: Prägefläche

Claims

Verfahren zum Verbinden zweier aufeinander angeordneter Blechendabschnitte (102, 104) mittels Umformen, wobei das Verfahren umfasst: • Bereitstellen eines Doppelblechelements (100), welches die beiden aufeinander angeordneter Blechendabschnitte (102, 104) umfasst und sich in einer Erstreckungsebene (152) erstreckt, wobei die beiden Blechendabschnitte (102, 104) entlang einer in der Erstreckungsebene (152) liegenden Verbindungslinie miteinander zu verbinden sind, • Bilden eines Verbindungsabschnitts (176; 602) entlang der Verbindungslinie, wobei das Bilden des Verbindungsabschnitts (176; 602) umfasst: ◯ Einbringen einer sich entlang der Verbindungslinie erstreckenden ersten Vertiefung (160) in das Doppelblechelement (100), ◯ Bilden eines ersten gefalteten Abschnitts (166) des Doppelblechelements (100) entlang der Verbindungslinie, wobei zwei einander gegenüberliegende Innenwände (162, 164) der ersten Vertiefung (160) aneinandergedrückt werden, • Aufrichten des Verbindungsabschnitts (176; 602) relativ zu der Erstreckungsebene (152) des Doppelblechelements (100) durch Umbiegen eines den Verbindungsabschnitt (176; 602) umfassenden Teils des Doppelblechelements (100) entlang einer sich parallel zur Verbindungslinie erstreckenden ersten Biegeachse (604), sodass sich der Verbindungsabschnitt (176; 602) senkrecht zu der Erstreckungsebene (152) erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Rand der ersten Vertiefung (160) von einem Rand (106) des Doppelblechelements (100) gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verfahren vor dem Aufrichten des Verbindungsabschnitts (176; 602) ein Ausrichten des Verbindungsabschnitts (176; 602) umfasst, wobei das Ausrichten des Verbindungsabschnitts (176; 602) ein Biegen des Verbindungsabschnitts (176; 602) um eine sich parallel zur Verbindungslinie erstreckende zweite Biegeachse umfasst, sodass sich der Verbindungsabschnitt (176; 602) parallel zu der Erstreckungsebene (152) des Doppelblechelements (100) erstreckt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Bilden des Verbindungsabschnitts (176; 602) ferner umfasst: ◯ Einbringen einer sich entlang der Verbindungslinie erstreckenden zweiten Vertiefung (170) in das Doppelblechelement (100), ◯ Bilden eines zweiten gefalteten Abschnitts (176) des Doppelblechelements (100) entlang der Verbindungslinie, wobei zwei einander gegenüberliegende Innenwände (172, 174) der zweiten Vertiefung (170) aneinandergedrückt werden und der zweite gefaltete Abschnitt (176) den ersten gefalteten Abschnitt (166) umfasst,
Verfahren nach Anspruch 4, wobei eine erste der zwei einander gegenüberliegenden Innenwände (172) der zweiten Vertiefung (170) zumindest teilweise von dem ersten gefalteten Abschnitt (166) bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die erste der beiden einander gegenüberliegenden Innenwände (172) der zweiten Vertiefung (170) den Rand (106) des Doppelblechelements (100) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die erste und die zweite Vertiefung (160, 170) beide in eine erste Oberfläche des Doppelblechelements (100) eingebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Bilden des Verbindungsabschnitts (176; 602) ferner ein Einbringen einer sich entlang der Verbindungslinie erstreckenden dritten Vertiefung (180) in eine zweite, der ersten Oberfläche abgewandten Oberfläche des Doppelblechelements (100) umfasst, wobei sich die erste Biegeachse (604) entlang eines Grundes der dritten Vertiefung (180) erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Bilden des Verbindungsabschnitts (176; 602) ferner ein Einbringen einer sich entlang der Verbindungslinie erstreckenden vierten Vertiefung (180) in die erste Oberfläche des Doppelblechelements (100) umfasst, wobei ein Rand der vierten Vertiefung (180) die erste Biegeachse (604) bereitstellt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei das Bilden des Verbindungsabschnitts (176; 602) vor dem Einbringen der zweiten Vertiefung (170) ferner ein Ausrichten des ersten gefalteten Abschnitts (166) umfasst, wobei das Ausrichten des ersten gefalteten Abschnitts ein Biegen des ersten gefalteten Abschnitts (166) um eine von einem Rand der ersten Vertiefung (160) bereitgestellten dritte Biegeachse umfasst, sodass sich der erste gefaltete Abschnitt (166) parallel zu der Erstreckungsebene (152) des Doppelblechelements (100) erstreckt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei es sich bei der ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Vertiefung (160, 170, 180) um eine v-förmige Vertiefung handelt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verfahren ferner ein Positionierten und Fixieren des Doppelblechelements (100) in einer Bearbeitungsposition umfasst, wobei das Positionieren des Doppelblechelements (100) in der Bearbeitungsposition durch das Einbringen der ersten Vertiefung (160) mittels einer mit dem Doppelblechelement in Eingriff tretenden Vorrichtung (130) erfolgt, wobei das Fixieren des Doppelblechelements (100) in der Bearbeitungsposition unter Verwendung einer Klemmvorrichtung (150, 151) erfolgt, wobei das Doppelblechelements (100) während eines Festklemmens des Doppelblechelements (100) mittels der Klemmvorrichtung (150, 151) durch die mit dem Doppelblechelement (100) in Eingriff getretene Vorrichtung (130) in der Bearbeitungsposition gehalten wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verfahren ferner ein Einbringen einer wellenförmigen Struktur mit einer Mehrzahl zusätzlicher Vertiefungen (606) in den Verbindungsabschnitt (176; 602) umfasst, wobei sich die zusätzlichen Vertiefungen (606) im aufgerichteten Zustand des Verbindungsabschnitts senkrecht zu der Erstreckungsebene (152) erstrecken.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die zusätzlichen Vertiefungen (606) jeweils eine Tiefe (607) aufweisen, welche mit zunehmendem Abstand von der Erstreckungsebene (152) zunimmt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verfahren ferner ein Einbringen einer Mehrzahl von Ausnehmungen (600) in das Doppelblechelement (100) entlang der ersten Biegeachse (604) umfasst, wobei sich die Ausnehmungen (600) jeweils von der ersten Biegeachse (604) bis zum Rand (106) des Doppelblechelements (100) erstrecken.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Ausnehmungen (600) jeweils eine Breite (601) aufweisen, welche mit zunehmendem Abstand von der ersten Biegeachse (604) zunimmt.
Vorrichtung (120, 500) zum Verbinden zweier aufeinander angeordneter Blechendabschnitte (102, 104) mittels Umformen nach einem der vorangehenden Ansprüche.
Vorrichtung (500) nach Anspruch 17, wobei die Vorrichtung (500) eine Mehrzahl von Walzenpaaren (510, 520, 530, 540, 550, 560, 570) umfasst, welche die einzelnen Schritte des Verfahren ausführen.
Vorrichtung (500) nach Anspruch 18, wobei die Walzenpaaren (510, 520, 530, 540, 550, 560, 570) in Reihe hintereinander angeordnet sind, wobei das Doppelblechelement (100) entlang der Reihe von Walzenpaaren (510, 520, 530, 540, 550, 560, 570) verfahren wird und entlang der Verbindungslinie der Reihe nach die einzelnen Walzenpaare (510, 520, 530, 540, 550, 560, 570) durchläuft.
Vorrichtung (500) nach einem der Ansprüche 18, wobei die Vorrichtung dazu konfiguriert ist die Walzenpaare (510, 520, 530, 540, 550, 560, 570) bahngesteuert entlang eines Rands (106) des Doppelblechelements (100) zu verfahren.
Vorrichtung (500) nach Anspruch 20, wobei mehrere der Schritte des Verfahren von demselben Walzenpaar (510, 520, 530, 540, 550, 560, 570) ausgeführt werden.
Vorrichtung (120) nach Anspruch 17, wobei die Vorrichtung (120) einen Stempel (130) und eine Matrize (140) umfasst, wobei der Stempel (130) ein oder mehrere sich in einer Längsrichtung erstreckende Stempelelemente (132, 133) umfasst, wobei die Matrize (140) eine Auflagefläche zum Auflegen des Doppelblechelements (100) mit einer Mehrzahl von Kavitäten (142, 144, 146) umfasst, welche sich parallel zueinander entlang der Längsrichtung der Stempelelemente (132, 133) erstrecken und jeweils zum Einbringen zumindest einer der Vertiefungen (160, 170, 180) in dem Doppelblechelement (100) konfiguriert sind, wobei der Stempel (130) dazu konfiguriert ist, zum Einbringen der Vertiefungen (160, 170, 180) in einer ersten Richtung jeweils senkrecht mit einem der Stempelelemente (132, 133) in eine der Kavitäten (142, 144, 146) verfahren zu werden.
Vorrichtung (120) nach Anspruch 22, wobei der Stemple (130) ferner dazu konfiguriert ist, zum Bilden eines der gefalteten Abschnitte (166, 176) und/oder zum Aufrichten des Verbindungsabschnitts (176; 602) in einer zweiten Richtung parallel zur Auflagefläche und senkrecht zur ersten Richtung mit einem der Stempelelemente (132, 133) gegen das Doppelblechelement (100) verfahren zu werden.
Vorrichtung (120) nach einem der Ansprüche 22 oder 23, wobei der Stempel (130) ferner dazu konfiguriert ist, zum Bilden eines der gefalteten Abschnitte (166, 176) in der ersten Richtung jeweils senkrecht mit einem der Stempelelemente (132, 133) in eine der Kavitäten (142, 144, 146) verfahren zu werden.
Vorrichtung (120) nach einem der Ansprüche 22 bis 24, wobei die Matrize (140) dazu konfiguriert ist, zum Einbringen einer der Vertiefungen (160, 170), zum Bilden eines der gefalteten Abschnitte (166, 176) und/oder zum Aufrichten des Verbindungsabschnitts (176; 602) in einer der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung verfahren zu werden.
Vorrichtung (120) nach einem der Ansprüche 22 bis 24, wobei die Matrize (140) eine Mehrzahl von Teilmatrizen (141, 143) umfasst, wobei die Teilmatrizen (141, 143) zusammen die Auflagefläche zum Auflegen des Doppelblechelements (100) bereitstellen, wobei jede der Teilmatrizen (141, 143) zumindest eine der Kavitäten (142, 144) umfasst, wobei zumindest eine der Teilmatrizen (141) dazu konfiguriert ist, zum Einbringen einer der Vertiefungen (160, 170), zum Bilden eines der gefalteten Abschnitte (166, 176) und/oder zum Aufrichten des Verbindungsabschnitts (176; 602) in der der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung verfahren zu werden.
Vorrichtung (120) nach einem der Ansprüche 22 oder 26, wobei es sich bei ein oder mehreren der Kavitäten (142, 144, 146) jeweils um eine v-förmige Kavität handelt.
Vorrichtung (120) nach einem der Ansprüche 22 bis 27, wobei die Vorrichtung (120) ferner eine Klemmvorrichtung (150, 151) zum Fixieren des Doppelblechelements (100) in einer Bearbeitungsposition umfasst.
Vorrichtung (120) nach einem der Ansprüche 17 bis 28, wobei die Vorrichtung (120) ferner ein Prägeelement (704) mit einer gewellten Oberfläche (706) umfasst, welche dazu konfiguriert ist, eine wellenförmige Struktur (606) mit einer Mehrzahl zusätzlicher Vertiefungen in den Verbindungsabschnitt (176; 602) einzubringen, wobei sich die zusätzlichen Vertiefungen im aufgerichteten Zustand des Verbindungsabschnitts senkrecht zu der Erstreckungsebene (152) erstrecken.
Vorrichtung (120) nach einem der Ansprüche 17 bis 29, wobei die Vorrichtung (120) ferner eine Schneidevorrichtung umfasst, welche dazu konfiguriert ist, Ausnehmungen (600) in das Doppelblechelement (100) entlang der ersten Biegeachse (604) einzubringen, wobei sich die Ausnehmungen (600) jeweils von der ersten Biegeachse (604) bis zum Rand (106) des Doppelblechelements (100) erstrecken.