DE102018121386A1

DE102018121386A1 - Verbinden von Blechendabschnitten mittels Umformen

Info

Publication number: DE102018121386A1
Application number: DE102018121386.7A
Authority: DE
Inventors: Roland Ruegenberg; Florian Ruegenberg; Kevin Schumacher
Original assignee: Roland Ruegenberg GmbH
Current assignee: RUEGENBERG, ROLAND, DE
Priority date: 2018-09-03
Filing date: 2018-09-03
Publication date: 2020-03-05
Also published as: WO2020048962A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verbinden zweier aufeinander angeordneter Blechendabschnitte (102, 104) mittels Umformen, wobei das Verfahren umfasst:• Verschwenken eines Abschnitts (602) des Doppelblechelements (100) durch Umbiegen entlang einer ersten Biegeachse (604) aus der Erstreckungsebene (152) des Doppelblechelements (100),• Einrollen des verschwenkten Abschnitts (602) des Doppelblechelements (100).

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.
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. Ein Abschnitt des Doppelblechelements wird in einer Schwenkrichtung durch Umbiegen entlang einer sich parallel zur Verbindungslinie erstreckenden ersten Biegeachse aus der Erstreckungsebene des Doppelblechelements verschwenkt. Der verschwenkte Abschnitt des Doppelblechelements wird eingerollt.
Nach weiteren Ausführungsformen wird der eingerollte Abschnitt zudem durch Umbiegen entlang einer sich parallel zur Verbindungslinie erstreckenden zweiten Biegeachse aufgerichtet und flachdrückt, sodass sich der aufgerichtete und flachgedrückte Abschnitt des Doppelblechelements senkrecht zu der Erstreckungsebene erstreckt. Das Aufrichten erfolgt also relativ zu der Erstreckungsebene des Doppelblechelements.
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 durch Umformen ein Bilden von scharfen Kanten verhindert. Weist ein freier Rand des Doppelblechelements bereits eine scharfe Kante auf, so kann durch das Einrollen ein Verbleiben der scharfen Kante verhindert. Durch das Einrollen, beispielsweise zu einer Spiralform, ist die freie Kante nicht mehr zugänglich. Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass der resultierende eingerollte, aufgerichtete und flachgedrückte Abschnitt 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 eingerollte Abschnitt des Doppelblechelements in Folge des Aufrichtens und Flachdrückens ausgehende von der zweiten 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.
Ausführungsformen können ferner den Vorteil haben, dass durch das Einrollen des verschwenkten Abschnitts des Doppelblechelements eine mechanische Verbindung zwischen den beiden Blechendabschnitten bereitgestellt wird, welche eine hohe Stabilität aufweist.
Nach Ausführungsformen erstreckt sich die Verbindungslinie parallel zu einem freien Rand des Doppelblechelements. Nach Ausführungsformen handelt es sich bei dem Rand und damit der Verbindungslinie um einen geraden Rand bzw. eine gerade Verbindungslinie. Nach alternativen Ausführungsformen handelt es sich bei dem Rand und damit der Verbindungslinie um einen gekrümmten Rand bzw. eine gekrümmte Verbindungslinie.
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.
Nach Ausführungsformen umfasst das Doppelblechelement einen freien 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 eingerollt 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.
Nach Ausführungsformen umfasst das Doppelblechelement einen freien Rand bzw. ein freies Ende, bei welchem es sich im Rahmen der Biegsamkeit der beiden Blechendabschnitte um einen freibeweglichen Rand bzw. 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 Ausführungsformen ist das fixierte Ende zum Fixieren in einer Bearbeitungsposition in einer Klemmvorrichtung, welche beispielsweise zwei Klemmelemente mit jeweils einer Klemmfläche umfasst, eingeklemmt.
Nach Ausführungsformen wird zum Einrollen des verschwenkten Abschnitts des Doppelblechelements ein Stempel senkrecht auf die Erstreckungsebene des Doppelblechelements zubewegt. Der Stempel weist eine Vertiefung mit einer der Erstreckungsebene zugewandten konkav gekrümmten Innenfläche auf. Ein freier Rand des verschwenkten Abschnitts des Doppelblechelements tritt mit der gekrümmten Innenfläche in Kontakt und wird in der Schwenkrichtung entlang der gekrümmten Innenfläche auf eine gekrümmte Bahnkurve geführt. Nach Ausführungsformen erstreckt sich die Vertiefung mit der gekrümmten Innenfläche parallel zu der ersten und/oder zweiten Biegeachse. Nach Ausführungsformen ist der Abstand zwischen einer sich in der gekrümmten Innenfläche parallel zu der ersten und/oder zweiten Biegeachse erstreckenden Linie und der Erstreckungsebene entlang der entsprechenden Linie konstant.
Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass durch den Stempel Druck auf den verschwenkten Abschnitt ausgeübt werden kann. Durch die konkave Krümmung der Vertiefung ergibt sich beim In-Kontakt-Treten des freien Randes des Rand des verschwenkten Abschnitts eine parallel zu der Erstreckungsebene des Doppelelements wirkende Kraftkomponente. Zusammen mit einer senkrecht auf die Erstreckungsebene des Doppelelements zu wirkende Kraftkomponente wird der freie Rand auf eine gekrümmte Bahnkurve geführt, welche den freien Rand auf das Doppelblechelement in der Erstreckungsebene zu führt. Der Teil des Doppelblechelements in der Erstreckungsebene lenkt das freie Ende ab, sodass der verschwenkte Abschnitt aufgerollt wird. Beispielsweise das freie Ende auf einer Spiralbahn geführt. Nach Ausführungsformen wird eine Ausrichtung einer Tangente an den freien Rand, welche sich senkrecht zu dem freien Rand erstreckt, im Zuge des Einrollens um mindestens 180° verschwenkt, beispielsweise um mindestens 270°, beispielsweise um mindestens 360°, beispielsweise zwischen 180° und 540°, beispielsweise zwischen 270° und 450°.
Durch das Einrollen kann verhindert werden, dass nach dem Verbinden der beiden Blechendabschnitte eine von dem Rand des Doppelblechelements umfasste scharfe Kante zugänglich bleibt.
Unter einer Erstreckungsebene des Doppelblechelements wird hier eine initiale Erstreckungsebene des Doppelblechelements verstanden, wenn das Doppelblechelement initial in der Bearbeitungsposition fixiert ist. Nach Ausführungsformen wird der verschwenkte Abschnitt um mehr als 45°, beispielsweise zwischen 45° und 90°, aus der Erstreckungsebne des Doppelblechelements verschwenkt.
Nach Ausführungsformen wird auf einer dem Stempel gegenüberliegenden Seite der Erstreckungsebene des Doppelblechelements eine sich parallel zu der Erstreckungsebene erstreckende Anschlagfläche bereitgestellt. Der verschwenkte Abschnitt des Doppelblechelements wird beim Einrollen gegen die Anschlagfläche gedrückt. Nach Ausführungsformen handelt es sich bei der Anschlagfläche um eine ebene Anschlagfläche.
Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass der verschwenkte Abschnitt beim Einrollen durch die Anschlagfläche effizient abgestützt wird und die von dem Stempel auf den verschwenkten Abschnitt aufgebrachte Kraft so zu einer Verformung in Form des Einrollens führt.
Nach Ausführungsformen wird der verschwenkte Abschnitt des Doppelblechelements beim Einrollen durch das Drücken gegen die Anschlagfläche auf einer der Anschlagfläche zugewandten Seite abgeflacht. Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass so der eingerollte Abschnitt bereit im Zuge des Einrollens abgeflacht wird, wodurch das weitere Flachdrücken vereinfacht wird.
Nach Ausführungsformen wird auf einer dem Stempel gegenüberliegenden Seite der Erstreckungsebene des Doppelblechelements eine der Erstreckungsebene zugewandte konkav gekrümmte Anschlagfläche bereitgestellt. Der verschwenkte Abschnitt des Doppelblechelements wird beim Einrollen gegen die gekrümmte Anschlagfläche gedrückt. Nach Ausführungsformen erstreckt sich die gekrümmte Anschlagfläche parallel zu der ersten und/oder zweiten Biegeachse. Nach Ausführungsformen ist der Abstand zwischen einer sich in der gekrümmten Anschlagfläche parallel zu der ersten und/oder zweiten Biegeachse erstreckenden Linie und der Erstreckungsebene entlang der entsprechenden Linie konstant.
Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass der verschwenkte Abschnitt des Doppelblechelements beim Einrollen zunächst initial verformt bzw. gekrümmt wird, da sich der verschwenkte Abschnitt infolge der Krafteinwirkung an die gekrümmte Innenfläche der Vertiefung des Stempels und die gekrümmte Anschlagfläche anlegt. Mit zunehmender Krafteinwirkung erfolgt dann das tatsächliche Einrollen, bei welchem der freie Rand des verschwenkten Abschnitts entlang der Krümmung der gekrümmten Innenfläche der Vertiefung des Stempels auf eine gekrümmte Bahnkurve, z.B. Kreisbahn, geführt wird. Durch eine gekrümmte Anschlagfläche kann sichergestellt werden, dass das Doppelblechelement im Zuge der initialen Verformung der Krümmung der Anschlagfläche folgend auf die gekrümmte Innenfläche der Vertiefung des Stempels zu gebogen wird. Dabei wird verhindert, dass das Doppelblechelement im Zuge der initialen Verformung der Krümmung der Vertiefung folgend auf die gekrümmte Anschlagfläche zu gebogen wird. Mit anderen Worten kann so ein Einrollen des verschwenkten Abschnitts in Schwenkrichtung sichergestellt werden, während ein Einrollen entgegen der Schwenkrichtung unterbunden wird. Nach Ausführungsformen schließen die gekrümmte Innenfläche der Vertiefung des Stempels und die gekrümmte Anschlagfläche einen zylinderförmigen Hohlraum oder einen Hohlraum ein, der einem Sektor eines Torus entspricht.
Nach Ausführungsformen sind die erste und die zweite Biegeachse identisch. Nach alternativen Ausführungsformen handelt es sich bei der ersten und der zweiten Biegeachse um zwei voneinander verschiedene, parallel zueinander verlaufende Biegeachsen. Nach Ausführungsformen ist die zweite Biegeachse weiter vom freien Rand des Doppelblechelements entfernt als die erste Biegeachse.
Nach Ausführungsformen erfolgen Aufrichten und Flachdrücken zumindest zeitweise simultan. Nach Ausführungsformen erfolgen Aufrichten und Flachdrücken simultan. Nach Ausführungsformen erfolgen Aufrichten und Flachdrücken nacheinander. Beispielsweise erfolgt zuerst das Aufrichten und anschließend das Flachdrücken. Nach anderen Ausführungsformen erfolgt zuerst das Flachdrücken und anschließend das Aufrichten.
Nach Ausführungsformen umfasst das Bereitstellen ein Fixieren des Doppelblechelements in einer Bearbeitungsposition unter Verwendung einer Klemmvorrichtung. Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass das durch die Klemmvorrichtung sichergestellt werden kann, dass das Doppelblechelement während der Bearbeitung eine konstante Bearbeitungsposition beibehält. Ferner kann die Klemmvorrichtung eine weitere Anschlagfläche, beispielsweise zum Flachdrücken des eingerollten Abschnitts im Zuge des Aufrichtens.
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 das Doppelblechelement in der Bearbeitungsposition fixiert werden.
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 das Doppelblechelement in der Bearbeitungsposition fixiert wird.
Gekrümmte Blechabschnitte, welche sich an die Blechendabschnitte anschließen, werden beispielsweise durch Tiefziehen eines ebenen Blechs unter Verwendung einer Positivform erzeugt. Beispielsweise werden zwei Halbschalenelemente so aufeinander positioniert, dass sie einen Hohlraum zur Aufnahme von zusätzlichen Strukturen einschließen, wie z.B. Isoliermaterial und/oder Katalysatorelemente.
Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass der resultierende Abstand zwischen dem aufgerichteten und flachgedrückten Abschnitt des Doppelblechelements und den verbleibenden gekrümmten Blechabschnitten auf eine Breite der Klemmflächen reduziert werden kann.
Nach Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner ein Einbringen einer wellenförmigen Struktur mit einer Mehrzahl von Vertiefungen in den aufgerichteten und flachgedrückten Abschnitt des Doppelblechelements umfasst, wobei sich die Vertiefungen der wellenförmigen Struktur senkrecht zu der Erstreckungsebene des Doppelblechelements 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 eingerollten, aufgerichteten und flachgedrückten Abschnitt implementierte Verbindung zwischen den beiden Blechendabschnitten unter Belastung lösen könnte. Durch die wellenförmige Struktur kann vielmehr die Stabilität des entsprechenden Abschnitts erhöht werden. Eine entsprechende wellenförmige Struktur kann nach Ausführungsformen sowohl in einen aufgerichteten und flachgedrückten Abschnitt eingebracht werden, welcher sich entlang einer geraden Verbindungslinie und damit einer geraden zweiten Biegeachse erstreckt, als auch in einen Verbindungsabschnitt, welcher sich entlang einer gekrümmten Verbindungslinie und damit einer gekrümmten zweiten Biegeachse erstreckt. Nach Ausführungsformen erfolgt das Einbringen der Vertiefungen synchron mit dem Flachdrücken des eingerollten Abschnitts. Nach Ausführungsformen erfolgt das Einbringen der Vertiefungen nach dem Flachdrücken des eingerollten Abschnitts.
Nach Ausführungsformen weisen die 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 Vertiefungen im Fall einer gekrümmten Verbindungslinie bzw. einer gekrümmten zweiten Biegeachse eine mit dem Abstand von der zweiten Biegeachse zunehmende Bogenlänge des aufgerichteten und flachgedrückten 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 und/oder zweiten Biegeachse. Nach Ausführungsformen erstrecken sich die Ausnehmungen jeweils von der ersten und/oder zweiten Biegeachse bis zum Rand des Doppelblechelements. Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass durch die Ausnehmungen im Fall einer gekrümmten Verbindungslinie bzw. einer gekrümmten ersten und/oder zweiten Biegeachse eine mit dem Abstand von der ersten und/oder zweiten 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 eingerollten Abschnitts 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 eingerollten Abschnitts des Doppelblechelements zunehmende Bogenläge zu kompensieren.
Nach Ausführungsformen erstrecken sich die Ausnehmungen jeweils von einer Tiefenbegrenzungslinie bis zu dem freien Rand des zu verschwenkenden Anschnitts des Doppelblechelements. Die Tiefenbegrenzungslinie erstreckt sich parallel zur ersten und/oder zweiten Biegeachse und ist näher an dem freien Rand angeordnet als die erste und/oder zweite Biegeachse. Die Ausnehmungen können das Verschwenken, Einrollen, Aufrichten und/oder Flachdrücken des verschwenkten Abschnitts erleichtern. So lässt sich beispielsweise die Materialverformung (zumindest im Bereich der Ausnehmungen) auf zwei Raumdimensionen parallel zur ersten und/oder zweiten Biegeachse beschränken. Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass die Tiefe der Ausnehmungen durch die Tiefenbegrenzungslinie so begrenzt bzw. gewählt werden kann, dass Ränder der Ausnehmungen, welche beispielsweise scharfe Schnittkanten umfassen können, durch das Einrollen, Aufrichten und Flachdrücken des verschwenkten Abschnitts so angeordnet werden, dass sie von außen unzugänglich sind. Dadurch kann eine Verletzungsgefahr bei der Handhabung der verbundenen Blechendabschnitte nach Abschluss des Verfahren minimiert werden. Durch die Tiefenbegrenzung mittels der Tiefenbegrenzungslinie auf eine Tiefe, welche geringer ist als der Abstand zwischen der ersten und/oder zweiten Biegeachse einerseits und dem freien Rand des verschwenkten Abschnitts andererseits, wird zwar das Einrollen des verschwenkten Abschnitts im Bereich ohne Ausnehmungen erschwert, zugleich kann aber sichergestellt werden, das die Ränder der Ausnehmung nach dem Einrollen, Aufrichten und Flachdrücken unzugänglich sind.
Nach Ausführungsformen weisen die Ausnehmungen jeweils eine Breite auf, welche mit zunehmendem Abstand von dem freien Rand abnimmt. Erstrecken sich die Ausnehmungen jeweils von der ersten und/oder zweiten Biegeachse bis zum Rand des Doppelblechelements bedeutet dies, dass die Ausnehmungen jeweils eine Breite aufweisen, welche mit zunehmendem Abstand von der ersten und/oder zweiten Biegeachse zunimmt. Erstrecken sich die Ausnehmungen jeweils von der Tiefenbegrenzungslinie bis zum Rand des Doppelblechelements bedeutet dies, das die Ausnehmungen jeweils eine Breite aufweisen, welche mit zunehmendem Abstand von der Tiefenbegrenzungslinie 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. eingerollten Abschnitts des Doppelblechelements 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 und/oder zweiten 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. Die beiden aufeinander angeordneten Blechendabschnitte bilden ein sich in einer Erstreckungsebene erstreckendes Doppelblechelement und sind entlang einer in der Erstreckungsebene liegenden Verbindungslinie miteinander zu verbinden.
Die Vorrichtung weist ein Biegeelement auf, welches konfiguriert ist zum Verschwenken eines Abschnitts des Doppelblechelements in einer Schwenkrichtung durch Umbiegen entlang einer sich parallel zur Verbindungslinie erstreckenden ersten Biegeachse aus der Erstreckungsebene des Doppelblechelements. Ferner umfasst dies Vorrichtung ein Einrollelement, welches konfiguriert ist zum Einrollen des verschwenkten Abschnitts des Doppelblechelements.
Nach weiteren Ausführungsformen ist das Biegeelement ferner konfiguriert zum Aufrichten und Flachdrücken des eingerollten Abschnitts des Doppelblechelements durch Umbiegen entlang einer sich parallel zur Verbindungslinie erstreckenden zweiten Biegeachse, sodass sich der aufgerichtete und flachgedrückte Abschnitt des Doppelblechelements senkrecht zu der Erstreckungsebene erstreckt.
Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass sie eine Vorrichtung bereitstellen, welche konfiguriert ist, die zuvor beschriebenen Ausführungen des Verfahrens zum Verbinden zweier aufeinander angeordneter Blechendabschnitte mittels Umformen effizient und effektiv umzusetzen. Nach Ausführungsformen führen das Biegeelement und das Einrollelement im Zuge der Bearbeitung nur gerade lineare Bewegungen aus. Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass durch die Vorrichtung durch die einfachen Bewegungsmuster der umfassten Elemente einfacher zu konstruiren, weniger störanfällig, schneller bei der Ausführung der Bewegungen und wartungsärmer sein ist.
Nach Ausführungsformen umfasst das Einrollelement einen ersten Stempel, welcher zum Einrollen des verschwenkten Abschnitts des Doppelblechelements senkrecht auf die Erstreckungsebene des Doppelblechelements zubewegt wird. Der erste Stempel weist eine Vertiefung mit einer der Erstreckungsebene zugewandten konkav gekrümmten Innenfläche auf und ist dazu konfiguriert einen mit der gekrümmten Innenfläche in Kontakt tretenden freien Rand des verschwenkten Abschnitts des Doppelblechelements in der Schwenkrichtung entlang der gekrümmten Innenfläche auf eine gekrümmte Bahnkurve zu führen.
Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass das durch die konkave Krümmung der Innenfläche eine gerade lineare Bewegung des ersten Stempels auf die Erstreckungsebene des Doppelblechelements zu in einer zweidimensionalen Einrollbewegung des freien Rands auf der gekrümmten Bahnkurve resultieren kann.
Nach Ausführungsformen umfasst das Biegeelement einen auf einer dem ersten Stempel gegenüberliegenden Seite der Erstreckungsebene des Doppelblechelements angeordneten zweiten Stempel, welcher zum Verschwenken des Abschnitts des Doppelblechelements senkrecht auf die Erstreckungsebene zubewegt wird. Der zweite Stempel weist eine erste Anschlagfläche auf, welche mit der Erstreckungsebene des Doppelblechelements entlang der ersten Biegeachse einen Neigungswinkel einschließt und ist dazu konfiguriert den mit der ersten Anschlagfläche in Kontakt tretenden Abschnitt des Doppelblechelements um den Neigungswinkel in der Schwenkrichtung aus der Erstreckungsebene zu verschwenken.
Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass das durch den Neigungswinkel der ersten Anschlagfläche eine gerade lineare Bewegung des zweiten Stempels auf die Erstreckungsebene des Doppelblechelements zu in einer zweidimensionalen Schwenkbewegung des zu verschwenkenden Abschnitts um die erste Biegeachse herum resultieren kann.
Nach Ausführungsformen wird der zweite Stempel zum Aufrichten und Flachdrücken des eingerollten Abschnitts des Doppelblechelements senkrecht auf die Erstreckungsebene des Doppelblechelements zubewegt. Der zweite Stempel weist eine zweite Anschlagfläche auf, welche sich entlang der zweiten Biegeachse senkrecht zu der Erstreckungsebene des Doppelblechelements erstreckt und dazu konfiguriert ist, den mit der zweiten Anschlagfläche in Kontakt tretenden eingerollten Abschnitt des Doppelblechelements aufzurichten und flachzudrücken.
Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass der zweite Stempel zusätzlich zum Verschwenken des zu verschwenkenden Anschnitts zum Aufrichten und Flachdrücken des eingerollten Abschnitts dienen kann. Dies erlaubt es die Anzahl der beweglichen Teile der Vorrichtung zu reduzieren und somit beispielsweise auch die Störanfälligkeit.
Nach Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung auf einer dem ersten Stempel gegenüberliegenden Seite der Erstreckungsebene des Doppelblechelements eine sich parallel zu der Erstreckungsebene erstreckende dritte Anschlagfläche, welche von einem stationären Stützelement bereitgestellt wird und dazu konfiguriert ist, den mit der dritten Anschlagfläche in Kontakt tretenden eingerollten Abschnitt des Doppelblechelements auf einer der dritten Anschlagfläche zugewandten Seite abzuflachen.
Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass durch das Stützelement zum einen der einzurollende Abschnitt im Zuge des Einrollens effektiv abgestützt wird, was es ermöglicht die gerade lineare Bewegung des ersten Stempels auf die Erstreckungsebene des Doppelblechelements zu in einer zweidimensionalen Einrollbewegung des freien Rands auf der gekrümmten Bahnkurve resultieren kann. Fern führt die von dem Stützelement auf den einzurollenden Abschnitt im Zuge des Einrollens aufgebrachte Gegenkraft zu einem einseitigen Abflachen des eingerollten Abschnitts. Dies kann das Zusammendrücken des eingerollten Abschnitts im Zuge des Aufrichtens vereinfachen. Insbesondere kann so bereists im Zuge des Einrollens die Dicke des resultierenden eingerollten Abschnitts senkrecht zu der Erstreckungsebene des Doppelblechelements reduziert bzw. beschränkt werden.
Nach Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung auf einer dem ersten Stempel gegenüberliegenden Seite der Erstreckungsebene des Doppelblechelements eine der Erstreckungsebene zugewandte konkav gekrümmte dritte Anschlagfläche, welche von einem stationären Stützelement bereitgestellt wird und gegen welche der verschwenkte Abschnitt des Doppelblechelements beim Einrollen gedrückt wird.
Nach Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung ferner eine Klemmvorrichtung zum Fixieren des Doppelblechelements in einer Bearbeitungsposition. Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass die Klemmvorrichtung eine stabile Positionierung des Doppelblechelements in der Bearbeitungsposition sicherstellen kann. Nach Ausführungsformen wird durch die Klemmvorrichtung ein Ende des Doppelblechelements unbeweglich fixiert.
Nach Ausführungsformen stellt die Klemmvorrichtung eine sich senkrecht zu der Erstreckungsebene des Doppelblechelements erstreckende vierte Anschlagfläche bereit, gegen welche der eingerollte Abschnitt des Doppelblechelements zum Flachdrücken im Zuge des Aufrichtens gedrückt wird. Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass die Klemmvorrichtung durch Bereitstellen der vierten Anschlagfläche das Flachdrücken des eingerollten Abschnitts unterstützen kann.
Nach Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung ferner ein Prägeelement mit einer gewellten Oberfläche, welche dazu konfiguriert ist, eine wellenförmige Struktur mit einer Mehrzahl Vertiefungen in den aufgerichteten und flachgedrückten Abschnitt einzubringen, wobei sich die Vertiefungen senkrecht zu der Erstreckungsebene des Doppelblechelements erstrecken.
Nach Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung ferner eine Schneidevorrichtung, welche dazu konfiguriert ist, Ausnehmungen in das Doppelblechelement entlang der ersten und/oder zweiten Biegeachse einzubringen, wobei sich die Ausnehmungen jeweils von der ersten und/oder zweiten 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.
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 Doppelblechelem enten,
3 ein schematisches Flussdiagramm einer exemplarischen Ausführungsform eines Verfahrens,
4 schematische Diagramme einer exemplarischen Ausführungsform einer Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens aus 3,
5 perspektivische Ansicht einer exemplarischen Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens aus 3,
6 schematische Diagramme der exemplarischen Vorrichtung aus 5 beim Ausführen des Verfahrens aus 3,
7 schematische Diagramme exemplarischer Ausführungsformen von Doppelblechelementen mit Ausnehmungen,
8 schematische Diagramme exemplarischer Ausführungsformen von Doppelblechelementen mit wellenförmiger Struktur und
9 schematische Diagramme exemplarischer Ausführungsformen eines Prägewerkzeugs.

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 1 B 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 Verfahren zum Verbinden zweier aufeinander angeordneter Blechendabschnitte mittels Umformen. In Block 200 wird ein Doppelblechelement bereitgestellt. Das Doppelblechelement umfasst zwei aufeinander angeordnete Blechendabschnitte und erstreckt sich in einer Erstreckungsebene. Die beiden in Form des Doppelblechelements bereitgestellten Blechendabschnitte sind entlang einer in der Erstreckungsebene liegenden Verbindungslinie miteinander zu verbinden. In Block 202 wird ein Abschnitt des Doppelblechelements in einer Schwenkrichtung durch Umbiegen entlang einer sich parallel zur Verbindungslinie erstreckenden ersten Biegeachse aus der Erstreckungsebene des Doppelblechelements verschwenkt. In Block 204 wir der verschwenkte Abschnitt des Doppelblechelements eingerollt. Nach Ausführungsformen wird in Block 206 zusätzlich der eingerollte Abschnitt durch Umbiegen entlang einer sich parallel zur Verbindungslinie erstreckenden zweiten Biegeachse aufgerichtet und flachgedrückt, sodass sich der aufgerichtete und flachgedrückte Abschnitt des Doppelblechelements vorzugsweise senkrecht zu der Erstreckungsebene erstreckt.
4A bis 4F zeigen eine exemplarische Vorrichtung 120 zum Ausführen des Verfahrens aus 3. 4A zeigt eine Klemmvorrichtung mit zwei Klemmelementen 150, 151 zum Fixieren eines Endes 105 des Doppelblechelements 100. Das obere der beiden Klemmelemente 150 stellt zudem eine Anschlagfläche 149 zum Flachdrücken des eingerollten Abschnitts des Doppelblechelements bereit. Das untere der beiden Klemmelemente 151 stellt eine Auflagefläche bereit auf welcher das Doppelblechelement in der Bearbeitungsposition aufliegt. Zu der Auflagefläche trägt ferner das Stützelement 141 bei, welches eine Anschlagfläche 147 als Teil der Auflagefläche bereit. Auf der von dem unteren Klemmelement 151 und dem Stützelement bereitgestellten Auflagefläche wird das Doppelblechelement 100, welche sich in der Erstreckungsebene 152 erstreckt, in einer Bearbeitungsposition bereitgestellt. Die Vorrichtung 120 weist ferner ein Einrollelement in Form eines ersten Stempels 130 mit einer Vertiefung 132 auf. Die Vertiefung 132 umfasst eine der Erstreckungsebene des Doppelblechelements 100 zugewandte konkav gekrümmte Innenfläche 133 auf. Zudem umfasst die Vorrichtung ein Biegeelement in Form eines zweiten Stempel 140. Der zweite Stempel 140 weist eine Anschlagfläche 143 auf, welche einen Neigungswinkel von vorzugsweise über 45° mit der Erstreckungsfläche einschließt. Zwischen dem unteren Klemmelement 151 und der Anschlagfläche 143 ist eine v-förmige Vertiefung bzw. ein v-förmiger Freiraum ausgebildet. Das Stützelement 141 umfasst beispielsweise eine Mehrzahl von Einzelelementen, welche in Reihe voneinander beabstandet angeordnet sind, sodass sie eine gabelförmige Struktur bilden, welche in äquivalent angeordneten und dimensionierten Aussparungen in dem zweiten Stempel angeordnet ist. Nach Ausführungsformen sind das untere Klemmelement 151 und das Stützelement 141 stationär angeordnet, während das obere Klemmelement 150, der erste Stempel 130 sowie der zweite Stempel 140 jeweils in einer gerade linearen Bewegung senkrecht auf die Erstreckungsebene 152 des Doppelblechelement 100 zu bewegbar und von dieser weg bewegbar sind.
In 4B wurde das obere Klemmelement 150 senkrecht auf das Doppelblechelement 100 verfahren, sodass das Doppelblechelement 100 zwischen den beiden Klemmelementen 150, 151 in einer Bearbeitungsposition fixiert wird. Nach Ausführungsformen wird das Ende 105 des Doppelblechelement 100 unbeweglich gehalten, während der freie Rand 106 freibeweglich bleibt. In 4C wurde der zweite Stempel senkrecht nach oben verfahren über das Stützelement 141 und die Erstreckungsebene 152 des Doppelblechelement 100 hinaus. Dabei tritt die Anschlagfläche 143 des zweiten Stempels 140 in Kontakt mit einem zu verschwenkenden Abschnitt 602 des Doppelblechelement 100, welcher den freien Rand 106 umfasst und über die von dem unteren Klemmelement 151 bereitgestellte Auflagefläche hinausragt. Aufgrund des Neigungswinkels der Anschlagfläche 143 mit der Erstreckungsebene 152 wird der zu verschwenkende Abschnitt 602 infolge der Bewegung des zweiten Stempels um denselben Neigungswinkel um die Biegeachse 604 verschwenkt.
In 4D wird der erste Stempel 130 senkrecht nach unten auf den zweiten Stempel 140 zu verfahren, bis er mit dem zweiten Stempel 140 in Kontakt tritt. Anschließend wird der erste Stempel 130 zusammen mit dem zweiten Stempel 140 weiter in derselben Richtung verfahren. In 4E sind die beiden Stempel 130, 140 soweit nach unten in Richtung auf die Erstreckungsebene 152 verfahren worden, dass der zweite Stempel 140 eine Endposition unterhalb der Erstreckungsebene 152 einnimmt. Der freie Rand 106 des verschwenkten Abschnitts tritt infolge des Verfahrens des ersten Stempels 130 mit der konkav gekrümmten Innenfläche 133 in der Vertiefung 132 in Kontakt und wird entlang der Krümmung der Innenfläche auf eine gekrümmte Bahnkurve geführt und dieser folgend eingerollt. Zugleich stellt das Stützelement 141 die ebene Anschlagfläche 147 als Auflagefläche bereit, welche die Bewegungsfreiheit des verschwenkten Abschnitts beim Einrollen beschränkt. Dadurch wird der freie Rand 106, wenn er im Zuge des Einrollens mit dem Doppelblechelement in der Erstreckungsebene 152 in Kontakt tritt weitergeleitet und weiter eingerollt aufgrund des durch die Anschlagfläche 147 bereitgestellten Wiederstands in senkrechter Richtung nach unten. Zugleich wird der verschwenkte Abschnitt beim Einrollen in dem auf der Anschlagfläche aufliegenden Bereich abgeflacht.
4F zeigt eine alternative Ausführungsform zu der 4E. Im Gegensatz zu der ebenen Anschlagfläche 147 in 4E stellt das Stützelement 141 in 4F eine konkav gekrümmte Anschlagfläche 147a als Auflagefläche bereit, welche die Bewegungsfreiheit des verschwenkten Abschnitts beim Einrollen beschränkt. Zu Beginn des Einrollvorgangs wird der verschwenkte Abschnitt gegen die gekrümmte Anschlagfläche 147a gedrückt und erhält dadurch eine analoge konkave Krümmung. Die konkave Krümmung des verschwenkten Abschnitts kann sicherstellen, dass der verschwenkte Abschnitt im Zuge des weiteren Einrollvorgangs in Schwenkrichtung entlang der konkav gekrümmten Innenfläche 133 der Vertiefung 132 auf das obere Klemmelemente 150 zu und von der Anschlagfläche 143 weg geführt wird.
In 4G ist schließlich der abschließende Zustand des Doppelblechelements 100 gezeigt, in welchem der eingerollte Abschnitt aufgerichtet und flachgedrückt wurde. Der aufgerichtete und flachgedrückte Abschnitt des Doppelblechelements 100 erstreckt sich senkrecht zu der Erstreckungsebene 152. Hierzu wurden der erste und der zweite Stempel 130, 140 in senkrechter Richtung relativ zu der Erstreckungsebene 152 wieder zurückverfahren. Dabei wurden die beiden Stempel 130, 140 über die in 4D gezeigte Position hinaus in eine höher gelegene Endposition verfahren. Das obere Fixierelement 150 ist dabei schmaler ausgebildet als das untere Fixierelement 151. Dadurch verbleibt ein Spalt 134 zwischen der senkrechten Anschlagfläche 145 des zweiten Stempels 140 und der senkreckten Anschlagfläche 149 des oberen Fixierelements 150, wenn der zweite Stempel mit der Anschlagfläche 143 über die Erstreckungsebene 152 hinaus verfahren wird. In Folge des Verfahrens des zweiten Stempels 140 wird der eingerollte Abschnitt des Doppelblechelements 100 durch Umbiegen um die Biegeachse 604 aufgerichtet und in dem Spalt 134 zwischen den beiden Anschlagflächen 145, 149 des zweiten Stempels 140 und des oberen Fixierelements 150 flachgedrückt.
Nach Ausführungsformen kann der verschwenkte Abschnitt Ausnehmungen umfassen, welche sich jeweils vom freien Rand 106 des verschwenkten Abschnitts bis zu einer Tiefenbegrenzungslinie 605 erstrecken. Diese Tiefenbegrenzungslinie 605 erstreckt sich beispielsweise parallel zu der Biegeachse 604. Dabei ist die Tiefe der Ausnehmungen, d.h. der Abstand zwischen freiem Rand 106 und Tiefenbegrenzungslinie 605, geringer als Abstand zwischen freiem Rand 106 und Biegeachse 604. Beispielsweise ist die Tiefe der Ausnehmungen so gewählt, dass die Tiefenbegrenzungslinie 605 im Zuge des Flachdrückens an das obere Klemmelement 150 gedrückt wird. Im Ergebnis sind die Ränder der Ausnehmungen bei einer solchen Bemaßung der Tiefe infolge des Einrollens, Aufrichten und Flachdrückens nicht mehr zugänglich, wodurch sich die Verletzungsgefahr durch Ränder der Ausnehmungen bei der Handhabung des Doppelblechelements 100 minimieren lässt. Aufgrund der Tiefenbegrenzung wird zwar das Einrollen des verschwenkten Abschnitts im Bereich ohne Ausnehmungen erschwert, dies erfolgt aber zugunsten einer höheren Sicherheit. Nach alternativen Ausführungsformen können sich die Ausnehmungen auch bis zu der Biegeachse 604 erstrecken, wodurch ein erleichtertes Einrollen für den gesamten verschwenkten Abschnitt erzielt werden kann. In diesem Fall kann beispielsweise durch eine zusätzliche Behandlung der nun zugänglichen Ränder der Ausnehmungen die Verletzungsgefahr reduziert werden. Beispielsweise können entsprechenden Ränder abgestumpft und/oder mit einer zusätzlichen Abdeckung abgedeckt werden.
5 zeigten eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der exemplarischen Vorrichtung 120 zum Ausführen des Verfahrens aus 3. Diese Ausführungsform der Vorrichtung 120 umfasst wie die in den 4A bis 4G gezeigte Ausführungsform eine Klemmvorrichtung mit zwei Klemmelementen 150, 151. Das obere Klemmelementen 150 ist in einer Richtung senkrecht zu einer von dem unteren Klemmelement 151 bereitgestellten Auflagefläche für das Doppelblechelement verfahrbar. Das untere Klemmelement 151 umfasst ferner ein Stützelement 141 bzw. ist einstückig mit diesem ausgebildet. Ferner umfasst die Vorrichtung 120 einen ersten Stempel 130 und einen zweiten Stempel 140, welche entlang eines Halte- und Führungselements 121 parallel zu der Bewegungsrichtung des obere Klemmelementen 150 verfahrbar sind. Zur Führung des ersten Stempels 130 weist das Halte- und Führungselements 121 eine Führungsnut 123 auf. Nach Ausführungsformen kann das Halte- und Führungselements 121 auch mehr als eine Führungsnut 123 aufweisen. Zudem kann das obere Klemmelement 150 ein oder mehrere Führungsnuten zur Führung des ersten Stempels 130 aufweisen. Zur Führung des zweiten Stempels 140 weist das untere Klemmelement 151 zumindest eine Führungsnut 153 auf. Nach Ausführungsformen kann auch das Halte- und Führungselements 121 zusätzlich oder alternativ zum untere Klemmelement 151 ein oder mehrere Führungsnut 153 zur Führung des zweiten Stempels 140 aufweisen.
6A bis 6L zeigen die exemplarische Vorrichtung 120 aus 5 in einer Seitenansicht beim Ausführen des Verfahrens aus 3. Die einzelnen Pfeile in den 6A bis 6L zeigen jeweils die Bewegungsrichtungen der im Zuge des Verfahrens bewegten Einzelelemente der Vorrichtung 120 an. Die Bearbeitung des Doppelblechelements 100 und die Funktionsweise der Vorrichtung 120 sind dabei analog zu der bereits in den 4A bis 4G gezeigten Bearbeitung und Funktionsweise der dort dargestellten analogen Vorrichtung 120. Die in den einzelnen 6A bis 6D gezeigten Verfahrensschritte sind jeweils analog zu den in den einzelnen 4A bis 4D gezeigten Verfahrensschritten. Die in den 6E bis 61 gezeigten Verfahrensschritte sind analog zu dem in der 4F gezeigten Verfahrensschritt. Schließlich sind die in den 6J bis 6L gezeigten Verfahrensschritte analog zu dem in der 4G gezeigten Verfahrensschritt.
7A bis 7C zeigen schematische Diagramme dreier exemplarischer Ausführungsformen von Doppelblechelementen 100 mit Ausnehmungen 600. 7A zeigt ein Doppelblechelementen 100 mit einer konvex gekrümmten Biegeachse 604, entlang welcher der Abschnitt 602 nach zu verschwenken und/oder nach dem Einrollen 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.
7B zeigt ein Doppelblechelementen 100 mit einer konkav gekrümmten Biegeachse 604, entlang welcher der Abschnitt zu verschwenken und/oder nach dem Einrollen 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. In der gezeigten Ausführungsform erstecken sich die Ausnehmungen 600 vom freien Rand 106 bis zur Biegeachse 604. 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.
7C zeigt eine zu der Ausführungsform gemäß 7B alternative Ausführungsform des Doppelblechelementen 100 mit konkav gekrümmter Biegeachse 604. In dieser Ausführungsform erstrecken sich die Ausnehmungen 600 vom freien Rand 106 nicht bis zur Biegeachse 604, sondern nur bis zu einer Tiefenbegrenzungslinie 605, welche sich parallel zur Biegeachse 604 erstreckt und deren Abstand von dem freien Rand 106 geringer ist als der Abstand zwischen freiem Rand 106 und Biegeachse 604. Dies kann den Vorteil haben, dass als Ergebnis des Einrollens, Aufrichten und Flachdrückens des zu verschwenkenden Abschnitts 602 zwar der Bereich des Doppelblechelement 100 zwischen Tiefenbegrenzungslinie 605 und Biegeachse 604 zumindest teilweise zugänglich bleibt, nicht aber der die Ausnehmungen 600 umfassende Bereich des Doppelblechelement 100 zwischen Tiefenbegrenzungslinie 605 und freiem Rand 106. Mithin sind im Ergebnis weder die Ränder der Ausnehmungen 600 noch der freie Rand 106 des Doppelblechelement 100 zugänglich. Auch die in 7A gezeigte Ausführungsform des Doppelblechelementen 100 mit konvex gekrümmter Biegeachse 604 kann analog zu der Ausführungsform gemäß 7C so geändert werden, dass sich die Ausnehmungen 600 vom freien Rand 106 nicht mehr bis zur Biegeachse 604, sondern nur noch bis zu einer Tiefenbegrenzungslinie erstrecken, welche sich parallel zur Biegeachse 604 erstreckt und deren Abstand von dem freien Rand 106 geringer ist als der Abstand zwischen freiem Rand 106 und Biegeachse 604.
8A und 8B 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 8A gezeigten konvex gekrümmten Biegeachse 604 bereitgestellt wird. 8A ist eine Draufsicht senkrecht von oben auf ein Doppelblechelement 100. Der eingerollte Abschnitt 602 ist aufgerichtet, sodass er sich im Wesentlichen senkrecht zu der Erstreckungsebene des Doppelblechelements 100 erstreckt. Der aufgerichtete Abschnitt 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 Abschnitts 602, welches infolge der Verkürzung der Bogenlänge des Abschnitts 602 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 Abschnitts 602 und damit der Verbindung erhöht werden kann.
8B 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 aufgerichteten Abschnitts 602 und damit der Verbindung selbst. Nach Ausführungsformen wird die gerade Biegeachse 604 beibehalten und die wellenförmige Struktur 606 durch Materialdehnung allein in den aufgerichteten Abschnitts 602 eingebracht. Nach alternativen Ausführungsformen umfasst die wellenförmige Struktur 606 auch die Biegeachse 604. Beispielsweise wird der Abschnitt 602 aufgerichtet, flachgedrückt und anschließend die wellenförmige Struktur 606 eingebracht.
9A bis 9C zeigen schematische Diagramme exemplarischer Ausführungsformen eines Prägewerkzeugs 700 zum Einbringen einer wellenförmigen Struktur. 9A 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 Abschnitt des Doppelblechelements, wie etwa in 8A 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 9B und 9C zeigen weitere perspektivische Ansichten des untere Teils 704 des Prägewerkzeugs 700.
Bezugszeichenliste

100: Doppelblechelement
102: Blechendabschnitt
104: Blechendabschnitt
105: fixiertes Ende
106: freier Rand
108: Blech
110: Blech
120: Vorrichtung
121: Halte- und Führungselement
123: Führungsnut
130: Stempel
132: Vertiefung
133: konkave Innenfläche
134: Spalt
140: Stempel
141: Stützelement
142: Vertiefung
143: Anschlagfläche
145: Anschlagfläche
147: ebene Anschlagfläche
147a: gekrümmte Anschlagfläche
149: Anschlagfläche
150: Klemmvorrichtung
151: Klemmvorrichtung
152: Erstreckungsebene
153: Führungsnut
600: Ausnehmung
601: Breite
602: zu verschwenkender Abschnitt
604: Biegeachse
605: Tiefenbegrenzungslinie
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, • Verschwenken eines Abschnitts (602) des Doppelblechelements (100) in einer Schwenkrichtung durch Umbiegen entlang einer sich parallel zur Verbindungslinie erstreckenden ersten Biegeachse (604) aus der Erstreckungsebene (152) des Doppelblechelements (100), • Einrollen des verschwenkten Abschnitts (602) des Doppelblechelements (100).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren ferner umfasst: Aufrichten und Flachdrücken des eingerollten Abschnitts (602) durch Umbiegen entlang einer sich parallel zur Verbindungslinie erstreckenden zweiten Biegeachse (604), sodass sich der aufgerichtete und flachgedrückte Abschnitt (602) des Doppelblechelements (100) senkrecht zu der Erstreckungsebene (152) erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die erste und die zweite Biegeachse (604) identisch sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 3, wobei das Aufrichten und Flachdrücken zumindest zeitweise simultan erfolgen.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zum Einrollen des verschwenkten Abschnitts (602) des Doppelblechelements (100) ein Stempel (130) senkrecht auf die Erstreckungsebene (152) des Doppelblechelements (100) zubewegt wird, wobei der Stempel (130) eine Vertiefung (132) mit einer der Erstreckungsebene (152) zugewandten konkav gekrümmten Innenfläche (133) aufweist, wobei ein freier Rand (106) des verschwenkten Abschnitts (602) des Doppelblechelements (100) mit der gekrümmten Innenfläche (133) in Kontakt tritt und in der Schwenkrichtung entlang der gekrümmten Innenfläche (133) auf eine gekrümmte Bahnkurve geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei auf einer dem Stempel (130) gegenüberliegenden Seite der Erstreckungsebene (152) des Doppelblechelements (100) eine sich parallel zu der Erstreckungsebene (152) erstreckende Anschlagfläche (147) bereitgestellt wird, wobei der verschwenkte Abschnitt (602) des Doppelblechelements (100) beim Einrollen gegen die Anschlagfläche (147) gedrückt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der verschwenkte Abschnitt (602) des Doppelblechelements (100) beim Einrollen durch das Drücken gegen die Anschlagfläche (147) auf einer der Anschlagfläche (147) zugewandten Seite abgeflacht wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei auf einer dem Stempel (130) gegenüberliegenden Seite der Erstreckungsebene (152) des Doppelblechelements (100) eine der Erstreckungsebene (152) zugewandte konkav gekrümmte Anschlagfläche (147a) bereitgestellt wird, wobei der verschwenkte Abschnitt (602) des Doppelblechelements (100) beim Einrollen gegen die gekrümmte Anschlagfläche (147a) gedrückt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Bereitstellen ein Fixieren des Doppelblechelements (100) in einer Bearbeitungsposition unter Verwendung einer Klemmvorrichtung (150, 151) umfasst.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verfahren ferner ein Einbringen einer wellenförmigen Struktur (606) mit einer Mehrzahl von Vertiefungen in den aufgerichteten und flachgedrückten Abschnitt (602) des Doppelblechelements (100) umfasst, wobei sich die Vertiefungen der wellenförmigen Struktur (606) senkrecht zu der Erstreckungsebene (152) des Doppelblechelements (100) erstrecken.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Vertiefungen der wellenförmigen Struktur (606) jeweils eine Tiefe (607) aufweisen, welche mit zunehmendem Abstand von der Erstreckungsebene (152) des Doppelblechelements (100) 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 und/oder zweiten Biegeachse (604) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei sich die Ausnehmungen (600) jeweils von der ersten und/oder zweiten Biegeachse (604) bis zu dem freien Rand (106) des zu verschwenkenden Anschnitts des Doppelblechelements (100) erstrecken.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei sich die Ausnehmungen (600) jeweils von einer Tiefenbegrenzungslinie (605) bis zu dem freien Rand (106) des zu verschwenkenden Anschnitts des Doppelblechelements (100) erstrecken, wobei sich die Tiefenbegrenzungslinie (605) parallel zur ersten und/oder zweiten Biegeachse (604) erstreckt und näher an dem freien Rand (106) angeordnet ist als die erste und/oder zweite Biegeachse (604).
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Ausnehmungen (600) jeweils eine Breite (601) aufweisen, welche mit zunehmendem Abstand von dem freien Rand (106) abnimmt.
Vorrichtung (120) zum Verbinden zweier aufeinander angeordneter Blechendabschnitte (102, 104) mittels Umformen, wobei die beiden aufeinander angeordneten Blechendabschnitte (102, 104) ein sich in einer Erstreckungsebene (152) erstreckendes Doppelblechelement (100) bilden und entlang einer in der Erstreckungsebene (152) liegenden Verbindungslinie miteinander zu verbinden sind, wobei die Vorrichtung (120) aufweist: ein Biegeelement, welches konfiguriert ist zum Verschwenken eines Abschnitts (602) des Doppelblechelements (100) in einer Schwenkrichtung durch Umbiegen entlang einer sich parallel zur Verbindungslinie erstreckenden ersten Biegeachse (604) aus der Erstreckungsebene (152) des Doppelblechelements (100), ein Einrollelement, welches konfiguriert ist zum Einrollen des verschwenkten Abschnitts (602) des Doppelblechelements (100).
Vorrichtung (120) nach Anspruch 15, wobei das Biegeelement ferner konfiguriert ist zum Aufrichten und Flachdrücken des eingerollten Abschnitts (602) des Doppelblechelements (100) durch Umbiegen entlang einer sich parallel zur Verbindungslinie erstreckenden zweiten Biegeachse (604), sodass sich der aufgerichtete und flachgedrückte Abschnitt (602) des Doppelblechelements (100) senkrecht zu der Erstreckungsebene (152) erstreckt.
Vorrichtung (120) nach einem der Ansprüche 16 bis 17, wobei das Einrollelement einen ersten Stempel (130) umfasst, welcher zum Einrollen des verschwenkten Abschnitts (602) des Doppelblechelements (100) senkrecht auf die Erstreckungsebene (152) des Doppelblechelements (100) zubewegt wird, wobei der erste Stempel (130) eine Vertiefung (132) mit einer der Erstreckungsebene (152) zugewandten konkav gekrümmten Innenfläche (133) aufweist und dazu konfiguriert ist einen mit der gekrümmten Innenfläche (133) in Kontakt tretenden freien Rand (106) des verschwenkten Abschnitts (602) des Doppelblechelements (100) in der Schwenkrichtung entlang der gekrümmten Innenfläche (133) auf eine gekrümmte Bahnkurve zu führen.
Vorrichtung (120) nach Anspruch 18, wobei das Biegeelement einen auf einer dem ersten Stempel (130) gegenüberliegenden Seite der Erstreckungsebene (152) des Doppelblechelements (100) angeordneten zweiten Stempel (140) umfasst, welcher zum Verschwenken des Abschnitts (602) des Doppelblechelements (100) senkrecht auf die Erstreckungsebene (152) zubewegt wird, wobei der zweite Stempel (140) eine erste Anschlagfläche (143) aufweist, welche mit der Erstreckungsebene (152) des Doppelblechelements (100) entlang der ersten Biegeachse (604) einen Neigungswinkel einschließt und dazu konfiguriert ist den mit der ersten Anschlagfläche (143) in Kontakt tretenden Abschnitt (602) des Doppelblechelements (100) um den Neigungswinkel in der Schwenkrichtung aus der Erstreckungsebene (152) zu verschwenken.
Vorrichtung (120) nach Anspruch 19, wobei der zweite Stempel (140) zum Aufrichten und Flachdrücken des eingerollten Abschnitts (602) des Doppelblechelements (100) senkrecht auf die Erstreckungsebene (152) des Doppelblechelements (100) zubewegt wird, wobei der zweite Stempel (140) eine zweite Anschlagfläche (145) aufweist, welche sich entlang der zweiten Biegeachse (604) senkrecht zu der Erstreckungsebene (152) des Doppelblechelements (100) erstreckt und dazu konfiguriert ist, den mit der zweiten Anschlagfläche (145) in Kontakt tretenden eingerollten Abschnitt (602) des Doppelblechelements (100) aufzurichten und flachzudrücken.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, wobei die Vorrichtung (120) auf einer dem ersten Stempel (130) gegenüberliegenden Seite der Erstreckungsebene (152) des Doppelblechelements (100) eine sich parallel zu der Erstreckungsebene (152) erstreckende dritte Anschlagfläche (147) umfasst, welche von einem stationären Stützelement (141) bereitgestellt wird und dazu konfiguriert ist, den mit der dritten Anschlagfläche (147) in Kontakt tretenden eingerollten Abschnitt (602) des Doppelblechelements (100) auf einer der dritten Anschlagfläche (147) zugewandten Seite abzuflachen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, wobei die Vorrichtung (120) auf einer dem ersten Stempel (130) gegenüberliegenden Seite der Erstreckungsebene (152) des Doppelblechelements (100) eine der Erstreckungsebene (152) zugewandte konkav gekrümmte dritte Anschlagfläche (147a) umfasst, welche von einem stationären Stützelement (141) bereitgestellt wird und gegen welche der verschwenkte Abschnitt (602) des Doppelblechelements (100) beim Einrollen gedrückt wird.
Vorrichtung (120) nach einem der Ansprüche 16 bis 22, wobei die Vorrichtung (120) ferner eine Klemmvorrichtung (150, 151) zum Fixieren des Doppelblechelements (100) in einer Bearbeitungsposition umfasst.
Vorrichtung (120) nach Anspruch 23, wobei die Klemmvorrichtung (150, 151) eine sich senkrecht zu der Erstreckungsebene (152) des Doppelblechelements (100) erstreckende vierte Anschlagfläche (149) bereitstellt, gegen welche der eingerollte Abschnitt (602) des Doppelblechelements (100) zum Flachdrücken im Zuge des Aufrichtens gedrückt wird.
Vorrichtung (120) nach einem der Ansprüche 16 bis 23, wobei die Vorrichtung (120) ferner ein Prägeelement mit einer gewellten Oberfläche umfasst, welche dazu konfiguriert ist, eine wellenförmige Struktur (606) mit einer Mehrzahl von Vertiefungen in den aufgerichteten und flachgedrückten Abschnitt (602) des Doppelblechelements (100) einzubringen, wobei sich die Vertiefungen senkrecht zu der Erstreckungsebene (152) des Doppelblechelements (100) erstrecken.
Vorrichtung (120) nach einem der Ansprüche 16 bis 25, wobei die Vorrichtung (120) ferner eine Schneidevorrichtung umfasst, welche dazu konfiguriert ist, Ausnehmungen (600) in das Doppelblechelement (100) entlang der ersten und/oder zweiten Biegeachse (604) einzubringen, wobei sich die Ausnehmungen (600) jeweils von der ersten und/oder zweiten Biegeachse (604) bis zu dem freien Rand (106) des zu verschwenkenden Abschnitts (602) des Doppelblechelements (100) erstrecken.