DE10203491A1

DE10203491A1 - Umformwerkzeug

Info

Publication number: DE10203491A1
Application number: DE10203491A
Authority: DE
Inventors: Helmut Reccius
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-01-30
Filing date: 2002-01-30
Publication date: 2003-07-31
Also published as: CA2474294A1; EP1469956A1; JP2005515896A; CN1625448A; WO2003064071A1; KR20040094415A; RU2004126244A; US20050115048A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Umformwerkzeug (6) für Bauflächen (2) mit einer Umformungsvorrichtung (10) und einer Fixierungsvorrichtung (8), mit der die umzuformende Bauteilfläche (2) bezüglich der Umformungsvorrichtung (10) fixierbar ist. Darüber hinaus betrifft sie ein Verfahren, bei dem eine Bauteilfläche (2) bezüglich einer Umformungsvorrichtung (10) angeordnet wird. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Umformungsvorrichtung (10) eine bewegliche Anordnung einzeln ansteuerbarer Führungselemente (26) mit Formkörpern (30) aufweist, wobei bei Beaufschlagung der Führungselemente (26) mit einer Kraft die Formkörper (30) derart zwangsgeführt in die Bauteilfläche (2) einpressbar sind, dass mittels des Pressvorgangs eine sich über die Bauteildicke ganz oder teilweise erstreckende Plastifizierung erzeugbar ist, während die Bauteilfläche (2) durch die Fixierungsvorrichtung (8) kraftschlüssig festgelegt ist. Bei dem Verfahren werden mittels der Umformungsvorrichtung (10) sequentiell mehrere jeweils durch einen Pressvorgang mit einem Formkörper (26) verursachte lokale Umformungen der Bauteilfläche (2) in Form von sich ganz oder teilweise über die Bauteildicke erstreckenden Plastifizierungen erzeugt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Umformwerkzeug für Bauteilflächen mit einer Umformungsvorrichtung und einer Fixierungsvorrichtung, mit der die umzuformende Bauteilfläche bezüglich der Umformungsvorrichtung fixierbar ist. Darüber hinaus betrifft sie ein Verfahren bei dem eine Bauteilfläche bezüglich einer Umformungsvorrichtung angeordnet wird.

Bauteilflächen finden insbesondere als tragende Flächen beispielsweise im Flugzeug- oder Schiffbau breiten Einsatz. Dort werden sie etwa als Wände, Schotte und Treppenpodeste oder auch als Decks mit häufig unterschiedlichen Querschnitten verwendet. Die Bauteildicke der verarbeiteten Flächen, die eine erhebliche Ausdehnung im Bereich einiger zehn Meter aufweisen können, wird dabei nicht in erster Linie von deren Festigkeit oder Tragfähigkeit, sondern von behördlichen Bestimmungen hinsichtlich der Feuerdämmung und des Brandschutzes bestimmt.

Zur Versteifung der ebenen Flächen und der Sicherstellung von deren Tragfähigkeit werden vielmehr Aussteifungen auf die der tragenden Fläche abgewandte Seite aufgeschweißt. Beim Aufschweißen dieser Aussteifungen kommt es zu einem sogenannten Schweißverzug, also einem durch den Schweißvorgang verursachten Schrumpfprozess, der unerwünschte Welligkeiten der ebenen Flächen verursacht, was wiederum Zeit- und kostenintensive Nachbearbeitungen eben dieser Flächen notwendig macht. Diese Welligkeiten können Abmessungen annehmen, die sie mit bloßem Augen erkennbar machen. Ferner ergeben sich durch die genannten Unebenheiten weitere Probleme, wenn die aus den Bauteilflächen gefertigten Teile kritisch hinsichtlich ihrer Passgenauigkeiten beim Eingau in eine Gesamtkonstruktion sind.

Zum Ausgleich der Unebenheiten wird beispielsweise häufig Spachtelmasse verwendet, deren Einsatz neben der Kostenerhöhung eine nicht erwünschte Verlagerung des Schwerpunktes innerhalb der Gesamtkonstruktion, in die die Flächen eingefügt werden, mit sich bringen. Verschiedentlich werden zur Verringerung der Unebenheiten auch Verfahren eingesetzt, bei denen die zu bearbeitende Bauteilfläche während des Schweißvorganges verspannt wird, wobei sich allerdings die großen Abmessungen der zu bearbeitenden Flächen als nachteilig erweisen oder auch Laserschweißverfahren, die zwar den Schweißverzug verringern, aber mit hohen Gestehungskosten für die Anlage verbunden sind. Weiterhin finden auch andere Richtprozesse bei der Nachbearbeitung von Bauteilflächen Anwendung wie etwa Flammrichten oder Richtrollverfahren und schließlich besteht die Möglichkeit, zur Verformung auf die Bauteilfläche mit Hilfe einer Presse nachträglich globale Biegemomente aufzubringen, was wiederum mit dem Nachteil behaftet ist, dass diese bei der Größe der erforderlichen Momente große Wege des Werkzeugs bzw. große Lasten erfordern.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mittels derer Bauteilflächen unter Vermeidung der eben angeführten Nachteile auf einfache und kostengünstige Weise umgeformt werden können, so dass die erforderliche Ebenheit der Flächen gewährleistet ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Umformwerkzeug der eingangs genannten Art gelöst, bei dem die Umformeinrichtung eine bewegliche Anordnung einzeln ansteuerbarer Führungselemente mit Formkörpern aufweist, wobei bei Beaufschlagung der Führungselemente mit einer Kraft die Formkörper derart in die Bauteilfläche einpressbar sind, dass mittels des Pressvorgangs eine sich über die Bauteildicke ganz oder teilweise erstreckende Plastifizierung erzeugbar ist, während die Bauteilfläche durch die Fixierungsvorrichtung kraftschlüssig gehalten ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Umformwerkzeug positioniert also eine Fixierungsvorrichtung die zu bearbeitende Bauteilfläche bzw. den Abschnitt der Bauteilfläche gegenüber einer Umformvorrichtung und legt diese sodann kraftschlüssig fest. Die über der Bauteilfläche angeordnete Umformvorrichtung weist eine bewegliche Anordnung einzeln ansteuerbarer Führungselemente mit Formkörpern auf, die mit einer Kraft beaufschlagt werden können. Einzeln oder in Gruppen führen diese Führungselemente nach Aufbringung der jeweiligen Kraft den an ihnen angebrachten Formkörper aus seiner beabstandeten Position in Richtung auf die Bauteilfläche hin, wo der Formkörper in die Bauteilfläche eingepresst wird. Der Pressvorgang, der einen Vorgang partieller Formgebung der Bauteilfläche darstellt, führt durch die Einbringung des Formkörpers in die Bauteilfläche zu einem Zurückformen derselben, so dass die ursprünglich vorhandenen Unebenheiten ausgeglichen werden. Dies rührt daher, dass durch diese Einbringung des Formkörpers eine sich ganz oder teilweise über die Bauteildicke erstreckende Plastifizierung des Materials erzeugt wird.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des Umformwerkzeugs ist die Umformvorrichtung an einem beweglichen Schlitten angebracht. Hierdurch kann die Umformvorrichtung relativ zu der mittels der Fixiervorrichtung festgelegten Bauteilfläche verfahren werden, ohne dass die Festlegung aufgehoben und die Bauteilfläche neu fixiert werden müsste, so dass derart über größere Flächen ein definiertes und ökonomisches Arbeiten möglich ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung sind die Umformvorrichtung und/oder der bewegliche Schlitten an einer an einem Wagen angebrachten Schiene geführt, wobei der Wagen relativ zu der Bauteilfläche verfahrbar ist. Die Anbringung auf einem solchen Wagen, der etwa auf Rädern über die Bauteilfläche bewegt werden kann führt dazu, dass die Umformungseinrichtung zu beliebigen Orten der zu bearbeitenden Fläche hinbewegt werden kann, während die Führung der Umformeinrichtung und/oder des Schlittens an einer Schiene eine exakte eindimensionale Bewegung des Umformwerkzeuges selbst entlang einer linienartigen Richtung bezüglich der Bauteilfläche, etwa parallel zu einer Schweißnaht in der Bauteilfläche, gewährleistet, wenn der Wagen sich in einem stationären Zustand befindet. Wahlweise ist dabei auch die Anbringung eines starren Balkens mit der Anordnung der Führungselemente an dem Wagen denkbar, wobei eine Relativbewegung bezüglich der Bauteilfläche dann alleine auf Grund der Bewegung des Wagens stattfände.

Vorteilhafterweise ist dafür der Schlitten mittels einer durch einen Zylinder betreibbaren Stellvorrichtung bewegbar. Diese sorgt für den Antrieb des Schlittens und verfährt diesen in die gewünschte Position, wobei neben einem Antrieb über einen hydraulischen oder pneumatischen Zylinder auch andere Stellelemente, wie etwa Elektromotoren oder dergleichen vorgesehen sein können.

Die Führungselemente der Umformeinrichtung eines erfindungsgemäßen Umformwerkzeugs sind bevorzugt in einer ersten Richtung seitlich beabstandet angeordnet, so dass sie eine eindimensionale bewegliche Anordnung bilden. Diese ermöglicht bei Verfolgung einer im Wesentlichen einer geraden Linie folgenden Umformstrecke, die beispielsweise entlang einer Schweißnaht verläuft, eine schnelle und effektive Bearbeitung der Bauteilfläche. In einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Führungselemente der Umformungseinrichtung in einer weiteren, im Wesentlichen senkrecht zu der ersten verlaufenden Richtung seitlich beabstandet angeordnet. Auf diese Weise können zunächst beispielsweise mehrere in einer Richtung weisende Anordnungen parallel zueinander betrieben werden, wodurch eine größere Fläche gleichzeitig bearbeitbar ist. Denkbar ist aber auch, dass die Anordnung in einer weiteren Richtung nicht zwingend einer bestimmten Richtung folgt, sondern vielmehr an die Umformaufgabe angepasst und damit durch die Situation vorgegeben ausgelegt sein kann. Die hierbei mögliche Verfolgung nicht gerader Linien lässt sich allerdings auch durch eine definierte Ansteuerung einer der mehrerer paralleler Anordnungen von Führungselementen, beispielsweise mittels eines Prozessrechners, bewerkstelligen.

Für den störungsfreien Ablauf des Umformvorgangs ist es von Vorteil, dass mehrere Führungselemente gemeinsam derart ansteuerbar sind, dass während des Pressvorgangs bezüglich einer gedachten, zwischen den Führungsselementen befindlichen Symmetrieebene eine symmetrische Belastung des Bauteils erzeugbar ist. Werden etwa bei einer Anordnung von acht Führungselementen das erste und das achte Führungselement oder das erste, zweite siebte und achte Führungselement beaufschlagt, so kommt es sowohl hinsichtlich des bearbeitenden Werkzeugs als auch hinsichtlich bearbeiteten Werkstückes zu einer gleichmäßigen, uniaxialen Belastung. Dies hat den Vorteil, dass sowohl ein Verkanten des Bauteils als auch eine Störung an dem Umformwerkzeug mit den einhergehenden Zeit- und/oder Materialverlusten vermieden wird.

Zum Betrieb der Führungselemente ist jedes von diesen vorteilhaft über einen Druckzylinder ansteuerbar. Bei entsprechender Ansteuerung des Druckzylinders wird die in diesem gespeicherte Energie frei- und an das Führungselement abgegeben, das seinerseits mit dem Formkörper in Richtung auf die Bauteilfläche beschleunigt wird. Die Führungselemente sind dabei bevorzugt in Form eines Stempels mit Rückholfeder ausgebildet, wobei der Stempel den Formkörper führt und die Rückholfeder dafür sorgt, dass der Stempel nach dem Pressvorgang in seine Ausgangslage zurückgeführt werden kann. Die Betätigung des Führungselementes ist hierbei nicht auf den Betrieb mittels eines Druckzylinders beschränkt, es ist anstatt seiner und der Rückholfeder beispielsweise auch der Betrieb mit einem doppelt wirkenden Hydraulikzylinder mit Ventilsteuerung denkbar.

Zur Erzeugung des Eindrucks und der damit verbundenen Plastifizierung ist es vorteilhaft, die in die Bauteilfläche einpressbaren Formkörper an ihren Enden im Querschnitt in Form eines Sektors eines Kreises oder einer Ellipse auszubilden. Die Art und Tiefe des zu erzeugenden Eindrucks sowie die Form des Formkörpers hängen allerdings ebenso wie die aufzubringende Kraft von der zu bearbeitenden Fläche und deren Material, etwa dessen E-Modul, ab. Im Rahmen von Vorversuchen können diese Parameter zur Erzielung des gewünschten Umformergebnisses ermittelt werden, wobei dann natürlich auch anders ausgebildete Formkörper zum Einsatz kommen können.

Zur Festlegung der zu bearbeitenden Bauteilfläche weist die Fixierungsvorrichtung in einer bevorzugten Ausführung eine Einrichtung zur Erzeugung von Magnetkräften auf. Bei der Verwendung magnetischer Metallwerkstoffe für die Bauteilflächen können diese mit der Einrichtung angeordnet und fixiert werden. Darüber hinaus ist es von Vorteil, wenn die Fixierungsvorrichtung gleichzeitig oder wahlweise eine Einrichtung zur Erzeugung von Vakuumkräften aufweist. Diese findet in Form einer Ansaugvorrichtung dann Verwendung, wenn es beispielsweise gilt, eine Bauteilfläche aus Aluminium anzuordnen und festzulegen.

Da aufgrund von Dicketoleranzen die Blechdicke der zu bearbeitenden Bauteilfläche teilweise erheblich schwanken kann, ist es vorteilhaft, dass die Fixierungsvorrichtung zum Ausgleich von Unebenheiten der Bauteilfläche an der Schiene beweglich gelagert ist. Die bewegliche Lagerung erlaubt trotz der Unregelmäßigkeiten der Bauteilfläche eine eben Anordnung der Bauteilfläche gegenüber den Führungselementen und stellt eine gleichmäßige Bearbeitung sicher.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist an dem Umformwerkzeug zur Verfolgung relevanter Parameter schließlich wenigstens eine Sensorik vorgesehen. Dabei kann es sich beispielsweise um optische Sensoren zur Verfolgung der Ebenheit der Fläche oder der Schweißnaht handeln. Die durch die Sensoren erzeugten Signale können wiederum als Regelparameter an die Steuerung zurückgeführt werden und haben dann unmittelbar Einfluss auf den nächsten Arbeitsschritt beim Umformvorgang.

Die Aufgabe wird weiterhin erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, bei dem mittels der Umformungsvorrichtung sequentiell mehrere jeweils durch einen Pressvorgang mit einem Formkörper verursachte lokale Umformungen der Bauteilfläche in Form von sich ganz oder teilweise über die Bauteildicke erstreckenden Plastifizierungen erzeugt werden. Die Bauteilfläche wird dadurch einer partiellen Formgebung unterworfen, dass Formkörper in die Fläche mittels einer Umformeinrichtung eingepresst werden und es innerhalb einer dem Formkörpereindruck zugeordneten Richtzone zu einer Plastifizierung des Bauteilmaterials kommt. Diese kann sich bis über die gesamte Bauteildicke erstrecken, wodurch das Material im Bereich des Eindrucks des Formkörpers sogenannt durchplastifiert wird. Hierdurch gelingt es, an der Bauteilfläche während des Herstellungsprozesses aufgetretene Unebenheiten zu beseitigen. Auch wenn das Verfahren durch Integration der entsprechenden Umformeinrichtung sogar an einer gewöhnlichen Biegepresse durchführbar ist, spielen bei diesem Prozess globale Biegemomente der bearbeiteten Fläche nur eine untergeordnete Rolle, da es nur zu einer kurzfristigen lokalen Belastung des Materials kommt. Beim Einsatz einer Biegepresse in dem Verfahren kann aber deren Querschnitt erheblich vermindert werden, da wesentlich geringere Kräfte zum Einsatz kommen, als bei einer globalen Biegung einer Gesamtfläche.

Zur abschnittsweisen Bearbeitung einer Bauteilfläche wird vorteilhafterweise als Umformeinrichtung eine ein- oder zweidimensionale Anordnung seitlich beabstandeter Führungselemente mit daran angebrachten Formkörpern eingesetzt. Diese Anordnung erlaubt eine sequentielle, lokale Bearbeitung mehrerer definierbarer Punkte der Oberfläche bei stationären Führungselementen. Bevorzugt ist die Anordnung der Führungselemente dabei an einer Verfahreinrichtung befestigt und wird an dieser geführt gegenüber der Bauteilfläche schrittweise verschoben. Mittels der Verfahreinrichtung sind die Führungselemente relativ zu der Bauteilfläche bewegbar, so dass ein größerer Bereich der Bauteilfläche bearbeitet werden kann, ohne dass sich an der Flächenfixierung etwas änderte. Schließlich ist es vorteilhaft, wenn die Umformvorrichtung zusammen mit einer Fixierungsvorrichtung Teil einer Gesamtvorrichtung ist, die über der Bauteilfläche in definierten Positionen angeordnet wird. Unter Lösen der Bauteilfläche aus der Festlegung der Fixierungsvorrichtung kann die Gesamtvorrichtung bezüglich der Bauteilfläche verfahren werden, so dass letztlich nach erneuter Fixierung beliebige Positionen auf der Fläche durch die Umformvorrichtung erreichbar und bearbeitbar sind.

Für eine schnelle und störungsfreie Bearbeitung großer Flächen werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt mehrere Führungselemente gleichzeitig derart angesteuert, das sie bezüglich einer gedachten Symmetrieebene zwischen den Führungselementen eine gleichmäßige Belastung des Bauteils erzeugen. Dementsprechend wird auch die Gesamtanordnung des Umformwerkzeuges gleichmäßig belastet, was diese insgesamt weniger störungsanfällig macht.

Da die Plastifizierung des Materials der Bauteilfläche auf der schnellen Aufbringung von im Vergleich zu anderen Umformvorgängen kleinen Kräften beruht, ist es von Vorteil, wenn der Press- und Plastifizierungsvorgang eines Führungselementes während eines Zeitraumes von 0,01 Sekunden bis 5 Sekunden stattfindet. Bevorzugt findet dieser Press- und Plastifizierungsvorgang während eines Zeitraumes von 0,05 und 0,5 Sekunden und besonders bevorzugt innerhalb einer Zehntelsekunde statt. In diesem Zeitraum werden durch die an den Führungselementen angebrachten Formkörper durch Beaufschlagung mit einer Kraft Eindrücke in der Bauteiloberfläche erzeugt, wobei die Eindringtiefe der Formkörper sich, abhängig von dem jeweiligen Material, beispielsweise im Bereich einiger Hundertstel Millimeter bewegt, so dass der Eindruck selbst keinen wesentlichen Beitrag zu Unebenheit der Fläche leistet, während durch die Plastifizierung größer dimensionierte Unebenheiten der Fläche beseitigt.

Um eine sichere und definierte Bearbeitung der Fläche unter schnellem Bereichswechsel zu gewährleisten ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass bei der Anordnung der Bauteilfläche Magnet- oder Vakuumkräfte verwendet werden. Mittels dieser Kräfte kann die zu bearbeitende Fläche einfach festgelegt und wieder freigegeben werden, ohne dass aufwendige Fixierelemente vorgesehen werden müssten.

Aus Immissionsschutz- und Arbeitssicherheitsgründen ist es schließlich vorteilhaft, dass bei dem Verfahren der Umformvorgang im Vergleich zu anderen Umformverfahren relativ geräuschlos stattfindet. Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren immer nur ein Teilbereich der Bauteilfläche, und bei diesem nur definierte Punkte gleichzeitig einer kurzen Beeinflussung unterliegen, ist die Lärmentwicklung bei der Bearbeitung der Bauteilflächen gegenüber globalen Umformverfahren deutlich reduziert.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine stirnseitige Querschnitt eines über einer Bauteilfläche angeordneten Umformwerkzeuges mit einer Umformungs- und einer Fixierungsvorrichtung,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Umformwerkzeug aus Fig. 1 entlang der Linie II-II,
Fig. 3 eine Draufsicht von oben auf das Umformwerkzeug.
Die Fig. 1 zeigt zunächst einen Bereich einer Bauteilfläche 2, an deren Unterseite ein Versteifungssteg 4 senkrecht abstehend angebracht ist. Durch die Anbringung des Versteifungssteges 4 mittels eines Schweißverfahrens kommt es innerhalb der Schweißzone zu einem Schweißverzug des Materials. Daher verläuft auf der dem Versteifungssteg abgewandten Oberflächenseite der Bauteilfläche 2 in senkrechter Richtung zu der Zeichenebene in der Zeichnung nicht dargestellt parallel zu dem Versteifungssteg 4 eine Schweißnaht.
Über der Bauteilfläche 2 ist ein Umformwerkzeug 6 angeordnet, welches eine Fixierungsvorrichtung 8 und eine Umformungsvorrichtung 10 aufweist. Die Fixierungsvorrichtung 8 besteht in diesem Fall aus einer parallelen Anordnung seitlich beabstandeter Ansaugeinrichtungen mit Vakuumkammern 12 im Wesentlichen rechteckigen Querschnitts. Diese werden auf die Bauteilfläche aufgebracht und sind nach Evakuierung der Vakuumkammern 12 in der Lage, die zu bearbeitende Fläche zu halten, zu fixieren und gegenüber der Umformungsvorrichtung 10 anzuordnen. Dabei bildet der von den jeweiligen Vakuumkammer 12 gehaltene Bereich der Bauteilfläche das fehlende Wandstück der ansonsten offenen Kammer. An den der Bauteilfläche 2 zugewandten Enden der Wandstücke 14 der Vakuumkammer 12 sowie an weiteren für die Sicherstellung des Vakuums wichtigen Stellen an weiteren sind Dichtungen 16 vorgesehen.
Zum Ausgleich von Unebenheiten der Bauteilfläche soll die Ansaugvorrichtung flexibel sein, wofür sie an einer Stempelaufhängung 18 mit einem gelenkigen Verbindungsstück 20 gehalten ist. Die Stempelaufhängung 18 selbst ist dabei an der der Bauteilfläche 2 zugewandten Seite einer Schiene 24 angebracht, auf der ein Schlitten 22 geführt senkrecht zu der Zeichnungsebene verfahrbar ist. Zwischen den Stempelaufhängungen 18 angeordnet ist an dem Schlitten 20 der Bauteilfläche 2 zugewandt ein Führungselement 26 mit Druckzylinder 28 und Formkörper 30 angebracht. Bei einer Betätigung des Druckzylinders 30 wird das Führungselement 26 beschleunigt und zusammen mit dem daran angebrachten Formkörper 30 auf die Bauteilfläche 2 hin zubewegt, wobei sie durch die Lücken zwischen den Vakuumkammern 12 geführt werden. Die Lücken zwischen den Kammern entsprechen dabei den zu bearbeitenden Richtzonen, in denen ein Umformvorgang stattfinden soll. Nach dem Einpressen des Formkörpers in die Richtzone der Bauteilfläche wird das Führungselement 26 mit dem Formkörper 30 durch eine nicht dargestellte Feder in seine Ausgangslage zurückgeführt und kann sofort von Neuem für einen folgenden Umformvorgang beaufschlagt werden.
Die Fig. 2 zeigt eine bewegliche Anordnung seitlich beabstandeter Führungselemente 26 die in einer Reihe angeordnet an dem Schlitten 22 über der Bauteiloberfläche 2 bewegbar sind. Der Schlitten 22 läuft auf einer Schiene 24, die sich zwischen zwei senkrechten, zu dem Gestell eines Wagen 34 gehörenden Tragstegen 32 erstreckt und an den Tragstegen 32 festgelegt ist. Auf den der Schiene 24 abgewandten Seiten der Tragstege 32 sind die Stellvorrichtungen 36 für den Schlitten auf Höhe der Schiene 22 angeordnet, während sich am unteren Ende der Tragstege 32 parallel zur Bauteilfläche verlaufende Querstege mit Aufhängungen zur Anbringung von Rädern 38 befinden.
Bei einer Bewegung des Schlittens wird die Anordnung von Führungselementen 26 linienförmig, also in horizontaler Richtung, verfahren, so dass sich die Führungselemente 26 mit den Formkörpern 30 entlang der von den Vakuumkammern 12 auf der Bauteilfläche 2 freigelassenen Lücken von einer Einpressposition in die nächste gebracht werden können. Zwischen dem sechsten und siebten der dargestellten zwölf Führungselemente 26 lässt sich eine gedachte Symmetrieebene einfügen, bezüglich der mehrere symmetrisch angeordnete Führungselemente gleichzeitig beaufschlagt werden können, so dass sowohl hinsichtlich der Bauteilfläche 2 als auch der Gesamtanordnung eine symmetrische Belastung erzeugt wird. Dabei ist die Ansteuerung unterschiedlicher Kombinationen symmetrisch bezüglich der Symmetrieebene angeordneter Führungselemente 26 sowohl gleichzeitig als auch nacheinander denkbar. Mittels der an dem Wagen 34 befindlichen Räder 38 lässt sich die gesamte Anordnung mit Umformvorrichtung und Fixierungsvorrichtung relativ zu der Bauteilfläche bewegen. Dazu muss die mittels der Vakuumkammern 12 festgelegte Bauteilfläche 2 unter Belüftung zunächst freigegeben werden, um nach der Verschiebung durch erneutes Evakuieren eine erneute Fixierung zu erfahren. Hiernach kann die Bearbeitung der Bauteilfläche an anderer Position des Umformwerkzeuges fortgeführt werden.
Ferner ist in einem Bereich des Wagens 34, in dem auch eines der Räder 40 angebracht sind, also etwa an einem der Querstege 38, ein Sensor 42 vorgesehen. Dieser verfolgt beispielsweise als optischer Sensor den Verlauf der Schweißnaht über die Bauteilfläche 2. Bei einem nicht ordnungsgemäßen Verlauf der Naht, deren Ende oder anderen Ereignissen kann ein von dem Sensor erzeugtes Signal zur Beeinflussung der Ansteuerung der Führungselemente 26 oder etwa des Verfahrweges des Schlittens 22 oder des Wagens 34 verwendet werden.
In der Fig. 3 ist das Umformwerkzeug in einer Ansicht von oben ohne die Bauteilfläche dargestellt. Darin zu erkennen ist die linienförmige, eindimensionale Anordnung der Führungselemente 26 an dem Schlitten 22, die über der gewünschten Richtzone der Bauteilfläche 2 verfahrbar ist. Ebenso ersichtlich ist die Führung des Schlittens 22 an der Schiene 24 sowie die Festlegung der Schiene 24 an den Tragstegen 32. An den der Schiene 24 und dem Schlitten 22 abgewandten Seite der Tragstege 32 sind die Stellvorrichtungen 36 zur Bewegung des Schlittens 22 angebracht. Auf der dem Betrachter abgewandten Seite der Schiene 24 befinden sich die Stempelaufhängungen 18 mit gelenkigen Verbindungsstücken 20, die die Vakuumkammern 12 der Ansaugvorrichtung halten. Mehrere dieser Vakuumkammern 12, deren Oberseite in der Fig. 3 dem Betrachter zugewandt ist, sind benachbart in horizontaler Richtung nebeneinander angeordnet und weisen im Wesentlichen einen rechteckigen Querschnitt mit abgerundeten Eckbereichen auf. Die Fig. 3 macht auch klar, dass ein erfindungsgemäßes Umformwerkzeug im Grunde an beliebigen Stellen einer ausgedehnten Bauteilfläche 2 zur Bearbeitung von Unebenheiten positioniert werden kann. Bezugszeichenliste 2 Bauteilfläche
4 Versteifungssteg
6 Umformwerkzeug
8 Fixierungsvorrichtung
10 Umformungsvorrichtung
12 Vakuumkammer
14 Wandstück
16 Dichtung
18 Stempelaufhängung
20 gelenkiges Verbindungsstück
22 Schlitten
24 Schiene
26 Führungselement
28 Druckzylinder
30 Formkörper
32 Tragsteg
34 Wagen
36 Stellvorrichtung
38 Quersteg mit Aufhängung
40 Rad
42 Sensor

Claims

1. Umformwerkzeug für Bauteilflächen mit einer Umformungsvorrichtung und einer Fixierungsvorrichtung, mit der die umzuformende Bauteilfläche bezüglich der Umformungsvorrichtung fixierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformungsvorrichtung (10) eine bewegliche Anordnung einzeln ansteuerbarer Führungselemente (26) mit Formkörpern (30) aufweist, wobei bei Beaufschlagung der Führungselemente (26) mit einer Kraft die Formkörper (30) derart zwangsgeführt in die Bauteilfläche (2) einpressbar sind, dass mittels des Pressvorgangs eine sich über die Bauteildicke ganz oder teilweise erstreckende Plastifizierung erzeugbar ist, während die Bauteilfläche (2) durch die Fixierungsvorrichtung (8) kraftschlüssig festgelegt ist.

2. Umformwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformungsvorrichtung (10) an einem beweglichen Schlitten (22) angebracht ist.

3. Umformwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformungsvorrichtung (10) und / oder der bewegliche Schlitten (22) an einer an einem Wagen (34) angebrachten Schiene (24) geführt sind, wobei der Wagen (34) relativ zu der Bauteilfläche (2) verfahrbar ist.

4. Umformwerkzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten (22) mittels einer durch einen Zylinder betreibbaren Stellvorrichtung (36) bewegbar ist.

5. Umformwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungselemente (26) der Umformungsvorrichtung (10) in einer ersten Richtung seitlich beabstandet angeordnet sind.

6. Umformwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungselemente (26) der Umformungseinrichtung (10) in einer weiteren, im Wesentlichen senkrecht zu der ersten verlaufenden Richtung seitlich beabstandet angeordnet sind.

7. Umformwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Führungselemente (26) gemeinsam derart ansteuerbar sind, dass während des Pressvorgangs bezüglich einer gedachten, zwischen den Führungselementen (26) befindlichen Symmetrieebene eine symmetrische Belastung des Bauteils erzeugbar ist.

8. Umformwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Führungselement (26) über einen Druckzylinder (28) ansteuerbar ist.

9. Umformwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungselemente (26) in Form eines Stempels mit Rückholfeder ausgebildet sind.

10. Umformwerkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der in die Bauteilfläche einpressbaren Formkörper (30) im Querschnitt in Form eines Sektors eines Kreises oder einer Ellipse ausgebildet sind.

11. Umformwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierungsvorrichtung (8) eine Einrichtung zur Erzeugung von Magnetkräften aufweist.

12. Umformwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierungsvorrichtung (8) eine Einrichtung zur Erzeugung von Vakuumkräften aufweist.

13. Umformwerkzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierungsvorrichtung (8) zum Ausgleich von Unebenheiten der Bauteilfläche an der Schiehe (24) beweglich gelagert ist.

14. Umformwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Werkzeug (2) zur Verfolgung relevanter Parameter wenigstens eine Sensorik vorgesehen ist.

15. Verfahren zum Umformen von Bauteilflächen, bei dem eine Bauteilfläche bezüglich einer Umformungsvorrichtung angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Umformungsvorrichtung (10) sequentiell mehrere jeweils durch einen Pressvorgang mit einem Formkörper (30) verursachte lokale Umformungen der Bauteilfläche (2) in Form von sich ganz oder teilweise über die Bauteildicke erstreckenden Plastifizierungen erzeugt werden.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Umformungsvorrichtung (10) eine ein- oder zweidimensionale Anordnung seitlich beabstandeter Führungselemente (26) mit daran angebrachten Formkörpern (30) eingesetzt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der Führungselemente (26) an einer Verfahreinrichtung befestigt ist und an dieser geführt gegenüber der Bauteilfläche (2) schrittweise verschoben wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformungsvorrichtung (10) zusammen mit einer Fixierungsvorrichtung (8) Teil einer Gesamtvorrichtung sind, die über der Bauteilfläche (2) in definierten Arbeitspositionen angeordnet wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Führungselemente (26) der Umformungseinrichtung (10) gleichzeitig derart angesteuert werden, dass sie bezüglich einer gedachten Symmetrieebene zwischen den Führungselementen (26) eine gleichmäßige Belastung des Bauteils erzeugen.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Press- und Plastifizierungsvorgang eines Führungselementes (26) während eines Zeitraums von 0,01 bis 5 Sekunden stattfindet.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Press- und Plastifizierungsvorgang eines Führungselementes (26) während eines Zeitraums von 0,05 bis 0,5 Sekunden stattfindet.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Press- und Plastifizierungsvorgang eines Führungselementes (26) während einer Zehntelsekunde stattfindet.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Anordnung der Bauteilfläche (2) Magnet- oder Vakuumkräfte verwendet werden.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Umformvorgang im Vergleich zu anderen Umformverfahren relativ geräuschlos stattfindet.