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Die
Erfindung betrifft eine Schablone zur Überprüfung der Kontur eines langgestreckten,
gebogenen Körpers,
insbesondere eines freiformgebogenen Hohlprofils.
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Im
Automobilbau werden für
die Tragstruktur des Fahrzeuges zunehmend dünnwandige Hohlprofile eingesetzt.
Bei der Dimensionierung dieser Hohlprofile wird unter optimaler
Ausnutzung des Materials hinsichtlich der zu erwartenden Belastungen
im späteren
betrieblichen Einsatz ein minimales Bauteilgewicht angestrebt. Üblicherweise
werden deshalb die Hohlprofile zunächst vorgeformt und dann durch
Innenhochdruckumformen aufgeweitet und kalibriert. Beim Vorformen
braucht das Hohlprofil nur insoweit verformt zu werden, dass es
in das Werkzeug für
das Innenhochdruckumformen passt. Die angestrebte höhere Maßhaltigkeit
erhält
das Hohlprofil beim Innenhochdruckumformen. Diese zweistufige Herstellung
von Hohlprofilen ist insbesondere wegen des Innenhochdruckumformens
kostenintensiv. Deshalb bemüht
man sich, bereits beim Biegen der Hohlprofile eine für den Einbau
in die Tragstruktur ausreichend hohe Maßhaltigkeit zu erzielen, so
dass das Innenhochdruckumformen für einzelne Teilegruppen Hohlprofilen
von einer Vielzahl von Einflussgrößen, wie zum Beispiel Werkstoff
und Querschnitt des Profils, Biegeradius, Rückfederungsverhalten des Werkstoffes,
Biegeverfahren und Biegewerkzeug abhängt, ist es schwierig, beim
Biegen ein ausreichend maßhaltig gebogenes
Hohlprofil zu erhalten. In der Praxis ist es deshalb üblich, zunächst einen
Prototypen dadurch zu erstellen, dass man ein Hohlprofil unter Anpassung
der Biegeparameter der angestrebten Biegelinie iterativ annähert. Um
dabei das angestrebte Ergebnis zu erreichen, wird das Hohlprofil
nach jeder Umformung vermessen, um zielgerichtet die Biegeparameter
für den
nächsten
Biegevorgang einstellen zu können.
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Für diese
Vermessung des Hohlprofils eignet sich eine 3D-Meßmaschine,
doch ist ihr Anschaffungspreis hoch, und ihr Einsatz erfordert einen
hohen zeitlichen Aufwand.
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Alternativ
kann das Hohlprofil in eine üblicherweise
aus Kunststoff angefertigte Halbschale gelegt werden, in der die
Kontur des Hohlprofils als Negativform eingefräst ist. Mit einer solchen Halbschale lassen
sich Maßabweichungen
nur näherungsweise abschätzen, weil
die Halbschale weitgehend durch das Hohlprofil verdeckt ist.
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Auch
kann das in definierter Lage in einer Spannvorrichtung eingespannte
Hohlprofil mittels an verschiedenen Messpunkten anzusetzenden Messuhren
vermessen werden. Eine solche Vermessung setzt allerdings ein Referenzprofil
voraus. Darüber
hinaus ist eine solche Vermessung sehr zeitaufwendig und an komplex
gebogenen Hohlprofilen praktisch kaum durchführbar.
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Ferner
ist ein Messverfahren bekannt, bei dem eine Vielzahl von Formklötzen mit
Aussparungen eingesetzt werden, die der Biegelinie des Hohlprofils
folgen. Um den Fertigungsaufwand für diese Formklötze in vertretbarem
Rahmen zu halten, werden sie vorzugsweise an geraden Rohrabschnitten positioniert,
da anderenfalls in den Formklötzen
die gebogene Kontur des Hohlprofils eingearbeitet sein müsste. In
jedem Fall ergibt sich zwischen dem Hohlprofil und den Aussparungen
der Formklötze
eine große
Referenzfläche,
die eine exakte Ermittlung der Maßabweichung nicht erlaubt.
Außerdem
ist die Positionierung der Formklötze aufwendig, so dass diese Messapparatur
nur für
einfach gebogene Hohlprofile geeignet ist.
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Schließlich ist
eine Prüfschablone
für Profile bekannt
(
US 3 203 100 ), die
aus einer Platte und aufrechtstehend auf der Platte angeordneten
Fahnen besteht, die aus der Platte ausgeschnitten und um eine senkrecht
zum Verlauf der Kontur des zu überprüfenden Profils
liegende Biegekante mehr oder weniger stark aus der Plattenebene
herausgebogen sind. Dabei kann die Anschlagkante für das zu überprüfende Profil
senkrecht oder geneigt sein, wie es das zu überprüfende Profil erfordert. Eine
solche Prüfeinrichtung
mit fest angeordneten Lappen erlaubt zwar die Überprüfung des Verlaufs der Kontur
eines Profils, doch ist es wegen der kompletten Bestückung mit
Lappen schwierig, abzuschätzen,
wo bei einem noch nicht korrekten Profil Korrekturen vorzunehmen sind.
Auch lässt
sich eine solche Prüfvorrichtung
nur für
ein einziges Profil verwenden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schablone zur Prüfung der
Kontur eines langgestreckten, auch komplex gebogenen Körpers, insbesondere
eines freiformgebogenen Hohlprofils, zu schaffen, die einfach im
Aufbau und der Handhabung ist und eine sehr genaue Beurteilung eventueller Maßabweichungen
erlaubt. Darüber
hinaus soll es mit der Schablone möglich sein, die exakte Lage
des Beschnitts der Rohrenden und Anbindungspunkte für angrenzende
Bauteile zu ermitteln.
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Diese
Aufgabe wird mit einer Schablone der eingangs genannten Art gelöst, die
auf einem Träger der
Biegelinie des Körpers
folgend mehrere hintereinander und quer zur Biegelinie angeordnete
und nach Art von Reitern auswechselbar auf dem Träger aufgebaute
Konturscheiben aufweist, in denen die Sollkontur des Körpers nachbildende,
offene Aussparungen vorgesehen sind.
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Die
erfindungsgemäße Schablone
ist im Aufbau einfach, da in den Konturscheiben die Kontur des zu
vermessenden Körpers
nur zweidimensional nachgebildet sein muss. Wegen dieser Dimensionierung
werden keine Teile des Hohlprofils verdeckt, so dass sich Maßabweichungen
sehr genau feststellen lassen. In diesem Sinne sind die Konturscheiben möglichst
dünn, in
der Regel 0,5 bis 3 mm, aber formsteif. Die Schablone lässt sich
auch leicht handhaben, da die einzelnen Konturscheiben als auswechselbare
Reiter auf dem Träger
aufgebaut sind. Vorzugsweise sind sie in den Träger nur eingesteckt. Üblicherweise
wird man in Bereichen mit geringen Änderungen der Biegelinie mit
wenigen Konturscheiben auskommen, während man in Bereichen mit
starker Krümmung
die Konturscheiben dichter setzt. In der Praxis wird man bei Überprüfung der
Kontur eines gebogenen Körpers
zunächst
nur wenige Konturscheiben an signifikanten Stellen anordnen, um
eine grobe Abschätzung
der erforderlichen weiteren Biegemaßnahmen vornehmen zu können. Mit
dem Einsatz weiterer Konturscheiben nähert man sich dann immer mehr
dem Sollverlauf der Biegelinie. Deshalb ist nach einer Ausgestaltung
der Erfindung vorgesehen, dass mindestens einige der Konturscheiben passgenaue
Aussparungen gegenüber
dem gebogenen Körper
haben, wobei diese Konturscheiben an solchen signifikanten Stellen
der Biegelinie angeordnet sind, dass eine Verschiebung des Profils
in einer Ebene verhindert wird.
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Um
die Scheiben leicht und definiert zu fixieren, sieht eine Ausgestaltung
der Erfindung vor, dass die Konturscheiben mit Nasen in Schlitzen
des Trägers einsteckbar
und mit Keilen in den Schlitzen fixierbar sind.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher
erläutert.
Im einzelnen zeigen:
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1 eine Schablone auf einem
Träger
und darauf angeordneten Konturscheiben mit einem eingelegten, dreidimensional
gebogenen Hohlprofil in perspektivischer Darstellung,
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2 die Schablone mit Hohlprofil
der 1 in Aufsicht,
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3 die Schablone gemäß 1 im Vertikalschnitt nach
der Linie A-A der 2 an
einer Konturscheibe mit einem mit seitlichen Spiel eingelegten Hohlprofil,
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4 die Schablone gemäß 1 im Vertikalschnitt nach
Linie A-A der 2 an einer
Konturscheibe mit einem passgenau in der Aussparung einliegenden
Hohlprofil und
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5 den Träger der Schablone gemäß 1 im vergrößerten Ausschnitt
B der 2 und Aufsicht.
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Die
Schablone besteht aus einem plattenförmigen Träger 1 und darauf nach
Art von Reitern aufrecht stehend und quer zur Biegelinie eines dreidimensional
gebogenen Hohlprofils 2 angeordneten Konturscheiben 3.
In dem Träger 1 sind
Schlitze 4 vorgesehen, in denen die Konturscheiben 3 mit
angesetzten Nasen 3a sitzen. An den Schlitzen 4 grenzen zwei
Aussparungen 4a für
Keile 5 an, mit denen die Konturscheiben 3 fixiert
sind.
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Die
Konturscheiben 3, die bezogen auf den Durchmesser des Hohlprofils 2 dünn (0,5
bis 2 mm) sind und aus Stahlblech bestehen, weisen jeweils eine
U-förmige
Aussparung 6 auf. Die Aussparungen 6 hintereinander
angeordneter Konturscheiben 3 folgen der Biegelinie des
in den Aussparungen 6 eingelegten Hohlprofils 2.
Die U-förmigen
Aussparungen 6 sind derart gestaltet, dass das gebogene
Hohlprofil 2 auf dem mittleren Rand 6a aufliegt.
Die Form der Aussparung 6 richtet sich nach dem Querschnitt
des zu überprüfenden Hohlprofils 2.
Bei einem kreisförmigen
Querschnitt des Hohlprofils 2 kann die Aussparung 6 rechteckförmig sein.
Die Weite der Aussparung 6 richtet sich nach der zu erwartenden
Abweichung des vorgeformten Hohlprofils 2. Wie 4 zeigt, wird man die Schablone
an den meisten Stellen zunächst
mit Konturscheiben 3 bestücken, die Übermaß gegenüber dem zu überprüfenden Hohlprofil 2 haben.
Bei abschließender Überprüfung des
maßhaltig
gebogenen Hohlprofils 2 sollte es allseitig ohne Spalt
in der Aussparung 7* der an signifikanten Stellen der Biegelinie
ausgewechselten Konturscheibe 3* liegen, wie 5 zeigt.
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Die Überprüfung eines
zu biegenden Körpers,
insbesondere eines Hohlprofils, erfolgt auf folgende Art und Weise:
Zu
Beginn der Überprüfung ist
die Schablone nicht komplett mit Konturscheiben 3 bestückt. Konturscheiben 3 sitzen
nur an signifikanten Stellen, wie am Anfang und am Ende des Hohlprofils 2 sowie
an Bereichen mit starker Krümmung.
Je nach Maßhaltigkeit
des Hohlprofils 2 kann es nun auf die Konturscheiben 3 oder
deren Aussparungen 6 gelegt werden. Da die mittleren Ränder 6a parallel
der Biegelinie verlaufen, kann bereits bei sehr großen Maßabweichungen
eine Aussage über
erforderliche Korrekturen der Biegeparameter getroffen werden. Ist
die Maßabweichung
des Hohlprofils 2 gering, ergänzt man die Schablone um weitere
Konturscheiben 3. In mehreren Korrekturstufen wird die
Schablone mit mehr und mehr Konturscheiben 3 bestückt, wobei
jeweils mit Hilfe der ermittelten Maßabweichungen die Biegeparameter
so lange angepasst werden, bis die Schablone vollständig mit
Konturscheiben 3 bestückt ist
und das Hohlprofil 2 vollständig in den Aussparungen 6 der
Konturscheiben 3 liegt. Um am Ende dieser Prozedur die
Maßhaltigkeit
genau zu überprüfen, tauscht
man mindestens zwei Konturscheiben 3 gegen passgenaue Konturscheiben 3* entsprechend 5 aus. Diese mindestens
zwei Konturscheiben 3* sollten weit voneinander entfernt
sein und zueinander rechtwinklig liegen. Ist das Biegeteil maßhaltig, dann
liegt es formschlüssig
in den Aussparungen 6* der Konturscheiben 3* der 4 und symmetrisch in den
mit seitlichem Übermaß ausgebildeten
Aussparungen 6 der 4 und
auf den unteren Rändern 6a der
Konturscheiben 3 auf.