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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen eines Hohlprofils,
das durch Innenhochdruck-Umformung eines Rohlings in einem Innenhochdruck-Umformwerkzeug
hergestellt ist, in wenigstens zwei Hohlprofilteile.
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Aus
der
DE 196 47 963
C2 ist ein Verfahren zur Herstellung von Löchern am
Umfang eines Hohlprofils, das sich dabei noch in einem Innenhochdruck-Umformwerkzeug
befindet, bekannt. Hierbei wird ein in das Umformwerkzeug integrierter
Stempel so beaufschlagt, dass am Hohlprofil eine Sollbruchstelle
ausgebildet wird, die der Randkontur der beaufschlagenden Stirnfläche des
Stempels folgt. Die Sollbruchstelle wird dabei durch eine Dünnstelle
gebildet, welche die Wandung schwächt. Beim Einfahren und beim
Ausfahren des Stempels herrscht im Umformwerkzeug der Umformdruck.
Die Sollbruchstelle bzw. die Dünnstelle
in der Wandung des Hohlprofils wird so ausgebildet, dass beim Zurückziehen
des Stempels allein durch die Einwirkung des Umformdrucks das von
der Dünnstelle
umgebene Hohlprofil-Material aus dem Hohlprofil in Rückzugsrichtung des
Stempels herausgerissen wird, wodurch das erwünschte Loch erzeugt wird.
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Aus
der
DE 43 22 063 C2 ist
ein weiteres Verfahren zum Ausschneiden eines Ausschnitts aus einer
Wandung eines nach dem Innenhochdruck-Umformverfahren aus einem
Rohling in einem Umformwerkzeug hergestellten Hohlprofils bei noch im
Umformwerkzeug befindlichem Hohlprofil. Bei diesem Verfahren wird das
Ausschneiden des Ausschnitts unmittelbar nach der Innenhochdruck-Umformung
mit Hilfe eines von außen
an der Mantelfläche
des Hohlprofils angreifenden Lochstempels derart vorgenommen, dass
der Ausschnitt zunächst
bei im Hohlprofil aufrecht erhaltenem maximalen Umformdruck bis
auf eine Restwandungsdicke vorgeschnitten und anschließend bei
verringertem Innendruck endgültig
ausgeschnitten wird.
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Aus
der
DE 198 37 130
C2 und der
DE
198 37 131 C2 sind Verfahren zum Fügen von zwei durch Innenhochdruck-Umformung
hergestellten Hohlprofilen bekannt, wobei in der Wandung eines der
Hohlprofile außerhalb
des Innenhochdruck-Umformwerkzeugs eine Sollbruchstelle eingebracht
wird, die bei in das Innenhochdruck-Umformwerkzeug eingesetztem
Hohlprofil bei einer entsprechenden Druckbeaufschlagung reißt und dabei
in diesem Hohlprofil eine seitliche Öffnung freigibt, an welche
das andere Hohlprofil anschließbar
ist.
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Insbesondere
im Rahmen einer Großserienfertigung
kann es zweckmäßig sein,
mehrere Hohlprofilteile simultan herzustellen, wobei ein einstückiges Hohlprofil
entsteht, das mehrere Hohlprofilteile umfasst, die auf geeignete
Weise voneinander getrennt werden müssen, um die gewünschten
separaten Hohlprofilteile zu erhalten. Dabei muss der Aufwand zum
Trennen des Hohlprofils in die Hohlprofilteile möglichst gering sein, damit
der durch die integrale Herstellung erzielte Preisvorteil nicht
aufgehoben wird.
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Hier
setzt die Erfindung an. Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich
mit dem Problem, für
die Herstellung separater Hohlprofilteile einen verbesserten Weg
aufzuzeigen, der insbesondere preiswert realisierbar ist.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch
den Gegenstand des unabhängigen
Anspruchs gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Die
vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, nach
der Herstellung eines Hohlprofils mittels Innenhochdruck-Umformung
noch innerhalb des Innenhochdruck-Umformwerkzeugs in einer Wandung des
Hohlprofils zumindest eine Sollbruchstelle auszubilden, die umfangsmäßig geschlossen,
also vollständig
umläuft.
Von besonderer Bedeutung ist dabei, dass die wenigstens eine Sollbruchstelle
im Umformwerkzeug zwar hergestellt, jedoch nicht gebrochen bzw.
getrennt wird, sodass das gesamte Hohlprofil einteilig aus dem Umformwerkzeug
entnommen werden kann. Außerhalb
des Umformwerkzeugs kann dann in einem nachfolgenden Produktionsgang
das Hohlprofil entlang der wenigstens einen Sollbruchstelle aufgetrennt
werden, wobei sich wenigstens zwei Hohlprofilteile ausbilden. Wesentlich
ist somit, dass aus dem Umformwerkzeug nicht die einzelnen Hohlprofilteile
herausfallen, sondern das ganze, noch einteilige oder einstückige Hohlprofil.
Jedoch wird die Handhabung des Hohlprofils bzw. der Hohlprofilteile
nach dem Herausfallen aus dem Umformwerkzeug erheblich vereinfacht. Beispielsweise
genügt
ein Greifer, um das Hohlprofil, also mehrere Hohlprofilteile gleichzeitig
in eine andere Arbeitsstation oder in einen Ladungsträger zu überführen. Zu
einem geeigneten, späteren
Zeitpunkt können
dann die benötigten
Hohlprofilteile vom Hohlprofil, insbesondere manuell, entlang der
Sollbruchstellen abgetrennt bzw. abgebrochen werden.
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Für das Einprägen der
wenigstens einen Sollbruchstelle in die Wandung des Hohlprofils
kann es zweckmäßig sein,
dass dies bei anliegendem Umformdruck durchgeführt wird, also bei demjenigen
Innenhochdruck, bei dem aus dem Rohling das Hohlprofil mittels Innenhochdruck-Umformung
hergestellt wird. Durch diese Vorgehensweise wirkt der Umformdruck
wie ein Gegenhalter und hält
die an die Einprägung
bzw. an die Sollbruchstelle angrenzende Wandung des Hohlprofils
gegen die Wand des Umformwerkzeugs, sodass sich die Außenkontur
des Hohlprofils bzw. der Hohlprofilteile außerhalb der jeweiligen Sollbruch stelle
durch das Einbringen der Sollbruchstelle möglichst nicht verändert.
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Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus
den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand
der Zeichnungen.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der
nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert, wobei
sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktional gleiche oder ähnliche
Bauteile beziehen.
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Es
zeigen, jeweils schematisch,
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1 eine
stark vereinfachte Schnittdarstellung durch ein Innenhochdruck-Umformwerkzeug
mit darin ausgebildetem Hohlprofil in einem Ausschnitt, in dem eine
Sollbruchstelle ausgebildet werden soll,
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2 eine
Ansicht wie in 1, jedoch nach dem Ausbilden
der Sollbruchstelle.
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1 zeigt
einen Ausschnitt eines Innenhochdruck-Umformwerkzeugs 1, das zur
Herstellung eines nur teilweise dargestellten Hohlprofils 2 mittels eines
an sich bekannten Innenhochdruck-Umformverfahrens dient. Hierzu
wird ein nicht gezeigter Rohling in das Umformwerkzeug 1 eingelegt
und an seiner Innenseite mit einem Umformdruck, also mit Innenhochdruck,
zweckmäßig hydraulisch
beaufschlagt, wobei sich der Rohling aufweitet, bis er an seiner
Außenseite
an einer dem Rohling zugewandten Wand 3 des Umformwerkzeugs 1 zur
Anlage kommt. Das Hohlprofil 2 erhält somit eine Wandung 4,
die komplementär
zur Wand 3 des Umformwerkzeugs 2 geformt ist.
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Bei
der hier gezeigten, bevorzugten Ausführungsform enthält das Umformwerkzeug 1 zumindest zwei
Segmente 5, die an einer dem Hohlprofil 2 zugewandten
Seiten einen Abschnitt 6 der Wand 3 bilden. Jedes
Segment 5 ist bezüglich
der Wandung 4 des Hohlprofils 2 im Umformwerkzeug 1 hubverstellbar gelagert,
was in den 1 und 2 durch
einen Doppelpfeil 7 symbolisiert ist. Von den wenigstens zwei
Segmenten 5 ist hier nur eins dargestellt.
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Entsprechend 2 dienen
die Segmente 5 zur Herstellung zumindest einer Sollbruchstelle 8 im Hohlprofil 2.
Im vorliegenden Fall sind die Segmente 5 zur gleichzeitigen
Herstellung von zwei Sollbruchstellen 8 ausgebildet. Jede
Sollbruchstelle 8 erstreckt sich entlang der Wandung 4 des
Hohlprofils 2 in Umfangsrichtung und läuft dabei umfangsmäßig vollständig, also
geschlossen um. Bei der hier gezeigten Ausführungsform verlaufen die beiden
Sollbruchstellen 8 quasi parallel zueinander und können zweckmäßig einen
gleichbleibenden Abstand voneinander besitzen.
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Mit
Hilfe der wenigstens einen Sollbruchstelle 8 werden im
Hohlprofil 2 zumindest zwei Hohlprofilteile 9 definiert,
die voneinander durch die jeweilige Sollbruchstelle 8 abgegrenzt
bzw. abtrennbar sind. Bei der hier gezeigten Ausführungsform,
bei der die beiden Sollbruchstellen 8 parallel zueinander
verlaufen, wird quasi noch ein drittes Hohlprofilteil 9' definiert,
das zwischen den beiden Sollbruchstellen 8, also zwischen
den beiden anderen Hohlprofilteilen 9 angeordnet ist.
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Die
wenigstens eine Sollbruchstelle 8 kann entsprechend einer
bevorzugten Ausführungsform so
am Hohlprofil 2 angebracht werden, dass sie sich in einer
Trennebene erstreckt.
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Das
erfindungsgemäße Trennverfahren
arbeitet wie folgt:
In einer Ausgangsstellung befinden sich
die Segmente 5 in einer Einfahrstellung, in welcher ihr
jeweiliger Wandabschnitt 6 eben bzw. bündig mit der benachbarten Wand 3 des
Umformwerkzeugs 1 abschließt. In das Umformwerkzeug 1 wird
ein Rohling eingesetzt, aus dem durch Innenhochdruck-Umformung das
Hohlprofil 2 hergestellt wird. Nach dem Herstellen des
Hohlprofils 2 liegt der Zustand gemäß 1 vor.
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Nach
dem Herstellen des Hohlprofils 2 werden die Segmente 5 zum
Hohlprofil 2 hin hubverstellt, wobei der jeweilige Wandabschnitt 6 von
außen
in die Wandung 4 des Hohlprofils 2 eindringt und
dadurch die wenigstens eine Sollbruchstelle 8 in die Wandung 4 einprägt. Dies
entspricht dem Zustand gemäß 2.
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Nach
dem Herstellen der wenigstens einen Sollbruchstelle 8 sind
die Hohlprofilteile 9 bzw. 9' im Hohlprofil 2 ausgebildet
bzw. vorgegeben. Dennoch sind die einzelnen Hohlprofilteile 9 bzw. 9' über die wenigstens
eine Sollbruchstelle 8 noch miteinander verbunden, sodass
das Hohlprofil 2 noch eine einteilige oder einstückige Einheit
bildet, die komplett aus dem Umformwerkzeug 1 entnommen
werden kann. D. h., die einzelnen Hohlprofilteile 9 bzw. 9' werden im Umformwerkzeug 1 durch
die Ausbildung der wenigstens einen Sollbruchstelle 8 noch
nicht voneinander getrennt, sondern bleiben integrale Bestandteile des
Hohlprofils 2.
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Die
Auftrennung der wenigstens einen Sollbruchstelle 8 erfolgt
nun zu einem geeigneten späteren
Zeitpunkt in einem geeigneten nachfolgenden Arbeitsgang, um vom
Hohlprofil 2 die durch die wenigstens eine Sollbruchstelle 8 definierten
Hohlprofilteile 9 abzubrechen bzw. abzutrennen. Das Auftrennen der
wenigstens einen Sollbruchstelle 8 kann insbesondere manuell
durchgeführt
werden.
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Bei
der hier gezeigten Ausführungsform dringt
das jeweilige Segment 5 beim Herstellen der wenigstens
einen Sollbruchstelle 8 mit seinem Wandabschnitt 6 so
weit in die Wandung 4 des Hohlprofils 2 ein, dass
sich am Übergang
zwischen dem durch die Einprägung
des jeweiligen Segments 5 nach innen verdrängten Abschnitts
der Wandung 4 und den daran angrenzenden Abschnitten der
Wandung 4 jeweils eine Dünnstelle ausbildet, also eine Stelle,
in welcher eine senkrecht zur Wandung 4 gemessene Dicke 10 der
Wandung gegenüber
den an die Ausprägung
angrenzenden Abschnitte der Wandung 4 reduziert ist. Diese
Dünnstellen
sind besonders gegen Scherkräfte
anfällig
und bilden somit die Sollbruchstellen 8. Der Stellhub des
jeweiligen Segments 5 ist zweckmäßig etwa halb so groß gewählt wie
die Dicke 10 der Wandung 4 außerhalb des durch die Einprägung des
jeweiligen Segments 5 verdrängten Abschnitts der Wandung 4.
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Die
Prozessparameter sind für
das Herstellen der wenigstens einen Sollbruchstelle 8 zweckmäßig so gewählt, dass
die Wandung 4 in den Abschnitten, die an den durch die
Einprägung
des jeweiligen Segments 5 nach innen verdrängten Abschnitts
der Wandung 4 angrenzen, an der Wand 3 des Umformwerkzeugs 1 liegen
bleiben, wenn das jeweilige Segment 5 von außen in die
Wandung 4 eingedrückt wird.
Beispielsweise kann bei einem Umformprozess, der mit einem erhitzten
Hohlprofil 2 arbeitet und bei dem das Innenhochdruck-Umformen
bei einem weichen oder zähflüssigen Zustand
des Hohlprofils 2 durchgeführt wird, ein Zeitpunkt für die Ausbildung der
wenigstens einen Sollbruchstelle 8 so gewählt werden,
dass der Werkstoff des Hohlprofils 2 noch nicht erstarrt
ist. Zweckmäßig kann
dabei die Temperatur so gewählt
werden, dass sich der Werkstoff des Hohlprofils 2 noch
relativ einfach plastisch verformen lässt. Des Weiteren kann es zusätzlich oder
alternativ vorgesehen sein, das Einbringen der wenigstens einen
Sollbruchstelle 8 so durchzuführen, dass im Inneren des Hohlprofils 2 noch
der Umformdruck oder ein höherer
Innenhochdruck herrscht. Diese Maßnahmen führen einzeln oder in Kombination
zu einer Verbesserung der Prozesssicherheit des Verfahrens, zu einer
Reduktion von Eigenspannungen im Bereich der Sollbruchstelle 8 und
zu einer verbesserten Konturtreue der Einprägungen.
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Das
Umformwerkzeug 1 kann zur Herstellung der wenigstens einen
Sollbruchstelle 8 auch mehr als zwei derartige Segmente 5 aufweisen.
Diese Segmente 5 sind dann entlang der Wandung des Hohlprofils 2 umfangsmäßig verteilt
im Umformwerkzeug 1 angeordnet. Bei der Herstellung der
wenigstens einen Sollbruchstelle 8 wirken diese Segmente 5 dann
zusammen. Beispielsweise werden die einzelnen Segmente 5 gleichzeitig
oder in einer vorbestimmten Reihenfolge hubverstellt, um die wenigstens
eine umfangsmäßig geschlossen
umlaufende Sollbruchstelle 8 auszubilden.
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Bei
der hier gezeigten Ausführungsform
besitzt der Wandabschnitt 6 des jeweiligen Segments 5 einen
geradlinigen Verlauf, der quer zur Umlaufrichtung der wenigstens
einen Sollbruchstelle 8 orientiert ist. Auf diese Weise
ist dieser Wandabschnitt 6 an den Verlauf der daran angrenzenden
Abschnitte der Wand 3 des Umformwerkzeugs 1 angepasst,
sodass sich für
die Wand 3 in der Ausgangsstellung des jeweiligen Segments 5 eine
einheitliche, bündige,
geschlossene Kontur ergibt. Es ist klar, dass der Wandabschnitt 6 hinsichtlich
seiner Formgebung grundsätzlich
an beliebige Konturen der daran angrenzenden Abschnitte der Wand 3 adaptierbar
ist, insbesondere kann der Wandabschnitt 6 quer zur Umlaufrichtung
der jeweiligen Sollbruchstelle 8 auch eine gekrümmte Kontur
besitzen.
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Das
jeweilige Segment 5 besitzt hier zwei zueinander parallele
Seitenflächen 11,
die das jeweilige Segment 5 quer zur Umlaufrichtung der
jeweiligen Sollbruchstelle 8 begrenzen. Diese Seitenflächen 11 erstrecken
sich dabei einerseits in der Umlaufrichtung der jeweiligen Sollbruchstelle 8 und
andererseits parallel zur Hubrichtung des zugehörigen Segments 5.
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Diese
Hubrichtung des jeweiligen Segments 5 ist hier senkrecht
zur Wandung 4 des Hohlprofils 2 orientiert, zumindest
im Bereich der auszubildenden wenigstens einen Sollbruchstelle 8.
Grundsätzlich könnte die
Hubrichtung des jeweiligen Segments 5 auch gegenüber einer
normalen Richtung der Wandung 4 geneigt verlaufen.
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Des
Weiteren besitzt das hier exemplarisch gezeigte Segment 5 zwei
parallele Kanten 12. Diese Kanten 12 sind dabei
jeweils durch zwei Seiten des jeweiligen Segments 5, hier
durch die Seitenflächen 11 und
den Wandabschnitt 6, gebildet, die senkrecht aufeinander
stehen. Die Kanten 12 bilden somit jeweils die Spitze eines
rechten Winkels. Des Weiteren erstrecken sich die Kanten 12 in
der Umlaufrichtung der jeweiligen Sollbruchstelle 8 und
sind an der dem Hohlprofil 2 zugewandten Seite des jeweiligen
Segments 5 angeordnet, wo sie den Wandabschnitt 6 quer
zur Umlaufrichtung der jeweiligen Sollbruchstelle 8 begrenzen.
Durch diese Ausgestaltung des jeweiligen Segments 5 kann
durch die Einprägung
der beiden Sollbruchstellen 8 der zwischen den beiden Sollbruchstellen 8 bzw.
zwischen den beiden Kanten 12 liegende Abschnitt der Wandung 3 gegenüber den daran
angrenzenden Abschnitten der Wandung 3 zumindest teilweise
abgeschert werden. Hierdurch wird zum einen die Festigkeit des Werkstoffs
im Bereich der Sollbruchstellen 8 erheblich reduziert,
sodass das nachträgliche
Auftrennen der Sollbruchstellen 8 besonders einfach durchführbar ist.
Zum anderen gewährleisten
die so hergestellten Sollbruchstellen 8 durch die darin
verbleibende Dicke der Wandung 4 eine hinreichende Stabilität, die es
erlaubt, das Hohlprofil 2 komplett aus dem Umformwerkzeug 1 herauszunehmen,
und die insgesamt das Handling des Hohlprofils 2 vereinfacht,
ohne dass eine Gefahr besteht, dass die einzelnen, daran ausgebildeten
Hohlprofilteile 9 bzw. 9' vorzeitig bzw. versehentlich abbrechen.