DE4406147C2 - Vorrichtung zum Ausbeulen eines plastisch verformten Teils - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausbeulen eines plastisch verformten Teils, insbesondere eines Karosserieteils, mit einem zumindest partiell flexibel ausgeführten, mittels eines strömungsfähigen Mediums druckbeaufschlagba­ ren Druckkörper, wobei der Druckkörper außerhalb seiner flexiblen Wirkfläche mit ei­ nem als Widerlager dienenden Hilfselement kombinierbar ist.

Zum Aufbringen von Kraft auf den verformten Bereich eines Teils bzw. zur Druckbe­ aufschlagung des verformten Teils werden bspw. hydraulisch oder pneumatisch be­ triebene Zylinder-Kolben-Anordnungen eingesetzt, die zwischen dem deformierten Teil und einem Widerlager wirken. Nachteilig ist bei einer Zylinder-Kolben-Anord­ nung, daß nur entsprechend der auf das Blechteil auftreffenden Wirkfläche des Kol­ bens eine Rückbildung der Deformation bewirkt werden kann. Durch eine Zylinder- Kolben-Anordnung erfolgt üblicherweise eine lokal begrenzte, punktuelle Krafteinwir­ kung, die zu einer lokalen plastischen Überdehnung des Teils über das Maß der not­ wendigen Rückverformung hinaus führen kann. Folglich wird die Erlangung eines dem ursprünglichen Zustand nahekommenden Resultats erschwert. Insbesondere durch die punktuelle Krafteinwirkung kann es zu wahrnehmbaren Unebenheiten des Teils, insbesondere an den Übergangsstellen des ausgebeulten zum angrenzenden Bereich des Teils kommen. Eine Anpassung der Wirkfläche der Zylinder-Kolben-An­ ordnung an die ursprünglichen Dimensionen des Teils würde jeweils eine kostenin­ tensive Sonderanfertigung erfordern. Bei schwer zugänglich angeordneten verform­ ten Teilen ist es vielfach unmöglich, eine Zylinder-Kolben-Anordnung überhaupt ein­ zusetzen.

Eine andere Vorrichtung ist in Form eines Schlagwerkzeugs bekannt, wobei die Druckbeaufschlagung durch wiederholte manuelle Krafteinwirkung - durch sog. "Dengeln" - erfolgt. Auch hier ist nachteilig, daß das plastisch verformte Teil während des Ausbeutens seine Oberfläche infolge punktuellen Bearbeitens weiter vergrößern kann. Problematisch ist ebenfalls das Ausbeulen schwer zugänglicher deformierter Teile.

Aus der EP 0 061 874 A2 ist eine Vorrichtung zum Ausbeulen von Karosserieteilen bekannt, die im wesentlichen aus einem luftundurchlässigen, mit Druckluft aufblasba­ ren Behältnis, dem Druckkörper, und einer entsprechenden Druckluftzuführung be­ steht. Der bekannte Druckkörper wird im Hohlraum hinter der Beule in der Karosserie angeordnet und mit Druckluft beaufschlagt, so daß sich der Druckkörper aufbläht und dadurch den verbeulten Bereich in seine ursprüngliche Form zurück drückt. Dieses Verfahren erfordert ein Widerlager für den Druckkörper, das beispielsweise durch andere Karosserieteile oder Teile des Fahrzeugrahmens gebildet werden kann. In der EP 0 061 874 A2 wird auch der Fall besprochen, daß sich in der Umgebung des verbeulten Karosserieteils kein geeignetes Widerlager für den Druckkörper befindet. Für diesen Fall wird vorgeschlagen, ein Hilfselement hinter dem Druckkörper festzu­ klemmen bzw. zu verkeilen.

Die DD 221 100 A1 beschäftigt sich ebenfalls mit einem Verfahren zur Beseitigung örtlicher Einbeulungen an Karosserieblechen mit Hilfe eines aufblasbaren Körpers. Der Einsatz dieses aufblasbaren Körpers wird hier aber von dem Vorhandensein ei­ nes entsprechenden Widerlagers abhängig gemacht.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der in Rede stehenden Art anzugeben, die möglichst universell einsetzbar ist, und zwar insbesondere auch dann, wenn kein geeignetes Widerlager in der Umgebung des plastisch verformten Teils vorhanden ist.

Die voranstehende Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Danach ist die in Rede stehende Vorrichtung derart ausgestaltet und weitergebildet, daß der Druckkörper Aufnahmemittel für das Hilfselement aufweist.

Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß ein Ausbeulen bzw. ein Verbringen des Teils in den ursprünglichen Zustand besonders einfach erfolgt, wenn der Druckkörper partiell flexibel ausgeführt ist und eine flexible Wirkfläche aufweist, die sich an das Teil anpaßt. Die Anpassung der flexiblen Wirkfläche an den gesamten verformten Be­ reich erlaubt dessen quasi-isostatische Druckbeaufschlagung. Die quasi-isostatische Druckbeaufschlagung bewirkt, daß lokale Überbeanspruchungen des Materials über die für die notwendige Rückbildung hinausgehende Beanspruchung verhindert wer­ den. Erneute, nicht notwendige plastische Verformungen und damit verbundene Oberflächenvergrößerungen treten nicht auf. Folglich kommt es auch nicht zur Aus­ bildung von Unebenheiten infolge Überbeanspruchung, insbesondere an den Über­ gängen des ausgebeulten zum angrenzenden Bereich.

Damit die erfindungsgemäße Vorrichtung bei einem verformten Teil angewendet werden kann, das selbst keine als Widerlager geeignete Bauteile aufweist, wird der Druckkörper mit einem Hilfselement kombiniert. Die Zuordnung des zur Ausbildung eines Widerlagers dienenden Hilfselements hat zweckmäßigerweise in einem Be­ reich außerhalb der flexiblen Wirkfläche zu erfolgen. Das Hilfselement oder ggf. auch mehrere Hilfselemente könnte bzw. könnten über die Abmessungen des Druckkör­ pers hinausgehen und an nichtdeformierten Abschnitten des Teils verankert werden.

Zur Verbindung des Druckkörpers mit dem Hilfselement, sind an dem Druckkörper Mittel zur Aufnahme des Hilfselements vorgesehen. Diese Mittel können in den un­ terschiedlichsten Varianten ausgeführt sein. In Betracht kommen bspw. Laschen oder Schlaufen. Derartige Laschen oder Schlaufen können bereits bei der Herstellung des Druckkörpers angeformt sein. In Betracht kommen desweiteren längenverstellbare Mittel, die eine Aufnahme unterschiedlicher Hilfselemente ermöglichen. Im Hinblick auf eine problemlose Handhabung des Druckkörpers einerseits und auf einen Aus­ tausch unterschiedlicher Hilfselemente andererseits ist es von ganz besonderem Vorteil, wenn die Hilfselemente beliebig von den Mitteln entfernt werden können. Als Hilfselemente können bspw. flächige Bauteile, Streben, Stäbe oder Klammern einge­ setzt werden. Die Auswahl von Hilfselementen richtet sich dabei nach den Gegeben­ heiten des auszubeulenden Teils bzw. an dieses angrenzender Bauteile.

Im Hinblick auf optimal kontinuierliche Übergänge vom ausgebeulten zum angren­ zenden Bereich könnte die flexible Wirkfläche derart dimensioniert werden, daß sie über den verformten Bereich des Teils hinaus in Anlage zu den zur Beule benach­ barten, nicht verformten Bereichen der betreffenden Wandung des Teils verbracht werden kann. Auf diese Weise wird die gleichmäßige Rückbildung der Deformation unterstützt. Während die an den benachbarten, unverformten Bereichen anliegenden Abschnitte der Wirkfläche ohne Wirkung auf die Wandung des Teils bleiben, strafft sich der am auszubeulenden Bereich anliegende Abschnitt der Wirkfläche und ver­ drängt das verformte Material weitgehend in seine ursprüngliche Position.

Fertigungstechnisch vorteilhaft ist es, den Druckkörper allseitig flexibel auszubilden. Hier kann der Druckkörper aus einem Material und ggf. in einem Arbeitsgang herge­ stellt werden.

Bspw. könnte der Druckkörper in Form eines Kissens ausgebildet werden. Die Kissenform kann entsprechend den Strukturen der Teile ausgestaltet sein. Vorteilhaft sind universell einsetzbare Kissenformen. Ein vollständig flexibler Druckkörper hat außerdem den enormen Vorteil, daß er allseits Wirkflächen aufweist.

Alternativ könnte der Druckkörper in einem Abschnitt, der nicht als Wirkfläche dient, formstabil ausgeführt sein. Dies ist insbesondere im Hinblick auf die Ausbildung oder Aufnahme des Widerlagers von Bedeutung. Wird nämlich der Druckkörper mit Druck beaufschlagt, so ist zur wirksamen quasi-isostatischen Ausbreitung des Drucks die Aufbringung eines Gegendrucks erforderlich.

Neben universell einsetzbaren kissenartigen Druckkörpern könnten die Druckkörper auch auf Teile abgestimmt werden. Beispielsweise könnten verschiedene Kissengrö­ ßen vorgesehen sein. Alternativ ist es auch möglich, den bspw. in Form einer Hülle vorliegenden Grundkörper derart zuzuschneiden, daß er einem räumlichen Bauteil angepaßt ist. Denkbar wäre bspw. die Nachbildung eines Kotflügels.

Die voranstehend beschriebenen Ausführungsformen des Druckkörpers sind dahin­ gehend vorteilhaft, daß die Positionierung des Druckkörpers nur grob erfolgen muß und handwerkliches Können kaum erforderlich ist. Dadurch wird eine beträchtliche Anzahl an Arbeitsstunden einer qualifizierten Arbeitskraft eingespart.

Im Hinblick auf die Durchführung von Reparaturarbeiten an schwer zugänglichen verformten Bereichen erweist es sich von Vorteil, wenn der Druckkörper im drucklo­ sen Zustand zusammenlegbar ist. Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße Vorrichtung mühelos in einen Arbeitsbereich zwischen dem auszubeulenden Teil bzw. der auszubeulenden Wandung und dem Widerlager eingebracht werden. Hier­ bei kann es sich sowohl um Druckkörper handeln, die vollständig flexibel ausgeführt sind, als auch um Druckkörper, die einen formstabilen Bereich aufweisen. Bei letzte­ ren hängt das Einbringen in einen Hohlraum von der Dimension des formstabilen Be­ reichs ab. Wird dieser relativ flach ausgeführt, so läßt sich der formstabile Bereich mühelos unter Profilstäbe, Quer- oder Längsstreben, Seitenwände oder ähnliche, ggf. als Widerlager dienende Bauteile schieben und die Funktion dieser Bauteile als Widerlager unterstützen.

Insbesondere im Hinblick auf das Einbringen des Druckkörpers in einen Hohlraum ist es vorteilhaft, eine zur Druckbeaufschlagung dienende Druckleitung als flexiblen Schlauch auszuführen. Dieser Schlauch kann mühelos mit in den Arbeitsbereich ver­ bracht und um eventuelle Hindernisse herumgeführt werden. Die Druckleitung könnte als separates, an den Druckkörper anschließbares Bauteil vorliegen oder an den Druckkörper angeformt sein.

Da sowohl der Druckkörper als auch der flexible Schlauch teilweise ähnlichen Anfor­ derungen genügen müssen, könnten beide aus demselben Material gefertigt sein. Bevorzugt wird Gummi oder Kunststoff eingesetzt, der mit gewebeartigen Materialien verstärkt ist. Im Hinblick auf die Anlage des Druckkörpers an möglicherweise scharf­ kantige Widerlager, insbesondere beim Einbringen der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung in Hohlräume, ist ein reißfestes Material erforderlich, das trotzdem die erforderli­ che Flexibilität aufweist. Alternativ wäre es denkbar, die Druckleitung im Falle einer freien Zugänglichkeit des verform­ ten Bereichs bzw. des Anschlusses an dem Druckkörper lediglich aus Kunststoff in flexibler oder starrer Ausführung herzustel­ len.

Zur Erhöhung der Reißfestigkeit des Druckkörpermaterials und ggf. des Materials der Druckleitung wird Kunststoff oder Gummi mit anderen Materialien kombiniert. In Betracht kommen hierbei bspw. Kunststoffasern, Glasfasern, natürliche Fasern, metalli­ sche Drahtgeflechte oder dgl.. Dabei sollte die Steifigkeit der gewebeartigen Materialien derart gering sein, daß ein mechani­ scher Widerstand gegen die Verformung der Hülle bei Druckbeauf­ schlagung ausgeschlossen ist.

Die Durchführung der Druckbeaufschlagung kann nun hydraulisch, unter Einsatz eines weitgehend inkompressiblen Mediums oder pneumatisch, unter Einsatz eines kompressiblen Mediums erfol­ gen. Als kompressibles Medium wird vorzugsweise Druckluft ein­ gesetzt, wie sie aus vorhandenen Druckluftsystemen entnommen oder von Kompressoren erzeugt werden kann. Druckluft wird be­ vorzugt eingesetzt, da hier an den Druckkörper und ggf. die Druckleitung keine Anforderungen bezüglich der chemischen Be­ ständigkeit der eingesetzten Materialien gestellt werden.

Im Hinblick auf eine kontrollierte Druckbeaufschlagung könnte dem Druckkörper eine Meßsonde zum Messen des Innendrucks zuge­ ordnet werden. Außerdem könnte eine Steuereinrichtung an die Druckleitung gekoppelt sein, die bspw. von der Meßsonde kom­ mende Signale verwertet und die Druckzufuhr entsprechend einer vorgebbaren Sollkurve korrigiert. Mit einer derart ausgerüste­ ten Vorrichtung könnte eine Verfahrensoptimierung hinsichtlich der Druckbeaufschlagung durchgeführt werden. Bspw. könnte die Druckbeaufschlagung kontinuierlich oder diskontinuierlich, in bestimmten Druckstufen mit bestimmten Haltezeiten erfolgen. Mit einer Steuereinrichtung könnten auch separate Druckerzeugungs­ organe betätigt werden.

Um mit der Steuereinrichtung eine differenzierte Druckbeauf­ schlagung bewirken zu können, ist es zweckmäßig, zwischen der Druckleitung und der Steuereinrichtung ein Ventil zu schalten, dessen Öffnungs- und Schließtätigkeit auf die Erfordernisse der Druckbeaufschlagung abgestimmt ist.

Im Hinblick auf die Ausbildung größerer Wirkflächen könnte nun ein Druckkörper besonders groß ausgeführt sein. Wenn bspw. an einem Blechteil mehrere Dellen auszubeulen sind, könnten diese durch einen einzigen Druckkörper abgedeckt und mit einer Druck­ beaufschlagung gleichzeitig beseitigt werden. Die Größe der Wirkfläche beschränkt jedoch ihr Einsatzgebiet. Daher wird es bevorzugt, wenn zur Ausbildung größerer Wirkflächen mehrere un­ tereinander strömungsverbindbare Druckkörper eingesetzt werden. Bei dem zuvor genannten Beispiel von mehreren Dellen in einem Blechteil bedeutet dies, daß in die Arbeitsbereiche zwischen den verformten Bereichen und den entsprechenden Widerlagern je­ weils ein Druckkörper eingebracht, wobei die Druckkörper unter­ einander strömungsverbunden werden. Die Druckmedienzufuhr könnte nun über einen ausgewählten Druckkörper erfolgen. Ange­ sichts der gleichmäßigen Ausbreitung des Druckmediums spielt der Ort der Zuführung keine Rolle.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, den Gegenstand der vor­ liegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Pa­ tentansprüche, andererseits auf die Erläuterung eines Ausfüh­ rungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungs­ beispiels der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigt die einzige Figur in einer schematischen Schnittdarstel­ lung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vor­ richtung zum Ausbeulen plastisch verformter Teile im druckbeaufschlagten Zustand.

Die einzige Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung zum Ausbeulen eines plastisch verformten Teils 1. Dabei handelt es sich hier konkret um ein Karosse­ rieteil aus Blech, auf das bereits im allgemeinen Teil der Be­ schreibung Bezug genommen worden ist. Die erfindungsgemäße Vor­ richtung weist einen mittels einem strömungsfähigen Medium 2 druckbeaufschlagbaren bzw. in der hier gewählten Darstellung druckbeaufschlagten Druckkörper 3 auf. Des weiteren ist wesent­ lich, daß der Druckkörper 3 zwischen einem Widerlager 4 und dem verformten Teil 1 wirkt.

Der Druckkörper 3 ist bei dem hier gewählten Ausführungsbei­ spiel völlig flexibel ausgeführt. Die hier wirksame Fläche des Druckkörpers 3 liegt an der deformierten Wandung 5 des Teils 1 an. Das Teil 1 wird durch Druckbeaufschlagung in Pfeilrichtung zumindest weitgehend in seine ursprüngliche Gestalt zurückver­ formt. Die Rückführung der Deformation erfolgt letztendlich durch Anpassung der der Wandung 5 zugewandten Wirkfläche des Druckkörpers 3.

Zur Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der Druck­ körper 3 zunächst im drucklosen, d. h. ungefüllten Zustand in den Arbeitsbereich 6 zwischen dem Teil 1 und dem Widerlager 4 eingebracht. Als Widerlager 4 können bspw. Streben oder dgl. einer Kraftfahrzeugkarosserie dienen. Während der Druckkörper 3 mit dem strömungsfähigen Medium - es handelt sich hier um Druckluft - gefüllt wird, paßt sich dieser mit seiner Wirkflä­ che im wesentlichen der Form der auszubeulenden Wandung 5 an. Bei weiterer Druckbeaufschlagung des Druckkörpers 3 rückt die­ ser mit seiner Wirkfläche gegen die Wandung 5 und drückt den nach innen deformierten Bereich des Teils 1 entsprechend nach außen. Aufgrund der Flexibilität des Druckkörpers 3 erfolgt die Druckbeaufschlagung der Wandung 5 gleichmäßig über den gesamten Kontaktbereich mit dem Druckkörper 3.

Ein flexibler Schlauch 7 dient einerseits zur Zuleitung und an­ dererseits zum Ablassen des strömungsfähigen Mediums 2. Der ei­ gentliche Druckkörper 3 und der flexible Schlauch 7 könnten einteilig, d. h. integral, ausgeführt sein. Ebenso läßt sich der flexible Schlauch 7 auf ein Anschlußstück 8 aufziehen und mit geeigneten Mitteln sichern.

Bei dem hier gewählten Ausführungsbeispiel sind sowohl der Druckkörper 3 als auch der flexible Schlauch 7 aus gewebever­ stärktem Gummi hergestellt. Jedwedes elastisches Material kommt hier in Frage, sofern eine hinreichende Dichtigkeit gewährlei­ stet ist.

Claims (15)

1. Vorrichtung zum Ausbeulen eines plastisch verformten Teils (1), insbesondere eines Karosserieteils, mit einem zumindest partiell flexibel ausgeführten, mittels eines strömungsfähigen Mediums (2) druckbeaufschlagbaren Druckkörper (3), wobei der Druckkörper (3) außerhalb seiner flexiblen Wirkfläche mit einem als Widerlager dienenden Hilfselement kombinierbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkör­ per Aufnahmemittel für das Hilfselement aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkörper (3) vollständig flexibel ausgeführt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkörper partiell formstabil ausgeführt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkörper (3) einen dem auszubeulen­ den Teil (1) angepaßten Zuschnitt aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkörper (3) im drucklosen Zustand zusammenlegbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine vorzugsweise als flexibler Schlauch (7) ausgeführte Druckleitung am Druckkörper (3) anschließbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Druckkörper (3) aus mit gewebeartigen Ma­ terialien verstärktem Gummi oder Kunststoff gefertigt ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Druckleitung bzw. der flexible Schlauch (7) aus mit gewebeartigen Materialien verstärktem Gummi oder Kunststoff gefertigt ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den gewebeartigen Materialien um Kunststoffasern, Glasfasern, natürliche Fasern, metallische Drahtgeflechte oder dgl. handelt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das strömungsfähige Medium eine Flüssigkeit ist und der Druckkörper hydraulisch druckbeaufschlagbar ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das strömungsfähige Medium (2) ein Gas, vor­ zugsweise Druckluft, ist und der Druckkörper (3) pneumatisch druckbeaufschlagbar ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß dem Druckkörper eine Druck-Meßsonde zugeordnet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckleitung mit einer Steuereinrich­ tung gekoppelt ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Druckleitung und der Steuereinrichtung ein Ventil geschaltet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere untereinander strömungsverbindbare Druckkörper vorgesehen sind.