DE69703761T2

DE69703761T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Formen von Rohren mit polygonalen Querschnitten

Info

Publication number: DE69703761T2
Application number: DE69703761T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Amino; Yoshiaki Kadoma; Iwao Nihashi; Hideo Ogawa; Youji Suzuki
Original assignee: Toyota Motor Corp; Amino Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Amino Corp
Priority date: 1996-04-05
Filing date: 1997-04-04
Publication date: 2001-08-09
Anticipated expiration: 2017-04-05
Also published as: JPH09271847A; EP0799656A2; DE69703761D1; KR970069171A; EP0799656B1; US5845526A; KR100224930B1; EP0799656A3; JP3347573B2

Description

1. Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum kontinuierlichen Erzeugen von Rohren, von denen jedes einen polygonalen geschlossenen Querschnitt senkrecht zur Förderrichtung eines Metallstreifens aufweist, mittels eines Förder-Biegeverfahrens und eine Vorrichtung für dieses. Die durch dieses Verfahren und diese Vorrichtung erhaltenen Rohre sind auf Verstärkungselemente für Stoßstangen oder ähnliches anwendbar.

2. Beschreibung des in Beziehung stehenden Standes der Technik

Das Förder-Biegeverfahren ist ein Verfahren, bei dem beispielsweise eine Patrize und eine Matrize als erste und zweite Werkzeugform verwendet werden, und weist die Schritte auf: Fördern eines Metallstreifens zwischen die Patrize und die Matrize um vorbestimmte Förderlängen und Pressen des Streifens mit der Patrize und der Matrize gleichzeitig mit dem Fördern. Da bei diesem Verfahren der Streifen gepreßt wird, während dieser um vorbestimmte Förderlängen zugeführt wird, steht eine Patrize von geringer Größe oder ähnliches zur Verfügung. Das Förder- Biegeverfahren, das auf diese Weise aufgebaut ist, ermöglicht die Herstellung unterschiedlicher Arten von Produkten in kleinen Mengen zu geringen Kosten, die mit einem allgemeinen Preßverfahren zum Ausbilden eines Streifens mit vorbestimmter Länge mittels einer großen Presse und eines Walzenformverfahren, mit dem ein Streifen mit einer großen Anzahl an aufeinanderfolgend unter vorbestimmten
Winkeln angeordneten Walzen ausgebildet wird, nicht erreicht wurde.
Beispiele für das herkömmliche Verfahren oder die herkömmliche Vorrichtung unter Einsatz des vorstehend beschriebenen Förder-Biegeverfahrens sind ein kontinuierliches Formverfahren für lange U-Profil-Materialien mit einem Preßgesenk (Japanische Patentveröffentlichung Nr. Sho 57-52128), ein Förder-Biegeformverfahren von kreisförmigen Rohren mit einem Kantenbiegeverfahren (Japanische Patentveröffentlichung Nr. Hei 2-51333), eine kontinuierliche Formvorrichtung für Rohre mit unterschiedlichen Längen (Japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. Hei 5-27208) und eine Formvorrichtung für blechartige lange Körper (Japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. Hei 3-221213).
Die herkömmlichen Verfahren oder Vorrichtungen, die vorstehend beschrieben wurden, offenbaren keine kontinuierlichen Formverfahren und keine kontinuierlichen Formvorrichtungen für Rohre, von denen jedes einen polygonalen geschlossenen Querschnitt längs zur Förderrichtung eines Streifens aufweist.
Genauer gesagt wurden bei den Verfahren der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. Hei 2-51333 und der Japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. Hei 5- 27208 Kanten der Streifen in Breitenrichtung mit einer Krümmung, die ungefähr mit der der gewünschten kreisförmigen Rohre identisch ist, zwischen einem durch eine Patrize und eine Matrize festgelegten Einlaß und einem durch diese festgelegten Auslaß (Kantenbiegung) in Breitenrichtung nach innen gebogen, was bewirkt, daß resultierende gepreßte Produkte geschlossene guerschnitte senkrecht zur Förderrichtung aufweisen. Wenn beabsichtigt wird, daß Rohre, von denen jedes einen polygonalen geschlossenen Querschnitt aufweist, mit dem vorstehend beschriebenen Kantenbiegesystem erzeugt werden, würden sich vorgesehene Gratlinien des Streifens, die Gratlinien der sich ergebenden Rohre festlegen, in eine Richtung erstrecken, die die Förderrichtung schneidet und würden sich bei jedem Preßvorgang parallel zu diesen verschieben. Daraus ergibt sich, daß der Streifen wiederholt entlang der vorgesehenen Gratlinien gebogen und zerdrückt würde, wobei resultierende Rohre durch die Metallermüdung spröde werden würden.
Andererseits werden beim Verfahren und bei der Vorrichtung der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. Sho 57-52138 und der Japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. Hei 3-221213 Streifen allmählich um 90º oder mehr gebogen werden; vorgesehene Gratlinien erstrecken sich in Förderrichtung, so daß sich ergebene Preßprodukte Winkelquerschnitte senkrecht zur Förderrichtung haben und nicht durch Metallermüdung spröde werden. Bei diesem Verfahren und dieser Vorrichtung können jedoch Preßprodukte, von denen jedes einen geschlossenen Querschnitt aufweist, nicht erhalten werden, da beim Biegen beide Seitenkanten von diesen sich im wesentlichen parallel zueinander oder in Richtungen erstrecken, die sich in getrenntem Zustand in nahezu rechten Winkeln erstrecken.
Bei der Vorrichtung der Japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. Hei 3-221213 wird ein Streifen zum Anfang entlang einer vorgesehenen Gratlinie am Mittelpunkt von diesem in Breitenrichtung gebogen und dann entlang der vorgesehenen Gratlinien nahe den Endabschnitten in Breitenrichtung mittels Kopieren mit einem Kopiermodell gebogen. Jedoch sind bei dieser Vorrichtung die gewünschten Innenwinkel innerhalb der Gratlinien der sich ergebenden Preßprodukte schwierig zu erhalten; dementsprechend sind genaue polygonale Querschnitte schwierig zu erhalten.
Im Dokument GB328890 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen von Rohren mit polygonalem geschlossenen Querschnitt senkrecht zur Förderrichtung offenbart, wobei ein Förder-Biegeverfahren verwendet wird, bei dem ein Metallstreifen zwischen eine erste Werkzeugform und eine zweite Werkzeugform um vorbestimmte Förderlängen fortlaufend gefördert wird und der Streifen mit der ersten Werkzeugform und der zweiten Werkzeugform gleichzeitig mit dem Fördern gepreßt wird. Das Verfahren weist die Schritte auf: Herstellen eines grob bearbeiteten Rohres durch allmähliches Biegen von einem Metallstreifen entlang von vorgesehenen Gratlinien, die sich in Förderrichtung von denen nahe den Endabschnitten in Breitenrichtung des Streifen zu denen nahe dem Mittelpunkt von diesem in Breitenrichtung im Verlauf zwischen der Nachbarschaft zum Einlaß, der durch die erste und die zweite Werkzeugform definiert ist, und der Nachbarschaft zu einem Mittelpunkt von diesen erstrecken, wodurch das grob bearbeitete Rohr ausgebildet wird, das mit dem Streifen verbunden ist und Innenwinkel innerhalb der vorgesehenen Gratlinien hat, von denen jeder nahezu identisch mit dem innerhalb einer entsprechenden vorgesehenen Gratlinie ist, und von dem die Endabschnitte in Breitenrichtung im wesentlichen fluchtrecht und aneinanderfügbar sind, und Korrigieren des grob bearbeiteten Rohres von innen und außen in der Nähe eines Auslasses, der durch die erste Werkzeugform, die einen Dorn aufweist, und die zweite Werkzeugform definiert ist, wodurch ein sich ergebendes Rohr erhalten wird, das mit dem grob bearbeiteten Rohr verbunden ist. Ferner wird im Schritt des Erzeugens des grob bearbeiteten Rohres der Streifen gefördert, während Neigung oder Krümmung vorgegeben ist, um eine entgegengesetzt gekrümmte Wölbung zu erzeugen.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum kontinuierlichen Erzeugen von Rohren mit polygonalem geschlossenen Querschnitt und eine Vorrichtung für dieses vorzusehen, wobei verhindert wird, daß ein Metallblech, aus dem die Rohre hergestellt werden, zwischen den Werkzeugformen und dem Dorn beim stufenweisen Fördern abgefangen wird und sich verklemmt. Bezüglich des Verfahren wird diese Aufgabe durch den Gegenstand von Patentanspruch 1 gelöst; bezüglich der Vorrichtung wird die Aufgabe durch den Gegenstand von Patentanspruch 5 gelöst.
Weitere vorteilhafte Abwandlungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Hierbei ist das Verfahren zum Herstellen von Rohren, von denen jedes einen polygonalen geschlossenen Querschnitt hat, entsprechend der vorliegenden Erfindung ein Förder-Biegeverfahren, das die Schritte aufweist: fortlaufendes Fördern eines Metallstreifens zwischen eine erste Werkzeugform und eine zweite Werkzeugform um vorbestimmte Förderlänge und Pressen des Streifens mit der ersten Werkzeugform und der zweiten Werkzeugform gleichzeitig mit dem Fördern, wodurch kontinuierlich Rohre ausgebildet werden, von denen jedes einen polygonalen geschlossenen Querschnitt senkrecht zur Förderrichtung aufweist. Das Verfahren weist die Schritte auf: Erzeugen eines grob bearbeiteten Rohres durch allmähliches Biegen eines Metallstreifens entlang vorgesehenen Gratlinien von Rohren, von denen jedes einen polygonalen geschlossenen Querschnitt hat, die sich in Förderrichtung von denen nahe den Endabschnitten in Breitenrichtung des Streifen zu denen nahe dem Mittelpunkt von diesem in Breitenrichtung im Verlauf zwischen der Nähe zu einem Einlaß, der durch die erste und die zweite Werkzeugform definiert ist, und der Nähe zu einem Mittelpunkt von diesen erstrecken, wodurch das grob bearbeitete Rohr ausgebildet wird, das mit dem Streifen verbunden ist und Innenwinkel innerhalb der vorgesehenen Gratlinien hat, von denen jeder nahezu identisch mit dem innerhalb einer entsprechenden vorgesehen Gratlinie ist, und von dem die Endabschnitte in Breitenrichtung im wesentlichen fluchtrecht und aneinanderfügbar sind, und Korrigieren des grob bearbeiteten Rohres sowohl von innen als auch von außen in der Nähe des Auslasses, der durch die erste und die zweite Werkzeugform definiert ist, wodurch ein sich ergebendes Rohr erhalten wird, das mit dem grob bearbeiteten Rohr verbunden ist. Ferner werden entsprechend der Erfindung im Schritt des Herstellens des grob bearbeiteten Rohres wulstartige Vorsprünge anfänglich auf einer mittleren Fläche des Streifens in einer Richtung senkrecht zur Förderrichtung ausgebildet und im weiteren Verlauf des Herstellungsschritts des grob bearbeiteten Rohres die Vorsprünge allmählich zerdrückt.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird, während der Streifen (das Werkstück) von nahe dem Einlaß, der durch die erste und zweite Werkzeugform definiert ist, bis nahe an den Mittelpunkt von diesen gefördert wird, das grob bearbeitete Rohr, das mit dem Werkstück verbunden ist, zum Anfang erhalten. In diesem Schritt wird das Werkstück lediglich allmählich entlang von vorgesehenen Gratlinien, die gewünschte Gratlinien eines resultierenden Rohres definieren, gebogen, da sich diese in Förderrichtung erstrecken, was keine Sprödigkeit aufgrund von Metallermüdung verursacht.
Wenn wie gemäß Vorbeschreibung das Werkstück entlang von vorgesehenen Gratlinien, die sich in Förderrichtung erstrecken, gebogen wird, kann sich das Werkstück, das nur entlang der vorgesehenen Gratlinien nahe den Endabschnitten in Breitenrichtung gebogen wurde, in eine Verdrehrichtung an den Flächen verdrehen, die sich parallel zur Preßrichtung im Querschnitt senkrecht zur Förderrichtung erstrecken. Daraus ergibt sich, wenn sich das Werkstück noch linear zur Längsrichtung erstreckt, in diesen Flächen von diesem an den Seiten der Endabschnitte bezüglich der Mittellinie, die sich quer zur Preßrichtung erstreckt, eine Zugspannung erzeugt wird, während in den Flächen an der Seite eines Mittelabschnitts bezüglich der vorstehend beschriebenen Mittellinie eine Druckspannung erzeugt wird. Dementsprechend kann eine Wölbung erzeugt werden, bei der der Mittelabschnitt in Längsrichtung der Krümmungsmittelpunkt ist. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird das Werkstück allmählich entlang der vorgesehenen Gratlinien von denen nahe den Endabschnitten in Breitenrichtung zu denen nahe dem Mittelpunkt in Breitenrichtung gebogen. Daher haben die vorstehend beschriebenen Flächen des Werkstücks eine kurze Länge in Preßrichtung, wodurch die vorstehende Wölbung in diesem minimiert wird. Bei dieser Anordnung ist jedoch eine Wölbung des Werkstücks noch unausweichlich und kann im sich ergebenden Rohr als Preßprodukt verbleiben. Wenn Rohre ohne oder mit reduzierter Wölbung gewünscht sind, muß daher die Wölbung eingeschränkt werden. Zu diesem Zweck kann der Schritt der Herstellung eines grob bearbeiteten Rohres mit einer Neigung oder einer Krümmung ausgeführt werden, die bewirkt, daß dieses eine entgegengesetzt gekrümmte Wölbung aufweist (erste Einrichtung). Bei dieser ersten Einrichtung, bei der die vorstehend beschriebenen Flächen Segmenten des Querschnitts senkrecht zur Förderrichtung entsprechen, die parallel zur Preßrichtung verlaufen, kann die Zugspannung, die auf der Seite des Endabschnitts bezüglich der Mittellinie, die sich senkrecht zur Preßrichtung erstreckt, erzeugt wird, eingeschränkt oder beseitigt werden und kann die Druckspannung, die auf der Seite des Mittelabschnitts bezüglich der vorstehend beschriebenen Mittellinie erzeugt wird, ebenfalls eingeschränkt oder beseitigt werden kann. Mit dieser ersten Einrichtung kann dem Rohr auch eine gewünschte Krümmung verliehen werden.
Beim Werkstück, das entlang von vorgesehenen Gratlinien gebogen wurde, die nahe den zu Anfang gebogenen vorgesehenen Gratlinien vorgesehen sind, wurde die Zugspannung von den Endabschnitten des Werkstücks in Breitenrichtung beseitigt, so daß in diesem Falten erzeugt werden können. Selbst wenn ein grob bearbeitetes Rohr mit einer Neigung oder einer Krümmung, die am Werkstück mit der ersten Einrichtung vorgesehen wird, erzeugt wird, würden diese Falten erzeugt werden und würden diese in einem sich ergebenden Rohr als gepreßtes Produkt verbleiben. Diese Falten sind normalerweise weniger wünschenswert, so daß die Notwendigkeit zur Einschränkung besteht. Wenn das grob bearbeitete Rohr mit einer großen Neigung oder Krümmung, die am Werkstück vorgesehen wird, erzeugt wird, tritt ferner ein starkes Zurückfedern im Werkstück in Förderrichtung auf. Dieses kann bewirken, daß das Werkstück zwischen der ersten und/oder zweiten Werkzeugform gehemmt wird und die Zuführung des Werkstücks blockiert wird. Zur Überwindung dieses Problems wird das grob bearbeitete Rohr erzeugt, während wulstartige Vorsprünge auf einer mittleren Fläche des Werkstücks in einer Richtung senkrecht zur Förderrichtung von diesem ausgebildet werden und dann die ausgebildeten Vorsprünge zerdrückt werden (zweite Einrichtung). Bei dieser zweiten Einrichtung kann die Länge der mittleren Fläche des Werkstücks zunehmen, um die Zugspannung nahe den Endabschnitten in Breitenrichtung einzuschränken, um dadurch Falten um diese herum einzuschränken oder zu beseitigen und das Zurückfedern im Werkstück einzuschränken, wodurch verhindert wird, daß das Werkstück durch die erste und/oder die zweite Werkzeugform gehemmt wird. Alternativ dazu kann als dritte Einrichtung die Umgebung der Endabschnitte in Breitenrichtung gepreßt werden, um die Falten in diesem zu zerdrücken.
Somit hat ein sich ergebendes grob bearbeitetes Rohr Innenwinkel innerhalb der vorgesehenen Gratlinien, die im wesentlichen mit denen innerhalb entsprechender Gratlinien eines gewünschten Rohres identisch sind. Die Endabschnitte von diesem in Breitenrichtung sind zueinander fluchtrecht und aneinanderfügbar. Die Endabschnitte in Breitenrichtung des sich ergebenden grob bearbeiteten Rohres können jedoch durch eine verbleibende Beanspruchung bedingt getrennt werden, da diese durch wiederholte Biegevorgänge ausgedehnt und gestaucht wurden.
Zur Überwindung dieses Problems wird das grob bearbeitete Rohr von innen nach außen in der Nähe des Auslasses, der durch die erste und die zweite Werkzeugform definiert ist, korrigiert. Vorzugsweise wird das grob bearbeite Rohr zum Anfang stark gebogen, so daß der Abstand zwischen den Endabschnitten in Breitenrichtung geringer als der eines gewünschten Rohres ist; dann wird diese Biegekraft ausgeschaltet. Daraus ergibt sich, daß die Endabschnitte in Breitenrichtung des grob bearbeiten Rohres miteinander in Anlage geraten und die Falten in diesen zerdrückt werden.
Somit können Rohre, von denen jedes einen polygonalen geschlossenen Querschnitt senkrecht zur Zuführrichtung hat, kontinuierlich erhalten werden. Durch die Bewegung der ersten und der zweiten Werkzeugform, die sich in Breitenrichtung links und rechts von der Vorrichtung befinden, zu Zeitpunkten, bei denen eine vorbestimmte Zeitverzögerung auftritt, können die Endabschnitte in Breitenrichtung des grob bearbeiteten Rohres übereinander angeordnet werden.
Dementsprechend können mit dem Verfahren entsprechend der vorliegenden Erfindung Rohre, von denen jedes einen polygonalen geschlossenen Querschnitt senkrecht zur Förderrichtung aufweist, kontinuierlich erzeugt werden. Die sich ergebenden Rohre weisen keine durch Metallermüdung hervorgerufene Sprödigkeit auf und habe eine hohe Genauigkeit. Diese betriebsbedingten Wirkungen können mit der Werkzeugform entsprechend der vorliegenden Erfindung bewirkt werden.
Weitere Aufgabe, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden unter Berücksichtigung der folgenden Beschreibung und der beiliegenden Ansprüche unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, die alle Teil der Offenbarung sind, deutlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein schematischer Längsschnitt einer Formvorrichtung, die in einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet wird,
Fig. 2 ist eine Schnittansicht der Formvorrichtung entlang der Linie II-II von Fig. 1,
Fig. 3 ist eine Schnittansicht der Formvorrichtung entlang der Linie III-III von Fig. 1,
Fig. 4 ist eine Schnittansicht der Formvorrichtung entlang der Linie IV-IV von Fig. 1,
Fig. 5 ist eine Schnittansicht der Formvorrichtung entlang der Linie V-V von Fig. 1,
Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht eines erzeugten Rohres, das mit dem Verfahren entsprechend der vorliegenden Erfindung erhalten wird,
Fig. 7(A) ist eine Schnittansicht in Richtung A von Fig. 6,
Fig. 7(B) ist eine Schnittansicht in Richtung B von Fig. 6,
Fig. 7(C) ist eine Schnittansicht in Richtung C von Fig. 6,
Fig. 8 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht von Fig. 6,
Fig. 9 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Formkraft und der Krümmung zeigt,
Fig. 10 ist eine teilweise vergrößerte Draufsicht von Fig. 6,
Fig. 11 ist eine teilweise vergrößerte perspektivische Ansicht von Fig. 6,
Fig. 12 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Überbiegebetrag und der maximalen Faltentiefe zeigt,
Fig. 13 ist eine teilweise vergrößerte perspektivische Ansicht von Fig. 6, und
Fig. 14 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Überbiegebetrag und dem Öffnungsbetrag der Streifenendabschnitte zeigt.

Detaillierte Beschreibung der zur Zeit bevorzugten Ausführungsbeispiele

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert.
Die Fig. 1 bis 5 zeigen eine Formvorrichtung, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet wird. Wie es in Fig. 1 gezeigt ist, ist ein beweglicher Tisch 2 über einem ortsfesten Tisch 1 positioniert. Der bewegliche Tisch 2 weist einen Pressenstößel (nicht gezeigt) auf, der in Preßrichtung P beweglich ist. Eine Matrize 3 als eine erste Werkzeugform ist am ortsfesten Tisch 1 befestigt, während eine Patrize 4 als ein Teil einer zweiten Werkzeugform am beweglichen Tisch 2 befestigt ist. Eine Fördereinrichtung (nicht gezeigt), die zur Förderung eines Streifens (Werkstücks) W in horizontale Förderrichtung S geeignet ist, ist an der linken Seite der Formvorrichtung vorgesehen. Die Werkzeugform 3 weist einen Hauptkörper 5, der sich von einem Einlaß der Formvorrichtung, der einen Auslaß der Fördereinrichtung entspricht, zum Punkt geringfügig rechts vom Mittelpunkt der Patrize 3 erstreckt, und einen Dorn 6 auf, der von einem oberen Endabschnitt einer rechten Seitenfläche des Hauptkörpers 5 vorsteht und sich zu einem Auslaß der Formvorrichtung erstreckt.
Ein oberer Abschnitt einer Außenfläche 5a des Hauptkörpers 5 im mittleren Abschnitt, der durch die Preßrichtung P und die Förderrichtung S definiert ist, ist nahe dem Einlaß der Formvorrichtung flach ausgebildet und krümmt sich dann nach oben. Der obere Abschnitt der äußeren Fläche 5a des Hauptkörpers 5 im Abschnitt, der zur Förderrichtung S senkrecht verläuft, ist nahe dem Einlaß der Formvorrichtung ebenfalls flach ausgebildet. Wie es in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, ist die Außenfläche 5a des Hauptkörpers 5 entlang von Linien, über die das Werkstück W entlang vorgesehener Gratlinien L1 und L2 biegbar ist, um 90º allmählich gebogen. Als nächstes ist, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, die Außenfläche 5a des Hauptkörpers 5 entlang von Linien, über die das Werkstück W entlang vorgesehener Gratlinien L3 und L4 biegbar ist, allmählich gebogen. Wie es in den Fig. 7 (A), 7 (B) und 7 (C) gezeigt ist, befinden sich die vorgesehenen Gratlinien L1 und L2 nahe den Endabschnitten e1 und e2 in Breitenrichtung des Werkstücks W, während die vorgesehenen Gratlinien L3 und L4 benachbart zu den vorgesehenen Gratlinien L1 und L2, genauer gesagt nahe dem Mittelpunkt in Breitenrichtung des Werkstücks W, vorgesehen sind. Diese vorgesehenen Gratlinien L1, L2, L3 und L4 erstrecken sich in Förderrichtung S. Wie es in den Fig. 2 bis 4 gezeigt ist, verringert sich die Breite des unteren Abschnitts des Hauptkörpers 5 mit dem Abschnitt zwischen den Endabschnitten der Außenfläche 5a. Der Dorn 6 hat eine Außenfläche 6a, die mit der Außenfläche 5a des Hauptkörpers 5 verbunden ist und ist, wie es in Fig. 5 gezeigt ist, entlang von Linien, über die das Werkstück W entlang der vorgesehen Gratlinien L3 und L4 verbiegbar ist, allmählich um 90º gebogen.
Wie es in Fig. 1 gezeigt ist, die einen mittleren Abschnitt darstellt, der durch die Preßrichtung P und die Förderrichtung 5 definiert ist, ist eine Unterfläche 4a der Patrize 4 nahe dem Einlaß der Formvorrichtung flach ausgebildet und krümmt sich dann nach oben. Wie es in Fig. 3 gezeigt ist, sind zwei wulstartige Nuten 4b in einem sich nach oben krümmenden Teil der Unterfläche 4a in einer Richtung ausgebildet, die sich zur Förderrichtung S senkrecht erstreckt. Im Querschnitt der Patrize 4, der sich zur Förderrichtung S senkrecht erstreckt, ist die Unterfläche 4a von dieser nahe dem Einlaß der Formvorrichtung flach ausgebildet. Wie es in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, ist die Unterfläche 4a der Patrize 4 entlang von Linien, über die das Werkstück entlang der vorgesehenen Gratlinien L1 und L2 biegbar ist, allmählich um 90º gebogen. Anschließend ist die Unterfläche 4a der Patrize 4 entlang von Linien, über die da Werkstück entlang vorgesehener Gratlinien L3 und L4 biegbar ist, allmählich um 90º gebogen. Wie es in Fig. 5 gezeigt ist, ist die Breite der Patrize 4 auf ungefähr die Summe der Breite des Dorns 6 und das Doppelte der Dicke des Werkstücks W verringert.
Nahe vom Auslaß der Formvorrichtung sind ein Paar von Gleittischen 7 und 8 links und rechts vom ortsfesten Tisch 1 befestigt. Gleiteinrichtungen 11 und 12 sind auf den Gleittischen 7 und 8 gleitfähig vorgesehen. Die Gleiteinrichtungen 11 und 12 sind in Richtungen voneinander weg durch Druckfedern 9 und 10 vorgespannt. Korrekturpatrizen 13 und 14, die zur Korrektur eines grob bearbeiteten Rohres WO mit dem Dorn 6 und der Patrize 4 geeignet sind, sind an den Gleiteinrichtungen 11 und 12 befestigt. Diese Korrekturpatrizen 13 und 14 definieren zusammen mit der Patrize 4 eine zweite Werkzeugform. Gleitnocken 15 und 16 sind am beweglichen Tisch 2 befestigt. Die Gleitnocken 15 und 16 haben Neigungsflächen 15a bzw. 16a. Diese Neigungsflächen 15a und 16a zeigen zueinander und entsprechen Neigungsflächen 11a und 12a der Gleiteinrichtungen 11 bzw. 12. Diese Neigungsflächen 15a und 11a sind oberhalb der Neigungsflächen 16a und 12 positioniert, was es ermöglicht, daß sich die Korrekturpatrizen. 13 und 14 zu Zeitpunkten mit einer vorbestimmten Zeitverzögerung bewegen.
In Betrieb wird das Werkstück W aus Metall fortlaufend zwischen den Hauptkörper 5, den Dorn 6, die Patrize 4 und die Korrekturpatrizen 13 und 14 der Formvorrichtung, die auf diese Weise bei vorbestimmten Förderlängen angeordnet sind, gefördert. Gleichzeitig mit der Förderung wird das Werkstück W mit dem Hauptkörper 5, dem Dorn 6, der Patrize 4 und den Korrekturpatrizen 13 und 14 gepreßt, wodurch das Werkstück W einem Förder- Biegeverfahren unterzogen wird. Als Ergebnis wird, wie es in Fig. 6 gezeigt ist, ein Rohr W1 kontinuierlich ausgebildet.
In den Schritten der Ausbildung eines grob bearbeiteten Rohres, die einen ersten bis dritten Schritt aufweisen, wird das grob bearbeitete Rohr WO, das mit dem Werkstück W verbunden ist, mit dem Hauptkörper 5 und der Patrize 4 ausgebildet. Da sich die vorgesehenen Gratlinien L1 bis L4 in Förderrichtung S erstrecken, wird das Werkstück W lediglich entlang der vorgesehenen Gratlinien L1 bis L4 allmählich gebogen. Dieses verursacht keine Sprödigkeit des Werkstücks aufgrund von Metallermüdung.
Das Werkstück W wird im ersten Schritt, wie dieser in den Fig. I und 2 gezeigt ist, nach oben gebogen, was die Erzeugung von Zugspannung in Flanschflächen F1, F2 (Fig. 7(B)) des Werkstücks W, die Segmenten parallel zur Preßrichtung P im Querschnitt senkrecht zur Förderrichtung S entsprechen, an der Seite der Endabschnitte e1 und e2 bezüglich der Mittellinie Cl, die sich senkrecht zur Preßrichtung P erstreckt, einschränkt und ebenfalls die Erzeugung von Druckspannung in den Flanschflächen F1, F2 an der Seite des mittleren Abschnitts von diesem bezüglich der Mittellinie CL einschränkt. Ferner wird im ersten Schritt am Rohr W1 eine gewünschte Krümmung vorgesehen. Da das Werkstück W entlang von vorgesehenen Gratlinien L1 und L2, die sich nahe den Endabschnitten e1 und e2 befinden, gebogen wird, ist die Länge der Flanschflächen F1 und F2 in Preßrichtung P klein, was es ermöglicht, daß eine entgegengesetzt gekrümmte Wölbung des Werkstücks W minimiert wird. Wie es in Fig. 6 gezeigt ist, ist am Ende des ersten Schritts eine Schnittlinie C im Werkstück W ausgebildet.
Im zweiten Schritt werden, wie es in den Fig. 1 und 3 gezeigt ist, zwei wulstartige Vorsprünge Wb an einer mittleren Stegfläche F3 des Werkstücks mit wulstartigen Nuten 4b der Patrize 4 ausgebildet; beim Fortschreiten des Formprozesses werden diese wulstartigen Vorsprünge Wb zerdrückt. Daraus ergibt sich, wie es in Fig. 8 gezeigt ist, eine Längenzunahme δe an der Stegfläche F3 des Werkstücks W, um die Zugspannung δb nahe den Endabschnitten e1 und e2 einzuschränken, wodurch die Erzeugung von Falten r eingeschränkt wird (Fig. 11 und 13). Erzeugte Falten r können durch das Pressen der Gebiete nahe den Endabschnitten e1 und e2 mit einem Gleitkern oder ähnlichem zerdrückt werden.
Die Beziehung zwischen der Formkraft (ton) und der Krümmung ρ (1/mm), die die Kurve des Werkstücks W im Falle einer Vorsprungshöhe Wb von 0 (mm), 1,5 (mm) und 3,0 (mm) zeigt, wurde geprüft. Die Prüfungsergebnis sind in der graphischen Darstellung von Fig. 9 gezeigt. In der graphischen Darstellung ist die Beziehung im Fall einer Höhe von 0 (mm) durch "·" gezeigt, die Beziehung im Fall einer Höhe von 1,5 (mm) durch " " und die Beziehung im Fall einer Höhe von 3,0 (mm) durch "Δ". Das Bezugszeichen 11 bezeichnet die Abmessungen einer Werkzeugform zum Formen und 12 die objektiven Abmessungen eines Produktes. Fig. 9 zeigt, daß durch das Ausbilden der Vorsprünge Wb an der Stegfläche F3 und das anschließende Zerdrücken von diesen, ein Rückfedern 5b des Werkstücks W eingeschränkt werden kann; dementsprechend kann verhindert werden, daß das Werkstück zwischen dem Hauptkörper 5, dem Dorn 6, der Patrize 4 und den Korrekturpatrizen 13 und 14 gehemmt wird.
In einem dritten Schritt, wie dieser in den Fig. 1 und 4 gezeigt ist, wird das Werkstück W entlang der vorgesehenen Gratlinien L3 und L4 gebogen, um das grob bearbeitete Rohr WO zu erhalten. Wie es in den Fig. 6 und 7(C) gezeigt ist, sind die Innenwinkel innerhalb der vorgesehenen Gratlinien L1 bis L4 des grob bearbeiteten Rohres WO 90º, wobei diese nahezu identisch mit denen innerhalb der Gratlinien L5 bis L8 des resultierenden Rohres W1 sind, und die Endabschnitte e1 und e2 in Breitenrichtung sind im allgemeinen zueinander fluchtrecht und aneinanderfügbar. Die Endabschnitte e1 und e2 können sich jedoch aufgrund der verbleibenden Beanspruchung in einen geöffneten Zustand trennen, da diese durch wiederholte Biegevorgänge einer Längenzunahme und Stauchung ausgesetzt wurden.
Um das vorstehende Problem zu verhindern, korrigieren im folgenden Korrekturschritt die Korrekturpatrizen 13 und 14 zusammen mit dem Dorn 6 und der Unterfläche der Patrize 4, die zum Dorn 6 zeigt, das grob bearbeitete Rohr WO von innen und von außen. Genauer gesagt biegen die Korrekturpatrizen 13 und 14 zu Beginn das grob bearbeitete Rohr WO stark, so daß, wie es in den Fig. 7(C) und 10 gezeigt ist, der Abstand zwischen den Flächen F4 und F5 des grob bearbeiteten Rohres WO, die sich parallel zur Preßrichtung P erstrecken, kleiner als der der entsprechenden Flächen eines sich ergebenden Rohres W1 wird. Im Anschluß wird diese Biegekraft ausgeschaltet. Wie es in Fig. 5 gezeigt ist, sind die Korrekturpatrizen 13 und 14 so angeordnet, daß sich bei abfallenden Gleitnocken 15 und 16 die Korrekturpatrize 13 vor der Korrekturpatrize 14 bewegt. Daher stößt, wie es in Fig. 7(C) gezeigt ist, der lange Endabschnitt e1 zum Anfang an den Dorn 6 an; der kurze Endabschnitt e2 stößt dann an den Dorn 6 an. Somit sind die offenen Endabschnitte e1 und e2 übereinander angeordnet; Falten in diesen werden zerdrückt.
Die Beziehung zwischen dem Überbiegebetrag Q (mm), der der Betrag ist, um den die Korrekturpatrizen 13 und 14 das grob bearbeitete Rohr WO stark biegen, wie es in Fig. 10 gezeigt ist, und der maximalen Tiefe d (mm) der Falten r, die nahe den Endabschnitten e1 und e2 ausgebildet sind, wie es in Fig. 11 gezeigt ist, wurde geprüft. Die Prüfungsergebnisse sind in der graphischen Darstellung von Fig. 12 gezeigt. Wie gezeigt wurde bei anfänglich starker Biegung des grob bearbeiteten Rohres WO um den Überbiegebetrag von ungefähr 0,5 mm oder mehr und das anschließende Ausschalten der Biegekraft die Erzeugung von Falten r verhindert.
In ähnlicher Weise wurde die Beziehung zwischen dem Überbiegebetrag Q (mm) und dem Endabschnittöffungsbetrag b (b = X-X0) (mm), wie es in Fig. 13 gezeigt ist, geprüft. Die Prüfungsergebnisse sind in den graphischen Darstellung von Fig. 14 gezeigt. Wie gezeigt wurde, wenn das grob bearbeitete Rohr WO als erstes um den Überbiegebetrag von ungefähr 1,0 mm oder mehr stark gebogen wurde und dann die Biegekraft ausgeschaltet wurde, ein Öffnen der Endabschnitte verhindert.
Somit kann, wie es in Fig. 6 gezeigt ist, das Rohr W1, das einen winkligen geschlossenen Querschnitt senkrecht zur Förderrichtung hat und mit dem grob bearbeiteten Rohr WO verbunden ist, kontinuierlich erhalten werden. Dann wird das Rohr W1 entlang der Schnittline C geschnitten, um ein sich ergebendes Rohr zu erhalten, das auf ein Verstärkungselement von zum Beispiel einer Stoßstange anwendbar ist.
Mit dem vorstehenden Verfahren können Rohre W1, von denen jedes einen rechteckigen geschlossenen Querschnitt senkrecht zur Förderrichtung S des Werkstücks W aufweist, kontinuierlich erzeugt werden. Ferner sind die sich ergebenden Rohre W1 frei von durch Metallermüdung erzeugter Sprödigkeit und weisen diese eine hohe Genauigkeit auf. Diese betriebsbedingten Vorteile können mit der Vorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels erhalten werden.

Claims

1. Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen von Rohren, von denen jedes einen polygonalen geschlossenen Querschnitt senkrecht zur Förderrichtung (S) hat, mittels eines Förder-Biegeverfahren, bei dem ein Metallstreifen (W) zwischen eine erste Werkzeugform (1; 3) und eine zweite Werkzeugform (2; 4, 13, 14) um vorbestimmte Förderlängen fortlaufend gefördert wird, und der Streifen mit der ersten Werkzeugform und der zweiten Werkzeugform gleichzeitig mit dem Fördern gepreßt wird, das die Schritte aufweist:

Erzeugen eines grob bearbeiteten Rohres (WO) durch allmähliches Biegen eines Metallstreifens entlang vorgesehener Gratlinien (L1-L4), die sich - in Förderrichtung (S) von den Gratlinien (L1, L2) nahe den Endabschnitten (e1, e2) in Breitenrichtung des Streifen zu denen (L3, L4) nahe einem Mittelpunkt von diesem in Breitenrichtung im Verlauf zwischen der Nachbarschaft zum Einlaß, der durch die erste und die zweite Werkzeugform definiert ist, und der Nachbarschaft zu einem Mittelpunkt von diesen erstrecken, wodurch das grob bearbeitete Rohr (WO) ausgebildet wird, das mit dem Streifen (W) verbunden ist und Innenwinkel innerhalb der gewünschten Gratlinien (L1-L4) hat, wobei jeder von diesen nahezu identisch zu dem innerhalb einer entsprechenden vorgesehen Gratlinie (L5-L8) ist, und von denen die Endabschnitte in Breitenrichtung im wesentlichen fluchtrecht und aneinanderfügbar sind, und

Korrigieren des grob bearbeiteten Rohres (WO) von innen und von außen in der Nachbarschaft eines Auslasses, der durch die erste und die zweite Werkzeugform definiert ist, wodurch ein sich ergebendes Rohr (W1) erhalten wird, das mit dem grob bearbeiteten Rohr verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Schritt der Erzeugung des grob bearbeiteten Rohres wulstartige Vorsprünge (Wb) zu Beginn auf einer mittleren Fläche (F3) des Streifens in einer Richtung senkrecht zur Förderrichtung (S) ausgebildet werden, und bei der Fortsetzung des Herstellungsschritts für das grob bearbeitete Rohr die Vorsprünge allmählich zerdrückt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei im Schritt der Herstellung des grob bearbeiteten Rohres (WO) der Streifen gefördert wird, während die Neigung oder die Krümmung vorgesehen wird, um eine entgegengesetzt gekrümmte Wölbung zu erzeugen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei im Schritt der Korrektur des grob bearbeiteten Rohres (WO) das grob bearbeitete Rohr zum Anfang stark gebogen wird, so daß der Abstand zwischen den Endabschnitten (e1, e2) in Breitenrichtung des grob bearbeiteten Rohres kleiner als der der gewünschten Rohre wird, und dann die Biegekraft, die zum Biegen des grob bearbeiteten Rohres aufgebracht ist, ausgeschaltet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei im Schritt der Korrektur des grob bearbeiteten Rohres (WO) eine erste Korrekturwerkzeugform (13) und eine zweite Korrekturwerkzeugform (14), die sich an der rechten und linken Seite in Breitenrichtung befinden, zu Zeitpunkten mit einer vorbestimmten Zeitverzögerung bewegt werden.

5. Vorrichtung zum kontinuierlichen Erzeugen von Rohren, von denen jedes einen polygonalen geschlossenen Querschnitt senkrecht zur Förderrichtung (S) aufweist, durch ein Förder-Biegeverfahren, bei dem ein Streifen (W) aus Metall in die Werkzeugform um vorbestimmte Förderlängen fortlaufend gefördert wird und der Streifen mit der Werkzeugform gleichzeitig mit dem Fördern gepreßt wird, das aufweist:

eine erste Werkzeugform (1; 3) und eine zweite Werkzeugform (2; 4, 13, 14), die in einer solchen Weise angeordnet sind, daß ein Streifen aus Metall entlang vorgesehenen Gratlinien (L1-L4), die sich in Förderrichtung (S) erstrecken, von denen nahe den Endabschnitten (e1, e2) in Breitenrichtung des Streifen zu einem Mittelpunkt in Breitenrichtung von diesem im Verlauf zwischen der Nachbarschaft zu einem Einlaß, der durch die erste Werkzeugform und die zweite Werkzeugform definiert ist, und der Nachbarschaft zu einem Mittelpunkt von diesen allmählich gebogen wird, wodurch ein grob bearbeitetes Rohr (WO) ausgebildet wird, das mit dem Streifen (W) verbunden ist und das Innenwinkel innerhalb der vorgesehenen Gratlinien (L1-L4) hat, von denen jeder nahezu identisch mit dem innerhalb einer entsprechenden gewünschten Gratlinie (L5-L8) ist, und von dem die Endabschnitte in Breitenrichtung im wesentlichen fluchtrecht zueinander und aneinanderfügbar sind, und so daß das grob bearbeitete Rohr (WO) von innen und von außen von diesem in der Nachbarschaft eines Auslasses korrigiert wird, der durch die erste und die zweite Werkzeugform definiert ist, wodurch ein sich ergebendes Rohr (W1) erhalten wird, das mit dem grob bearbeiteten Rohr verbunden ist,

wobei die erste Werkzeugform (1; 3, 5, 6) einen Hauptkörper (5), der sich von der Nachbarschaft zum Einlaß in Nachbarschaft zur Mitte erstreckt, und einen Dorn (6) aufweist, der mit einer Außenfläche (5a) des Hauptkörpers (5) einstückig verbunden ist und sich zum Auslaß erstreckt, wobei die Außenfläche (5a) des Hauptkörpers im Mittelabschnitt, der durch die Preßrichtung (P) und die Förderrichtung (S) definiert ist, in der Nachbarschaft zum Einlaß horizontal ausgebildet ist, und

die zweite Werkzeugform (2; 4, 13, 14) eine Patrize (4), die geeignet ist, zum Hauptkörper (5) und zum Dorn (6) der ersten Werkzeugform zu weisen, und ein Paar von Korrekturpatrizen (13, 14) aufweist, die geeignet sind, um zum Dorn zu weisen und in Breitenrichtung nach links und nach rechts bewegbar sind, wobei eine Außenfläche (4a) der Patrize (4) der zweiten Werkzeugform im Mittelabschnitt, der durch die Preßrichtung (P) und die Förderrichtung ((S) definiert ist, in der Nachbarschaft zum Einlaß horizontal ausgebildet ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Außenfläche (5a) des Hauptkörpers (5) nach dem horizontalen Ausbilden in der Nachbarschaft zum Einlaß nach oben gekrümmt ist, und die Außenfläche (4a) der Patrize (4) nach dem horizontalen Ausbilden in der Nachbarschaft zum Einlaß nach oben gekrümmt ist, und daß wulstartige Nuten (4b) in der Außenfläche (4a) der Patrize (4) vorgesehen sind, um wulstartige Vorsprünge (Wb) auszubilden, die bei Fortschreiten des Formens zerdrückt werden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei wulstartige Ausnehmungen (4b) in dem nach oben gewölbten Teil der Außenfläche (4a) ausgebildet sind.