EP1954420B1 - Verfahren und vorrichtung zum kernlosen einformen von hohlprofilen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum kernlosen einformen von hohlprofilen Download PDF

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EP1954420B1
EP1954420B1 EP06819548A EP06819548A EP1954420B1 EP 1954420 B1 EP1954420 B1 EP 1954420B1 EP 06819548 A EP06819548 A EP 06819548A EP 06819548 A EP06819548 A EP 06819548A EP 1954420 B1 EP1954420 B1 EP 1954420B1
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EP
European Patent Office
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die
halves
production
hollow section
blank
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Torsten BRÖSSKE
Michael BRÜGGENBROCK
Thomas Flehmig
Mohamed Tohfa
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ThyssenKrupp Steel Europe AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Steel AG
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/08—Making tubes with welded or soldered seams
    • B21C37/0815—Making tubes with welded or soldered seams without continuous longitudinal movement of the sheet during the bending operation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49805—Shaping by direct application of fluent pressure

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a hollow profile from a board, in which the board between two the desired profile shape and having relatively movable die halves is inserted and by a closing movement of the die halves the board is formed into a slotted hollow profile, wherein the deformation of the board is carried out with coreless die halves, as well as an apparatus for producing hollow profiles, which has two relatively mutually displaceable Gesenkformh crawln and optionally a base plate, wherein the Gesenkformh crawln have the desired profile shape of the hollow profile to be formed.
  • a mold having splitting tool ie a tool with an inner mandrel or inner mandrel halves
  • a mold having splitting tool ie a tool with an inner mandrel or inner mandrel halves
  • the present invention thus has the object to provide a generic method and a generic device available, with which or with which low cost equipment with high process reliability hollow profiles can be made from a board, which are properly longitudinally welded, if necessary can.
  • the above-described object of a generic method for producing a hollow profile is achieved in that the forming is carried out with coreless die halves and a Vorang rejoin the edges of the board during the closing movement of the die to form a slotted hollow profile is prevented whereby the board is set in the circumferential direction under pressure upon continuation of the closing movement of the die-half molds and applies with yielding to the mold halves.
  • Suitable board materials are all easily deformable metals, in particular steel or a steel alloy.
  • the board can freely deform in the interior of the die halves due to the omission of the mold gap, the risk of jamming of the board, for example due to surface defects of the die cores, eliminated and the process reliability for the production of the hollow profile significantly improved.
  • a sword or other means for preventing the Voran concernss the edges of the board a precise slot in the hollow profile between the bent edges of the board generated, which allows a process-reliable longitudinal seam welding.
  • At least one sword protruding into the coreless hollow space is used to prevent the edges of the board from advancing.
  • the edges of the board slide along the inner die half surface until they strike the sword projecting into the coreless mold cavity.
  • the sword then ensures, in the case of further closing of the tool, for the construction of the directed in the circumferential direction pressure within the board, which leads to the expansion of the circumference of the board and thus the exact application of the board to the inner mold cavity of the two die halves.
  • the sword in a simple manner that the slot formed by the opposite edges of the board has a substantially constant width.
  • the sword can, for example, extend over the entire longitudinal axis of the later hollow profile. But it is also possible to use a sword, which extends only in some areas in the mold cavity.
  • a sword arranged between the die halves or in a die half is used. While the sword disposed between the die halves allows it to be easily removed after forming, a sword disposed in a die half opens up the use of die and bend presses without much rebuilding.
  • the hollow profile is calibrated out during the closing process of the die halves, i. the pressure in the circumferential direction increased so much that a dimensionally accurate deformation of the board is caused in accordance with the mold cavity formed by the die halves. Subsequent processing to achieve the dimensional accuracy is so far no longer necessary in these hollow sections.
  • the Auskalibrieren can, according to an embodiment of the method, also be performed without a sword. This exploits that the opposing edges of the board at the end of the forming process can be supported against each other, so as to build up pressure in the circumferential direction.
  • the forming process can be initiated in a defined manner so that the process reliability during forming is further increased.
  • the method according to the invention for producing a hollow profile is furthermore advantageously configured by securing the circuit board against displacement in the direction of the bending axis.
  • resulting in the direction of the bending axis forces for example, in the longitudinal direction of the hollow profile unevenly distributed forming forces due to different diameters along the longitudinal axis of the hollow profile produced, be collected and a displacement of the board during Umformformgangs be prevented.
  • a stop in the direction of the bending axis preventing stop can be used. A complex "clamping" of the board in one place is not necessary.
  • tailored tubes are produced by the forming process.
  • "Tailored Tubes” are specially adapted to the load situation, closed hollow profiles, which have different material thicknesses and material grades.
  • the field of application of the "tailored tubes” is particularly in the automotive industry, to take into account the different loads in different areas of a space-frame structure and at the same time to ensure a minimum weight.
  • the method according to the invention can be carried out particularly economically by using a deep-drawing press, a press bending press or a rolling-in device.
  • Deep-drawing and die-bending presses can be easily adapted by incorporating the die-forming halves enabling the method, in order to enable the method according to the invention to be carried out.
  • a curling device which, as already stated in the introduction, from the German patent application DE 198 27 798 A1 can be easily used using a coreless die and preferably at the same time allows for direct longitudinal seam welding of the profile. For carrying out the method according to the invention therefore relatively low investment costs are required.
  • the advantages of the device according to the invention are that the inventive method can be carried out, which has a higher process reliability than the previously used method.
  • a corresponding apparatus requires correspondingly less investment cost than previously used Devices with complex inner spines or mandrel halves.
  • means for carrying out a longitudinal seam welding are provided, which enable an integrated longitudinal seam welding after completion of the forming process.
  • Fig. 1a 1 shows a schematic sectional view of a first exemplary embodiment of a device according to the invention for producing a hollow profile 1, which has a base plate 2 and two coreless die halves 3, 4 arranged displaceably relative to one another includes having the desired profile shape of the hollow profile to be produced.
  • the board 5 has in the deformation direction pre-bent edges 6, 7, which extend parallel to the bending axis 14.
  • a projecting into the mold cavity 12 sword 8 which is arranged between the two mold halves 3, 4.
  • the sword 8 runs parallel to the bending axis 14 over the entire length of the die.
  • a sword 8 which is interrupted several times or only protrudes into the mold cavity 12 at some points.
  • the die halves 3, 4 are moved towards one another according to the movement arrows 10, 11, so that the blank 5 arranged in the interior of the mold cavity 12 is shaped in accordance with the die halves.
  • the Fig. 1b shows the embodiment of the device according to the invention after completion of the forming process.
  • the board is now to a still open hollow section 5, for example in the form of a tube, formed around the bending axis 14.
  • the sword 8 required for the forming process is pulled out by a movement of the sword holder 9 perpendicular to the longitudinal axis of the hollow section 5 from the hollow section 5 corresponding to the direction of movement 13, so that the hollow profile or tube 5 can now be welded longitudinally.
  • the embodiment shows a particularly simple hollow profile in the form of a tube. However, it is conceivable, many developable in a plane profile shapes with the device according to the invention or with the produce process according to the invention.
  • an oval-conical profile can be produced with even proportions.
  • further reshaping of the edges and / or subsequent longitudinal seam welding for example using a laser, can follow.
  • this is also carried out integrated in the device according to the invention.
  • the Fig. 2a) to 2f show now in individual steps a simulation of a second embodiment of the inventive method for producing a hollow profile, again based on the production of a hollow section 5 in the form of a tube in a sectional view at different times.
  • the board 5 which preferably has pre-bent in the deformation direction, edges 6, 7, inserted into a device 1 according to the invention for the production of hollow profiles according to the second embodiment.
  • the device 1 comprises a swaging mold half 4, which has a sword 8 extending in the longitudinal direction of the entire swaging mold half 4 or parallel to the bending axis 14.
  • the board 5 needs between the forming steps, shown in Fig. 2b ) and 2e ), no additional guidance, for example, by an internal die core or Gesenkformspalte or a firm clamping to ensure a reliable process forming the desired hollow section 5.
  • no additional guidance for example, by an internal die core or Gesenkformspalte or a firm clamping to ensure a reliable process forming the desired hollow section 5.
  • the cross-sectional shape of a slotted hollow profile 5 produced according to the second exemplary embodiment just described shows the Fig. 2f ) after molding from the device according to the invention 1.
  • the slot 15 of the hollow profile can be seen.
  • the fact that the Auskalibritation can already be performed within the device 1, the hollow profile produced is very accurate and can be particularly well welded longitudinally.
  • the method according to the invention and the device according to the invention are thus ideally suited for the production of "tailored tubes”.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofils aus einer Platine, bei welchem die Platine zwischen zwei die gewünschte Profilform aufweisende und relativ zueinander verschiebbare Gesenkhälften eingelegt wird und durch eine Schließbewegung der Gesenkhälften die Platine zu einem geschlitzten Hohlprofil umgeformt wird, wobei die Umformung der Platine mit kernlosen Gesenkformhälften durchgeführt wird, sowie eine Vorrichtung zur Herstellung von Hohlprofilen, welche zwei relativ zueinander verschiebbar angeordnete Gesenkformhälften und gegebenenfalls eine Grundplatte aufweist, wobei die Gesenkformhälften die gewünschte Profilform des zu formenden Hohlprofils aufweisen.
  • In der Automobilindustrie werden zunehmend komplexe Hohlprofile verwendet, um in sogenannten Space-Frame-Strukturen die gestellten Anforderungen hinsichtlich der Festigkeit und des Gewichtes zu erfüllen. Neben der Umformung von längsnahtgeschweißten Rohren in belastungsgerecht ausgelegte, geschlossene Hohlprofile sind aus dem Stand der Technik diverse Verfahren zur Herstellung von Hohlprofilen bekannt. Eine besonders flexible und dennoch wirtschaftliche Herstellung von belastungsgerecht ausgelegten Hohlprofilen ermöglicht ein aus der auf die Anmelderin zurückgehenden deutschen Offenlegungsschrift DE 198 27 798 A1 bekanntes "Einroll"-Verfahren. Bei diesem Verfahren wird ein Blechzuschnitt in einem Schlitzraum verformt, in dem dieser mit seinen Längskanten jeweils in halbzylindrische Formspalten von zwei spiegelbildlich zueinander angeordneten Formwerkzeughälften eingeschoben werden und die aus den Formspalten im Scheitel des Umformwerkzeuges austretenden Längskanten miteinander verschweißt werden. Beim Verschweißen werden diese von den Formwerkzeughälften in Position gehalten. Nachteilig bei dem genannten Verfahren ist nun, dass einerseits ein Formspalte aufweisendes Werkzeug, d.h. ein Werkzeug mit einem inneren Dorn oder inneren Dornhälften, entsprechend komplex aufgebaut ist und somit relativ hohe Investitionskosten nach sich zieht. Darüber hinaus kommt es immer wieder zu Beschädigungen der Oberflächen der Gesenke bzw. der Dornhälften aufgrund deren Relativbewegung zur Platine. Die Oberflächenfehler führen dann zu weiteren Fehlern in den nachfolgenden Prozessen, beispielsweise einem Verklemmen der Blechplatine im Formspalt.
  • Daneben ist aus der gattungsgemäßen deutschen Patentschrift DE 966 111 eine Vorrichtung zum Rundbiegen von Blechstreifen zu Rohren mit großem Durchmesser bekannt, welche aus zwei senkrecht einander gegenüberstehenden kernlosen Pressbacken mit halbkreisförmigem Querschnitt besteht, die in der Ausgangsstellung mit ihren unteren Kanten die Längsseiten des Blechstreifens auf ihrer ganzen Länge umgreifen und beim Zusammengehen den Blechstreifen zu einem Rohr runden. Während dieses Umformvorganges ist der Blechstreifen entlang der Mittellängsachse über eine Spannvorrichtung fest eingespannt. Bei dem bekannten Rundbiegen von Blechstreifen zu Rohren ohne Innendorn wird der zum Schweißen benötigte Stumpfstoß der sich gegenüberliegenden Längskanten des umgeformten Bleches zur Erzielung einer konstanten Schweißnaht jedoch nicht gewährleistet, so dass eine sicheres Längsnahtschweißen der Hohlprofile nicht gewährleistet ist. Darüber hinaus müssen die so hergestellten Rohre noch einem zusätzlichen Kalibriervorgang unterzogen werden.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren sowie eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit welchem bzw. mit welcher mit geringem apparativem Aufwand mit hoher Prozesssicherheit Hohlprofile aus einer Platine hergestellt werden können, welche bei Bedarf einwandfrei längsnahtgeschweißt werden kann.
  • Gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe für ein gattungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofils dadurch gelöst, dass die Umformung mit kernlosen Gesenkhälften durchgeführt wird und ein Vorangleiten der Kanten der Platine während der Schließbewegung des Gesenks zur Bildung eines geschlitzten Hohlprofils verhindert wird, wodurch die Platine bei Fortführung der Schließbewegung der gesenkformhälften in Umfangsrichtung unter Druckgesetzt wird und sich unter Nachgeben an die Gesenkformhälften anlegt. Als Platinenwerkstoffe kommen alle gut umformbaren Metalle, insbesondere Stahl oder eine Stahllegierung in Betracht.
  • Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass auf ein Einformen der umzuformenden Platine in Formspalte, welche durch einen Gesenkkern und die äußeren Gesenkformhälften gebildet werden, verzichtet werden kann, ohne dass die Qualität des hergestellten geschlitzten Hohlprofils leidet. Dadurch, dass das Vorangleiten der Kanten der Platine bzw. der Kanten parallel zur Längsachse bzw. Biegeachse des zu formenden Hohlprofils in den Gesenkformhälften zunächst verhindert wird, wird die Platine bei Fortführung der Schließbewegung der Gesenkformhälften in Umfangsrichtung unter Druck gesetzt. Diesem in Umfangsrichtung gerichteten Druck kann die Platine nur nachgeben, indem sie sich an die äußeren Gesenkformhälften anlegt. Beim Anlegen an die Gesenkformhälften wird deshalb auch ohne den inneren Dorn oder Gesenkkern die Form des herzustellenden Hohlprofils lediglich durch die Profilform der Gesenkhälften eingenommen. Da sich die Platine aufgrund des Verzichts auf den Formspalt im Innenraum der Gesenkhälften frei umformen kann, wird die Gefahr eines Verklemmens der Platine, beispielsweise aufgrund von Oberflächenfehlern der Gesenkkerne, eliminiert und die Prozesssicherheit zur Herstellung des Hohlprofils deutlich verbessert. Zugleich wird beispielsweise durch ein Schwert oder andere Mittel zur Verhinderung des Vorangleitens der Kanten der Platine ein präziser Schlitz im Hohlprofil zwischen den umgebogenen Kanten der Platine erzeugt, welcher ein prozesssicheres Längsnahtverschweißen ermöglicht.
  • Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur Verhinderung des Vorangleitens der Kanten der Platine mindestens ein in den kernlosen Formhohlraum hineinragendes Schwert verwendet. Während der Schließbewegung des Werkzeuges gleiten, wie bereits ausgeführt, die Kanten der Platine entlang der inneren Gesenkhälftenoberfläche, bis diese auf das in den kernlosen Formhohlraum hineinragende Schwert treffen. Das Schwert sorgt dann, im Falle eines weiteren Schließens des Werkzeuges, für den Aufbau des in Umfangrichtung gerichteten Druckes innerhalb der Platine, welche zur Ausdehnung des Umfanges der Platine und damit zum exakten Anlegen der Platine an den inneren Formhohlraum der beiden Gesenkhälften führt. Gleichzeitig kann durch das Schwert auf einfache Weise gewährleistet werden, dass der durch die gegenüberliegenden Kanten der Platine entstandene Schlitz eine im wesentlichen konstante Breite aufweist.
  • Das Schwert kann beispielsweise über die gesamte Längsachse des späteren Hohlprofils verlaufen. Es ist aber auch möglich, ein Schwert zu verwenden, welches nur in Teilbereichen in den Formhohlraum hineinreicht.
  • Gemäß einer weitergebildeten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Hohlprofils wird ein zwischen den Gesenkhälften oder in einer Gesenkhälfte angeordnetes Schwert verwendet. Während das zwischen den Gesenkhälften angeordnete Schwert ermöglicht, dieses nach dem Umformen auf einfache Weise zu entfernen, eröffnet ein in einer Gesenkformhälfte angeordnetes Schwert die Verwendung von Gesenk- und Biegepressen ohne große Umbaumaßnahmen.
  • Vorzugsweise wird das Hohlprofil während des Schließvorgangs der Gesenkhälften auskalibriert, d.h. der Druck in Umfangsrichtung so stark erhöht, dass eine maßgenaue Umformung der Platine entsprechend des durch die Gesenkhälften gebildeten Formhohlraums verursacht wird. Eine nachträgliche Bearbeitung zur Erzielung der Maßgenauigkeit ist bei diesen Hohlprofilen insofern nicht mehr notwendig.
  • Das Auskalibrieren kann, gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, auch ohne Schwert durchgeführt werden. Hierbei wird ausgenutzt, dass die sich gegenüberstehenden Kanten der Platine am Ende des Umformvorgangs sich gegeneinander abstützen können, um so Druck in Umfangsrichtung aufzubauen.
  • Werden die Kanten der Platine in Verformungsrichtung vorgebogen, kann der Umformvorgang definiert eingeleitet werden, so dass die Prozesssicherheit während des Umformens weiter erhöht wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofils wird ferner dadurch vorteilhaft ausgestaltet, dass die Platine gegen ein Verschieben in Richtung der Biegeachse gesichert wird. Durch diese Maßnahme können in Richtung der Biegeachse resultierende Kräfte, beispielsweise bei in Längsrichtung des Hohlprofils ungleichmäßig verteilten Umformkräfte aufgrund unterschiedlicher Durchmesser entlang der Längsachse des hergestellten Hohlprofils, aufgefangen werden und ein Verschieben der Platine während des Umformformgangs verhindert werden. Hierzu kann beispielsweise ein eine Verschiebung in Richtung der Biegeachse verhindernder Anschlag verwendet werden. Ein aufwändiges "Einspannen" der Platine an einer Stelle ist nicht notwendig.
  • Wird das Hohlprofil nach Entfernen des Schwerts, insbesondere in der gleichen Vorrichtung, längsnahtgeschweißt, kann ein geschlossenes Hohlprofil mit wenigen Arbeitsschritten wirtschaftlich zur Verfügung gestellt werden.
  • Bevorzugt werden mit dem Umformverfahren "tailored Tubes" hergestellt. "Tailored Tubes" sind speziell an die Belastungssituation angepasste, geschlossene Hohlprofile, welche unterschiedliche Materialdicken bzw. Materialgüten aufweisen. Das Anwendungsgebiet der "tailored Tubes" liegt insbesondere im Automobilbau, um die unterschiedlichen Belastungen in verschiedenen Bereichen einer Space-Frame-Struktur zu berücksichtigen und gleichzeitig ein minimales Gewicht zu gewährleisten.
  • Besonders wirtschaftlich kann das erfindungsgemäße Verfahren dadurch ausgeführt werden, dass eine Tiefziehpresse, eine Gesenkbiegepresse oder eine Einrollvorrichtung verwendet wird. Tiefzieh- und Gesenkbiegepressen können durch den Einbau von das Verfahren ermöglichenden Gesenkformhälften einfach angepasst werden, um eine Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahren zu ermöglichen. Eine Einrollvorrichtung, welche, wie einleitend bereits ausgeführt, aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 198 27 798 A1 bekannt ist, kann einfach unter Verwendung eines kernlosen Gesenks verwendet werden und ermöglicht vorzugsweise gleichzeitig ein unmittelbares Längsnahtschweißen des Profils. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind daher relativ geringe Investitionskosten erforderlich.
  • Gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe durch eine gattungsgemäße Vorrichtung dadurch gelöst, dass die Gesenkhälften kernlos sind und Mittel vorgesehen sind, welche dazu geeignet sind, beim Schließen der Gesenkformhälften ein Vorangleiten der Kanten der Platine zur Bildung eines geschlitzten Hohlprofils verhindern, wodurch die Platine bei Fortführung der Schließbewegung der Gesenkformhälfen in Umfangsrichtung unter Druck gesetzt wird und sich unter Nachgeben an die Gesenkformhäften anlegt.
  • Wie bereits oben ausgeführt, ergeben sich die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung darin, dass das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann, welches eine höhere Prozesssicherheit als das bisher benutzte Verfahren aufweist. Darüber hinaus erfordert eine entsprechende Vorrichtung aufgrund der Verwendung von kernlosen Gesenkformhälften entsprechend weniger Investitionskosten als die bisher verwendeten Vorrichtungen mit komplexen inneren Dornen oder Dornhälften.
  • Die Ausbildung eines Schlitzes mit konstanter Breite zwischen den senkrecht zur Bewegungsrichtung der Gesenkformhälften verlaufenden Kanten der Platine wird, gemäß einer nächsten vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, auf einfache Weise dadurch gewährleistet, dass ein in den Innenraum der Gesenkformhälften hineinragendes Schwert vorgesehen ist. Die Dicke des Schwertes im Bereich der Kontaktstellen der senkrecht zur Bewegungsrichtung der Gesenkformhälften verlaufenden Kanten der Platine bestimmt die Dicke des Schlitzes zwischen diesen Kanten und sorgt, bei einer senkrecht zu den Stirnflächen der Kanten verlaufenden Oberfläche des Schwertes, zur Ausbildung eines idealen Stumpfstoßes zur Verschweißung der beiden Kanten miteinander. Vorzugsweise verläuft das Schwert zumindest teilweise parallel zur Biegeachse des zu formenden Hohlprofils.
  • Das Schwert ist erfindungsgemäß zwischen den Gesenkformhälften oder in einer der Gesenkformhälften angeordnet. Im Falle des in einer der Gesenkformhälften angeordneten Schwertes ermöglicht diese Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, dass Tiefziehpressen oder Gesenkbiegepressen zur Herstellung der Hohlprofile verwendet werden können. Andererseits bietet ein zwischen den Gesenkformhälften angeordnetes Schwert die Möglichkeit, dieses nach dem Umformen auf einfache Weise zu entfernen und das Hohlprofil ohne weiteren Zwischenschritt längsnahtzuschweißen.
  • Vorzugsweise sind, gemäß einer nächsten weitergebildeten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Mittel zur Durchführung einer Längsnahtschweißung vorgesehen, welche ein integriertes Längsnahtschweißen nach dem Abschluss des Umformvorganges ermöglichen.
  • Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung eines Hohlprofils weiterzubilden und auszugestalten. Hierzu wird verwiesen einerseits auf die den Patentansprüchen 1 und 11 nachgeordneten Patentansprüchen sowie der Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung. Die Zeichnung zeigt in
    • Fig. 1a) und b)
    in einer schematischen Schnittansicht senkrecht zur Biegeachse ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zu zwei verschiedenen Zeitpunkten während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie
    Fig. 2a) bis f)
    in einer schematischen Schnittansicht eine Simulation eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Herstellverfahrens zu sechs verschiedenen Zeitpunkten.
  • Fig. 1a) zeigt in einer schematischen Schnittansicht ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung eines Hohlprofils 1, welche eine Grundplatte 2 und zwei relativ zueinander verschiebbar angeordnete, kernlose Gesenkformhälften 3, 4 umfasst, die die gewünschte Profilform des herzustellenden Hohlprofils aufweisen. Die Platine 5 weist in Verformungsrichtung vorgebogene Kanten 6, 7 auf, die parallel zur Biegeachse 14 verlaufen. Darüber hinaus ist in der Fig. 1a) noch ein in den Formhohlraum 12 hineinragendes Schwert 8 dargestellt, welches zwischen beiden Gesenkformhälften 3, 4 angeordnet ist.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel verläuft das Schwert 8 parallel zur Biegeachse 14 über die gesamte Länge des Gesenks. Allerdings kann auch ein mehrfach unterbrochenes oder nur an einigen Stellen in Formhohlraum 12 hineinragendes Schwert 8 verwendet werden.
  • Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Gesenkformhälften 3, 4 entsprechend der Bewegungspfeile 10, 11 aufeinander zu bewegt, so dass die im Inneren des Formhohlraumes 12 angeordnete Platine 5 entsprechend der Gesenkformhälften umgeformt wird.
  • Die Fig. 1b) zeigt das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Abschluss des Umformvorganges. Die Platine ist nunmehr zu einem noch offenen Hohlprofil 5, beispielsweise in Form eines Rohres, um die Biegeachse 14 umgeformt. Das für den Umformvorgang benötigte Schwert 8 wird durch eine Bewegung der Schwerthalterung 9 senkrecht zur Längsachse des Hohlprofils 5 aus dem Hohlprofil 5 entsprechend der Bewegungsrichtung 13 herausgezogen, so dass das Hohlprofil bzw. Rohr 5 nunmehr längsnahtgeschweißt werden kann. Zwar zeigt das Ausführungsbeispiel ein besonders einfaches Hohlprofil in Form eines Rohres. Allerdings ist denkbar, viele in eine Ebene abwickelbare Profilformen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herzustellen. So kann beispielsweise auch ein oval-kegeliges Profil mit geraden Anteilen hergestellt werden. Prinzipiell kann sich nach dem Ziehen des Schwertes eine weitere Nachformung der Kanten und/oder ein anschließendes Längsnahtschweißen, beispielsweise unter Verwendung eines Lasers, anschließen. Vorzugsweise wird dieses ebenfalls integriert in der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt.
  • Die Fig. 2a) bis 2f) zeigen nun in einzelnen Schritten eine Simulation eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Hohlprofils, wiederum anhand der Herstellung eines Hohlprofils 5 in Form eines Rohres in einer Schnittansicht zu verschiedenen Zeitpunkten. Zunächst wird die Platine 5, welche vorzugsweise in Verformungsrichtung vorgebogene, Kanten 6, 7 aufweist, in eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Herstellung von Hohlprofilen gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel eingelegt. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Gesenkformhälfte 4, welche ein sich in Längsrichtung der gesamten Gesenkformhälfte 4 bzw. parallel zur Biegeachse 14 erstreckendes Schwert 8 aufweist.
  • Werden nun die Gesenkformhälften 3, 4 aufeinander zu bewegt, so stößt die vorgebogene Kante 7 der Platine gegen das Schwert 8 und das Vorangleiten dieser Kante 7 der Platine wird verhindert. Die gegenüberliegende Kante 6 der Platine kann sich dagegen frei verformen bis diese, wie in Fig. 2b) dargestellt, ebenfalls gegen das in den Formhohlraum 12 hineinragende Schwert 8 trifft. Während des weiteren Verfahrweges der Gesenkformhälften 3, 4 baut sich in der eingelegten Platine in Umfangsrichtung Druck auf, durch welchen die Platine auf einen immer größeren Umfang gezwungen wird. Schließlich stößt die Platine, wie in Fig. 2e) gezeigt, gegen die Gesenkformhälften 3, 4 an, so dass eine weitere Schließbewegung den in Umfangsrichtung in der Platine vorhandenen Druck so steigert, dass es zur Auskalibrierung des umgeformten Hohlprofils kommt.
  • Überraschenderweise benötigt die Platine 5 zwischen den Umformschritten, dargestellt in Fig. 2b) und 2e), keine zusätzliche Führung, beispielsweise durch einen innenliegenden Gesenkkern oder Gesenkformspalte oder ein festes Einspannen, um eine prozesssichere Umformung zum gewünschten Hohlprofil 5 sicherzustellen. Dies ist um so überraschender, als dass die Fachwelt bisher davon ausgegangen war, dass zur einwandfreien Umformung eines Hohlprofils in einem Gesenk zumindest ein Gesenkkern notwendig sei oder das Hohlprofil zumindest entlang einer Achse parallel zur Biegeachse fest eingespannt werden muss.
  • Die Querschnittsform eines nach dem soeben beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel hergestellten geschlitzten Hohlprofils 5 zeigt die Fig. 2f) nach dem Ausformen aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Deutlich ist der Schlitz 15 des Hohlprofils zu erkennen. Dadurch, dass die Auskalibrierung innerhalb der Vorrichtung 1 bereits durchgeführt werden kann, ist das hergestellte Hohlprofil besonders maßgenau und kann besonders gut längsnahtgeschweißt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung sind damit ideal zur Herstellung von "tailored Tubes" geeignet.

Claims (14)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofils aus einer Platine (5), bei welchem die Platine (5) zwischen zwei die gewünschte Profilform aufweisende und relativ zueinander verschiebbare Gesenkformhälften (3, 4) eingelegt wird und durch eine Schließbewegung der Gesenkformhälften (3, 4) die Platine (5) zu einem geschlitzten Hohlprofil umgeformt wird, wobei die Umformung der Platine (5) mit kernlosen Gesenkformhälften (3, 4) durchgeführt wird
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ein Vorangleiten der Kanten (6, 7) der Platine (5) während der Schließbewegung des Gesenks zur Bildung eines geschlitzten Hohlprofils verhindert wird, wodurch die Platine (5) bei Fortführung der Schließbewegung der Gesenkformhälften in Umfangsrichtung unter Druck gesetzt wird und sich unter Nachgeben an die Gesenkformhälften (3, 4) anlegt.
  2. Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofils nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zur Verhinderung des Vorangleitens der Kanten (6, 7) der Platine (5) mindestens ein in den kernlosen Formhohlraum (12) hineinragendes Schwert (8) verwendet wird.
  3. Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofils nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ein zwischen den Gesenkformhälften (3, 4) oder in einer Gesenkformhälfte (3, 4) angeordnetes Schwert (8) verwendet wird.
  4. Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofils nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    während des Schließvorgangs der Gesenkformhälften (3, 4) das Hohlprofil auskalibriert wird.
  5. Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofils nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Auskalibrieren ohne Schwert (8) durchgeführt wird.
  6. Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofils nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Kanten (6, 7) der Platine (5) in Verformungsrichtung vorgebogen werden.
  7. Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofils nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Platine (5) gegen ein Verschieben in Richtung der Biegeachse (14) gesichert wird.
  8. Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofils nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Hohlprofil nach Entfernen des Schwerts (8), insbesondere in der gleichen Vorrichtung, längsnahtgeschweißt wird.
  9. Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofils nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    "tailored Tubes" hergestellt werden.
  10. Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofils nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine Tiefziehpresse, eine Gesenkbiegepresse oder eine Einrollvorrichtung verwendet wird.
  11. Vorrichtung zur Herstellung von Hohlprofilen, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens gemäß Anspruch 1 bis 10, welche zwei relativ zueinander verschiebbar angeordnete Gesenkformhälften (3, 4) und gegebenenfalls eine Grundplatte (2) aufweist, wobei die Gesenkformhälften (3, 4) die gewünschte Profilform aufweisen,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Gesenkformhälften (3, 4) kernlos sind und Mittel (8) vorgesehen sind, welche eim dazu geeignet sind, beim Schließen der Gesenkformhälften (3, 4) ein Vorangleiten der Kanten (6, 7) der Platine (5) zur Bildung eines geschlitzten Hohlprofils (5) zu verhindern, wodurch die Platine (5) bei Fortführung der Schließbewegung der Gesenkformhälfen (3, 4) in Umfangsrichtung unter Druck gesetzt wird und sich unter Nachgeben an die Gesenkformhälften (3, 4) anlegt.
  12. Vorrichtung zur Herstellung von Hohlprofilen nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ein in den kernlosen Formhohlraum (12) der Gesenkformhälften (3, 4) hineinragendes Schwert (8) vorgesehen ist.
  13. Vorrichtung zur Herstellung von Hohlprofilen nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Schwert (8) zwischen den Gesenkformhälften (3, 4) oder in einer der Gesenkformhälften (4) angeordnet ist.
  14. Vorrichtung zur Herstellung von Hohlprofilen nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    Mittel zur Durchführung einer Längsnahtschweißung vorgesehen sind.
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