EP2231346B1 - Verfahren zum biegen eines werkstücks - Google Patents

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EP2231346B1
EP2231346B1 EP09700144.0A EP09700144A EP2231346B1 EP 2231346 B1 EP2231346 B1 EP 2231346B1 EP 09700144 A EP09700144 A EP 09700144A EP 2231346 B1 EP2231346 B1 EP 2231346B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bending
work piece
jaws
holding
workpiece
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP09700144.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP2231346A2 (de
Inventor
Wilhelm Schwarz
Bernd Engel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EDAG GmbH and Co KGaA
Original Assignee
EDAG GmbH and Co KGaA
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Publication date
Application filed by EDAG GmbH and Co KGaA filed Critical EDAG GmbH and Co KGaA
Publication of EP2231346A2 publication Critical patent/EP2231346A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2231346B1 publication Critical patent/EP2231346B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D7/00—Bending rods, profiles, or tubes
    • B21D7/02—Bending rods, profiles, or tubes over a stationary forming member; by use of a swinging forming member or abutment
    • B21D7/024—Bending rods, profiles, or tubes over a stationary forming member; by use of a swinging forming member or abutment by a swinging forming member
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D5/00—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
    • B21D5/04—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves on brakes making use of clamping means on one side of the work

Definitions

  • the invention relates to a method for bending a workpiece.
  • the method is particularly suitable for bending flat sheets and open sheet metal profiles.
  • the invention also relates to a bending tool that is suitable for carrying out the bending process.
  • the invention relates to a component bent out of the workpiece by the method and its preferred use as a structural element in a vehicle, preferably as a structural element of a body of a motor vehicle.
  • Automotive bodies are joined by a variety of structural elements. By reducing the joining operations costs can be saved. A reduction in the number of joined components also has a positive effect on the tolerance chain. With regard to the cost also plays a role that changes in the geometry of the structural elements, for example, from vehicle model to vehicle model, associated with costly adjustments of the production tools, especially when using complex forming processes such as deep drawing.
  • thermoforming forming process A cheaper compared to thermoforming forming process is the bending, but along with a limitation of the manufacturable by bending operations geometries.
  • the profile pivot bending and the bending process are the US 4,712,406 however, limited to bending about an axis parallel to the plane of the sheet.
  • the JP 2007-050429 A refers to a pipe bending apparatus.
  • the tube bending apparatus is provided with a bending part, a booster drive mechanism, a driving drive mechanism and a Kraflübertragungsmechanismus.
  • the bending part has a clamping means for holding the rear part of the pipe material, a rotatable clamping part with which the front part is clamped by the pipe material and which is pivoted in the direction in which the pipe material by the rotational drive of a booster with which the pipe material is forced forward during bending and a rear dome with which the mold is regulated by the pipe material during bending while being inserted in the hollow part of the pipe material.
  • the booster drive mechanism and the power drive mechanism cause the booster and the rear dome to move mechanically forward and backward, respectively, in synchronization with the rotation of the pivotable clamp member.
  • the workpiece to be reshaped is held in a holding engagement by means of a holding device and clamped and bent in a bending section protruding from the holding device in the longitudinal direction by means of frictional engagement.
  • the bending deformation is introduced into the workpiece by moving the bending cheeks with the clamped bending portion relative to the holding means by means of a rotational movement from a first bending cheek position to a second bending cheek position.
  • the bending force causing the bending or at least a predominant part of the bending force is introduced into the bending section by means of a frictional force acting in the frictional engagement of the bending cheeks and the bending section.
  • a frictional force acting in the frictional engagement of the bending cheeks and the bending section is introduced into the bending section by means of a frictional force acting in the frictional engagement of the bending cheeks and the bending section.
  • open profiles preferably sheet-metal profiles
  • the method is particularly suitable for bending angle profiles, such as L, T, U or double-T profiles, wherein preferably a long leg of the profile is clamped and deformed in the plane of the respective leg by bending.
  • the method is particularly advantageous for the conversion of flat sheets and open sheet metal profiles with at least one flat leg, it is not limited thereto, but for example also suitable for round curved, preferably flat sheets or profiles with corresponding profile legs.
  • the workpiece has at the bending or each bending step respectively in a holding engagement with the holding device holding portion, in the bending section clamped between the bending cheeks section and between this section and the holding section on the free portion which is attributed to the bending section.
  • the bending deformation caused by the movement of the bending cheeks into the second bending cheek position takes place at least for the most part in the free part section. Theoretically, it is conceivable that the free section in the bending forming the entire forming area of the workpiece.
  • the workpiece is stretched and thus thinned out in the tensile stress region during bending deformations in which it experiences tensile stresses in the deformation region, so that in the thinned region the frictional engagement becomes weaker and accordingly the clamping force is reduced.
  • the workpiece can also be subjected to pressure on its outside and on the inside of the sheet during flexural deformation, namely if a neutral fiber runs inside the workpiece.
  • the workpiece Due to the differences in tension occurring in the bending region, the workpiece can also be stretched or compressed in the clamping region of the bending cheeks and in frictionally engaged holding engagement in the clamping region of the holding device.
  • the expansion of the deformation region into the clamping region can be counteracted, for example, by an increase in the clamping force in the respective clamping region or by increased resilience of the clamping surfaces of the bending cheeks or the holding device.
  • the word "or” is understood here as everywhere else in the usual logical sense, thus encompassing both the meaning of "either ... or” as well as the meaning of "and”, as far as nothing else can only result from the context ,
  • the bending cheeks are rotationally in the bending deformation from the first bending cheek position, for example, only rotated or moved along a curved path in the second bending position.
  • the curved path may in principle have an arbitrarily curved course, preferably the curved path is a circular arc.
  • the curved path can, for example by means of
  • the bending cheeks are preferably arranged rotatable or pivotable, that is rotatable about a real and not only virtual axis of rotation rotatably, expediently with a single degree of freedom of rotational movement of a cam gear, ie in engagement of a guideway and the guideway departing engagement member.
  • the axis of rotation about which the bending portion of the workpiece is formed is preferably a stationary tool axis, but in principle can also be changed in the course of the bending deformation of the place.
  • the bending process is assigned to the class of swivel bending process, but with respect to the alignment of the frictionally acting frictional force and the resulting clamping force on the one hand and the orientation of the curved path of the bending cheeks, in preferred simple embodiments of the orientation of the axis of rotation, on the other hand ,
  • the workpiece is preferably a metal sheet and may in particular be a steel sheet or else a metal sheet of another metal alloy, for example a light metal sheet. It has a thickness of preferably at most 5 mm and preferably at least 0.5 mm, wherein the thickness can vary over the width of the workpiece in adaptation to the tensile or compressive forces occurring during the bending deformation.
  • the width measured transversely to the thickness and the tensile or compressive forces occurring during the bending deformation is preferably not more than 20 cm, but in principle is not limited. Widths between 5 and 15 cm are particularly preferred.
  • the length of the workpiece to be formed is arbitrary, as long as a holding by the holding device and a clamping is ensured by the bending cheeks.
  • the holding device holds the workpiece in a holding section with sufficient holding force so that the forming forces in the workpiece depending on the location of the axis of rotation act as tensile or compressive forces, the workpiece is thus stretched or compressed. If the axis of rotation extends through the workpiece, the workpiece undergoes tensile stress on one side of the neutral fiber and on the other side compressive stress as seen in bending over its width.
  • the holding device holds the holding portion of the workpiece preferably by friction only by clamping. Although less preferred, it is also conceivable, in principle, for the holding device to hold the holding section in a form-fitting or both positive and frictionally engaged manner in order to absorb the tensile or compressive forces occurring during the bending deformation.
  • the holding device can advantageously also form a side guide for the workpiece.
  • the bending process is particularly suitable for the incremental bending of workpieces, in which the workpiece is bent stepwise to further bend it after performing a first bending step in at least one further bending step, preferably in several other small bending steps.
  • the arc created by the bending deformation is thus composed of several arc increments, which are generated one after the other.
  • the frictional engagement of the bending cheeks and the holding engagement of the holding device can also be achieved simultaneously.
  • the workpiece is moved forward to a new workpiece position relative to the holding device in the direction in which the bending section protrudes from the holding device. In the new workpiece position of the holding engagement is restored, and the workpiece is clamped in its now further protruding from the holding device bending section of the bending cheeks again in frictional engagement. Then the next bending step is carried out.
  • the successive executed bending steps can be identical to each other. In principle, however, it is also conceivable that the bending cheeks with the clamped bending section cover a longer or a shorter path than in the case of a previously performed bending step or the axis of rotation of the bending deformation is changed in place.
  • the method provides such flexibility, at least in essence, as it eliminates the need for an edge to be bent or any other type of equipment to which the workpiece is subjected during flexural forming.
  • the movement of the bending cheeks is a simple turning or pivoting movement about a rotational axis fixed for the bending tool.
  • the turning or swiveling angle may be the same at each bending step or may be changed, for example, in adaptation to a varying thickness or material strength or a varying width in the longitudinal direction of the workpiece, which also includes the case of a variation in several of these parameters.
  • a bending tool suitable for carrying out the bending process has the holding device and the bending cheeks, namely a first bending cheek and at least one further, second bending cheek, between which the workpiece can be clamped in the bending section with a clamping force.
  • the bending cheeks are rotationally movable relative to the holding device about the said axis of rotation for the bending deformation.
  • the rotational axis may be variable in an incremental bending between successive bending steps, for example, be displaced parallel, but in preferred simple embodiments, it is stationary with respect to the bending tool.
  • the axis of rotation to the force exerted by the bending cheeks on the workpiece clamping force is parallel or at least substantially parallel, being considered as substantially parallel even a rotation axis having an inclination of at most 30 ° to the clamping force.
  • the bending cheeks have mutually facing clamping surfaces, which are pressed for clamping against the bending portion of the workpiece in order to clamp this frictionally.
  • the clamping engagement with the workpiece may be purely frictional, but may alternatively include a positive connection. It may be one of the bending cheeks or it may have both bending cheeks raised in their respective clamping surface upstanding embossing surfaces to stamp the workpiece in clamping engagement.
  • the workpiece has in cross-section an open profile with a first leg to be clamped between the bending cheeks and a second leg, preferably a shorter leg, which has an inclination to the first leg
  • the second leg is laterally supported during the bending deformation in order to counteract a change in the inclination, preferably to prevent a change entirely.
  • the bending cheek in question forms in such embodiments a contact surface for the second leg. In Switzerlandbeanspuchung there is a tendency that the second leg in the direction of the clamped first leg pulled and the inclination is thereby reduced.
  • a lateral support and guidance in this sense is advantageous not only for a bending with respect to the outer second leg, but also for a bending in the inner edge of the clamped first leg extending second leg.
  • a bending for example, a U-shaped or double-T profile in which two or four second legs extend along the middle first leg, lateral support of each of the second legs is advantageous.
  • a stamp of a bending cheek serving as a side guide is made in one piece, the length of the punch measured along the bending line of the workpiece and accordingly the length of the side guide is limited.
  • segmentation of the punch is advantageous in order to extend the lateral support in the bending section.
  • the clamping surface can be lengthened and thereby increased for bending open profiles by segmenting the bending cheeks.
  • the individual segments are movably connected to each other so that together they form a clamping surface following the bending contour of the workpiece.
  • all segments can form clamping surfaces for clamping the workpiece.
  • a further, third segment may have an open position on its side facing the workpiece and accordingly form no clamping surface for the workpiece, but merely serve as a lateral support.
  • one or more of the segments can also serve only as clamping segments, but not at the same time as a lateral support.
  • one, preferably the segment arranged nearer to the holding device can serve as a clamping and support segment and the other segment only as a support segment or only as a clamping segment or, preferably, also as a clamping and support segment Clamping surface to the workpiece and extends during the bending deformation at any time up to the second leg of the workpiece.
  • a drive means by means of which the rotational movement of the bending cheeks can be effected, is preferably part of the bending tool, by being supported on a base of the tool and coupled to the bending cheeks. In this way, the power flow for driving the bending cheeks is closed within the bending tool.
  • the base on which the drive device is supported for example, be a base plate of the bending tool, via which the tool is supported on a press.
  • the press advantageously provides a delivery device by means of which the bending cheeks for generating the clamping force are movable toward one another and can be pressed against the bending section of the workpiece. The press can also get the parking.
  • the bending tool as such can be equipped with a stop device, so that a supply and Abstellin therapies is realized either from the press or from the press in combination with the bending tool.
  • the supply and Abstell drove preferably also concerned the manufacture and release of the retaining engagement of the holding device.
  • a feed device may be provided, which moves the workpiece between the individual bending steps in each case a bit forward, preferably pushes forward on a lower part of the holding device forward.
  • the feed device can also be supported within the bending tool or on a superordinate frame supporting the bending tool, for example the press mentioned.
  • a control device is provided which controls the drive means of the bending cheeks, the feed device and the supply and Abstellinraum so that the movements are coordinated with each other by the respective institutions.
  • a component is formed by the bending deformation of the workpiece.
  • the component can be or contain an open sheet-metal profile which has been formed, if it is an assembled component.
  • the component is preferably used as a structural element of a vehicle, preferably in or for a motor vehicle, trucks as well as passenger cars. Instead, it can also form a structural element of a rail vehicle or an aircraft or watercraft, preferably a frame structure, or be provided for installation in such a vehicle. It may in particular be provided or installed as a body structure of a motor vehicle, for example as a longitudinal member in a motor vehicle body.
  • Side members of motor vehicle bodies are often not only bent around one or more axes parallel to the width direction of the side member, but may also have a curved course with one or more arc portions extending around one or more axes extend, which is or are parallel to the direction in which the material thickness of the structural element is measured in each case.
  • the bending deformation is particularly suitable for the formation of such sheets.
  • FIG. 1 shows a bending deformation, by means of which a workpiece 1 is bent by pivoting bending in several bending about a vertical axis Z of the workpiece 1 and thus to a "high edge".
  • the workpiece 1 may in particular be a flat sheet or an open sheet metal profile, for example a U or double T profile. For simplification purposes, it is assumed that it is a simply flat sheet.
  • the workpiece 1 is an elongated strip in the X direction, preferably a straight strip of any length, with a smaller width, on the other hand, which is measured perpendicular to the longitudinal direction X in the Y direction, and a significantly smaller thickness compared to the width shown in FIG the direction perpendicular to the longitudinal direction X and the transverse direction Y Z-direction, parallel to the vertical axis, is measured.
  • the workpiece 1 is bent about a rotation axis R parallel to the vertical axis Z.
  • An arc to be formed in the workpiece 1 is produced by incrementally bending in a sequence of successively executed bending steps.
  • the workpiece 1 is moved forward in each case by an incremental length 1 in a feed direction V between the bending steps.
  • FIG. 2 shows a bending tool in a side view with the tensioned workpiece 1.
  • the bending tool has a base plate 6, a cover plate 9 and between the plates 6 and 9, a holding device with a lower part 7 and an upper part 8 and also a rotary member 10, in the exemplary embodiment, a pivoting part, with a first bending beam 11 and a second bending beam 12.
  • the tool is arranged in a press, of which a press table 5 is shown and which exerts on the cover plate 9 a directed towards the base plate 6 pressing force P to the workpiece 1 both in the holding device 7, 8 and in the rotary member 10 respectively to clamp in a frictional connection.
  • a clamping force K is generated by the pressing force P, with which the bending cheeks 11 and 12 clamp the workpiece 1.
  • This clamping engagement is purely frictional or based at least for the most part on frictional engagement.
  • the frictionally acting frictional force is orthogonal to the clamping force K.
  • the rotary member 10 is in the tensioned state relative to the base and the cover plate 6 and 9 and in particular to the holding device 7, 8 about the rotation axis R pivotable.
  • the axis of rotation R is stationary with respect to the tool, in particular the holding device 7, 8.
  • the rotary member 10 is shown in two end positions of bending deformation, namely, a first bending beam position occupied by the rotary member 10 before bending deformation and a second bending beam position in which the rotary member is designated 10 'and in which it is moved in the bending forming.
  • the workpiece 1 is tensioned for the bending deformation in a holding section 2 by means of the holding device 7, 8.
  • a bending section of the workpiece 1 projects beyond the holding device 7, 8 in the direction of the bending cheeks 11 and 12 located in the first bending cheek position and is clamped between the bending cheeks 11 and 12 in frictional engagement.
  • the axis of rotation R is located within the inner radius of the clamped section 4, so that the workpiece 1 in the forming area, which primarily forms the free section 3, is stressed over the entire width only to train.
  • the tensile stresses to be absorbed by the holding device 7, 8 and the rotary part 10 are in FIG. 1 denoted by F.
  • the workpiece 1 is successively bent a little further around the axis of rotation R.
  • the clamping engagement of the bending cheeks 11, 12 is released, and the rotating member 10 with the loosened bending cheeks 11, 12 becomes the first Bending cheek position, which in FIG. 1 is designated 10, moved back. If the rotary member 10 resumes the first bending cheek position, possibly even earlier, but in any case only after execution of the previous bending step, the retaining engagement of the holding device 7, 8 is released.
  • the workpiece 1 After releasing the holding engagement, the workpiece 1 is moved by means of a feed device in the feed direction V to a new workpiece position.
  • the feed corresponds to the length 1 of the free section 3.
  • the holding device 7, 8 forms during the feed a side guide for the workpiece 1.
  • the workpiece 1 occupies the new workpiece position it is by means of the holding device 7, 8 in the on the lower part. 7 now lying holding section 2 again clamped in the holding engagement, and also the clamping engagement of the bending cheeks 11 and 12 with the bending section 3, 4, namely in the tracked by the feed motion section 4, made.
  • the rotary member 10 is pivoted again from the first bending cheek position to the second bending cheek position 10 '. The sequence is repeated until the desired sheet has been formed in the workpiece 1.
  • especially flat sheets and open sheet metal profiles can be formed into structural elements with an arcuate course in the plane of the flat plate or a main leg of the profile, which so far joined from several parts had to be.
  • the main leg preferably forms a main carrying belt in the structural element to be molded.
  • the method can flexibly different radii are formed, since the position of the rotation axis R in the X, Y plane relative to the workpiece 1 can be offset with little effort.
  • the axis of rotation R can still be arranged within the inner edge of the bending section 3, 4, so that only tensile stresses occur everywhere in the forming region.
  • the axis of rotation R can also run through the forming region so that a neutral fiber is obtained in the forming region or bending section 3, 4, outside of which primarily tensile stresses act during forming and, on the workpiece 1, within the primary compressive stresses.
  • the axis of rotation R can also be displaced further outwards, so that primarily only compressive stresses occur in the forming area and the workpiece 1 is compressed over a predominant part of the width or over the entire width.
  • a practically reasonable limit for the tensile stress case is the uniform elongation which is advantageously not exceeded in the fiber of the workpiece 1 subjected to the greatest stress. Buckling is critical for the compressive stress case.
  • the bending deformation is preferably carried out so that these limits are not achieved and in the case of an incremental bending deformation in any of the bending steps. In most applications, it will be beneficial if the axis of rotation intersects a line representing the turning radius in a section extending in the width direction Y from the center of the workpiece 1 to the short inner edge of the bending section 3, 4 or as shown in FIG FIG. 1 , extending a little way inward beyond the short inner edge.
  • the flexibility of the method is not least in the variability of the position of the axis of rotation R, so the variability of the location of the axis of rotation R both in the Y direction and transverse thereto, in the X direction, justified.
  • a change in the location of the axis of rotation R can be realized by replacing the rotary member 10 with relatively little effort to other bending methods.
  • the holding device 7, 8 must be repositioned in an adapted manner. In the geometric limits, which are predetermined by the clamping surfaces of the holding device 7, 8 and the rotary member 10, a variation can also be made by a corresponding positioning of the workpiece 1 relative to the bending tool. If the holding device 7, 8 preferably forms a lateral guide, this is adjusted accordingly.
  • bending cheeks 11 and 12 Also forms one of the bending cheeks 11 and 12 or form both bending cheeks 11 and 12 a side guide or on both sides of the workpiece 1 each a side guide, it is also possible in principle to make this side guide or side guides adjustable in an adapted manner.
  • Other tool parameters that can be varied are the swivel angle ⁇ and the gap length 1.
  • FIG. 3 shows the workpiece 1 on the lower part 7 of the holding device 7, 8 and the first bending cheek 11 lying.
  • the pivoting movement about the axis of rotation R is indicated by a double arrow.
  • the bending cheek 11 has on its the holding device 7, 8 side facing an exemption, so that they despite the only small gap length 1 by a pivot angle ⁇ of several angular degrees, preferably at least 5 ° and preferably at most 20 °, can be pivoted.
  • the bending cheek 12 also has such an exemption.
  • the axis of rotation R in the holding device 7, 8 facing rear portion of the rotary member 10 in the embodiment exactly on the rear edge. With such an arrangement, the rotation axis R can be moved towards the inner edge of the workpiece 1 while avoiding shear stresses occurring in the forming region of the workpiece 1 towards the workpiece 1.
  • FIG. 4 shows the bending tool in a perspective view and in comparison with FIG. 2 greater level of detail.
  • the cover plate 9 is along a plurality of guide columns 20 together with the upper part 8 arranged thereon and also arranged thereon second bending beam 12 in the direction of the base plate 6 back and forth movably.
  • Shown is also a drive device 22, by means of which the rotational movement of the rotary member 10 is effected about the rotation axis R.
  • the drive device 22 is formed in the embodiment as a fluidic piston / cylinder unit.
  • a cylinder of the drive means 22 is hingedly supported by a hinge member 23 on the base plate 6, and the piston is pivotally connected via a hinge member 24 with the rotary member 10 so that retraction and extension movements of the drive means 22 in the reciprocating rotational movement of the rotary member 10 are converted. It is advantageous that the drive means 22 on the tool, supported in the embodiment of the base plate 6 and therefore the power flow is closed within the tool.
  • the joint element 23 is absolutely firmly connected to the base plate 6, while the connection of the joint member 24 with the rotary member 10 is designed so that the bending cheeks 11 and 12 relative to the hinge member 24 each other and are offset from each other to the Clamping engagement with the bending section 3, 4 of the workpiece 1 to produce and be able to solve. Apart from this mobility, the bending cheeks 11 and 12 are fixedly connected to the joint member 24.
  • FIG. 5 shows the bending tool in the in FIG. 4 drawn section AA.
  • the first bending cheek 11 comprises a pressing plate 11 a and a lower plate 11 b.
  • the pressing plate 11a forms the clamping surface of the bending cheek 11 and is supported on a slide plate 14 via the lower plate 11b.
  • the second bending beam 12 also has a pressing plate 12 a, which forms the clamping surface of the bending beam 12.
  • the pressing plate 12a is disposed on a top plate 12b which is supported by springs 13 on another top plate 12c.
  • the top plate 12c is in sliding contact with an upper slide plate 15.
  • the slide plate 14 is fixed to the base plate 6 and the slide plate 15 is fixedly connected to the cover plate 9.
  • the division of the movable with the cover plate 9 bending beam 12 and the coupling of the two parts by means of the springs 13 provides for a homogenization of the introduced via the cover plate 9 press force P and in consequence also the frictional engagement and the distribution of the clamping force K in the rotary part 10 (FIG. FIG. 2 ).
  • the conditions in the holding device 7, 8 are comparable, but it eliminates the sliding plates, since the lower part 7 fixed to the base plate 6 and the likewise split upper part 8 apart from the given also between the two structural parts of the upper part 8 spring mobility with the cover plate. 9 connected is.
  • the rotational mobility of the bending cheeks 11 and 12 is provided with joints that extend at most to the clamping surface of the bending cheek 11 or 12, which is supported by the respective articulation, the clamping surfaces So not be broken by a joint element of the joints.
  • the bending cheek 11 is connected to the base plate 6 by means of its own pivot joint with joint elements 16 and 17, and the bending cheek 12 is rotatably connected to the cover plate 9 so as to be rotationally movable by means of its own pivot joint with joint elements 18 and 19.
  • the hinge elements 11 are a pivot pin 16 supported on the base plate 6 and a rotary bushing 17 connected to the bending beam 11
  • the hinge elements 18 and 19 are a pivot pin 18 and 15 supported on the cover plate 9 a rotary bushing connected to the bending beam 12 19.
  • the pressing plates 11a and 12a extend beyond the respective articulated connection 16, 17 and 18, 19 away.
  • FIGS. 6 and 7 show two modified embodiments of the rotary member 10. Shown is a modified bending beam 12.
  • the modification is that in the embodiment of the FIGS. 4 and 5 simply flat pressing plate 12a is replaced by a segmented punch.
  • the segmentation is advantageous for the bending deformation of a profiled workpiece 1.
  • the profiled workpiece 1 has a wide first leg 1a and a comparatively narrower second leg 1b, which projects at right angles along the outer edge of the workpiece 1 from the first punch 1a.
  • the workpiece 1 is in FIG. 8 shown in profile.
  • the second leg 1b can be laterally supported inwardly during bending deformation, and thus a reduction in the inclination due to the tensile stress occurring during the bending deformation can be prevented.
  • FIG. 6 schematically shows a plan view of a second bending beam 12 with a composite of sliding segments 25a-25d punch.
  • the sliding segments 25a-25d are connected to each other so as to be movable relative to each other following the bending contour of the bending section 4.
  • the holding device 7, 8 next arranged punch segment 25 a is fixedly connected to the upper part 12 b, 12 c of the bending beam 12.
  • the further segments 25b-d are movably connected to the upper part 12b, 12c via the segment 25a.
  • the segments 25a-d are in FIG. 6 schematically shown as rectangles, in the real tool, however, they are shaped adapted to the bending contour in the bending section 3, 4, so that a flat contact and side guide for the second leg 1b is obtained. If the workpiece 1 is a U-shaped or double-T profile and accordingly has a further second leg at its inner edge, this also applies correspondingly to the inner sides of the segments 25a-d.
  • the second bending beam 12 has a segmented punch with punch segments 26a-f, each pivotally connected to each other.
  • the holding member 7, 8 next adjacent punch segment 26a is again firmly connected to the upper part 12b, 12c of the bending beam 12, and the other punch segments 26b-f are connected via the punch segment 26a movable with the upper part 12b, 12c.
  • the moving ones Segments 26 bf are based on a sliding plate on the upper part of the bending beam 12 from. Incidentally, this applies to the sliding segments of the FIG. 6 Said.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Biegen eines Werkstücks. Das Verfahren eignet sich insbesondere zum Biegen ebener Bleche und offener Blechprofile. Die Erfmdung betrifft auch ein Biegewerkzeug, das für die Durchführung des Biegeverfahrens geeignet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein nach dem Verfahren aus dem Werkstück gebogenes Bauteil und dessen bevorzugte Verwendung als Strukturelement in einem Fahrzeug, bevorzugt als Strukturelement einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs.
  • Karosserien von Kraftfahrzeugen werden aus einer Vielzahl von Strukturelementen gefügt. Durch eine Reduzierung der Fügeoperationen können Kosten eingespart werden. Eine Reduzierung der Anzahl der gefügten Bauteile wirkt sich auch positiv auf die Toleranzkette aus. Hinsichtlich der Kosten spielt auch eine Rolle, dass Änderungen in der Geometrie der Strukturelemente, beispielsweise von Fahrzeugmodell zu Fahrzeugmodell, mit kostspieligen Anpassungen der Fertigungswerkzeuge verbunden sind, insbesondere bei Einsatz aufwändiger Umformverfahren wie beispielsweise Tiefziehen.
  • Ein im Vergleich mit Tiefziehen preiswerteres Umformverfahren ist das Biegen, einhergehend allerdings mit einer Beschränkung der durch Biegeoperationen herstellbaren Geometrien. Aus der US 4,712,406 ist beispielsweise ein Biegeverfahren zur Herstellung von rohrförmigen Strukturelementen bekannt, die in eine nicht kreisförmige Form umgeformt werden, indem gerade Rohrstücke an eine bogenförmig verlaufende Form gedrückt und dadurch der Kontur der Form entsprechend gebogen werden. Falls Strukturelemente kreisförmig gebogen werden sollen, bietet sich als ein preiswertes Biegeverfahren das Profilschwenkbiegen an. Auf beispielsweise ebene Bleche bezogen sind das Profilschwenkbiegen und das Biegeverfahren der US 4,712,406 allerdings auf das Biegen um eine zu der Blechebene parallele Achse beschränkt.
  • Die JP 2007-050429 A bezieht sich auf einen Rohrbiegeapparat. Der Rohrbiegeapparat ist mit einem Biegeteil, einem Boosterantriebsmechanismus, einem Domantriebsmechanismus und einem Kraflübertragungsmechanismus versehen. Der Biegeteil hat eine Einspanneinrichtung zum Halten des hinteren Teils von dem Rohrmaterial, einen drehbaren bzw. schwenkbaren Klemmteil, mit welchem der vordere Teil von dem Rohrmaterial geklemmt wird und welcher in die Richtung gedreht bzw. geschwenkt wird, in welcher das Rohrmaterial durch den Rotationsantrieb von einem Getriebemotor gebogen wird, einen Booster, mit welchem das Rohrmaterial während dem Biegen vorwärts hinausgedrängt wird und einen hinteren Dom, mit welchem die Form von dem Rohrmaterial während dem Biegen reguliert wird, während er in dem hohlen Teil von dem Rohrmaterial eingesetzt ist. Der Boosterantriebsmechanismus und der Domantriebsmechanismus bewirken, dass sich der Booster und der hintere Dom jeweils mechanisch vorwärts und rückwärts bewegen, und zwar in Synchronisation mit der Drehung bzw. Schwenkung von dem drehbaren bzw. schwenkbaren Klemmteil.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Biegen eines Werkstücks und ein Biegewerkzeug bereitzustellen, die ein Biegen eines beispielsweise ebenen Blechs um die "hohe Kante" ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand der Patentansprüche 1 und 10 erfüllt. Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Ausführungsformen.
  • Vorteilhaft wird bei einem Biegeverfahren das umzuformende Werkstück mittels einer Halteeinrichtung in einem Halteeingriff gehalten und in einem von der Halteeinrichtung in Längsrichtung vorragenden Biegeabschnitt mittels Reibschluss zwischen Biegewangen geklemmt und gebogen. Die Biegeumformung wird in das Werkstück dadurch eingeleitet, dass die Biegewangen mit dem geklemmten Biegeabschnitt relativ zu der Halteeinrichtung mittels einer Rotationsbewegung aus einer ersten Biegewangenposition in eine zweite Biegewangenposition bewegt werden.
  • Vorteilhaft wird die das Biegen bewirkende Biegekraft oder zumindest ein überwiegender Teil der Biegekraft mittels einer im Reibschluss der Biegewangen und des Biegeabschnitts wirkenden Reibkraft in den Biegeabschnitt eingeleitet. Auf diese Weise können Werkstücke, deren Dicke mehrfach kleiner als deren Breite und Länge ist, um eine Achse gebogen werden, die sich orthogonal zu der Längsrichtung und der Breitenrichtung, also parallel zu der Richtung erstreckt, in die die Dicke des Werkstücks gemessen wird. Vorteilhaft wird ein Biegeumformen beispielsweise eines ebenen Blechs um die "hohe Kante", also um eine in Dickenrichtung des Blechs erstreckte Achse ermöglicht. Ebenso können offene Profile, vorzugsweise Blechprofile, um eine Achse gebogen werden, die orthogonal zu einem im Querschnitt ebenen Schenkel des Profils weist, indem der betreffende Schenkel zwischen den Biegewangen im Reibschluss geklemmt wird. So eignet sich das Verfahren insbesondere für das Biegen von Winkelprofilen, beispielsweise L-, T-, U- oder Doppel-T-Profilen, wobei vorzugsweise ein langer Schenkel des Profils geklemmt und in der Ebene des betreffenden Schenkels durch Biegen umgeformt wird. Das Verfahren ist zwar besonders vorteilhaft für die Umformung ebener Bleche und offener Blechprofile mit wenigstens einem ebenen Schenkel, sie ist hierauf jedoch nicht beschränkt, sondern beispielsweise auch für rund gewölbte, vorzugsweise flache Bleche oder Profile mit entsprechenden Profilschenkeln geeignet.
  • Vorteilhaft bleibt von dem Werkstück bei dem Biegen oder im Falle eines bevorzugt inkrementellen Biegens bei jedem Biegeschritt ein Teilabschnitt des Biegeabschnitts frei von Klemmkräften. Das Werkstück weist bei dem Biegen oder jedem Biegeschritt jeweils einen in dem Halteeingriff mit der Halteeinrichtung befindlichen Halteabschnitt, im Biegeabschnitt einen zwischen den Biegewangen geklemmten Teilabschnitt und zwischen diesem Teilabschnitt und dem Halteabschnitt den frei bleibenden Teilabschnitt auf, der dem Biegeabschnitt zugerechnet wird. Die durch die Bewegung der Biegewangen in die zweite Biegewangenposition bewirkte Biegeumformung findet zumindest zu einem überwiegenden Teil in dem freien Teilabschnitt statt. Theoretisch ist zwar denkbar, dass der freie Teilabschnitt bei der Biegeumformung den gesamten Umformbereich des Werkstücks ausmacht. Das Werkstück wird jedoch bei Biegeumformungen, bei denen es im Umformbereich Zugspannungen unterliegt, im Zugspannungsbereich gedehnt und dadurch ausgedünnt, so dass im ausgedünnten Bereich der Reibschluss schwächer wird und sich dementsprechend die Klemmkraft verringert. Bei Biegeumformungen, bei denen es im Umformbereich Druckspannungen unterliegt, wird es im Druckspannungsbereich gestaucht und dadurch aufgedickt, so dass im aufgedickten Bereich der Reibschluss verstärkt wird und sich dementsprechend die Klemmkraft vergrößert. Das Werkstück kann bei der Biegeumformung auch an seiner Bogenaußenseite auf Zug und zur gleichen Zeit an seiner Bogeninnenseite auf Druck beansprucht werden, falls nämlich eine neutrale Faser innerhalb des Werkstücks verläuft. Das Werkstück kann aufgrund der im Biegebereich auftretenden Spannungsunterschiede auch im Klemmbereich der Biegewangen und bei reibschlüssigem Halteeingriff auch im Klemmbereich der Halteeinrichtung gestreckt oder gestaucht werden. Der Ausdehnung des Umformbereichs in den Klemmbereich kann beispielsweise durch eine Erhöhung der Klemmkraft im jeweiligen Klemmbereich oder durch eine erhöhte Nachgiebigkeit der Klemmflächen der Biegewangen oder der Halteeinrichtung begegnet werden. Das Wort "oder" wird hier wie auch überall sonst im üblichen logischen Sinne verstanden, umfasst also sowohl die Bedeutung von "entweder ... oder" als auch die Bedeutung von "und", soweit sich aus dem jeweiligen Zusammenhang nichts anderes nur ergeben kann.
  • Die Biegewangen werden bei der Biegeumformung aus der ersten Biegewangenposition rotatorisch, beispielsweise nur gedreht oder längs einer Kurvenbahn in die zweite Biegeposition bewegt. Die Kurvenbahn kann grundsätzlich einen beliebig gekrümmten Verlauf aufweisen, vorzugsweise ist die Kurvenbahn ein Kreisbogen. Die Kurvenbahn kann beispielsweise mittels eines Kurvengetriebes, d. h. im Eingriff einer Führungsbahn und eines die Führungsbahn abfahrenden Eingriffsglieds vorgegeben werden, bevorzugt sind die Biegewangen jedoch drehbar oder schwenkbar angeordnet, also um eine reale und nicht nur virtuelle Rotationsachse rotatorisch bewegbar, zweckmäßigerweise mit einem einzigen Freiheitsgrad der Rotationsbewegung. Die Rotationsachse, um die der Biegeabschnitt des Werkstücks umgeformt wird, ist vorzugsweise eine ortsfeste Werkzeugachse, kann grundsätzlich jedoch auch im Verlaufe der Biegeumformung dem Ort nach verändert werden.
  • Das Biegeverfahren ist der Klasse der Schwenkbiegeverfahren zuzuordnen, allerdings mit gegenüber den konventionellen Schwenkbiegeverfahren modifizierten Verhältnissen hinsichtlich der Ausrichtung der im Reibschluss wirkenden Reibkraft und der sich daraus ergebenden Klemmkraft einerseits und der Orientierung der Kurvenbahn der Biegewangen, in bevorzugt einfachen Ausführungen der Ausrichtung der Rotationsachse, andererseits.
  • Das Werkstück ist vorzugsweise ein Blech und kann insbesondere ein Stahlblech oder auch ein Blech einer anderen Metalllegierung, beispielsweise ein Leichtmetallblech sein. Es weist eine Dicke von vorzugsweise höchstens 5 mm und vorzugsweise wenigstens 0.5 mm auf, wobei die Dicke in Anpassung an die bei der Biegeumformung auftretenden Zug- oder Druckkräfte über die Breite des Werkstücks variieren kann. Die quer zur Dicke und den bei der Biegeumformung auftretenden Zug- oder Druckkräften gemessene Breite beträgt vorzugsweise nicht mehr als 20 cm, ist grundsätzlich jedoch nicht limitiert. Breiten zwischen 5 und 15 cm werden besonders bevorzugt. Die Länge des umzuformenden Werkstücks ist beliebig, solange ein Halten durch die Halteeinrichtung und ein Klemmen durch die Biegewangen gewährleistet ist.
  • Die Halteeinrichtung hält das Werkstück in einem Halteabschnitt mit ausreichender Haltekraft, damit die Umformkräfte im Werkstück in Abhängigkeit vom Ort der Rotationsachse als Zugkräfte oder Druckkräfte wirken, das Werkstück also gestreckt oder gestaucht wird. Falls die Drehachse sich durch das Werkstück erstreckt, unterliegt das Werkstück bei der Biegeumformung über seine Breite gesehen auf der einen Seite der neutralen Faser einer Zugbeanspruchung und auf der anderen Seite einer Druckbeanspruchung. Die Halteeinrichtung hält den Halteabschnitt des Werkstücks vorzugsweise ausschließlich reibschlüssig durch Spannen. Obgleich weniger bevorzugt, ist grundsätzlich jedoch auch denkbar, dass die Halteeinrichtung den Halteabschnitt formschlüssig oder sowohl form- als auch reibschlüssig hält, um die bei der Biegeumformung auftretenden Zug- oder Druckkräfte aufzunehmen. Die Halteeinrichtung kann vorteilhafterweise zusätzlich eine Seitenführung für das Werkstück bilden.
  • Das Biegeverfahren eignet sich insbesondere zum inkrementellen Biegen von Werkstücken, bei dem das Werkstück schrittweise gebogen wird, um es nach Ausführung eines ersten Biegeschritts in wenigstens einem weiteren Biegeschritt, vorzugsweise in mehreren weiteren kleinen Biegeschritten, weiter zu biegen. Der durch die Biegeumformung geschaffene Bogen setzt sich somit aus mehreren Bogeninkrementen zusammen, die nacheinander erzeugt werden. Nach Ausführung einer ersten Biegeumformung nach dem Verfahren werden die zu diesem Zeitpunkt in der zweiten Biegewangenposition befindlichen Biegewangen geöffnet und somit der Reibschluss mit dem Werkstück gelöst. Die Biegewangen können nun in die erste Biegewangenposition zurückbewegt werden. Ferner wird nach Ausführung des Biegeschritts der Halteeingriff der Halteeinrichtung gelöst, vorzugsweise nach dem Lösen des Reibschlusses der Biegewangen und vorzugsweise auch erst, wenn die Biegewangen wieder die erste Biegewangenposition einnehmen. Grundsätzlich können der Reibschluss der Biegewangen und der Halteeingriff der Halteeinrichtung auch gleichzeitig gelöst werden. Nachdem der Halteeingriff gelöst ist, wird das Werkstück relativ zu der Halteeinrichtung in die Richtung, in die der Biegeabschnitt von der Halteeinrichtung vorragt, bis in eine neue Werkstückposition vorwärts bewegt. In der neuen Werkstückposition wird der Halteeingriff wieder hergestellt, und das Werkstück wird in seinem nun weiter von der Halteeinrichtung vorragenden Biegeabschnitt von den Biegewangen erneut im Reibschluss geklemmt. Dann wird der nächste Biegeschritt ausgeführt. Die sukzessive ausgeführten Biegeschritte können untereinander identisch sein. Grundsätzlich ist aber auch denkbar, dass die Biegewangen mit dem geklemmten Biegeabschnitt einen längeren oder einen kürzeren Weg als bei einem zuvor ausgeführten Biegeschritt zurücklegen oder die Rotationsachse der Biegeumformung dem Ort nach verändert wird. Das Verfahren eröffnet eine derartige Flexibilität zumindest dem Grunde nach, da auf eine Kante, um die gebogen wird, oder eine andere Art der Anlage, an die das Werkstück bei der Biegeumformung angelegt wird, verzichtet werden kann.
  • In bevorzugten einfachen Ausführungen ist die Bewegung der Biegewangen wie bereits erwähnt eine einfache Dreh- oder Schwenkbewegung um eine für das Biegewerkzeug ortsfeste Rotationsachse. Der Dreh- oder Schwenkwinkel kann bei jedem Biegeschritt der gleiche sein oder auch verändert werden, beispielsweise in Anpassung an eine in Längsrichtung des Werkstücks variierende Dicke oder Werkstofffestigkeit oder eine variierende Breite, was auch den Fall einer Variation in mehreren dieser Parameter einschließt.
  • Ein für die Durchführung des Biegeverfahrens geeignetes Biegewerkzeug weist die Halteeinrichtung und die Biegewangen auf, nämlich eine erste Biegewange und wenigstens eine weitere, zweite Biegewange, zwischen denen das Werkstück im Biegeabschnitt mit einer Klemmkraft klemmbar ist. Die Biegewangen sind für die Biegeumformung relativ zu der Halteeinrichtung rotatorisch um die genannte Rotationsachse bewegbar. Die Rotationsachse kann bei einem inkrementellen Biegen zwischen aufeinander folgenden Biegeschritten veränderbar, beispielsweise parallel versetzbar sein, in bevorzugt einfachen Ausführungen ist sie jedoch in Bezug auf das Biegewerkzeug ortsfest. Vorteilhaft ist die Rotationsachse zu der von den Biegewangen auf das Werkstück ausgeübten Klemmkraft parallel oder zumindest im Wesentlichen parallel, wobei als im Wesentlichen parallel auch noch eine Rotationsachse aufgefasst wird, die zu der Klemmkraft eine Neigung von höchstens 30° aufweist.
  • Die Biegewangen weisen einander zugewandte Klemmflächen auf, die zum Klemmen gegen den Biegeabschnitt des Werkstücks gepresst werden, um dieses reibschlüssig zu spannen. Der Klemmeingriff mit dem Werkstück kann rein reibschlüssig sein, kann alternativ aber auch einen Formschluss umfassen. Es kann eine der Biegewangen oder es können beide Biegewangen in ihrer jeweiligen Klemmfläche erhaben aufragende Prägeflächen aufweisen, um im Klemmeingriff das Werkstück zu prägen.
  • Weist das Werkstück im Querschnitt ein offenes Profil auf mit einem zwischen den Biegewangen zu klemmenden ersten Schenkel und einem zweiten Schenkel, vorzugsweise kürzeren Schenkel, der zu dem ersten Schenkel eine Neigung aufweist, ist es vorteilhaft, wenn der zweite Schenkel bei der Biegeumformung seitlich gestützt wird, um einer Änderung der Neigung entgegenzuwirken, vorzugsweise eine Änderung gänzlich zu verhindern. Die betreffende Biegewange bildet in derartigen Ausführungen eine Anlagefläche für den zweiten Schenkel. Bei Zugbeanspuchung besteht die Tendenz, dass der zweite Schenkel in Richtung auf den geklemmten ersten Schenkel gezogen und die Neigung dadurch verringert wird. Eine seitliche Abstützung und in diesem Sinne Führung ist nicht nur für einen bezüglich der Biegeumformung äußeren zweiten Schenkel, sondern auch für einen bei der Biegeumformung am inneren Rand des geklemmten ersten Schenkels verlaufenden zweiten Schenkel vorteilhaft. Zum Biegen beispielsweise eines U- oder Doppel-T-Profils, bei dem zwei oder vier zweite Schenkel längs des mittleren ersten Schenkels verlaufen, ist eine seitliche Abstützung jedes der zweiten Schenkel von Vorteil. Wird ein als Seitenführung dienender Stempel einer Biegewange einteilig ausgeführt, ist die längs der Biegelinie des Werkstücks gemessene Länge des Stempels und dementsprechend die Länge der Seitenführung begrenzt. Um die Seitenführung zu verlängern, ist eine Segmentierung des Stempels von Vorteil, um die seitliche Abstützung im Biegeabschnitts zu verlängern.
  • Ungeachtet der Frage einer seitlichen Abstützung kann für das Biegen von offenen Profilen mittels einer Segmentierung der Biegewangen die Klemmfläche verlängert und dadurch vergrößert werden. Wie auch im Falle einer nur seitlichen Abstützung sind die einzelnen Segmente miteinander beweglich verbunden, so dass sie gemeinsam eine der Biegekontur des Werkstücks folgende Klemmfläche bilden. Bei einer segmentierten Biegewange können sämtliche Segmente Klemmflächen zum Klemmen des Werkstücks bilden. Bei mehr als zwei Segmenten kann alternativ ein weiteres, drittes Segment an seiner dem Werkstück zugewandten Seite eine Freistellung aufweisen und dementsprechend keine Klemmfläche für das Werkstück bilden, sondern lediglich als seitliche Abstützung dienen. Grundsätzlich gilt dies auch umgekehrt, d. h. eines oder mehrere der Segmente können auch lediglich als Klemmsegmente, aber nicht gleichzeitig als seitliche Abstützung dienen. Bei einer Segmentierung in beispielsweise genau zwei Segmente kann das eine, vorzugsweise das näher bei der Halteeinrichtung angeordnete Segment, als Klemm- und Abstützsegment und das andere Segment nur als Abstützsegment oder nur als Klemmsegment oder bevorzugt ebenfalls als Klemm- und Abstützsegment dienen, indem es eine Klemmfläche zum Werkstück aufweist und während der Biegeumformung in jedem Zeitpunkt bis zu dem zweiten Schenkel des Werkstücks reicht. Entsprechendes gilt für eine Segmentierung in mehr als zwei Segmente hinsichtlich jedes der Segmente, wobei vorzugsweise zumindest das der Halteeinrichtung nächste Segment als Klemmsegment und vorzugsweise auch als Abstützsegment ausgeführt ist.
  • Eine Antriebseinrichtung, mittels der die rotatorische Bewegung der Biegewangen bewirkt werden kann, ist vorzugsweise Bestandteil des Biegewerkzeugs, indem sie an einer Basis des Werkzeugs abgestützt und mit den Biegewangen gekoppelt ist. Auf diese Weise wird der Kraftfluss für den Antrieb der Biegewangen innerhalb des Biegewerkzeugs geschlossen. Die Basis, an der sich die Antriebseinrichtung abstützt, kann beispielsweise eine Grundplatte des Biegewerkzeugs sein, über die das Werkzeug an einer Presse abgestützt ist. Die Presse stellt vorteilhafterweise eine Zustelleinrichtung zur Verfügung, mittels der die Biegewangen zur Erzeugung der Klemmkraft aufeinander zu bewegbar und gegen den Biegeabschnitt des Werkstücks pressbar sind. Die Presse kann auch das Abstellen besorgen. In einer Modifikation kann das Biegewerkzeug als solches mit einer Abstelleinrichtung ausgestattet sein, so dass eine Zu- und Abstelleinrichtung entweder von der Presse oder von der Presse in Kombination mit dem Biegewerkzeug verwirklicht ist. Die Zu- und Abstelleinrichtung besorgt vorzugsweise auch das Herstellen und Lösen des Halteeingriffs der Halteeinrichtung. Ferner kann eine Vorschubeinrichtung vorgesehen sein, die das Werkstück zwischen den einzelnen Biegeschritten jeweils ein Stück weit vorwärts bewegt, vorzugsweise auf einem Unterteil der Halteeinrichtung aufliegend vorwärts schiebt. Die Vorschubeinrichtung kann ebenfalls noch innerhalb des Biegewerkzeugs oder an einem übergeordneten, das Biegewerkzeug lagernden Gestell, beispielsweise der genannten Presse, abgestützt sein. Schließlich ist in bevorzugten Ausführungen, insbesondere in Ausführungen für inkrementelles Biegen, eine Steuerungseinrichtung vorgesehen, die die Antriebseinrichtung der Biegewangen, die Vorschubeinrichtung und die Zu- und Abstelleinrichtung steuert, so dass die Bewegungsabläufe aufeinander abgestimmt von den betreffenden Einrichtungen ausgeführt werden.
  • Vorteilhaft wird ein Bauteil durch die Biegeumformung aus dem Werkstück geformt. Das Bauteil kann insbesondere ein offenes Blechprofil, das geformt wurde, sein oder enthalten, falls es sich um ein zusammengebautes Bauteil handelt. Das Bauteil wird bevorzugt als Strukturelement eines Fahrzeugs verwendet, vorzugsweise in einem oder für ein Kraftfahrzeug, Lastkraftwagen ebenso wie Personenkraftwagen. Es kann stattdessen auch ein Strukturelement eines Schienenfahrzeugs oder eines Luft- oder Wasserfahrzeugs bilden, bevorzugt eine Spantstruktur, oder für einen Einbau in solch ein Fahrzeug vorgesehen sein. Es kann insbesondere als Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeugs vorgesehen oder eingebaut sein, beispielsweise als Längsträger in einer Kraftfahrzeugkarosserie. Längsträger von Kraftfahrzeugkarosserien sind oftmals nicht nur um eine oder mehrere zur Breitenrichtung des Längsträgers parallele Achse(n) gebogen, sondern können auch einen gebogenen Verlauf mit einem oder mehreren Bogenabschnitt(en) aufweisen, der oder die sich um eine Achse oder mehrere Achsen erstreckt oder erstrecken, die parallel zu der Richtung ist oder sind, in die jeweils die Materialdicke des Strukturelements gemessen wird. Die Biegeumformung eignet sich insbesondere zur Formung solcher Bögen.
  • Weitere bevorzugte Merkmale werden auch in den Unteransprüchen und in den Kombinationen der Unteransprüche beschrieben.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren erläutert. An den Ausführungsbeispielen offenbar werdende Merkmale bilden je einzeln und in jeder Merkmalskombination die Gegenstände der Ansprüche und auch die vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen vorteilhaft weiter. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine Draufsicht auf ein Werkstück, das durch Biegen umgeformt wird,
    Figur 2
    ein Biegewerkzeug für die Biegeumformung mit dem gespannten Werkstück in einer Seitenansicht,
    Figur 3
    das Biegewerkzeug mit dem für die Biegeumformung positionierten Werkstück in einer Draufsicht auf ein Unterteil des Biegewerkzeugs,
    Figur 4
    das Biegewerkzeug in einer perspektivischen Sicht,
    Figur 5
    das Biegewerkzeug in einem Längsschnitt,
    Figur 6
    eine erste Modifikation des Biegewerkzeugs und
    Figur 7
    eine zweite Modifikation des Biegewerkzeugs.
  • Figur 1 zeigt eine Biegeumformung, mittels der ein Werkstück 1 durch Schwenkbiegen in mehreren Biegeschritten um eine Hochachse Z des Werkstücks 1 und somit um eine "hohe Kante" gebogen wird. Das Werkstück 1 kann insbesondere ein Flachblech oder ein offenes Blechprofil, beispielsweise ein U- oder Doppel-T-Profil sein. Zu Vereinfachungszwecken sei angenommen, dass es sich um ein einfach ebenes Blech handelt. Das Werkstück 1 ist ein in X-Richtung langgestreckter Streifen, vorzugsweise gerader Streifen, beliebiger Länge, mit einer demgegenüber geringeren Breite, die rechtwinklig zur Längsrichtung X in Y-Richtung gemessen wird, und einer gegenüber der Breite nochmals deutlich geringeren Dicke, die in der zu der Längsrichtung X und der Querrichtung Y senkrechten Z-Richtung, parallel zur Hochachse, gemessen wird. Bei der Biegeumformung wird das Werkstück 1 um eine Rotationsachse R gebogen, die zu der Hochachse Z parallel ist. Ein im Werkstück 1 zu formender Bogen wird durch inkrementelles Biegen in einer Sequenz von nacheinander ausgeführten Biegeschritten erzeugt. Das Werkstück 1 wird zwischen den Biegeschritten jeweils um eine inkrementelle Länge 1 in eine Vorschubrichtung V vorwärts bewegt.
  • Figur 2 zeigt ein Biegewerkzeug in einer Seitenansicht mit dem gespannten Werkstück 1. Das Biegewerkzeug weist eine Grundplatte 6, eine Deckplatte 9 und zwischen den Platten 6 und 9 eine Halteeinrichtung mit einem Unterteil 7 und einem Oberteil 8 und ferner ein Rotationsteil 10, im Ausführungsbeispiel ein Schwenkteil, mit einer ersten Biegewange 11 und einer zweiten Biegewange 12 auf. Das Werkzeug ist in einer Presse angeordnet, von der ein Pressentisch 5 dargestellt ist und die auf die Deckplatte 9 eine in Richtung auf die Grundplatte 6 gerichtete Pressenkraft P ausübt, um das Werkstück 1 sowohl in der Halteeinrichtung 7, 8 als auch im Rotationsteil 10 jeweils in einem Reibschluss zu klemmen. Im Rotationsteil 1 wird durch die Pressenkraft P eine Klemmkraft K erzeugt, mit der die Biegewangen 11 und 12 das Werkstück 1 klemmen. Dieser Klemmeingriff ist rein reibschlüssig oder beruht zumindest zu einem überwiegenden Teil auf Reibschluss. Die im Reibschluss wirkende Reibkraft ist zu der Klemmkraft K orthogonal. Das Rotationsteil 10 ist im gespannten Zustand relativ zu der Grund- und der Deckenplatte 6 und 9 und insbesondere zu der Halteeinrichtung 7, 8 um die Rotationsachse R schwenkbar. Die Rotationsachse R ist in Bezug auf das Werkzeug, insbesondere die Halteeinrichtung 7, 8 ortsfest.
  • In Figur 1 ist das Rotationsteil 10 in zwei Endpositionen der Biegeumformung dargestellt, nämlich einer ersten Biegewangenposition, die das Rotationsteil 10 vor der Biegeumformung einnimmt, und einer zweiten Biegewangenposition, in der das Rotationsteil mit 10' bezeichnet ist und in die es bei der Biegeumformung bewegt wird. Das Werkstück 1 wird für die Biegeumformung in einem Halteabschnitt 2 mittels der Halteeinrichtung 7, 8 gespannt. Ein Biegeabschnitt des Werkstücks 1 ragt über die Halteeinrichtung 7, 8 hinaus in Richtung auf die in der ersten Biegewangenposition befindlichen Biegewangen 11 und 12 vor und ist zwischen den Biegewangen 11 und 12 im Reibschluss geklemmt. Zwischen den Klemmflächen der Halteeinrichtung 7, 8 und den Klemmflächen des Rotationsteils 10, d. h. zwischen den Klemmflächen der Biegewangen 11 und 12, verbleibt in Längsrichtung X ein freier Spalt der Länge 1 und dementsprechend ein freier, nicht geklemmter Teilabschnitt 3. Zum Umformen wird das Rotationsteil 10 um einen Schwenkwinkel α von der Halteeinrichtung 7, 8 weg geschwenkt bis in die mit 10' bezeichnete zweite Biegewangenposition. Bei dieser Bewegung wird der freie Teilabschnitt 3 über die gesamte geklemmte Breite des Teilabschnitts 4 der Schwenkbewegung entsprechend auf einem Kreisbogen um die Rotationsachse R gestreckt. Die Rotationsachse R befmdet sich innerhalb des Innenradius des geklemmten Teilabschnitts 4, so dass das Werkstück 1 im Umformbereich, den primär der freie Teilabschnitt 3 bildet, über die gesamte Breite nur auf Zug beansprucht wird. Die von der Halteeinrichtung 7, 8 und dem Rotationsteil 10 aufzunehmenden Zugspannungen sind in Figur 1 mit F bezeichnet.
  • Das Werkstück 1 wird in einer Sequenz von inkrementellen Biegeschritten, die nacheinander ausgeführt werden, sukzessive jeweils ein Stück weiter um die Rotationsachse R gebogen. Nach jeweils einem Biegeschritt, bei dem das Rotationsteil 10 aus der ersten Biegewangenposition in die mit 10' bezeichnete zweite Biegewangenposition bewegt wurde, wird der Klemmeingriff der Biegewangen 11, 12 gelöst, und das Rotationsteil 10 mit den gelösten Biegewangen 11 und 12 wird in die erste Biegewangenposition, die in Figur 1 mit 10 bezeichnet ist, zurückbewegt. Wenn das Rotationsteil 10 wieder die erste Biegewangenposition einnimmt, gegebenenfalls auch früher, jedenfalls aber erst nach Ausführung des vorherigen Biegeschritts, wird der Halteeingriff der Halteeinrichtung 7, 8 gelöst. Nach dem Lösen des Halteeingriffs wird das Werkstück 1 mittels einer Vorschubeinrichtung in die Vorschubrichtung V bis in eine neue Werkstückposition bewegt. Der Vorschub entspricht der Länge 1 des freien Teilabschnitts 3. Die Halteeinrichtung 7, 8 bildet bei dem Vorschub eine Seitenführung für das Werkstück 1. Wenn das Werkstück 1 die neue Werkstückposition einnimmt, wird es mittels der Halteeinrichtung 7, 8 in dem auf dem Unterteil 7 jetzt liegenden Halteabschnitt 2 im Halteeingriff erneut geklemmt, ferner wird auch der Klemmeingriff der Biegewangen 11 und 12 mit dem Biegeabschnitt 3, 4, nämlich in dem durch die Vorschubbewegung nachgeführten Teilabschnitt 4, hergestellt. Anschließend wird das Rotationsteil 10 wieder aus der ersten Biegewangenposition in die zweite Biegewangenposition 10' geschwenkt. Die Sequenz wird so lange wiederholt, bis im Werkstück 1 der gewünschte Bogen ausgeformt ist.
  • Mit dem inkrementellen Schwenkbiegen können insbesondere Flachbleche und offene Blechprofile zu Strukturelementen mit einem in der Ebene des Flachblechs oder eines Hauptschenkels des Profils bogenförmigen Verlauf geformt werden, die bislang aus mehreren Teilen gefügt werden mussten. Der Hauptschenkel bildet in dem zu formenden Strukturelement vorzugsweise einen Haupttraggurt. Mit dem Verfahren können flexibel unterschiedliche Radien ausgeformt werden, da die Position der Rotationsachse R in der X,Y-Ebene relativ zu dem Werkstück 1 mit geringem Aufwand versetzt werden kann. So kann die Rotationsachse R wie im Ausführungsbeispiel noch innerhalb des Innenrands des Biegeabschnitts 3, 4 angeordnet werden, so dass im Umformbereich überall nur Zugspannungen auftreten. Die Rotationsachse R kann stattdessen auch durch den Umformbereich verlaufen, so dass im Umformbereich bzw. Biegeabschnitt 3, 4 eine neutrale Faser erhalten wird, außerhalb der beim Umformen primär Zugspannungen und innerhalb der primär Druckspannungen auf das Werkstück 1 wirken. Im Extremfall kann die Rotationsachse R auch noch weiter nach außen verlagert werden, so dass im Umformbereich primär nur Druckspannungen auftreten und das Werkstück 1 über einen überwiegenden Teil der Breite oder über die gesamte Breite gestaucht wird.
  • Eine praktisch vernünftige Grenze für den Zugspannungsfall ist die Gleichmaßdehnung, die in der am stärksten auf Zugspannung beanspruchten Faser des Werkstücks 1 vorteilhafterweise nicht überschritten wird. Für den Druckspannungsfall ist Knicken kritisch. Die Biegeumformung wird vorzugsweise so durchgeführt, dass diese Grenzen nicht und im Falle einer inkrementellen Biegeumformung in keinem der Biegeschritte erreicht werden. In den meisten Anwendungsfällen wird es günstig sein, wenn die Rotationsachse eine den Schwenkradius repräsentierende Linie in einem Abschnitt schneidet, der sich in Breitenrichtung Y von der Mitte des Werkstücks 1 bis zu dem kurzen inneren Rand des Biegeabschnitts 3, 4 oder, wie in Figur 1, ein kleines Stück weit nach innen über den kurzen inneren Rand hinaus erstreckt. Die Flexibilität des Verfahrens liegt nicht zuletzt in der Variierbarkeit der Position der Rotationsachse R, also der Variierbarkeit des Orts der Rotationsachse R sowohl in Y-Richtung als auch quer dazu, in X-Richtung, begründet. Eine Veränderung des Orts der Rotationsachse R kann durch Austausch des Rotationsteils 10 mit zu anderen Biegeverfahren vergleichsweise geringem Aufwand realisiert werden. Gegebenenfalls muss die Halteeinrichtung 7, 8 in angepasster Weise neu positioniert werden. In den geometrischen Grenzen, die durch die Klemmflächen der Halteeinrichtung 7, 8 und des Rotationsteils 10 vorgegeben sind, kann eine Variation auch durch eine entsprechende Positionierung des Werkstücks 1 relativ zum Biegewerkzeug vorgenommen werden. Falls die Halteeinrichtung 7, 8 wie bevorzugt eine Seitenführung bildet, wird diese entsprechend verstellt. Bildet auch eine der Biegewangen 11 und 12 oder bilden beide Biegewangen 11 und 12 eine Seitenführung oder auf beiden Seiten des Werkstücks 1 jeweils eine Seitenführung, ist es grundsätzlich auch möglich, diese Seitenführung oder Seitenführungen in angepasster Weise verstellbar zu gestalten. Weitere Werkzeugparameter, die variiert werden können, sind der Schwenkwinkel α und die Spaltlänge 1.
  • Figur 3 zeigt das Werkstück 1 auf dem Unterteil 7 der Halteeinrichtung 7, 8 und der ersten Biegewange 11 liegend. Die Schwenkbewegung um die Rotationsachse R ist mit einem Doppelpfeil angedeutet. Die Biegewange 11 weist an ihrer der Halteeinrichtung 7, 8 zugewandten Seite eine Freistellung auf, so dass sie trotz der nur geringen Spaltlänge 1 um einen Schwenkwinkel α von mehreren Winkelgrad, vorzugsweise wenigstens 5° und vorzugsweise höchstens 20°, geschwenkt werden kann. Die Biegewange 12 weist eine solche Freistellung ebenfalls auf. Um Scherspannungen im Umformbereich des Werkstücks 1 so gut als möglich zu vermeiden, ist die Rotationsachse R in dem der Halteeinrichtung 7, 8 zugewandten hinteren Bereich des Rotationsteils 10, im Ausführungsbeispiel exakt auf dem hinteren Rand angeordnet. Bei solch einer Anordnung kann die Rotationsachse R unter Vermeidung von im Umformbereich des Werkstücks 1 auftretenden Scherspannungen zum Werkstück 1 hin bis auf den inneren Rand des Werkstücks 1 gerückt werden.
  • Figur 4 zeigt das Biegewerkzeug in einer perspektivischen Sicht und einem im Vergleich mit Figur 2 größeren Detaillierungsgrad. Die Deckplatte 9 ist längs mehrerer Führungssäulen 20 gemeinsam mit dem daran angeordneten Oberteil 8 und der ebenfalls daran angeordneten zweiten Biegewange 12 in Richtung auf die Grundplatte 6 hin und her beweglich geführt. Dargestellt ist auch eine Antriebseinrichtung 22, mittels der die Rotationsbewegung des Rotationsteils 10 um die Rotationsachse R bewirkt wird. Die Antriebseinrichtung 22 ist im Ausführungsbeispiel als fluidische Kolben/Zylinder-Einheit gebildet. Ein Zylinder der Antriebseinrichtung 22 ist gelenkig über ein Gelenkelement 23 an der Grundplatte 6 abgestützt, und der Kolben ist gelenkig über ein Gelenkelement 24 mit dem Rotationsteil 10 verbunden, so dass Ein- und Ausfahrbewegungen der Antriebseinrichtung 22 in die hin- und hergehende Rotationsbewegung des Rotationsteils 10 umgewandelt werden. Vorteilhaft ist, dass die Antriebseinrichtung 22 am Werkzeug, im Ausführungsbeispiel an dessen Grundplatte 6 abgestützt und daher der Kraftfluss innerhalb des Werkzeugs geschlossen ist. Das Gelenkelement 23 ist absolut fest mit der Grundplatte 6 verbunden, während die Verbindung des Gelenkelements 24 mit der Rotationsteil 10 so gestaltet ist, dass die Biegewangen 11 und 12 relativ zu dem Gelenkelement 24 jeweils aufeinander zu- und voneinander abstellbar sind, um den Klemmeingriff mit dem Biegeabschnitt 3, 4 des Werkstücks 1 herstellen und lösen zu können. Abgesehen von dieser Beweglichkeit sind die Biegewangen 11 und 12 fest mit dem Gelenkelement 24 verbunden.
  • Figur 5 zeigt das Biegewerkzeug in dem in Figur 4 eingezeichneten Schnitt A-A. Wie auch in Figur 4 eingetragen, umfasst die erste Biegewange 11 eine Pressplatte 11 a und eine Unterplatte 11b. Die Pressplatte 11a bildet die Klemmfläche der Biegewange 11 und stützt sich über die Unterplatte 11b an einer Gleitplatte 14 ab. Die zweite Biegewange 12 weist ebenfalls eine Pressplatte 12a auf, die die Klemmfläche der Biegewange 12 bildet. Die Pressplatte 12a ist an einer Oberplatte 12b angeordnet, die über Federn 13 an einer weiteren Oberplatte 12c abgestützt ist. Die Oberplatte 12c ist in einem Gleitkontakt mit einer oberen Gleitplatte 15. Die Gleitplatte 14 ist fest mit der Grundplatte 6 und die Gleitplatte 15 ist fest mit der Deckplatte 9 verbunden. Die Zweiteilung der mit der Deckplatte 9 verfahrbaren Biegewange 12 und die Kopplung der beiden Teile mittels der Federn 13 sorgt für eine Vergleichmäßigung der über die Deckplatte 9 eingeleiteten Pressenkraft P und in der Folge auch des Reibschlusses und der Verteilung der Klemmkraft K im Rotationsteil 10 (Figur 2). Die Verhältnisse bei der Halteeinrichtung 7, 8 sind vergleichbar, es entfallen jedoch die Gleitplatten, da das Unterteil 7 fest mit der Grundplatte 6 und das ebenfalls zweigeteilte Oberteil 8 abgesehen von der ebenfalls zwischen den beiden Strukturteilen des Oberteils 8 gegebenen Federbeweglichkeit fest mit der Deckplatte 9 verbunden ist.
  • Für die Flexibilität des Biegewerkzeugs hinsichtlich der Geometrie des erzeugbaren Bogens ist vorteilhaft, dass die Rotationsbeweglichkeit der Biegewangen 11 und 12 mit Gelenkverbindungen geschaffen wird, die sich höchstens bis zur Klemmfläche der Biegewange 11 oder 12 erstrecken, die von der jeweiligen Gelenkverbindung gelagert wird, die Klemmflächen also nicht von einem Gelenkelement der Gelenkverbindungen durchbrochen werden. Die Biegewange 11 ist mittels eines eigenen Drehgelenks mit Gelenkelementen 16 und 17 mit der Grundplatte 6 und die Biegewange 12 ist mittels eines eigenen Drehgelenks mit Gelenkelementen 18 und 19 mit der Deckplatte 9 um die Rotationsachse R rotatorisch bewegbar verbunden. Bei den Gelenkelementen handelt es sich im Falle der Biegewange 11 um einen an der Grundplatte 6 abgestützten Drehbolzen 16 und eine mit der Biegewange 11 verbundene Drehbuchse 17, und bei den Gelenkelementen 18 und 19 handelt es sich um einen an der Deckplatte 9 abgestützten Drehbolzen 18 und eine mit der Biegewange 12 verbundene Drehbuchse 19. Die Pressplatten 11a und 12a erstrecken sich über die jeweilige Gelenkverbindung 16, 17 und 18, 19 hinweg.
  • Die Figuren 6 und 7 zeigen zwei modifizierte Ausführungsbeispiele für das Rotationsteil 10. Dargestellt ist jeweils eine modifizierte Biegewange 12. Die Modifikation besteht darin, dass die im Ausführungsbeispiel der Figuren 4 und 5 einfach plane Pressplatte 12a durch einen segmentierten Stempel ersetzt wird. Die Segmentierung ist vorteilhaft für die Biegeumformung eines profilierten Werkstücks 1. Das profilierte Werkstück 1 weist einen breiten ersten Schenkel 1a und einen demgegenüber schmaleren zweiten Schenkel 1b auf, der längs des äußeren Randes des Werkstücks 1 von dem ersten Stempel 1a rechtwinklig aufragt. Das Werkstück 1 ist in Figur 8 im Profil dargestellt. Durch die Segmentierung kann eine größere Klemmfläche geschaffen werden. Ferner kann der zweite Schenkel 1b bei der Biegeumformung seitlich nach innen abgestützt und somit eine Verringerung der Neigung aufgrund der bei der Biegeumformung auftretenden Zugspannung verhindert werden.
  • Figur 6 zeigt schematisch in einer Draufsicht eine zweite Biegewange 12 mit einem aus Schiebesegmenten 25a-25d zusammengesetzten Stempel. Die Schiebesegmente 25a-25d sind miteinander so verbunden, dass sie relativ zueinander der Biegekontur des Biegeabschnitts 4 folgend beweglich sind. Das der Halteeinrichtung 7, 8 nächstliegend angeordnete Stempelsegment 25a ist mit dem Oberteil 12b, 12c der Biegewange 12 fest verbunden. Die weiteren Segmente 25b-d sind über das Segment 25a mit dem Oberteil 12b, 12c schiebebeweglich verbunden. Die Segmente 25a-d sind in Figur 6 schematisch als Rechtecke dargestellt, im realen Werkzeug sind sie jedoch an die Biegekontur im Biegeabschnitt 3, 4 angepasst geformt, so dass eine flächige Anlage und Seitenführung für den zweiten Schenkel 1b erhalten wird. Falls das Werkstück 1 ein U- oder Doppel-T-Profil ist und dementsprechend an seinem inneren Rand einen weiteren zweiten Schenkel aufweist, gilt dies entsprechend auch für die Innenseiten der Segmente 25a-d.
  • In der Modifikation der Figur 7 weist die zweite Biegewange 12 einen segmentierten Stempel mit Stempelsegmenten 26a-f auf, die jeweils schwenkbeweglich miteinander verbunden sind. Das der Halteeinrichtung 7, 8 nächstbenachbarte Stempelsegment 26a ist wieder fest mit dem Oberteil 12b, 12c der Biegewange 12 verbunden, und die weiteren Stempelsegmente 26b-f sind über das Stempelsegment 26a beweglich mit dem Oberteil 12b, 12c verbunden. Die beweglichen Segmente 26 b-f stützen sich über eine Gleitplatte an dem Oberteil der Biegewange 12 ab. Im Übrigen gilt das zu den Schiebesegmenten der Figur 6 Gesagte.
    • Bezugszeichen:
    • 1
    Werkstück
    1a
    langer Schenkel
    1b
    kurzer Schenkel
    2
    Halteabschnitt
    3
    Biegeabschnitt
    4
    Biegeabschnitt
    5
    Pressentisch
    6
    Grundplatte
    7
    Halteeinrichtung, Unterteil
    8
    Halteeinrichtung, Oberteil
    9
    Deckplatte
    10
    Rotationsteil
    11
    erste Biegewange
    12
    zweite Biegewange
    12a
    Pressplatte, Stempel
    12b
    Oberteil
    12c
    Oberteil
    13
    Feder
    14
    Gleitplatte
    15
    Gleitplatte
    16
    Gelenkelement
    17
    Gelenkelement
    18
    Gelenkelement
    19
    Gelenkelement
    20
    Führungssäule
    21
    -
    22
    Antriebseinrichtung
    23
    Gelenkelement
    24
    Gelenkelement
    25a-d
    Segmente
    26a-f
    Segmente
    F
    Zugkraft
    K
    Klemmkraft
    P
    Pressenkraft
    R
    Rotationsachse
    V
    Vorschubrichtung
    ra
    Außenradius
    X, Y, Z
    Werkstückachsen
    α
    Schwenkwinkel
    β
    Neigung

Claims (16)

  1. Verfahren zum Biegen eines Werkstücks, bei dem
    (a) das Werkstück (1) mittels einer Halteeinrichtung (7, 8) in einem Halteeingriff gehalten,
    (b) in einem von der Halteeinrichtung (7, 8) in Längsrichtung vorragenden Biegeabschnitt (3, 4) mittels Reibschluss zwischen Biegewangen (11, 12) geklemmt
    (c) und durch Biegen umgeformt wird, indem die Biegewangen (11, 12) mit dem geklemmten Biegeabschnitt (3, 4) relativ zu der Halteeinrichtung (7, 8) mittels einer Rotationsbewegung aus einer ersten Biegewangenposition in eine zweite Biegewangenposition um eine Rotationsachse (R) bewegt werden,
    (d) wobei zumindest ein überwiegender Teil der das Biegen bewirkenden Biegekraft mittels einer im Reibschluss wirkenden Reibkraft in den Biegeabschnitt (3, 4) eingeleitet wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    (e) die Rotationsachse (R) zu der von den Biegewangen (11, 12) auf das Werkstück (1) ausgeübten Klemmkraft (K) zumindest im Wesentlichen parallel ist.
  2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem das Werkstück (1) nach dem Biegen relativ zu der Halteeinrichtung (7, 8) in die Richtung, in die der Biegeabschnitt (3, 4) von der Halteeinrichtung (7, 8) vorragt, bis in eine neue Werkstückposition vorwärts bewegt und durch Wiederholung der Schritte (a) bis (d) weiter gebogen wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem
    (f) der Reibschluss der Biegewangen (11, 12) in der zweiten Biegewangenposition gelöst wird,
    (g) die Biegewangen (11, 12) in die erste Biegewangenposition zurück bewegt werden,
    (h) der Halteeingriff der Halteeinrichtung (7, 8) gelöst
    (i) und das Werkstück (1) relativ zu der Halteeinrichtung (7, 8) in die Richtung, in die der Biegeabschnitt (3, 4) von der Halteeinrichtung (7, 8) vorragt, bis in eine neue Werkstückposition vorwärts bewegt wird
    (j) und bei dem die Schritte (a) bis (d) für ein inkrementelles Biegen an dem in der neuen Werkstückposition befindlichen Werkstück (1) wiederholt werden.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zwischen einem im Halteeingriff befindlichen Halteabschnitt (2) des Werkstücks (1) und einem zwischen den Biegewangen (11, 12) geklemmten Teilabschnitt (4) des Biegeabschnitts (3, 4) ein freier Teilabschnitt (3) des Biegeabschnitts (3, 4) verbleibt, in dem zumindest ein überwiegender Teil der Biegeumformung stattfindet, wenn die Biegewangen (11, 12) in die zweite Biegewangenposition bewegt werden.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche und wenigstens einem der folgenden Merkmale:
    - der Biegeabschnitt (3, 4) wird bei der Biegeumformung um die Rotationsachse (R), vorzugsweise eine relativ zu der Halteeinrichtung (7, 8) ortsfeste Rotationsachse (R), gestreckt oder gestaucht;
    - der Biegeabschnitt (3, 4) wird bei dem Biegen um die Rotationsachse (R) gestreckt oder gestaucht, die sich zumindest im Wesentlichen orthogonal zu der in dem Reibschluss auf den Biegeabschnitt (3, 4) wirkenden Reibkraft erstreckt.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem als das Werkstück (1) ein Flachblech oder offenes Blechprofil verwendet, das Flachblech oder ein Schenkel (1a) des Blechprofils flach zwischen den Biegewangen (11, 12) geklemmt und um eine in Dickenrichtung des Flachblechs oder des geklemmten Schenkels (1a) erstreckte Rotationaschse (R) gebogen wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Werkstück (1) von wenigstens einer der Biegewangen (11, 12) im Reibschluss geprägt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens eine der Biegewangen (11, 12) längs einer Biegelinie des Werkstücks (1) in Segmente (25a-d; 26a-f) segmentiert ist, die in Anpassung an eine durch das Biegen erzeugte Krümmung des Biegeabschnitts (3, 4) beweglich miteinander verbunden sind, und bei dem wenigstens zwei der Segmente bei dem Biegen gegen das Werkstück (1) gepresst werden, um dieses zu klemmen.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Werkstück (1) profiliert ist mit einem ersten Schenkel (1a), der in dem Reibschluss von den Biegewangen (11, 12) geklemmt wird, und einem längs des ersten Schenkels (1a) mit einer Neigung (β) abragenden zweiten Schenkel (1b), der zur Verhinderung einer Änderung der Neigung (β) bei dem Biegen von einer der Biegewangen (11, 12) gestützt wird.
  10. Biegewerkzeug, umfassend:
    (a) eine Halteeinrichtung (7, 8) zum Halten eines Werkstücks (1),
    (b) eine erste Biegewange (11) und eine zweite Biegewange (12), zwischen denen ein von der Halteeinrichtung (7, 8) vorragender Biegeabschnitt (3, 4) des Werkstücks (1) mit einer Klemmkraft (K) klemmbar ist,
    (c) wobei die Biegewangen (11, 12) zum Biegen relativ zu der Halteeinrichtung (7, 8) rotatorisch um eine Rotationsachse (R) bewegbar sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    (d) die Rotationsachse (R) zu der Klemmkraft (K) eine Neigung von höchstens 30° aufweist, sich vorzugsweise zumindest im Wesentlichen orthogonal zu einer in dem Reibschluss auf den Biegeabschnitt (3, 4) wirkenden Reibkraft erstreckt.
  11. Biegewerkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Biegewange (12) in Richtung der Klemmkraft (K) auf die erste Biegewange (11) zu bewegbar und gegen den Biegeabschnitt (3, 4) pressbar ist.
  12. Biegewerkzeug nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein überwiegender Teil der das Biegen bewirkenden Biegekraft mittels eines von der Klemmkraft (K) erzeugten Reibschlusses in den Biegeabschnitt (3, 4) eingeleitet wird.
  13. Biegewerkzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Biegewangen (11, 12) längs einer Biegelinie des Werkstücks (1) in Segmente (25a-d; 26a-f) segmentiert ist, die in Anpassung an eine durch das Biegen erzeugbare Krümmung des Biegeabschnitts (3, 4) beweglich miteinander verbunden sind, wobei wenigstens eines der Segmente zum Klemmen und Einleiten der Biegekraft gegen den Biegeabschnitt (3, 4) pressbar ist.
  14. Biegewerkzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (1) profiliert ist mit einem ersten Schenkel (1a) und einem längs des ersten Schenkels (1a) mit einer Neigung (β) abragenden zweiten Schenkel (1b), der erste Schenkel (1a) flach zwischen den Biegewangen (11, 12) liegend mittels der Biegewangen (11, 12) klemmbar ist und der zweite Schenkel (1b) von einer der Biegewangen (11, 12) seitlich stützbar ist, um einer Änderung der Neigung (β) entgegen zu wirken.
  15. Biegewerkzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 14, umfassend eine Vorschubeinrichtung, mittels der das Werkstück (1) relativ zu der Halteeinrichtung (7, 8) in die Richtung, in die der Biegeabschnitt (3, 4) von der Halteeinrichtung (7, 8) vorragt, weiterbewegt werden kann.
  16. Biegewerkzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 15, und wenigstens einem der folgenden Merkmale:
    (i) das Biegewerkzeug umfasst eine Antriebseinrichtung (22) für einen hin- und hergehenden Antrieb der Biegewangen (11, 12) um die Rotationsachse (R);
    (ii) das Biegewerkzeug umfasst eine Zu- und Abstelleinrichtung zum Lösen und Herstellen eines Halteeingriffs der Halteeinrichtung (7, 8) und eines Klemmeingriffs der Biegewangen (11, 12) und eine Steuerungseinrichtung für eine abgestimmte Steuerung der Vorschubeinrichtung, der Antriebseinrichtung (22) und der Zu- und Abstelleinrichtung, wobei die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet ist, die Vorschubeinrichtung, die Antriebseinrichtung (22) und die Zu- und Abstelleinrichtung für die Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 oder 3 aufeinander abgestimmt zu steuern.
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