EP3771502A1 - Verfahren und umformvorrichtung zum herstellen eines flansche aufweisenden bauteils aus metallblech - Google Patents

Verfahren und umformvorrichtung zum herstellen eines flansche aufweisenden bauteils aus metallblech Download PDF

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EP3771502A1
EP3771502A1 EP19382652.6A EP19382652A EP3771502A1 EP 3771502 A1 EP3771502 A1 EP 3771502A1 EP 19382652 A EP19382652 A EP 19382652A EP 3771502 A1 EP3771502 A1 EP 3771502A1
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EP
European Patent Office
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flanges
component
forming
forming device
calibration tool
Prior art date
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Granted
Application number
EP19382652.6A
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English (en)
French (fr)
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EP3771502B1 (de
Inventor
Joaquin Piccini
Iñaki Arroyo
Asier Bilbao
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Gestamp Umformtechnik GmbH
Gestamp Bizkaia SA
Autotech Engineering SL
Gestamp Servicios SA
Gestamp Aveiro Industria de Acessorios de Automoveis SA
Original Assignee
Gestamp Servicios SA
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Publication date
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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
    • B21D19/00—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes
    • B21D19/08—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes by single or successive action of pressing tools, e.g. vice jaws
    • 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
    • B21D5/01—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves between rams and anvils or abutments

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a component from sheet metal, preferably sheet steel or aluminum, in which a sheet metal blank is formed into a component having flanges by reshaping, for example deep drawing, and in which a calibration process is carried out to achieve a predetermined dimensional accuracy of the flanges .
  • the invention further relates to a forming device for producing a component having flanges from sheet metal, in particular a forming device for performing a method of the type mentioned above.
  • the flanges of the component produced by forming can also be referred to as wings or flanks.
  • a component with flanges from sheet metal for example a body component with a U-shaped cross-section made from high-strength sheet steel
  • the flanges produced by the forming process often spring open or spring back.
  • the component then often does not have the required dimensional accuracy.
  • Insufficient dimensional accuracy of the component can lead to further production problems if, after the forming process, component flanges of two components, for example a right and a left sheet metal shell, are welded together to form a tubular hollow body, in particular welded in a butt joint. Serious dimensional deviations in the component flanges can cause failure of the component or welded connection, especially when butt joint welding.
  • the JP 2014 4618 A discloses an apparatus for forming high-strength steel blanks into components with a U-shaped cross-sectional profile.
  • the steel blanks clamped between a punch and an upper hold-down device are first formed by an essentially vertical downward movement of die parts, whereupon the die parts are then shifted along inclined sliding surfaces by cams in the direction of the die. Any cracking of the components shaped in this way should be compensated for by overbending.
  • the JP 2005 305 493 A shows a forming device with a multi-part die, which is arranged on a displaceable die table and has a first die part for bending and a second die part for overbending.
  • the overbending after the bending is intended to compensate for any cracking of the component produced by means of the forming device and to achieve high dimensional accuracy.
  • the operation of the respective forming press line may have to be stopped in order to achieve the required dimensional accuracy of the components, in order to readjust the forming and / or calibration tools or to replace them with other forming and / or calibration tools to exchange. This is associated with considerable labor and material costs.
  • the present invention is based on the object of creating a method and a forming device of the type mentioned above, with which a predetermined dimensional accuracy of the components produced by forming can be ensured in an economical manner even if the chemical composition and / or change the thickness of the steel or metal sheet over the length of the steel or metal coil used, although it is / are within the tolerance band of the steel manufacturer.
  • the method according to the invention makes it possible to ensure, in an economical manner, a high degree of dimensional accuracy for components having flanges which are produced by forming sheet metal, in particular high-strength sheet steel.
  • the method according to the invention makes it possible to compensate for different degrees of cracking, which usually occurs in the forming process of high-strength sheet metal, during a cycle duration of the production without interrupting the operation of the forming press line. In this way, scrap, loss of time and costs incurred by adapting conventional forming tools with the aim of avoiding cracking can be largely reduced.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that the forming of the sheet metal blank into a component having flanges and the calibration of the flanges of the component are carried out by means of a forming device or forming press having a forming tool, the calibration tool being carried out by means of the forming device in the cycle of the forming device or in time the press is driven. This allows the component flanges to be calibrated in order to achieve the required dimensional accuracy of the component, which is inexpensive and energy-efficient in terms of production technology.
  • Another advantageous embodiment of the invention is characterized in that the actual position of the flanges is detected by means of an optical system, preferably a laser system. In this way, the actual position of the component flanges can be recorded quickly and reliably after a forming process has been carried out.
  • a calibration tool is used as the calibration tool, which one or more has height-adjustable devices for setting a driver stroke and / or a slide stroke.
  • the lifting movement of a forming device can advantageously be converted into a lifting movement for calibrating the component flanges.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that a calibration tool is used as the calibration tool, which several independently has mutually controllable slide for calibrating the flanges, so that the flanges can be calibrated independently in different areas. In this way, the flanges of such components can be calibrated very precisely.
  • the forming device according to the invention for producing a component having flanges from sheet metal comprises a forming tool for forming a sheet metal blank into a component having flanges and at least one calibration tool for calibrating the flanges in order to bring the flanges into a predetermined dimensional accuracy.
  • the forming device is characterized by a detection device for detecting an actual position of the flanges after a forming process has been carried out, an evaluation device for comparing data of the recorded actual position with data of a target position of the flanges of the component to be manufactured, a processor for calculating a deviation of the actual position from the desired position of the flanges, and a control device for automatically controlling the calibration tool as a function of the calculated deviation in order to calibrate the flanges of the component and thereby bring them into the specified dimensional accuracy.
  • the shaping device according to the invention offers the same advantages that are specified above with regard to the method according to the invention.
  • the forming device according to the invention can be designed according to the method according to the invention.
  • An advantageous embodiment of the forming device according to the invention is thus characterized, for example, in that the calibration tool is driven by means of the forming device in the cycle with which the forming device or a press having the forming device works, that is, without stopping the production line.
  • the detection device is an optical detection device, preferably a camera or laser system.
  • the detection device can also be referred to as a measuring device or inspection device.
  • the detection device is preferably mounted on a robot or robot system.
  • the method according to the invention and the forming device according to the invention are designed, for example, in such a way that data of an actual position of the flanges of the manufactured component recorded after a forming process has been carried out is compared with data of a target position of the flanges of the component to be manufactured and, by means of a processor, a possibly existing position Deviation of the actual position from the target position of the flanges is calculated.
  • a height of a height-adjustable device of the respective calibration tool is calculated, the calculated height corresponding to a dimension that is suitable or necessary for setting a driver stroke and / or a slide stroke and thus to achieve a specified dimensional accuracy of the component flanges.
  • the calibration tool of the forming device according to the invention has one or more height-adjustable devices for setting a driver stroke and / or a slide stroke (cam stroke).
  • the respective height-adjustable device can for example have bodies which can be displaced relative to one another and which have contact surfaces assigned to one another which are essentially located on a plane inclined to the direction of movement of the driver stroke.
  • An essentially stepless or finely graduated calibration of the component flanges can be carried out by means of such displaceable bodies.
  • the mutually associated contact surfaces of the bodies that can be displaced relative to one another preferably have tooth surfaces (toothings) corresponding to one another in the manner of straight toothed racks.
  • the tooth surfaces (teeth) of the displaceable body preferably have a relatively small pitch.
  • the height difference between the tooth tips of two immediately adjacent teeth on the contact surface of the height-adjustable device, which is inclined to the direction of movement of the driver stroke, is also relatively small.
  • the division of the tooth surfaces, i. H. the distance between two immediately adjacent teeth is approx. 6 mm, the height difference between the tooth tips of two immediately adjacent teeth being approx. 0.2 mm.
  • the forming device according to the invention has a coupling or lifting device, by means of which the bodies which can be displaced relative to one another can be brought out of contact before displacement and in contact with one another after displacement.
  • This embodiment is particularly useful if the mutually associated contact surfaces of the bodies that can be displaced relative to one another have tooth surfaces (toothings) corresponding to one another in the manner of straight toothed racks.
  • the coupling or lifting device has, for example, resilient elements such. B. on compression springs which push apart the relative to one another displaceable body before a displacement or with the forming device open. Subsequently, the closing of the shaping device, in particular after the bodies have been displaced relative to one another, causes the said bodies to come into force-locking and / or form-locking contact again, the resilient elements being compressed.
  • a further advantageous embodiment of the forming device according to the invention is characterized in that at least one of the displaceable bodies is coupled to a servomotor.
  • the servomotor is preferably a servomotor, i. H. an electric motor that allows control of the angular position of its shaft as well as the speed of rotation and its acceleration.
  • the servomotor or servomotor is preferably provided with a sensor for determining the position of the motor shaft. This allows the height-adjustable device for calibrating the component flanges to be controlled very precisely.
  • the servomotor or servomotor can also be referred to as an electric stepper motor.
  • the calibration tool of the forming device according to the invention has a plurality of independently controllable slides for calibrating the component flanges. This allows the component flanges to be calibrated with a particularly precise fit during operation of the forming device, in accordance with the component-specific dimensional accuracy requirements, with locally different calibration operations being able to take place from component to component, if necessary.
  • slides can be segmented.
  • the processor and / or the evaluation device of the forming device according to the invention converts, for example, a signal proportional to the calculated height of the height-adjustable device of the calibration tool, which can also be referred to as a height signal, into a number of teeth of the above-mentioned tooth surfaces.
  • the number of teeth obtained in this way is then converted into a number of steps for controlling the servomotor or servomotor, a single step corresponding to an angle of rotation of the motor shaft of, for example, 1.8 °.
  • One complete revolution of the motor shaft then corresponds to 200 steps.
  • the processor and / or the evaluation device are preferably designed such that he or she can carry out this signal conversion for each of the height-adjustable devices or for each of the independently controllable slides of the calibration tool.
  • the processor and / or the evaluation device is assigned, for example, a programmable logic controller to which the data resulting from the signal conversion are transmitted. These data include, for example, at least pulse signals and direction of rotation signals.
  • the programmable logic controller controls the respective servomotor (stepper motor) as a function of the received data, so that its motor shaft assumes the position determined by the processor or the evaluation device.
  • a further advantageous embodiment of the invention is characterized in that the or more of the slides are arranged such that they jointly act on the flange in question to calibrate one of the flanges of the component, an acting force of the respective slider being variably adjustable. The force of action of the slide can thus be variably adjusted to one another.
  • a calibration tool 1 is shown schematically, which is or will be integrated into a (not shown) forming device or press for producing a component B having flanges F1, F2 from sheet steel, preferably high-strength sheet steel.
  • the forming device has a table 2 and an upper part 3 that can be raised and lowered.
  • On the press table 2 is a lower one Forming tool (not shown) mounted to which an upper forming tool (not shown) is assigned, which is mounted on the underside of the upper part 3.
  • the component B produced from a sheet steel blank by forming, for example deep drawing, has two opposing flanges F1, F2 connected in one piece by a central web. Viewed in cross section, the component B has a substantially U-shaped cross-sectional profile.
  • the table 2 is preferably provided with two lower forming tools (not shown) and the upper part 3 is provided with two upper forming tools (not shown) assigned to the lower forming tools, so that two components B1, B2, each of the flanges F1 , F2 can be produced simultaneously.
  • the two components B1, B2, for example a left and a right or an upper and a lower sheet steel shell, are connected to one another by welding, for example by arc welding, in a subsequent operation at the flange edges E1, E2 which run essentially parallel to the respective central web, so that a tubular or hollow column-like component, for example a chassis or body component.
  • the two components B1, B2 are preferably connected by welding, with the flange edges E1, E2 preferably being butt-welded to one another.
  • Fig. 4 As in Fig. 4 shown, several calibration tools are mounted on the table 2, by means of which, for example, two, namely an upper component B1 and a lower component B2, each having flanges F1, F2 and are to be connected to one another at their flange edges E1, E2 by welding, before Connection operation (joining operation) can be calibrated.
  • the component flanges F1, F2 are calibrated during a press cycle.
  • a detection device for example a camera or laser system, detects the flange position and after the forming operation, preferably deep-drawing operation transmits the measurement data to an evaluation device 4.
  • the detection device can have several sensors 5, preferably optical sensors, for example CCD sensors (cf. Fig. 5 ).
  • the sensors 5 are arranged, for example, in the area of the forming tools, in the area of a transfer device, by means of which the respective component B1, B2 produced in the forming process and having flanges is transported to one of the calibration tools 1, and / or in the area of the respective calibration tool 1.
  • the evaluation device 4 compares the measurement data, which correspond to the actual position of the flanges F1, F2, with data of a desired position of the flanges of the component to be manufactured.
  • the evaluation device 4 is provided with a processor which calculates a (possible) deviation of the actual position from the target position of the flanges F1, F2.
  • the evaluation device 4 and / or the processor are connected to a control device 6 by means of which the respective calibration tool 1 is automatically controlled as a function of the calculated deviation in order to calibrate the flanges F1, F2 of the respective component B1, B2 and thereby achieve a specified dimensional accuracy bring to.
  • the respective calibration tool 1 has, for example, a stamp-shaped carrier 11 on which the three-dimensionally shaped component B is placed with its central web so that the flanges F1, F2 of the component point downward.
  • a hold-down device 12 is assigned to the carrier 11, which is connected to the upper part 3 of the forming device and, in the closed state of the forming device, presses the central web of the component B against the carrier 11.
  • the sides 11.1, 11.2 of the carrier 11 are slightly undercut or converge towards the top of the table 2 of the forming device, so that the respective flange F1, F2 of the component B can be bent by a certain amount in the direction of the carrier side 11.1, 11.2 if necessary (see. Figures 1a and 1b ).
  • the respective calibration tool 1 has at least one horizontally movable cam or slide 8, which can be moved against the force of a resilient element (not shown), for example a tension or compression spring, by means of a vertically movable driver 10.
  • the slides 8 are provided, for example, with interchangeable molds 8.2 which face the sides 11.1, 11.2 of the carrier 11.
  • the driver 10 which can also be referred to as a cam driver, has a contact surface (driver surface) 10.1, which lies in a plane that is inclined to its direction of movement, and on a contact surface (sliding surface) 8.1 of the slide 8 that is correspondingly inclined to the direction of movement of the driver 10 is applied.
  • the two adjacent contact surfaces 8.1, 10.1 define a displacement angle ⁇ with the horizontal or the plane of movement of the slide 8.
  • the respective driver 10 is connected to the upper part 3 of the forming device so that it is moved together with the upper part 3 in the same direction.
  • the respective calibration tool 1 comprises one or more height-adjustable devices 14 for setting the vertical driver stroke and thus the horizontal slide stroke.
  • the respective height-adjustable device 14 has bodies 14.1, 14.2 which are displaceable relative to one another and which have mutually associated contact surfaces 14.11, 14.21 which are essentially located on a plane inclined to the direction of movement of the driver stroke.
  • the two bodies 14.1, 14.2 thus represent self-adaptive elements for setting the vertical driver stroke.
  • the bodies (self-adaptive elements) 14.1, 14.2 of the respective height-adjustable device 14 are designed in the manner of straight toothed racks, with their mutually corresponding tooth surfaces 14.11, 14.21 are formed essentially in a plane lying obliquely to the direction of movement of the driver stroke. Thus, there is a height difference Z between immediately adjacent tooth tips and immediately adjacent tooth valleys (see Fig. 2 enlarged Detailed display).
  • the adjustable height of the height-adjustable device 14 is denoted by h.
  • At least one of the displaceable bodies 14.1, 14.2, for example the lower body 14.1, is coupled to a servomotor M, preferably a servomotor.
  • the motor shaft drives, for example, a spindle shaft on which a spindle nut sits, which is positively and rotatably mounted in a holder 14.10 connected to the displaceable body 14.1.
  • the motor M moves the body 14.1 coupled to it, there is a relative movement between the two bodies 14.1, 14.2.
  • the self-adaptive body (elements) 14.1, 14.2 are provided with a coupling or lifting device 20, by means of which the bodies 14.1, 14.2, which are displaceable relative to one another, can be brought out of contact before a displacement and again in contact with one another after the displacement has taken place, so that their Tooth surfaces disengage and then re-engage.
  • the coupling or lifting device 20 has, for example, compression springs 21 which push the bodies 14.1, 14.2, which can be displaced relative to one another, apart before displacement or when the press is open.
  • the height h of the height-adjustable device 14 made up of the bodies 14.1, 14.2 has changed.
  • the vertical stroke of the driver 10 is varied and a certain displacement path of the slide 8 is effected in accordance with the slide contact surface angle ⁇ .
  • the shaping device or the calibration tool 1 has several independently controllable slides 8 for calibrating the component flanges F1, F2.
  • the or more of the slides 8 are preferably arranged so that they are used to calibrate one of the flanges F1, F2 of the Component B1, B2 act jointly on the flange F1 or F2 in question, an acting force of the respective slide 8 being variably adjustable.
  • At least one slide per component flange F1, F2 is arranged in the forming device for each component B.
  • at least four slides 8 are thus arranged in the forming device.
  • the shaped surface 8.3 of the slide 8 facing the flange F1, F2 of the component B1, B2 essentially corresponds to a section of the flange profile of the component B1, B2.
  • one of the two component flanges F1, F2 and the associated shaped surface 8.3 of the slide (s) 8 have a curved profile in the xy direction, ie in the horizontal.
  • the control device 6 of the forming device according to the invention is preferably equipped with a memory-programmable controller which controls the movements of the respective servomotor M. Furthermore, the evaluation device 4 and / or the control device 6 can be provided with a man-machine interface 30, via which a user or operating personnel from the outside with components of the forming device, for example with the evaluation device 4, the processor and / or the programmable memory Control 6 can communicate.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils (B) aus Metallblech, bei dem ein Metallblechzuschnitt durch Umformen in ein Flansche (F1, F2) aufweisendes Bauteil (B) umgeformt wird, und bei dem zur Erzielung einer vorgegebenen Maßhaltigkeit der Flansche (F1, F2) ein Kalibrierprozess durchgeführt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: Erfassen einer Ist-Stellung der Flansche (F1, F2) nach Durchführung eines Umformprozesses, Vergleichen von Daten der erfassten Ist-Stellung mit Daten einer Soll-Stellung der Flansche (F1, F2) des herzustellenden Bauteils (B), Berechnen einer Abweichung der Ist-Stellung von der Soll-Stellung der Flansche (F1, F2), und automatisches Steuern mindestens eines Kalibrierwerkzeuges in Abhängigkeit der berechneten Abweichung, um die Flansche (F1, F2) des Bauteils (B) zu kalibrieren und dadurch in die vorgegebene Maßhaltigkeit zu bringen. Des Weiteren wird eine Umformvorrichtung zum Herstellen eines Flansche (F1, F2) aufweisenden Bauteils (B) aus Metallblech, insbesondere eine Umformvorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens der voranstehend genannten Art beschrieben und beansprucht.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils aus Metallblech, vorzugsweise Stahl- oder Aluminiumblech, bei dem ein Metallblechzuschnitt durch Umformen, beispielsweise Tiefziehen, in ein Flansche aufweisendes Bauteil umgeformt wird, und bei dem zur Erzielung einer vorgegebenen Maßhaltigkeit der Flansche ein Kalibrierprozess durchgeführt wird.
  • Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Umformvorrichtung zum Herstellen eines Flansche aufweisenden Bauteils aus Metallblech, insbesondere eine Umformvorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens der voranstehend genannten Art.
  • Die Flansche des durch Umformen hergestellten Bauteils können auch als Flügel oder Flanken bezeichnet werden.
  • Beim Herstellen eines Flansche aufweisenden Bauteils aus Metallblech, beispielsweise eines im Querschnitt U-förmigen Karosseriebauteils aus hochfestem Stahlblech, durch Umformen, insbesondere Tiefziehen eines hierfür geeigneten Metallblechzuschnitts kommt es häufig zu einem sogenannten Aufspringen oder Rückfedern der durch den Umformprozess erzeugten Flansche. Das Bauteil weist dann oft nicht die geforderte Maßhaltigkeit auf. Eine nicht ausreichende Maßhaltigkeit des Bauteils kann zu weiteren Fertigungsproblemen führen, wenn nach dem Umformprozess Bauteilflansche zweier Bauteile, zum Beispiel eine rechte und eine linke Blechschale, miteinander zu einem rohrförmigen Hohlkörper verschweißt, insbesondere im Stumpfstoß verschweißt werden. Gravierende Maßabweichungen der Bauteilflansche können ein Versagen der Bauteil- bzw. Schweißverbindung, insbesondere beim Stumpfstoßschweißen, verursachen.
  • Das Aufsprungverhalten derartiger Blechbauteile hängt insbesondere von der chemischen Zusammensetzung und der Dicke des verwendeten Metallblechs ab, die je nach Stahl- oder Metallsorte durch bestimmte Toleranzbereiche beschränkt sind. Doch selbst wenn die Toleranzbereiche bei einem typischen Stahl- der Metallcoil eingehalten werden, kann über die gesamte Coillänge ein unterschiedliches, sich veränderndes Aufsprungverhalten bei durch Umformen, insbesondere Tiefziehen erzeugten Bauteilflanschen auftreten.
  • Die JP 2014 4618 A offenbart eine Vorrichtung zum Umformen von hochfesten Stahlplatinen in Bauteile mit U-förmigem Querschnittsprofil. Die zwischen einem Stempel und einem oberen Niederhalter eingespannten Stahlplatinen werden zunächst durch eine im Wesentlichen vertikale Abwärtsbewegung von Matrizenteilen umgeformt, worauf die Matrizenteile dann entlang schräger Gleitflächen von Nocken in Richtung des Stempels verschoben werden. Ein Aufspringen der so geformten Bauteile soll durch ein Überbiegen kompensiert werden.
  • Die JP 2005 305 493 A zeigt eine Umformvorrichtung mit einer mehrteiligen Matrize, die auf einem verschiebbaren Matrizentisch angeordnet ist und ein erstes Matrizenteil zum Biegen und ein zweites Matrizenteil zum Überbiegen aufweist. Durch das nach dem Biegen folgende Überbiegen soll ein Aufspringen des mittels der Umformvorrichtung hergestellten Bauteils kompensiert und eine hohe Maßhaltigkeit erreicht werden.
  • Mit diesen bekannten Umformvorrichtungen lässt sich nur dann eine hohe Maßhaltigkeit bei den damit hergestellten Bauteilen erreichen, wenn die hierzu verwendeten Stahlcoils über ihre gesamte Coillänge eine homogene chemische Zusammensetzung sowie eine konstante Blechdicke aufweisen. Diese Voraussetzungen sind jedoch in der Praxis oft nicht gegeben, insbesondere nicht bei hochfesten Edelstählen, die von Stahlherstellern nicht mit einem engen Bereich mechanischer Eigenschaften hergestellt werden können, so dass die gewünschte Maßhaltigkeit der Bauteile mittels solcher Umformvorrichtungen nicht immer ohne weiteres erzielt wird. Ändern sich die chemische Zusammensetzung und/oder die Blechdicke über die Coillänge, muss gegebenenfalls zur Erzielung einer geforderten Maßhaltigkeit der Bauteile der Betrieb der betreffenden Umformpressenlinie gestoppt werden, um die Umform- und/oder Kalibrierwerkzeuge neu einzustellen oder gegen andere Umform- und/oder Kalibrierwerkzeuge auszutauschen. Dies ist mit einem erheblichen Arbeits- und Materialkostenaufwand verbunden.
  • Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Umformvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem bzw. der sich eine vorgegebene Maßhaltigkeit der durch Umformen hergestellten Bauteile auch dann in wirtschaftlicher Weise sicherstellen lässt, wenn sich die chemische Zusammensetzung und/oder die Dicke des Stahl- oder Metallblechs über die Länge des dabei verwendeten Stahl- oder Metallcoils ändern, obwohl sie innerhalb des Toleranzbandes des Stahlherstellers liegt/liegen.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen bzw. durch eine Umformvorrichtung mit den in Anspruch 6 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Bauteils aus Metallblech, vorzugsweise Stahlblech, bei dem ein Metall- oder Stahlblechzuschnitt durch Umformen in ein Flansche aufweisendes Bauteil, beispielsweise in ein im Querschnitt U-förmiges Fahrwerks- oder Karosseriebauteil, umgeformt und bei dem zur Erzielung einer vorgegebenen Maßhaltigkeit der Flansche ein Kalibrierprozess durchgeführt wird, ist gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:
    • Erfassen einer Ist-Stellung der Flansche nach Durchführung eines Umformprozesses, Vergleichen von Daten der erfassten Ist-Stellung mit Daten einer Soll-Stellung der Flansche des herzustellenden Bauteils,
    • Berechnen einer Abweichung der Ist-Stellung von der Soll-Stellung der Flansche, und automatisches Steuern mindestens eines Kalibrierwerkzeuges in Abhängigkeit der berechneten Abweichung, um die Flansche des Bauteils zu kalibrieren und dadurch in die vorgegebene Maßhaltigkeit zu bringen.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich eine hohe Maßhaltigkeit von Flansche aufweisenden Bauteilen, die durch Umformen von Metallblech, insbesondere hochfestem Stahlblech hergestellt werden, in wirtschaftlicher Weise sicherstellen. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, unterschiedliche Grade des Aufspringens, das üblicherweise beim Umformprozess von hochfestem Metallblech auftritt, während einer Zyklusdauer der Produktion zu kompensieren, ohne den Betrieb der Umformpressenlinie zu unterbrechen. Somit können Ausschuss, Zeitverlust sowie Kosten, die durch Anpassen herkömmlicher Umformwerkzeuge mit dem Ziel der Vermeidung eines Aufspringens anfallen, weitgehend reduziert werden.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Umformen des Metallblechzuschnitts in ein Flansche aufweisendes Bauteil und das Kalibrieren der Flansche des Bauteils mittels einer ein Umformwerkzeug aufweisenden Umformvorrichtung oder Umformpresse ausgeführt werden, wobei das Kalibrierwerkzeug mittels der Umformvorrichtung im Takt der Umformvorrichtung bzw. im Takt der Presse angetrieben wird. Hierdurch lässt sich eine Kalibrierung der Bauteilflansche zur Erzielung einer geforderten Maßhaltigkeit des Bauteils produktionstechnisch günstig und energieeffizient verwirklichen.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Stellung der Flansche mittels eines optischen Systems, vorzugsweise eines Lasersystems erfasst wird. Auf diese Weise lässt sich die Ist-Stellung der BauteilFlansche nach Durchführung eines Umformprozesses schnell und zuverlässig erfassen.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird als Kalibrierwerkzeug ein Kalibrierwerkzeug verwendet, welches eine oder mehrere höhenverstellbare Vorrichtungen zur Einstellung eines Treiberhubes und/oder eines Schieberhubes aufweist. Hierdurch lässt sich die Hubbewegung einer Umformvorrichtung vorteilhaft in eine Hubbewegung zur Kalibrierung der Bauteilflansche umwandeln.
  • Zur Erzielung einer hohen Maßhaltigkeit von relativ langen und/oder komplex geformten Bauteilen, welche Flansche aufweisen und durch Umformen von Metallblech, insbesondere hochfestem Stahlblech hergestellt werden, sieht eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass als Kalibrierwerkzeug ein Kalibrierwerkzeug verwendet wird, das mehrere unabhängig voneinander steuerbare Schieber zum Kalibrieren der Flansche aufweist, so dass die Flansche in verschiedenen Bereichen unabhängig voneinander kalibriert werden können. Auf diese Weise lassen sich die Flansche derartiger Bauteil sehr passgenau kalibrieren.
  • Die erfindungsgemäße Umformvorrichtung zum Herstellen eines Flansche aufweisenden Bauteils aus Metallblech, insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, umfasst ein Umformwerkzeug zum Umformen eines Metallblechzuschnitts in ein Flansche aufweisendes Bauteil und mindestens ein Kalibrierwerkzeug zum Kalibrieren der Flansche, um die Flansche in eine vorgegebene Maßhaltigkeit zu bringen. Zudem ist die erfindungsgemäße Umformvorrichtung gekennzeichnet durch
    eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Ist-Stellung der Flansche nach Durchführung eines Umformprozesses,
    eine Auswertevorrichtung zum Vergleichen von Daten der erfassten Ist-Stellung mit Daten einer Soll-Stellung der Flansche des herzustellenden Bauteils,
    einen Prozessor zum Berechnen einer Abweichung der Ist-Stellung von der Soll-Stellung der Flansche, und
    eine Steuerungsvorrichtung zum automatischen Steuern des Kalibrierwerkzeuges in Abhängigkeit der berechneten Abweichung, um die Flansche des Bauteils zu kalibrieren und dadurch in die vorgegebene Maßhaltigkeit zu bringen.
  • Die erfindungsgemäße Umformvorrichtung, deren Kalibrierwerkzeug auch als selbstadaptives Kalibrierwerkzeug bezeichnet werden kann, bietet die gleichen Vorteile, die oben in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren angegeben sind. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Umformvorrichtung entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgeführt sein. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Umformvorrichtung ist somit beispielsweise dadurch gekennzeichnet, dass das Kalibrierwerkzeug mittels der Umformvorrichtung in dem Takt, mit welchem die Umformvorrichtung bzw. eine die Umformvorrichtung aufweisende Presse arbeitet, angetrieben wird, das heißt, ohne die Fertigungslinie anzuhalten.
  • Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Umformvorrichtung sieht vor, dass die Erfassungsvorrichtung eine optische Erfassungsvorrichtung, vorzugsweise ein Kamera- oder Lasersystem ist. Die Erfassungsvorrichtung kann auch als Messvorrichtung oder Inspektionsvorrichtung bezeichnet werden. Die Erfassungsvorrichtung ist vorzugsweise an einem Roboter oder Robotersystem montiert.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Umformvorrichtung sind beispielsweise derart ausgestaltet, dass damit Daten einer nach Durchführung eines Umformprozesses erfassten Ist-Stellung der Flansche des hergestellten Bauteils mit Daten einer Soll-Stellung der Flansche des herzustellenden Bauteils verglichen werden und mittels eines Prozessors eine möglicherweise vorhandene Abweichung der Ist-Stellung von der Soll-Stellung der Flansche berechnet wird.
  • Bei der Berechnung der Abweichung wird beispielsweise eine Höhe einer höhenverstellbaren Vorrichtung des jeweiligen Kalibrierwerkzeuges berechnet, wobei die berechnete Höhe einem Maß entspricht, das zur Einstellung eines Treiberhubes und/oder eines Schieberhubes und damit zur Erzielung einer vorgegebenen Maßhaltigkeit der Bauteilflansche geeignet oder erforderlich ist.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung weist das Kalibrierwerkzeug der erfindungsgemäßen Umformvorrichtung eine oder mehrere höhenverstellbare Vorrichtungen zur Einstellung eines Treiberhubes und/oder eines Schieberhubes (Nockenhubes) auf. Dabei kann die jeweilige höhenverstellbare Vorrichtung beispielsweise relativ zueinander verschiebbare Körper aufweisen, die einander zugeordnete Kontaktflächen haben, die sich im Wesentlichen auf einer zur Bewegungsrichtung des Treiberhubes geneigten Ebene befinden. Mittels solcher verschiebbarer Körper lässt sich eine im Wesentlichen stufenlose oder fein abgestufte Kalibrierung der Bauteilflansche durchführen.
  • In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Umformvorrichtung weisen die einander zugeordneten Kontaktflächen der relativ zueinander verschiebbaren Körper vorzugsweise miteinander korrespondierende Zahnflächen (Verzahnungen) nach Art von geradverzahnten Zahnstangen auf.
  • Die Zahnflächen (Verzahnungen) der verschiebbaren Körper weisen vorzugsweise eine relativ geringe Teilung auf. Auch ist der Höhenunterschied zwischen den Zahnspitzen zweier unmittelbar benachbarter Zähne der schräg zur Bewegungsrichtung des Treiberhubes liegenden Kontaktfläche der höhenverstellbaren Vorrichtung relativ klein. Beispielsweise kann die Teilung der Zahnflächen, d. h. der Abstand zweier unmittelbar benachbarter Zähne, ca. 6 mm betragen, wobei der Höhenunterschied zwischen den Zahnspitzen zweier unmittelbar benachbarter Zähne ca. 0,2 mm beträgt.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die erfindungsgemäße Umformvorrichtung eine Kupplungs- oder Hebeeinrichtung auf, mittels der die relativ zueinander verschiebbaren Körper vor einer Verschiebung außer Kontakt und nach erfolgter Verschiebung in Kontakt miteinander bringbar sind. Diese Ausgestaltung ist insbesondere zweckmäßig, wenn die einander zugeordneten Kontaktflächen der relativ zueinander verschiebbaren Körper miteinander korrespondierende Zahnflächen (Verzahnungen) nach Art von geradverzahnten Zahnstangen aufweisen.
  • Die Kupplungs- oder Hebeeinrichtung weist beispielsweise federelastische Elemente, z. B. Druckfedern auf, welche die relativ zueinander verschiebbaren Körper vor einer Verschiebung bzw. bei geöffneter Umformvorrichtung auseinander drücken. Anschließend bewirkt das Schließen der Umformvorrichtung, insbesondere nachdem die Körper relativ zueinander verschoben wurden, dass besagte Körper wieder in kraftschlüssigen und/oder formschlüssigen Kontakt gelangen, wobei die federelastischen Elemente komprimiert werden.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Umformvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der verschiebbaren Körper mit einem Stellmotor gekoppelt ist. Bei dem Stellmotor handelt es vorzugsweise um einen Servomotor, d. h. einen Elektromotor, der eine Kontrolle (Steuerung) der Winkelposition seiner Welle sowie der Drehgeschwindigkeit und seiner Beschleunigung gestattet. Der Stellmotor bzw. Servomotor ist vorzugsweise mit einem Sensor zur Positionsbestimmung der Motorwelle versehen. Hierdurch lässt sich die höhenverstellbare Vorrichtung zur Kalibrierung der Bauteilflansche sehr genau steuern. Der Stellmotor bzw. Servomotor kann auch als elektrischer Schrittmotor bezeichnet werden.
  • Ferner ist es vorteilhaft, wenn das Kalibrierwerkzeug der erfindungsgemäßen Umformvorrichtung nach einer weiteren Ausgestaltung mehrere unabhängig voneinander steuerbare Schieber zum Kalibrieren der Bauteilflansche aufweist. Hierdurch kann die Kalibrierung der Bauteilflansche während des Betriebes der Umformvorrichtung besonders passgenau, den bauteilspezifischen Maßhaltigkeitsanforderungen entsprechend durchgeführt werden, wobei erforderlichenfalls von Bauteil zu Bauteil örtlich unterschiedliche Kalibrieroperationen erfolgen können.
  • Des Weiteren können die Schieber segmentiert ausgeführt sein.
  • Der Prozessor und/oder die Auswertevorrichtung der erfindungsgemäßen Umformvorrichtung wandelt/n beispielsweise ein der berechneten Höhe der höhenverstellbaren Vorrichtung des Kalibrierwerkzeuges proportionales Signal, das auch als Höhensignal bezeichnet werden kann, in eine Anzahl von Zähnen der oben genannten Zahnflächen um. Die so erhaltene Anzahl von Zähnen wird dann in eine Anzahl von Schritten zur Steuerung des Stellmotors oder Servomotors umgewandelt, wobei ein einzelner Schritt einem Drehwinkel der Motorwelle von beispielsweise 1,8° entspricht. Eine vollständige Umdrehung der Motorwelle entspricht dann 200 Schritten.
  • Der Prozessor und/oder die Auswertevorrichtung sind vorzugsweise derart ausgestaltet, dass er bzw. sie diese Signalumwandlung für jede der höhenverstellbaren Vorrichtungen oder für jeden der unabhängig voneinander steuerbaren Schieber des Kalibrierwerkzeuges durchführen kann/können.
  • Dem Prozessor und/oder der Auswertevorrichtung ist dabei beispielsweise eine speicherprogrammierbare Steuerung zugeordnet, an welche die aus der Signalumwandlung resultierenden Daten übertragen werden. Diese Daten umfassen beispielsweise zumindest Pulssignale und Drehrichtungssignale. Die speicherprogrammierbare Steuerung steuert in Abhängigkeit der empfangenen Daten den jeweiligen Stellmotor (Schrittmotor), so dass dessen Motorwelle die durch den Prozessor bzw. die Auswertevorrichtung ermittelte Position einnimmt.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die oder mehrere der Schieber so angeordnet sind, dass sie zum Kalibrieren eines der Flansche des Bauteils gemeinsam auf den betreffenden Flansch einwirken, wobei eine Einwirkkraft des jeweiligen Schiebers variabel einstellbar ist. Die Einwirkkraft der Schieber ist somit variabel zueinander einstellbar.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen schematisch:
    • Fig. 1
    ein erfindungsgemäßes Kalibrierwerkzeug mit einem darin eingelegten, Flansche aufweisenden Bauteil, das durch Umformen eines Metallblechzuschnittes hergestellt wurde, in einer vertikalen Schnittansicht, wobei sich höhenverstellbare Vorrichtungen zur Einstellung eines vertikalen Treiberhubes und eines horizontalen Schieberhubes des Kalibrierwerkzeugs in Fig. 1a in einer ersten Stellung und in Fig. 1b in einer zweiten Stellung befinden;
    Fig. 2
    einen vergrößerten Abschnitt einer der höhenverstellbare Vorrichtungen aus Fig. 1a sowie eine weiter vergrößerte Detaildarstellung einer Verzahnung der der höhenverstellbaren Vorrichtung;
    Fig. 3
    eine Kupplungs- oder Hebeeinrichtung, mittels der die relativ zueinander verschiebbaren Körper der höhenverstellbaren Vorrichtung vor einer Verschiebung außer Kontakt und nach erfolgter Verschiebung in Kontakt miteinander gebracht werden können, in einer vertikalen Schnittansicht;
    Fig. 4
    einen Abschnitt eines Tisches der Umformvorrichtung mit mehreren darauf montierten Kalibrierwerkzeugen der in Fig. 1 schematisch dargestellten Art, in Draufsicht; und
    Fig. 5
    Komponenten zur automatischen Steuerung eines Kalibrierwerkzeuges einer erfindungsgemäßen Umformvorrichtung.
  • In den Figuren 1a und 1b ist ein Kalibrierwerkzeug 1 schematisch dargestellt, das in eine (nicht näher dargestellte) Umformvorrichtung oder Presse zum Herstellen eines Flansche F1, F2 aufweisenden Bauteils B aus Stahlblech, vorzugsweise hochfestem Stahlblech, integriert ist bzw. wird. Die Umformvorrichtung weist einen Tisch 2 und ein heb- und senkbares Oberteil 3 auf. Auf dem Pressentisch 2 ist ein unteres Umformwerkzeug (nicht gezeigt) montiert, dem ein oberes Umformwerkzeug (nicht gezeigt) zugeordnet ist, welches an der Unterseite des Oberteils 3 montiert ist.
  • Das aus einem Stahlblechzuschnitt durch Umformen, beispielsweise Tiefziehen, hergestellte Bauteil B weist zwei sich gegenüberliegende, durch einen Mittelsteg einteilig verbundene Flansche F1, F2 auf. Im Querschnitt betrachtet hat das Bauteil B ein im Wesentlichen U-förmiges Querschnittsprofil.
  • Vorzugsweise sind der Tisch 2 mit zwei unteren Umformwerkzeugen (nicht gezeigt) und das Oberteil 3 mit zwei den unteren Umformwerkzeugen zugeordneten oberen Umformwerkzeugen (nicht gezeigt) versehen, so dass in der Umformvorrichtung durch Umformen von Stahlblechzuschnitten zwei Bauteile B1, B2, die jeweils Flansche F1, F2 aufweisen, gleichzeitig hergestellt werden können. Die beiden Bauteile B1, B2, beispielsweise eine linke und eine rechte oder eine obere und eine untere Stahlblechschale werden in einer Folgeoperation an den im Wesentlichen parallel zu dem jeweiligen Mittelsteg verlaufenden Flanschkanten E1, E2 miteinander durch Schweißen, beispielsweise durch Lichtbogenschweißen verbunden, so dass sich ein rohrartiges oder hohlsäulenartiges Bauteil, beispielsweise ein Fahrwerks- oder Karosseriebauteil ergibt. Die Verbindung der beiden Bauteile B1, B2 erfolgt vorzugsweise durch Schweißen, wobei die Flanschkanten E1, E2 vorzugsweise im Stumpfstoß aneinander geschweißt werden.
  • Wie in Fig. 4 gezeigt, sind auf dem Tisch 2 mehrere Kalibrierwerkzeuge montiert, mittels derer beispielsweise zwei, nämlich ein oberes Bauteil B1 und ein unteres Bauteil B2, die jeweils Flansche F1, F2 aufweisen und miteinander an ihren Flanschkanten E1, E2 durch Schweißen verbunden werden sollen, vor der Verbindungsoperation (Fügeoperation) kalibriert werden.
  • Die Bauteilflansche F1, F2 werden während eines Pressentaktes kalibriert. Hierzu erfasst eine Erfassungsvorrichtung, beispielsweise ein Kamera- oder Lasersystem, nach der Umformoperation, vorzugsweise Tiefziehoperation, die Flanschstellung und überträgt die Messdaten an eine Auswertevorrichtung 4. Die Erfassungsvorrichtung kann mehrere Sensoren 5, vorzugsweise optische Sensoren, beispielsweise CCD-Sensoren aufweisen (vgl. Fig. 5). Die Sensoren 5 sind beispielsweise im Bereich der Umformwerkzeuge, im Bereich einer Transfervorrichtung, mittels der das jeweilige im Umformprozess hergestellte, Flansche aufweisende Bauteil B1, B2 zu einem der Kalibrierwerkzeuge 1 transportiert wird, und/oder im Bereich des jeweiligen Kalibrierwerkzeugs 1 angeordnet.
  • Die Auswertevorrichtung 4 vergleicht die Messdaten, welche der Ist-Stellung der Flansche F1, F2 entsprechen, mit Daten einer Soll-Stellung der Flansche des herzustellenden Bauteils. Die Auswertevorrichtung 4 ist mit einem Prozessor versehen, der eine (mögliche) Abweichung der Ist-Stellung von der Soll-Stellung der Flansche F1, F2 berechnet.
  • Die Auswertevorrichtung 4 und/oder der Prozessor sind mit einer Steuerungsvorrichtung 6 verbunden, mittels der das jeweilige Kalibrierwerkzeug 1 in Abhängigkeit der berechneten Abweichung automatisch gesteuert wird, um die Flansche F1, F2 des jeweiligen Bauteils B1, B2 zu kalibrieren und dadurch in eine vorgegebene Maßhaltigkeit zu bringen. Das jeweilige Kalibrierwerkzeug 1 weist hierzu beispielsweise einen stempelförmigen Träger 11 auf, auf den das dreidimensional geformte Bauteil B mit seinem Mittelsteg gelegt wird, so dass die Flansche F1, F2 des Bauteils nach unten weisen. Dem Träger 11 ist ein Niederhalter 12 zugeordnet, der mit dem Oberteil 3 der Umformvorrichtung verbunden ist und im geschlossenen Zustand der Umformvorrichtung den Mittelsteg des Bauteils B gegen den Träger 11 drückt. Die Seiten 11.1, 11.2 des Trägers 11 sind geringfügig hinterschnitten bzw. konvergieren in Richtung der Oberseite des Tisches 2 der Umformvorrichtung, so dass der jeweilige Flansch F1, F2 des Bauteils B erforderlichenfalls um ein bestimmtes Maß in Richtung des Trägerseite 11.1, 11.2 gebogen werden kann (vgl. Figuren 1a und 1b).
  • Ferner weist das jeweilige Kalibrierwerkzeug 1 mindestens einen horizontal beweglichen Nocken oder Schieber 8 auf, der gegen die Kraft eines federelastischen Elements (nicht gezeigt), beispielsweise einer Zug- oder Druckfeder, mittels eines vertikal beweglichen Treibers 10 verschoben werden kann. Die Schieber 8 sind beispielsweise mit auswechselbaren Formwerkzeugen 8.2 versehen, die den Seiten 11.1, 11.2 des Trägers 11 zugewandt sind.
  • Der Treiber 10, der auch als Nockentreiber bezeichnet werden kann, hat eine Kontaktfläche (Treiberfläche) 10.1, die in einer geneigt zu seiner Bewegungsrichtung verlaufenden Ebene liegt und an einer entsprechend schräg zu der Bewegungsrichtung des Treibers 10 ausgebildeten Kontaktfläche (Schiebefläche) 8.1 des Schiebers 8 anliegt. Die beiden aneinander liegenden Kontaktflächen 8.1, 10.1 definieren mit der Horizontalen bzw. der Bewegungsebene des Schiebers 8 einen Verschiebungswinkel α. Der jeweilige Treiber 10 ist mit dem Oberteil 3 der Umformvorrichtung verbunden, so dass er zusammen mit dem Oberteil 3 jeweils in gleicher Richtung bewegt wird.
  • Des Weiteren umfasst das jeweilige Kalibrierwerkzeug 1 eine oder mehrere höhenverstellbare Vorrichtungen 14 zur Einstellung des vertikalen Treiberhubes und damit des horizontalen Schieberhubes. Wie insbesondere in Fig. 2 gezeigt ist, weist die jeweilige höhenverstellbare Vorrichtung 14 relativ zueinander verschiebbare Körper 14.1, 14.2 auf, die einander zugeordnete Kontaktflächen 14.11, 14.21 haben, die sich im Wesentlichen auf einer zur Bewegungsrichtung des Treiberhubes geneigten Ebene befinden. Die beiden Körper 14.1, 14.2 stellen somit selbst-adaptive Elemente zur Einstellung des vertikalen Treiberhubes dar. Die Körper (selbst-adaptiven Elemente) 14.1, 14.2 der jeweiligen höhenverstellbaren Vorrichtung 14 sind nach Art von geradverzahnten Zahnstangen ausgebildet, wobei ihre miteinander korrespondierenden Zahnflächen 14.11, 14.21 im Wesentlichen in einer schräg zur Bewegungsrichtung des Treiberhubes liegenden Ebene ausgebildet sind. Somit ist ein Höhenunterschied Z zwischen unmittelbar benachbarten Zahnspitzen sowie unmittelbar benachbarten Zahntälern vorhanden (vgl. in Fig. 2 vergrößerte Detaildarstellung). Mit h ist die einstellbare Höhe der höhenverstellbaren Vorrichtung 14 bezeichnet.
  • Mindestens einer der verschiebbaren Körper 14.1, 14.2, beispielsweise der untere Körper 14.1, ist mit einem Stellmotor M, vorzugsweise einem Servomotor gekoppelt. Die Motorwelle treibt beispielsweise eine Spindelwelle an, auf der eine Spindelmutter sitzt, die formschlüssig und drehbar in einem mit dem verschiebbaren Körper 14.1 verbundenen Halter 14.10 gelagert ist. Wenn der Motor M den mit ihm gekoppelten Körper 14.1 verschiebt, ergibt sich eine Relativbewegung zwischen den beiden Körpern 14.1, 14.2.
  • Die selbst-adaptiven Körper (Elemente) 14.1, 14.2 sind mit einer Kupplungs- oder Hebeeinrichtung 20 versehen, mittels der die relativ zueinander verschiebbaren Körper 14.1, 14.2 vor einer Verschiebung außer Kontakt und nach erfolgter Verschiebung wieder in Kontakt miteinander bringbar sind, so dass ihre Zahnflächen außer Eingriff und anschließend wieder in Eingriff gelangen. Die Kupplungs- oder Hebeeinrichtung 20 weist beispielsweise Druckfedern 21 auf, welche die relativ zueinander verschiebbaren Körper 14.1, 14.2 vor einer Verschiebung bzw. bei geöffneter Presse auseinander drücken. Nachdem eine Relativbewegung der beiden Körper entlang der schrägen Ebene ausgeführt wurde und die Zahnflächen wieder in Eingriff stehen, hat sich die Höhe h der aus den Körpern 14.1, 14.2 aufgebauten höhenverstellbaren Vorrichtung 14 geändert. Durch die Änderung der Höhe der höhenverstellbaren Vorrichtung 14 wird der Vertikalhub des Treibers 10 variiert und entsprechend dem Schieberkontaktflächenwinkel α ein bestimmter Verschiebeweg des Schiebers 8 bewirkt.
  • In Fig. 4 ist zu erkennen, dass die Umformvorrichtung bzw. das Kalibrierwerkzeug 1 mehrere unabhängig voneinander steuerbare Schieber 8 zum Kalibrieren der Bauteilflansche F1, F2 aufweist. Dabei sind die oder mehrere der Schieber 8 vorzugsweise so angeordnet, dass sie zum Kalibrieren einer der Flansche F1, F2 des Bauteils B1, B2 gemeinsam auf den betreffenden Flansch F1 oder F2 einwirken, wobei eine Einwirkkraft des jeweiligen Schiebers 8 variabel einstellbar ist.
  • Vorzugsweise ist pro Bauteil B mindestens jeweils ein Schieber pro Bauteilflansch F1, F2 in der Umformvorrichtung angeordnet. Bei gleichzeitigem Formen von zwei Bauteilen B1, B2, die jeweils zwei Flansche F1, F2 aufweisen, sind somit in der Umformvorrichtung mindestens vier Schieber 8 angeordnet.
  • Die dem Flansch F1, F2 des Bauteils B1, B2 zugewandte Formfläche 8.3 des Schiebers 8 entspricht im Wesentlichen einem Abschnitt des Flanschverlaufes des Bauteils B1, B2. Beispielsweise haben einer der beiden Bauteilflansche F1, F2 und die zugeordnete Formfläche 8.3 des oder der Schieber 8 einen kurvenförmigen Verlauf in xy-Richtung, d. h. in der Horizontalen. Der andere der beiden Bauteilflansche F1, F2 und die Formfläche 8.3 des ihm zugeordneten Schiebers 8 können dagegen einen im Wesentlichen geradlinigen Verlauf in xy-Richtung aufweisen (vgl. Fig. 4).
  • Die Steuerungsvorrichtung 6 der erfindungsgemäßen Umformvorrichtung ist vorzugsweise mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung ausgestattet, welche die Bewegungen des jeweiligen Stellmotors M steuert. Des Weiteren kann die Auswertevorrichtung 4 und/oder die Steuerungsvorrichtung 6 mit einer Mensch-Maschinen-Schnittstelle 30 versehen sein, über die ein Nutzer bzw. Bedienpersonal von außen mit Komponenten der Umformvorrichtung, beispielsweise mit der Auswertevorrichtung 4, dem Prozessor und/oder der speicherprogrammierbaren Steuerung 6 kommunizieren kann.

Claims (15)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Bauteils (B; B1, B2) aus Metallblech, bei dem ein Metallblechzuschnitt durch Umformen in ein Flansche (F1, F2) aufweisendes Bauteil (B; B1, B2) umgeformt wird, und bei dem zur Erzielung einer vorgegebenen Maßhaltigkeit der Flansche (F1, F2) ein Kalibrierprozess durchgeführt wird,
    gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:
    Erfassen einer Ist-Stellung der Flansche (F1, F2) nach Durchführung eines Umformprozesses,
    Vergleichen von Daten der erfassten Ist-Stellung mit Daten einer Soll-Stellung der Flansche (F1, F2) des herzustellenden Bauteils (B; B1, B2),
    Berechnen einer Abweichung der Ist-Stellung von der Soll-Stellung der Flansche (F1, F2), und
    automatisches Steuern mindestens eines Kalibrierwerkzeuges (1) in Abhängigkeit der berechneten Abweichung, um die Flansche (F1, F2) des Bauteils (B; B1, B2) zu kalibrieren und dadurch in die vorgegebene Maßhaltigkeit zu bringen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Umformen des Metallblechzuschnitts in ein Flansche (F1, F2) aufweisendes Bauteil (B; B1, B2) und das Kalibrieren der Flansche (F1, F2) des Bauteils (B; B1, B2) mittels einer ein Umformwerkzeug aufweisenden Umformvorrichtung ausgeführt werden, wobei das Kalibrierwerkzeug (1) mittels der Umformvorrichtung im Takt der Umformvorrichtung oder im Takt einer Presse, mit welchem die Umformvorrichtung oder die Presse arbeitet, angetrieben wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Stellung der Flansche (F1, F2) mittels eines optischen Systems, vorzugsweise eines Kamera- oder Lasersystems erfasst wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Kalibrierwerkzeug (1) ein Kalibrierwerkzeug verwendet wird, das eine oder mehrere höhenverstellbare Vorrichtungen (14) zur Einstellung eines Treiberhubes und/oder eines Schieberhubes aufweist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Kalibrierwerkzeug (1) ein Kalibrierwerkzeug verwendet wird, das mehrere unabhängig voneinander steuerbare Schieber (8) zum Kalibrieren der Flansche (F1, F2) aufweist.
  6. Umformvorrichtung zum Herstellen eines Flansche (F1, F2) aufweisenden Bauteils (B; B1, B2) aus Metallblech, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einem Umformwerkzeug zum Umformen eines Metallblechzuschnitts in ein Flansche (F1, F2) aufweisendes Bauteil (B; B1, B2) und mit mindestens einem Kalibrierwerkzeug (1) zum Kalibrieren der Flansche, um die Flansche in eine vorgegebene Maßhaltigkeit zu bringen, gekennzeichnet durch
    eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Ist-Stellung der Flansche (F1, F2) nach Durchführung eines Umformprozesses,
    eine Auswertevorrichtung zum Vergleichen von Daten der erfassten Ist-Stellung mit Daten einer Soll-Stellung der Flansche (F1, F2) des herzustellenden Bauteils (B; B1, B2),
    einen Prozessor zum Berechnen einer Abweichung der Ist-Stellung von der Soll-Stellung der Flansche (F1, F2), und
    eine Steuerungsvorrichtung zum automatischen Steuern des Kalibrierwerkzeuges in Abhängigkeit der berechneten Abweichung, um die Flansche (F1, F2) des Bauteils (B; B1, B2) zu kalibrieren und dadurch in die vorgegebene Maßhaltigkeit zu bringen.
  7. Umformvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalibrierwerkzeug (1) mittels der Umformvorrichtung in einem Takt, mit welchem die Umformvorrichtung oder eine Presse arbeitet, angetrieben wird.
  8. Umformvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsvorrichtung eine optische Erfassungsvorrichtung, vorzugsweise ein Kamera- oder Lasersystem ist.
  9. Umformvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalibrierwerkzeug (1) eine oder mehrere höhenverstellbare Vorrichtungen (14) zur Einstellung eines Treiberhubes und/oder eines Schieberhubes aufweist.
  10. Umformvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige höhenverstellbare Vorrichtung (14) relativ zueinander verschiebbare Körper (14.1, 14.2) aufweist, die einander zugeordnete Kontaktflächen (14.11, 14.21) haben, die sich auf einer zur Bewegungsrichtung des Treiberhubes geneigten Ebene befinden.
  11. Umformvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugeordneten Kontaktflächen (14.11, 14.21) miteinander korrespondierende Zahnflächen nach Art von geradverzahnten Zahnstangen aufweisen.
  12. Umformvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch eine Kupplungs- oder Hebeeinrichtung (20), mittels der die relativ zueinander verschiebbaren Körper (14.1, 14.2) vor einer Verschiebung außer Kontakt und nach erfolgter Verschiebung in Kontakt miteinander bringbar sind.
  13. Umformvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der verschiebbaren Körper (14.1, 14.2) mit einem Stellmotor (M) gekoppelt ist.
  14. Umformvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalibrierwerkzeug (1) mehrere unabhängig voneinander steuerbare Schieber (8) zum Kalibrieren der Flansche (F1, F2) aufweist.
  15. Umformvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die oder mehrere der Schieber (8) so angeordnet sind, dass sie zum Kalibrieren einer der Flansche (F1, F2) des Bauteils (B; B1, B2) gemeinsam auf den betreffenden Flansch (F1, F2) einwirken, wobei eine Einwirkkraft des jeweiligen Schiebers (8) variabel einstellbar ist.
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