WO2005046902A1 - Werkzeug und innenhochdruck-umformen eines hohlprofils - Google Patents

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WO2005046902A1
WO2005046902A1 PCT/EP2004/011239 EP2004011239W WO2005046902A1 WO 2005046902 A1 WO2005046902 A1 WO 2005046902A1 EP 2004011239 W EP2004011239 W EP 2004011239W WO 2005046902 A1 WO2005046902 A1 WO 2005046902A1
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WO
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hollow profile
tool
cutting
embossing
cutting device
Prior art date
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PCT/EP2004/011239
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English (en)
French (fr)
Inventor
Helmut Augustin
Stephan HÖFIG
Carsten Rogowski
Original Assignee
Daimlerchrysler Ag
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Publication date
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Priority to CA002544242A priority patent/CA2544242A1/en
Priority to EP04790191A priority patent/EP1677923A1/de
Priority to US10/577,807 priority patent/US20070245797A1/en
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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
    • B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
    • B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
    • B21D26/033—Deforming tubular bodies
    • B21D26/047—Mould construction
    • 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
    • B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
    • B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
    • B21D26/033—Deforming tubular bodies
    • B21D26/035—Deforming tubular bodies including an additional treatment performed by fluid pressure, e.g. perforating

Definitions

  • the invention relates to a tool for forming a hollow profile according to the hydroforming process according to the preamble of claim 1 and an associated method according to the preamble of claim 11.
  • the present invention deals with the problem of specifying a method for hydroforming, with which in particular a rationalized manufacturing process can be achieved. Furthermore, a tool is to be created that is suitable for the above-mentioned method, with which various method steps in particular can be combined.
  • the invention is based on the general idea of forming a tool for reshaping the hollow profile according to the internal high-pressure shaping method also for embossing an embossing on the outside of the hollow profile and in addition for punching the hollow profile.
  • the tool has at least one embossing die which is adjustable transversely to the longitudinal extent of the hollow profile and at least one punch arranged coaxially in the embossing stamp.
  • the solution according to the invention thus offers the advantage that three process steps, namely hydroforming, stamping and punching, can be carried out in a single tool, so that in particular no tool change is required, which results in a rationalized production process.
  • the solution according to the invention thus contributes to streamlining the manufacturing process and thereby to achieving time and cost advantages.
  • the solution according to the invention ensures that the holes produced by the punch have a high degree of position and shape accuracy relative to the embossing, and the quality of the hollow profiles produced can thereby be significantly increased. In comparison to previous manufacturing processes, in which the embossments and / or the holes were subsequently introduced into the already shaped hollow profiles, subsequent deformation and thus dimensional inaccuracy of the hollow profile can now be avoided.
  • the solution according to the invention offers the great advantage that the embossing stamp does not adversely affect the dimensional accuracy, that is to say the position and the shape of the holes produced, by the embossing.
  • the tool according to the invention can first be punched and then embossed after hydroforming, or vice versa.
  • the tool can also be designed for cutting a flange on the hollow profile, as a result of which a further method step can be integrated without changing the tool.
  • the stamping die can be arranged in such a way that it holds a cutting device of the tool which extends parallel to the longitudinal extent of the hollow profile and which is adjustable in the transverse direction of the hollow profile crosses and penetrates the embossing process in a corresponding opening.
  • a side of the cutting device facing the hollow profile is designed as a shaping die wall against which the hollow profile rests during hydroforming, this results in simplified kinematics for the tool, which can be used, for example, for higher cycle times.
  • the tool has a lower die and an upper die, which are adjustable relative to one another.
  • the embossing stamp can expediently be adjustably mounted on or in one of these dies.
  • there is a defined relative position between the stamping die and the respective die which improves the accuracy of the manufacturing process.
  • the cutting device can either be integrated into one of the dies, the cutting edge then forming an integral part of the respective die, or the cutting edge is designed as a separate component and fixed in position on one of the dies, or the cutting device is arranged on one of the dies in a stroke-adjustable manner ,
  • the illustrated variants of the arrangement of the cutting device on the tool already indicate the wide possibilities that the invention opens up with regard to process-optimized arrangement variants of the cutting devices.
  • An embodiment of the cutting device as a separate component, which is fixed in position on one of the matrices, offers the advantage, for example, that after a larger number of cutting processes, the cutting device or the cutting edge can be replaced simply and quickly, thereby reducing the maintenance effort Tool can be lowered.
  • the lower weight of the cutting device that has to be moved results in a significantly quieter operation of the tool compared to the upper or lower die.
  • the integration of the cutting device into one of the dies or the formation of the In contrast, the cutting edge as an integral part offers the advantage that it enables a particularly precise and powerful cutting process to be achieved.
  • the solution according to the invention thus offers the possibility of reacting flexibly to the most varied of requirements with regard to the material and / or workpiece to be processed.
  • At least one hold-down device is provided in the area of the cutting edge, which fixes the flange of the hollow profile at least during the cutting process.
  • a hold-down device in conjunction with a positioning device, which presses the hollow profile before and during the cutting and forming process against the side of the cutting device facing the hollow profile, ensures that the hollow profile is held in position during the cutting process, thereby ensuring precise and high-quality cutting.
  • the hold-down device also ensures that the hollow profile is always positioned the same way within the tool, as a result of which a high, reproducible dimensional accuracy and thus uniformity of the hollow profiles to be produced is achieved.
  • FIG. 1 shows a cross section through a tool according to the invention with an inserted hollow profile before the cutting or forming process
  • FIG. 2 shows a representation as in FIG. 1, but with the positioning device actuated
  • FIG. 3 shows a cross section through the tool according to the invention after the cutting and forming process and before the embossing or punching process
  • FIG. 4 shows a representation as in FIG. 3, but with the embossing and punching process completed
  • Fig. 5 shows a cross section through the tool with the upper and lower dies open.
  • a tool 1 according to the invention which is designed for cutting a flange 3 on a hollow profile 2, has a bottom die 7 and an upper die 8, which are adjustable relative to one another.
  • the upper die 8 can be adjusted to the lower die 7 here.
  • the lower die 7 can be adjusted to the upper die 8 or that both are adjustably mounted.
  • the tool 1 has at least one cutting device 4 running parallel to the longitudinal extension and having a cutting edge 5 which is transverse to the hollow profile 2 relative to the hollow profile is adjustable.
  • the sclineid device 4 can be integrated into one of the matrices 7 or 8, the cutting edge
  • the cutting device 4 can also be designed as a separate component which is fixed in position on one of the two dies 7 or 8, here the top die 8.
  • the cutting device 4 can be arranged on one of the matrices 7 or 8 in such a way that it can be adjusted in terms of stroke relative to the respective die 7, 8.
  • a particularly powerful and thereby precise cutting or cutting through of the flange 3 can be achieved, as a result of which the quality of a later end product can be significantly increased.
  • the design of the cutting device 4 as a separate component, which is fixed in position on one of the matrices 7 or 8, offers the great advantage that the exchange of the cutting edge 4, which can be designed, for example, as a cutting knife, is simple and inexpensive. For example, hardened metals which have a particularly long service life can be considered as cutting edge 5.
  • the cutting device 4 together with the cutting edge 5 is arranged to be adjustable on one of the dies 7 or 8
  • the advantage is that the cutting operation is carried out by a closing operation of the tool 1, i.e. moving the upper die 8 towards one another Sub-die 7, can be decoupled.
  • the tool 1 is designed, for example, in such a way that the upper die 8 and the lower die 7 each have an L-shaped shape, which has a cavity when it is moved together 14 form in which the hollow profile 2 can be formed with internal high pressure.
  • This cavity 14 is bounded on at least one side by the die wall 17 of the cutting device 4.
  • a positioning device 9 is provided on the tool 1, which presses the hollow profile 2 against the side 6 of the cutting device 4 facing the hollow profile 2, ie on the die wall 17 thereof, before the cutting and forming process.
  • the positioning device 9 can be designed, for example, as a stamp acted upon by spring force or hydraulic pressure, which is arranged in a retractable and retractable manner in one of the dies 7 or 8, here in the lower die 7. 2, the positioning device 9 is actuated and in the actuated state presses the hollow profile 2 against the side 6 of the cutting device 4.
  • At least one hold-down device 10 is provided, which fixes the flange 3 of the hollow profile 2 at least during the cutting process.
  • a stair-like design of the cutting edge 5 can also provide a second hold-down device 10 which fixes the hollow profile 2 in position in the shaping process or the stamping and punching process following the cutting process.
  • an embossing die 11 is provided which is adjustable transversely to the longitudinal extent of the hollow profile 2 and which embosses the outside of the hollow profile 2 after the shaping process (cf. FIG. 4).
  • the embossing die 11 can preferably be actuated hydraulically and acts during embossing against an internal high pressure pi which prevails within the hollow profile 2.
  • the embossing die 11 can expediently be mounted on or in one of the matrices 7, 8 in an adjustable manner and, for example, be arranged such that it crosses and penetrates the cutting device 4 after the cutting process and during the embossing process in a corresponding opening 12.
  • the stamp 11 moves with the cutting device 4 or the upper die 8 transversely to its embossing direction. It is conceivable here that, for example, an embossing surface 15 formed on the end face of the embossing die 11 is part of the shaping die wall 17 of the cutting device 4.
  • the hollow profile 2 is embossed against the internal high pressure pi umd after the cutting process, so that an additional but optional work step can be carried out with the tool 1 with the embossing.
  • At least one punch 13 is provided in the embossing die 11 and coaxially therewith, which advantageously perforates the hollow profile 2 after the completed embossing process.
  • An embossing direction of the embossing die 11 is parallel to the direction of movement of the punch 13.
  • this punch 13 another work step that can also be carried out optionally, namely the punching of the hollow profile 2, is integrated into the tool 1, as a result of which the manufacturing process can also be rationalized.
  • Embossing or punching against the internal high pressure pi also has the advantage that previously created embossings do not adversely affect through the punching or previously punched holes through the embossing due to the internal high pressure pi, so that a high quality of the hollow profiles 2 produced is achieved can be.
  • the hollow profile 2 is inserted into the tool 1, the two dies 7 and 8 being positioned in the open state, that is to say at a distance from one another.
  • the positioning device 9 according to FIG. 2 presses the hollow profile 2 against the side 6 of the cutting device 4 facing the hollow profile 2, before the cutting and shaping process against the die wall 17.
  • the tool is still in a partially open state, so that a simple adjustment of the hollow profile 2 in the direction of the cutting device 4 is possible.
  • the cutting process takes place after positioning. 3, the upper die 8 moves towards the lower die 7 and cuts off the flange 3 of the hollow profile 2 with the cutting edge 5 located at the front of the cutting device 4 in the direction of movement. At least during the cutting process, at least one hold-down device 10 arranged in the area of the cutting edge 5 fixes the flange 3 of the hollow profile 2. After the cutting process has ended, a second hold-down device 10 fixes the remaining flange stump of the hollow profile 2 and thereby fixes the hollow profile 2 in its position. After the cutting process, a cutting waste (not shown) falls through an ejection chute 16 which, according to FIGS. 1 to 5, runs vertically in the direction of movement of the cutting device 4 in the lower die 7.
  • the hollow profile blank 2 ⁇ is formed and changed by internal high pressure forming 3.
  • the positioning device 9 is actively retracted or passively pushed back to a corresponding extent, that is to say the holding or positioning force of the positioning device 9 is (significantly) less than that which occurs during the shaping Forces that expand the hollow profile 2.
  • an embossing die 11 which can be adjusted transversely to the longitudinal direction of the hollow profile 2, according to FIG. 4, can emboss on the hollow profile 2.
  • Such an embossing process can optionally be selected. 4 the embossing die 11 moves transversely to the longitudinal extent of the hollow profile 2 through the opening 12 in the cutting device 4 and embosses an indentation into an outer wall of the hollow profile 2 with the embossing surface 15 attached at the front in the embossing direction.
  • a punch 13 arranged coaxially in the stamping punch 11 can punch the hollow profile 2 after the stamping process has been completed (cf. FIG. 4).
  • the punch 13 moves transversely to the direction of movement of the cutting device 4 and parallel to the embossing direction of the punch 11 and penetrates an outer wall of the hollow profile 2.
  • a punch 13 is provided in each case according to FIGS. 3 and 4. However, it is also possible for a plurality of punches 13 to be arranged. It is also conceivable that perforation takes place without embossing the hollow profile 2. Due to the stamp 11 or punch 13 acting against the internal high pressure pi, it is possible to carry out both the embossing and the perforation on the hollow profile 2 without these working steps, as in a conventional production method in several steps, negatively influencing one another.
  • the embossing surface 15 of the embossing stamp 11, which is arranged, for example, in the opening 12 of the cutting device 4, can form part of the side 6 of the cutting device 4, which is designed as a shaping die wall 17.
  • the opening 12 only opens during an embossing or punching process and is closed during the cutting process or during the shaping process, as a result of which the shaping die wall 17 is formed entirely by the side 6 of the cutting device 4 facing the hollow profile 2 ,
  • the tool 2 is opened after the cutting and shaping process and / or embossing process and / or punching process by the upper die 8 moving away from the lower die 7.
  • the die 11 and the punch 13 have been inserted into the tool 1 or the cutting device 4 at least to such an extent that the two dies 7 and 8 can be easily moved apart and the hollow profile 2 can be removed from the tool 1.
  • the invention provides for a tool 1, which is designed for forming a hollow profile 2 according to the hydroforming process, to provide an embossing stamp 11 for introducing an impression and therein a punch 13 for making a hole in the hollow profile 2.
  • a cutting device 4 with a shaping die wall 17 can be provided.
  • the invention thus enables a plurality of work steps to be combined, for example the trimming, shaping, embossing and punching of the hollow profile 2 in a production station, so that the tool 1 according to the invention enables a plurality of previously separate work steps to be carried out promptly and without removing the hollow profile 2 the tool 1 can be done.
  • the steps embossing and punching can be carried out optionally, so that with the Tool 1 according to the invention, for example cutting a flange 3, and subsequent shaping and / or subsequent stamping and / or subsequent punching can be carried out.
  • the side 6 of the cutting device 4, which is designed as a shaping matrix wall 17, provides a multifunctional use of the cutting device 4, the cutting device 4 being able to be implemented in a structurally simple manner and at the same time being a particularly successful constructive solution.
  • the embossing die 11 or punch 13, which acts against the internal high pressure pi, can also be used for an exact embossing or perforation of the hollow profile 2, in which the embossing and punching do not adversely affect one another, so that a high-quality end product can be achieved overall.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Werkzeug (1) zum Innenhochdruck-Umformen eines Hohlprofils (2). Erfindungswesentlich ist dabei, dass das Werkzeug (1) sowohl zum Umformen des Hohlprofils (2) als auch zum Einbringen einer Einprägung außen am Hohlprofil (2) als auch zum Einbringen eines Lochs in das Hohlprofil (2) ausgestaltet ist. Das Werkzeug (1) weist zu diesem Zweck einen quer zur Längserstreckung des Hohlprofils (2) verstellbaren Prägestempel (11) sowie einen im Prägestempel (11) koaxial angeordneten Lochstempel (13) auf.

Description

Werkzeug und Innenhochdruck-Umformen eines Hohlprofils
Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Umformen eines Hohlprofils nach dem Innenhochdruck-Umformverfahren gemäß dem 0- berbegriff des Anspruchs 1 sowie ein zugehöriges Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11.
Aus der DE 197 24 037 C2 und der DE 100 30 882 AI sind Verfahren zum Schneiden eines nach dem Innenhochdruck- Umformverfahren hergestellten Hohlkörpers bekannt.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, ein Verfahren zur Innenhochdruck-Umformung anzugeben, mit welchem insbesondere ein rationalisierter Fertigungsprozess erreicht werden kann. Des Weiteren soll ein für das erwähnte Verfahren geeignetes Werkzeug geschaffen werden, mit welchem insbesondere verschiedene Verfahrensschritte zusammengefasst werden können.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausfuhrungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, ein Werkzeug zum Umformen des Hohlprofils nach dem Innenhochdruck- Umformverfahren auch zum Prägen einer Einprägung außen am Hohlprofil und zusätzlich zum Lochen des Hohlprofils auszubilden. Das Werkzeug weist hierzu zumindest einen quer zur Längserstreckung des Hohlprofils verstellbaren Prägestempel sowie wenigstens einen koaxial im Prägestempel angeordneten Lochstempel auf .
Die erfindungsgemäße Lösung bietet somit den Vorteil, dass drei Verfahrensschritte, nämlich das Innenhochdruck-Umformen, das Prägen und das Lochen in einem einzigen Werkzeug durchgeführt werden können, so dass insbesondere kein Werkzeugwechsel erforderlich ist, wodurch sich ein rationalisierter Fertigungsablauf ergibt . Die erfindungsgemäße Lösung trägt somit zu einer Straffung des Fertigungsprozesses und dadurch zur Erzielung von Zeit- bzw. Kostenvorteilen bei. Zudem gewährleistet die erfindungsgemäße Lösung, dass die durch den Lochstempel erzeugten Löcher relativ zur Prägung eine hohe Posi- tions- und Formtreue aufweisen und dadurch die Qualität der hergestellten Hohlprofile deutlich gesteigert werden kann. Im Vergleich zu bisherigen Herstellungsverfahren, bei welchen die Prägungen und/oder die Löcher nachträglich in die bereits fertig geformten Hohlprofile eingebracht wurden, kann nunmehr eine nachträgliche Verformung und damit eine Maßungenauigkeit des Hohlprofils vermieden werden. Auch für den Fall, dass nach dem Erzeugen der Löcher die Prägung erfolgt, bietet die erfindungsgemäße Lösung den großen Vorteil, dass der Prägestempel die Maßgenauigkeit, das heißt die Position und die Form der erzeugten Löcher durch das Prägen nicht nachteilig beeinflusst . Grundsätzlich kann mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug nach dem Innenhochdruck-Umformen zuerst gelocht und dann geprägt werden oder umgekehrt .
Bei einer Weiterbildung kann das Werkzeug außerdem zum Schneiden eines Flansches am Hohlprofil ausgestaltet sein, wodurch ein weiterer Verfahrensschritt ohne Werkzeugwechsel integriert werden kann.
Gemäß einer Weiterbildung kann der Prägestempel so angeordnet sein, dass er eine Schneidvorrichtung des Werkzeugs, die sich parallel zur Längserstreckung des Hohlprofils erstreckt und die in Querrichtung des Hohlprofils verstellbar ist, während des Prägevorgangs in einer entsprechenden Öffnung quert und durchdringt. Insbesondere dann, wenn eine dem Hohlprofil zugewandte Seite der Schneidvorrichtung als formgebende Matrizenwand ausgebildet ist, an die sich das Hohlprofil beim Innenhochdruck-Umformen anlegt, ergibt sich für das Werkzeug eine vereinfachte Kinematik, die beispielsweise für höhere TaktZeiten genutzt werden kann.
Gemäß einer anderen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weist das Werkzeug eine Untermatrize und eine Obermatrize auf, die relativ zueinander verstellbar sind. Zweckmäßig kann der Prägestempel an oder in einer dieser Matrizen verstellbar gelagert sein. Hierdurch herrscht eine definierte Relativlage zwischen Prägestempel und jeweiliger Matrize, was die Genauigkeit des Herstellungsvorgangs verbessert. Außerdem kann die Schneidvorrichtung entweder in eine der Matrizen integriert sein, wobei die Schneidkante dann einen integralen Bestandteil der jeweiligen Matrize bildet, oder aber die Schneidkante ist als separates Bauteil ausgebildet und an einer der Matrizen lagefixiert befestigt oder die Schneidvorrichtung ist an einer der Matrizen hubverstellbar angeordnet. Die dargestellten Varianten der Anordnung der Schneidvorrichtung an dem Werkzeug lassen bereits erkennen, welche breiten Möglichkeiten die Erfindung hinsichtlich prozessoptimierter Anordnungsvarianten der Schneidvorrichtungen eröffnet . Eine Ausbildung der Schn idvorrichtung als separates Bauteil, welches an einer der Matrizen lagefixiert befestigt ist, bietet beispielsweise den Vorteil, dass nach einer größeren Anzahl von Schneidvorgängen, die Schneidvorrichtung bzw. die Schneidkante einfach und schnell ausgetauscht werden kann und dadurch der Wartung-saufwand des Werkzeuges gesenkt werden kann. Bei einer hubverstellbaren Anordnung der Schneidvorrichtung an einer der Matrizen ergibt sich aufgrund des geringeren zu bewegenden Gewichtes der Schneidvorrichtung im Vergleich zur Ober- oder Untermatrize eine deutlich ruhigere Arbeitsweise des Werkzeugs. Die Integration der Schneidvorrichtung in eine der Matrizen oder die Ausbildung der Schneidkante als integraler Bestandteil bietet demgegenüber den Vorteil, dass sich dadurch ein besonders präziser und kraftvoller Schneidvorgang erreichen lässt . Durch die Wahlmöglichkeiten der Anordnung der Schneidvorrichtungen an einer der Matrizen bietet die erfindungsgemäße Lösung somit die Möglichkeit flexibel auf unterschiedlichste Anforderungen hinsichtlich des zu bearbeitenden Materials und/oder Werkstücks zu reagieren.
Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung ist im Bereich der Schneidkante wenigstens ein Niederhalter vorgesehen, welcher den Flansch des Hohlprofiles zumindest während des Schneidvorganges fixiert. Ein derartiger Niederhalter sichert in Verbindung mit einer Positioniereinrichtung, welche das Hohlprofil vor und während dem Schneid- und Umformvorgang gegen die dem Hohlprofil zugewandte Seite der Schneidvorrichtung drückt, eine lagefixierte Halterung des Hohlprofiles während des Schneidvorgangs und dadurch eine exakte und qualitativ hochwertige Schnittführung. Durch den Niederhalter ist zudem eine stets gleiche Positionierung des Hohlprofils innerhalb des Werkzeuges gegeben, wodurch eine hohe reproduzierbare Maßgenauigkeit und damit Gleichheit der herzustellenden Hohlprofile erreicht wird.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktional gleiche oder ähnliche Bauteile beziehen.
Dabei zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Werkzeug mit eingelegtem Hohlprofil vor dem Schneid- bzw. Umformvorgang,
Fig. 2 eine Darstellung wie in Fig. 1, jedoch mit betätigter Positioniereinrichtung,
Fig. 3 einen Querschnitt durch das erfindungsgemäße Werkzeug nach dem Schneid.- und Umformvorgang und vor dem Präge- bzw. Lochvorgang,
Fig. 4 eine Darstellung wie in Fig. 3 jedoch bei abgeschlossenem Präge- und Lochvorgang,
Fig. 5 einen Querschnitt durch das Werkzeug bei geöffneter Ober- und Untermatrize.
Entsprechend Fig. 1 weist ein erfindungsgemäßes Werkzeug 1, welches zum Schneiden eines Flansches 3 an einem Hohlprofil 2 ausgebildet ist, eine TJntermatrize 7 und eine Obermatrize 8 auf, die relativ zueinander verstellbar sind. Gemäß den Darstellungen in den Fig. 1 bis 5 ist hier die Obermatrize 8 auf die Untermatrize 7 zu verstellbar. Generell ist aber auch denkbar, dass die Untermatrize 7 auf die Obermatrize 8 zu verstellbar ist oder beide verstellbar gelagert sind.
Zum Schneiden des Flansches 3 am Hohlprofil 2 weist das Werkzeug 1 zumindest eine parallel zur Längserstreckung verlaufende Schneidvorrichtung 4 mit einer Schneidkante 5 auf, welche relativ zum Hohlprofil in Querrichtung des Hohlprofils 2 verstellbar ist. Die Sclineidvorrichtung 4 kann dabei in eine der Matrizen 7 oder 8 integriert sein, wobei die Schneidkante
5 dann einen integralen Bestandteil der jeweiligen Matrize 7 oder 8 bildet. Alternativ dazu kann die Schneidvorrichtung 4 auch als separates Bauteil ausgebildet sein, welches an einer der beiden Matrizen 7 oder 8, hier der Obermatrize 8, lagefixiert befestigt ist. Als dritte Variante kann die Schneidvorrichtung 4 an einer der Matrizen 7 oder 8 relativ zur jeweiligen Matrize 7, 8 hubverstellbar angeordnet sein.
Bei einer in eine der Matrizen 7 oder 8 integrierten Schneidvorrichtung 4 kann ein besonders kraftvolles und dadurch präzises Abschneiden bzw. Durchtrennen des Flansches 3 erreicht werden, wodurch die Qualität eines späteren Endproduktes deutlich gesteigert werden kann. Die Ausführung der Schneidvorrichtung 4 als separates Bauteil, welches lagefixiert an einer der Matrizen 7 oder 8 befestigt ist, bietet hingegen den großen Vorteil, dass der Austausch der Schneidkante 4, welche beispielsweise als Trennmesser ausgebildet sein kann, einfach und kostengünstig möglich ist. Als Schneidkante 5 kommen beispielsweise gehärtete Metalle in Betracht, welche eine besonders hohe Lebensdauer aufweisen. Bei der dritten A sfuhrungsVariante, bei der die Schneidvorrichtung 4 mitsamt der Schneidkante 5 an einer der Matrizen 7 oder 8 verstellbar angeordnet ist, bietet den Vorteil, dass der Schneidvorgang von einem Schließvorgang des Werkzeug 1, das heißt von einem Aufeinanderzubewegen der Obermatrize 8 auf die Untermatrize 7, entkoppelt werden kann.
Gemäß Fig. 1 ist an einer dem Hohlprofil 2 zugewandten Seite
6 der Schneidvorrichtung 4 eine formgebende Matrizenwand 17 ausgebildet, an die sich das Hohlprofil 2 nach dem Schneidvorgang und beim anschließenden Innenhochdruck-Umformen anlegt. Das Werkzeug 1 ist dabei gemäß den Darstellungen in Fig. 1 bis 5 im Querschnitt z.B. so ausgebildet, dass die O- bermatrize 8 und die Untermatrize 7 jeweils eine L-förmige Gestalt aufweisen, welche beim Zusammenfahren einen Hohlraum 14 bilden, in welchem das Hohlprofil 2 mit Innenhochdruck umgeformt werden kann. Dieser Hohlraum 14 ist dabei wenigstens an einer Seite durch die Matrizenwand 17 der Schneidvorrichtung 4 begrenzt .
Entsprechend Fig. 1 und Fig. 2 ist an dem Werkzeug 1 eine Positioniereinrichtung 9 vorgesehen, welche das Hohlprofil 2 vor dem Schneid- und Umformvorgang gegen die dem Hohlprofil 2 zugewandte Seite 6 der Schneidvorrichtung 4, also an deren Matrizenwand 17 drückt. Die Positioniereinrichtung 9 kann dabei beispielsweise als ein mit Federkraft oder hydraulischem Druck beaufschlagter Stempel ausgebildet sein, welcher aus- und einfahrbar in einer der Matrizen 7 oder 8, hier in der Untermatrize 7, angeordnet ist. Gemäß Fig. 2 ist die Positioniereinrichtung 9 betätigt und drückt in betätigtem Zustand das Hohlprofil 2 gegen die Seite 6 der Schneidvorrichtung 4.
Im Bereich der Schneidkante 5 ist wenigstens ein Niederhalter 10 vorgesehen, welcher den Flansch 3 des Hohlprofiles 2 zumindest während des Schneidvorganges fixiert . Gemäß den Abbildungen in Fig. 3 und 4 kann durch eine treppenartige Ausbildung der Schneidkante 5 auch ein zweiter Niederhalter 10 vorgesehen sein, welcher das Hohlprofil 2 im auf den Schneidvorgang folgenden Umformvorgang bzw. Präge- und Lochvorgang lagefixiert .
Gemäß der Darstellung in Fig. 3 ist ein quer zur Längserstreckung des Hohlprofiles 2 verstellbarer Prägestempel 11 vorgesehen, welcher außen am Hohlprofil 2 nach dem Umformvorgang eine Einprägung (vgl. Fig. 4) anbringt. Der Prägestempel 11 ist dabei vorzugsweise hydraulisch betätigbar und wirkt beim Prägen gegen einen Innenhochdruck pi, welcher innerhalb des Hohlprofiles 2 herrscht. Der Prägestempel 11 kann zweckmäßig an bzw. in einer der Matrizen 7, 8 verstellbar gelagert und zum Beispiel so angeordnet sein, dass er die Schneidvorrichtung 4 nach dem Schneidvorgang und während des Prägevorgangs in einer entsprechenden Öffnung 12 quert und durchdringt. Während des Schneidvorganges bewegt sich der Prägestempel 11 mit der Schneidvorrichtung 4 bzw. der Obermatrize 8 quer zu seiner Prägerichtung. Denkbar ist hierbei, dass beispielsweise eine an der Stirnseite des Prägestempels 11 ausgebildete Prägefläche 15 Teil der formgebenden Matrizenwand 17 der Schneidvorrichtung 4 ist.
Wie oben erwähnt erfolgt die Prägung des Hohlprofiles 2 entgegen dem Innenhochdruck pi umd nach dem Schneidvorgang, so dass mit dem Prägen ein zusätzlicher aber fakultativ durchführbarer Arbeitsschritt mit dem Werkzeug 1 ausgeführt werden kann.
Entsprechend Fig. 3 und 4 ist im Prägestempel 11 und koaxial dazu zumindest ein Lochstempel 13 vorgesehen, welcher das Hohlprofil 2 zweckmäßig nach dem abgeschlossenen Prägevorgang locht. Eine Prägerichtung des Prägestempels 11 ist dabei parallel zur Bewegungsrichtung des Lochstempels 13. Durch diesen Lochstempel 13 wird somit ein weiterer ebenfalls fakultativ durchführbarer Arbeitsschritt, nämlich das Lochen des Hohlprofiles 2, in das Werkzeug 1 integriert, wodurch der Fertigungsprozess zusätzlich rationalisiert werden kann.
Das Prägen bzw. das Lochen entgegen dem Innenhochdruck pi bietet darüber hinaus den Vorteil, dass sich zuvor erstellte Prägungen durch das Lochen bzw. zuvor erstellte Lochungen durch das Prägen aufgrund des Innenhochdruckes pi nicht nachteilig beeinflussen, so dass eine hohe Qualität der hergestellten Hohlprofile 2 erreicht werden kann.
Im Folgenden soll kurz ein mögliches Verfahren zum Schneiden des Hohlprofiles 2 bzw. zum Umformen, Prägen- und/oder Lochen des Hohlprofils 2 erläutert werden:
Entsprechend Fig. 1 wird das Hohlprofil 2 in das Werkzeug 1 eingelegt, wobei die beiden Matrizen 7 und 8 in geöffnetem Zustand, das heißt voneinander entfernt positioniert sind. Nach dem Einlegen des Hohlprofiles 2, welches in diesem Stadium noch ein nicht näher bezeichneter Hohlprofilrohling ist, drückt die Positioniereinrichtung 9 gemäß Fig. 2 das Hohlprofil 2 noch vor dem Schneid- und Umformvorgang gegen die dem Hohlprofil 2 zugewandte Seite 6 der Schneidvorrichtung 4, also gegen die Matrizenwand 17. Beim Positionieren ist gemäß Fig. 2 das Werkzeug noch in einem teilweise geöffneten Zustand, so dass ein einfaches Verstellen des Hohlprofils 2 in Richtung der Schneidvorrichtung 4 möglich ist.
Nach dem Positionieren erfolgt der Schneidvorgang. Hierzu bewegt sich gemäß Fig. 3 die Obermatrize 8 auf die Untermatrize 7 zu und schneidet mit der in Bewegungsrichtung vorne an der Schneidvorrichtung 4 gelegenen Schneidkante 5 den Flansch 3 des Hohlprofiles 2 ab. Zumindest während des Schneidvorgangs fixiert wenigstens ein im Bereich der Schneidkante 5 angeordneter Niederhalter 10 den Flansch 3 des Hohlprofiles 2. Nach Beendigung des Schneidvorganges fixiert ein zweiter Niederhalter 10 den verbleibenden Flanschstumpf des Hohlprofiles 2 und fixiert dadurch das Hohlprofil 2 in dessen Lage. Ein nicht dargestellter Schneidabfall fällt nach dem Schneidvorgang durch einen AuswurfSchacht 16, welcher gemäß den Fig. 1 bis 5 vertikal in Bewegungsrichtung der Schneidvorrichtung 4 in der Untermatrize 7 verläuft heraus.
Gemäß Fig. 2 und 3 ist erkennbar, dass das Schneiden des Flansches 3 durch das Schließen des Werkzeuges 1, das heißt durch eine Bewegung der Obermatrize 8 auf die Untermatrize 7 zu bewirkt wird. Denkbar ist hierbei aber auch, dass der Schneidvorgang erst nach dem Schließen des Werkzeuges, das heißt beim Anliegen der Obermatrize 8 an der Untermatrize 7, durch eine hubverstellbare Schneidvorrichtung 4, welche beispielsweise als separates Bauteil ausgebildet ist, bewirkt wird.
Nach Beendigung des Schneidvorganges wird der Hohlprofilrohling 2λ durch Innenhochdruckumformen umgeformt und verändert sich dabei in Größe und Gestalt entsprechend der Darstellung in Fig. 3. Beim Innenhochdruckumformen wird die Positioniereinrichtung 9 in entsprechendem Maße aktiv zurückverstellt bzw. passiv zurückgedrängt, das heißt die Halte- oder Positionierkraft der Positioniereinrichtung 9 ist (deutlich) kleiner als die beim Umformen auftretenden Kräfte, die das Hohl- profil 2 aufweiten.
Nach dem Umformen des Hohlprofiles 2 kann ein quer zur Längsrichtung des Hohlprofils 2 verstellbarer Prägestempel 11 gemäß Fig. 4 außen am Hohlprofil 2 eine Einprägung anbringen. Ein derartiger Prägevorgang ist dabei optional wählbar. Eine Prägung erfolgt gemäß Fig. 4, indem sich der Prägestempel 11 quer zur Längserstreckung des Hohlprofiles 2 durch die Öffnung 12 in der Schneidvorrichtung 4 bewegt und mit der in Prägerichtung vorne angebrachten Prägefläche 15 in eine Außenwand des Hohlprofiles 2 eine Vertiefung einprägt.
Zusätzlich oder alternativ zum Prägevorgang kann ein im Prägestempel 11 koaxial dazu angeordneter Lochstempel 13 das Hohlprofil 2 nach abgeschlossenem Prägevorgang lochen (vgl. Fig. 4) . Dazu fährt der Lochstempel 13 quer zur Bewegungs- richtung der Schneidvorrichtung 4 und parallel zur Prägerichtung des Prägestempels 11 und durchstößt eine Außenwand des Hohlprofiles 2. Gemäß Fig. 3 und 4 ist dabei jeweils ein Lochstempel 13 vorgesehen. Es ist aber auch möglich, dass mehrere Lochstempel 13 angeordnet sind. Denkbar ist auch, dass eine Lochung ohne eine Prägung des Hohlprofiles 2 erfolgt . Aufgrund des gegen den Innenhochdruck pi wirkenden Prägestempels 11 bzw. Lochstempels 13 ist es möglich, sowohl die Prägung als auch die Lochung am Hohlprofil 2 durchzuführen, ohne dass sich diese Arbeitsschritte, wie bei einer herkömmlichen Fertigungsweise in mehreren Schritten, gegenseitig negativ beeinflussen.
Die Prägefläche 15 des Prägestempels 11, welche beispielhaft in der Öffnung 12 der Schneidvorrichtung 4 angeordnet ist, kann dabei einen Teil der als formgebenden Matrizenwand 17 ausgebildeten Seite 6 der Schneidvorrichtung 4 bilden. Denkbar ist aber auch, dass sich die Öffnung 12 erst bei einem Präge- bzw. Lochvorgang öffnet und während des Schneidvorganges bzw. während des Umformvorganges geschlossen ist, wodurch die formgebende Matrizenwand 17 komplett von der dem Hohlprofil 2 zugewandten Seite 6 der Schneidvorrichtung 4 gebildet wird.
Entsprechend Fig. 5 wird das Werkzeug 2 nach dem Schneide- und Umformvorgang und/oder Prägevorgang und/oder Lochvorgang geöffnet, indem die Obermatrize 8 sich von der Untermatrize 7 entfernt. Der Prägestempel 11 sowie der Lochstempel 13 sind dabei zumindest soweit in das Werkzeug 1 bzw. die Schneidvorrichtung 4 eingefahren, dass ein problemloses Auseinanderfahren der beiden Matrizen 7 und 8 und ein Herausnehmen des Hohlprofils 2 aus dem Werkzeug 1 ermöglicht wird.
Zusammenfassend lassen sich die wesentlichen Merkmale der erfindungsgemäßen Lösung wie folgt charakterisieren:
Die Erfindung sieht vor, bei einem Werkzeug 1, welches zum Umformen eines Hohlprofils 2 nach dem Innenhochdruck- Umformverfahren ausgebildet ist, einen Prägestempel 11 zum Einbringen einer Einprägung und darin einen Lochstempel 13 zum Einbringen eines Lochs im Hohlprofil 2 vorzusehen. Außerdem kann eine Schneidvorrichtung 4 mit einer formgebenden Matrizenwand 17 vorgesehen sein .
Die Erfindung ermöglicht so ein Zusammenlegen mehrerer Arbeitsschritte, beispielsweise dem Beschneiden, dem Umformen, dem Prägen und dem Lochen des Hohlprofils 2 in eine Fertigungsstation, so dass mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug 1 mehrere, bisher voneinander getrennte Arbeitsschritte, zeitnah und ohne Entnahme des Hohlprofiles 2 aus dem Werkzeug 1 erfolgen können. Darüber hinaus können die Arbeitsschritte Prägen und Lochen optional ausgeführt werden, so dass mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug 1 z.B. ein Schneiden eines Flansches 3, und ein anschließendes Umformen und/oder ein anschließendes Prägen und/oder ein anschließendes Lochen durchgeführt werden können.
Durch die als formgebende Matrizenwand 17 ausgebildete Seite 6 der Schneidvorrichtung 4 ist ein multifunktionaler Einsatz der Schneidvorrichtung 4 gegeben, wobei sich die Schneidvorrichtung 4 konstruktiv einfach realisieren lässt und zugleich eine besonders gelungene konstruktive Lösung darstellt. Durch den gegen den Innenhochdruck pi wirkenden Prägestempel 11 bzw. Lochstempel 13 kann zudem eine exakte Prägung bzw. Lochung des Hohlprofils 2 erfolgen, bei welcher sich das Prägen und das Lochen nicht negativ gegenseitig beeinträchtigen, so dass insgesamt ein qualitativ hochwertiges Endprodukt erreicht werden kann.

Claims

Patentansprüche
Werkzeug (1) zum Umformen eines Hohlprofils (2) nach dem Innenhochdruck-Umformverfahren, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
- dass das Werkzeug (1) zumindest einen quer zur Längserstreckung des Hohlprofils (2) verstellbaren Prägestempel (11) aufweist, welcher außen am Hohlprofil (2) nach dem Umformvorgang eine Einprägung anbringt,
- dass im Prägestempel (11) koaxial dazu zumindest ein Lochstempel (13) vorgesehen ist, welcher das Hohlprofil (2) vor oder nach dem PrägeVorgang locht.
Werkzeug nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Werkzeug (1) außerdem zum Schneiden eines Flansches (3) am Hohlprofil (2) ausgebildet ist.
Werkzeug nach Anspruch 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Werkzeug (1) zumindest eine parallel zur Längserstreckung des Hohlprofils (2) verlaufende Schneidvorrichtung (4) mit einer Schneidkante (5) aufweist, welche in Querrichtung des Hohlprofils (2) verstellbar ist.
Werkzeug nach Anspruch 3 , dadurch gekennzei chnet , dass der Prägestempel (11) so angeordnet ist, dass er die Schneidvorrichtung (4) während des Prägevorgangs in einer entsprechenden Öffnung (12) quert und durchdringt.
5. Werkzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekenn z e i c hne t , dass eine dem Hohlprofil (2) zugewandte Seite (6) der Schneidvorrichtung (4) als formgebende Matrizenwand (17) ausgebildet ist, an die sich das Hohlprofil (2) zumindest beim Innenhochdruck-Umformen anlegt .
6. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurc h gekenn z e i c hn e t , dass das Werkzeug (1) eine Untermatrize (7) und eine O- bermatrize (8) aufweist, die relativ zueinander verstellbar sind.
7. Werkzeug nach Anspruch 6 , dadurch gekenn z e i c hne t , dass der Prägestempel (11) in oder an einer der Matrizen (7, 8) verstellbar gelagert ist.
8. Werkzeug nach Anspruch 6 oder 7 , dadurch gekenn zei chnet , - dass die Schneidvorrichtung (4) in eine der Matrizen (7, 8) integriert ist und die Schneidkante (5) einen integralen Bestandteil der jeweiligen Matrize (7, 8) bildet, oder - dass die Schneidvorrichtung (4) als separates Bauteil ausgebildet ist und an einer der Matrizen (7, 8) lagefixiert befestigt ist , oder - dass die Schneidvorrichtung (4) an einer der Matrizen (7, 8) hubverstellbar angeordnet ist.
9. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da durc h g ekenn z e i c hn e t , dass eine Positioniereinrichtung (9) vorgesehen ist, welche das Hohlprofil (2) vor dem Schneidvorgang oder vor dem Umformvorgang gegen die dem Hohlprofil (2) zugewandte Seite (6) der Schneidvorrichtung (4) drückt.
10. Werkzeug zumindest nach Anspruch 3, dadurch g ekenn ze i chne t , dass im Bereich der Schneidkante (5) wenigstens ein Niederhalter (10) vorgesehen ist, welcher den Flansch (3) des Hohlprofils (2) zumindest während des Schneidvorgangs fixiert .
11. Verfahren zum Umformen eines Hohlprofils (2) nach dem Innenhochdruck-Umformverfahren, d a d u r c h g e k e nn z e i c h n e t , - dass ein quer zur Längserstreckung des Hohlprofils (2) verstellbarer Prägestempel (11) außen am Hohlprofil (2) nach dem Umformvorgang eine Einprägung anbringt , - dass zumindest ein im Prägestempel (11) koaxial dazu angeordneter Lochstempel (13) das Hohlprofil (2) vor oder nach einem Prägevorgang locht .
12. Verfahren nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass mit einer parallel zur Längserstreckung des Hohlprofils (2) verlaufenden Schneidvorrichtung (4) mit einer Schneidkante (5) , welche quer zur Längserstreckung des Hohlprofils (2) verstellt wird, ein Flansch (3) am Hohlprofil (2) geschnitten wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12 , dadurch g ekenn ze i chne t , dass der Prägestempel (11) die Schneidvorrichtung (4) während des Prägevorgangs quert und durchdringt.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekenn ze i chne t , dass sich das Hohlprofil (2) nach dem Schneidvorgang beim Innenhochdruck-Umformen an eine dem Hohlprofil (2) zugewandte Seite (6) der Schneidvorrichtung (4) , welche als formgebende Matrizenwand ausgebildet ist, anlegt.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadur c h ge kennz e i chne t , dass eine Positioniereinrichtung (9) das Hohlprofil (2) vor dem Schneidvorgang oder vor dem Umformvorgang gegen die dem Hohlprofil (2) zugewandte Seite (6) der Schneidvorrichtung (4) drückt.
16. Verfahren zumindest nach Anspruch 12, dadurc h ge kennz e i c hne t , dass wenigstens ein im Bereich der Schneidkante (5) angeordneter Niederhalter (10) den Flansch (3) des Hohlprofils (2) zumindest während des Schneidvorgangs fixiert.
17. Verfahren zumindest nach Anspruch 12, dadur c h ge kennz e i chne t , dass das Schneiden des Flansches (3) durch das Schließen des Werkszeugs (1) erfolgt .
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