WO2006015785A1 - Werkzeugeinrichtung und verfahren zum umformen - Google Patents

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WO2006015785A1
WO2006015785A1 PCT/EP2005/008416 EP2005008416W WO2006015785A1 WO 2006015785 A1 WO2006015785 A1 WO 2006015785A1 EP 2005008416 W EP2005008416 W EP 2005008416W WO 2006015785 A1 WO2006015785 A1 WO 2006015785A1
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WO
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forming
tool device
tool
section
holding
Prior art date
Application number
PCT/EP2005/008416
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sebastian Rotter
Bernhard Spies
Heiko Thaler
York Widdel
Original Assignee
Daimlerchrysler Ag
Eckold Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimlerchrysler Ag, Eckold Gmbh & Co. Kg filed Critical Daimlerchrysler Ag
Publication of WO2006015785A1 publication Critical patent/WO2006015785A1/de

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Classifications

    • 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
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/02—Stamping using rigid devices or tools
    • B21D22/04—Stamping using rigid devices or tools for dimpling

Definitions

  • the invention relates to a tool device for forming at least one section on a less accurately positio ⁇ ned body by an amount that the Ab ⁇ section to be reshaped contrast lies in a more precise position, with at least one movable holding device and at least one in the direction of the holding beweg ⁇ bar forming die, wherein the portion to be reshaped between the holding device and the forming die is arranged, where the forming die during forming relative to umforormen ⁇ the 'section and the holding device from a Congresspo ⁇ position in a defined, by means of a stop vorgebe ⁇ ne end position according to the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to a forming method by means of a previously described tool device for forming at least one section on a less accurately positioned body by an amount such that the section to be reshaped lies in a more precisely defined position, according to the preamble of claim 12.
  • German patent DE 36 42 900 C2 discloses a method for forming at least one section on a body which is positioned at a relatively small distance by such an amount. knows that its surface is in contrast in a more precise position.
  • the known forming method is carried out by means of a portable holding device which has at least one stationary counterholder, the one or more movable and lockable holding means and at least one movable in the direction of the or the counter-holder mold block, wherein the one or more counter-holder and the holding means of the first surface of the body and the or the mold blocks are provided facing this opposite the second surface of the body.
  • the known method comprises the following steps: Precise positioning of the counter-holder (s) in the area of the section or sections to be formed above the first surface of the body; then applying the holding means to the first surface of the body in that area; thereafter locking the holding means or means in this position and placing and finally forming movement of the mold or blocks until the surface (s) of the section or sections to be reshaped on or against the counter-holders.
  • German patent application DE 199 27 101 A1 discloses a method for mechanical joining of two flat joint parts by means of clinching without a cutting portion by means of an active punch with a linear, beating or tumbling motion, a counter punch, a fixed or movable punch Chen matrix and a hold-down for biasing the Fü ⁇ geteile to form a neck area and a Hin ⁇ ter4.000 Symposiumes known.
  • the known method is characterized in that the counter punch actively comes into contact with the die-side joining part already before, during or immediately after the beginning of the clinching operation and is thus used for swaging of both joining parts, so that the punch-side joining part is replaced by the reduced ironing ei ⁇ nen thick neck area forms and more material Both joining parts from the later floor area are forced into the neck area and the undercut area by upsetting.
  • German Patent DE 197 47 267 C2 discloses a method for inserting sheet metal parts which lie one on top of the other, in which sheet metal parts are displaced out of the plane of the sheet together by means of a tool set comprising a punch and a die having an anvil be crushed known.
  • the known method is characterized in that the Umform ⁇ energy is supplied by a plurality of pulses accelerated an impact on horr ⁇ set mass.
  • German Patent DE 195 24 164 C1 discloses a method for positioning preformed pressed metal parts and a robot-guided tool and the production of screw joints on preformed pressed metal parts of a vehicle body to compensate for component tolerances between the sheet metal part and a body part to be connected to it and a device for Carrying out the same known.
  • a device for Carrying out the same known In order to ensure a precise positioning and a component tolerance compensation of the screw connection points on the sheet metal pressing part in a simple manner, it is proposed that the exact actual position of the sheet metal pressing part within the working space of an industrial robot in relation to it and the exact actual position. Contour after the circumferential course ermit ⁇ be determined. This actual contour is compared with the stored data of a reference model and brought into maximum overlap with the sheet metal press part to be processed.
  • the object of the invention is to provide an alternative tooling device and an alternative forming method.
  • the object is achieved with a tool device of the type mentioned above in that the abutment is attached to the tool device in such a way that the section to be reshaped is spaced apart from the stop both in the starting position and in the end position, forming a recess Tooling for free sheet metal forming.
  • free sheet metal forming here means a forming process in which the forming punch or the section deformed by the forming punch does not come into abutment against a stationary (stationary) die, as is the case with conventional tool devices
  • the surface on the section to be reshaped is merely acted on by the forming punch and brought by the latter into a position exactly defined by the same, whereas in the case of the conventional work tools the corresponding surface passes through the die serving as a stationary stop is positioned in a positionally correct position, in that the surface is brought into direct contact contact with the die by means of the forming punch.
  • a preferred embodiment of the tool device is characterized in that the forming die is attached to an end of a stirrup which is slidably mounted on a base body of the tool device.
  • the main body and the bracket form a Umformzange.
  • the Gar ⁇ device and a particular electromotive or hyd ⁇ raulischer drive for the forming die are preferably integrated into the body.
  • Another preferred exemplary embodiment of the tool device is characterized in that the displacement movement of the strap is limited by the stop.
  • the forming die is attached to one end of the stirrup.
  • the other end of the bracket comes to the stop to the plant.
  • the stop thus does not work as in the known from German Patent DE 36 42 900 C2 device with the forming die, but with the bracket. This makes it possible to integrate the stop in the Grundk ⁇ rper the horr ⁇ device. This provides the advantage that the holding device can be constructed simpler than in the known device.
  • a further preferred exemplary embodiment of the tool device is characterized in that the stop is arranged in an adjustable position on a base body of the tool device.
  • the stop can be varied depending on the application, in particular for the flexible compensation of tolerances and / or deformations of the tool device.
  • a further preferred exemplary embodiment of the tool device is characterized in that the holding device comprises a holding body which is displaceable in the direction of the forming tool in the base body of the tool device is guided.
  • the holding body preferably has the shape ei ⁇ nes circle cylinder jacket, which is arranged concentrically to the forming die and, for example, driven by an electric motor.
  • a further preferred exemplary embodiment of the tool device is characterized in that the holding device comprises at least one holding means which is movable relative to the holding body and is biased in the direction of the portion to be reshaped.
  • the holding means acts as a die cushion during forming and ensures a planar forming surface on the body to be formed.
  • the holding means preferably has the shape of a circular cylinder jacket, which is displaceably guided, for example, in the holding body.
  • a further preferred exemplary embodiment of the tool device is characterized in that a measuring device is mounted on the holding body which serves to detect the movement of the holding body.
  • the detected value is used to form a correction value to compensate for inaccuracies in the movement of the forming punch.
  • Um ⁇ forms it can happen that bends the tool device. From the displacement of the holding body can be determined based on a characteristic curve of the correction value.
  • This correction value in the form of an additional forming path can be implemented either by a movement of the tool device, for example with the aid of an industrial robot, or by changing the stop.
  • the measuring device preferably comprises a sensor device, in particular a contact sensor device and / or a travel sensor device.
  • a further preferred exemplary embodiment of the tool device is characterized in that a holding means which can be moved in the direction of the section to be formed and is prestressed is provided on the side of the forming punch.
  • the Prestressed holding means comes into contact with the preforming of the forming die at the section to be formed before the forming die comes into abutment against the section to be formed.
  • the holding means serves to fix the body to be formed in the section to be formed by clamping against the holding device.
  • a further preferred exemplary embodiment of the tool device is characterized in that a punching tool can be moved through the holding device. With the aid of the punching tool, at least one through-hole, which serves for example for receiving fastening means, can be produced in the section to be formed.
  • a further preferred exemplary embodiment of the tool device is characterized in that the forming punch is fastened to one limb of a substantially L-shaped yoke, the other limb of which is attached to the base body of the tool device.
  • the main body and the bracket form a Umformzange.
  • the holding device and the drive for the forming punch and a drive for the Gar ⁇ device are preferably integrated into the body.
  • a further preferred exemplary embodiment of the tool device is characterized in that a sensor device is mounted on the tool device, which detects the movement of the holding device, the detected value being used to provide a correction value for compensating for inaccuracies in the movement of the forming punch bil ⁇ the.
  • the correction value can be determined from the displacement path of the holding device by means of a characteristic curve.
  • This correction value in the form of an additional Um ⁇ formweges can either by a movement of horrin- direction, for example by means of a robot, or by changing the stop to be implemented.
  • the object is further achieved by a forming method having the features of claim 12.
  • the forming process is characterized in that the forming takes place without a fixed die limiting the forming path.
  • the forming process can be carried out using a movable, for example, spring-mounted die, wherein the matrix at least temporarily has only one Umform Operationssfunk- tion for the relevant section, but no Endposition istsaufgabe for the section to be reshaped fills.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a tool according to the invention with a forming die in its starting position
  • FIG. 2 shows the tool device from FIG. 1 with the punch in the end position
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of a variant of the tool device shown in FIGS. 1 and 2 with an additional measuring device, wherein the forming punch is in its initial position, and 4 shows the tool device from FIG. 3 with the punch in its end position.
  • FIG. 1 shows schematically a tool device 1, which comprises a main body 3.
  • the base body 3 of the tool device 1 is fastened to a robot 4 (industrial robot) or to a robot arm, so that the base body 3 can be moved in different directions in space via the robot 4.
  • robot 4 industrial robot
  • a substantially L-shaped bracket 6 is mounted so that it is movable in the direction of a double arrow 7 back and forth.
  • the bracket 6 is driven by a elektromo ⁇ toric drive 8, which is integrated into the main body 3 of the tool device 1.
  • the bracket 6 has a leg 16 which is arranged perpendicular to a further leg 17 of the bracket 6.
  • the free end of the leg 16 of the bracket 6 is on the Grundk ⁇ rper 3 of the tool device 1 in the direction of the double arrow 7 back and forth movable ge leads.
  • the free end of the leg 16 is coupled via a coupling rod 11 to the drive 8.
  • the free end of the leg 16 is arranged at a distance w from a stop 9 provided fixedly on the base body 3.
  • a spring-biased clamping holder 12 in the axial direction of the forming die 10 is guided back and forth movable.
  • the clamping holder 12 has essentially the shape of a circular cylinder jacket, the inner diameter of which is slightly larger than the outer diameter of the mold. Stem 10 is so that the forming die 10 and the Spannhal ⁇ ter 12 relative to each other in the axial direction are displaceable.
  • a holding device 15 is attached to the base body 3 of the tool device 1.
  • the holding device 15 has a holding body 18 which is mounted in the direction of a double arrow 19 movable back and forth on the base body 3.
  • the holding body 18 is driven by a drive (not shown), for example an electric motor drive.
  • the holding body 18 has substantially the shape of a circular cylinder jacket, which is arranged concentrically to the forming die 10.
  • a spring-biased clamping holder 22 is reciprocally received, which has substantially the shape of a circular cylinder jacket whose outer diameter is smaller than the inner diameter of the holding body 18.
  • a punching tool 24 is received, the other end of which is received in a punching device 25, which is integrated in the basic body 3.
  • a body 27 with a portion to be reshaped 28 angeord ⁇ net Between the forming die 10 and the holding device 15, a body 27 with a portion to be reshaped 28 angeord ⁇ net.
  • the reshaping portion 28 has a surface 29 facing the forming die 10 and a surface 30 facing the holding means 15.
  • the tool device 1 which is also referred to as Um ⁇ tongs, brought by means of the robot 4 in the starting position shown in Figure 1.
  • the bracket 6 with the forming die 10 is in the direction of the double arrow 7 re ⁇ relative to the Grundk ⁇ rper 3 of the tool device 1 on the Electromotive drive 8 exactly positioned.
  • the tool device according to the invention and the method according to the invention serve to reshape the section 28 to be reshaped at the body 27, which is positioned more precisely, by such an amount that its surface 29 -and thus indirectly also its surface 30 -certainly in an exact manner defi ⁇ ned position to come to rest.
  • the shaped die 10 shown in its starting position in FIG. 1 can be pre-positioned on the section 28 to be reshaped.
  • the holding body 18 is moved toward the portion 28 to be formed.
  • the Umform ⁇ movement of the forming die 10 is preferably carried out only when both the forming die 10 and the Haltek ⁇ rper 18 and / or the two spring-biased clamping holder 12, 22 are in abutment against the section 28 to be formed.
  • the forming die 10 is moved further over the bracket 6 in the axial direction towards the punching device 25 until the free end of the leg 16 of the bracket 6 comes to bear against the stop 9. At the same time there is a relative movement of the forming die 10 to the spring-loaded clamping holder 12 in the axial direction.
  • the end position of the forming punch 10 is shown in FIG. The end position of the forming punch 10 is independent of the spring-biased clamping holder 22 and of the movable in the direction of the double arrow 19 holding body 18th
  • FIGS. 3 and 4 a similar exemplary embodiment is shown schematically in FIGS. 1 and 2. Identical parts are provided with the same reference numerals. To avoid repetition, reference is made to the preceding description of FIGS. 1 and 2. In the following, only the differences between the two exemplary embodiments will be considered.
  • a stopper 33 is attached to the free end of the leg 16 of the bracket 6, the free end is located in Figure 3 at a distance w to a stop 9, which is fixed to the base body 3 of the tool device 1 ange ⁇ is introduced and can be adjusted in position as needed.
  • a measuring device 40 is attached to the holding body 18, which serves to grasp the displacement of the holding body 18 to er ⁇ . The detected displacement path of the holding body 18 is used to determine a correction value based on a characteristic curve.
  • the correction value is an additional forming depth or embossing depth, by means of which an undesired bending of the yoke 6 and the associated inaccuracy of the forming depth or embossing depth can be compensated.
  • the correction value can be entered either by moving the robot 4 or by changing the fixed stop 9.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugeinrichtung und ein Verfahren zum Umformen mindestens eines Abschnitts (28) an einem weniger genau positionierten Körper (27) um einen Betrag, dass der umzuformende Abschnitt (28) demgegenüber in einer genauer definierten Position liegt, mit mindestens einer ortsbeweglichen Halteeinrichtung (15) und mindestens einem in Richtung der Halteeinrichtung (15) bewegbaren Formstempel (10), wobei der umzuformende Abschnitt (28) zwischen der Halteeinrichtung (15) und dem Formstempel (10) angeordnet ist, wobei der Formstempel (10) beim Umformen relativ zu dem umzuformenden Abschnitt (28) und der Halteeinrichtung (15) aus einer Ausgangsposition in eine definierte, mittels eines Anschlags (9) vorgegebene Endposition gebracht wird. Um die Qualität der umgeformten Körper zu verbessern, ist der Anschlag so an der Werkzeugeinrichtung angebracht, dass der umzuformende Abschnitt (28) sowohl in der Ausgangsposition als auch in der Endposition von dem Anschlag (9) beabstandet ist unter Ausbildung einer Werkzeugeinrichtung zur freien Blechumformung. Das Umformen erfolgt ohne eine feststehende, den Umformweg begrenzende Matrize.

Description

Werkzeugeinrichtung und Verfahren zum Umformen
Die Erfindung betrifft eine Werkzeugeinrichtung zum Umformen mindestens eines Abschnitts an einem weniger genau positio¬ nierten Körper um einen Betrag, dass der umzuformende Ab¬ schnitt demgegenüber in einer genauer definierten Position liegt, mit mindestens einer ortsbeweglichen Halteeinrichtung und mindestens einem in Richtung der Halteeinrichtung beweg¬ baren Formstempel, wobei der umzuformende Abschnitt zwischen der Halteeinrichtung und dem Formstempel angeordnet ist, wo¬ bei der Formstempel beim Umformen relativ zu dem umzuformen¬ den' Abschnitt und der Halteeinrichtung aus einer Ausgangspo¬ sition in eine definierte, mittels eines Anschlags vorgegebe¬ ne Endposition gebracht wird, gemäß dem Oberbegriff des An¬ spruchs 1.
Die Erfindung betrifft auch ein Umformverfahren mittels einer vorab beschriebenen Werkzeugeinrichtung zum Umformen mindes¬ tens eines Abschnitts an einem weniger genau positionierten Körper um einen Betrag, dass der umzuformende Abschnitt dem¬ gegenüber in einer genauer definierten Position liegt, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.
Aus der deutschen Patentschrift DE 36 42 900 C2 ist ein Ver¬ fahren zum Umformen mindestens eines Abschnitts an einem we¬ niger genau positionierten Körper um einen solchen Betrag be- kannt, dass dessen Oberfläche demgegenüber in einer genauer definierten Position liegt. Das bekannte Umformverfahren wird mittels einer ortsbeweglichen Haltevorrichtung durchgeführt, die mindestens einen feststehenden Gegenhalter, dem oder den gegenüber bewegliche und arretierbare Haltemittel und mindes¬ tens einen in Richtung des oder der Gegenhalter bewegbaren Formblock aufweist, wobei der oder die Gegenhalter und die Haltemittel der ersten Oberfläche des Körpers und der oder die Formblöcke diesen gegenüberliegend der zweiten Oberfläche des Körpers zugewandt vorgesehen sind. Das bekannte Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Exaktes Positionieren des oder der Gegenhalter im Bereich des oder der umzuformenden Abschnitte oberhalb der ersten Oberfläche des Körpers; dann Anlegen des oder der Haltemittel an der ersten Oberfläche des Körpers in diesem Bereich; danach Verriegeln des oder der Haltemittel in dieser Position und Aufsetzen und schließlich formendes Bewegen des oder der Formblöcke bis zur Anlage der Oberfläche(n) des oder der umzuformenden Abschnitte am oder an den Gegenhaltern.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 199 27 101 Al ist ein Verfahren zum mechanischen Fügen von zwei flächigen Füge¬ teilen mittels Clinchen ohne Schneidanteil durch einen akti¬ ven Stempel mit einer geradlinigen, schlagenden oder taumeln¬ den Bewegung, einem Gegenstempel, einer festen oder bewegli¬ chen Matrize sowie einem Niederhalter zum Vorspannen der Fü¬ geteile unter Ausbildung eines Halsbereiches und eines Hin¬ terschnittbereiches bekannt. Das bekannte Verfahren ist da¬ durch gekennzeichnet, dass der Gegenstempel schon vor, wäh¬ rend oder unmittelbar nach Beginn des Clinchvorgangs aktiv in Kontakt mit dem matrizenseitigen Fügeteil kommt und damit zum Stauchen beider Fügeteile herangezogen wird, so dass das stempelseitige Fügeteil durch die verringerte Abstreckung ei¬ nen dickeren Halsbereich ausbildet und weiteres Material aus beiden Fügeteilen aus dem späteren Bodenbereich durch das Stauchen in den Halsbereich und den Hinterschnittbereich ver¬ drängt wird.
Aus der deutschen Patentschrift DE 197 47 267 C2 ist ein Ver¬ fahren zum Durchsetzfügen von flächig aufeinander liegenden Blechteilen, bei dem mittels eines Werkzeugsatzes aus einem Stempel und einer einen Amboss aufweisenden Matrize Blechtei¬ le unter der Wirkung einer Umformenergie aus der Blechebene gemeinsam herausverlagert und gequetscht werden bekannt. Das bekannte Verfahren ist dadurch gezeichnet, dass die Umform¬ energie durch mehrere Impulse einer beschleunigt am Werkzeug¬ satz auftreffenden Masse zugeführt wird.
Aus der deutschen Patentschrift DE 195 24 164 Cl ist ein Ver¬ fahren zur Positionierung fertiggeformter Blechpressteile und eines robotergeführten Werkzeugs und die Herstellung von Schraubverbindungsstellen an fertiggeformten Blechpressteilen einer Fahrzeugkarosserie zum Ausgleich von Bauteiltoleranzen zwischen dem Blechpressteil und einem mit ihm zu verbindenden Karosserieteil und einer Einrichtung zur Durchführung dessel¬ ben bekannt. Um in einfacher Weise eine präzise Positionie¬ rung und einen Bauteiltoleranzausgleich der Schraubverbin¬ dungsstellen am Blechpressteil zu gewährleisten, wird vorge¬ schlagen, dass die exakte Ist-Lage des Blechpressteils inner¬ halb des Arbeitsraums eines Industrieroboters in Relation zu ihm und die exakte Ist-Kontur nach dem Umfangsverlauf ermit¬ telt werden. Diese Ist-Kontur wird mit den abgespeicherten Daten eines Referenzmodells verglichen und in maximale Über¬ deckung mit dem zu bearbeitenden Blechpressteil gebracht.
Aus der deutschen Patentschrift DE 39 32 532 C2 ist eine Werkzeugeinheit für kraftintensive Umformverfahren mit zwei Werkzeugelementen und zwei gegenüberliegenden, entgegenge- setzt linear wirkenden pneumatischen oder hydraulischen An¬ trieben bekannt. Die bekannte Werkzeugeinheit ist dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die beiden Antriebe in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht und außerhalb der Kraftwirkungslinie der beiden Werkzeugelemente angeordnet sind, wobei jedes Werkzeugelement an einem Bügel gehalten ist, so dass die ein¬ ander gegenüberliegend angeordneten Bügel längs des gemeinsa¬ men Gehäuses der Antriebe gleichzeitig linear verschiebbar gehalten sind, wobei jeder Bügel mit dem beweglichen Teil des betreffenden Antriebs lösbar verbunden ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine alternative Werkzeugein¬ richtung und ein alternatives Umformverfahren zu schaffen.
Die Aufgabe ist bei einer Werkzeugeinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Anschlag so an der Werkzeugeinrichtung angebracht ist, dass der umzuformende Ab¬ schnitt sowohl in der Ausgangsposition als auch in der Endpo¬ sition von dem Anschlag beabstandet ist unter Ausbildung ei¬ ner Werkzeugeinrichtung zur freien Blechumformung. Unter „freier Blechumformung" wird hierbei ein Umformvorgang ver¬ standen, bei dem der Formstempel beziehungsweise der von dem Formstempel verformte Abschnitt nicht an eine feststehende (ortsfeste) Matrize in Anschlag kommt, wie es bei herkömmli¬ chen Werkzeugeinrichtungen der Fall ist. Weder der Formstem¬ pel selbst noch der umzuformende Abschnitt kommen mit einem ortsfesten Anschlag direkt in Berührung. Die Fläche an dem umzuformenden Abschnitt wird lediglich durch den Formstempel beaufschlagt und durch selbigen in eine lagegenau definierte Position gebracht. Dagegen wird bei den herkömmlichen Werk¬ zeugeinrichtungen die entsprechende Fläche durch die als ortsfester Anschlag dienende Matrize in eine lagegenaue SoIl- stellung positioniert, indem die Fläche mittels des Formstem¬ pels in direkten Anlagekontakt mit der Matrize gebracht wird. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Werkzeugeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Formstempel an einem En¬ de eines Bügels befestigt ist, der verschiebbar an einem Grundkörper der Werkzeugeinrichtung angebracht ist. Der Grundkörper und der Bügel bilden eine Umformzange. Die Halte¬ einrichtung und ein insbesondere elektromotorischer oder hyd¬ raulischer Antrieb für den Formstempel sind vorzugsweise in den Grundkörper integriert.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Werkzeugein¬ richtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebebewe¬ gung des Bügels durch den Anschlag begrenzt wird. Vorzugswei¬ se ist der Formstempel an einem Ende des Bügels angebracht. Vorzugsweise kommt das andere Ende des Bügels an dem Anschlag zur Anlage. Der Anschlag wirkt also nicht wie bei der aus der deutschen Patentschrift DE 36 42 900 C2 bekannten Vorrichtung mit dem Formstempel zusammen, sondern mit dem Bügel. Dadurch ist es möglich, den Anschlag in den Grundkδrper der Werkzeug¬ einrichtung zu integrieren. Das liefert den Vorteil, dass die Halteeinrichtung einfacher aufgebaut sein kann als bei der bekannten Vorrichtung.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Werkzeugein¬ richtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag lage¬ verstellbar an einem Grundkörper der Werkzeugeinrichtung an¬ geordnet ist. Dadurch kann der Anschlag -je nach Anwendung¬ variiert werden, insbesondere zur flexiblen Kompensation von Toleranzen und/oder Verformungen der Werkzeugeinrichtung.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Werkzeugein¬ richtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrich¬ tung einen Haltekörper umfasst, der in Richtung des Formstem¬ pels verschiebbar in dem Grundkörper der Werkzeugeinrichtung geführt ist. Der Haltekörper hat vorzugsweise die Gestalt ei¬ nes KreisZylindermantels, der konzentrisch zu dem Formstempel angeordnet und zum Beispiel elektromotorisch angetrieben ist.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Werkzeugein¬ richtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrich¬ tung mindestens ein relativ zu dem Haltekörper bewegbares und in Richtung des umzuformenden Abschnitts vorgespanntes Halte- mittel utnfasst. Das Haltemittel fungiert beim Umformen als Ziehkissen und gewährleistet eine planare Umformfläche an dem umzuformenden Körper. Das Haltemittel hat vorzugsweise die Gestalt eines Kreiszylindermantels, der zum Beispiel in dem Haltekörper verschiebbar geführt ist.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Werkzeugein¬ richtung ist dadurch gekennzeichnet, dass an dem Haltekörper eine Messeinrichtung angebracht ist, die dazu dient, die Be¬ wegung des Haltekörpers zu erfassen. Der erfasste Wert wird benutzt, um einen Korrekturwert zur Kompensation von Ungenau- igkeiten in der Bewegung des Formstempels zu bilden. Beim Um¬ formen kann es passieren, dass sich die Werkzeugeinrichtung aufbiegt. Aus dem Verschiebeweg des Haltekörpers kann anhand einer Kennlinie der Korrekturwert ermittelt werden. Dieser Korrekturwert in Form eines zusätzlichen Umformweges kann entweder durch eine Bewegung der Werkzeugeinrichtung, zum Beispiel mit Hilfe eines Industrieroboters, oder durch Verän¬ dern des Anschlags umgesetzt werden. Die Messeinrichtung um- fasst vorzugsweise eine Sensoreinrichtung, insbesondere eine Kontaktsensoreinrichtung und/oder eine Wegsensoreinrichtung.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Werkzeugein¬ richtung ist dadurch gekennzeichnet, dass auf der Seite des Formstempels ein in Richtung des umzuformenden Abschnitts be¬ wegbares und vorgespanntes Haltemittel vorgesehen ist. Das vorgespannte Haltemittel kommt beim Vorpositionieren des Formstempels an dem umzuformenden Abschnitt in Anlage, bevor der Formstempel an dem umzuformenden Abschnitt in Anlage kommt. Das Haltemittel dient dazu, den umzuformenden Körper in dem umzuformenden Abschnitt durch Klemmung gegen die Hal¬ teeinrichtung zu fixieren.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Werkzeugein¬ richtung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Stanzwerkzeug durch die Halteeinrichtung hindurch bewegbar ist. Mit Hilfe des Stanzwerkzeugs kann mindestens ein Durchgangsloch, das zum Beispiel zur Aufnahme von Befestigungsmitteln dient, in dem umzuformenden Abschnitt erzeugt werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Werkzeugein¬ richtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Formstempel an einem Schenkel eines im Wesentlichen L-förmigen Bügels befes¬ tigt ist, dessen anderer Schenkel an dem Grundkörper der Werkzeugeinrichtung angebracht ist. Der Grundkörper und der Bügel bilden eine Umformzange. Die Halteeinrichtung und der Antrieb für den Formstempel sowie ein Antrieb für die Halte¬ einrichtung sind vorzugsweise in den Grundkörper integriert.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Werkzeugein¬ richtung ist dadurch gekennzeichnet, dass an der Werkzeugein¬ richtung eine Sensoreinrichtung angebracht ist, welche die Bewegung der Halteeinrichtung erfasst, wobei der erfasste Wert benutzt wird, um einen Korrekturwert zur Kompensation von Ungenauigkeiten in der Bewegung des Formstempels zu bil¬ den. Beim Umformen kann es passieren, dass sich die Werkzeug¬ einrichtung aufbiegt. Aus dem Verschiebeweg der Halteeinrich¬ tung kann anhand einer Kennlinie der Korrekturwert ermittelt werden. Dieser Korrekturwert in Form eines zusätzlichen Um¬ formweges kann entweder durch eine Bewegung der Werkzeugein- richtung, zum Beispiel mit Hilfe eines Roboters, oder durch ein Verändern des Anschlags umgesetzt werden.
Die Aufgabe wird ferner durch ein Umformverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Das Umformverfahren zeich¬ net sich dadurch aus, dass das Umformen ohne eine feststehen¬ de, den Umformweg begrenzende Matrize erfolgt. Das Umformver- fahren kann allerdings unter Einsatz einer bewegbaren, bei¬ spielsweise federgelagerten Matrize erfolgen, wobei die Mat¬ rize wenigstens zeitweise lediglich eine Umformführungsfunk- tion für den betreffenden Abschnitt aufweist, jedoch keine Endpositionierungsaufgabe für den umzuformenden Abschnitt er¬ füllt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er¬ geben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispie¬ le im Einzelnen beschrieben sind. Hierbei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswe¬ sentlich sein.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemä¬ ßen Werkzeugeinrichtung mit einem Formstempel in seiner Ausgangsstellung;
Fig. 2 die Werkzeugeinrichtung aus Figur 1 mit dem Form¬ stempel in der Endstellung;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Variante der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Werkzeugeinrich¬ tung mit einer zusätzlichen Messeinrichtung, wobei sich der Formstempel in seiner Ausgangsstellung be¬ findet, und Fig. 4 die Werkzeugeinrichtung aus Figur 3 mit dem Form¬ stempel in seiner Endstellung.
In Figur 1 ist eine Werkzeugeinrichtung 1 schematisch darge¬ stellt, die einen Grundkörper 3 umfasst. Der Grundkörper 3 der Werkzeugeinrichtung 1 ist an einem Roboter 4 (Industrie¬ roboter) oder an einem Roboterarm befestigt, so dass der Grundkörper 3 über den Roboter 4 in verschiedenen Richtungen im Raum bewegbar ist.
An dem Grundkörper 3 ist ein im Wesentlichen L-fδrmiger Bügel 6 so angebracht, dass er in Richtung eines Doppelpfeils 7 hin und her bewegbar ist. Der Bügel 6 ist durch einen elektromo¬ torischen Antrieb 8 angetrieben, der in den Grundkörper 3 der Werkzeugeinrichtung 1 integriert ist. Der Bügel 6 weist einen Schenkel 16 auf, der senkrecht zu einem weiteren Schenkel 17 des Bügels 6 angeordnet ist . Das freie Ende des Schenkels 16 des Bügels 6 ist an dem Grundkδrper 3 der Werkzeugeinrichtung 1 in Richtung des Doppelpfeils 7 hin und her bewegbar ge¬ führt. Außerdem ist das freie Ende des Schenkels 16 über eine Koppelstange 11 mit dem Antrieb 8 gekoppelt. In der in Figur 1 dargestellten Stellung des Bügels 6 ist das freie Ende des Schenkels 16 in einem Abstand w zu einem ortsfest an dem Grundkörper 3 vorgesehenen Anschlag 9 angeordnet.
An dem freien Ende des weiteren Schenkels 17 des Bügels 6 ist ein im Wesentlichen kreiszylinderförmiger Formstempel 10 starr, d.h. nicht relativbewegbar, befestigt, wobei sich der Formstempel 10 parallel zu dem Schenkel 16 des Bügels 6 er¬ streckt. An dem Formstempel 10 ist ein federvorgespannter Spannhalter 12 in axialer Richtung des Formstempels 10 hin und her bewegbar geführt. Der Spannhalter 12 hat im Wesentli¬ chen die Gestalt eines Kreiszylindermantels, dessen Innen¬ durchmesser etwas größer als der Außendurchmesser des Form- stempeis 10 ist, so dass der Formstempel 10 und der Spannhal¬ ter 12 relativ zueinander in axialer Richtung verschiebbar sind.
Gegenüber dem Formstempel 10 ist eine Halteeinrichtung 15 an dem Grundkörper 3 der Werkzeugeinrichtung 1 befestigt. Die Halteeinrichtung 15 weist einen Haltekörper 18 auf, der in Richtung eines Doppelpfeils 19 hin und her bewegbar an dem Grundkörper 3 angebracht ist. Der Haltekörper 18 ist durch einen (nicht dargestellten) Antrieb, zum Beispiel einem e- lektromotorischen Antrieb, angetrieben. Der Haltekörper 18 hat im Wesentlichen die Gestalt eines KreisZylindermantels, der konzentrisch zu dem Formstempel 10 angeordnet ist.
In dem Haltekörper 18 ist ein federvorgespannter Spannhalter 22 hin und her bewegbar aufgenommen, der im Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylindermantels aufweist, dessen Außen¬ durchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Haltekörpers 18 ist. In dem Spannhalter 22 ist ein Ende eines Stanzwerk¬ zeugs 24 aufgenommen, dessen anderes Ende in einer Stanzvor¬ richtung 25 aufgenommen ist, die in dem Grundkörper 3 integ¬ riert ist.
Zwischen dem Formstempel 10 und der Halteeinrichtung 15 ist ein Körper 27 mit einem umzuformenden Abschnitt 28 angeord¬ net. Der umzuformende Abschnitt 28 weist eine Oberfläche 29, die dem Formstempel 10 zugewandt ist, und eine Oberfläche 30 auf, die der Halteeinrichtung 15 zugewandt ist.
Im Betrieb wird die Werkzeugeinrichtung 1, die auch als Um¬ formzange bezeichnet wird, mit Hilfe des Roboters 4 in die in Figur 1 dargestellte Ausgangsposition gebracht. Der Bügel 6 mit dem Formstempel 10 ist in Richtung des Doppelpfeils 7 re¬ lativ zu dem Grundkδrper 3 der Werkzeugeinrichtung 1 über den elektromotorischen Antrieb 8 exakt positionierbar. Die erfin¬ dungsgemäße Werkzeugeinrichtung und das erfindungsgemäße Ver¬ fahren dienen dazu, den umzuformenden Abschnitt 28 an dem we¬ niger genau positionierten Körper 27 um einen solchen Betrag umzuformen, dass dessen Oberfläche 29 -und somit indirekt auch dessen Oberfläche 30- demgegenüber in einer genau defi¬ nierten Position zu liegen kommen.
Der in Figur 1 in seiner Ausgangsstellung dargestellte Form¬ stempel 10 kann an dem umzuformenden Abschnitt 28 vorpositio¬ niert werden.
Gegebenenfalls nach dem Vorpositionieren wird der Haltekörper 18 auf den umzuformenden Abschnitt 28 zu bewegt. Die Umform¬ bewegung des Formstempels 10 erfolgt vorzugsweise erst dann, wenn sich sowohl der Formstempel 10 als auch der Haltekδrper 18 und/oder die beiden federvorgespannten Spannhalter 12, 22 in Anlage an dem umzuformenden Abschnitt 28 befinden.
Beim Umformen wird der Formstempel 10 über den Bügel 6 weiter in axialer Richtung auf die Stanzvorrichtung 25 zu bewegt, bis das freie Ende des Schenkels 16 des Bügels 6 an dem An¬ schlag 9 zur Anlage kommt. Dabei erfolgt gleichzeitig eine Relativbewegung des Formstempels 10 zum federgelagerten Spannhalter 12 in der axialen Richtung. Die Endposition des Formstempels 10 ist in Figur 2 dargestellt. Die Endposition des Formstempels 10 ist unabhängig von dem federvorgespannten Spannhalter 22 und von dem in Richtung des Doppelpfeils 19 bewegbaren Haltekörper 18.
Als letzter Verfahrensschritt wird der positionsgenau umge¬ formte Abschnitt 28 mit Hilfe des Stanzwerkzeugs 24 gelocht. In den Figuren 3 und 4 ist ein ähnliches Ausführungsbeispiel wie in den Figuren 1 und 2 schetnatisch dargestellt. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Um Wiederho¬ lungen zu vermeiden, wird auf die vorangegangene Beschreibung der Figuren 1 und 2 verwiesen. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsbeispielen einge¬ gangen.
Bei dem in den Figuren 3 und 4 dargestellten Ausführungsbei¬ spiel ist an dem freien Ende des Schenkels 16 des Bügels 6 ein Anschlagstempel 33 angebracht, dessen freies Ende sich in Figur 3 in einem Abstand w zu einem Anschlag 9 befindet, der ortsfest an dem Grundkörper 3 der Werkzeugeinrichtung 1 ange¬ bracht ist und bei Bedarf lageverstellt werden kann. Außerdem ist an dem Haltekörper 18 eine Messeinrichtung 40 angebracht, die dazu dient, den Verschiebeweg des Haltekörpers 18 zu er¬ fassen. Der erfasste Verschiebeweg des Haltekörpers 18 wird verwendet, um anhand einer Kennlinie einen Korrekturwert zu ermitteln. Bei dem Korrekturwert handelt es sich um eine zu¬ sätzlich Umformtiefe oder Prägetiefe, durch die eine uner¬ wünschte Aufbiegung des Bügels 6 und die damit zusammenhän¬ gende Ungenauigkeit der Umformtiefe beziehungsweise Prägetie¬ fe kompensiert werden können. Der Korrekturwert kann entweder durch Verfahren des Roboters 4 oder durch Verändern des Fest¬ anschlags 9 eingegeben werden.

Claims

Patentansprüche
1. Werkzeugeinrichtung zum Umformen mindestens eines Ab¬ schnitts (28) an einem weniger genau positionierten Kör¬ per (27) um einen Betrag, dass der umzuformende Abschnitt
(28) demgegenüber in einer genauer definierten Position liegt, mit mindestens einer ortsbeweglichen Halteeinrich¬ tung (15) und mindestens einem in Richtung der Halteein¬ richtung (15) bewegbaren Formstempel (10) , wobei der um¬ zuformende Abschnitt (28) zwischen der Halteeinrichtung (15) und dem Formstempel (10) angeordnet ist, wobei der Formstempel (10) beim Umformen relativ zu dem umzuformen¬ den Abschnitt (28) und der Halteeinrichtung (15) aus ei¬ ner Ausgangsposition in eine definierte, mittels eines Anschlags (9) vorgegebene Endposition gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (9) so an der Werkzeugeinrichtung ange¬ bracht ist, dass der umzuformende Abschnitt (28) sowohl in der Ausgangsposition als auch in der Endposition von dem Anschlag (9) beabstandet ist unter Ausbildung einer Werkzeugeinrichtung zur freien Blechumformung.
2. Werkzeugeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Formstempel (10) an einem Ende eines Bügels (6) befestigt ist, der verschiebbar an einem Grundkörper (3) der Werkzeugeinrichtung angebracht ist.
3. Werkzeugeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebebewegung des Bügels (6) durch den An¬ schlag (9) begrenzt wird.
4. Werkzeugeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (9) lageverstellbar an einem Grundkör¬ per (3) der Werkzeugeinrichtung angeordnet ist.
5. Werkzeugeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (15) einen Haltekörper (18) um- fasst, der in Richtung des Formstempels (10) verschiebbar in dem Grundkörper (3) der Werkzeugeinrichtung (1) ge¬ führt ist .
6. Werkzeugeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (15) mindestens ein relativ zu dem Haltekörper (18) bewegbares und in Richtung des umzu¬ formenden Abschnitts (28) vorgespanntes Haltemittel (22) umfasst.
7. Werkzeugeinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Haltekörper (18) eine Messeinrichtung (40) angebracht ist, die dazu dient, die Bewegung des Halte¬ körpers (18) zu erfassen.
8. Werkzeugeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Seite des Formstempels (10) ein in Richtung des umzuformenden Abschnitts (28) bewegbares und vorge¬ spanntes Haltemittel (12) vorgesehen ist.
9. Werkzeugeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stanzwerkzeug (24) durch die Halteeinrichtung (15) hindurch bewegbar ist.
10. Werkzeugeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, dass der Formstempel (10) an einem Schenkel (17) eines im Wesentlichen L-förmigen Bügels (6) befestigt ist, dessen anderer Schenkel (16) an dem Grundkörper (3) der Werk¬ zeugeinrichtung (1) angebracht ist.
11. Werkzeugeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, dass an der Werkzeugeinrichtung eine Sensoreinrichtung (40) angebracht ist, welche die Bewegung der Halteein¬ richtung (15) erfasst, wobei der erfasste Wert benutzt wird, um einen Korrekturwert zur Kompensation von Unge- nauigkeiten in der Bewegung des Formstempels (10) zu bil¬ den.
12. Umformverfahren mittels einer Werkzeugeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Umformen mindes¬ tens eines Abschnitts (28) an einem weniger genau positi- onierten Körper (27) um einen Betrag, dass der umzufor¬ mende Abschnitt (28) demgegenüber in einer genauer defi¬ nierten Position liegt, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformen ohne eine feststehende, den Umformweg begrenzende Matrize erfolgt.
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