WO2008135415A2 - Vorrichtung und verfahren zur herstellung von profilen - Google Patents

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WO2008135415A2
WO2008135415A2 PCT/EP2008/055073 EP2008055073W WO2008135415A2 WO 2008135415 A2 WO2008135415 A2 WO 2008135415A2 EP 2008055073 W EP2008055073 W EP 2008055073W WO 2008135415 A2 WO2008135415 A2 WO 2008135415A2
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profile
die halves
sheet
die
base plate
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PCT/EP2008/055073
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WO2008135415A3 (de
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Michael BRÜGGENBROCK
Thomas Flehmig
Mohamed Tohfa
Alexander Herold
Peter Münchenbach
Joachim Raps
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Thyssenkrupp Steel Ag
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Publication date
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Publication of WO2008135415A3 publication Critical patent/WO2008135415A3/de

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    • 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
    • B21D5/06—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves by drawing procedure making use of dies or forming-rollers, e.g. making profiles
    • B21D5/10—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves by drawing procedure making use of dies or forming-rollers, e.g. making profiles for making tubes
    • 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
    • B21D5/015—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves between rams and anvils or abutments for making tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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
    • B21D5/06—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves by drawing procedure making use of dies or forming-rollers, e.g. making profiles

Definitions

  • the invention relates to a device for producing profiles from a metal sheet comprising at least one work station with a base plate and two die halves, the die halves and the base plate extending in the longitudinal direction of the profile to be produced, the die halves perpendicular to the longitudinal direction of the profile to be produced relative to each other movable the base plate are arranged. Moreover, the invention relates to a method for producing a profile using the device according to the invention.
  • the initial form is a longitudinally welded pipe.
  • the components on the one hand a particularly small wall thickness and on the other hand often have a complex shape. Due to the complex shape, the profiles are adapted exactly to the specific application. To produce application-specific shaped hollow sections or profiles economically therefore a particularly good control of the manufacturing process is required.
  • the discontinuous mode of operation by molding of finished Cut sheets or blanks has proven to be this.
  • German Patent DE 10 2004 046 687 B3 discloses a method and an apparatus for producing longitudinally welded hollow profiles, in which a sheet metal blank is bent freely by relative movements of die halves about a mold core positioned between the die halves and extending in the longitudinal direction of the sheet blank. whose outer shape determines the inner shape of the hollow profile to be produced, and the slot profile thus obtained is subsequently completely deformed via the die halves and the mold core.
  • this manufacturing process called roll-in technology complex shapes of the hollow profiles can only be produced by using elaborate mandrels. In particular, the large drawing depths often required for complex shaping by molding cores are difficult or impossible to achieve.
  • the present invention seeks to provide a generic device and a method for the production of profiles available with which or with which with high flexibility and highly structured profiles can be produced economically.
  • the object indicated for a generic device is achieved in that a movable perpendicular to the relative movement of the die halves and perpendicular to the longitudinal extent of the profiles to be produced stamp for forming the sheet is provided, which has relative to the die halves movable base plate adapted to the die, in which the sheet is molded and the die of the base plate and the associated stamp are interchangeable.
  • the device according to the invention has a movable punch, which is interchangeable with the die of the base plate.
  • the flexibility in the shaping of the profiles is significantly increased, since not the mandrel is used for the formation or embossing of the sheet, but a punch which extends in the longitudinal direction of the profile to be produced.
  • the stamp can achieve large drawing depths with a relatively simple design and thus ensure the production of highly structured profiles with little effort.
  • About the interchangeability of the die and the stamp is achieved that can be made from a sheet profiles with different shapes with the same device.
  • Sheets in the context of the present invention are blanks, sheet metal blanks, several individual sheets or "tailored blanks".
  • profiles are longitudinally welded profiles (for example hollow profiles), open profiles (for example half shells) and partially open profiles.
  • the die halves are to be understood in terms of the shaping tools of the device.
  • the base plate and at least one of the die halves are displaceable relative to each other and perpendicular to the longitudinal axis of the profile to be produced, wherein optionally a die half is fixed.
  • the device according to the invention can thereby be simpler be constructed, since drives, in particular the entire hydraulic omitted for the fixed die half.
  • the deformation of the sheet can be introduced early, so that the sheet can deform almost freely in the first phase of the forming and large degrees of deformation can be achieved.
  • a further advantageous embodiment undergoes the device according to the invention in that the die halves are designed as hold-down, over which the sheet is pressed against the punch during the forming process.
  • the die halves are force-controlled, so that the drawing process and the ironing ratio can be precisely controlled. It is also conceivable, however, the use of conventional hold-down, which exert force on the sheet in the direction of movement of the punch.
  • At least one further punch which is movable perpendicular to the relative movement of the die halves and perpendicular to the longitudinal extent of the profile to be produced, is provided, additional forming operations can be implemented in one device.
  • the shape of the profile is thereby further flexibilized.
  • further punch geometries can be made available by providing a follow-on composite punch which has at least two partial punches. With the follow-on composite stamp, the forming processes can be subdivided into different forming steps and overall greater degrees of deformation and stronger deformation of the sheet can be achieved.
  • a mandrel and a Formkernzugvoriques are provided, wherein the mandrel is movable in the longitudinal direction of the profile to be produced using the Formkernzugvorides and together with or independently of the base plate perpendicular to the longitudinal direction of the profile to be produced.
  • a mold core which is usually introduced only after a first forming step in which the sheet is drawn into a U-shape in the formed sheet. Due to the use of the stamp or the follow-on composite stamp for forming the sheet, the mandrel can be made particularly simple because it does not necessarily have to perform additional embossing tasks.
  • the mold core has embossing and / or punching means in order, for example, to mold auxiliary molding elements into the profile to be produced.
  • By-products are, for example, holes, flanges, beads, etc.
  • a further embodiment of the device according to the invention has a slot-like punch, which is used in the production of longitudinally welded profiles in order to precisely align the edges of the sheet to be welded.
  • the slot-like punch can also have several thicknesses in the vertical direction of the edges to be welded, for example, to carry out a calibration in several stages. This ensures that the edges to be welded are accurately aligned and can be set by pulling the slot-like punch with simultaneous collapse of the die halves an optional zero-joint gap.
  • the device has at least two workstations, which are preferably arranged on an A-shaped frame.
  • an A-shaped frame makes it possible to operate the device on both sides, for example by removing the finished profiles.
  • the hydraulic and control units used can be used for both workstations, thus reducing the investment costs relative to the throughput of the apparatus.
  • the above-described object is achieved by a method for producing a profile using the device according to the invention, wherein a sheet is placed on or between the die halves of the device, preferably on bearing surfaces provided for this, a punch by a relative movement perpendicular to the closing movement of the die halves draws the sheet into the die of the base plate, the die halves are closed during the drawing process of the punch, so that they press the sheet on the punch.
  • a method for producing a profile using the device according to the invention wherein a sheet is placed on or between the die halves of the device, preferably on bearing surfaces provided for this, a punch by a relative movement perpendicular to the closing movement of the die halves draws the sheet into the die of the base plate, the die halves are closed during the drawing process of the punch, so that they press the sheet on the punch.
  • the stamp is formed as a progressive compound stamp and is used after the drawing operation of the first partial stamp by moving the follower composite stamp relative to the preformed profile, preferably by a movement perpendicular to the longitudinal direction of the profile at least one further partial punch with a different stamp geometry
  • the forming of the sheet can be divided into several steps and larger degrees of deformation can be achieved. In particular, more complex shapes can be achieved because of the additional punch geometry, a further forming step of the sheet is made possible in the same device. Furthermore, it is also conceivable that more than two partial stamps are provided in FoIgeverbündStempel.
  • Calibration of the reshaped profile as well as the incorporation of minor features into the profile may be accomplished by inserting a mandrel into the preformed metal sheet using a mandrel former prior to closing the profile using the progressive die.
  • additional embossing and / or punching means can be used over the mandrel and the profile can be equipped with additional features.
  • a calibration is possible without mold core by pressing the die halves against the finished molded or already welded profile.
  • Fig. 8 in a schematic sectional view also transverse to the longitudinal extent of the profile, a third embodiment of the device according to the invention with two workstations.
  • FIG. 1 shows in a schematic sectional view transverse to the longitudinal extent of the sheet 2.
  • the device 1 comprises a base plate 3 and two die halves 4 and 5.
  • the die halves 4 and 5 are in shape to the forming method to be used or to the component to be produced in its expression customized. Both die halves 4, 5 can be moved perpendicular to the longitudinal extension of the profile to be produced or perpendicular to the longitudinal extent of the sheet 2 to be formed relative to each other on the base plate 3.
  • the base plate 3 which is movable at least relative to one of the die halves perpendicular to the longitudinal extension of the sheet 2 and perpendicular to the direction of movement of the punch 6.
  • the die half 5 is arranged stationary and the base plate 3 and the die half 4 are moved relative to the die half 5.
  • the drives for the die half 5, not shown here, can be saved with it.
  • the punch 6, which is movable perpendicular to the relative movement of the die halves, is now used for forming the sheet 2.
  • Fig. 2 shows that the sheet 2 is first controlled by the punch 6 deformed.
  • the die halves 4, the punch S and the base plate 3 are not moved in the direction of the die half 5, while the die 6 performs a movement perpendicular to the relative movement of the die half 4 and the base plate 3, to mold the sheet 2 in the die 7 , Basically, however, with the illustrated embodiments of the device according to the invention it is also possible to move the base plate 3 during the forming process.
  • the die halves 4 and 5 press the now already heavily formed sheet against the punch 6 and a controlled pulling of the sheet 2 takes place without the sheet undergoes a strong change in direction as in the classic deep drawing.
  • the die halves 4, 5 are preferably force-controlled, so that the ironing ratio can be set accurately.
  • Fig. 3 shows a schematic sectional view of the first embodiment of the device according to the invention after completion of the forming of the sheet 2 in the closed state.
  • the die halves 4, 5 press the sheet 2 against the punch 6 and thus act as hold-down.
  • the ironing ratio of the sheet 2 can be precisely controlled.
  • FIG. 4 shows in an identical sectional view along the extension of the sheet 2, a second embodiment of the device 1 according to the invention with a progressive compound 6.
  • the progressive compound 6 has two partial punches 6a, 6b with different stamp geometries, which come by moving the follower composite stamp 6 are used.
  • Fig. 4 first, the device 1 is shown with still undeformed sheet 2.
  • FIG. 5 it can be seen in FIG. 5 that the deep-drawing process for forming a U-shaped sheet 2 has already been completed.
  • the die halves 4, 5 serve as hold-down to achieve maximum drawing depths with controlled material stripping.
  • the follow-on composite punch 6 is moved perpendicularly to the longitudinal extent of the sheet 2 until the partial punch 6b is arranged in the area of the formed sheet, FIG. 6.
  • the partial punch 6b is suitable, for example, for the stamp geometry of the partial punch 6a produced U- shaped profile to form a closed profile by the upstanding edges of the formed sheet 2 are bent inward.
  • a mold core 11 is previously introduced into the preformed, U-shaped sheet 2 in order to simultaneously allow a calibration of the profile. This is shown in FIG. 7.
  • the thus closed profile is longitudinally welded to a welding device, not shown, preferably a laser welding device.
  • FIG. 8 shows a third exemplary embodiment of the device according to the invention with two workstations 8 and 9, which are arranged on an A-shaped frame 10.
  • the workstations 8 and 9 each comprise a device according to the invention with two die halves 4, 4 ', 5, 5', a base plate 3, 3 'with a die 7, 7' and a progressive die 6, 6 '.
  • the arrangement of the workstations on an A-shaped frame 10 is advantageous because it allows on the one hand to share a laser welding device, not shown, and not shown hydraulic devices for both workstations together.
  • a significant increase in the throughput in the production of profiles can be achieved by this arrangement in space-saving construction, the investment for this purpose are comparatively low.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Herstellung von Profilen aus einem Blech (2) umfassend mindestens eine Arbeitsstation mit einer Grundplatte (3) und zwei Gesenkhälften (4, 5), wobei die Gesenkhälften (4, 5) und die Grundplatte (3) sich in Längsrichtung des herzustellenden Profils erstrecken, die Gesenkhälften (4, 5) senkrecht zur Längsrichtung des herzustellenden Profils relativ zueinander bewegbar auf der Grundplatte (3) angeordnet sind. Die Aufgabe, eine gattungsgemäße Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung von Profilen zur Verfügung zu stellen, mit welcher bzw. mit welchem mit hoher Flexibilität auch stark strukturierte Profile wirtschaftlich hergestellt werden können, wird dadurch gelöst, dass ein senkrecht zur Relativbewegung der Gesenkhälften und senkrecht zur Längsers treckung des herzustellenden Profils bewegbarer Stempel zum Umformen des Blechs vorgesehen ist, die Grundplatte eine an den Stempel angepasste Matrize aufweist, in welche das Blech eingeformt wird und die Matrize der Grundplatte sowie der zugehörige Stempel austauschbar sind.

Description

Vorrichtung zur Herstellung von Profilen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung Vorrichtung zur Herstellung von Profilen aus einem Blech umfassend mindestens eine Arbeitsstation mit einer Grundplatte und zwei Gesenkhälften, wobei die Gesenkhälften und die Grundplatte sich in Längsrichtung des herzustellenden Profils erstrecken, die Gesenkhälften senkrecht zur Längsrichtung des herzustellenden Profils relativ zueinander bewegbar auf der Grundplatte angeordnet sind. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Profils unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
In zunehmendem Maße werden beim Kraftfahrzeugbau offene und miteinander verschweißte Profile durch dünnwandige Hohlprofile ersetzt, deren Ausgangsform ein längsnahtverschweißtes Rohr ist. Um den Forderungen aus dem Kraftfahrzeugbau nach möglichst geringem Gewicht und maximaler Steifigkeit bzw. Festigkeit nachzukommen, weisen die Bauteile einerseits eine besonders geringe Wandstärke und andererseits häufig eine komplexe Formgebung auf. Durch die komplexe Formgebung werden die Profile exakt an den spezifischen Anwendungsfall angepasst. Um anwendungsspezifisch geformte Hohlprofile oder Profile wirtschaftlich herzustellen wird deshalb eine besonders gute Kontrolle des Fertigungsprozesses gefordert. Die diskontinuierliche Arbeitsweise durch Einformen von fertig zugeschnittenen Blechen oder Platinen hat sich hierzu bewährt. Beispielsweise ist aus der deutschen Patentschrift DE 10 2004 046 687 B3 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von längsnahtgeschweißten Hohlprofilen bekannt, bei welchem ein Blechzuschnitt durch Relativbewegungen von Gesenkhälften frei um einen zwischen den Gesenkhälften positionierten, sich in Längsrichtung des Blechzuschnitts erstreckenden Formkern gebogen wird, dessen Außenform die Innenform des herzustellenden Hohlprofils bestimmt und das so erhaltene Schlitzprofil anschließend über die Gesenkhälften und den Formkern fertig verformt wird. Bei dieser als Einrolltechnik bezeichneten Fertigungsweise können komplexe Formgebungen der Hohlprofile nur durch Verwendung aufwändiger Formkerne hergestellt werden. Insbesondere sind die für eine komplexe Formgebung häufig benötigten großen Ziehtiefen durch Formkerne nicht oder nur schwer erreichbar.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung von Profilen zur Verfügung zu stellen, mit welcher bzw. mit welchem mit hoher Flexibilität auch stark strukturierte Profile wirtschaftlich hergestellt werden können.
Erfindungsgemäß wird die aufgezeigte Aufgabe für eine gattungsgemäße Vorrichtung dadurch gelöst, dass ein senkrecht zur Relativbewegung der Gesenkhälften und senkrecht zur Längserstreckung der herzustellenden Profile bewegbarer Stempel zum Umformen des Blechs vorgesehen ist, die relativ zu den Gesenkhälften bewegliche Grundplatte eine an den Stempel angepasste Matrize aufweist, in welche das Blech eingeformt wird und die Matrize der Grundplatte sowie der zugehörige Stempel austauschbar sind.
Im Gegensatz zu dem bisher bekannten Stand der Technik weist die erfindungsgemäße Vorrichtung einen bewegbaren Stempel auf, welcher zusammen mit der Matrize der Grundplatte austauschbar ist. Hierdurch wird die Flexibilität in der Formgebung der Profile deutlich erhöht, da nicht der Formkern zur Ausbildung bzw. Prägung des Blechs verwendet wird, sondern ein Stempel, der sich in Längsrichtung des herzustellenden Profils erstreckt. Der Stempel kann große Ziehtiefen bei relativ einfacher Ausgestaltung erzielen und damit die Herstellung stark strukturierter Profile mit geringem Aufwand gewährleisten. Über die Austauschbarkeit der Matrize und des Stempels wird erreicht, dass aus einem Blech Profile mit unterschiedlicher Formgebung mit der gleichen Vorrichtung hergestellt werden können. Bleche im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Platinen, Blechzuschnitte, mehrere einzelne Bleche oder "Tailored Blanks". Als Profile werden im Sinne der vorliegenden Erfindung längsnahtgeschweißte Profile (beispielsweise Hohlprofile) , offene Profile (beispielsweise Halbschalen) und teiloffene Profile verstanden. Die Gesenkhälften sind im Sinne der formgebenden Werkzeuge der Vorrichtung zu verstehen.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Grundplatte und mindestens eine der Gesenkhälften relativ zueinander und senkrecht zur Längsachse des herzustellenden Profils verschiebbar, wobei optional eine Gesenkhälfte feststehend ausgebildet ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann hierdurch einfacher aufgebaut werden, da Antriebe, insbesondere die gesamte Hydraulik für die feststehende Gesenkhälfte entfallen.
Weisen die Gesenkhälften eine Auflagefläche zur Aufnahme des umzuformenden Blechs auf, kann die Umformung des Blechs früh eingeleitet werden, so dass sich das Blech in der ersten Phase der Umformung nahezu frei verformen kann und große Umformgrade erzielbar sind.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung erfährt die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch, dass die Gesenkhälften als Niederhalter ausgebildet sind, über welche das Blech während des Umformvorgangs gegen den Stempel anpressbar ist. Während des Umformvorgangs, beispielsweise beim Ziehen, wird das Blech durch das Anpressen desselben senkrecht zur Relativbewegung des Stempels an den Stempel ohne ein Abstrecken und eine Richtungsänderung des Blechs in die Matrize gezogen. Vorzugsweise sind die Gesenkhälften kraftgesteuert, so dass der Ziehvorgang und das Abstreckverhältnis exakt gesteuert werden kann. Denkbar ist aber auch der Einsatz konventioneller Niederhalter, welche auf das Blech in Bewegungsrichtung des Stempels Kraft ausüben.
Ist mindestens ein weiterer senkrecht zur Relativbewegung der Gesenkhälften und senkrecht zur Längserstreckung des herzustellenden Profils bewegbarer Stempel vorgesehen, können zusätzliche Umformvorgänge in einer Vorrichtung realisiert werden. Die Formgebung des Profils wird hierdurch weiter flexibilisiert . Auf besonders einfache Art und Weise können weitere Stempelgeometrien dadurch zur Verfügung gestellt werden, dass ein Folgeverbundstempel vorgesehen ist, welcher mindestens zwei Teilstempel aufweist. Mit dem Folgeverbundstempel lassen sich die Umformvorgänge in unterschiedliche Umformschritte unterteilen und insgesamt größere Umformgrade und stärkere Umformungen des Blechs erzielen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind ein Formkern und eine Formkernzugvorrichtung vorgesehen, wobei der Formkern in Längsrichtung des herzustellenden Profils unter Verwendung der Formkernzugvorrichtung und zusammen mit der oder unabhängig von der Grundplatte senkrecht zur Längsrichtung des herzustellenden Profils bewegbar ist. Während der Umformung des Blechs kann damit auch ein Formkern verwendet werden, wobei dieser üblicherweise erst nach einem ersten Umformschritt, bei welchem das Blech zu einer U-Form gezogen wird, in das umgeformte Blech eingeführt wird. Aufgrund der Verwendung des Stempels bzw. des Folgeverbundstempels zur Umformung des Blechs kann der Formkern besonders einfach ausgestaltet werden, da er zusätzliche Prägeaufgaben nicht unbedingt erfüllen muss.
Allerdings kann es auch vorteilhaft sein, wenn der Formkern Präge- und/oder Stanzmittel aufweist, um beispielsweise Nebenformelemente in das herzustellende Profil einzuformen. Nebenformelemente sind beispielsweise Löcher, Flansche, Sicken etc.. Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist einen schlitzartigen Stempel auf, welcher bei der Herstellung von längsnahtgeschweißten Profilen eingesetzt wird, um die zu verschweißenden Kanten des Blechs genau auszurichten. Der schlitzartige Stempel kann auch mehrere Dicken in senkrechter Richtung der zu verschweißenden Kanten aufweisen, um beispielsweise eine Kalibrierung in mehreren Stufen durchzuführen. Dadurch ist gewährleistet, dass die zu verschweißenden Kanten genau ausgerichtet sind und durch ziehen des schlitzartigen Stempels bei zeitgleichem Zusammenfahren der Gesenkhälften ein optionaler Null-Fügespalt eingestellt werden kann.
Die Wirtschaftlichkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird dadurch verbessert, dass die Vorrichtung mindestens zwei Arbeitsstationen aufweist, welche vorzugsweise auf einem A-förmigen Gestell angeordnet sind. Ein A-förmiges Gestell ermöglicht einerseits die beidseitige Bedienung der Vorrichtung, beispielsweise durch Entnahme der fertig herstellten Profile. Andererseits können die verwendete Hydraulik und Steuerungseinheiten für beide Arbeitsstationen verwendet werden, sodass die Investitionskosten bezogen auf den Durchsatz der Vorrichtung verringert werden. Durch die parallele Abarbeitung der einzelnen Schritte zur Herstellung von Profilen bestehen Taktzeitvorteile. Beispielsweise wird in der einen Arbeitsstation umgeformt und gleichzeitig in der anderen Arbeitsstation geschweißt. Bei der Nutzung einer einzigen Schweißquelle ergibt sich zudem eine teilweise Überlagerung von Prozesszeiten, bei der Nutzung zweier Schweißquellen können die Prozesszeiten des Schweißen komplett überlagert werden, so dass ein paralleles Verschweißen stattfindet.
Schließlich kann eine besonders hohe Flexibilität im Hinblick auf die Durchführung unterschiedlicher Umformvorgänge dadurch erreicht werden, dass die Bewegung des Stempels, der Grundplatte, der Gesenkhälften und optional des Formkerns unabhängig voneinander steuerbar sind. Bei der Vorrichtung ist hierzu beispielsweise vorgesehen hydraulische Antriebe und eine Vielzahl von gesteuerten Achsen zu verwenden, die eine hohe Kraft zur Verfügung stellen, flexibel an die Bauform anpassbar sind und mit welchen über steuerbare Achsen komplexe Umformschritte relativ schnell und genau abgearbeitet werden können.
Gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines Profils unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gelöst, wobei ein Blech auf oder zwischen die Gesenkhälften der Vorrichtung, vorzugsweise auf dafür vorgesehene Auflageflächen eingelegt wird, ein Stempel durch eine Relativbewegung senkrecht zur Schließbewegung der Gesenkhälften das Blech in die Matrize der Grundplatte zieht, die Gesenkhälften während des Ziehvorgangs des Stempels geschlossen werden, so dass diese das Blech am Stempel anpressen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird es möglich das Blech lediglich in Ziehrichtung zu strecken, ohne eine gleichzeitige Richtungsänderung durch den Einlauf des Materials in das Gesenk, wie es konventionell üblich ist, hervorzurufen. Insbesondere kann dadurch Material schonender gearbeitet und große Ziehtiefen bei kontrollierter Materialabstreckung realisiert werden.
Wird während der Bewegung des Stempels und der Gesenkhälften die Grundplatte zusammen mit der darin enthaltenen Matrize mindestens relativ zu einer der Gesenkhälften senkrecht zur Längsrichtung des herzustellenden Profils und senkrecht zur Schließebene der Gesenkhälften mitbewegt, kann eine feststehende Gesenkhälfte verwendet werden und die Kosten für die zu verwendende Vorrichtung verringert werden.
Gemäß einer nächsten weitergebildeten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Stempel als Folgeverbundstempel ausgebildet und wird nach dem Ziehvorgang des ersten Teilstempels durch Bewegung des Folgeverbundstempels relativ zum vorgeformten Profil, vorzugsweise durch eine Bewegung senkrecht zur Längsrichtung des Profils mindestens ein weiterer Teilstempel mit einer anderen Stempelgeometrie eingesetzt, kann das Umformen des Blechs in mehrere Schritte eingeteilt und größere Umformgrade erzielt werden. Insbesondere können auch komplexere Formgebungen erzielt werden, da über die zusätzliche Stempelgeometrie ein weiterer Umformschritt des Blechs in der gleichen Vorrichtung ermöglicht wird. Ferner ist auch denkbar, dass mehr als zwei Teilstempel im FoIgeverbündStempel vorgesehen sind.
Auf einfache Weise kann durch eine U-O-Umformung ein geschlossenes Hohlprofil dadurch zur Verfügung gestellt werden, dass unter Verwendung des Folgeverbundstempels das durch den ersten Teilstetnpel vorgeformte Blech zumindest teilweise geschlossen und optional durch Verwendung einer Schweißeinrichtung verschweißt wird. Am Ende des Verfahrens steht damit ein fertiggeschweißtes, geschlossenes und längsnahtgeschweißtes Hohlprofil zur Verfügung. Das Schließen des vorgeformten Blechs zu einem Hohlprofil erfolgt beispielsweise durch einen zweiten Teilstempel des Folgeverbundstempels .
Eine Kalibrierung des umgeformten Profils sowie die Einbringung von Nebenformelementen in das Profil kann dadurch erreicht werden, dass vor dem Schließen des Profils unter Verwendung des Folgeverbundstempels ein Formkern unter Verwendung einer Formkernzugvorrichtung in das vorgeformte Blech eingebracht wird. Wie bereits ausgeführt, können über den Formkern zusätzliche Präge- und/oder Stanzmittel Anwendung finden und das Profil mit zusätzlichen Merkmalen ausgestattet werden.
Alternativ ist eine Kalibrierung auch ohne Formkern durch Verpressen der Gesenkhälften gegen das fertig ausgeformte oder bereits geschweißte Profil möglich.
Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Profilen auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird verwiesen einerseits auf die den Patentansprüchen 1 und 13 nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die Beschreibung von drei Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 bis 3 in einer Schnittansieht quer zur
Längserstreckung des Profils ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem einfachen Stempel zu drei verschiedenen Zeitpunkten der Umformung des Blechs,
Fig. 4 bis 7 ein zweites Ausführungsbeispiel in einer schematischen Schnittansicht quer zur Längserstreckung des Profils mit einem Folgeverbundstempel ebenfalls zu drei verschiedenen Zeitpunkten der Umformung des Blechs und
Fig. 8 in einer schematischen Schnittansicht ebenfalls quer zur Längserstreckung des Profils ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zwei Arbeitsstationen.
Ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Herstellung eines Profils, beispielsweise einer Halbschale aus einem Blech 2, das auch Tailored Blank sein kann, zeigt Fig. 1 in einer schematischen Schnittansicht quer zur Längserstreckung des Blechs 2. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Grundplatte 3 und zwei Gesenkhälften 4 und 5. Die Gesenkhälften 4 und 5 sind in ihrer Form an das zu verwendende Umformverfahren bzw. an das herzustellende Bauteil in ihrer Ausprägung angepasst. Beide Gesenkhälften 4, 5 können senkrecht zur Längserstreckung des herzustellenden Profils bzw. senkrecht zur Längserstreckung des umzuformenden Blechs 2 relativ zueinander auf der Grundplatte 3 bewegt werden. Dies gilt auch für die Grundplatte 3, welche zumindest relativ zu einer der Gesenkhälften senkrecht zur Längserstreckung des Blechs 2 und senkrecht zur Bewegungsrichtung des Stempels 6 bewegbar ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Gesenkhälfte 5 ortsfest angeordnet und die Grundplatte 3 sowie die Gesenkhälfte 4 werden relativ zur Gesenkhälfte 5 bewegt. Die Antriebe für die Gesenkhälfte 5, hier nicht dargestellt, können damit eingespart werden. Der Stempel 6, welcher senkrecht zur Relativbewegung der Gesenkhälften bewegbar ist, wird nun zum Umformen des Blechs 2 eingesetzt. Im ersten Umformschritt zeigt Fig. 2, dass das Blech 2 zunächst durch den Stempel 6 kontrolliert verformt wird. Während der Umformung werden die Gesenkhälften 4, der Stempel S und die Grundplatte 3 in Richtung der Gesenkhälfte 5 nicht bewegt, während der Stempel 6 eine Bewegung senkrecht zur Relativbewegung der Gesenkhälfte 4 und der Grundplatte 3 ausführt, um das Blech 2 in die Matrize 7 einzuformen. Grundsätzlich besteht mit den dargestellten Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Vorrichtung aber auch die Möglichkeit, die Grundplatte 3 während des Umformens mitzubewegen. Mit zunehmendem Umformgrad des Blechs 2 pressen die Gesenkhälften 4 und 5 das nunmehr schon stark umgeformte Blech gegen den Stempel 6 und ein kontrolliertes Ziehen des Blechs 2 findet statt, ohne dass das Blech eine starke Richtungsänderung wie beim klassischen Tiefziehen erfährt. Wie bereits ausgeführt, sind die Gesenkhälften 4, 5 vorzugsweise kraftgesteuert, sodass das Abstreckverhältnis genau eingestellt werden kann.
Fig. 3 zeigt nun in einer schematischen Schnittansicht das erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Abschluss der Umformung des Blechs 2 in geschlossenem Zustand. Die Gesenkhälften 4, 5 pressen das Blech 2 gegen den Stempel 6 und wirken insofern als Niederhalter. Über eine KraftSteuerung der Gesenkhälften 4 , 5 kann das Abstreckverhältnis des Blechs 2 genau gesteuert werden.
Fig. 4 zeigt in einer identischen Schnittansicht längs zur Erstreckung des Blechs 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 mit einem Folgeverbundstempel 6. Der Folgeverbundstempel 6 weist zwei Teilstempel 6a, 6b mit verschiedenen Stempelgeometrien auf, welche durch Verschieben des Folgeverbundstempels 6 zum Einsatz kommen. In Fig. 4 ist zunächst die Vorrichtung 1 mit noch unverformtem Blech 2 dargestellt. Dagegen ist in Fig. 5 zu erkennen, dass der Tiefziehvorgang zur Formung eines U- förmigen Blechs 2 bereits abgeschlossen ist. Auch hier dienen wiederum die Gesenkhälften 4, 5 als Niederhalter zur Erzielung maximaler Ziehtiefen bei kontrollierter Materialabstreckung. Nachdem der erste Umformgang abgeschlossen ist, wird der Folgeverbundstempel 6 senkrecht zur Längserstreckung des Blechs 2 weiterbewegt, bis der Teilstempel 6b im Bereich des umgeformten Blechs angeordnet ist, Fig. 6. Der Teilstempel 6b ist beispielsweise dazu geeignet, dass durch die Stempelgeometrie des Teilstempels 6a hergestellte U- förmige Profil zu einem geschlossenen Profil umzuformen, indem die nach oben stehenden Kanten des umgeformten Blechs 2 nach Innen gebogen werden. Vorzugsweise wird vorher ein Formkern 11 in das vorgeformte, U-förmige Blech 2 eingebracht, um gleichzeitig ein Kalibrieren des Profils zu ermöglichen. Dies zeigt Fig. 7. Anschließend wird das so geschlossene Profil mit einer nicht dargestellten Schweißeinrichtung, vorzugsweise einer Laserschweißeinrichtung längsnahtverschweißt .
Schließlich ist in Fig. 8 ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zwei Arbeitsstationen 8 und 9 dargestellt, welcher auf einem A- förmigen Gestell 10 angeordnet sind. Die Arbeitsstationen 8 und 9 umfassen jeweils eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit zwei Gesenkhälften 4, 4 ' , 5, 5', einer Grundplatte 3, 3' mit einer Matrize 7, 7' und einem Folgeverbundstempel 6, 6' . Die Anordnung der Arbeitsstationen auf einem A-förmigen Gestell 10 ist vorteilhaft, da sie einerseits ermöglicht, eine nicht dargestellte Laserschweißeinrichtung sowie nicht dargestellte Hydraulikeinrichtungen für beide Arbeitsstationen gemeinsam zu nutzen. Andererseits wird ermöglicht das umzuformende Blech von zwei Seiten einzulegen bzw. das hergestellte Profil beidseitig zu entnehmen. Insgesamt kann durch diese Anordnung bei Platz sparendem Aufbau eine deutliche Erhöhung des Durchsatzes bei der Herstellung von Profilen erreicht werden, wobei die Investitionen hierzu vergleichsweise gering ausfallen.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Vorrichtung (1) zur Herstellung von Profilen aus einem Blech (2) umfassend mindestens eine Arbeitsstation
(8, 9) mit einer Grundplatte (3) und zwei Gesenkhälften (4, 5), wobei die Gesenkhälften (4, 5) und die Grundplatte (3) sich in Längsrichtung des herzustellenden Profils erstrecken, die Gesenkhälften
(4, 5) senkrecht zur Längsrichtung des herzustellenden Profils relativ zueinander bewegbar auf der Grundplatte (3) angeordnet sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s ein senkrecht zur Relativbewegung der Gesenkhälften
(4, 5) und senkrecht zur Längserstreckung des herzustellenden Profils bewegbarer Stempel (6) zum Umformen des Blechs (2) vorgesehen ist, die relativ zu den Gesenkhälften bewegliche Grundplatte (3) eine an den Stempel (6) angepasste Matrize (7) aufweist, in welche das Blech (2) eingeformt wird und die Matrize
(7) der Grundplatte (3) sowie der zugehörige Stempel
(6) austauschbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Grundplatte (3) sowie mindestens eine der Gesenkhälften (4, 5) relativ zueinander und senkrecht zur Längsrichtung des herzustellenden Profils verschiebbar sind und eine Gesenkhälfte (4, 5) feststehend ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Gesenkhälften (4, 5) eine Auflagefläche (12) zur Aufnahme des umzuformenden Blechs aufweisen.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Gesenkhälften (4, 5) als Niederhalter ausgebildet sind, über welche das Blech (2) während des Umformvorgangs gegen den Stempel (6) anpressbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s mindestens ein weiterer senkrecht zur Relativbewegung der Gesenkhälften (4, 5) und senkrecht zur Längserstreckung des herzustellenden Profils bewegbarer Stempel (6) vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s ein Folgeverbundstempel (6) vorgesehen ist, welcher mindestens zwei Teilstempel (6a, 6b) aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s ein Formkern (11) und eine Formkernzugvorrichtung vorgesehen sind, wobei der Formkern (11) in Längsrichtung des herzustellenden Profils unter Verwendung der Formkernzugvorrichtung und zusammen mit oder unabhängig von der Grundplatte (3) senkrecht zur Längsrichtung des herzustellenden Profils bewegbar ist .
8. Vorrichtung nach Anspruch 7 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Formkern (11) Präge- und/oder Stanzmittel umfasst.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s ein schlitzartiger Stempel vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Vorrichtung mindestens zwei Arbeitsstationen (8, 9) aufweist, welche vorzugsweise auf einem A- förmigen Gestell (10) angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s mindestens eine Arbeitsstation (8, 9) der Vorrichtung
(I) eine Schweißeinrichtung zum Längsnahtschweißen des Profils aufweist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Bewegungen des Stempels (6), der Grundplatte (3), der Gesenkhälften (4, 5) und optional des Formkerns
(II) unabhängig voneinander steuerbar sind.
13. Verfahren zur Herstellung eines Profils unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei ein Blech auf oder zwischen die Gesenkhälften der Vorrichtung eingelegt wird, ein Stempel durch eine Relativbewegung senkrecht zur Schließbewegung der Gesenkhälften das Blech in die Matrize der Grundplatte zieht und die Gesenkhälften während des Ziehvorgangs des Stempels geschlossen werden, so dass diese das Blech am Stempel kraftgesteuert anpressen.
14. Verfahren nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s während der Bewegung des Stempels und der Gesenkhälften die Grundplatte zusammen mit der darin enthaltenen Matrize relativ zu einer der Gesenkhälften senkrecht zur Längsrichtung des herzustellenden Profils und senkrecht zur Schließebene der Gesenkhälften mitbewegt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Stempel der Vorrichtung als Folgeverbundstempel ausgebildet ist und nach dem Ziehvorgang des ersten Teilstempels durch Bewegung des Folgeverbundstempels relativ zum vorgeformten Profil, vorzugsweise durch eine Bewegung senkrecht zur Längsrichtung des Profils mindestens ein weiterer Teilstempel mit einer anderen Stempelgeometrie eingesetzt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s unter Verwendung des Folgeverbundstempels das durch den ersten Teilstempel vorgeformte Blech zumindest teilweise geschlossen und optional durch Verwendung einer Schweißeinrichtung verschweißt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s vor dem Schließen des Profils unter Verwendung des Folgeverbundstempels ein Formkern unter Verwendung einer Formkernzugvorrichtung in das vorgeformte Blech eingebracht wird.
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