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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines längsnahtgeschweißten Hohlprofils aus
einem definierte Längskanten
aufweisenden Blechzuschnitt, bei dem zunächst der Blechzuschnitt mit
Hilfe von mindestens zwei insbesondere auf einer Grundplatte in
einer linearen Bewegung gegeneinander verstellbaren Werkzeugteilen,
die jeweils eine Ausnehmung aufweisen, die die Außenform
mindestens eines Abschnitts des herzustellenden Hohlprofils bestimmt,
zu einem Schlitzprofil vorgeformt wird und bei dem anschließend die
im Bereich des Schlitzprofils einander zugewandten Längskanten
des Blechzuschnitts miteinander verschweißt werden.
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Darüber hinaus
betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung eines längsnahtgeschweißten Hohlprofils
aus einem definierte Längskanten
aufweisenden Blechzuschnitt, mit mindestens zwei Werkzeugteilen,
deren Relativstellung durch eine lineare, insbesondere auf einer
Grundplatte ausgeführten
Bewegung gegeneinander veränderbar
ist und die jeweils eine Ausnehmung aufweisen, die die Außenform
mindestens eines Abschnitts des herzustellenden Hohlprofils bestimmt,
und mit einer Schweißeinrichtung
zum Verschweißen
der Längskanten
des Blechzuschnitts nach seiner Verformung zu einem Schlitzprofil
ausgestattet ist.
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In
der Automobilindustrie werden zunehmend offene, verschweißte Profile
durch dünnwandige
Hohlprofile ersetzt, deren Ausgangsformen aus längsnahtverschweißten Rohren
bestehen. Diese Bauteile sind durch geringe Wandstärken so
konzipiert, dass ein minimales Gewicht unter höchster Ausnutzung des Materials
erreicht wird.
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Damit
die technische Funktionalität
so genannter Space-Frame-Strukturen
gewährleistet
werden kann, muss der Herstellungsprozess der Bauteile bis hin zur
endgültigen
Formgebung beherrschbar sein.
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Ein
wesentliches Element der Prozesskette stellt dabei der Profileinform-Prozess
dar, bei dem die als Hohlprofile zum Einsatz kommenden Rohrelemente
geformt werden. Zum Einformen spezieller Profile, so genannter "Tailored Tubes" hat sich die diskontinuierliche
Arbeitsweise, also die Einformung aus fertig geschnittenen Platinen
bewährt.
Tailored Tubes sind solche Rohrelemente, die aus Blechabschnitten
zusammengesetzt sind, bzw. deren Materialeigenschaften an die im
praktischen Einsatz oder im Formgebungsprozess auftretenden Belastungen und
Erfordernisse angepasst sind.
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Zum
Einformen von Blechplatinen zu fertig geschweißten Profilen gibt es verschiedene
Möglichkeiten.
Die meisten Lösungen
nutzen jedoch getrennte Arbeitsstationen für das Einformen und das Schweißen (
DE 44 32 674 C1 ).
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Eine
die Herstellung von längsnahtverschweißten Rohrelementen
in einer Station ermöglichende
Vorrichtung der eingangs angegebenen Art ist beispielsweise aus
der DE-966 111 B bekannt. Bei dieser Vorrichtung wird der Blechzuschnitt
zu einem Schlitzrohr umgeformt und verschweißt. Dazu wird ein ebenes Blech
zwischen zwei auf einem Werkzeugträger gegeneinander verfahrbare,
spiegelbildlich zueinander angeordnete Werkzeughälften gehalten, die jeweils
eine die Außenkontur
des herzustellenden Rohres bestimmende, halbschalenförmige Ausnehmung
besitzen. Die Längskanten
des Blechzuschnitts werden dabei so parallel zu den Ausnehmungen
der Werkzeughälften
ausgerichtet, dass die Werkzeughälften
die ihnen jeweils zugeordneten Kanten beim Zusammenfahren aufnehmen
und im Querschnitt betrachtet kreisbogenförmig aufeinander zu bewegen.
Während
des Zusammenfahrens wird der Blechzuschnitt durch Halter fixiert,
die an den den beiden kurzen Kanten des Blechzuschnitts zugeordneten
Enden der Mittellängsachse
des Blechzuschnitts positioniert sind. Auf diese Weise ist sichergestellt,
dass der Blechzuschnitt infolge des Zusammenfahrens der Werkzeughälften in
einer gleichmäßigen Bewegung
entlang der durch die Ausnehmungen der Werkzeughälften vorgegebenen Kontur schiebt,
bis seine Längskanten
im Scheitelpunkt aufeinander treffen. Das so gebildete Schlitzrohr
wird in dieser Position gehalten, um seine Längskanten zu verschweißen. Um
den Schlitzbereich des Schlitzrohres zugänglich zu machen, werden die
oberen Endabschnitte der Werkzeughälften aufgeklappt. Anschließend werden
die im Schlitzbereich einander zugeordneten Längskanten miteinander längsnahtverschweißt.
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Ein
entscheidender Nachteil der aus der DE-966 111 B bekannten Vorgehensweise
besteht darin, dass sie eine bestimmte Mindeststeifigkeit des verarbeiteten
Blechs voraussetzt. Nur so ist gewährleistet, dass sich das Blech
beim Zusammenfahren der Werkzeughälften gleichförmig zu
dem Schlitzrohr krümmt.
Dünne Bleche
lassen sich auf diese bekannte Weise nicht gezielt zu einem Rohr
mit einer exakt vorbestimmten Querschnittsform verformen, sondern bilden
im Zuge des Verformungsvorgangs unkontrollierbar Kanten und Falten
aus, die das erhaltene Rohrelement unbrauchbar machen können. Auch führt das
Verschweißen
eines gemäß dem aus
der DE-966 111 B bekannten Verfahrens geformten Schlitzrohres zu
unerwünschten
Verformungen, wenn das Blech so dünn ist, dass es die beim Schweißen unvermeidbar
auf ihm lastenden Kräfte nicht
aufnehmen kann.
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Bei
einer aus dem deutschen Gebrauchsmuster
DE 73 24 077 U1 bekannten
Vorrichtung ist dieses Problem dadurch beseitigt worden, dass das Biegen
des Blechs um einen Biegedorn erfolgt, der während der Verschweißung im
vorgeformten Profil verbleibt. Zu diesem Zweck umfasst die in diesem Gebrauchsmuster
beschriebene Vorrichtung zwei Werkzeugteile, die jeweils eine Ausnehmung
aufweisen und über
ein Getriebe in einer Scherenbewegung um eine Schwenkachse aus einer
geöffneten,
auseinander geschwenkten Ruhestellung in eine Arbeitsstellung geschwenkt
werden können,
in der ihre Ausnehmungen gemeinsam einen das jeweilige Profil abbildenden
Hohlraum begrenzen. Zum Formen eines Rohrprofils wird ein Blechzuschnitt
mit definierten Längskanten
bei auseinander geschwenkten Werkzeugteilen in den dann zwischen
den Werkzeugteilen vorhandenen Freiraum gelegt und der Blechzuschnitt
mittels eines die Innenkontur des jeweils zu formenden Profils vorgebenden
Biegedorns mittig zwischen den Werkzeugteilen gehalten. Anschließend werden
die Werkzeugteile gegeneinander verschwenkt, wobei sie die ihnen
jeweils zugeordnete Hälfte
des Blechzuschnitts mitnehmen und gegen den Biegedorn legen, bis
ihre Längskanten einander
gegenüber
liegend angeordnet sind und zwischen sich einen Längsschlitz
begrenzen. Durch Längsnahtschweißen wird
sodann dieser Längsschlitz geschlossen,
so dass nach Ausziehen des Biegedorns ein in Umfangsrichtung geschlossenes Rohrprofil
vorliegt. Zum Kalibrieren der Rohrform kann der Biegedorn als Spreizdorn
ausgeführt
sein. Dieser wird nach dem Anlegen des Blechzuschnitts an den Biegedorn
in Umfangsrichtung aufgespreizt, um das Blechmaterial gegen die
Innenwände
der Ausnehmungen der Werkzeugteile zu drücken.
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Bei
einer solcherart ausgestatteten Vorrichtung ist das Problem einer
exakten Längsnahtverschweißung ohne
die Gefahr einer Verformung des Rohrprofils durch die beim Schweißen auftretenden Kräfte beseitigt.
Allerdings zeigt sich, dass trotz der Möglichkeit, die Rohrprofile
mittels eines als Spreizdorn ausgeführten Biegedorns zu kalibrieren,
die Präzision,
mit der die Formgebung durchgeführt
werden kann, den sich heute jeweils stellenden Anforderungen nicht
mehr gerecht wird.
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Ein
Versuch, die Nachteile von Vorrichtungen der eingangs erläuterten
Art zu beseitigen, ist aus der WO 99/67037 A1 bekannt. Die aus dieser Druckschrift
bekannte Vorgehensweise verbindet das Einformen und Schweißen in einer
Arbeitsstation. Dazu wird ein Werkzeug eingesetzt, das nach dem
Vorbild der DE-966 111 B zwei auf einem Werkzeugträger gegeneinander
verfahrbare Werkzeughälften
mit jeweils einer zylindrischen, halbschalenförmigen Ausnehmung aufweist.
Zusätzlich
ist den Ausnehmungen der Werkzeughälften jeweils eine Innendornhälfte zugeordnet,
die unter Freilassung eines Spaltes zwischen ihrer Außenfläche und
der Innenfläche
der Ausnehmung in der jeweiligen Ausnehmung positioniert und fest
mit der jeweiligen Werkzeughälfte verbunden
ist. Auf diese Weise ist im Bereich der Ausnehmung jeder Werkzeughälfte ein Ringspalt
gebildet.
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Zum
Formen des Rohrelements wird das zu verformende dünne Blech
so zwischen die Werkzeughälften
gelegt, dass seine Längskanten
beim anschließenden
Zusammenfahren der Werkzeughälften
in den in der jeweiligen Werkzeughälfte gebildeten Ringspalt eingefädelt wird.
Beim weiteren Zusammenfahren der Werkzeughälften schieben sich die Längskanten
weiter den Längsspalt
hinauf und das Blech wird zu einem Schlitzrohr gebogen. Die gleichzeitig
auf der Innen- und
Außenseite
des Blechabschnitts erfolgende Abstützung des Blechzuschnitts im
Bereich des Ringspaltes stellt dabei sicher, dass es zu keiner unerwünschten
Falten- und Kantenbildung kommt.
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Dieser
als "Einrollen" bezeichnete Formvorgang
ist abgeschlossen, wenn sich die Längskanten im Scheitel des erhaltenen
Schlitzrohres treffen. Nach einem Nachrunden des Kantenstoßes mittels einer
Rolle kann dieses Schlitzrohr im Bereich seines Schlitzes verschweißt werden,
ohne dass dazu das Rohr in eine andere Vorrichtung verbracht werden muss.
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Das
aus der WO 99/67037 A1 bekannte Verfahren soll zwar die Herstellung
exakt geformter Rohrelemente ermöglichen,
zeigt in der Praxis jedoch einige Nachteile. So erfordert die geteilte
Ausführung
des Innendornes und die Ausbildung des Ringspalts im Bereich der
Ausnehmungen der Werkzeughälften
eine hohe Fertigungsgenauigkeit bei der Herstellung der Werkzeuge.
Auch ist die Ausgestaltung der Maschine wesentlich komplexer, da
zum Trennen des fertig verschweißten Rohres von dem geteilten
Innendorn aufwändige
Zugeinheiten und zum Halten der Dornposition spezielle, sehr kräftige Niederhalter
benötigt
werden. Die Relativbewegung zwischen Werkzeug und Blech im Bereich
des unvermeidbar engen Ringspaltes führt zudem zu Beschädigungen
der Blechoberfläche
und zu einem Verschleiß der
Werkzeuge. Darüber
hinaus besteht besonders bei der Verarbeitung dünner Bleche nach wie vor die
Gefahr, dass es beim Verschweißen
aufgrund der dabei auftretenden Kantenbelastungen zu unerwünschten
Verformungen im Bereich der Schweißnaht kommt.
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Ausgehend
von dem voranstehend erläuterten
Stand der Technik bestand die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren
und eine Vorrichtung zu schaffen, die auf einfache Weise die kostengünstige Herstellung
von exakt geformten Hohlprofilen ermöglichen.
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In
Bezug auf ein Verfahren der eingangs angegebenen Art wird diese
Aufgabe erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass, um das Schlitzprofil zu erzeugen, der Blechzuschnitt durch
eine Veränderung
der Relativposition der Werkzeugteile frei um einen zwischen den
Werkzeugteilen positionierten, sich in Längsrichtung des Blechzuschnitts
erstreckenden Dorn gelegt wird, dessen Außenform die Innenform des herzustellenden
Hohlprofils bestimmt, und dass das so erhaltene Schlitzprofil anschließend ein-
oder mehrstufig durch jeweils eine weitere Veränderung der Relativposition
der Werkzeugteile fertig verformt wird.
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In
entsprechender Weise wird die voranstehend genannte Aufgabe in Bezug
auf eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, dass
eine solche Vorrichtung erfindungsgemäß einen Dorn, dessen Außenform
der Innenform des herzustellenden Hohlprofils entspricht, und eine
Steuereinrichtung aufweist, die Steuersignale zum in mindestens
zwei Stufen erfolgenden Verändern
der Relativstellung der Werkzeugteile aus einer voneinander entfernten
Ausgangsstellung in eine Formstellung abgibt.
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Gemäß der Erfindung
wird der jeweils zu dem Hohlprofil zu verformende Blechzuschnitt
um einen Dorn aufgerollt, der die Innenform des zu erzeugenden Profils
bestimmt. Das Anlegen des Blechzuschnitts an den Dorn erfolgt dabei
mit Hilfe von Werkzeugteilen, die relativ zueinander und zu dem Dorn bewegt
werden. Die betreffende Veränderung
der Relativposition der Werkzeugteile kann dabei dadurch erfolgen,
dass die Werkzeugteile synchron aufeinander zu bzw. von einander
weg bewegt werden. Alternativ ist es jedoch auch möglich, die
Werkzeugteile einzeln nacheinander zu bewegen. Dabei kann der Dorn
still stehen und die Werkzeugteile werden für die Formgebung des Schlitzrohres
auf ihn zu bewegt. Genauso ist es jedoch auch möglich, eines der Werkzeugteile
feststehend anzuordnen und die Veränderung der Relativstellung
der Werkzeugteile nur durch eine Bewegung des zweiten Werkzeugteils
zu bewirken. Dabei wird der Blechzuschnitt aktiv in die für die Formgebung
vorgesehene Ausnehmung des feststehenden Werkzeugteils eingeschoben.
Dies kann mit Hilfe des zweiten, beweglichen Werkzeugteils erfolgen.
Zusätzlich
oder alternativ können
der Dorn und die Grundplatte einzeln oder gemeinsam dazu genutzt
werden, den Blechzuschnitt bei seiner Verformung zu halten und zu
bewegen.
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In
die Werkzeugteile sind in an sich bereits bekannter Weise Ausnehmungen
eingeformt, die im Zuge des Formgebungsprozesses unter die ihnen zugeordneten
Längskanten
des Blechzuschnitts greifen und bei fortgesetzter Aufeinanderzubewegung den
Blechzuschnitt zwingen, sich mit seinen Längskanten entlang der Innenfläche der
Ausnehmungen zu bewegen. Die auf diese Weise erzwungene Bewegung
des Blechzuschnitts in den Ausnehmungen führt, wie an sich aus dem Stand
der Technik ebenfalls bekannt, dazu, dass der Blechzuschnitt zu
einem Schlitzprofil vorgeformt wird. Durch den Dorn wird dabei eine
gezielte, kontrollierte Falten- oder Knickbildung im Bereich des
Hohlprofiles während dieses
Vorgangs erreicht, durch die eine schnelle Formgebung ermöglicht wird.
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Zusätzlich stützt der
Dorn das Blech bei seiner Verformung, indem es sich an ihn anlegen
kann, und ermöglicht
so in kurzen Fertigungszeiten eine fehlerminimierte, formgetreue
Herstellung der Hohlprofile.
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Nachdem
der Blechzuschnitt in erfindungsgemäßer Weise frei um den Dorn
gelegt worden ist, erfolgt in mindestens einem weiteren Arbeitsschritt ein
Kalibrieren des erhaltenen, zunächst
noch grob geformten Schlitzprofils. Dieses Kalibrieren wird durch
eine weitere Veränderung
der relativen Lage der Werkzeugteile bewirkt. So können die
Werkzeugteile zu diesem Zweck gegebenenfalls einzeln oder gemeinsam
gegen den Dorn gedrückt
werden, um die Form des Schlitzprofils perfekt an die durch das anzustrebende
Herstellergebnis vorgegebene Endform des Hohlprofils anzupassen.
Das auf diese Weise vorgeformte Schlitzprofil kann dann problemlos verschweißt werden.
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Bei
Anwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens
und durch den Einsatz einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es somit
möglich,
ein Hohlprofil zu formen, ohne dass dazu aufwändige Formelemente eingesetzt
oder die zu verarbeitenden Bleche in einem umständlichen, störungsanfälligen Vorgang
in Führungsschlitze
oder Vergleichbares eingeführt
werden müssen.
Der erfindungsgemäß eingesetzte
Dorn stellt dabei sicher, dass sich gerade dünne Bleche trotz des Umstandes,
dass sie über
weite Strecken der Verformung frei gebogen werden, zu exakt und
fehlerfrei geformten Hohlprofilen verarbeiten lassen.
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Eine
besonders praxisgerechte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Blechzuschnitt auf eine Grundplatte
zwischen die Werkzeugteile gelegt wird und der Dorn anschließend gegen
das auf der Grundplatte liegende Blech gedrückt wird, um eine Haltekraft
auf das Blech auszuüben,
durch die ein seitliches Verschieben des Blechs verhindert wird.
Der Dorn erfüllt
in diesem Fall eine Doppelfunktion, indem er einerseits die Form
des herzustellenden Hohlprofils abbildet und andererseits als Halter
dient, durch den der sichere, lagegenaue Halt des Blechzuschnitts
während
seiner Verformung gewährleistet ist.
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Durch
die vom Dorn aufgebrachte Kraft ist es möglich, Strukturen im Auflagebereich
dem Blechzuschnitt aufzuprägen.
Hierzu kann der Dorn derart gestaltet sein, dass er im dem Blechzuschnitt
zugewandten Bereich eine längenkonstante
Form aufweist. Eine solche Form liegt beispielsweise vor, wenn der
Dorn zylindrisch, block-, kasten- oder rohrartig ausgebildet ist.
Ein dem Dorn entsprechendes Gegenstück ist dabei in Form der Gegenplatte
vorhanden. Durch die vom Dorn ausgeübte Kraft lässt sich der Blechzuschnitt
zwischen der Grundplatte und dem Dorn prägen. Denkbar ist auch, nur
eine Ausnehmung in der Grundplatte vorzusehen, wobei die Prägung zwischen
Blechzuschnitt und Grundplatte durch die vom Dorn ausgeübte Kraft
erfolgt und damit auch ein Formschluss bereitgestellt werden kann.
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Eine
weitere praxisgerechte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin,
dass neben dem Kraftschluss, der bevorzugt durch den Dorn erzeugt
wird, auch ein Formschluss der Art verwirklicht werden kann, dass
die Querkanten des Blechzuschnitts durch auf beiden Seiten der Grundplatte
vorhandene Formelemente durch seitlich an dem Blechzuschnitt anliegende
Halteelemente gegen ein Verrutschen gesichert werden. Des Weiteren
kann ein formschlüssiger
Halt des Blechs auch dadurch verwirklicht werden, dass an der Grundplatte,
beispielsweise Erhöhungen,
wie Stifte, Bolzen oder ähnliches,
vorgesehen sind, die mit korrespondierenden Formelementen, beispielsweise
Ausnehmungen, des Blechzuschnitts formschlüssig zusammenwirken. Genauso
können
am Dorn geeignete Formelemente verwirklicht werden, die wiederum
mit Formelementen des Blechs zusammenwirken, um dessen formschlüssigen Halt
zu gewährleisten.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Verformung
des Blechzuschnitts mindestens zweistufig. Eine derart durchgeführte Verformung
erweist sich insbesondere bei der Verarbeitung von dünnen Blechen
als vorteilhaft, wenn besonders genau geformte Hohlprofile hergestellt
werden sollen. So erlaubt es die mehrstufig erfolgende Herstellung,
das aus dem Blechzuschnitt erzeugte Schlitzprofil zunächst in
grober Annäherung
an die Endform vorzuformen, um es dann in einem oder mehren Schritten in
seine Endform zu bringen. Diese Vorgehensweise kommt der Neigung
der jeweils verarbeiteten Bleche entgegen, sich beim Hineinschieben
in die Ausnehmungen der Werkzeugteile nicht in einem kontinuierlich
verlaufenden Bogen zu verformen, sondern stufenweise umzuknicken,
wobei die Übergänge zwischen
den einzelnen abgeknickten Stufen weich sind. Mindestens in der
ersten Stufe der Formgebung weist das aus dem Blechzuschnitt geformte
Schlitzprofil dann einen vieleckigen Querschnitt auf, der dann erfindungsgemäß in mindestens
einer weiteren Verarbeitungsstufe, dem Kalibriervorgang, in seine Endform
gebracht wird. Um dabei ein Verwerfen des Blechs sicher zu vermeiden,
sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, dass bei der
auf die erste Stufe der Verformung folgenden nächsten Stufe die Längskanten
des zuvor erhaltenen Schlitzprofils mittels eines Niederhalters
geführt
werden. Ein solcher Niederhalter ermöglicht es, die Längskanten des
Blechzuschnitts im Bereich des Schlitzes des aus ihm geformten Schlitzprofils
parallel und in einer gemeinsamen Ebene auszurichten. Da die Längskanten
des zum Schlitzprofil geformten Blechzuschnitts im Zuge der nach
der ersten Grobformung in der zweiten Stufe der Formgebung erfolgenden
Kalibrierung aufeinander zu bewegt werden, ist es günstig, wenn
der Niederhalter so eingerichtet ist, dass die Weite des Schlitzes
des Schlitzprofils bei jeder Stufe der Kalibrierung vermindert wird.
Um dabei eine kontrollierte Verformung des Blechs sicherzustellen,
können
bei jeder Stufe der Kalibrierung die Längskanten im Bereich des Schlitzes
des Schlitzprofils auf einem vorbestimmten Abstand gehalten werden.
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Die
durch den Niederhalter gewährleistete sichere
Abstützung
des Schlitzprofiles auch im Bereich seines Schlitzes ermöglicht es,
vor dem Längsnahtschweißen neben
dem Kalibrierungseffekt auch ein Glätten der Kanten des Blechzuschnitts
durchzuführen.
Auf diese Weise lassen sich Schweißnähte von hoher Qualität erzeugen,
wie sie insbesondere bei der Herstellung von Bauteilen für den Karosseriebau
gefordert werden.
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Bei
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung in den Dorn eine Ausnehmung
eingeformt, die in dem Bereich positioniert ist, der der am herzustellenden
Profils zu erzeugenden Längsschweißnaht zugeordnet
ist. Durch eine solche Ausnehmung ist der Schweißvorgang vereinfacht, da die
Gefahr eines Verschweißens
des Profils mit dem Dorn beseitigt ist. Darüber hinaus kann die Ausnehmung
zum Auffangen von Schweißrückständen, wie
Schlacke oder Metallspritzer, genutzt werden. Zu diesem Zweck kann
in der Ausnehmung eine hitzebeständige
Auffangleiste zum Auffangen von beim Schweißen anfallenden Abfallstoffen
angeordnet sein.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
setzt jedoch nicht notwendig voraus, dass der Dorn während des
Schweißens
im Schlitzprofil verbleibt. Vielmehr hat sich herausgestellt, dass
die erfindungsgemäß eingesetzten
Werkzeugteile und die durch die Kalibrierung des Schlitzrohres erreichte
Eigensteifigkeit bei entsprechenden Blechqualitäten vielfach ausreichen, um
auch bei der Verschweißung
eine ausreichende Formhaltigkeit des Schlitzprofils zu gewährleisten.
Daher ist es gemäß einer
weiteren Variante der Erfindung vorgesehen, zwischen dem Kalibrieren und
dem Verschweißen
des Schlitzprofils den Dorn aus dem Schlitzprofil zu entnehmen.
Hierzu kann eine Halteeinrichtung vorgesehen werden, die beispielsweise
in Form von Haken ausgestaltet ist und bei Bedarf in den Schlitz
des Schlitzprofils eingreift, um den Schlitz beim für das Ausfahren
des Dorns erforderlichen geringen Zurückfahren der Werkzeugteile
auf einem Sollmaß zu
halten. Der Dorn kann dann problemlos aus dem Schlitzprofil gezogen
werden. Anschließend
werden die Werkzeugteile wieder definiert zusammengefahren, so dass
das Schlitzprofil für
den Schweißvorgang
sicher gehalten und der Kantenstoß geschlossen ist.
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Grundsätzlich ist
es möglich,
den Dorn aus einem Vollmaterial zu fertigen. Dies ist insbesondere dann
zweckmäßig, wenn
in dem Dorn weitere Funktionselemente eingesetzt sind, die zum Formen
des Hohlprofils oder zum Entfernen des Dorns aus dem fertigen Hohlprofil
benötigt
werden. Alternativ lässt sich
der Dorn selbst jedoch auch aus einem Hohlprofil, beispielsweise
in Form eines formstabilen Rohrs, herstellen. Sein Inneres kann
dann beispielsweise zum Auffangen der Schweißrückstände genutzt werden.
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Das
Herausziehen des Dorns aus dem fertigen Hohlprofil kann dadurch
vereinfacht werden, dass die Außenform
des Dorns um ein geringes Untermaß kleiner ist als die Innenform
des herzustellenden Hohlprofils. Praktische Versuche haben ergeben,
dass es ausreicht, wenn dieses Untermaß bis zu 0,2 mm gegenüber der
Sollinnenform des zu erzeugenden Hohlprofils beträgt.
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An
in erfindungsgemäßer Weise
hergestellten Hohlprofilen können
Nebenformelemente, wie Sicken oder ähnliche Prägungen, auf einfache Weise dadurch
hergestellt werden, dass bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung der Dorn eine
Prägeeinrichtung
zum Prägen
des um ihn gelegten Blechs aufweist. Ein Dorn kann auch nicht längenkonstante
Nebenstrukturen zum Prägen
aufweisen, vorausgesetzt es besteht die Möglichkeit zur Entnahme des
Dornes nach der Verformung, was beispielsweise bei einer kegeligen
Grundstruktur der Fall ist. Um dabei auch größervolumige Formelemente sicher
auszubilden, kann zu diesem Zweck die Prägeeinrichtung als über den
Umfang des Dorns hinaus verfahrbarer Prägestempel ausgebildet und in
den Ausnehmungen der Werkzeugteile Formelemente als Gegenstück für die von
der Prägeeinrichtung
erzeugte Formgebung vorgesehen sein. In entsprechender Weise kann
im Bereich mindestens einer der Ausnehmungen der Werkzeugteile eine
Prägeeinrichtung
vorgesehen sein, wobei dazu die Prägeeinrichtung ebenfalls als Prägestempel
und im Dorn ein Formelement als Gegenstück für die von der Prägeeinrichtung
erzeugte Formgebung ausgebildet sein kann. Die jeweils eingesetzten
Prägeeinrichtungen
werden bevorzugt hydraulisch betrieben, um die erforderlichen Presskräfte sicher
aufbringen zu können.
Ebenso ist es denkbar, pneumatisch, mechanisch oder elektrisch betriebene
Prägeeinrichtungen
einzusetzen.
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Die
erfindungsgemäße Vorgehensweise,
bei der sich die Längskanten
des zu verformenden Blechzuschnitts im ersten Schritt der Verformung
frei entlang der Innenflächen
der in den Werkzeugteilen vorgesehenen Ausnehmung bewegen, ermöglicht es problemlos,
Hohlprofile mit ungleichförmigen
Querschnittsformen herzustellen. Zu diesem Zweck können die
in die Werkzeugteile eingeformten Ausnehmungen unterschiedlich ausgebildet
sein, wobei der Dorn in entsprechender Weise an die unterschiedliche
Form der Ausnehmungen angepasst wird.
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Um
die mehrstufig erfolgende Kalibrierung zu ermöglichen, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung
mit einem Niederhalter ausgestattet werden, der in Richtung des
Dorns zustellbar ist. Dieser Niederhalter weist im Hinblick auf
eine mindestens zweistufig erfolgende Kalibrierung bevorzugt einen
ersten Absatz, dessen Dicke einer ersten Weite des Spalts des aus
dem Blechzuschnitt vorzuformenden Schlitzprofiles entspricht, und
mindestens einen zweiten Absatz auf, dessen Dicke gleich einer zweiten
Weite des Spalts des Schlitzprofiles ist. Ist im Dorn eine Ausnehmung
vorgesehen, die sich längs
der zu erzeugenden Schweißnaht
erstreckt, so kann der Abschnitt mit der geringsten Dicke eine Höhe aufweisen,
die größer ist
als die Dicke des zu verformenden Blechzuschnitts. Dieser Abschnitt
lässt sich
dann in die Ausnehmung einführen,
die als Führung
dient und auf einfache Weise eine lagerichtige Positionierung des
Dornes ermöglicht.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in diesem
Zusammenhang dadurch gekennzeichnet, dass an dem Niederhalter mindestens
eine Umlenkfläche
ausgebildet ist, die bei in Betriebsstellung befindlichem Niederhalter
so positioniert ist, dass sie eine auf sie treffende Längskante
des Blechzuschnitts in Richtung des Dorns ablenkt.
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Nach
dem Schweißen
besteht die Möglichkeit,
die Form des erhaltenen Hohlprofils durch ein Innenhochdruckformen
weiter zu verändern.
Bei nach wie vor zusammengefahrenen Werkzeugteilen können durch
dieses Innenhochdruckverformen Nebenformelemente in das Hohlprofil
eingebracht werden. Hierzu können
die Werkzeugteile mit Formelementen, wie Ausnehmungen, versehen
sein, in die das Blech im Zuge des Innenhochdruckverformens eingepresst
wird.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor
und werden nachfolgend anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden
Zeichnung näher
erläutert.
Es zeigen jeweils schematisch in einem Vertikalschnitt quer zur
Längserstreckung,
soweit nicht anders angegeben:
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1 eine
erste Vorrichtung zum Formen eines Hohlprofils in Ausgangsstellung;
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2 einen
in der in 1 gezeigten Vorrichtung eingesetzten
Niederhalter;
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3–8 jeweils
eine Betriebsstellung der Vorrichtung gemäß 1 bei der
Verformung eines Blechzuschnitts zu dem Hohlprofil;
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9 die
Vorrichtung gemäß 1 beim Verschweißen eines
aus dem Blechzuschnitt geformten Schlitzprofiles in einem Teilausschnitt
in teilweise aufgebrochener perspektivischer Ansicht;
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10a eine zweite Vorrichtung zum Formen eines Hohlprofils
in Ausgangsstellung;
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10b die Vorrichtung gemäß 10a in einer
Ansicht von oben;
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11 die
Vorrichtung gemäß den 10a, 10b in
einer zweiten Betriebsstellung,
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12 die
Vorrichtung gemäß den 10a, 10b in
einer dritten Betriebsstellung.
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Die
in den 1 bis 9 dargestellte Vorrichtung V1
zum Herstellen eines längsnahtverschweißten Hohlprofils
R, das die Form eines kreisförmigen
Rohres aufweist, umfasst zwei Werkzeugteile 2, 3,
die auf einer Grundplatte G gegeneinander verfahrbar gelagert sind.
Die Arbeitslänge
der Vorrichtung V1 für
die Herstellung von Hohlprofilen R beträgt beispielsweise bis zu 3.000
mm.
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Zum
Zusammen- und Auseinanderfahren der Werkzeugteile 2, 3 sind
hier nicht gezeigte Stelleinrichtungen vorgesehen, von denen jeweils
mehrere, beispielsweise vier, in Längsrichtung der Werkzeugteile 2, 3 verteilt
angeordnet sein können,
um eine möglichst
gleichförmige
Bewegung der Werkzeugteile 2, 3 und eine ebenso
gleichförmige Übertragung
der von den Werkzeugteilen 2, 3 ausgeübten Kräfte sicherzustellen.
Die Stelleinrichtungen sind dabei so ausgelegt, dass sie die Werkzeugteile 2, 3 mit
einer Geschwindigkeit von 1 mm/s bis 80 mm/s bewegen und dabei eine
Kraft von mindestens 7.500 kN ausüben können.
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In
die dem jeweils anderen Werkzeugteil 2, 3 zugeordnete
Seite der Werkzeugteile 2, 3 ist jeweils eine
halbschalenförmige
Ausnehmung 4, 5 eingeformt. Der Radius RiR der
Einwölbung
der Innenflächen 6, 7 der
Ausnehmungen 4, 5 entspricht dabei dem Außenradius
RaR des herzustellenden rohrförmigen
Hohlprofils R.
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Des
Weiteren weist die Vorrichtung V1 einen aus einem Vollmaterial gefertigten
Dorn 8 auf, der aus einer hier nicht dargestellten Entnahmestellung in
eine Arbeitsstellung bewegt werden kann, in der er mittig zwischen
den Werkzeugteilen 2, 3 angeordnet ist. Über eine
geeignete, hier ebenfalls nicht dargestellte Stelleinrichtung kann
der Dorn 8 dabei in vertikaler Richtung verstellt werden,
um eine Haltekraft auf ein auf die Grundplatte G zwischen dem in
Ausgangsstellung befindlichen Werkzeugteile 2, 3 gelegten
Blechzuschnitt B auszuüben.
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Im
Bereich seines von der Grundplatte G abgewandten Scheitels ist in
den Dorn 8 eine nutförmige
Ausnehmung 9 eingeformt, die sich ausgehend von einem engen,
dem Umfang des Dorns 8 zugeordneten Abschnitt 9a in
eine Kammer 9b erweitert, in deren Boden ein Schlitz 9c eingeformt
ist, dessen Weite wiederum geringer ist als die Weite des Abschnitts 9a.
Die Weite des engen Abschnitts 9a der Ausnehmung 9 entspricht
mit einem Übermaß der Breite
der am zu erzeugenden Hohlprofil R zu erzeugenden Schweißnaht S.
Die Weite des mittig zu dem engen Abschnitt 9a ausgerichteten
Schlitzes 9c ist geringer als die Weite des Abschnitts 9a.
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In
der Kammer 9b sind Auffangleisten 10 angeordnet,
die zum Auffangen von Schweißrückständen dienen.
Die Auffangleisten 10 bestehen aus einem hitzebeständigen Material
und können über nicht
gezeigte Öffnungen
aus dem Dorn 8 gezogen werden.
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Des
Weiteren umfasst die Vorrichtung V1 einen schwertartig geformten
Niederhalter 11, dessen Länge der Länge des Dornes 8 entspricht.
Der Niederhalter 11 kann mittels einer nicht dargestellten Stelleinrichtung
aus seinen dem Dorn 8 zugeordneten Arbeitspositionen in
eine seitlich des Werkzeugteils 2 angeordnete Warteposition
bewegt werden.
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Der
Niederhalter 11 weist einen oberen, im Querschnitt dachförmig ausgebildeten
Abschnitt 11a auf, dessen Schultern 11b, 11c im
Querschnitt betrachtet nach unten und innen hin schräg aufeinander zulaufend
ausgerichtet sind. An den Abschnitt 11a schließt sich
ein erster Absatz 11d an, der sich über die Länge des Niederhalters 11 erstreckt
und der im Querschnitt betrachtet mittig zum Abschnitt 11a ausgerichtet
ist. Die Dicke D1 des ersten Absatzes 11d entspricht der
Weite des Schlitzes Z eines aus dem Blechzuschnitt B geformten Schlitzprofiles
Sr nach einer ersten Verformungsstufe.
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Unterhalb
des ersten Abschnitts 11d und im Querschnitt gesehen mittig
zu diesem angeordnet ist ein zweiter Absatz 11e des Niederhalters 11 ausgebildet.
Auch dieser Absatz 11e erstreckt sich über die Länge des Niederhalters. Seine
Dicke D2 entspricht der Weite des Schlitzes Z des Schlitzprofiles
Sr nach einer zweiten Stufe der Kalibrierung.
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Schließlich ist
an den zweiten Absatz 11e des Niederhalters 11 ein
schneidenartig ausgebildeter, dünner
dritter Absatz 11f angeformt, der ebenfalls im Querschnitt
gesehen mittig zu den anderen Absätzen 11d, 11e des
Niederhalters 11 angeordnet ist und sich über dessen
Länge erstreckt.
Die Dicke D3 des dritten Abschnitts ist geringfügig kleiner als die Weite des
Schlitzes 9c, der in den Boden der Kammer 9b im
Dorn 8 eingeformt ist. Die Höhe H des dritten Abschnitts 11f ist
dabei größer als
der Abstand der Öffnung
des Schlitzes 9c im Boden der Kammer 9b zum Umfang
des Dorns 8. An seinem Ende läuft der dritte Abschnitt klingenartig,
im Querschnitt gesehen spitz zu.
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Mit
Hilfe der nicht dargestellten Stelleinrichtung wird der Niederhalter 11 in
Richtung des Dorns 8 abgesenkt. Dabei taucht zunächst sein
dritter Abschnitt 11f in die Ausnehmung 9 ein
und wird in den Schlitz 9c eingeführt. Der Schlitz 9c bildet
so eine Führung
für den
Niederhalter 11 während
des Formgebungsprozesses. Im Zuge der Kalibrierung des Hohlprofils
R wird der Niederhalter 11 in einem oder mehreren Schritten
gezogen.
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Zum
Schweißen
des aus dem Blechzuschnitt B geformten Schlitzprofiles Sr wird bevorzugt
eine Laserschweißeinrichtung 12 eingesetzt.
Es ist jedoch auch denkbar, andere Schweißaggregate, beispielsweise
induktiv arbeitende Schweißeinrichtungen,
zu verwenden, die eine wirtschaftliche Verschweißung der einander zugeordneten
Längskanten
B1, B2 im Bereich des Schlitzes Z des Schlitzprofiles Sr ermöglichen.
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Die
Laserschweißeinrichtung 12 ist
an einem Träger 13 befestigt,
der mittels einer nicht dargestellten Stelleinrichtung entlang des
Schlitzes Z bewegt werden kann. Des Weiteren trägt der Träger 13 eine Nachformrolle 14,
die in Schweißrichtung
F mit geringem Abstand vor der Laserschweißeinrichtung 12 angeordnet
ist. Der Kantenstoß wirkt
mit einer bestimmten Kraft gegen die weggesteuerte Nachformrolle 14,
um eine dachförmige
Kantenbildung zu beseitigen und eine Rückfederung der Kanten B1, B2 des
Hohlprofils R im Nahtbereich zu vermeiden. Mindestens die Laserschweißeinrichtung 12 sollte
von einem hier nicht gezeigten Gehäuse umgeben sein, um die Bedienperson
vor der Lichtstrahlung zu schützen.
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Zusätzlich kann
der Träger 13 eine
hier nicht dargestellte Reinigungseinrichtung tragen, die den Schweißbereich
reinigt, bevor die Laserschweißeinrichtung 12 ihn
erreicht. Die Reinigungseinrichtung kann den vor dem Schweißbereich
vorhandenen Schmutz absaugen, abbürsten oder wegspülen.
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Zum
Nivellieren der Kanten B1, B2 können Gleitschuhe 15 oder
Rollen vorgesehen werden, die ebenfalls an dem Träger 13 befestigt
werden. Der Träger 13 kann
darüber
hinaus eine Zuführleitung tragen, über die
Schutzgas in den Schweißbereich geleitet
wird. Bevorzugt wird der Träger
von einer Stelleinrichtung bewegt, die in exakt drei Freiheitsgraden
(X-, Y-, Z-Richtung) steuerbar ist.
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Um
die Ausbringrate bei Verwendung einer Schmelzstrahlschweißquelle
zu erhöhen,
kann die Vorrichtung V1 als Twin-Vorrichtung ausgeführt sein. Dies
ermöglicht
es, die eine Vorrichtung mit einem neuen Blechzuschnitt B zu beladen
und diesen einzuformen, während
in der anderen Vorrichtung noch die Verschweißung vorgenommen wird.
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Zu
Beginn des Formgebungsprozesses liegt der Blechzuschnitt B auf der
Grundplatte G. Er wird durch den Dorn 8, dessen Unterseite
eine geringe ebene Fläche
hat, fest und unverschiebbar gegen die Grundplatte G gedrückt. Zu
diesem Zweck wird der Niederhalter 11 mit seinem klingenartigen
Abschnitt 11f in den Schlitz 9c der Ausnehmung 9 gesenkt,
bis der obere Abschnitt 11a des Niederhalters 11 auf dem
Dorn 8 sitzt und mit definierter Druckkraft auf den Dorn 8 wirkt
(1).
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Danach
werden die beiden Werkzeugteile 2, 3 aufeinander
zu geschoben, so dass die den Werkzeugteilen 2, 3 jeweils
zugeordneten Kanten B1, B2 des Blechzuschnitts B zuerst hoch gedrückt werden und
dann nach und nach einknicken. Nähert
sich der Dorn 8 dem geraden, ungeknickten Schenkel des Blechzuschnitts
B, drückt
er diesen soweit krumm, dass weitere Knicke entstehen.
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Beim
fortgesetzten Aufrollen des Blechzuschnitts B stoßen die
Blechkanten B1, B2 an die schrägen
Schultern 11b, 11c des Niederhalters 11 an.
An den schrägen
Schultern 11b, 11c werden die Kanten B1, B2 in
Richtung des Dorns 8 umgelenkt. Sind sie an der Außenfläche des
oberen Absatzes 11d angelangt, so ergibt sich ein Druck
in dem Blechzuschnitt B, der zu einem gewissen Kalibriereffekt mit der
Folge führt,
dass die Knickstellen abgeflacht werden (3).
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Nach
einer Entlastung des Niederhalters 11 durch geringes Auffahren
der Werkzeugteile 2, 3 wird der Niederhalter 11 so
weit gezogen, bis sein zweiter Absatz 11e frei wird und
im Bereich des Schlitzes steht, der von den Kanten B1, B2 des Blechzuschnitts
B begrenzt wird. Beim weiteren Zusammenfahren der Werkzeugteile 2, 3 stoßen die
Kanten B1, B2 auch gegen den zweiten Abschnitt 11e, so
dass auch hier ein Kalibriereffekt mit Verbesserung der Rundheit
des aus dem Blechzuschnitt B geformten Schlitzprofiles Sr entsteht
(4).
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Nachdem
das Schwert wiederum durch geringes Auffahren der Werkzeugteile 2, 3 entlastet wurde,
wird der Niederhalter 11 so weit angehoben, dass sein schmaler
Abschnitt 11f im Bereich des Schlitzes Z angeordnet ist
(5).
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Anschließend werden
die Werkzeugteile 2, 3 mit hohem Druck aufeinander
zugefahren, so dass sich eine genaue Kalibrierung des Schlitzprofiles
Sr mit Ausbildung der gewünschten
Rundheit und Linearität
der Bandkanten einstellt, die danach einen idealen Stoß ergeben.
Der zwischen Dorn 8 und den Werkzeugteilen 2, 3 verbleibende
Spalt ist dabei nur noch minimal (6).
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Nach
der letzten Kalibrierung wird der Niederhalter 11 aus der
Ausnehmung 9 gezogen. Die Zugbewegung des Niederhalters 11 kann
dabei kombiniert werden mit einem weiteren Zusammenfahren der Werkzeugteile 2, 3,
so dass dessen Spitze im Bereich des Schlitzes Z steht und dafür sorgt,
dass die Kanten B1, B2 des Schlitzprofiles genau in der Mitte verbleiben
(7).
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Ist
der Niederhalter 11 komplett gezogen, ist das Schlitzprofil
Sr fertig geformt und bereit zum Schweißen. Zum Schweißen wird
der Niederhalter 11 aus dem Kantenbereich seitlich in seine
Ruhestellung verfahren und die aus dem Träger 13, der Laserschweißeinrichtung 12,
der Nachformrolle 14, dem Gleitschuh 15 und den übrigen hier
nicht dargestellten Elementen gebildete Nachrundungs- und Schweißeinheit
eingefahren.
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Beim Überfahren
des im Bereich des Schlitzes Z gebildeten Kantenstoßes vom
einen Rohrende zum anderen drückt
zunächst
die Nachformrolle 14 die Kanten B1, B2 definiert herunter.
Dabei kann auch eine Nachrundung vorgenommen werden, falls die Kanten
B1, B2 durch das Kalibrieren nicht hinreichend rund ausgebildet
sind. Im Nachgang zur Nachformrolle 14 kann der Gleitschuh 15 oder
eine entsprechend wirkende Rolle unmittelbar vor der Laserschweißeinrichtung 12 die
Rückfederung
und die Höhenunterschiede
der Kanten B1, B2 wegdrücken,
so dass ein idealer I-Stoß entsteht.
Das Zuschweißen des
Schlitzes Z erfolgt dann durch den von der Laserschweißeinrichtung 12 abgegebenen
Laserstrahl (8, 9).
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Nach
dem Schweißen
kann, falls sinnvoll, ein abschließender Kalibriervorgang erfolgen.
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Nach
einem geringen Entlasten des Dornes 8 durch Auffahren der
Werkzeugteile zieht eine Zugeinheit den Dorn 8 aus dem
fertigen Hohlprofil R heraus. Nunmehr ist das fertige Hohlprofil
R bereit zum Entnehmen. Ein neuer Fertigungsvorgang beginnt mit
dem Positionieren der Werkzeugteile 2, 3, dem Einlegen
des Blechzuschnitts B und dem Positionieren des Dornes 8 über dem
Blechzuschnitt B.
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Bei
der voranstehend erläuterten
Vorgehensweise sind die Werkzeugteile 2, 3 synchron
zueinander gegen den Dorn 8 bewegt worden. Gemäß einer
hier nicht dargestellten Alternative ist es im Rahmen der Erfindung
jedoch auch möglich,
die für die
Formung des Schlitzprofils 8 erforderliche Veränderung
der Relativstellungen von Dorn 8 und Werkzeugteilen 2, 3 dadurch
vorzunehmen, dass die Werkzeugteile nacheinander in Richtung des
Dorns 8 bewegt werden. Um dabei einen ausreichenden Halt des
Blechzuschnitts B zu gewährleisten,
kann der Dorn 8 so fest gegen den Blechzuschnitt B gedrückt werden,
dass ein Verrutschen während
der Verformung sicher vermieden wird. Unterstützt werden kann der sichere
Halt des Blechzuschnitts B bei der Verformung zusätzlich dadurch,
dass auf der Grundplatte G Formelemente in Form von Stiften vorgesehen
sind, die in entsprechende Ausnehmungen des Blechzuschnitts B eingreifen,
so dass nicht nur ein kraftschlüssiger,
sondern auch ein formschlüssiger Halt
des Blechzuschnitts B gewährleistet
ist. Dann kann in einem ersten Schritt das Werkzeugteil 2 in Richtung
des Dorns 8 verschoben werden, um die erste Hälfte des
Schlitzprofils Sr zu formen. Anschließend wird dann das zweite Werkzeugteil 3 in
Richtung des Dorns 8 verschoben, um auch die zweite Hälfte des
Schlitzprofils Sr herzustellen.
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Eine
weitere, besonders praxisgerechte Möglichkeit der Verwirklichung
der Erfindung ist in den 10a bis 12 dargestellt.
Die dort gezeigte Vorrichtung V2 weist Werkzeugteile 102, 103 auf,
die entsprechend den Werkzeugteilen 2, 3 der Vorrichtung
V1 gestaltet sind und jeweils eine Ausnehmung 104, 105 besitzen.
Ebenso weist die Vorrichtung einen genauso wie der Dorn 8 geformten
Dorn 108, einen wie den Niederhalter 11 geformten
Niederhalter 111 und eine Grundplatte G2 auf.
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Im
Unterschied zu der Vorrichtung V1 ist jedoch bei der Vorrichtung
V2 das erste Werkzeugteil 102 ortsfest angeordnet, während das
Werkzeugteil 103 mittels geeigneter, hier nicht dargestellter
Stelleinrichtungen auf das feststehende Werkzeugteil 102 zu
bzw. von diesem weg bewegt werden kann.
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Ebenso
kann bei der Vorrichtung V2 der Dorn 108 mit dem Niederhalter 111 in
horizontaler Richtung auf das Werkzeugteil 102 zu bzw.
von diesem weg bewegt werden.
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Auch
die Grundplatte G2, auf der das Werkzeugteil 103 verschiebbar
gelagert ist, lässt
sich durch geeignete, hier nicht gezeigte Einrichtungen horizontal
in Richtung des feststehenden Werkzeugteils 102 bewegen.
Dabei sind im Bereich der Querkanten B3, B4 des in der Vorrichtung
V2 zu einem rohrförmigen
Schlitzprofil Sr2 zu verformenden Blechzuschnitts Bz auf der Grundplatte
G2 Formelemente 116, 117 in Form von Stiften vorgesehen.
Diese stiftförmigen
Formelemente 116, 117 greifen bei auf die Grundplatte
G2 aufgelegtem Blechzuschnitt Bz formschlüssig in Ausnehmungen B5, B6,
die mittig angeordnet in die Querkanten B3, B4 des Blechzuschnitts
Bz eingeformt sind.
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Um
ein Aufsetzen des Dorns 108 auf den Blechzuschnitt Bz zu
ermöglichen,
weist dieser im Bereich seiner Stirnflächen auf seiner der Grundplatte
G2 zugeordneten Seite jeweils eine Ausnehmung 118 auf,
in die die Formelemente 116, 117 eingreifen, wenn
der Dorn 108 auf den Blechzuschnitt Bz gedrückt wird.
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Zum
Verformen des jeweiligen Blechzuschnitts Bz zum Schlitzprofil Sr2
wird der Blechzuschnitt Bz auf die Grundplatte G2 gelegt, so dass
die Formelemente 116,117 in die Ausnehmungen B5,
B6 des Blechzuschnitts Bz greifen und er formschlüssig gehalten
ist. Der Blechzuschnitt Bz ist dabei mittig unterhalb des Dorns 108 angeordnet,
der anschließend
abgesenkt wird, bis er mit einer vorgeschriebenen Haltekraft auf
den Blechzuschnitt Bz drückt. Denkbar
ist auch eine Ausführung,
bei der ein Kraftschluss mittels Dornes 108 aufgebracht
wird und damit die Formelemente 116, 117 mit den
Ausnehmungen B5, B6 im Blechzuschnitt Bz entfallen können. Des
weiteren können
auch Strukturen im Auflagebereich des Dornes einen Formschluss bereitstellen. Das
bewegliche Werkzeugteil 103 befindet sich dabei in seiner
vom feststehenden Werkzeugteil 102 entfernten Ausgangsstellung,
bei der die Längskanten B1,
B2 des Blechzuschnitts Bz im Eintritt der ihnen jeweils zugeordneten
Ausnehmungen 104, 105 der Werkzeugteile 102, 103 liegen.
Gleichzeitig befindet sich die Grundplatte G2 in einer zurückgezogenen Ausgangsstellung,
in der ihre dem festen Werkzeugteil 102 zugeordnete Längskante
knapp unterhalb von diesem angeordnet ist (10a, 10b).
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Zum
Verformen des Blechzuschnitts Bz wird dann die Grundplatte G2 mit
dem auf ihr angeordneten, noch stillstehenden Werkzeugteil 103 in
Richtung des feststehenden Werkzeugteils 102 bewegt. Synchron
dazu wird auch der Dorn 108 mit dem Niederhalter 111 in
Richtung des Werkzeugteils 102 verschoben, wobei die auf
den Blechzuschnitt Bz ausgeübte
Haltekraft aufrechterhalten wird. Der Blechzuschnitt Bz wird auf
diese Weise dazu gezwungen, sich mit seiner Längskante B1 in die Ausnehmung 104 des
Werkzeugteils 102 zu bewegen. Diese Bewegung ist abgeschlossen,
wenn die Längskante
B1 auf den Niederhalter 111 trifft und der Dorn 108 in
die Ausnehmung 104 eingefahren ist (11).
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Sobald
diese Stellung erreicht wird, wird in einem weiteren Schritt die
bewegliche Werkzeughälfte 103 auf
der nun stillstehenden Grundplatte G2 in Richtung des Dorns 108 verschoben.
Die Längskante
B2 des Blechzuschnitts Bz wird dabei in die Ausnehmung 105 des
Werkzeugteils 103 geschoben, bis auch sie auf den Niederhalter 111 trifft
und das Werkzeugteil 103 am Dorn 108 angelangt
ist (12).
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Denkbar
ist auch, die Grundplatte G2 gleichzeitig mit dem Werkzeugteil 103 zu
verfahren, wobei die Geschwindigkeit der Grundplatte G2 der halben Geschwindigkeit
des Werkzeugteils 103 entspricht, so dass das Umformen
des Blechzuschnitts Bz zu einem Schlitzprofil Sr2 in einem Verarbeitungsschritt erfolgen
kann.
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Anschließend erfolgt
ein mehrstufiges Kalibrieren des erhaltenen Schlitzprofils Sr2,
bei dem schrittweise der Dorn 108 mit der Grundplatte G2
und dem Niederhalter 111 sowie das Werkzeugteil 103 auf
der Grundplatte G2 in Richtung des feststehenden Werkzeugteils 102 verschoben
werden.
-
Das
Verschweißen
des Schlitzes des Schlitzprofils Sr2 und die Entfernung des Dorns 108 aus dem
fertigen Hohlprofil erfolgt dann entsprechend der für die Vorrichtung
V1 beschriebenen Vorgehensweise.
-
- V1,
V2
- Vorrichtungen
zum Herstellen eines
-
- längsnahtverschweißten Hohlprofils
R
- 2,
3, 102, 103
- Werkzeugteile
- 4,
5, 104, 105
- halbschalenförmige Ausnehmungen
- 6,
7
- Innenflächen der
Ausnehmungen
- 8,
108
- Dorne
- 9
- Ausnehmung
- 9a
- enger
Abschnitt der Ausnehmung 9
- 9b
- Kammer
- 9c
- Schlitz
- 10
- Auffangleisten
- 11,
111
- Niederhalter
- 11a
- oberer
Abschnitt des Niederhalters 11
- 11b,
11c
- Schultern
des Abschnitts 11a
- 11d
- erster
Absatz des Niederhalters 11
- 11e
- zweiter
Absatz des Niederhalters 11
- 11f
- dritter
Absatz des Niederhalters 11
- 12
- Laserschweißeinrichtung
- 13
- Träger
- 14
- Nachformrolle
- 15
- Gleitschuh
- 116,
117
- Formelemente
in Form von Stiften
- B,
Bz
- Blechzuschnitte
- B1,
B2
- Längskanten
der Blechzuschnitte B, Bz
- B3,
B4
- Querkanten
der Blechzuschnitte B, Bz
- B5,
B6
- Ausnehmungen
an den Querkanten der
-
- Blechzuschnitte
B, Bz
- D1
- Dicke
des ersten Absatzes 11d des
-
- Niederhalters 11
- D2
- Dicke
des zweiten Absatzes 11e des
-
- Niederhalters 11
- D3
- Dicke
des dritten Absatzes 11f des
-
- Niederhalters 11
- F
- Förderrichtung
- G,
G2
- Grundplatten
- H
- Höhe des dritten
Absatzes 11d des
-
- Niederhalters 11
- N
- Schweißnaht
- R
- Hohlprofil
- RiA
- Radius
der Einwölbung
der Innenflächen 6, 7
- RaR
- Außenradius
des herzustellenden Hohlprofils R
- S
- Schweißnaht des
zu erzeugenden Hohlprofils R
- Sr,
Sr2
- Schlitzprofile
- Z
- Schlitz
des Schlitzprofils Sr