Verfahren und Vorrichtung zum Prägen einer Ausformung in eine Blechtafel

Abstract

 In Platinen (4) aus Blechteilen unterschiedlicher Dicke werden Sicken eingeprägt, um die Platinen (4) stapelbar zu machen. Die Einprägung erfolgt entlang einer Förderstrecke durch drehende Prägemittel (12, 12'). Dadurch ist es möglich, die Prägung bei ungehindertem Vorschub der Platine (4) vorzunehmen, was den Durchsatz erhöht.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein verfahren zum Prägen einer Ausformung in eine Blechtafel bzw. einen verschweissten Blechzuschnitt mit unterschiedlicher Tafeldicke. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

[0002] Insbesondere für die Automobilindustrie, aber auch für andere Anwendungen, werden mehr und mehr Blechtafeln (sog. tailored blanks) gefertigt, die aus mehreren ebenen Blechteilen unterschiedlicher Dicke zusammengesetzt sind, z.B. durch Rollnaht- oder Laserschweissung. Diese Blechtafeln werden durch Umformung zu einem Konstruktionsbauteil, z.B. einem Automobil-Karosserieteil, geformt, das aufgrund einer abschnittsweise unterschiedlichen Materialstärke genau definierte Eigenschaften aufweist. Die Blechtafeln werden dabei in grossen Anlagen umfassend Schweissautomaten, Fördereinrichtungen und Lagerstationen weitgehend automatisch und in hoher Kadenz gefertigt. Bei der Stapelung solcher Blechtafeln ergibt sich aufgrund deren nicht gleichmässiger Dicke ein schräger Stapel, der nicht handling- und transportfähig ist. Es ist daher bekannt, in die dünneren Abschnitte, teilweise auch in die dickeren Abschnitte der Blechtafeln mit herkömmlichen Pressen, in welchen die Blechtafeln während des Prägevorganges stationär sind, Sicken (d.h. kleine Mulden, Förmchen) einzuprägen, welche ein gleichmässiges Stapeln ermöglichen.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Prägevorgang so zu verbessern, dass die hohe Kadenz der automatischen Schweiss- und Förderanlagen durch das Prägen nicht herabgesetzt wird und voll ausgenützt werden kann, und diesen Vorgang in ein günstigeres Kosten-Nutzen-Verhältnis zu setzen.

[0004] Dies wird beim Verfahren der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht.

[0005] Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen. Dies wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 5 erzielt.

[0006] Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert, worin der Stand der Technik und Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt sind. Insbesonders zeigt

Figur 1

eine Ansicht einer verschweissten Blechtafel (tailored blank);

Figur 2

eine Seitenansicht der Blechtafel von Figur 1;

Figur 3

einen Stapel Blechtafeln;

Figur 4

eine Detailansicht des Stapels von Figur 3;

Figur 5

eine grob schematisch dargestellte Prägevorrichtung nach Stand der Technik;

Figur 6

eine grob schematisch dargestellte Prägevorrichtung gemäss der Erfindung;

Figur 7

ein Beispiel einer schematischen Seitenansicht einer Prägevorrichtung nach der Erfindung; und

Figur 8

eine teilweise dargestellte Schnittansicht der Prägevorrichtung von Figur 7.

Figur 9

eine schematische Ansicht eines weiteren Beispiels einer Prägevorrichtung.

[0007] Die Figuren 1 und 2 zeigen schematisch eine Blechtafel 4 (sogenannte Platine), welche aus Blechteilen 1, 2 und 3 unterschiedlicher Dicke durch Schweissung zusammengefügt worden ist. Mit 5 und 6 sind die Schweissnähte bezeichnet. Die Blechteile 1, 2 und 3 weisen in der Regel eine unterschiedliche Dicke t1, t2 und t3 auf. Solche Blechtafeln 4 werden z.B. in der Automobilindustrie als sogenannte tailored blanks zur Herstellung von tiefgezogenen Karosserieteilen Teilen mit genau definierten Eigenschaften verwendet. Dazu wird die Blechtafel 4 als Ganzes zu dem gewünschten Teil umgeformt. Die Blechtafeln bzw. Platinen 4 werden in grossen Stückzahlen mit hoher Kadenz in voll- oder teilautomatischen Anlagen hergestellt, welche Schweissautomaten Stapelvorrichtungen und Förderanlagen umfassen. Die jeweiligen Schweissnähte 5 bzw. 6 können von den Schweissautomaten mit Geschwindigkeiten bis zu 10 m/Min. oder mehr geschweisst werden. Zwischenprodukte, z.B. Teilplatinen aus den Blechteilen 1 und 2 und die Endprodukte 4 werden gestapelt zwischengelagert. Damit solche Blechtafeln 4 zu einem im wesentlichen gleichmässigen Stapel 8, z.B. auf einer Palette 7, angeordnet werden können (Fig. 3), ist es bekannt, die Bleche an einem oder mehreren der dünnen und teilweise auch der dicken Blechteile mit eingeprägten Ausformungen zu versehen, damit die Dickenunterschiede der Bleche für die Stapelung ausgeglichen werden können.

[0008] Figur 4 zeigt schematisch den Randbereich 13 des Stapels 8 in vergrösserter Form. Dabei sind die einzelnen Blechteile 1, 1' und 1'' der Platinen 4, 4', 4'' mit Ausformungen 9, 9' und 9'' versehen, welche den dünnen Blechteilen 1 im Bereich dieser Ausformungen eine solche Dicke geben, die ungefähr der Dicke t2 des dicken Blechteiles 2 entspricht. Auch am Blechteil 3 könnte jeweils eine solche Ausformung bzw. Sicke vorgesehen sein. Durch die Anbringung der Sicken können die Platinen 4 zu einem im wesentlichen gleichmässigen, nicht schief stehenden Stapel 8 gestapelt werden. Die Bildung der Sicken 9 kann dabei zu beliebigem Zeitpunkt erfolgen. Es können einzelne Blechteile bereits vor der Schweissung geprägt oder gedrückt werden, es können Teilplatinen entsprechend behandelt werden oder es kann die fertiggestellte Platine 4 mit den Sicken versehen werden. Die beschriebenen Sicken dienen in der Regel nur zur Stapelung und haben beim fertiggestellten Blechteil keine Funktion. Es werden daher in der Regel nur möglichst wenige und möglichst kleine Sicken eingeprägt, damit das fertige Teil nicht durch die Sicken beeinträchtigt wird.

[0009] Figur 5 zeigt grob schematisch die Einprägung der Sicken nach Stand der Technik. Dabei wird eine Platine 4 oder auch nur ein Teil einer Platine auf einer Förderanlage durch eine herkömmliche Prägevorrichtung mit einem Stempel 11 und einer Matrize 11' geführt. Zur Ausformung der Sicke in der Platine 4 wird diese auf der Förderstrecke angehalten und durch vertikale Bewegung von Stempel und Matrize aufeinanderzu wird die Sicke im Blechteil ausgeformt. Danach wird die Platine 4 erneut beschleunigt, und aus der Prägevorrichtung wegbefördert. Es ist ersichtlich, dass beim Vorgang nach Stand der Technik die Platinen jeweils auf der Förderstrecke angehalten, für eine gewisse Zeit stationär gehalten und nachfolgend wieder beschleunigt werden müssen. Dies ist bei einer Platinenfertigung mit hoher Kadenz störend und benötigt viel Platz. Die Prägevorrichtung limitiert den Produktvorschub. Mehrere parallelgeschaltete Prägestationen führen zu einer unwirtschaftlichen Lösung: neben dem Aufwand zur Anschaffung einer weiteren Prägevorrichtung muss auch die Steuerung und das Handling der Produktionsanlage modifiziert werden.

[0010] Figur 6 zeigt nun in ebenfalls grob schematischer Form eine Prägevorrichtung gemäss der Erfindung. Dabei wird die Platine 4 oder der Platinenteil ebenfalls entlang einer Fördereinrichtung gefördert. Die Prägevorrichtung ist nun so beschaffen, dass die Prägung während der Förderbewegung erfolgen kann, so dass die Platine 4 nicht angehalten und wieder beschleunigt werden muss. In Figur 4 ist dies mittels einer drehbaren Scheibe 12 mit einem Nocken und einer ebenfalls drehbaren Scheibe 12' mit einer Nut schematisch dargestellt. Anstelle der zentrischen Scheibe 12 mit dem Nocken könnte z.B. auch eine exzentrische Scheibe verwendet werden.

[0011] Die Figuren 7 und 8 zeigen in ebenfalls schematischer Form ein Ausführungsbeispiel zur Anbringung der Prägungen. Figur 7 zeigt dabei eine Seitenansicht und Figur 8 eine teilweise Darstellung eines Schnittes entlang der Linie A-A von Figur 7. Oberhalb der in Pfeilrichtung geförderten Blechtafel 4, welche auf einer nicht dargestellten Fördereinrichtung aufliegt, ist dabei eine Scheibe 22 mit einem daran angeordneten Nocken 23 auf einer Welle exzentrisch angeordnet vorgesehen. Die Scheibe 22 ist um eine Drehachse 28 in Drehrichtung des Pfeiles 27 von einem nicht dargestellten Antrieb exzentrisch drehbar. Unterhalb der Blechtafel 4 bzw. der Fördereinrichtung befindet sich eine vorzugsweise ebenfalls drehbare, exzentrisch gelagerte Scheibe 22' (Drehachse 28', Drehrichtung 27'), welche mit einer Nut 25 versehen ist. Der Nocken 23 und die Nut 25 bilden dabei Stempel und Matrize für die Einprägung der Sicke 9 in die Blechtafel 4, wie dies in Figur 8 ersichtlich ist. In Ruhestellung befindet sich die Scheibe 22 in einer Lage, in der der Nocken die gestrichelt dargestellte Warteposition 24 einnimmt. In dieser Stellung kann eine Blechtafel 4 auf der Fördereinrichtung die beiden Scheiben 22 und 22' infolge der Exzentrizität ungehindert passieren. Wird nun von einer nicht dargestellten Steuereinrichtung der Befehl zur Anbringung einer Ausprägung in der hindurchgeförderten Blechtafel 4 gegeben, so wird die Scheibe 22 in Richtung des Pfeils 27 angetrieben und beschleunigt, so dass der Nocken 23 aus der Warteposition 24 hinaus beschleunigt wird und im wesentlichen mit einer Umfangsgeschwindigkeit auf die Blechtafel 4 auftrifft, die der Fördergeschwindigkeit der Blechtafel entspricht. Beim Auftreffen des Nockens 23 auf die Blechtafel prägt dieser Nocken die gewünschte Sicke 9 in die Blechtafel ein. Als Matrize für den als Stempel wirkenden Nocken 23 dient die Scheibe 22' mit der Nut 25. Vorzugsweise wird auch diese Scheibe synchron zur Scheibe 22 bzw. zum Vorschub der Blechtafel 4 angetrieben. Nach dem Einprägen der Sicke 9 nimmt die Scheibe 22 mit dem Nocken 23 wiederum die Wartestellung ein, in der sich der Nocken in der Position 24 befindet. Dazu kann die Scheibe 22 nach dem Eintauchen in die Nut 25 bzw. nach dem Einprägen der Sicke die verbleibende Drehung in die Ruhestellung ausführen langsam abgebremst werden. Infolge der beidseitigen Exzentrizität berührt das Blech die Walze nicht.

[0012] Die Scheibe 22 mit dem Nocken 23 kann dabei so ausgebildet sein, wie dies aus Figur 8 ersichtlich ist. Dabei ist die Scheibe 22 aus drei einzelnen Scheiben 30, 31 und 32 zusammengesetzt. Die mittlere Scheibe 31 weist dabei den eigentlichen Nocken 23 auf. Die Scheiben 30 und 32 sind aber im Bereich des Nockens 23 ebenfalls exzentrisch und weisen die Schultern 38 und 39 auf. Dasselbe gilt für die aus drei Scheiben 34, 35 und 36 gebildet Scheibe 22', wobei die Scheiben 34 und 36 ebenfalls exzentrisch sind und die Schultern 40 und 41 aufweisen, die mit den entsprechenden Schultern 38 und 39 zusammenwirken, um das Blech 4 bei der Prägung festzuhalten. Es ist klar, dass in diesem Fall die exzentrische Scheibe 22' synchron zu der Scheibe 22 angetrieben werden muss, so dass jeweils der Nocken 23 und die zusammenwirkenden Schultern 38, 40 und 39, 41 zugleich auf das Blech 4 einwirken.

[0013] Natürlich sind auch andere Realisationsvarianten z.B. mit nur einer exzentrischen Scheibe als Stempel und mehreren genuteten Walzen als Matrizen oder beliebige andere Ausführungsformen möglich. Wichtig ist jedoch, dass die Prägung während des im wesentlichen ungehinderten oder nur verlangsamten Vorschubes des Bleches 4 erfolgt. Zu diesem Zweck muss also das Prägewerkzeug nicht nur eine vertikale Prägebewegung ausführen, sondern auch eine Bewegung in Vorschubrichtung. Die Tiefe der Prägung kann durch Vertikalverstellung der Drehachsen der Scheiben 22 und 22' in einem gewissen Bereich eingestellt werden. Es können auch verschiedene Scheiben mit verschiedener Nocken- bzw. Nutentiefe verwendet werden. Das Startsignal zur Einbringung der Prägung erfolgt an sich auf herkömmliche Weise durch die die Anlage betreibende Steuereinrichtung, wie dies auch bei der herkömmlichen Prägemethode der Fall ist. Die Steuereinrichtung sorgt auch dafür, dass die Sicken nicht immer am selben Ort eingeprägt werden, wie dies an sich bekannt ist und in Figur 4 ersichtlich ist.

[0014] Figur 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel in grob schematischer Darstellung. Dabei kann das Prägewerkzeug 50, 51 neben der Vertikalbewegung zur Formung der Sicke eine Längsbewegung entlang der Bahn 52 bzw. 53 durchführen und so dem Vorschub des Bleches 4 folgen. Nach dem Prägen der Sicke wird das Werkzeug wieder vom Blech abgehoben und in die Wartestellung zurückgefahren. Es ergibt sich eine Bewegung von Stempel und Matrize wie mit den Pfeilen a - d angedeutet. Die Prägebewegung wird mittels Betätigungselementen 54, 55 ausgeführt, die Längsbewegung kann in einer Richtung durch den Blechvorschub selber erfolgen; in der anderen Richtung erfolgt sie durch einen nicht gezeigten Antrieb, der allenfalls auch in Vorschubrichtung wirkt.

[0015] Vorzugsweise erfolgt die Prägung gerade anschliessend an die jeweilige Schweissung, z.B. auch kombiniert mit einer Oel- und Bürststation für das Blech. Auf diese Weise kann das Handling der Bleche in der Gesamtanlage wesentlich vereinfacht werden.

Ansprüche

1. Verfahren zum Prägen einer Ausformung in eine Blechtafel mit unterschiedlicher Tafeldicke, dadurch gekennzeichnet, dass die Tafel entlang einer Förderstrecke gefördert und ohne Unterbrechung des Fördervorganges geprägt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prägung mittels eines Prägewerkzeugs erfolgt, das eine Bewegung sowohl in Prägerichtung als auch in Förderrichtung ausführt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Prägewerkzeugs in Abhängigkeit vom Vorschub der Tafel auf der Förderstrecke erfolgt.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein an der Förderstrecke angeordnetes Prägewerkzeug (12,12'; 22,22'), durch welches sowohl eine Bewegung in Prägerichtung als auch in Förderrichtung ausführbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Prägewerkzeug ein um eine Drehachse (28) drehbares erstes Element (22) umfasst, das einen zur Drehachse exzentrisch angeordneten Prägestempel (23) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Prägewerkzeug ein um eine Drehachse (28') drehbares zweites Element (22') umfasst, das eine Matrize für den Prägestempel bildet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens das erste Element (22) in Abhängigkeit vom Vorschub der Förderstrecke antreibbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (22) eine exzentrische Scheibe (31) umfasst, die den Prägestempel bildet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (22) zwei beidseits der exzentrischen Scheibe (31) angeordnete weitere Scheiben (30,32) umfasst, welche jeweils eine exzentrisch angeordnete Schulter (38,39) aufweisen.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Element (22') eine mittlere Scheibe (35) und zwei beidseits daran anschliessende Scheiben (34,36) aufweist, welche jeweils eine exzentrische Schulter (40,41) aufweisen.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element eine Walze mit exzentrisch daran angeordnetem Nocken umfasst, der den Prägestempel bildet, und dass als zweites Element eine Walze mit einer umlaufenden Nut vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Prägewerkzeug vorgesehen ist, das Teil einer Prägestation ist, die mit einer Schweissmaschine verbunden ist oder einer Schweissmaschine unmittelbar nachgeschaltet ist, insbesondere in Kombination mit einer Oel- und Bürststation zur Blechbehandlung, um den Transportaufwand für das Blech möglichst gering zu halten.

Zeichnung