[0001] Die Erfindung geht von dem im Oberbegriff des Patentanspruches 1 definierten Verfahren
und von dem im Oberbegriff des Patentanspruches 4 definierten maschinellen Formwerkzeug
aus.
[0002] Dabei sind die durch Verfahren und Herstellungswerkzeug zu realisierenden Außenkanten-Bördelungen
planflächiger oder formbehafteter Blechteile an die Aufgabenstellung geknüpft, die
Kanten dieser dünnwandigen Blechteile, die bereits durch örtliche Bombierungen versteift
sind, ergänzend durch Außenkanten-Bördelungen in ihrer Steifigkeit zu optimieren,
die visuelle Qualität zu verbessern und eine griffige sowie unfallsichere Handhabung
beim manuellen Verbau derartiger Blechteile zu gewährleisten.
[0003] Stand der Technik ist, dass die Bördel-Herstellungsverfahren und Bördel-Formwerkzeuge
auf
- Gesenk- und Rollbiegen sowie Einrollen von Blechkanten mit kreisförmigem Bördelverlauf
an Blechgefäßen oder an geradlinigen kurzen Blechkanten von kleinen ebenflächigen
sowie rechteckigen Blechteilen sowie auf
- Falzbiegen und Falzen an geradlinigen kurzen Blechkanten, wobei insbesondere zweilagige,
abgewinkelte und um 180° umgeschlagene sowie durch Pressdruck verbundene Blechteil-Verbindungen
durch diese Art des Kantenbördelns hergestellt werden,
konzentriert sind.
[0004] Dieser Stand der Technik ist auch Gegenstand von erfinderischen Verfahrens- und Werkzeugausbildungen.
[0005] Beispiele für die Herstellung kreisförmiger Blechrandumschläge durch Gesenk- und
Rollbiegen auf Formwerkzeugen mit geradliniger Werkzeugbewegung sind dafür das in
- EP 1712 307 A2 vorgeschlagene Verfahren zur Herstellung einer teilweise gerollten Kante an einem
Blechteil,
- DD 259 740 A3 vorgeschlagene Werkzeug zum Biegen einer Rolle mittels eines Rollstempels sowie die
in
- DE 2647 550 C2 und CZ 226 474 B1 vorgeschlagenen Werkzeugausbildungen, mit denen nur eine Teil-Abrundung der Blech-Randzonen
an Blechteil-Außenkanten durchführbar ist.
[0006] Beispielhaft für Falzbiegen und Falzen sind die in
vorgeschlagenen Sonderausbildungen von Werkzeugen oder Sondervorrichtungen, um die
mit Rand- und Verbindungsbördeln zu versehenen Blechteile sowie die eigentlichen.
Bördelwerkzeuge wiederholgenau zu positionieren und zu fixieren. Dabei sind insbesondere
zweilagige Blechkanten-Bördelungen und das Fügen zweier Blechteile zu realisieren.
[0007] Ausbildungen von Falzvorrichtungen mit Rollen oder mit Sonderbacken werden beispielhaft
darüber hinausgehend in
vorgeschlagen.
[0008] Die Nachteile dieser benannten Verfahrens- und Werkzeugausbildungen sind
- die aufwendig nacheinander und abschnittsweise durchzuführenden Mehrfachbiegungen
oder Mehrfachabrundungen entlang der zu bördelnden Blechkante mit wiederholtem Werkzeugeinsatz,
- die aneinander gereihten Blechkanten-Abschnitte der jeweils gesondert gefertigten
Bördelungen, die zu Unterschieden in der Form, in der Dimensionierung und im dekorativen
Aussehen führen,
- die scharfkantig abgewinkelten und umgeschlagenen Falzbördelungen führen darüber hinausgehend
zu Rissbildungen und Materialbrüchen bei Anwendungsbelastungen der Blechteile und
- Sonderausbildungen von Bördelwerkzeugen und Sondervorrichtungen sind kostenaufwendiger
und an Standardpressen nicht einsetzbar.
[0009] Aus den benannten Ausbildungs- und Anwendungsnachteilen des Standes der Technik leitet
sich die Problemstellung ab, sowohl das Verfahren wie auch das maschinelle Formungswerkzeug
für die Außenkanten-Bördelung planflächiger oder formbehafteter Blechteile anders,
sowohl innovativ wie auch erfinderisch, auszubilden. Die daraus abgeleitete Aufgabe
besteht darin, eine andere Ablauffolge des Verfahrens zur Außenkanten-Bördelung und
eine Werkzeugsausbildung zu finden, mit denen im Ergebnis nur einer hin- und hergehenden
linearen Stößelbewegung der Standardpresse eine qualitative Bördelung der gesamten
zu bördelnden Blech-Außenkante an einem planflächigen oder formbehafteten Blechteil
mittleren oder großer Flächenausdehnung herstellbar ist.
[0010] Diese Problemstellung wird durch das im Patentanspruch 1 vorgeschlagene Verfahren
wie folgt gelöst:
Das Verfahren für die Außenkanten-Bördelung ist ein linear bewegliches kraft- und
formgesteuertes Abbiege-, Abrundungs- und Zubiegeverfahren mit einer dieses kennzeichnenden
Spaltbildung zwischen Außenkante und Blech-Randzone am zu bearbeitenden Blechteil.
Dabei ist der gesamte oder ein großer Anteil des Blechteil-Kragens mittels einer einstufigen
Werkzeugbewegung um bis zu 180° umlegbar und damit fertig abrundbar.
[0011] Das Verfahren besteht aus fünf zeitlich koordiniert und federkraft- sowie formgesteuert-,
nacheinander aktiv und passiv bewegt, ablaufenden Verfahrensschritten, im folgenden
Teil der Beschreibung mit den Buchstabenkürzeln VSB 1 bis VSB 5 bezeichnet.
[0012] Dabei beinhaltet:
- VSB 1
ein lineares Anheben des Blech-Mittenteiles mittels eines Hebesegmentes, von einer
Innenseite ausgehend,
- VSB 2
ein lineares, VSB 1 entgegengerichtetes Abstützen und Niederhalten des Blech-Mittenteiles
mittels eines bewegungsbegrenzenden Niederhalte-Segmentes an seiner Außenseite,
- VSB 3
ein lineares Abstützen der Blech-Randzoneparallel und koordiniert zur in VSB 2 verlaufenden
Radienformungs-Bewegung als begonnenes Abbiegen der Blech-Randzone von der Außenkante
aus, sich nach innen abbiegend formend,
- VSB 4
ein lineares Anheben einer parallel und koordiniert zu VSB 1 verlaufenden Bewegung
einer Abrundmatrize für ein zweites fortgeführtes nach innen gerichtetes Abrunden
der Blech-Randzone und
- VSB 5
ein lineares begrenztes Anheben einer entsprechend der Blechteile-Kragenanordnung
ausgebildeten aktiven Zubiege-Stempelhülse, als Adapter zwischen Hebesegment und Abrundmatritze
angeordnet, mit deren stirnseitiger Kantenausbildung ein drittes Abrunden und gleichzeitiges
Zubiegen der Blech-Randzone in eine Endstellung bei gleichzeitiger Bildung eines Spaltes
zwischen Außenkante und Blech-Randzone über die gesamte Länge der Außenkante verlaufend,
ohne Verfahrenswiederholungen gleichdimensioniert bearbeitet ist.
[0013] Eine weitere Ausgestaltung des erfinderischen Verfahrens ist in Patentanspruch 2
angegeben.
Das Verfahren für die Außenkanten-Bördelung ist im Unterschied zu dem im Patentenspruch
1 beschriebenen Verfahren ein Abrundungsverfahren ohne einen abschließenden Verfahrensschritt
Zubiegen. Die Verfahrensschritte dieses Verfahrens sind im folgenden Teil der Beschreibung
mit dem Buchstabenkürzeln VSA 1 bis VSA 4 bezeichnet.
[0014] Der Patentanspruch 3 beinhaltet weitere, auf die Verfahren nach Patentanspruch 1
und 2 zutreffende Merkmale des durch das Werkzeug zu realisierenden Verfahrensablaufes.
[0015] Die Problemstellungen der Verfahrensausbildungen und die zu deren Lösungen in den
Patentansprüchen 1 bis 3 vorgeschlagenen erfinderischen Verfahrens-Ablauffolgen bedingen
Werkzeugausbildungen, die im Patentanspruch 4 angegeben sind.
[0016] Das Werkzeug für die Außenkanten-Bördelung planflächiger oder formbehafteter Blechteile
kennzeichnet, dass sowohl das Ober- oder Außenwerkzeug wie auch das Unter- oder Innenwerkzeug
jeweils mehrteilig segmentiert ausgebildet sind. Die benachbart angeordneten Werkzeugkomponenten
für die Innenbearbeitung und für die Außenbearbeitung der Blechteile sind mittels
Säulenführungen des Formwerkzeuges lagegenau zueinander positioniert und in ihrer
jeweiligen Linearposition am Blechteil einstell- und steuerbar.
[0017] Die Werkzeug-Komponenten für die Innenseitenbearbeitung nach VSB sind als
- ein Hebesegment für Blech-Mittenteile,
- eine Abrundmatrize für das Abrunden der Blech-Randzonen und als
- eine Zubiege-Stempelhülse, als Adapter zwischen beiden, für die Formung der Abrund-Endstellung
ausgebildet. Die Werkzeugkomponenten für die entgegengerichtete Außenbearbeitung nach
VSB sind als
- ein abstützendes Niederhalte-Segment für Blech-Mittenteile und als
- ein Abstützelement für das beginnende Abrunden der Blech-Randzonen ausgebildet.
[0018] Dem gegenüber sind die Werkzeugkomponenten für die Innenbearbeitung nach VSA als
- ein Hebesegment für Blech-Mittenteile,
- ein Abrundmatrize für das Abrunden der Blech-Randzonen und für die entgegengerichtete
Außenbearbeitung nach VSA als
- ein abstützendes Niederhalte-Segment für Blech-Mittenteile und als
- ein Abstützelement für das Abrunden der Blech-Randzonen
ausgebildet und im Formwerkzeug angeordnet.
[0019] Der Patentanspruch 5 betrifft ergänzende Ausbildungen an den Werkzeugkomponenten
für die Formung der Abrundungen an dem Blechteil-Kragen der nach dem Verfahren VSB
hergestellten Blechteile.
[0020] Die Erfindung ist in den Figuren vereinfacht dargestellt und bezogen auf die Verfahrens-
und Werkzeugausbildungen für die VSB- und für die VSA-Realisierung im folgenden Teil
der Patentbeschreibung näher erläutert.
[0021] Gezeigt wird in
- Fig. 1:
- eine Schnitt-Teilansicht eines VSB-Formwerkzeuges nach Abbiegen und vor Abrunden der
Blech-Randzone
- Fig. 2:
- Ansicht Fig. 1, nach Abrunden
- Fig. 3:
- Ansicht Fig. 1, nach Zubiegen
- Fig. 4:
- eine Schnitt-Teilansicht eines VSA-Formwerkzeuges nach Abbiegen und vor Abrunden der
Blech-Randzone
- Fig. 5:
- Ansicht Fig. 4, nach Abrunden
- Fig. 6:
- eine Stirnseiten-Ansicht des Blechteiles und eine Schnitt-Teilansicht des VSB-Formwerkzeuges
- Fig. 7:
- eine Draufsicht auf Blechteil und Unter- oder Innenwerkzeug als Teilansicht nach Fig.
6
[0022] Das in Fig. 6 und Fig. 7 abgebildete, durch Wölbungen und Vertiefungen formbehaftet
ausgebildete Blechteil 1 besteht aus einem planflächigen Blech-Mittenteil 1.1 und
aus einer, um diesem herum angeordneten Blech-Randzone 1.2.
Das Blechteil 1 liegt zunächst auf dem Unter- oder Innenwerkzeug 2.2 des Formwerkzeuges
2 auf. Gegenstand der Außenkanten-Bördelung des Blechteiles 1 ist die umformende Bearbeitung
der Blech-Randzone 1.2 mit deren Blechteil-Kragen 1.4, deren Außenkante 1.3 zu dem
Blechrand-Umschlag 1.7, dessen Längen- und Winkelmaß 1.9 ist und die gesamte Außenkante
1.3, gemäß einer beispielhaft angenommenen funktionellen Aufgabe, die das Blechteil
1 zu erfüllen hat, umfasst. Teil dieser Aufgabe ist, den Blechrand-Umschlag 1.7 mit
einem durchgängigen Spalt 1.8 auszustatten.
Durch eine nicht dargestellte Standard-Druckpresse werden die Aktivbewegungen und
die Passivbewegungen der Werkzeugkomponenten im und mit dem Formwerkzeug 2 realisiert.
In den Fig. 1 bis 3 sind der Verfahrensablauf und die Werkzeugkomponenten für eine
Außenkanten-Bördelung formbehafteter Blechteile 1, als Verfahren VSB bezeichnet, als
- nach unten und nach innen gerichtetes Abbiegen des in einer ebenen Lage befindlichen
Blech-Mittenteiles 1.1 in eine abgewinkelte Schräglage der Blech-Randzone 1.2 und
in eine Anfangsstellung für ein Abrunden, wie in Fig. 1 dargestellt,
- nach innen gerichtetes Abrunden, wie in Fig. 2 dargestellt und als
- nach innen fortgesetztes Abrunden und Zubiegen für die Formung eines flachen nach
unten gerichteten Blechrand-Umschlages 1.7 mit einem Spalt 1.8, so dass ein Zugang
zu einem ovalen Hohlraum im Blechrand-Umschlag 1.7 mit geformt ist,
abgebildet.
In den Fig. 4. und 5 sind der Verfahrensablauf und die Werkzeug-Komponenten für eine
Außenkanten-Bördelung von Blechteilen 1, als Verfahren VSA bezeichnet, als
- um 90° nach unten abgebogene, der zunächst in einer ebenen Lage befindlichen Blech-Randzone
1.2, als eine Anfangsstellung für ein Abrunden wie in Fig. 4 dargestellt, und als
- nach innen gerichtetes Abrunden, wie in Fig. 5 dargestellt, für die Formung eines
in waagerechten Stellung verbleibenden hohlen Blechrand-Umschlages 1.7 mit Spalt 1.8
abgebildet.
[0023] Zur Durchführung beider Außenkanten-Bördelungsverfahren sind die an Standard-Druckpressen
zum Einsatz kommenden Formwerkzeuge 2 mit innovativen Werkzeug-Komponenten segmentartig
ausgestattet.
Im Ober- oder Außenwerkzeug 2.1 sind
- ein Niederhalte-Segment 2.6 und
- ein Abstützsegment 2.7,
im Unter- oder Innenwerkzeug 2.2 sind
- ein Hebesegment 2.3,
- eine Abrundmatrize 2.4. und
- eine Zubiege-Stempelhülse 2.5,
adapterartig und zeit- sowie bewegungskoordiniert formend, aufgenommen.
Nach Beendigung des Außenkanten-Bördelungsverfahrens sind die Blechteile mittels vier
Federelemente 3 aus dem Formwerkzeug 2 entfernbar.
[0024] Im Ergebnis sind die Außenkanten der gebördelten Blechteile, die insbesondere im
Fahrzeugbau zur Anwendung kommend, in einer guten visuellen Qualität abgerundet. Diese
Abrundung gewährleistet eine griffige und sichere Handhabung beim manuellen Verbau
dieser Blechteile an den Fahrzeugen.
Bezugszeichenliste
VSB 1 bis VSB 5: |
|
Verfahrenschritte des Außenkanten-Abbiegens, -Abrundens und -Zubiegens an 1. |
VSA 1 bis VSA 4: |
|
Verfahrenschritte des Außenkanten-Abbiegens und -Abrundens an 1. |
1 |
Blechteil |
|
1.1 |
Blech-Mittenteil |
|
1.2 |
Blech-Randzone |
|
1.3 |
Außenkante |
an 1.2 |
1.4 |
Blechteil-Kragen |
|
1.5 |
Außenseite |
von 1; 1.2; 1.2 |
1.6 |
Innenseite |
von 1; 1.2; 1.2 |
1.7 |
Blechrand-Umschlag |
|
1.8 |
Spalt |
zwischen / in 1.2 |
1.9 |
Längen- und Winkelmaß |
von 1.7 |
2 |
Formwerkzeug |
|
2.1 |
Ober- oder Außenwerkzeug |
|
2.2 |
Unter- oder Innenwerkzeug |
|
2.3 |
Hebesegment |
in / an 2.2 |
2.4 |
Abrundmatrize |
in / an 2.2 |
2.5 |
Zubiege-Stempelhülse |
in / an 2.2 |
2.6 |
Niederhalte-Segment |
in / an 2.1 |
2.7 |
Abstützsegment |
in / an 2.1 |
3 |
Federelement(e) |
für 1 |
1. Verfahren für die Außenkanten-Bördelung planflächiger und formbehafteter Blechteile
(1) mit Kragenausbildung, welches mit einem aus einem Ober- oder Außenwerkzeug und
aus einem Unter- oder Innenwerkzeug bestehenden Formwerkzeug (2), an Standard-Druckpressen
durchführbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verfahren ein kraft- und formgesteuertes Abbiege- und Abrundungsverfahren mit
einer kennzeichnenden Spaltbildung zwischen Außenkante (1.3) und Blech-Randzone (1.2)
am zu bearbeitenden Blechteil (1) ist, mit der der gesamte oder ein großer Anteil
des Blechteil-Kragens (1.4) mittels einer einstufigen Werkzeugbewegung um bis zu 180°
umlegbar und fertig abrundbar ist und
aus den fünf zeitlich koordiniert kraft- und formgesteuert nacheinander aktiv und
passiv bewegt ablaufenden Verfahrensschritten (VSB)
- VSB 1, als ein
lineares Anheben des Blech-Mittenteiles (1.1) mittels eines Hebesegmentes (2.3), von
seiner Innenseite (1.6) ausgehend,
- VSB 2, als ein
lineares, VSB 1 entgegengerichtetes Abstützen und Niederhalten des Blech-Mittenteiles
(1.1) mittels eines bewegungsbegrenzenden Niederhalte-Segmentes (2.6) an seiner Außenseite
(1.5),
- VSB 3, als ein
lineares Abstützen der Blech-Randzone (1.2), parallel und koordiniert zur in VSB 2
verlaufenden Radienformungs-Bewegung als begonnenes Abbiegen der Blech-Randzone (
1.2) von der Außenkante (1.3) aus, sich nach innen abbiegend formend,
- VSB 4, als ein
lineares Anheben einer parallel oder koordiniert zu VSB 1 verlaufenden Bewegung einer
Abrundmatrize (2.4) für ein zweites fortgeführtes nach innen gerichtetes Abrunden
der Blech-Randzone (1.2) und
- VSB 5, als ein
lineares Abheben eines entsprechend der Blechteil-Kragenanordnung ausgebildeten und
angeordneten aktiven Zubiege-Stempelhülse (2.5), als Adapter zwischen Hebesegment
(2.3) und Abrundmatrize (2.4) angeordnet, mit dessen stirnseitig Kantenausbildung
ein drittes Abrunden und Zubiegen der Blech-Randzone (1.2) in eine Entstellung bei
gleichzeitiger Bildung des Spaltes (1.8) zwischen Außenkante (1.3) und Blech-Randzone
(1.2), über die gesamte Länge der Außenkante (1.3) ohne Verfahrenswiederholungen gleich
dimensioniert, bearbeitet ist,
besteht.
2. Verfahren für die Außenkanten-Bördelung planflächiger oder formbehafteter Blechteile
nach Patentanspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verfahren ein kraft- und formgesteuertes Abrundungsverfahren mit einer kennzeichnenden
Spaltbildung zwischen Außenkante (1.3) und Blech-Randzone (1.2.) am zu bearbeitenden
Blechteil (1) ist, mit der der gesamte oder ein großer Anteil des Blechteil-Kragen
(1.4) mittels einer einstufigen Werkzeugbewegung um 90° umlegbar und fertig abrundbar
ist und
dass das Verfahren aus den vier kraft- und formgesteuert nacheinander ablaufenden Verfahrensschritten
(VSA)
- VSA 1, als ein
lineares Anheben des Blech-Mittenteiles (1.1) mittels eines Hebesegmentes (2.3) von
seiner Innenseite (1.6) aus,
- VSA 2, als ein
lineares, VSA 1 entgegengerichtetes Abstützen und Niederhalten des Blech-Mittenteiles
(1.1) mittels eines bewegungsbegrenzenden Niederhalte-Segmentes (2.6) an seiner Außenseite
(1.5),
- VSA 3, als ein
lineares Abstützen der Blech-Randzone (1.2) parallel und koordiniert zur in VSA 2
verlaufenden Radienform-Bewegung als begonnenes Abrunden der Blechrand-Zone (1.2),
von der Außenkante (1.3) aus, sich formend und
- VSA 4, als ein
lineares Anheben einer parallel und koordiniert zu VSA 1 verlaufenden Bewegung einer
Abrundmatrize (2.4) für ein fortgesetztes und unmittelbar folgendes Abrunden der Blech-Randzone
(1.2) in der oberen Endstellung der Abrundmatrize (2.4) bei gleichzeitiger Spaltbildung
zwischen Außenkante (1.3) und Blech-Randzone (1.2), über die gesamte Länge der Außenkante
(1.3) ohne Verfahrenswiederholungen gleich dimensioniert, bearbeitet ist,
besteht.
3. Verfahren für die Außenkanten-Bördelung planflächiger oder formbehafteter Blechteile
nach Patentanspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet,
dass die Verfahren zur Herstellung von Blechrand-Umschlägen dem umlaufenden, auf- und
absteigenden Verlauf der Außenkanten (1.3) und Blech-Randzonen (1.2) folgend, mit
einer Stößelbewegung in einem Formwerkzeug (2) durchführbar sind.
4. Werkzeug für die Außenkanten-Bördelung planflächiger oder formbehafteter Blechteile
(1) mit Kragenausbildung für ein einstufiges Bördeln, wobei es ein aus einem Ober-
oder Außenwerkzeug (2.1) und aus einem Unter-oder Innenwerkzeug (2.2) bestehendes
einstufiges Formwerkzeug (2) ist, welches an und mit Standard-Druckpressen zur Anwendung
kommt, für die Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1 und 2 ausgebildet,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Ober- oder Außenwerkzeug (2.1) und das Unter- oder Innenwerkzeug (2.2) des Formwerkzeuges
(2) jeweils mehrteilig segmentiert sind, wobei die benachbarten Komponenten für die
Innenbearbeitung und für die Außenbearbeitung mittels Säulenführungen lagegenau zueinander
positioniert und in ihrer jeweiligen Linearposition am Blechteil (1) kraftangetrieben
beweglich steuer- und einstellbar sind,
dass die Werkzeugkomponenten für die Innenseitenbearbeitung nach VSB als
- ein Hebesegment (2.3) für Blech-Mittenteile (1.1)
- eine Abrundmatrize (2.4) für das Abrunden der Blech-Randzonen (1.2) und als
- eine Zubiege-Stempelhülse (2.5), als Adapter zwischen beiden, für die Formung
der Abrund-Endstellung
ausgebildet sind und die Werkzeug-Komponenten für die entgegengerichtete Außenbearbeitung
nach VSB als
- ein abstützendes Niederhalte-Segment (2.6) für Blech-Mittenteile (1.1) und als
- ein Abstützsegment (2.7) für das beginnende Abrunden der Blech-Randzonen (1.2)
ausgebildet sind und
dass die Werkzeug-Komponenten für die Innenbearbeitung nach VSA als
- ein Hebesegment (2.3) für Blech-Mittenteile (1.1),
- eine Abrundmatrize (2.4) für das Abrunden der Blech-Randzonen (1.2) und die Werkzeug-Komponenten
für die entgegengerichtete Außenbearbeitung nach VSA als
- ein abstützendes Niederhalte-Segment (2.6) für Blech-Mittenteile (1.1) und als
- ein Abstützelement (2.7) für das Abrunden der Blech-Randzonen (1.2) ausgebildet
sind.
5. Werkzeug für Außenkanten-Bördelung planflächiger oder formbehafteter Blechteile nach
Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
dass die Abrundmatrize (2.4) zur Ausrichtung und zur nach innen abbiegenden Abrundung
der Außenkante (1.3) des ankommenden Blechteiles (1) mit einem nach außen gewölbten
Einlaufradius sowie mit einem nach innen gewölbten Form- und Übergangsradius, an eine
abgewinkelte Formschräge der Zubiege-Stempelhülse (2.5) angrenzend, ausgestattet ist.