Beschreibung

Vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umformen eines Bauteils aus einem insbesondere flächigen Halbzeug, beispielsweise einem Metallstreifen, in einer Rollform oder dergleichen Walzprofilierstrecke, mit wenigstens einer Bearbeitungseinrichtung, die eine Umformeinrichtung aufweist, die wenigstens einen Teilbereich des Halbzeuges umformt oder dergleichen mechanisch bearbeitet.

Eine solche Vorrichtung zeigt beispielsweise die DE 10 2007 045 644, wobei die Bearbeitungseinrichtung zum Umformen des flächigen Halbzeuges wenigstens ein zusammenwirkendes Rollenpaar aufweist, die, beispielsweise in Form einer Unter- und Oberrolle, ein Umformen des Bauteils und insbesondere das Umformen eines Endflansches des Bauteils ermöglichen.

Im Umfang der Erfindung wird unter„Umformen" neben einem Umbiegen, Umklappen, Umstülpen, Falzen, Knicken, Stauchen etc. auch jede andere Art von mechanischer Bearbeitung, also beispielsweise das Ausstanzen, Einschneiden, Pressen etc. verstanden.

Üblicherweise erfolgt das Umformen in einer Rollform- oder dergleichen Walzprofilierstrecke mittels Bearbeitungseinrichtungen, die das Halbzeug in bestimmten Bereichen fixieren und unter Verwendung bestimmter Verarbeitungseinrichtungen mechanisch bearbeiten.

Im Laufe dieser Umformvorgänge ist es nötig, bestimmte Bereiche des Halbzeuges über geeignete Bearbeitungseinrichtungen so zu fixieren und insbesondere zu stabilisieren, dass sich diese Bereiche beim Umformen insbesondere benachbarter Bereiche nicht oder nur in zulässigem Maße verformen. Gerade aber bei Umformvorgängen im Randbereich des Halbzeuges bzw. in Bereichen, bei denen keine ausreichende Press- und Haltefläche für diese„Stabilisierungseinrichtungen" zur Verfügung stehen, führt dies mitunter zu großen Problemen. So ist es bei bestimmten bereits umgeformten Bereichen des Halbzeuges nicht mehr möglich, entsprechende Bearbeitungseinrichtungen zur Fixierung anzuordnen, ohne dass diese Bereiche erneut umgeformt werden.

Ähnliche Probleme ergeben sich auch bei der schrittweisen Umformung von Halbzeugen, also einer mechanischen Bearbeitung mit mehreren unterschiedlichen Bearbeitungsschritten. Auch hier ist es notwendig, die Bearbeitungseinrichtungen so zu positionieren, dass nur an bestimmten Bereichen des Halbzeuges Umformarbeiten oder dergleichen mechanische Arbeiten durchgeführt werden. Hierzu ist eine genaue Positionierung des Halbzeuges innerhalb der Rollform oder dergleichen Walzprofilierstrecke und insbesondere relativ zu den jeweiligen Bearbeitungseinrichtungen nötig.

Die eingangs beschriebene Vorrichtung zum Umformen eines Bauteils wird diesen Anforderungen nicht gerecht.

Insofern liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zum Umformen eines Bauteils aus einem insbesondere flächigen Halbzeug der eingangs genannten Art anzubieten, die eine vielseitige und genaue Umformung des Halbzeuges erlaubt.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Insbesondere wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Umformen eines Bauteils aus einem insbesondere flächigen Halbzeug, beispielsweise einem Metallblechstreifen, in einer Rollform- oder dergleichen Walzprofilierstrecke gelöst, mit wenigstens einer Bearbeitungseinrichtung, die Folgendes aufweist: eine Umformeinrichtung, die derart ausgebildet ist, dass sie wenigstens einen Teilbereich des Halbzeuges umformt oder dergleichen mechanisch bearbeitet, und eine Synchronisationseinrichtung, die derart ausgebildet ist, dass sie mit bereits umgeformten Bereichen des Halbzeuges in Synchronisierungseingriff steht oder bringbar ist und das Halbzeug passgenau zur Umformeinrichtung positioniert.

Wie bereits erläutert, wird unter Umformen hier neben einem Umbiegen, Umklappen, Umstülpen, Falzen, Knicken, Stauchen etc. auch jede andere Art von mechanischer Bearbeitung, also beispielsweise das Ausstanzen, Einschneiden, Pressen etc., verstanden, im Prinzip also jegliche Art von Bearbeitung eines Halbzeuges, die in einem Roll- form- oder dergleichen Walzprofilierungsprozess anfällt, um aus einem Halbzeug ein Bauteil umzuformen.

Die Synchronisierungseinrichtung ermöglicht erfindungsgemäß die genaue Positionierung des Halbzeuges relativ zur Umformeinrichtung, wobei sie hierzu in Synchronisie- rungseingriff mit bereits umgeformten Bereichen des Halbzeuges steht oder bringbar ist. Werden also in einem Rollformprozess in ein Halbzeug orthogonal zur Rollformrichtung Ausnehmungen eingebracht, die beispielsweise später als Einlauföffnungen für einen Abdeckungsrost dienen, ist die Synchronisationseinrichtung derart ausgebildet, dass sie mit diesen Ausnehmungen in Synchronisierungseingriff steht bzw. bringbar ist, um das wenigstens teilweise umgeformte Halbzeug passgenau zu einer (weiteren) Umformeinrichtung zu positionieren.

Durch diese Synchronisation über die Synchronisationseinrichtung unter Verwendung bereits umgeformter Bereiche des Halbzeugs ist eine sehr genaue und technisch un- aufwändige Kalibrierung der Vorrichtung zum Umformen eines Halbzeuges gegeben.

Die Synchronisationseinrichtung weist vorzugsweise wenigstens eine Synchronisationsrolle auf, die mit den bereits umgeformten Bereichen des Halbzeuges in Rollsynchronisation steht oder bringbar ist. Eine solche Synchronisationsrolle kann dabei entweder freilaufend oder als angetriebene Synchronisationsrolle ausgebildet werden. Die Synchronisationsrolle und die Umformeinrichtung sind dabei so gekoppelt, dass über den Rollsynchronisationseingriff das Halbzeug passgenau zur Umformeinrichtung positioniert wird.

Vorzugsweise weist die Synchronisationseinrichtung Synchronisationsfortsätze auf, die mit den bereits umgeformten Bereichen des Halbzeuges in Synchronisationseingriff stehen oder bringbar sind. Diese Synchronisationsfortsätze sind vorzugsweise so ausgebildet, dass sie im Wesentlichen passgenau mit bereits umgeformten Bereichen des Halbzeuges in Wirkverbindung bringbar sind, so dass das wenigstens teilweise umgeformte Halbzeug relativ zur Umformeinrichtung positioniert wird.

Vorzugsweise sind die Synchronisationsfortsätze wenigstens teilweise über den Umfang der Synchronisationsrolle verteilt angeordnet. Eine solche Ausführungsform ist beispielsweise eine als„Zahnrad" ausgeführte Synchronisationsrolle. Die Ausbildung der Synchronisationsfortsätze über den Umfang der Synchronisationsrolle erlaubt das rollende In-Synchronisationseingriff-Bringen der Synchronisationseinrichtung, was insbesondere bei einem fortlaufenden Rollumformprozess besondere Vorteile bietet. Die Synchronisationsrolle rollt dabei entlang des bereits teilweise umgeformten Halbzeuges, wobei deren Synchronisationsfortsätze während der Rollumformung kontinuierlich das Halbzeug dabei positionierend in Rollsynchronisationseingriff mit bereits umgeformten Bereichen des Halbzeuges treten.

Vorzugsweise weist die Umformeinrichtung eine Kontureinrichtung auf, deren Oberfläche komplementär zu bereits umgeformten Bereichen des Halbzeuges ausgebildet ist, so dass sie mit diesen in einem Kontureingriff steht oder in einen solchen bringbar ist, ohne diese Bereiche weiter umzuformen. Eine solche Kontureinrichtung enthält also beispielsweise Ausnehmungen, die komplementär zu Ausbuchtungen am Halbzeug ausgebildet sind, wobei diese Ausnehmungen während des Umformprozesses passgenau mit den Ausbuchtungen in Wirkeingriff treten, ohne diese Bereiche jedoch weiter umzuformen. Eine solche Kontureinrichtung ermöglicht also das passgenaue Fixieren des Halbzeuges auch in bereits verformten Bereichen. Der Anwendungsbereich einer solchen Kontureinrichtung liegt insofern also in Bereichen am Halbzeug, in denen eine Fixierung mit Umformeinrichtungen ohne Kontureinrichtung nicht möglich ist, da dies zu einem erneuten bzw. weiteren Umformen bereits umgeformter Bereiche führt.

Die Kontureinrichtung ist vorzugsweise als eine Konturrolle ausgebildet, die mit einer als Umformrolle ausgeführten Umformeinrichtung in Wirkverbindung steht. Auf eine als Umformrolle ausgebildete Umformeinrichtung wird im Folgenden noch im Detail eingegangen. Kombiniert mit der Synchronisationsrolle ergibt sich so eine Vorrichtung, die das Halbzeug positionierend im Rollbetrieb während des Umformvorganges über das bereits teilweise verformte Halbzeug rollt, dieses positioniert und an den Bereichen, an denen die Umformeinrichtung und die Kontureinrichtung mit dem Halbzeug in Wirkverbindung tritt, auch fixiert bzw. umformt.

Durch die Verwendung der Synchronisationseinrichtung und insbesondere einer als Synchronisationsrolle ausgeführten Synchronisationseinrichtung lässt sich die Kontureinrichtung problemlos mit dem wenigstens teilweise umgeformten Halbzeug in Kontakt bringen, da die Synchronisationseinrichtung die passgenaue Orientierung relativ zur Umformeinrichtung und der daran ausgebildeten Kontureinrichtung garantiert.

Vorzugsweise weist die Umformeinrichtung wenigstens eine Umformrolle auf, die eine Rollumformung des Halbzeuges ermöglicht, wobei die Umformrolle vorzugsweise koaxial zur Synchronisationsrolle angeordnet ist. Wie auch schon bei der Ausbildung der Synchronisationseinrichtung als Synchronisationsrolle ermöglicht die Ausbildung der Umformeinrichtung als Umformrolle die kontinuierliche Rollumformung, wobei die Synchronisationseinrichtung bzw. Synchronisationsrolle die richtige Positionierung des Halbzeuges relativ zur Umformrolle sicherstellt. Die koaxiale Anordnung der Umformrolle relativ zur Synchronisationsrolle führt zu einer Bearbeitungseinrichtung mit sehr komplexen Abmessungen, so dass sich die Gesamtabmessungen der Vorrichtung zum Umformen eines Halbzeuges deutlich reduzieren.

Vorzugsweise ist die Synchronisationseinrichtung an der Umformeinrichtung angeordnet. Auch dies führt zu deutlich reduzierten Bauteilabmessungen und darüber hinaus zu einer Vorrichtung, bei der eine kraftschlüssige Kopplung zwischen Umformeinrichtung und Synchronisationseinrichtung möglich ist. Wird also beispielsweise die Umformeinrichtung durch einen eigenen Antrieb angetrieben, kann die Synchronisationseinrichtung darauf zurückgreifen. Wird dagegen das Halbzeug relativ zur Umformeinrichtung bewegt, führt die Kopplung zwischen Umformeinrichtung und Synchronisationseinrichtung dazu, dass beide Einrichtungen mit dem bewegten Halbzeug passgenau relativ zueinander in Eingriff treten.

Vorzugsweise sind die Synchronisationseinrichtung und wenigstens ein Teil der Umformeinrichtung einstückig zueinander ausgebildet. Dies betrifft auch die Ausführungsform einer Umformeinrichtung mit einer Kontureinrichtung, die dann ebenfalls wenigstens teilweise einstückig mit der Synchronisationseinrichtung ausgebildet sein kann. Eine solche einstückige Ausbildung erlaubt die kostengünstige Herstellung insbesondere sehr widerstandsfähiger Bauteile.

Vorzugsweise ist wenigstens eine Freilaufeinrichtung der Umformeinrichtung relativ zur Synchronisationseinrichtung und/oder zur restlichen Umformeinrichtung bewegbar an der Vorrichtung angeordnet. Weist die Umformeinrichtung eine Umformrolle und/oder die Synchronisationseinrichtung eine Synchronisationsrolle auf, ist vorzugsweise wenigstens eine Freilaufeinrichtung der Umformeinrichtung relativ zur Synchronisationseinrichtung bewegbar und insbesondere rotierbar angeordnet. Auch weist die Freilaufeinrichtung vorzugsweise eine Freilaufumformrolle auf, die relativ zur Synchronisationseinrichtung bewegbar, insbesondere rotierbar an der Vorrichtung angeordnet ist. Grundsätzlich gilt für die Freilaufeinrichtungen bzw. Freilaufumformrollen, dass sie auch als Konturfreilaufeinrichtungen bzw. Konturfreilaufrollen ausgebildet sein können. Grundsätzlich erlaubt die Ausbildung einer Freilaufeinrichtung an der Umformeinrichtung die Umformung unabhängig von der Positionierung des Halbzeu- ges. Besteht das Halbzeug beispielsweise aus einem Bereich mit bereits umgeformten Elementen und einem Bereich, in dem noch keine Umformung vorgenommen wurde, ist es möglich, die Umformeinrichtung so auszubilden, dass in diesem Bereich, in dem bisher keine Umformung vorgenommen wurde, die vom restlichen Teil entkoppelte Freilaufeinrichtung und insbesondere eine Freilaufumformrolle angeordnet ist. Dies reduziert den Energieaufwand des Umformvorganges erheblich.

Vorzugsweise ist die Umformrolle rotierbar an der Vorrichtung und insbesondere an der Synchronisationseinrichtung und/oder der Umformeinrichtung gelagert. Wie schon zuvor führt diese Ausbildung zu einer sehr komplexen Ausgestaltung der Vorrichtung.

Vorzugsweise ist die Freilaufumformrolle an der Umformrolle in einer die Rotationsachse der Umformrolle umlaufenden Ringlagereinrichtung angeordnet. Eine solche Ringlagereinrichtung kann beispielsweise eine Kugellagereinrichtung oder dergleichen Lagereinrichtung sein, die in einer entsprechenden Aufnahmeausnehmung an der Umformrolle ausgebildet ist. Die Freilaufumformrolle ist auf diese Weise in Rotationsrichtung von der Umformrolle entkoppelt.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, das durch die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert wird. Hierbei zeigen :

Fig. 1 eine isometrische Darstellung einer Ausführungsform einer Bearbeitungseinrichtung;

Fig. 2 eine isometrische Draufsicht auf die Ausführungsform gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine isometrische Unteransicht der Ausführungsform gemäß Fig. 1;

Fig. 4 eine isometrische Vorderansicht der Ausführungsform aus Fig. 1;

Fig. 5 eine Seitenansicht der Ausführungsform aus Fig. 1; und

Fig. 6 eine isometrische Explosionsdarstellung der Ausführungsform aus

Fig. 1. Im Folgenden werden für gleiche und gleich wirkende Bauteile dieselben Bezugsziffern verwendet, wobei zur Unterscheidung bisweilen Hochindizes ihre Anwendung finden.

Die Fig. 1 bis 5 zeigen verschiedene Ansichten einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 bzw. zwei Bearbeitungseinrichtungen 6 einer solchen Vorrichtung 1.

Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer isometrischen Darstellung, Fig. 2 in einer Draufsicht, Fig. 3 in einer Unteransicht, Fig. 4 in einer Vorderansicht und Fig. 5 in einer Seitenansicht. Darin sind wesentliche Teile zweier Bearbeitungseinrichtungen 6, die zur Umformung und zur Synchronisation einer Bewegung eines Bauteiles 2 ausgebildet sind, dargestellt.

Das Bauteil 2 ist hier ein Abdeckungsrost für eine Entwässerungsrinne, der aus einem Halbzeug 4, nämlich einem Metallblechstreifen hergestellt wird. Diese Herstellung erfolgt in einer Rollformstrecke, wobei sich das Bauteil 2 bzw. das Halbzeug 4 entlang der hier dargestellten Bewegungsrichtung 3 bewegt. In mehreren Bearbeitungsschritten werden aus dem Halbzeug 4 Entwässerungsöffnungen 30, Stabilisierungssicken 32, Längsstege 34, Auflagerflansche 36 und weitere Elemente ausgeformt und so das fertige Bauteil 2, nämlich ein Abdeckrost für eine Entwässerungsrinne umgeformt.

Um eine zügige Umformbearbeitung des Halbzeuges 4 zu gewährleisten, werden dazu eine Mehrzahl an Bearbeitungseinrichtungen und unter anderem die beiden hier schematisch dargestellten Bearbeitungseinrichtungen 6 verwendet.

Die hier dargestellten Bearbeitungseinrichtungen 6 dienen der Umformung bestimmter Bereiche des Halbzeuges 4 und darüber hinaus der Synchronisation des Halbzeuges 4 mit einer Umformeinrichtung 8 und, wie im Folgenden noch detailliert beschrieben, mit einer jeweils an der Umformeinrichtung 8 vorgesehenen Kontureinrichtung 20. Jede der hier dargestellten Bearbeitungseinrichtungen 6 weist eine Umformeinrichtung 8 auf, die der Umformung bestimmter Bereiche am Halbzeug 4 dienen. Diese Umformeinrichtungen 8 sind als Umformrollen 18 ausgeführt, so dass bei einer Bewegung des Halbzeuges 4 bzw. des hier teilweise fertig umgeformten Bauteiles 2 eine Rollumformung im Zusammenspiel mit diesen Umformrollen 18 erfolgen kann. Üblicherweise gehört zu den hier dargestellten Umformrollen jeweils noch eine gegengerichtete Umformrolle, die eine Gegenkraft zu der Kraft erzeugt, die von einer jeden Umformrolle 8 auf das Halbzeug aufgebracht wird. Auf diese gegengerichtete Umformrolle wird hier der Übersichtlichkeit halber verzichtet.

Die Umformrollen 18 sind bei dieser Ausführungsform darüber hinaus als Kontureinrichtung 20 bzw. Konturrolle 21 ausgebildet, die bei richtiger Synchronisierung mit bereits umgeformten Bereichen 14 und hier mit den Stabilisierungssicken 32 in Kontureingriff bringbar sind, ohne dass sie diese Bereiche 32 bzw. 14 weiter verformen.

Der Konturrolle 21 zugeordnet weist die Umformeinrichtung 8 darüber hinaus eine Freilaufeinrichtung 16 in Form einer Freilaufumformrolle 17 auf, die relativ zum restlichen Teil der Umformeinrichtung 8 um die gemeinsame Rotationsachse A _R rotierbar ist. Diese Freilaufumformrolle 17 ist dabei mit einem Teilbereich 12 in Umformeingriff bringbar, der noch keine umgeformten Bereiche 14 enthält. Dieser Teilbereich ist hier ein Längsstreifen auf dem Auflagerflansch 36.

Einstückig mit der Umformrolle 18 bzw. der Konturrolle 21 verbunden ist die Synchro- nisierungseinrichtung 10 bzw. die Synchronisierungsrolle 11. Diese Synchronisierungs- rolle 11 weist Synchronisierungsfortsätze 13 auf, die mit bereits umgeformten Bereichen 15, hier die Entwässerungsöffnungen 30, in Synchronisierungseingriff stehen bzw. bringbar sind. Durch diesen Eingriff mit den insbesondere orthogonal zur Bewegungsrichtung 3 verlaufenden umgeformten Bereichen 15 bzw. Entwässerungsöffnungen 30 erzielt man erfindungsgemäß eine Synchronisierung zwischen dem in Bewegungsrichtung 3 bewegten Halbzeug 4 und den Bearbeitungseinrichtungen 6 und insbesondere den Konturrollen 21.

Nur durch diese Synchronisierung wird sichergestellt, dass die Ausnehmungen 23 in der Konturrolle 21, die sich insbesondere bei dieser Ausführungsform auch in die Synchronisierungsrolle 11 erstrecken, passgenau zu den umgeformten Bereichen 14 und hier den Stabilisierungssicken 32 bewegen.

Bei einer Bewegung des Halbzeuges 4 in Bewegungsrichtung 3 führt der Eingriff der Synchronisierungsfortsätze 13 mit den umgeformten Bereichen 15 bzw. den Entwässerungsöffnungen 30 im teilweise umgeformten Bauteil 2 zu einer Synchronisation mit der Umformrolle 18 und gleichzeitig zu einem Umformen im Bereich 12 des Halbzeuges 4 mittels der von dieser Synchronisierung entkoppelten Freilaufumformrolle 17. Wie insbesondere in den Fig. 3 und 5 erkennbar, sind die Synchronisierungsfortsätze 13 so ausgeführt, dass sie im Wesentlichen passgenau in die umgeformten Bereiche 15, nämlich die Entwässerungsöffnungen 30 hineingreifen. Dies garantiert eine genaue Synchronisierung zwischen dem Halbzeug 4, den daran ausgebildeten umgeformten Bereichen 14 und 15 und der Umformeinrichtung 8.

In Fig. 6 ist die zuvor beschriebenen Ausführungsform der Bearbeitungseinrichtungen 6 in einer isometrischen Explosionsansicht dargestellt. Erkennbar ist die Umformeinrichtung 8, an der integral die Synchronisierungseinrichtung 10 angeordnet ist. Die Umformeinrichtung 8 umfasst dabei die Umformrolle 18, die zudem als Kontureinrichtung 20 bzw. Konturrolle 21 ausgebildet ist, und die mit dieser rotierbar gekoppelten Freilaufumformrolle 17. Diese Freilaufumformrolle 17 ist an der Umformrolle 18 bzw. der Konturrolle 21 in einer die Rotationsachse A _R umlaufenden Ringlagereinrichtung 24 angeordnet. Diese Ringlagereinrichtung 24 kann beispielsweise eine Kugellagereinrichtung sein, die in der Umformrolle 18 angeordnet ist und die eine relativ zu dieser rotierbare Lagerung der Freilaufumformrolle 17 erlaubt.

Bezuqszeichenliste

1 Vorrichtung

2 Bauteil

3 Bewegungsrichtung

4 Halbzeug

6 Bearbeitungseinrichtung

8 Umformeinrichtung

10 Synchronisationseinrichtung

11 Synchronisationsrolle

12 Teilbereich

13 Synchronisationsfortsatz

14 umgeformter Bereich

15 umgeformter Bereich

16 Freilaufeinrichtung

17 Freilaufumformrolle

18 Umformrolle

20 Kontureinrichtung

21 Konturrolle 22 Oberfläche

23 Ausnehmung

24 Ringlagereinrichtung

30 Entwässeru ngsöffnu ng

32 Stabilisierungssicke

34 Längssteg

36 Auflagerflansch

AR Rotationsachse