Gesenkhälften und geringer Taktzeit

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung zumindest teilweise geschlossener Hohlprofile aus einer

Platine durch eine U-O-Ümformung mit einem Werkzeug umfassend mindestens einen U-Stempel und mindestens ein Obergesenk in einer ersten Werkzeughälfte. Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von zumindest teilweise

geschlossenen Hohlprofilen aus einer Platine.

Zumindest teilweise geschlossene Hohlprofile werden häufig im Kraftfahrzeugbau zum Ersetzen von offenen und miteinander verschweißten Profilen verwendet. Die aus der komplexen

Formgebung resultierende Anzahl an Umformschritten steht jedoch einer wirtschaftlichen Herstellweise entgegen. Die serienmäßig verwendete U-O-Umformung benötigt mindestens zwei Einformschritte, wobei jeder Einformschritt separat in einer oder mehreren Pressen realisiert wird und das Bauteil zwischen den Arbeitsstationen weitergereicht wird. Bei günstiger Auslegung kann zwar so pro Pressenhub ein fertiges Teil hergestellt werden, allerdings benötigt diese

Vorrichtung umfangreiche Werkzeugsätze sowie mehrere Roboter oder Feeder zum Transport der Platinen bzw. der halbfertigen Platinen zwischen den einzelnen Pressen. Insbesondere besteht die Problematik, dass bei der U-O-Umformung die zunächst zumindest teilweise U-förmig umgeformte Platine aus dem

Gesenk entnommen wird und in das Gesenk zur O-Umformung eingebracht wird. Hieraus resultieren prozesstechnische Probleme, insbesondere in Bezug auf eine Schieflage während des Einsetzens in das O-Gesenk. Darüber hinaus können

Probleme bei stark rückfedernden Werkstoffen darin bestehen, dass diese nicht ohne Weiteres in das Gesenk zur O-Umformung eingebracht werden können. Aus der auf die Anmelderin

zurückgehende deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2007 021 798 AI ist eine Vorrichtung zur Herstellung von zumindest

teilweise geschlossenen Profilen bekannt, welche eine

verschiebbare Grundplatte und einen verschiebbaren Stempel umfasst, so dass die zunächst U-förmig umgeformte Platine in der entsprechenden Matrize vor der O-Umformung verbleiben kann. Die von dieser Vorrichtung erreichbare Taktzeit ist allerdings verbesserungswürdig, da lediglich mit jedem zweiten Pressenhub ein fertiges Teil hergestellt wird.

Darüber hinaus ist der apparative Aufwand dieser Vorrichtung relativ groß.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von zumindest teilweise geschlossenen

Hohlprofilen aus einer Platine vorzuschlagen, welches die Herstellung von entsprechenden Profilen mit kurzer Taktzeit und hoher Prozesssicherheit gewährleistet. Gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung dadurch gelöst, mindestens zwei identische, zumindest teilweise U-förmige Gesenke in einer zweiten Werkzeughälfte vorgesehen sind, der U-Stempel und das Obergesenk der ersten Werkzeughälfte beim Schließen des Werkzeugs gleichzeitig mit jeweils einer zumindest teilweise U-förmigen Matrize im Eingriff stehen, der

mindestens eine U-Stempel und das mindestens eine Obergesenk der ersten Werkzeughälfte und die mindestens zwei zumindest teilweise U-förmigen Gesenke der zweiten Werkzeughälfte zu einer in Schließrichtung des Werkzeugs verlaufenden

Rotationsachse rotationssymmetrisch angeordnet sind und die erste und die zweite Werkzeughälfte relativ zueinander um diese Rotationsachse drehbar sind, so dass durch eine Drehung der ersten und/oder der zweiten Werkzeughälfte der U-Stempel und das Obergesenk jeweils mit dem ersten oder dem zweiten zumindest teilweise U-förmigen Gesenk in Eingriff stehen können.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist in einem Werkzeug jeweils rotationssymmetrisch angeordnete Formelemente zur Durchführung einer U-Umformung einer ebenen Platine und einer O-Umformung einer zumindest teilweise U-förmigen Platine zu einem fertig zumindest teilweise geschlossenen Hohlprofil in beiden Werkzeughälften auf. Sie ermöglicht es, beispielsweise durch eine einfache Drehung der ersten Werkzeughälfte

gegenüber der zweiten Werkzeughälfte, dass die über den U- Stempel zumindest teilweise zu einer U-förmigen Platine umgeformte Platine mit dem Obergesenk zu einem zumindest teilweise geschlossenen Profil umgeformt werden kann, ohne dass die Platine aus dem U-förmigen Gesenk entnommen werden muss. Ist gleichzeitig in der anderen U-förmigen Platine eine ebene Platine eingelegt, kann auch beim nächsten Schließen des Werkzeugs bei vorheriger Drehung der Werkzeughälften gegeneinander ein Bauteil fertig gestellt werden. Im Ergebnis sind die Taktzeiten zur Herstellung von zumindest teilweise geschlossenen Hohlprofilen sehr gering. Darüber hinaus wird auch die Gefahr einer Beschädigung der Platine durch einen Wechsel der Gesenke vor Fertigstellung des teilweise

geschlossenen Hohlprofils vermieden. Die erfindungsgemäße Verrichtung kann dadurch weiter

ausgestaltet werden, dass die erste oder die zweite

Werkzeughälfte feststehend ausgebildet ist, wobei die erste oder die zweite Werkzeughälfte auf einer um die

Rotationsachse drehbaren Montageplatte angeordnet ist.

Üblicher Weise wird lediglich eine der Werkzeughälften, die erste oder die zweite Werkzeughälfte, auf einer

Montageplatte, welche um die Rotationsachse drehbar gelagert ist, angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass die Kosten für die Herstellung der Vorrichtung geringer gehalten werden und darüber hinaus verschleißanfällige, bewegte Teile der

Vorrichtung vermieden werden. Allerdings ist auch denkbar, beide Werkzeughälften drehbar auf jeweils einer Montageplatte anzuordnen, um beispielsweise durch eine Halbierung des

Drehwinkels der Werkzeughälften die Taktzeiten zu minimieren.

Zur Herstellung komplexer Formen aber auch zur Verbesserung des Abformens der zumindest teilweise geschlossenen

Hohlprofile kann vorzugsweise eine Kernzugvorrichtung für jede Matrize der zweiten Werkzeughälfte vorgesehen sein. Die Kernzugvorrichtung ermöglicht das einfache Einbringen eines Stützkerns in die zumindest teilweise U-förmig umgeformte Platine vor der O-Umformung zu einem teilweise geschlossenen Hohlprofil.

Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch weiter verbessert werden, dass dem U-Stempel in der ersten Werkzeughälfte Niederhalter zugeordnet sind. Niederhalter werden insbesondere dazu benötigt, den Materialeinzug bei der Herstellung einer zumindest teilweise U-förmigen Platine zu kontrollieren . Vorzugsweise weisen die zumindest teilweise U-förmigen

Gesenke der zweiten Werkzeughälfte Seitenwände auf, deren Höhe mindestens die Hälfte der maximalen, ausgerollten

Seitenwandlänge des herzustellenden Hohlprofils beträgt. Die maximal ausgerollte Seitenwandlänge des herzustellenden

Hohlprofils entspricht der maximalen Länge eines U-Schenkels der zumindest teilweise U-förmig umgeformten Platine vor deren O-Umformung. Diese Seitenwände der zumindest teilweise U-förmigen Gesenke ermöglichen eine Umformung der zumindest teilweise U-förmigen Platine mit höherer Prozesssicherheit bei der nachfolgenden O-Umformung, da mit diesen der

Einfädelprozess der Schenkel der zumindest teilweise U- förmigen Platine in das Obergesenk verbessert wird.

Die Kapazität der Vorrichtung kann dadurch gesteigert werden, dass die erste Werkzeughälfte eine Mehrzahl an paarweise und rotationssymmetrisch zu jeweils einer Rotationsachse

angeordnete U-Stempel und Obergesenke aufweist und die zweite Werkzeughälfte eine identische Anzahl rotationssymmetrisch zu den jeweiligen Rotationsachsen angeordnete, zumindest

teilweise U-förmige Gesenke aufweist. Mit anderen Worten können in einer Werkzeughälfte der Vorrichtung beispielsweise zwei drehbare Teilwerkzeuge mit jeweils einem U-Stempel und jeweils einem Obergesenk vorhanden sein. In Verbindung mit den gegenüber angeordneten identischen Gesenken können dann mit jedem Arbeitshub zwei fertig geformte, zumindest teilweise geschlossene Hohlprofile hergestellt werden. Die Kapazität der Vorrichtung kann also beispielsweise verdoppelt werden. Durch die Erhöhung der Anzahl Umformelemente lässt sich nicht nur Taktzeit verringern, sondern es lassen sich auch noch weitere Bearbeitungsschritte in der gleichen Vorrichtung integrieren .

Gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigt Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, welches die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet und die folgenden Schritte umfasst:

- Einlegen einer ersten ebenen Platine in ein erstes

zumindest teilweise U-förmiges Gesenk der zweiten

Werkzeughälfte,

- Umformen der ersten Platine zu einer zumindest teilweise U- förmigen Platine durch Schließen der Werkzeughälften unter Verwendung des U-Stempels der ersten Werkzeughälfte,

- Öffnen des Werkzeugs und Drehung der ersten und zweiten Werkzeughälfte gegeneinander um eine in Schließrichtung des Werkzeugs verlaufenden Rotationsachse, so dass der U-Stempel der ersten Werkzeughälfte über der zweiten zumindest

teilweise U-förmigen Matrize der zweiten Werkzeughälfte und das Obergesenk der ersten Werkzeughälfte über dem ersten zumindest teilweise U-förmigen Gesenk der zweiten

Werkzeughälfte positioniert ist,

- Einlegen einer zweiten ebenen Platine in dem zweiten zumindest teilweise U-förmigen Gesenk der zweiten

Werkzeughälfte , - Schließen der Werkzeughälften und gleichzeitiges Umformen der teilweise U-förmigen ersten Platine zu einem zumindest teilweise geschlossenen Hohlprofil unter Verwendung des Obergesenks der ersten Werkzeughälfte und Umformen der zweiten Platine zu einer teilweise U-förmigen Platine unter Verwendung des U-Stempels der ersten Werkzeughälfte. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich unter besonders kurzen Taktzeiten mit jedem Schließhub des

Werkzeugs jeweils ein teilweise geschlossenes Hohlprofil herzustellen, sobald beide U-förmigen Gesenke vor dem

nächsten Schließhub mit umzuformenden Teilen bestückt sind. Darüber hinaus ist aufgrund des einfachen Aufbaus der

erfindungsgemäßen Vorrichtung die Kosten des Verfahrens entsprechend gering.

Vorzugsweise wird die erste und/oder die zweite

Werkzeughälfte nach dem Öffnen des Werkzeugs um die

Rotationsachse gedreht. Insbesondere vorteilhaft ist, wenn eine der Werkzeughälften feststehend ausgebildet ist, so dass auf die Antriebe zur Durchführung der Rotation verzichtet werden kann. In diesem Fall werden die weiteren Antriebe nicht benötigt und der apparative Aufwand verringert. Denkbar ist aber auch, wie bereits ausgeführt, dass beide

Werkzeughälften nach dem Öffnen des Werkzeugs um die

Rotationsachse entgegengesetzt gedreht werden, um miteinander erneut im Eingriff zu stehen, um die Drehwinkel beider

Werkzeughälften zu halbieren und insofern auch die Taktzeiten zu reduzieren.

Die O-Umformung kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung dadurch prozesssicherer gestaltet werden, dass vor dem

Umformen einer zumindest teilweisen U-förmigen Platine zu einem zumindest teilweise geschlossenen Hohlprofil unter Verwendung einer Kernzugvorrichtung ein Stützkern in der jeweiligen zumindest teilweise U-förmigen Platine in der zweiten Werkzeughälfte positioniert wird. Nach der 0- ümformung wird der Stützkern wieder aus dem fertig geformten zumindest teilweise geschlossenen Hohlprofil entfernt.

Weisen schließlich gemäß einer weiteren Ausführungsform die zumindest teilweise U-förmigen Gesenke seitlich verschiebbare Teilbereiche der Seitenwände mit Einlaufrundungen auf und verschieben beim Schließen der Werkzeughälften die

Seitenwände des Obergesenks der ersten Werkzeughälfte die verschiebbaren Teilbereiche der Seitenwände der zumindest teilweise U-förmigen Gesenke der zweiten Werkzeughälfte nach außen, kann der Einfädelungsprozess der U-Schenkel der zumindest teilweise U-förmigen Platine bei der O-Umformung zu einem zumindest teilweise geschlossenen Hohlprofil

erleichtert werden.

Schließlich können vorzugsweise auch noch weitere

Bearbeitungsschritte in der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt werden, um das zumindest teilweise geschlossene Hohlprofil herzustellen. Hier kann der Vorteil einer sehr genauen Positionierung der Platinen vor bzw. nach den

Umformschritten ausgenutzt werden. Die Erfindung soll im Weiteren anhand von

Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 bis in einer schematischen Schnittansicht

erfindungsgemäße Vorrichtung in den

verschiedenen Prozessschritten bei der Herstellung zumindest teilweise geschlossener Hohlprofile ,

Fig. 10 in einer schematischen dreidimensionalen

Darstellung eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Mehrzahl an paarweise angeordneten U-Stempel und Obergesenken in einer ersten Werkzeughälfte und Fig. 11 und 12 eine schematische Draufsicht auf das

Obergesenk der ersten Werkzeughälfte während des Einfädeins der Schenkel der zumindest teilweise U-förmigen Platine.

Die Figuren 1 bis 9 zeigen in einer schematischen

Schnittansicht eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur

Herstellung zumindest teilweise geschlossener Hohlprofile aus einer Platine 2, mit einem Werkzeug 3. Das Werkzeug 3 weist zwei Werkzeughälften 6, 8 auf, wobei in der ersten

Werkzeughälfte 6 ein U-Stempel 4 und ein Obergesenk 5

vorgesehen ist. Die zweite Werkzeughälfte 8 weist zwei identische zumindest teilweise U-förmige Gesenke 7 auf, welche gemeinsam mit dem U-Stempel 4 und den Obergesenke 5 der ersten Werkzeughälfte rotationssymmetrisch zur

Rotationsachse 9 angeordnet sind.

Der U-Stempel 4 und das Obergesenk 5 stehen bei einer

Schließbewegung des Werkzeugs 3 gleichzeitig in Eingriff mit beiden zumindest teilweise U-förmigen Gesenken 7 der zweiten Werkzeughälfte 8. Wie Figur 1 zeigt, sind außerdem

Niederhalter 11 vorgesehen, über welche der Materialfluss der Platine während der U-Umformung gesteuert werden kann und welche die Platine 2 während der Umformung fixieren. Die Montageplatte 10, auf welcher sowohl der U-Stempel 4 als auch das Obergesenk 5 und die Niederhalter 11 der ersten

Werkzeughälfte 6 angeordnet sind, ist drehbar um die

Rotationsachse 9 gelagert.

In Figur 2 ist nun die erfindungsgemäße Vorrichtung in geschlossenem Zustand dargestellt. Der U-Stempel 4 formt die eingelegte erste Platine 2 zu einer zumindest teilweise U- förmigen Platine um, wobei die Niederhalter 11 den

Materialfluss während der Umformung durch Einstellung einer entsprechenden Anpresskraft steuern. Nach dem Erreichen der Endposition öffnet sich das Werkzeug wieder, bis die

Werkzeughälften 6, 8 gegeneinander verdreht werden können. Eine Rotation der ersten Werkzeughälfte 6, wie es im

vorliegenden Äusführungsbeispiel dargestellt ist, um die Rotationsachse 9 ermöglicht die Positionierung des U-Stempels 4 oberhalb einer Platine 12, welche in dem zweiten zumindest teilweise U-förmigen Gesenk 7 der Werkzeughälfte 8 eingelegt worden ist. Darüber hinaus wird, wie in Figur 3 dargestellt, ein Stützkern 13 über eine nicht dargestellt

Kernzugvorrichtung in die jetzt zumindest teilweise U-förmige umgeformte Platine 2 in dem ersten zumindest teilweise U- förmigen Gesenk der zweiten Werkzeughälfte 8 eingebracht. Anschließend erfolgt eine erneute Schließbewegung des

Werkzeugs, wie in Figur 4 dargestellt ist.

Bei dieser Schließbewegung wird sowohl ein zumindest

teilweise geschlossenes Hohlprofil 2 als auch eine zumindest teilweise U-förmige Platine 14 erzeugt. Dies ist der erste Schließhub des Werkzeugs, bei welchem ein fertig hergestelltes, teilweise geschlossenes Hohlprofil 2 hergestellt wird.

Figur 5 zeigt das Ausführungsbeispiel der Vorrichtung in geöffnetem Zustand. Das teilweise geschlossene Hohlprofil 2 kann aus dem geöffneten Werkzeug 3, wie in Figur 6

dargestellt, entnommen werden und eine neue Platine 15 in das frei werdende, zumindest teilweise ü-förmige Gesenk 7 der zweiten Werkzeughälfte 8 eingelegt werden. Anschließend oder davor erfolgt erneut eine Rotation der ersten Werkzeughälfte 6 um die Rotationsachse 9, so dass wieder der Stempel 4 mit der Platine 15 und das Obergesenk 5 der ersten Werkzeughälfte 6 mit der zumindest teilweise U-förmigen Platine 14 in

Eingriff stehen. Zuvor wurde auch hier in dem zumindest teilweise U-förmigen Gesenk 7 der zweiten Werkzeughälfte ein Stützkern 13 eingebracht.

Das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach dem nächsten Schließvorgang allerdings in geöffnetem Zustand zeigt Figur 8. Zu erkennen ist, dass die U-förmige

Platine 14 in dem anderen, identischen U-förmigen Gesenk 7 zu einem fertigen, zumindest teilweise geschlossenes Hohlprofil 14 umgeformt wurde und entnommen werden kann. Anschließend wird das Gesenk 7 mit einer nächsten Platine 17 bestückt. Um den Produktionsvorgang fortzufahren wird die erste

Werkzeughälfte 6 wiederum gegenüber der zweiten

Werkzeughälfte 8 gedreht, so dass der U-Stempel 4 die neu eingelegte Platine 17 beim nächsten Schließvorgang zu einer zumindest teilweise U-förmigen Platine umformt, Fig. 9.

Aus der Beschreibung des dargestellten Ausführungsbeispiels wird deutlich, dass mit dem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit jedem Arbeitshub ein fertig gestelltes, zumindest teilweise geschlossenes Hohlprofil hergestellt werden kann und damit die Taktzeiten zu deren Herstellung deutlich verringert werden kann.

Um die Stückzahlen weiter zu erhöhen aber auch um weitere Bearbeitungsschritte zu integrieren, kann beispielsweise das in Figur 10 dargestellte Ausführungsbeispiel verwendet werden. In einer Vorrichtung sind hierzu zwei drehbar

gelagerte Montageplatten 10' vorgesehen, welche jeweils einen U-Stempel 4', ein Obergesenk 5' und Niederhalter 11' in der ersten Werkzeughälfte 6' aufweisen. Die zweite Werkzeughälfte 8 ' umfasst insgesamt vier identische zumindest teilweise U- förmige Gesenke 7', welche zur U-O-Umformung genutzt werden. Zusätzlich sind in der Vorrichtung 1' aus Figur 10

Kernzugvorrichtungen 18' für jedes zumindest teilweise U- förmige Gesenk 7' der zweiten Werkzeughälfte 8' vorgesehen. Die in Figur 10 dargestellte Vorrichtung 1' zeichnet sich daher durch eine doppelt so hohe Kapazität wie die in den Figuren 1 bis 9 dargestellte Vorrichtung aus.

In den Figuren 11 und 12 ist der Einfädelungsvorgang unter Verwendung der seitlich verschiebbaren Teilbereiche 20 der Seitenwände der zumindest teilweise U-förmigen Gesenke 7 bei der O-Umformung dargestellt. Das Obergesenk 5 weist

Seitenwände 19 auf, welche die verschiebbaren Teilbereiche 20 der Seitenwände des zumindest teilweise U-förmigen Gesenks 7 der zweiten Werkzeughälfte nach außen unter zu Hilfenahme der Einlaufrundungen 21 verschieben, so dass die zumindest teilweise U-förmige Platine 2 in das Obergesenk 5 besonders sicher einfädelt. Die Einlaufrundungen 21 sorgen, zusammen mit der Höhe der Seitenwände der zumindest teilweise U- förmigen Gesenke 7 dafür, dass ein besonders prozesssicherer Einfädelungsprozess gelingt, da die Rückfederung der U- förmigen geformten Platine in dem Gesenk 7 gering ist.

Denkbar ist aber auch, dass das nach außen Verschieben der Teilbereiche 20 der Seitenwände 19 zusätzlich aktiv

unterstütz wird, um den Verschleiß an den Einlaufrundungen zu minimieren. Die Seitenwände des zumindest teilweise ei ^¬ förmigen Gesenks 7 weisen hierzu eine Höhe von mindestens der Hälfte der maximalen, ausgerollten Seitenwandlänge des herzustellenden Hohlprofils, also eines Schenkels des zumindest teilweisen U-Profils auf. Insgesamt kann damit ein prozesssicheres Verfahren zur Herstellung zumindest teilweise geschlossener Hohlprofile mit geringen Taktzeiten und

Investitionskosten zur Verfügung gestellt werden.