DE102012018169A1 - Device for advancing and bending extruded aluminum profiles for e.g. bumper transverse support in body of motor vehicle, has molding tool displaced relative to another molding tool around small measurement by control drive - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vorschieben und Biegen von Profilen aus Metall, insbesondere aus Aluminium, mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.The invention relates to a device for advancing and bending profiles made of metal, in particular aluminum, with the features of the preamble of
Bei der Lehre der Erfindung geht es um die Herstellung von Profilen aus Metall für den Einsatz im Karosseriebau für Fahrzeuge. Derartige Profile aus Metall finden sich an vielen Stellen in Karosserien. Sie werden hier am Beispiel einer Kraftfahrzeugkarosserie erläutert, ohne dass dies einschränkend zu verstehen ist. Auch Profile für andere Einsatzorte sind Gegenstand der Lehre der Erfindung.In the teaching of the invention is about the production of profiles made of metal for use in body construction for vehicles. Such metal profiles can be found in many places in bodies. They are explained here using the example of a motor vehicle body without this being restrictive. Profiles for other sites are the subject of the teaching of the invention.
Weiter wird ein solches Profil aus Metall speziell an dem Beispiel eines Aufprallquerträgers für eine Kraftfahrzeugkarosserie erläutert. Solche Aufprallquerträger sind beispielsweise Stoßfängerquerträger, Seitenschweller, Instrumententafelträger, Schachtleisten o. dgl. (siehe die
Ein bekannter Aufprallquerträger (
Generell ist es seit längerem bekannt, dass man im Rollformverfahren Profile aus Metall, insbesondere auch kastenförmige Profile, aus Metall-Flachbandmaterial mit einer über die Länge nicht gleichförmigen Krümmung in einer entsprechenden Rollformvorrichtung herstellen kann (
Das Ausgangsmaterial für die Herstellung eines Profils aus Metall, das am Ende eine Krümmung, insbesondere eine über die Länge nicht gleichförmige Krümmung haben soll, kann bereits ein fertiges, auf eine bestimmte Länge abgelängtes Profil sein. Grundsätzlich ist es auch möglich, das Profil aus Metall aus Flachbandmaterial im Durchlauf herzustellen und erst am Schluss das fertig gekrümmte Profil auf die gewünschte Länge abzulängen.The starting material for the production of a profile of metal, which should have a curvature at the end, in particular a non-uniform curvature over the length, may already be a finished, cut to a certain length profile. Basically, it is also possible to produce the profile of metal from flat strip material in the flow and only at the end cut the finished curved profile to the desired length.
Eine bekannte Vorrichtung zum Vorschieben und Biegen von Profilen aus Metall (
Um dem Profil die gewünschte Krümmung zu geben, schließt sich an die Rollformvorrichtung eine Biegestation an. Die Biegestation hat ein bewegliches Biegewerkzeug mit entsprechenden Biegerollen. Durch die motorische Verstellung des Biegewerkzeuges in den gewünschten Richtungen (aufwärts/abwärts, seitlich, Drehung) kann man im Extremfall das Profil in unterschiedliche Richtungen mit unterschiedlichen Krümmungen biegen. Gleichzeitig wird das Profil natürlich entsprechend verformt, so dass hohe Gegenkräfte abgefangen werden müssen. Deswegen hat das Biegewerkzeug mit entsprechenden Biegerollen unmittelbar davor ein Vorschubwerkzeug, das das Profil in seiner Ausgangsstellung relativ zum Biegewerkzeug fixiert und durch das hindurch das Profil z. B. mittels einer Vorschubstange vorgeschoben wird. Sind die Formwerkzeuge des Vorschubwerkzeugs Rollen, so können diese auch eigenständig angetrieben werden. Dann ist das Vorschubwerkzeug. nicht nur fixierendes Widerlager für die Formwerkzeuge des Biegewerkzeugs, sondern auch aktives Vorschubaggregat für das Profil.In order to give the profile the desired curvature, a bending station connects to the roll forming device. The bending station has a movable bending tool with corresponding bending rollers. Due to the motorized adjustment of the bending tool in the desired directions (up / down, lateral, rotation) can bend in extreme cases, the profile in different directions with different curvatures. At the same time, of course, the profile is deformed accordingly, so that high opposing forces must be intercepted. Therefore, the bending tool with corresponding bending rollers immediately before a feed tool that fixes the profile in its initial position relative to the bending tool and through which the profile z. B. is advanced by means of a feed rod. If the forming tools of the feed tool are rollers, they can also be driven independently. Then the feed tool. not only fixing abutment for the forming tools of the bending tool, but also active feed unit for the profile.
Generell gibt es Biegestationen auch mit Biegewerkzeugen in Form von Biegebacken aus extrem druckfestem Metall mit entsprechenden Gleiteigenschaften und aus anderen verschleißfesten, gut gleitfähigen Materialien wie beispielsweise Keramik. In der Freiform-Biegetechnik sind solche Gleitstücke/Biegebacken gelegentlich im Einsatz. Als Metall wird für solche Gleitstücke/Biegebacken häufig ein Werkstoff (Legierung) aus Kupfer, Aluminium und Eisen verwendet, der unter der Bezeichnung AMPCO 18 im Handel ist. Von anderen Anbietern gibt es ähnliche Werkstoffe.Generally there are bending stations with bending tools in the form of bending jaws made of extremely pressure-resistant metal with appropriate sliding properties and other wear-resistant, good lubricious materials such as ceramics. In the free-form bending technique such sliders / bending jaws are occasionally in use. As the metal for such sliders / bending jaws often a material (alloy) of copper, aluminum and iron is used, which is under the name AMPCO 18 in the trade. There are similar materials from other suppliers.
Die Erfindung bezieht sich also insbesondere bei Biegewerkzeugen nicht nur auf Werkzeuge mit profilierten Rollen, sondern auch auf solche mit Gleitstücken oder Biegebacken. Insgesamt bezieht sich daher die Lehre der Erfindung generell auf Formwerkzeuge.The invention thus relates in particular to bending tools not only to tools with profiled rollers, but also to those with sliders or bending jaws. Overall, therefore, the teaching of the invention generally relates to molds.
Das aus der Biegestation kommende Profil wird am Ende mittels einer Schneidvorrichtung auf die gewünschte Länge abgeschnitten.The profile coming from the bending station is cut off at the end by means of a cutting device to the desired length.
Bei der zuvor erläuterten, bekannten Vorrichtung zum Vorschieben und Biegen von Profilen aus Stahl erfolgt die Herstellung der grundsätzlichen Querschnittsform des Profils in der Rollformvorrichtung selbst mit entsprechend enger Toleranz. In the previously described, known device for advancing and bending profiles made of steel, the production of the basic cross-sectional shape of the profile in the Rollformvorrichtung itself takes place with a correspondingly close tolerance.
Anders ist es, wenn man vorgefertigte, auf eine gewünschte Länge bereits abgelängte Profile aus Metall hat, die dann im entsprechenden Verfahren vorgeschoben und/oder gebogen werden sollen. Hier kommt es auf die Toleranzen in der Fertigung des Vorlieferanten an.It is different if one has prefabricated, already cut to a desired length profiles of metal, which are then advanced and / or bent in the appropriate process. Here it depends on the tolerances in the production of the subcontractor.
Toleranzen sind bei der Herstellung von Profilen aus Stahl insgesamt ein geringeres Problem als bei der Herstellung von Profilen aus Leichtmetall. Dies gilt insbesondere bei der Herstellung von Profilen aus Aluminium.Tolerances are generally less of a problem in the manufacture of steel profiles than in the production of light metal profiles. This is especially true in the production of aluminum profiles.
Bei der Herstellung von Profilen aus Aluminium kann man genau so verfahren, wie oben zu der
Aluminium-Profile lassen sich aber außer im Rollformverfahren auch im Strangpressverfahren herstellen. Bei im Strangpressverfahren hergestellten Profilen aus Aluminium sind die Toleranzen deutlich größer als bei Profilen aus Stahl.However, aluminum profiles can also be produced by extrusion molding in addition to the roll forming process. In extruded aluminum profiles, tolerances are significantly greater than steel profiles.
Auch hier gilt wieder, dass das Problem der Toleranzen des Ausgangsmaterials vor der Anwendung des hier beschriebenen Verfahrens ein besonderes Problem darstellen, wenn nicht der Hersteller selbst, sondern ein Vorlieferant bereits vorbereitete, abgelängte Profile liefert. Kommen diese beispielsweise aus unterschiedlichen Nester eines Strangpresswerkzeuges oder aus unterschiedlichen Strangpresswerkzeugen, so ist die Streuung der Querschnittsmaße ganz erheblich.Again, it is again true that the problem of tolerances of the starting material prior to application of the method described here represent a particular problem, if not the manufacturer itself, but a pre-supplier already prepared, cut to length profiles. If these come, for example, from different nests of an extrusion die or from different extrusion dies, the scattering of the cross-sectional dimensions is quite considerable.
In der Praxis hat es sich gezeigt, dass man bei im Strangpressverfahren hergestellten Aluminium-Profilen beispielsweise von Toleranzen von +/–0,3 mm bei den Querschnittsmaßen ausgehen muss. Das führt zu fertiggebogenen Profilen aus Aluminium, deren Toleranzen im Bereich +/–0,7 mm und typischerweise erheblich darüber liegt. Für viele Anwendungsfälle ist das unakzeptabel.In practice, it has been found that in extruded aluminum profiles, for example, tolerances of +/- 0.3 mm in the cross-sectional dimensions must be assumed. This leads to finished bent aluminum profiles whose tolerances are in the range of +/- 0.7 mm and typically significantly higher. This is unacceptable for many applications.
Man versucht, bei Vorrichtungen der in Rede stehenden Art die Formwerkzeuge genau auf die Maße des zu transportierenden und zu biegenden Profils einzustellen. Dazu dienen bisher meist mechanische Einstellschrauben, die zumindest eine der beiden Formwerkzeuge im Rahmen relativ zum anderen Formwerkzeug auf das gewünschte Spaltmaß einstellen. Im Betrieb ist eine Umstellung möglich, wenn man die Vorrichtung anhält und das Verfahren für eine Weile unterbricht.Attempts are made to adjust the form tools exactly to the dimensions of the transported and to be bent profile in devices of the type in question. Serve mechanical adjusting screws that adjust at least one of the two molds in the frame relative to the other mold to the desired gap size. In operation, a changeover is possible if you stop the device and interrupt the process for a while.
Ausgangspunkt für die Lehre der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Vorschieben und Biegen von Profilen aus Metall (
Bei der bekannten Vorrichtung sind zwei Vorschubwerkzeuge vorgesehen in Form des Stützrollenpaars und des Walzrollenpaars. Jedem der beiden Vorschubwerkzeuge ist ein motorischer Stellantrieb zugeordnet, mit dem das Spaltmaß zwischen den Rollen der Rollenpaare eingestellt werden kann. Dadurch ergibt sich eine exakte Führung und ein toleranzfreies Widerlager für das Profil im Vorschubwerkzeug.In the known device, two feed tools are provided in the form of the support roller pair and the pair of rolling rollers. Each of the two feed tools is associated with a motorized actuator, with which the gap between the rollers of the roller pairs can be adjusted. This results in an exact guide and a tolerance-free abutment for the profile in the feed tool.
Bei der zuvor beschriebenen Vorrichtung handelt es sich bei dem Biegewerkzeug um eine Drehscheibe, durch die hindurch das zu biegende Profil geführt wird. Mindestens von einer Seite setzt auf das zu biegende Profil eine Biegerolle auf, die in einer Halterung drehbar gelagert ist. Die Halterung ist fest an der Drehscheibe befestigt.In the apparatus described above, the bending tool is a turntable through which the profile to be bent is passed. At least from one side sets on the profile to be bent on a bending roller which is rotatably mounted in a holder. The bracket is firmly attached to the turntable.
Bei der bekannten Vorrichtung ist mittels des motorisch verstellbaren zweiten Formwerkzeugs des jeweiligen Vorschubwerkzeugs die Arbeitsposition der Formwerkzeuge so verstellbar, dass sie auf das jeweils konkret vorliegende Profil abgestellt werden kann, ohne die Vorrichtung längere Zeit anzuhalten und umzubauen. Das Biegewerkzeug arbeitet mit frei laufenden Biegerollen als Formwerkzeuge.In the known device by means of the motor-adjustable second mold of the respective feed tool, the working position of the molds is adjustable so that it can be placed on the particular concrete profile present without stopping the device for a long time and rebuild. The bending tool works with free-running bending rollers as forming tools.
Der Lehre liegt das Problem zugrunde, die bekannte Vorrichtung zum Vorschieben und Biegen von Profilen aus Metall, insbesondere aus Leichtmetall, ganz insbesondere aus Aluminium, hinsichtlich der am fertigen Profil erreichbaren Toleranzen weiter zu optimieren.The teaching is based on the problem of further optimizing the known device for advancing and bending profiles made of metal, in particular of light metal, very particularly aluminum, with regard to the tolerances achievable on the finished profile.
Die zuvor aufgezeigte Problemstellung ist bei einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.The above-indicated problem is solved in a device having the features of the preamble of
Erfindungsgemäß ist das dem mindestens einem Vorschubwerkzeug nachgeordnete mindestens eine Biegewerkzeug genauso ausgestaltet wie das Vorschubwerkzeug. Auch das Biegewerkzeug hat mindestens ein entsprechend anstellbares Formwerkzeug. Dadurch ist im Biegewerkzeug eine ähnlich geringe Toleranz realisierbar, die bereits im Vorschubwerkzeug realisiert worden ist. According to the invention, the at least one bending tool arranged downstream of the at least one feed tool is configured in exactly the same way as the feed tool. The bending tool also has at least one correspondingly adjustable molding tool. As a result, a similar low tolerance can be realized in the bending tool, which has already been implemented in the feed tool.
Dadurch ist die letztendlich gegebene Streuung der Teile nochmals wesentlich geringer.As a result, the ultimately given scattering of the parts is again significantly lower.
Für die vorliegende Erfindung gilt, dass sie bei Vorschubwerkzeugen und Biegewerkzeugen auf profilierte Rollen als Formwerkzeuge ausgerichtet ist. Grundsätzlich kann die Lehre der Erfindung aber auch bei Formwerkzeugen in Form von Gleitstücken oder Biegebacken eingesetzt werden. Insbesondere gilt dies für entsprechende Biegewerkzeuge.For the present invention is that it is aligned with feed tools and bending tools on profiled rollers as molding tools. In principle, however, the teaching of the invention can also be used with molds in the form of sliders or bending jaws. This applies in particular to corresponding bending tools.
Grundsätzlich gilt ferner, dass die Lehre der Erfindung für mindestens zwei einander gegenüberstehende Formwerkzeuge anzuwenden ist. Regelmäßig wird ein entsprechendes Vorschubwerkzeug und ein entsprechendes Biegewerkzeug aber mehrere Paare von solchen Formwerkzeugen, insbesondere profilierten Rollen, aufweisen, die in entsprechender Weise zum Teil motorisch verstellbar sind.In principle, furthermore, that the teaching of the invention is applicable to at least two opposing molds. Regularly, a corresponding feed tool and a corresponding bending tool but several pairs of such molds, in particular profiled rollers, which are in a corresponding manner partially adjustable by motor.
Erfindungsgemäß kann eine Vorsortierung der Ausgangsprofile nach ihren konkreten Abmessungen entfallen. In der Vorrichtung kann die Anstellung bei Anlaufen jedes Profils in kürzester Frist ablaufen und eine Kalibrierung des Werkzeugs auf das jeweils vorliegende Profil gewährleisten. Die Toleranzen der am Ende vorliegenden Profile aus Metall sind wesentlich geringer und liegen in Toleranzfeldern, die von den Abnehmern ohne weiteres auch für komplizierte und anspruchsvolle Einsatzfälle akzeptiert werden.According to the invention, pre-sorting of the initial profiles according to their specific dimensions can be dispensed with. In the device, the employment can run off at the start of each profile in the shortest possible time and ensure a calibration of the tool to the particular profile present. The tolerances of the final metal profiles are much lower and lie in tolerance fields, which are readily accepted by the customer for complicated and demanding applications.
Besonders bevorzugt ist eine Anstellung an das Profil, die durch einen bestimmten Anstelldruck begrenzt ist. Dieser Anstelldruck wird während des Biegevorganges beibehalten.Particularly preferred is a job on the profile, which is limited by a certain contact pressure. This contact pressure is maintained during the bending process.
Die Haltekräfte der motorischen Antriebsvorrichtung für das zweite Formwerkzeug können dadurch auf ein geringes Maß reduziert werden, dass man das zweite Formwerkzeug so an das Profil anstellt, dass die Haltekraft in der Arbeitsposition im Wesentlichen an einem statischen Wiederlager des Rahmens abgefangen wird. Die Verstellung des zweiten Formwerkzeugs erfolgt also gewissermaßen in einem Winkel zu dem Profil, so dass die wesentliche Haltekraft in den Rahmen abgeleitet wird.The holding forces of the motor drive device for the second mold can be reduced to a small extent, that one adjusts the second mold to the profile that the holding force in the working position is substantially intercepted at a static re-storage of the frame. The adjustment of the second mold is so to speak, at an angle to the profile, so that the substantial holding force is derived in the frame.
Letzteres lässt sich ganz besonders günstig durch eine Exzenterverstellung des zweiten Formwerkzeugs realisieren.The latter can be realized particularly favorable by an eccentric adjustment of the second mold.
Generell ist das erfindungsgemäße Verfahren auch anwendbar, wenn auch das erste Formwerkzeug wie das zweite Formwerkzeug im Rahmen um ein geringes Maß verstellbar ist. Die Verstellbewegung ist dann zangenartig von beiden Formwerkzeugen ausgehend.In general, the inventive method is also applicable, although the first mold such as the second mold in the frame is adjustable by a small amount. The adjustment is then pliers starting from both molds.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich bevorzugte Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigtIn the following, the invention will be explained in more detail with reference to a drawing showing only preferred exemplary embodiments. In the drawing shows
Gegenstand der Erfindung ist das Vorschieben und Biegen von Profilen aus Metall. Das sind insbesondere Profile aus Stahl, ganz besonders aber Profile aus Leichtmetall, insbesondere aus Aluminium.The invention is the advancement and bending of profiles made of metal. These are in particular profiles made of steel, but especially profiles of light metal, especially aluminum.
Wie im allgemeinen Teil der Beschreibung erläutert worden ist, kommen insbesondere Strangpressprofile aus Aluminium vom Hersteller mit Maßtoleranzen von z. B. +/–0,3 mm im Querschnitt. Das bedeutet am fertig gebogenen Profil, insbesondere wenn es in Freiformbiegetechnik hergestellt worden ist, ein Toleranzfeld von min. +/–0,7 mm.As has been explained in the general part of the description, in particular extruded aluminum profiles from the manufacturer with dimensional tolerances of z. B. +/- 0.3 mm in cross section. This means on the finished bent profile, in particular if it has been produced in free-form bending technology, a tolerance field of min. +/- 0.7 mm.
Im Ergebnis ist es, wie bereits im allgemeinen Teil der Beschreibung dargestellt worden ist, bislang nur mit hohem Sortieraufwand oder erheblichem Aufwand bei der Programmierung der CNC-Steuerung des Biegewerkzeugs möglich gewesen, entsprechende Profile insbesondere aus Aluminium mit den gewünschten geringen Toleranzen herzustellen.As a result, as has already been shown in the general part of the description, so far only with high sorting effort or considerable effort in the programming of the CNC Control of the bending tool has been possible to produce corresponding profiles, in particular made of aluminum with the desired low tolerances.
Üblicherweise werden also häufiger maßhaltige Profile aus Stahl eingesetzt, bei denen die ursprünglichen Toleranzen geringer sind, so dass auch die Toleranzfelder der fertigen, gebogenen Profile entsprechend geringer sind.Usually, therefore, more dimensionally stable steel profiles are used, in which the original tolerances are lower, so that the tolerance zones of the finished, curved profiles are correspondingly smaller.
Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung geht es um das Vorschieben und Biegen von Profilen
Grundsätzlich ist es auch möglich, das Profil
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist für alle Arten von Profilen
Dargestellt in
Das in
Wie zunächst
Das in der Zeichnung dargestellte, bevorzugte Ausführungsbeispiel zeigt profilierte Rollen
Wie bereits im allgemeinen Teil der Beschreibung erläutert worden ist, erfolgt im Stand der Technik die Verstellung der zweiten Rolle
Erfindungsgemäß sieht man nun, dass am Rahmen
Im dargestellten Ausführungsbeispiel befinden sich im Vorschubwerkzeug
Wie
Schematisch dargestellt ist in
Alternativen sind auch ein Hydraulikantrieb (bei höheren notwendigen Drücken) oder ein elektromotorischer Antrieb. Dabei kann beispielsweise bei einem elektromotorischen Antrieb die Druckerfassungsvorrichtung auch indirekt arbeiten, indem sie den vom Elektromotor aufgenommenen Strom misst und daraus auf den an der verstellbaren Rolle
Wesentlich ist, dass bei der bevorzugten Ausführungsform der Anstelldruck der Rolle
In der Praxis hat sich gezeigt, dass für normale Anwendungsfälle relativ geringe Haltekräfte ausreichen, wenn für die Lagerung der verstellbaren Formwerkzeuge Exzenter realisiert sind.In practice, it has been found that for normal applications, relatively low holding forces are sufficient if eccentrics are realized for the mounting of the adjustable forming tools.
Genau gesagt ist hier vorgesehen, dass die Lagerachse
Um für das ”Halten” der zweiten Rolle
Damit ist erreicht, dass die zweite Rolle
Im dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Gesamthub des Exzenterlagers (in
Geht man von den eingangs genannten Toleranzen von z. B. +/–3 mm für die Profile
Ein Exzenterlager
Die Druckerfassungsvorrichtung
Das Biegewerkzeug
Bei dem Biegewerkzeug
Wesentlich für die Konstruktion des Biegewerkzeugs
In
Als Gleitstücke ausgeführte Formwerkzeuge haben gegenüber Rollen den Vorteil, dass man das jeweilige Werkzeug in den Abmessungen kleiner bauen kann. Das bietet Vorteile insbesondere beim Biegen geringer Radien. Auch dreidimensionale Formen lassen sich leichter herstellen, da bei Richtungsänderungen nicht gegen die jeweilige Vorzugsrichtung der (Keil-)Rollen gearbeitet werden muss.As sliders running molds have the advantage over rollers that you can build the respective tool smaller in size. This offers advantages especially when bending small radii. Even three-dimensional shapes are easier to produce, since when changing direction, it is not necessary to work against the respective preferred direction of the (wedge) rollers.
Optimal ist also die Kombination von festen Formwerkzeugen, also Gleitstücken, im Biegewerkzeug mit einer automatischen, motorischen Anstellung der Formwerkzeuge an das jeweilige Profil.So optimal is the combination of solid molds, so sliders, in the bending tool with an automatic, motorized employment of the molds to the respective profile.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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