DE60103557T2 - Vorrichtung und verfahren zum formen eines langgestreckten gegenstandes - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Formen eines langgestreckten Metallgegenstandes und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren, welche dreidimensionales Formen von Gegenständen in einem einzigen Einstufen-Vorgang ermöglichen.
• Zahlreiche Patentschriften sind bekannt, welche Vorrichtungen und zugehörige Verfahren zum Formen langgestreckter Gegenstände in Mehrstufen-Vorgängen offenbaren, um z.B. extrudierte rohrförmige Al-Profile zu fertigen Artikeln mit der gewünschten Konfiguration durch Strecken der Al-Profile über die Streckgrenze des Materials hinaus und nachfolgendes/gleichzeitiges Verwenden eines Satzes von Formwerkzeugen, welche das Biegen der Profile bewirken, weiterzuverarbeiten. DE-A-19717232 offenbart eine Vorrichtung und ein zugehöriges Verfahren zum Formen langgestreckter Gegenstände, wobei die Vorrichtung eine Mehrzahl von Rotations-Formwerkzeugen umfasst, die ausgebildet sind, um drei Rotations-Freiheitsgrade zu ermöglichen.
• Allerdings gewährleistet keine der bisher bekannten Vorrichtungen eine zuverlässige, präzise und wirtschaftliche Fertigung von dreidimensional wiederumgeformten Gegenständen in einem einzigen Arbeitsgang ohne die Notwendigkeit des Austauschs von und/oder der Verwendung von zusätzlichen Formungsmitteln (Werkzeugen).
• Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neuartiges, wirksames Verfahren zum Formen von langgestreckten Metallgegenständen, insbesondere zum dreidimensionalen Formen, in einem einzigen Arbeitsgang bereitzustellen.
• Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine neuartige, wirksame integrierte Vorrichtung, die kein zusätzliches Formungsmittel bedarf, bereitzustellen.
• Diese und andere Aufgaben und Vorteile der neuartigen Formungsvorrichtung und des neuartigen Formungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung werden durch Bereitstellen einer Vorrichtung und eines zugehörigen Fertigungsverfahrens, welche aus den beiliegenden unabhängigen Ansprüchen 1 bzw. 4 hervorgehen, erfüllt.
• Die Erfindung wird nunmehr anhand des Beispiels(der Beispiele) einer bevorzugten Ausführungsform(bevorzugter Ausführungsformen) der Vorrichtung und der bevorzugten Betriebsweise ausführlicher beschrieben und durch die beiliegenden Zeichnungen 1–2 veranschaulicht. Es zeigen:
• 1 schematisch in einer perspektivischen Ansicht das Betriebsprinzip des Anwendens einer neuartigen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
• 2a,b schematisch in einer perspektivischen Ansicht eine detailliertere Konfiguration einer anderen Ausführungsform der neuartigen Vorrichtung, die gemäß der vorliegenden Erfindung angewandt werden kann, in der Betriebsausgangs- bzw. der Betriebsendposition.
• Die Formungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist im Grunde genommen vier Freiheitsgrade auf: Rotation um drei Achsen und Translation in eine Richtung, um die Länge des zu formenden Gegenstandes wahlweise zu reduzieren oder zu vergrößern. Die Vorrichtung kann derart erweitert werden, dass sie drei Rotations-Freiheitsgrade und drei Translations-Freiheitsgrade (orthogonales/kartesisches System) aufweist. Die zusätzliche Translation kann das Formen komplexer Teile ermöglichen oder Scherverformungen realisieren. Das von dieser Vorrichtung genutzte Prinzip besteht darin, jedes Ende des langgestreckten Metallgegenstandes am Formwerkzeug zu befestigen. Durch gleichzeitiges/nicht gleichzeitiges Bewegen der Formwerkzeuge entlang einer oder mehreren der Rotationsachsen und/oder durch Verschieben der Formwerkzeuge wird das Ausgangsprofil/das Ausgangsformteil allmählich in eine Bahn (dieser Formwerkzeugteil ist austauschbar; demnach ist die Ausstattung flexibel) im Formwerkzeug gezwungen, welche die Endgestalt des Produkts bestimmt. Es ist wichtig zu betonen, dass Formwerkzeuge während eines Formungsvorgangs beliebig in einem bis sechs Freiheitsgraden bewegt werden können. Es ist auch möglich, die Abfolge der Bewegungen der Formwerkzeuge zu ändern und einen oder mehrere der Freiheitsgrade zu unterdrücken, je nachdem, was für das zu erzeugende Produkt benötigt wird.
• Die Rotations-Freiheitsgrade können einfach durch Bewegungen um ein Kugelgelenk vorgesehen/gewährleistet werden, wie aus 1 hervorgeht. Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist es jedoch auch möglich, jeden der Rotations-Freiheitsgrade in unabhängige oder abhängige Bewegungen zu trennen, die einen gemeinsamen oder keinen gemeinsamen Drehmittelpunkt aufweisen, oder sie können eine Kombination aus Translationen und Rotationen sein, d.h, einer oder mehrere der Rotations-Freiheitsgrade können von anderen Bewegungen abhängig sein, wie aus 2 hervorgeht.
• Bezugnehmend auf die Zeichnungen und insbesondere auf 1 ist die Oberfläche des Formwerkzeugs 1 mit einer Vertiefung oder Bahn 3 versehen, welche der endgültigen Form des Produkts entspricht. Das Formteil kann auf einer, zwei oder drei Seiten entlang der Bahn, welche mit dem verarbeiteten Glied 10 (Profil, Extrudat, Metallteil usw.) eingreifend in Berührung stehen, gelagert sein. Ein anfänglich gerades Glied 10 wird in das Werkzeug eingelegt, während sich dieses in seiner oberen Position befindet. Durch Befestigen der Enden des Formteils, entweder durch eine Presse oder eine andere Klemmanordnung (nicht in der Figur dargestellt), ist es möglich, das(die) Formwerk zeug e) zu drehen, so dass das Formteil allmählich in die Bahn 3 im Formwerkzeug gezwungen wird. Im letzten Formungsschritt befindet sich das Formwerkzeug in der in 1 dargestellten Position. Die Drehung aus dem Ausgangszustand in den Endzustand kann um drei unabhängige Achsen erfolgen, um für das Biegen in der vertikalen Ebene, das Biegen in der horizontalen Ebene und das Verwinden des Formteils zu sorgen. Es ist wichtig zu betonen, dass die beiden Formwerkzeuge nicht darauf eingeschränkt sind, dieselbe Bewegung auszuführen. In manchen Fällen ist es beispielsweise möglich, eines der Formwerkzeuge zu fixieren und nur eine Seite des Werkzeugs zu verwenden, um ein Formteil zu biegen. Das fixierte Formwerkzeug wird nur verwendet, um jenen Teil des Formteils zu lagern, welcher während des Formungsvorgangs nicht verändert werden soll.
• Formwerkzeug-Oberteile des Werkzeugs lagern die Formwerkzeuge, die mit dem Produkt in Kontakt stehen (Bahn für das Endprodukt). Die dargestellten Formwerkzeugteile sind auf einem Kugelgelenk 2 gelagert, welches eine Rotation um drei Achsen ermöglicht. Der gezeigte Formwerkzeugteil wird auch durch einen Mechanismus 4 gelagert, welcher verwendet werden kann, um die Bewegung um die Kugel zu steuern. Die gesamte Vorrichtung ist auf Platten 5 gelagert, welche sich auf der unteren Platte (in der Figur nicht dargestellt) vor- und zurückbewegen können. Dies ermöglicht, die beiden Formwerkzeugteile auseinander oder zueinander zu bewegen, was eine Erhöhung oder Reduktion der Spannung während des Biegens ermöglicht.
• 2a veranschaulicht schematisch die bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung, welche die vier grundlegenden Freiheitsgrade getrennt aufweist, in einer Ausgangsposition des (Um)Formungsvorgangs (wobei in der Figur nur der halbe Teil dargestellt ist). Die Grundplatte 5 kann vor- und zurückbewegt werden, um den zu biegenden Gegenstand 10 mit zusätzlicher Spannung oder Stauchung zu beaufschlagen. Ein zylindrisches Lager 2 und seine Halterung 7, welche sich von der Grundplatte wegerstreckt, gewährleisten die Rotation in einer horizontalen Ebene. Auf der Halterung des zylindrischen Lagers ist ein Bolzen 9 angebracht, um für die Formwerkzeugrotationen in einer vertikalen Ebene des Formwerkzeugs zu sorgen. Die letzte Bewegung, das Verwinden (die Torsion) des Formteils, ist innerhalb eines Versteifungsglieds 8 vorgesehen, welches das Formwerkzeug 1 trägt, das eine Bahn 3 aufweist, welche mit dem zu formenden langgestreckten Metallgegenstand 10 in Berührung steht. Es sollte zu erkennen sein, dass die Figur nur eine Hälfte der Biegevorrichtung darstellt. Darüber hinaus sind die Translationsbewegungen, die durch 6 und 6' angezeigt werden, mögliche Freiheitsgrade, um eine Scherverformung zu realisieren oder die Komplexität des zu formenden Produkts zu erhöhen.
• 2b zeigt schematisch in einer teilweise perspektivischen Ansicht die Vorrichtung in der Endposition nach Fertigstellung des Biege-/Streckvorgangs, wobei das Formwerkzeug 1 auf der Grundplatte 5 aufliegt.
• Der ursprüngliche extrudierte Gegenstand 10 aus 2a wird nun zu einem Endprodukt 12 weiterverarbeitet/umgeformt (wobei in der Figur nur der halbe Teil dargestellt ist), welches die gewünschte äußere Konfiguration aufweist.
• Dank der neuartigen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, welche eine gegenseitig unabhängige Bewegung der Formwerkzeuge und somit eine völlig unabhängige Bewegungsfreiheit entlang einem vorgegebenen Weg für die jeweiligen Enden der Profile, die zu Metallgegenständen zu formen sind, ermöglicht, können kompliziertere Endkonfigurationen der Gegenstände in einem einzigen (Um)Formungsvorgang vorgesehen werden. Die Formwerkzeuge können sich, müssen sich jedoch nicht, entlang bestimmter Achsen drehen, welche sich in letzterem Fall um einen oder mehrere Punkte drehen.
• Die Bewegungen können durch jedweden bekannten Antriebsmechanismus, d.h. hydraulisch, elektrisch, mechanisch betätigte Bewegungen, gesteuert werden. Es ist auch möglich, das Werkzeug innerhalb einer Presse anzuordnen und die Bewegung der Presse die Formwerkzeugbewegungen bestimmen zu lassen. Die letztere kann auch für zusätzliche Werkzeugteile geöffnet werden, welche gemeinsam mit dem vorgeschlagenen Formwerkzeug angeordnet werden, um Löcher, Eindrücke und so weiter anzubringen.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Formen langgestreckter Metallgegenstände, umfassend – ein oder zwei Rotations-Formwerkzeuge (1), die mit einer Vertiefung (3) versehen sind, wobei die Vertiefung komplementär zur tatsächlichen Endgestalt der entstehenden Gegenstände geformt ist, – ein Befestigungsmittel zum Befestigen der Gegenstände vor dem Formungsvorgang, wobei die Formwerkzeuge (1) ausgebildet sind, um drei Rotations-Freiheitsgrade, welche sich voneinander unabhängig bewegen, zu ermöglichen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsfreiheit mittels kugelförmiger Lager (2), welche die Formwerkzeuge (1) lagern, gewährleistet wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein zylindrisches Lager (2) und ein Versteifungsglied (8), welches das Formwerkzeug (1) trägt, vorgesehen sind, um den horizontalen und den Torsions-Freiheitsgrad zu gewährleisten.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiterhin mit einem Translationsmittel versehen ist, um die Gegenstände mit zusätzlicher Spannung oder Stauchung zu beaufschlagen.
5. Verfahren zum Formen langgestreckter Metallgegenstände, umfassend die folgenden Schritte: – Positionieren und Befestigen von langgestreckten Metallgliedern (10) auf drehbaren Formwerkzeugen (1), – Drehen der Formwerkzeuge und damit allmähliches Zwingen der Glieder in die Vertiefung/Bahn (3), – Strecken der befestigten Metallglieder und gleichzeitiges Biegen der Glieder durch eine gegenseitig unabhängige Rotation der Formwerkzeuge in einer Ebene oder zwei Ebenen, – und schließlich Fertigstellen des Biegeschritts und Lösen der wiederumgeformten Metallgegenstände.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass alle Bewegungen der Formteile/-werkzeuge durch die vertikale Bewegung des verwendeten Pressenmittels gesteuert werden.