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Die
Erfindung betrifft eine Bearbeitungsvorrichtung zur Herstellung
und Bearbeitung von Formteilen unterschiedlicher dreidimensionaler
Struktur gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1, eine Fertigungslinie nach dem Patentanspruch
7 sowie ein Verfahren zur Herstellung und Bearbeitung der Formteile
nach dem Patentanspruch 9.
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Die
Herstellung und Bearbeitung von Fahrzeugkarosserieteilen als Blechformteile
erfolgt im Allgemeinen in mehreren aufeinander folgenden Fertigungsstufen,
bei denen zunächst
in einer ersten Fertigungsstufe die umformtechnisch wesentlichen
Bereiche des Blechformteils tiefgezogen werden. Im Anschluss folgen
weitere Fertigungsstufen, wie beispielsweise Beschneiden, Nachformen,
Weiterziehen, Einstellen, Abstellen usw.
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Aufgrund
der Vielzahl von Fertigungsstufen zur Herstellung der Karosserieteile
ergeben sich hohe Werkzeugkosten. Die Karosserieteile sind daher
nur bei hoher Formteilstückzahl
kostengünstig herstellbar.
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Im
Fahrzeugbau werden regelmäßig auch Sondermodelle
gefertigt, die hinsichtlich der Karosserie auf Serienmodellen basieren,
jedoch davon zum Teil abweichen. Derartige Sondermodelle werden
im Vergleich zu Serienmodellen meist nur in geringer Stückzahl in
Kleinserie produziert. Da jedoch auch zur Herstellung der Sondermodell-Karosserieteile
ein kompletter Werkzeugsatz benötigt
wird, liegen hier die Herstellungskosten relativ hoch.
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Aus
der
DE 101 35 561
C1 ist ein gattungsgemäßes Verfahren
zur Herstellung und Bearbeitung von Formteilen unterschiedlicher
dreidimensionaler Struktur bekannt. Bei der Herstellung von Sondermodell-Karosserieteilen,
die zwar auf den entsprechenden Serienmodell-Karosserieteilen basieren,
jedoch teilweise unterschiedlicher dreidimensionaler Struktur sind,
werden zunächst
aus einer Pressenlinie für die
Serienmodell-Karosserieteile teilweise bearbeitete Blechformteile
ausgeschleust. Die ausgeschleusten Blechformteile werden dann in
einer separaten Sondermodell-Bearbeitungsstation der dreidimensionalen
Struktur der Sondermodell-Karosserieteile angepasst.
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Es
ist somit nachteilig eine von der Pressenlinie für die Serienmodell-Karosserieteile
separate Bearbeitungsstation vorzusehen, in der die dreidimensionale
Struktur der Sondermodell-Karosserieteile nachgeformt wird. Das
Ausschleusen der teilweise fertig gestellten Blechformteile aus
der Fertigungsstraße
für die
Serienmodell-Karosserieteile in eine separate Bearbeitungsstation
ist fertigungstechnisch aufwendig und teuer.
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Aus
der WO 2004 105 976 A1 ist ein weiteres Verfahren zur Herstellung
von Fahrzeugteilen bekannt, bei dem zunächst aus einem Ausgangsmaterial
ein dreidimensional vorgeformtes Serienteil hergestellt wird. Anschließend wird
aus dem vorgeformten Serienteil ein individualisiertes Teil hergestellt,
indem mittels eines dornartigen Umformwerkzeugs eine dreidimensionale
Kontur in das Serienteil eingeprägt
wird. Aus der
DE 44
17 460 B4 ist ein weiteres Verfahren zur Herstellung von
Blechformteilen durch Streck- oder Tiefziehen bekannt. Während eines
Umformprozesses wird das Blechformteil mittels eines Druckmediums
gegen eine Matrize gepresst. Die Matrize kann aus verschiebbaren
Segmenten zusammengesetzt sein, wodurch die Matrizenkontur verän derbar
ist. Aus der
DE 40
34 625 C2 ist ein Ziehverfahren bekannt, bei dem ein Blechformteil
in einem Einspannrahmen eingespannt ist und mittels eines aus einem
Stempelkopf und einer Matrize bestehenden Bearbeitungswerkzeugs
tiefgezogen wird.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Bearbeitungsvorrichtung,
eine Fertigungslinie sowie ein Verfahren zur Herstellung und Bearbeitung
von Formteilen unterschiedlicher dreidimensionaler Struktur bereitzustellen,
bei der in einfacher und kostengünstiger
Weise Formteile, etwa Karosserieteile, unterschiedlicher dreidimensionaler Struktur
kostengünstig
gefertigt werden können.
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Die
Aufgabe ist durch eine Bearbeitungsvorrichtung mit den Merkmalen
des Patentanspruches 1, eine Fertigungslinie mit den Merkmalen des
Patentanspruches 7 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des
Patentanspruches 9 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen
Unteransprüche
offenbart.
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Gemäß dem kennzeichnenden
Teil des Patentanspruches 1 sind das Einspannwerkzeug und das Bearbeitungswerkzeug
der Bearbeitungsvorrichtung jeweils zumindest zweiteilig mit standartisierten, formteilunabhängigen Trägerkörpern und
auf den Trägerkörpern lösbar montierbaren,
formteilabhängigen
ersten Wechselteilen ausgebildet. Die ersten Wechselteile sind in
Eingriff mit einem ersten Formteil bringbar und dessen dreidimensionaler
Struktur angepasst. Bei einem Wechsel auf ein zweites Formteil unterschiedlicher
dreidimensionaler Struktur sind die ersten Wechselteile der Einspann-
und Bearbeitungswerkzeuge mit zweiten Wechselteilen austauschbar,
die der dreidimensionalen Struktur des zweiten Formteils angepasst
sind. Fertigungstechnisch vorteilhaft ist es hierbei, dass Karosserieteile unterschiedlicher
Modelle, etwa eines Serienmodells und eines Sondermodells, mit derselben
Bearbeitungsvor richtung herstellbar sind, ohne für das Sondermodell-Karosserieteil
eine zusätzliche
Bearbeitungsvorrichtung bereitzustellen. Vielmehr werden die dem
Serienmodell angepassten Wechselteile der Einspann- und Bearbeitungswerkzeuge
lediglich mit den, dem Sondermodell angepassten Wechselteilen ausgetauscht.
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Bevorzugt
können
die standardisierten Trägerkörper der
Einspann- und Bearbeitungswerkzeuge positionsgenau und kraftschlüssig an
einem Werkzeugträger
befestigt sein. Durch die fest vorpositionierten Trägerkörper ist
die Relativlage der austauschbaren Wechselteile stets vorbestimmt.
Bei einem Modellwechsel können
daher die Wechselteile der Einspann- und Bearbeitungswerkzeuge einfach lagerichtig
in der Bearbeitungsvorrichtung montiert werden.
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Das
Einspannwerkzeug kann ein Niederhalter sein, der mit seiner Niederhalter-Form
das zu bearbeitende Formteil gegen einen Niederhalter-Aufsatz anpresst.
Um die Lagegenauigkeit des Niederhalters in Bezug auf das Formteil
sowie eine Wiederholgenauigkeit bei der Bearbeitung zu gewährleisten, kann
der Niederhalter das Formteil großflächig einspannen, so dass lediglich
ein zu bearbeitender Bereich des Formteils freigelegt und dem Bearbeitungswerkzeug
zugänglich
ist. Das Einspannwerkzeug kann dabei bevorzugt unabhängig von
dem Bearbeitungswerkzeug betätigt
werden.
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Im
o. g. Ausführungsbeispiel
können
die Niederhalter-Form und der Niederhalter-Aufsatz als formteilabhängige Wechselteile
lösbar
an jeweilige Trägerkörper montiert
sein. Bei einem Modellwechsel werden somit der Niederhalter-Aufsatz und die Niederhalter-Form
von den Trägerkörpern demontiert und
mit entsprechend angepassten Wechselteilen ausgetauscht.
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In
einem Ausführungsbeispiel
kann das Bearbeitungswerkzeug zwei, auf gegenüberliegenden Seiten des Karosserieteils
bzw. des Formteils angeordnete Schieber aufweisen, die zueinander
bewegbar sind, um das eingespannte Formteil, etwa in einem Einstell-Vorgang,
zu formen. Die beiden Schieber des Bearbeitungswerkzeugs können jeweils
als formteilabhängige
Wechselteile lösbar
an jeweilige Trägerkörper des
Bearbeitungswerkzeugs montiert sein.
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In
einer weiteren Ausführungsform
können die,
das Bearbeitungswerkzeug bildenden Schieber auf Schieberbetten abgestützt sein,
die zusammen mit den Schiebern jeweils eine separate Baueinheit ergeben.
Der Baueinheit kann darüber
hinaus ein Schiebertreiber zugeordnet sein, der den Schieber antreibt.
Die so gestalteten Baueinheiten sind in Abhängigkeit von der dreidimensionalen
Struktur eines herzustellenden Karosserieteils auswechselbar. Auf diese
Weise bildet die jeweilige Baueinheit das formteilabhängige Wechselteil
im Sinne der Erfindung, während
der Werkzeugträger,
auf dem die jeweilige Baueinheit montiert ist, das formteilunabhängige Wechselteil
bildet.
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Zur
Herstellung von insbesondere Karosserieteilen ist eine Reihe von
Fertigungsschritten erforderlich, die üblicher Weise mit einem Tiefziehvorgang beginnen,
in dem die umformtechnisch wesentlichen Bereiche ausgebildet werden.
In Folgeschritten schließen
sich beispielsweise das Beschneiden, Nachformen, Einstellen, Abstellen
usw. an. Diese Fertigungsschritte werden in dafür vorgesehene Bearbeitungsvorrichtungen
einer Pressenlinie vorgenommen. Vorteilhaft kann jede der Bearbeitungsvorrichtungen
der Pressenlinie erfindungsgemäß ausgebildet
sein. Die Pressenlinie kann daher für Karosserieteile unterschiedlicher
Fahrzeugmodelle einfach umgerüstet
werden.
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Nachfolgend
sind zwei Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand der beigefügten
Figuren gezeigt.
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Es
zeigen:
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1 in
einem Blockschaltdiagramm eine Fertigungslinie zur Herstellung eines
Seitenwandrahmens für
eine Fahrzeugkarosserie;
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2 eine
Bearbeitungsvorrichtung der Fertigungslinie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
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3 u. 4 jeweils
Seitenwandrahmen unterschiedlicher dreidimensionaler Struktur;
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5 die
Bearbeitungsvorrichtung entsprechend der 2 mit ausgetauschten
Wechselteilen; und
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6 eine
Bearbeitungsvorrichtung entsprechend der 2 gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel.
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In
der 1 ist grob schematisch in einem Blockschaltdiagramm
eine Pressenlinie zur Herstellung von Seitenwandrahmen 1, 3 angedeutet,
wie sie in den 3 und 4 in Seitenansicht
gezeigt sind. Die Pressenlinie weist eine Reihe von beispielhaft
in der 1 gezeigten Bearbeitungsvorrichtungen 5 bis 8 auf.
Diese führen
jeweils unterschiedliche Fertigungsschritte am jeweiligen Seitenwandrahmen 1, 3 durch,
beginnend mit einem Tiefziehvorgang in der Bearbeitungsvorrichtung 5,
in der die umformtechnisch wesentlichen Bereiche im Blechformteil
ausgebildet werden, und gefolgt von den Bearbeitungsvorrichtungen 6, 7, 8 zum
Beschneiden, Einstellen und Fertigformen. Nach der letzten Bearbeitungsvorrichtung 8 wird
der Seitenwandrahmen 1, 3 in eine Heftstation 9 einer
Fertigungsstraße
geschleust, in der der fertig geformte Seitenwandrahmen 1, 3 an
einer Fahrzeugkarosserie ausgerichtet wird.
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In
der 2 ist die Einstellvorrichtung 7 gezeigt,
in der ein Einstell-Vorgang am Seitenwandrahmen erfolgt. Die Einstellvorrichtung 7 weist
ein Werkzeugträger- Oberteil bzw. Pressen-Oberteil 11 und
ein Werkzeugträger-Unterteil
bzw. Pressen-Unterteil 13 auf, zwischen denen ein Einspannwerkzeug 15 zum Einspannen
des Seitenwandrahmens 1 angeordnet ist.
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Das
Einspannwerkzeug 15 weist eine obere Niederhalter-Form 16 auf,
die gemäß der 2 den Seitenwandrahmen 1 gegen
einen unterseitigen Niederhalter-Aufsatz 17 presst. Die
mit dem Seitenwandrahmen 1 in Kontakt befindlichen Anlageflächen 18 der
Niederhalter-Form 16 und des Niederhalter-Aufsatzes 17 sind
gemäß der 2 der
dreidimensionalen Struktur des Seitenwandrahmens 1 angepasst
und großflächig mit
dem Seitenwandrahmen 1 in Verbindung. Lediglich ein zu
bearbeitender Randbereich 19 ist von der Einspannvorrichtung 15 freigelegt.
Der zu bearbeitende Randbereich 19 des Seitenwandrahmens 1 ist
gemäß der 2 zwischen einem
Füllschieber-Backen 21 und
einem Arbeitsschieber-Backen 23 des Bearbeitungswerkzeugs 20 angeordnet.
Zur Einstell-Bearbeitung des Randbereiches 19 wird das
Werkzeugträger-Oberteil 11 gegen das
Werkzeugträger-Unterteil 13 verstellt.
Dadurch wird der Seitenwandrahmen 1 im Einspannwerkzeug 15 großflächig eingespannt.
Mit der Hubbewegung des Werkzeugträger-Oberteils 11 nach
unten wird ein Schiebertreiber 24 mit seiner schräg angestellten Steuerfläche gegen
eine korrespondierende Kontaktfläche
des Trägerkörpers 26 des
Arbeitsschieber-Backens 23 gedrückt. Dadurch bewegt sich der
Arbeitsschieber-Backen 23 in Richtung des Randbereichs 19,
während
sich gleichzeitig der Füllschieber-Backen 21 in
Richtung des Arbeitsschieber-Backens 23 bewegt, um den
Randbereich 19 einzustellen.
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Wie
aus der 2 hervorgeht, sind die Niederhalter-Form 16 sowie
der Niederhalter-Aufsatz 17 als Wechselteile über Schraubverbindungen 25 lösbar mit
Trägerkörper 26 in
Verbindung. In gleicher Weise sind die Füllschieber-Backen 21 und
die Arbeitsschieber-Backen 23 über Schraubverbindungen 25 mit
weiteren Trägerkörpern 26 lösbar in
Verbindung. Die Trägerkörper 26 der
Einstell vorrichtung 7 sind hierbei formteilunabhängige Standard-Komponenten.
Demgegenüber
sind die Niederhalter-Form 16, der Niederhalter-Aufsatz 17 sowie
der Füllschieber-Backen 21 und
der Arbeitsschieber-Backen 23 als formteilabhängige Komponenten
in Eingriff mit dem Seitenwandrahmen 1 bringbar. Entsprechend sind
diese Komponenten der dreidimensionalen Struktur des Seitenwandrahmens 1 angepasst.
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Nachfolgend
ist der Fall beschrieben, dass bei einem Modellwechsel vom Seitenwandrahmen 1 gemäß der 3 auf
die Herstellung des Seitenwandrahmens 3 gemäß der 4 die
Einstellvorrichtungen 5, 6, 7, 8 der
Pressenlinie umgerüstet
werden müssen.
Die Umrüstung
auf den Seitenwandrahmen 3 der 4 ist nachfolgend
beispielhaft anhand der Einstellvorrichtung 7 beschrieben.
Demzufolge werden die Wechselteile des Einspannwerkzeugs 15, nämlich die
Niederhalter-Form 16 und der Niederhalter-Aufsatz 17,
von den zugeordneten Trägerkörpern 26 gelöst. In gleicher
Weise werden auch die Wechselteile des Bearbeitungswerkzeugs, nämlich die Schieber-Backen 21, 23,
von den zugeordneten Trägerkörpern 26 gelöst und mit
zweiten Wechselteilen ausgetauscht, die der dreidimensionalen Struktur des
neuen Seitenwandrahmens 3 angepasst sind.
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Die
an den Seitenwandrahmen 3 unterschiedlicher dreidimensionaler
Struktur angepasste Einstellvorrichtung 7 ist in der 4 dargestellt.
Daraus geht hervor, dass die in der 2 gezeigten formteilabhängigen Wechselteile 16, 17 des
Einspannwerkzeugs 15 sowie die Wechselteile 21, 23 des
Bearbeitungswerkzeugs mit den neuen Wechselteilen ausgetauscht sind,
nämlich
der Niederhalter-Form 27 und dem Niederhalter-Aufsatz 28 des Einspannwerkzeugs 15,
sowie den Schiebern 29, 30 des Bearbeitungswerkzeugs 20.
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In
gleicher Weise wie die gezeigte Einstellvorrichtung 7 sind
auch die Einspannwerkzeuge und Bearbeitungswerkzeuge der anderen
Bearbeitungsvor richtungen 5, 7, 8 der
Pressenlinie mit formteilunabhängigen
Trägerkörpern 26 sowie
formteilabhängigen
Wechselteilen ausgebildet, die eine einfache und schnelle Anpassung
der Fertigungslinie zur Herstellung des neuen Seitenwandrahmens 3 ermöglichen.
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In
der 6 ist die Bearbeitungsvorrichtung gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
gezeigt, deren Aufbau grundsätzlich
dem der Bearbeitungsvorrichtung gemäß der 2 oder der 5 entspricht.
Im Unterschied zur 5 sind der Füllschieber 30, 26 und
der Arbeitsschieber 29, 26 jeweils auf einem zugeordneten
Schieberbett 31 und 33 abgestützt. Die beiden Schieberbetten 31, 33 sind
wiederum mittels Schraubverbindungen 25 auf dem unteren Werkzeugträger 13 montiert.
Das Schieberbett 31 bildet zusammen mit dem Füllschieber 30, 26 eine
separat handhabbare Baueinheit, die in Baukastenweise vom unteren
Werkzeugträger 13 demontierbar
ist. In gleicher Weise bildet der Arbeitsschieber 29, 26 zusammen
mit dem Schieberbett 33 sowie dem zugeordneten Schiebertreiber 24 eine
separate Baueinheit.
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Im
Falle eines Modellwechsels können
daher nicht nur die jeweiligen Füllschieber-Backen 30 bzw. Arbeitsschieber-Backen 29 ausgewechselt
werden, sondern vielmehr die beiden Baueinheiten als solche, wodurch
das Bearbeitungswerkzeug 20 sowie das Einspannwerkzeug 15 noch
flexibler dem Modellwechsel angepasst werden kann.