DE9403156U1

DE9403156U1 - Vorrichtung zum Ausbeulen eines plastisch verformten Teils

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Publication number: DE9403156U1
Application number: DE9403156U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-02-25
Filing date: 1994-02-25
Publication date: 1994-05-11
Anticipated expiration: 2004-02-26

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausbeulen eines plastisch verformten Teils, insbesondere eines Karosserieteils, mit einem mittels einem strömungsfähigen Medium druckbeaufschlagbaren Druckkörper, wobei der Druckkörper zwischen einem Widerlager und dem verformten Teil wirkt.

Zum Aufbringen von Kraft auf den verformten Bereich eines Teils bzw. zur Druckbeaufschlagung des verformten Teils werden bspw. hydraulisch oder pneumatisch betriebene Zylinder-Kolben-Anordnungen eingesetzt, die zwischen dem deformierten Teil und einem Widerlager wirken. Nachteilig ist bei einer Zylinder-Kolben-Anordnung, daß nur entsprechend der auf das Blechteil auftreffenden Wirkfläche des Kolbens eine Rückbildung der Deformation bewirkt werden kann. Durch eine Zylinder-Kolben-Anordnung erfolgt üblicherweise eine lokal begrenzte, punktuelle Krafteinwirkung, die zu einer lokalen plastischen Überdehnung des Teils über das Maß der notwendigen Rückverformung hinaus führen kann. Folglich wird die Erlangung eines dem ursprünglichen Zustand nahekommenden Resultats erschwert. Insbesondere durch die punktuelle Krafteinwirkung kann es zu wahrnehmbaren Unebenheiten des Teils, insbesondere an den Übergangsstellen des ausgebeulten zum angrenzenden Bereich des Teils kommen. Eine Anpassung der Wirkfläche der Zylinder-Kolben-Anordnung an die ursprünglichen Dimensionen des Teils würde jeweils eine kostenintensive Sonderanfertigung erfordern. Bei schwer zugänglich angeordneten verformten Teilen ist es vielfach unmöglich, eine Zylinder-Kolben-Anordnung überhaupt einzusetzen.

Eine andere Vorrichtung ist in Form eines Schlagwerkzeugs bekannt, wobei die Druckbeaufschlagung durch wiederholte manuelle Krafteinwirkung - durch sog. "Dengeln" - erfolgt. Auch hier ist nachteilig, daß das plastisch verformte Teil während des Ausbeulens seine Oberfläche infolge punktuellen Bearbeitens weiter

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vergrößern kann. Problematisch ist ebenfalls das Ausbeulen schwer zugänglicher deformierter Teile.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der in Rede stehenden Art anzugeben, die einfach handhabbar ist und mit der der ursprüngliche Zustand eines plastisch verformten Teils, insbesondere eines Karosserieteils, weitestgehend wieder hergestellt werden kann.

Die voranstehende Aufgabe wird durch die Merkmale des Schutzanspruches 1 gelöst. Danach ist die in Rede stehende Vorrichtung derart ausgestaltet und weitergebildet, daß der Druckkörper zumindest partiell flexibel ausgeführt ist und sich durch Druckbeaufschlagung zumindest weitgehend an das Teil anpaßt.

Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß ein Ausbeulen bzw. ein Verbringen des Teils in den ursprünglichen Zustand besonders einfach erfolgt, wenn der Druckkörper partiell flexibel ausgeführt ist und eine flexible Wirkfläche aufweist, die sich an das Teil anpaßt. Die Anpassung der flexiblen Wirkfläche an den gesamten verformten Bereich erlaubt dessen quasi-isostatische Druckbeaufschlagung. Die quasi-isostatische Druckbeaufschlagung bewirkt, daß lokale Überbeanspruchungen des Materials über die für die notwendige Rückbildung hinausgehende Beanspruchung verhindert werden. Erneute, nicht notwendige plastische Verformungen und damit verbundene Oberflächenvergrößerungen treten nicht auf. Folglich kommt es auch nicht zur Ausbildung von Unebenheiten infolge Überbeanspruchung, insbesondere an den Übergängen des ausgebeulten zum angrenzenden Bereich.

Im Hinblick auf optimal kontinuierliche Übergänge vom ausgebeulten zum angrenzenden Bereich könnte die flexible Wirkfläche derart dimensioniert werden, daß sie über den verformten Bereich des Teils hinaus in Anlage zu den zur Beule benachbarten,

nicht verformten Bereichen der betreffenden Wandung des Teils verbracht werden kann. Auf diese Weise wird die gleichmäßige Rückbildung der Deformation unterstützt. Während die an den benachbarten, unverformten Bereichen anliegenden Abschnitte der Wirkfläche ohne Wirkung auf die Wandung des Teils bleiben, strafft sich der am auszubeulenden Bereich anliegende Abschnitt der Wirkfläche und verdrängt das verformte Material weitgehend in seine ursprüngliche Position.

Fertigungstechnisch vorteilhaft ist es, den Druckkörper allseitig flexibel auszubilden. Hier kann der Druckkörper aus einem Material und ggf. in einem Arbeitsgang hergestellt werden. Bspw. könnte der Druckkörper in Form eines Kissens ausgebildet werden. Die Kissenform kann entsprechend den Strukturen der Teile ausgestaltet sein. Vorteilhaft sind universell einsetzbare Kissenformen. Ein vollständig flexibler Druckkörper hat außerdem den enormen Vorteil, daß er allseits Wirkflächen aufweist. ■ ·■■■·■'

Alternativ könnte der Druckkörper in einem Abschnitt, der nicht als Wirkfläche dient, formstabil ausgeführt sein. Dies ist insbesondere im Hinblick auf die Ausbildung oder Aufnahme des Widerlagers von Bedeutung. Wird nämlich der Druckkörper mit Druck beaufschlagt, so ist zur wirksamen quasi-isostatischen Ausbreitung des Drucks die Aufbringung eines Gegendrucks erforderlich.

Neben universell einsetzbaren kissenartigen Druckkörpern könnten die Druckkörper auch auf Teile abgestimmt werden. Beispielsweise könnten verschiedene Kissengrößen vorgesehen sein. Alternativ ist es auch möglich, den bspw. in Form einer Hülle vorliegenden Grundkörper derart zuzuschneiden, daß er einem räumlichen Bauteil angepaßt ist. Denkbar wäre bspw. die Nachbildung eines Kotflügels.

Die voranstehend beschriebenen Ausführungsformen des Druckkörper sind dahingehend vorteilhaft, daß die Positionierung des Druckkörpers nur grob erfolgen muß und handwerkliches Können kaum erforderlich ist. Dadurch wird eine beträchtliche Anzahl an Arbeitsstunden einer qualifizierten Arbeitskraft eingespart,

Im Hinblick auf die Durchführung von Reparaturarbeiten an schwer zugänglichen verformten Bereichen erweist es sich von Vorteil, wenn der Druckkörper im drucklosen Zustand zusammenlegbar ist. Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße Vorrichtung mühelos in einen Arbeitsbereich zwischen dem auszubeulenden Teil bzw. der auszubeulenden Wandung und dem Widerlager eingebracht werden. Hierbei kann es sich sowohl um Druckkörper handeln, die vollständig flexibel ausgeführt sind, als auch um Druckkörper, die einen formstabilen Bereich aufweisen. Bei letzteren hängt das Einbringen in einen Hohlraum von der Dimension des formstabilen Bereichs ab. Wird dieser relativ flach ausgeführt, so läßt sich der formstabile Bereich mühelos unter Profilstäbe, Quer- oder Längsstreben, Seitenwände oder ähnliche, ggf. als Widerlager dienende Bauteile schieben und die Funktion dieser Bauteile als Widerlager unterstützen.

Damit die erfindungsgemäße Vorrichtung bei einem verformten Teil angewendet werden kann, das selbst keine als Widerlager geeignete Bauteile aufweist, kann der Druckkörper nach einer vorteilhaften Ausgestaltung mit einem Hilfselement kombiniert werden. Eine Zuordnung des zur Ausbildung eines Widerlagers dienenden Hilfselements hat zweckmäßigerweise in einem Bereich außerhalb der flexiblen Wirkfläche zu erfolgen. Das Hilfselement oder ggf. auch mehrere Hilfselemente könnte bzw. könnten über die Abmessungen des Druckkörpers hinausgehen und an nichtdeformierten Abschnitten des Teils verankert werden.

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Zur Verbindung des Druckkörpers mit dem Hilfselement, sind an dem Druckkörper Mittel zur Aufnahme des Hilfselements vorgesehen. Diese Mittel können in den unterschiedlichsten Varianten ausgeführt sein. In Betracht kommen bspw. Laschen oder Schlaufen. Derartige Laschen oder Schlaufen können bereits bei der Herstellung des Druckkörpers angeformt sein. In Betracht kommen desweiteren längenverstellbare Mittel, die eine Aufnahme unterschiedlicher Hilfselemente ermöglichen. Im Hinblick auf eine problemlose Handhabung des Druckkörpers einerseits und auf einen Austausch unterschiedlicher Hilfselemente andererseits ist es von ganz besonderem Vorteil, wenn die Hilfselemente beliebig von den Mitteln entfernt werden können. Als Hilfselemente können bspw. flächige Bauteile, Streben, Stäbe oder Klammern eingesetzt werden. Die Auswahl von Hilfselementen richtet sich dabei nach den Gegebenheiten des auszubeulenden Teils bzw. an dieses angrenzender Bauteile.

Insbesondere im Hinblick auf das Einbringen des Druckkörpers in einen Hohlraum ist es vorteilhaft, eine zur Druckbeaufschlagung dienende Druckleitung als flexiblen Schlauch auszuführen. Dieser Schlauch kann mühelos mit in den Arbeitsbereich verbracht und um eventuelle Hindernisse herumgeführt werden. Die Druckleitung könnte als separates, an den Druckkörper anschließbares Bauteil vorliegen oder an den Druckkörper angeformt sein.

Da sowohl der Druckkörper als auch der flexible Schlauch teilweise ähnlichen Anforderungen genügen müssen, könnten beide aus demselben Material gefertigt sein. Bevorzugt wird Gummi oder Kunststoff eingesetzt, der mit gewebeartigen Materialien verstärkt ist. Im Hinblick auf die Anlage des Druckkörpers an möglicherweise scharfkantige Widerlager, insbesondere beim Einbringen der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Hohlräume, ist ein reißfestes Material erforderlich, das trotzdem die erforderliche Flexibilität aufweist. Alternativ wäre es denkbar, die

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Druckleitung im Falle einer freien Zugänglichkeit des verformten Bereichs bzw. des Anschlusses an dem Druckkörper lediglich aus Kunststoff in flexibler oder starrer Ausführung herzustellen.

Zur Erhöhung der Reißfestigkeit des Druckkörpermaterials und
ggf. des Materials der Druckleitung wird Kunststoff oder Gummi mit anderen Materialien kombiniert. In Betracht kommen hierbei bspw,. Kunststoffasern, Glasfasern, natürliche Fasern, metallische Drahtgeflechte oder dgl.. Dabei sollte die Steifigkeit der gewebeartigen Materialien derart gering sein, daß ein mechanischer Widerstand gegen die Verformung der Hülle bei Druckbeaufschlagung ausgeschlossen ist.

Die Durchführung der Druckbeaufschlagung kann nun hydraulisch, unter Einsatz eines weitgehend inkompressiblen Mediums oder
pneumatisch, unter Einsatz eines kompressiblen Mediums erfolgen. Als kompressibles Medium wird vorzugsweise Druckluft eingesetzt, wie sie aus vorhandenen Druckluftsystemen entnommen
oder von Kompressoren erzeugt werden kann. Druckluft wird bevorzugt eingesetzt, da hier an den Druckkörper und ggf. die
Druckleitung keine Anforderungen bezüglich der chemischen Beständigkeit der eingesetzten Materialien gestellt werden.

Im Hinblick auf eine kontrollierte Druckbeaufschlagung könnte
dem Druckkörper eine Meßsonde zum Messen des Innendrucks zugeordnet werden. Außerdem könnte eine Steuereinrichtung an die
Druckleitung gekoppelt sein, die bspw. von der Meßsonde kommende Signale verwertet und die Druckzufuhr entsprechend einer vorgebbaren Sollkurve korrigiert. Mit einer derart ausgerüsteten Vorrichtung könnte eine Verfahrensoptimierung hinsichtlich der Druckbeaufschlagung durchgeführt werden. Bspw. könnte die
Druckbeaufschlagung kontinuierlich oder diskontinuierlich, in
bestimmten Druckstufen mit bestimmten Haltezeiten erfolgen. Mit

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einer Steuereinrichtung könnten auch separate Druckerzeugungsorgane betätigt werden.

Um mit der Steuereinrichtung eine differenzierte Druckbeaufschlagung bewirken zu können, ist es zweckmäßig, zwischen der Druckleitung und der Steuereinrichtung ein Ventil zu schalten, dessen Öffnungs- und Schließtätigkeit auf die Erfordernisse der Druckbeaufschlagung abgestimmt ist.

Im Hinblick auf die Ausbildung größerer Wirkflächen könnte nun ein Druckkörper besonders groß ausgeführt sein. Wenn bspw. an einem Blechteil mehrere Dellen auszubeulen sind, könnten diese durch einen einzigen Druckkörper abgedeckt und mit einer Druckbeaufschlagung gleichzeitig beseitigt werden. Die Größe der Wirkfläche beschränkt jedoch ihr Einsatzgebiet. Daher wird es bevorzugt, wenn zur Ausbildung größerer Wirkflächen mehrere untereinander strömungsverbindbare Druckkörper eingesetzt werden. Bei dem zuvor genannten Beispiel von mehreren Dellen in einem Blechteil bedeutet dies, daß in die Arbeitsbereiche zwischen den verformten Bereichen und den entsprechenden Widerlagern jeweils ein Druckkörper eingebracht, wobei die Druckkörper untereinander strömungsverbunden werden. Die Druckmedienzufuhr könnte nun über einen ausgewählten Druckkörper erfolgen. Angesichts der gleichmäßigen Ausbreitung des Druckmediums spielt der Ort der Zuführung keine Rolle.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, den Gegenstand der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Schutzansprüche, andererseits auf die Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im

allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigt

die einzige Figur in einer schematischen Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Ausbeulen plastisch verformter Teile im druckbeaufschlagten Zustand.

Die einzige Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Ausbeulen eines plastisch verformten Teils 1. Dabei handelt es sich hier konkret um ein Karosserieteil aus Blech, auf das bereits im allgemeinen Teil der Beschreibung Bezug genommen worden ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen mittels einem strömungsfähigen Medium 2 druckbeaufschlagbaren bzw. in der hier gewählten Darstellung druckbeaufschlagten Druckkörper 3 auf. Des weiteren ist wesentlich, daß der Druckkörper 3 zwischen einem Widerlager 4 und dem verformten Teil 1 wirkt.

Der Druckkörper 3 ist bei dem hier gewählten Ausführungsbeispiel völlig flexibel ausgeführt. Die hier wirksame Fläche des Druckkörpers 3 liegt an der deformierten Wandung 5 des Teils an. Das Teil 1 wird durch Druckbeaufschlagung in Pfeilrichtung zumindest weitgehend in seine ursprüngliche Gestalt zurückverformt. Die Rückführung der Deformation erfolgt letztendlich durch Anpassung der der Wandung 5 zugewandten Wirkfläche des Druckkörpers 3.

Zur Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der Druckkörper 3 zunächst im drucklosen, d.h. ungefüllten Zustand in den Arbeitsbereich 6 zwischen dem Teil 1 und dem Widerlager eingebracht. Als Widerlager 4 können bspw. Streben oder dgl. einer Kraftfahrzeugkarosserie dienen. Während der Druckkörper

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rait dem strömungsfähigen Medium - es handelt sich hier um Druckluft - gefüllt wird, paßt sich dieser mit seiner Wirkfläche im wesentlichen der Form der auszubeulenden Wandung 5 an. Bei weiterer Druckbeaufschlagung des Druckkörpers 3 rückt dieser mit seiner Wirkfläche gegen die Wandung 5 und drückt den nach innen deformierten Bereich des Teils 1 entsprechend nach außen. Aufgrund der Flexibilität des Druckkörpers 3 erfolgt die Druckbeaufschlagung der Wandung 5 gleichmäßig über den gesamten Kontaktbereich mit dem Druckkörper 3.

Ein flexibler Schlauch 7 dient einerseits zur Zuleitung und andererseits zum Ablassen des strömungsfähigen Mediums 2. Der eigentliche Druckkörper 3 und der flexible Schlauch 7 könnten einteilig, d.h. integral, ausgeführt sein. Ebenso läßt sich der flexible Schlauch 7 auf ein Anschlußstück 8 aufziehen und mit geeigneten Mitteln sichern.

Bei dem hier gewählten Ausführungsbeispiel sind sowohl der Druckkörper 3 als auch der flexible Schlauch 7 aus gewebeverstärktem Gummi hergestellt. Jedwedes elastisches Material kommt hier in Frage, sofern eine hinreichende Dichtigkeit gewährleistet ist.

Hinsichtlich weiterer in der einzigen Figur nicht entnehmbarer Merkmale wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung verwiesen.

Abschließend sei hervorgehoben, daß das zuvor beispielhaft aufgezeigte Ausführungsbeispiel lediglich zur Erörterung der erfindungsgemäßen Lehre, dient, diese jedoch nicht auf dieses Ausführungsbeispiel einschränkt.

Claims

Schutzansprüche

1. Vorrichtung zum Ausbeulen eines plastisch verformten Teils (1), insbesondere eines Karosserieteils, mit einem mittels einem strömungsfähigen Medium (2) druckbeaufschlagbaren Druckkörper (3), wobei der Druckkörper (3) zwischen einem Widerlager (4) und dem verformten Teil (1) wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkörper (3) zumindest partiell flexibel ausgeführt ist und sich durch Druckbeaufschlagung zumindest weitgehend an das Teil (1) anpaßt.

2. Vorrichtung nach Ansprüche 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkörper (3) vollständig flexibel ausgeführt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkörper partiell formstabil ausgeführt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkörper (3) einen dem auszubeulenden Teil (1) angepaßten Zuschnitt aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkörper (3) im drucklosen Zustand zusammenlegbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkörper außerhalb der flexiblen Wirkfläche mit einem Hilfselement zur Ausbildung des Widerlagers kombinierbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkörper Mittel zur vorzugsweise reversiblen Aufnahme des Hilfselements aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis I₁ dadurch gekennzeichnet, daß zur Druckbeaufschlagung eine vorzugsweise als flexibler Schlauch (7) ausgeführte Druckleitung am Druckkörper (3) anschließbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkörper (3) aus mit gewebeartigen Materialien verstärktem Gummi oder Kunststoff gefertigt ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckleitung bzw. der flexible Schlauch (7) aus mit gewebeartigen Materialien verstärktem Gummi oder Kunststoff gefertigt ist.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den gewebeartigen Materialien um Kunststoffasern, Glasfasern, natürliche Fasern, metallische Drahtgeflechte oder dgl. handelt, wobei die Steifigkeit der gewebeartigen Materialien derart gering ist, daß ein mechanischer Widerstand gegen die Verformung des Druckkörpers bei Druckbeaufschlagung ausgeschlossen ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das strömungsfähige Medium eine Flüssigkeit ist und der Druckkörper hydraulisch druckbeaufschlagbar ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das strömungsfähige Medium (2) ein Gas, vorzugsweise Druckluft, ist und der Druckkörper (3) pneumatisch druckbeaufschlagbar ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß dem Druckkörper eine Meßsonde zum Messen des Innendrucks zugeordnet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckleitung mit einer Steuereinrichtung gekoppelt ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Druckleitung und der Steuereinrichtung ein Ventil geschaltet ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere untereinander strömungsverbindbare Druckkörper vorgesehen sind.