EP2569108B1 - Biegeverfahren und biegevorrichtung - Google Patents

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EP2569108B1
EP2569108B1 EP11718357.4A EP11718357A EP2569108B1 EP 2569108 B1 EP2569108 B1 EP 2569108B1 EP 11718357 A EP11718357 A EP 11718357A EP 2569108 B1 EP2569108 B1 EP 2569108B1
Authority
EP
European Patent Office
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bending
sheet
section
die
edge
Prior art date
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Active
Application number
EP11718357.4A
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English (en)
French (fr)
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EP2569108A1 (de
Inventor
Michael Schott
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp Steel Europe AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Steel Europe AG
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Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp Steel Europe AG filed Critical ThyssenKrupp Steel Europe AG
Priority to PL11718357T priority Critical patent/PL2569108T3/pl
Publication of EP2569108A1 publication Critical patent/EP2569108A1/de
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Publication of EP2569108B1 publication Critical patent/EP2569108B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D19/00—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes
    • B21D19/08—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes by single or successive action of pressing tools, e.g. vice jaws
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D5/00—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
    • B21D5/04—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves on brakes making use of clamping means on one side of the work
    • B21D5/042—With a rotational movement of the bending blade

Definitions

  • the present invention relates to a bending method and a bending device with a bending punch and a die having a bending edge. Likewise, a use of the bending process is the subject of the invention.
  • a method has been proposed, with the sheets over-arched, that can be folded by an angle of more than 90 °. This should be counteracted in the first place springing back to an angle of less than 90 °.
  • the proposed device is characterized by a very complex structure. From the JP 5 305342 A a bending method is known in which by moving together a die having a bending edge and a pivot member having the pivot member is brought into contact with a holding portion of a disposed between the die and the punch sheet, the pivot member is pivoted and by the pivoting of the pivot member a Bending portion of the sheet is bent around the bending edge of the die.
  • a bending device comprising a bending punch and a die having a bending edge
  • the bending punch has a pivotally mounted pivot member having a contact portion and a forming portion
  • the pivot member is pivotable and, by by the pivoting of the forming a force on the bending portion of bending sheet can exert, which has an angle to the bending edge, lying in the plane of the holding portion component, the bending portion of the sheet to be bent around the bending edge of the die is bendable.
  • the object of the present invention is to provide a bending method with which sheet metal elements with over-arched sections can be produced in a process-reliable manner with reduced plant and cost expenditure.
  • a bending device is to be provided with which the bending process can be carried out.
  • an advantageous use of the bending process is to be specified.
  • this object is procedurally achieved by a bending method according to claim 1.
  • the collapse can be ensured by a movement of the punch relative to a stationary die or a movement of the die relative to a fixed punch. But it is also conceivable to move both die and bending punch relative to each other.
  • a first embodiment provides that a contact portion of the pivot member is brought into contact with the holding portion of the sheet and by the pivoting of the pivot member with a forming portion of the pivot member, a force is exerted on the bending portion of the sheet, which is angled to the bending edge, in the plane having the holding portion lying component.
  • the available power for the deformation of the sheet metal can be better utilized. It engages in a more favorable angle to the bending portion and thus allows an even softer forming of the bending section.
  • the contact section of the pivoting element is unrolled during bending on the holding section of the metal sheet.
  • the rolling movement the occurrence of scratches or bruises on the surface of the holding section can be avoided. Therefore, it is conceivable to bend sheets with a very delicate, for example, a painted, chrome-plated and / or high-gloss, surface with bending process.
  • the sheet is held by a hold-down on the die during bending. On In this way, a movement of the sheet during the forming process can be prevented, so that the dimensional accuracy of the bent sheet can be improved.
  • the method can be further developed by bending the bending section of the sheet by a bending angle of more than 90 °, more than 105 °, more than 120 °, up to 135 ° around the bending edge.
  • a bending angle of more than 90 ° sheet metal parts with a vertical fold can also be made available for a spring-back sheet metal material. Bending by a bending angle of more than 105 ° makes it possible in a particularly simple manner to arrange a structural element in the formed acute angle of 75 ° and to connect this by folding with the metal sheet.
  • the subsequent folding can be considerably simplified with a slight restriction of the mounting space required for arranging a structural element.
  • the force required for bending can be limited to a practicable level.
  • a composite sheet, a solid sheet or a lightweight sheet is bent.
  • Composite sheets are multilayer sheets in which at least two layers are made of different materials. Typically, for example, layers of plastic are combined with metal layers. Composite sheets can result in weight savings compared to a solid sheet for the same thickness.
  • composite sheets are in particular such sheets in question, which are made of two outer cover plates, for example made of steel and a connecting layer of a plastic.
  • the thickness of the cover sheets is for example 0.30 to 2.00 mm; the thickness of the layer of plastic, for example 0.05 to 1.5 mm.
  • Such composite sheets are characterized by a particularly high structure-borne sound attenuation.
  • lightweight sheets composite sheets which consist of very thin, such as steel sheets, which include a plastic layer.
  • the thicknesses of the steel sheets are 0.1 mm to 0.3 mm.
  • the core layer for example, a 0.05 mm to 1.5 mm thick layer of, for example, thermoplastic material may be provided.
  • the thermoplastic material is characterized not only by good formability, especially at higher temperatures, but can significantly simplify the production of lightweight sheet metal.
  • a lightweight sheet offers very good stiffness especially weight advantages.
  • a further development provides that, after bending the bending section of the sheet, the bending section of the sheet is bent back by a second angle by a first bending angle.
  • stresses generated in the sheet by bending can be at least partially reduced.
  • a time-delayed delamination can be counteracted in the transition region of the holding section and bending section of a composite sheet.
  • Under a delayed delamination is an unintentional Separating the inner cover plate and / or the outer cover plate of the composite sheet understood by the inner cover plate and the outer cover plate connecting plastic layer, which does not have to be done directly during bending, but can occur only after a certain time.
  • an embodiment of the bending process provides that the sheet is folded.
  • the folding allows on the one hand from the sheet metal components with rounded and thus less injurious edges to produce.
  • the sheet can be connected to other sheets and / or structural elements in a particularly simple manner, without the need for special fasteners such as rivets, adhesives or solders are needed. The costs and the work involved in the production of sheet metal components can thus be further reduced.
  • the device makes it possible to better utilize the available for the deformation of the sheet force. You can attack at a more favorable angle to the bending section to be bent, so that a softer forming can be guaranteed.
  • a first embodiment provides that the contact section and the forming section of the pivoting element are rigidly connected to each other.
  • the rigid connection allows a particularly simple construction of the device and thus a cost-effective device.
  • the reliability of the device and thus the process reliability of the bending process can be further increased by the rigid connection of the contact portion with the forming section.
  • the device can be further, by the pivoting element is mounted with a pivot axis in the bending punch.
  • the pivot axis stationary or movable relative to the bending punch.
  • a pivot axis arranged movably allows a simple construction of the die of the bending punch, since this only performs a vertical movement.
  • the pivot axis fixedly arranged on the bending punch simplifies the construction of the punch itself.
  • a next development provides that by the pivot axis in the bending punch is movable in the radial direction and the pivot member of a guide element, in particular on its outer contour, is feasible, the contact portion of the pivoting element on the bending Sheet metal is unrolled.
  • This embodiment of the bending device allows a particularly gentle surface bending process, so that sheets with sensitive surfaces can be bent.
  • the pivot axis is aligned parallel to the bending edge, the bending portion of the sheet can be bent simultaneously over its entire width.
  • the device can also be embodied by virtue of the fact that the bending device has a hold-down device. This allows to accurately fix the holding portion of a sheet to be bent and thus to achieve a particularly high dimensional accuracy with respect to the bent sheet metal.
  • the bending edge of the die is provided with a recess extending along the bending edge.
  • material of the sheet can be added and thus the compressive and tensile loads are reduced.
  • the risk of cracking on the outside can therefore be further reduced.
  • material of the inner cover plate of a composite metal sheet can be received in the transition region from the holding section to the bending section of the recess and a delamination in this area between the inner cover plate and plastic layer and / or between plastic layer and outer cover plate and plastic layer can be effected. This may increase the risk of cracking the outside lying cover plate can be reduced when folding composite sheets.
  • the bending device can be characterized in that the bending edge of the die is interchangeable.
  • the bending device can thus be easily adapted to different bending radii and different bending angles. Also in this way both bending edges with a recess running along the bending edge and bending edges which have no such recess can be used in the same bending device.
  • the above-mentioned object has been achieved in that the bending method is used to produce a vehicle element, in particular an end wall element and / or hood element.
  • FIG. 1 an embodiment of a bending device with a bending punch 4 and a die 2 is shown.
  • the bending punch 4 has a pivoting element 3 with a contact section 8 and a forming section 9 rigidly connected to the contact section 8.
  • FIG. 1a the state of the bending device is shown at the beginning of the bending process.
  • a plate 6 is held with its holding portion 5 by a hold-down 10 on the die 2 that it projects laterally with its bending portion 7 on the interchangeable bending edge 1 of the die 2 addition.
  • the sheet metal 6 shown is a solid sheet 6.
  • the contact portion 8 of the pivot member 3 is brought into contact with the holding portion 5 of the sheet 6 and the pivot member 3 is pivoted.
  • the bending section 7 of the sheet 6 is bent by a bending angle ⁇ of 130 ° about the bending edge 1 of the die 2.
  • the pivoting element 3 is mounted with a pivot axis 11 in the bending punch 4.
  • the pivot axis 11 is aligned parallel to the bending edge 1.
  • the pivot axis 11 can move in the bending punch 4 in the radial direction.
  • the pivoting element 3 is guided with a guide element 12, so that the contact portion 8 of the pivoting element 3 can roll on the holding portion 5 of the sheet 6.
  • other types of coupling for example via gears and racks are conceivable.
  • pivot axis 11 can also, as dashed lines in the Fig. 1a indicated, relative to the bending punch 4 are arranged stationary and thus a bending device with an increased rigidity are provided.
  • Fig. 2 shows the same bending device as Fig. 1 in which according to the invention, however, the die 2 'has a bending edge 1' with a recess 14 'extending along the bending edge 1'.
  • the technical effect of this recess 14 'during bending is explained with reference to a composite sheet 6'.
  • the outer cover plates 16 ', 17' of the composite sheet 6 ' are made of a steel sheet having a thickness of 400 .mu.m and connected to each other via a middle, consisting of a viscoelastic plastic layer 18' of 25 microns.
  • FIG. 3 shows a detail of a vehicle element 15 "in the form of a bonnet, which has a composite sheet 6" and a structural element 19 ".
  • the bending section 7 '' of the composite sheet 6 '' was first according to the in Fig. 2 shown bent by a bending angle of more than 90 ° and the inner cover plate 16 '' by delamination in the transition region of holding section 5 '' and bending section 7 '' separated from the plastic layer 18 ''.
  • a structural element 19 '' arranged and connected by folding the composite sheet 6" this fixed to the structural element 19 ''.
  • the outer cover plate 17 '' has no cracks even after the 180 ° fold.
  • a device is shown, the bending back one with, for example, in the Fig. 1 Bender shown by a bending angle ⁇ '''bent bending portion 7''' of a sheet 6 '''by a bending angle ⁇ ''' allows.
  • These are in the present case a composite sheet 6 '''.
  • the device has for this purpose a frame 20 ''', with which the angle ⁇ ''' is given to the bending portion 7 '''of the sheet 6 '''to be bent back.
  • the frame 20 ''' serves at the same time to hold the sheet 6''' on the machine table 21 '''.
  • each of these two functions a separate device element.
  • a punch 22 ''' is provided, with which the force required for bending in the sheet 6''' is initiated.
  • the punch 22 ''' is driven either hydraulically or pneumatically.
  • an electric motor for example a linear motor, for this purpose.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Biegeverfahren und eine Biegevorrichtung mit einem Biegestempel und einer eine Biegekante aufweisenden Matrize. Ebenso ist eine Verwendung des Biegeverfahrens Gegenstand der Erfindung.
  • Es ist bekannt, Bleche mit Strukturelementen durch Falzen zu verbinden. Dabei werden die Kanten der Bleche um entsprechende Vorsprünge der Strukturelemente um ca. 180° umgebogen. Bei den üblichen Verfahren ist es notwendig, die Kanten der Bleche zunächst auf ca. 90° abzukanten und anschließend auf z.B. 120° bis 135° vorzufalzen, bevor die Bleche schließlich durch das eigentliche Falzen auf ca. 180° fest mit dem Strukturelement verbunden werden können. Für die Herstellung einer Falzverbindung werden jedenfalls mindestens drei Arbeitsschritte benötigt. Zudem werden für den Abkantschritt und den Vorfalzschritt zwei verschiedene Werkzeuge benötigt. Beim Falzen müssen die Bleche nicht zwangsläufig mit einem Strukturelement verbunden werden. Das Falzen kann auch zur Herstellung weniger scharfkantiger Bauteilkanten mit einem entsprechend verringerten Verletzungsrisiko dienen.
  • In der DE 102 23 637 B4 ist ein Verfahren vorgeschlagen worden, mit dem Bleche überbogen, d.h. um einen Winkel von mehr als 90° abgekantet werden können. Damit soll in erster Linie einem Zurückfedern auf einen Winkel von weniger als 90° entgegengewirkt werden. Die dazu vorgeschlagene Vorrichtung zeichnet sich jedoch durch einen sehr komplexen Aufbau auf. Aus der JP 5 305342 A ist ein Biegeverfahren bekannt, bei welchem durch Zusammenfahren einer eine Biegekante aufweisenden Matrize und eines ein Schwenkelement aufweisenden Biegestempels das Schwenkelement mit einem Halteabschnitt eines zwischen der Matrize und dem Biegestempel angeordneten Bleches in Kontakt gebracht wird, das Schwenkelement verschwenkt wird und durch das Schwenken des Schwenkelements ein Biegeabschnitt des Bleches um die Biegekante der Matrize gebogen wird.
  • Aus der JP 5 305342 A ist ebenfalls eine Biegevorrichtung bekannt, mit einem Biegestempel und einer eine Biegekante aufweisenden Matrize, wobei der Biegestempel ein schwenkbar gelagertes Schwenkelement mit einem Kontaktabschnitt und einem Umformabschnitt aufweist, das Schwenkelement verschwenkbar ist und, indem durch das Schwenken der Umformabschnitt eine Kraft auf den Biegeabschnitt des zu biegenden Bleches ausüben kann, welche eine winklig zur Biegekante, in der Ebene des Halteabschnittes liegende Komponente aufweist, der Biegeabschnitt des zu biegenden Bleches um die Biegekante der Matrize biegbar ist.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Biegeverfahren anzugeben, mit dem bei reduziertem Anlagen- und Kostenaufwand auf prozesssichere Weise Blechelemente mit überbogenen Abschnitten hergestellt werden können. Ebenso soll eine Biegevorrichtung zur Verfügung gestellt werden, mit der sich das Biegeverfahren durchführen lässt. Schließlich soll eine vorteilhafte Verwendung des Biegeverfahrens angegeben werden.
  • Nach einer ersten Lehre der Erfindung wird diese Aufgabe verfahrensmäßig durch ein Biegeverfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
  • Das Zusammenfahren kann durch eine Bewegung des Biegestempels gegenüber einer feststehenden Matrize oder eine Bewegung der Matrize gegenüber einem feststehenden Biegestempel gewährleistet werden. Es ist aber ebenfalls denkbar, sowohl Matrize als auch Biegestempel relativ zueinander zu bewegen.
  • Es hat sich gezeigt, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren trotz der linearen Relativbewegung von Matrize und Biegestempel ein sehr weiches Umformen des Blechs ermöglicht wird. Das Risiko einer Rissbildung beim Biegen kann somit verringert werden. Vor allem werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch größere Biegewinkel in einem Arbeitsgang ermöglicht.
  • Eine erste Ausgestaltung sieht vor, dass ein Kontaktabschnitt des Schwenkelementes mit dem Halteabschnitt des Bleches in Kontakt gebracht wird und durch das Schwenken des Schwenkelements mit einem Umformabschnitt des Schwenkelementes eine Kraft auf den Biegeabschnitt des Bleches ausgeübt wird, welche eine winklig zur Biegekante, in der Ebene des Halteabschnittes liegende Komponente aufweist. Auf diese Weise kann die für die Umformung des Bleches zur Verfügung stehende Kraft besser genutzt werden. Sie greift in einem günstigeren Winkel an dem Biegeabschnitt an und lässt somit ein noch weicheres Umformen des Biegeabschnittes zu. Im Extremfall ist es auch denkbar, die Kraft in einer im Wesentlichen ausschließlich in einer zur Biegekante winkligen, in der Ebene des Halteabschnittes liegenden Richtung auf den Biegeabschnitt des Bleches auszuüben.
  • In einer nächsten Weiterbildung des Biegeverfahrens wird der Kontaktabschnitt des Schwenkelementes während des Biegens auf dem Halteabschnitt des Bleches abgerollt. Durch die Abrollbewegung kann das Auftreten von Kratzern oder Druckstellen auf der Oberfläche des Halteabschnittes vermieden werden. Daher ist es denkbar, auch Bleche mit einer sehr empfindlichen, beispielsweise einer lackierten, verchromten und/oder hochglänzenden, Oberfläche mit Biegeverfahren zu biegen.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird das Blech während des Biegens von einem Niederhalter an der Matrize gehalten. Auf diese Weise lässt sich eine Bewegung des Bleches während des Umformvorgangs verhindern, so dass die Maßhaltigkeit des gebogenen Bleches verbessert werden kann.
  • Weiterbilden lässt sich das Verfahren ferner dadurch, dass der Biegeabschnitt des Bleches um einen Biegewinkel von mehr als 90°, mehr als 105°, mehr als 120°, bis zu 135° um die Biegekante gebogen wird. Bei einem Biegewinkel von mehr als 90° können auch bei einem zurückfedernden Blechmaterial Blechteile mit einer senkrechten Abkantung zur Verfügung gestellt werden. Ein Biegen um einen Biegewinkel von mehr als 105° ermöglicht es auf besonders einfache Weise, in dem gebildeten spitzen Winkel von 75° ein Strukturelement anzuordnen und dieses durch Falzen mit dem Blech zu verbinden. Mit einem Biegewinkel von mehr als 120° kann bei einem geringfügigen Einschränken des für das Anordnen eines Strukturelements benötigten Montageraums das nachfolgende Falzen deutlich vereinfacht werden. Indem der Biegewinkel auf weniger als 135° limitiert wird, lässt sich der für das Biegen benötigte Kraftaufwand auf ein praxisgerechtes Maß begrenzen.
  • In einer nächsten Weiterbildung des Verfahrens wird ein Verbundblech, ein Vollblech oder ein Leichtblech gebogen.
  • Verbundbleche sind mehrlagige Bleche, bei denen mindestens zwei Lagen aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind. Typischerweise werden beispielsweise Lagen aus Kunststoff mit Metalllagen kombiniert. Verbundbleche können bei gleicher Dicke zu Gewichtseinsparungen im Vergleich zu einem Vollblech führen.
  • Als Verbundbleche kommen insbesondere solche Bleche in Frage, die aus zwei außen liegenden Deckblechen beispielsweise aus Stahl und einer diese verbindende Schicht aus einem Kunststoff gefertigt sind. Die Dicke der Deckbleche beträgt beispielsweise 0,30 bis 2,00 mm; die Dicke der Schicht aus Kunststoff beispielsweise 0,05 bis 1,5 mm. Derartige Verbundbleche zeichnen sich durch eine besonders hohe Körperschalldämpfung aus. Als Leichtbleche werden Verbundbleche bezeichnet, welche aus sehr dünnen, beispielsweise Stahlblechen bestehen, die eine Kunststoffschicht einschließen. Die Dicken der Stahlbleche betragen 0,1 mm bis 0,3 mm. Als Kernschicht kann beispielsweise eine 0,05 mm bis 1,5 mm dicke Schicht aus beispielsweise thermoplastischem Kunststoff vorgesehen sein. Der thermoplastische Kunststoff zeichnet sich nicht nur durch eine gute Umformbarkeit, insbesondere bei höheren Temperaturen aus, sondern kann die Herstellung des Leichtblechs deutlich vereinfachen. Ein Leichtblech bietet bei sehr guter Steifigkeit vor allem Gewichtsvorteile.
  • Durch die Verwendung eines Vollbleches können bei gleicher Materialstärke sehr hohe Biegesteifigkeiten erzielt werden.
  • Ferner sieht eine Weiterbildung vor, dass nach dem Biegen des Biegeabschnittes des Bleches um einen ersten Biegewinkel der Biegeabschnitt des Bleches um einen zweiten Winkel zurückgebogen wird. Dadurch lassen sich in dem Blech durch das Biegen erzeugte Spannungen zumindest teilweise abbauen. Insbesondere kann einer zeitverzögerten Delamination im Übergangsbereich vom Halteabschnitt und Biegeabschnitt eines Verbundbleches entgegengewirkt werden. Unter einer zeitverzögerten Delamination wird dabei ein ungewolltes Trennen des inneren Deckbleches und/oder des äußeren Deckbleches des Verbundbleches von der das innere Deckblech und das äußere Deckblech verbindenden Kunststoffschicht verstanden, wobei dies nicht direkt beim Biegen erfolgen muss, sondern auch erst nach einer gewissen Zeit auftreten kann.
  • Weiter sieht eine Ausgestaltung des Biegeverfahrens vor, dass das Blech gefalzt wird. Das Falzen erlaubt es einerseits aus dem Blech Bauteile mit abgerundeten und somit weniger verletzungsträchtigen Kanten herzustellen. Andererseits kann durch das Falzen das Blech mit weiteren Blechen und/oder Strukturelementen auf besonders einfache Weise verbunden werden, ohne dass dazu besondere Verbindungsmittel wie Nieten, Klebstoffe oder Lote benötigt werden. Die Kosten und der Arbeitsaufwand bei der Herstellung von Blechbauteilen lassen sich somit weiter reduzieren.
  • Nach einer zweiten Lehre der Erfindung wird die oben genannte Aufgabe in Bezug auf die Vorrichtung durch eine Biegevorrichtung gemäß Anspruch 9 gelöst.
  • Die Vorrichtung erlaubt es, die für die Umformung des Bleches zur Verfügung stehende Kraft besser zu nutzen. Sie kann in einem günstigeren Winkel an dem zu biegenden Biegeabschnitt angreifen, so dass ein weicheres Umformen gewährleistet werden kann.
  • Eine erste Ausgestaltung sieht vor, dass der Kontaktabschnitt und der Umformabschnitt des Schwenkelements starr miteinander verbunden sind. Die starre Verbindung ermöglicht einen besonders einfachen Aufbau der Vorrichtung und somit eine kostengünstige Vorrichtung. Zudem lässt sich durch die starre Verbindung des Kontaktabschnittes mit dem Umformabschnitt die Zuverlässigkeit der Vorrichtung und somit die Prozesssicherheit des Biegeverfahrens weiter erhöhen.
  • Weiterbilden lässt sich die Vorrichtung ferner, indem das Schwenkelement mit einer Schwenkachse in dem Biegestempel gelagert ist. Auf diese Weise wird ein besonders einfacher Aufbau der Biegevorrichtung ermöglicht. Es ist denkbar, die Schwenkachse bezogen auf dem Biegestempel ortsfest oder bewegbar anzuordnen. Eine bewegbar angeordnete Schwenkachse ermöglicht einen einfachen Aufbau des Gesenks des Biegestempels, da dieser lediglich eine vertikale Bewegung durchführt. Die am Biegestempel ortsfest angeordnete Schwenkachse vereinfacht dagegen den Aufbau des Biegestempels selbst.
  • Eine nächste Weiterbildung sieht vor, dass, indem die Schwenkachse in dem Biegestempel in Radialrichtung beweglich ist und das Schwenkelement von einem Führungselement, insbesondere an seiner Außenkontur, führbar ist, der Kontaktabschnitt des Schwenkelementes auf dem zu biegenden Blech abrollbar ist. Diese Ausgestaltung der Biegevorrichtung ermöglicht einen besonders oberflächenschonenden Biegevorgang, so dass auch Bleche mit empfindlichen Oberflächen gebogen werden können.
  • Sofern in einer weiteren Ausgestaltung die Schwenkachse parallel zur Biegekante ausgerichtet ist, kann der Biegeabschnitt des Bleches zeitgleich über seine gesamte Breite gebogen werden.
  • Ausgestalten lässt sich die Vorrichtung auch dadurch, dass die Biegevorrichtung einen Niederhalter aufweist. Dieser erlaubt es, den Halteabschnitt eines zu biegenden Bleches genau zu fixieren und somit eine besonders hohe Maßhaltigkeit im Hinblick auf das gebogene Blech zu erreichen.
  • Die Biegekante der Matrize ist mit einer entlang der Biegekante verlaufenden Ausnehmung versehen. Während des Biegens kommt es an der Innenseite des Bleches zwangsläufig zu einer Druckbelastung und an der Außenseite des Bleches zu einer korrespondierenden Zugbelastung. In der Ausnehmung kann Material des Bleches aufgenommen werden und somit die Druck-und Zugbelastungen verringert werden. Die Gefahr einer Rissbildung an der Außenseite kann demzufolge weiter reduziert werden. Beispielsweise kann Material des innen liegenden Deckbleches eines Verbundbleches im Übergangsbereich von Halteabschnitt zu Biegeabschnitt von der Ausnehmung aufgenommen und eine Delamination in diesem Bereich zwischen innen liegendem Deckblech und Kunststoffschicht und/oder zwischen Kunststoffschicht und außen liegendem Deckblech und Kunststoffschicht bewirkt werden. Dadurch kann das Risiko einer Rissbildung im außen liegenden Deckblech beim Falzen von Verbundblechen verringert werden.
  • Weiter ausgestalten lässt sich die Biegevorrichtung dadurch, dass die Biegekante der Matrize auswechselbar ist. Die Biegevorrichtung kann somit einfach an unterschiedliche Biegeradien und unterschiedliche Biegewinkel angepasst werden. Ebenfalls können auf diese Weise sowohl Biegekanten mit einer entlang der Biegekante verlaufenden Ausnehmung als auch Biegekanten die keine solche Ausnehmung aufweisen, in derselben Biegevorrichtung verwendet werden.
  • In Bezug auf die Verwendung wurde die oben genannte Aufgabe dadurch gelöst, dass das Biegeverfahren zur Herstellung eines Fahrzeugelements, insbesondere eines Stirnwandelementes und/oder Motorhaubenelementes verwendet wird.
  • Im Weiteren soll die Erfindung anhand einer Zeichnung in Verbindung mit Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispieles einer Vorrichtung die nicht unter den Schutzbereich der Ansprüche fällt in verschiedenen Positionen;
    Fig. 2
    eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in verschiedenen Positionen;
    Fig. 3
    ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verwendung des Biegeverfahrens;
    Fig. 4
    eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung eines weiteren, optionalen Schrittes des Biegeverfahrens.
  • In der Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Biegevorrichtung mit einem Biegestempel 4 und einer Matrize 2 dargestellt. Der Biegestempel 4 weist ein Schwenkelement 3 mit einem Kontaktabschnitt 8 und einem starr mit dem Kontaktabschnitt 8 verbundenen Umformabschnitt 9 auf. In der Fig. 1a wird der Zustand der Biegevorrichtung zu Beginn des Biegevorgangs gezeigt. Ein Blech 6 wird mit seinem Halteabschnitt 5 von einem Niederhalter 10 so an der Matrize 2 gehalten, dass es mit seinem Biegeabschnitt 7 seitlich über die auswechselbare Biegekante 1 der Matrize 2 hinaus ragt. Bei dem gezeigten Blech 6 handelt es sich um ein Vollblech 6.
  • Durch Zusammenfahren der Matrize 2 und des Biegestempels 4 wird der Kontaktabschnitt 8 des Schwenkelementes 3 mit dem Halteabschnitt 5 des Bleches 6 in Kontakt gebracht und das Schwenkelement 3 verschwenkt. In Folge des Schwenkens des Schwenkelements 3 wird der Biegeabschnitt 7 des Bleches 6 um einen Biegewinkel α von 130° um die Biegekante 1 der Matrize 2 gebogen.
  • Das Schwenkelement 3 ist mit einer Schwenkachse 11 in dem Biegestempel 4 gelagert. Die Schwenkachse 11 ist dabei parallel zur Biegekante 1 ausgerichtet. Während des Schwenkens des Schwenkelements 3 kann sich die Schwenkachse 11 in dem Biegestempel 4 in Radialrichtung bewegen. Dabei wird das Schwenkelement 3 mit einem Führungselement 12 geführt, so dass der Kontaktabschnitt 8 des Schwenkelements 3 auf dem Halteabschnitt 5 des Bleches 6 abrollen kann. Die
  • Oberfläche des Halteabschnittes 5 des Bleches 6 wird somit während des Biegens geschont. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Führungselement 12, mit dem die Rotationsbewegung des Schwenkelementes 3 mit der Translationsbewegung der Schwenkachse 11 gekoppelt wird, als Anschlag ausgebildet, der mit der Außenkontur 14 des Schwenkelementes 3 zusammenwirkt. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Arten der Kopplung beispielsweise über Zahnräder und Zahnstangen denkbar.
  • Die Schwenkachse 11 kann jedoch auch, wie gestrichelt in der Fig. 1a angedeutet, bezogen auf den Biegestempel 4 ortsfest angeordnet werden und somit eine Biegevorrichtung mit einer erhöhten Steifigkeit zur Verfügung gestellt werden.
  • Fig. 2 zeigt die gleiche Biegevorrichtung wie Fig. 1, bei der erfindungsgemäß die Matrize 2' allerdings eine Biegekante 1' mit einer entlang der Biegekante 1' verlaufenden Ausnehmung 14' aufweist. Der technische Effekt dieser Ausnehmung 14' beim Biegen wird anhand eines Verbundbleches 6' erläutert.
  • Die äußeren Deckbleche 16', 17' des Verbundbleches 6' sind aus einem Stahlblech mit einer Dicke von 400 µm gefertigt und über eine mittlere, aus einem viskoelastischen Kunststoff bestehende Schicht 18' von 25 µm miteinander verbunden.
  • Beim Biegen des Verbundbleches 6' kann Material vom inneren Deckblech 16' des Verbundbleches 6' in die Ausnehmung 14' fließen. Dadurch wird in dem Übergangsbereich von Halteabschnitt 5' und Biegeabschnitt 7' eine Delamination bewirkt. Mit anderen Worten wird das innere Deckblech 16' von der Kunststoffschicht 18', über die es mit dem äußeren Deckblech 17' verbunden war, getrennt. Infolge der Materialverdrängung in die Ausnehmung 14' hinein, reduziert sich die Zugbelastung auf das äußere Deckblech 17', so dass das Risiko des Auftretens von Rissen im äußeren Deckblech 17' nach dem Biegen reduziert ist. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn das Verbundblech 6' im Anschluss gefalzt wird.
  • Eine erfindungsgemäße Verwendung des beanspruchten Biegeverfahrens wird in der Fig. 3 veranschaulicht. Diese zeigt einen Ausschnitt eines Fahrzeugelements 15" in Form einer Motorhaube. Diese weist ein Verbundblech 6" und ein Strukturelement 19'' auf. Der Biegeabschnitt 7'' des Verbundbleches 6'' wurde zunächst entsprechend der in Fig. 2 gezeigten Vorgehensweise um einen Biegewinkel von mehr als 90° gebogen und das innere Deckblech 16'' durch Delamination im Übergangsbereich von Halteabschnitt 5'' und Biegeabschnitt 7'' von der Kunststoffschicht 18'' getrennt. Im gebildeten spitzen Winkel des Verbundbleches 6" wurde sodann ein Strukturelement 19'' angeordnet und im Anschluss durch Falzen des Verbundbleches 6" dieses fest mit dem Strukturelement 19'' verbunden. Das äußere Deckblech 17'' weist auch nach der 180°-Falzung keine Risse auf.
  • In der Fig. 4 wird eine Vorrichtung gezeigt, die das Zurückbiegen eines mit beispielsweise der in der Fig. 1 gezeigten Biegevorrichtung um einen Biegewinkel α''' gebogenen Biegeabschnitt 7''' eines Bleches 6''' um einen Biegewinkel β''' ermöglicht. Dabei handelt es sich im vorliegenden Fall um ein Verbundblech 6'''. Die Vorrichtung weist dazu einen Rahmen 20''' auf, mit dem der Winkel β''' vorgegeben wird, um den der Biegeabschnitt 7''' des Bleches 6''' zurückgebogen werden soll. Der Rahmen 20''' dient dabei gleichzeitig dazu das Blech 6''' am Maschinentisch 21''' zu halten. Grundsätzlich ist es allerdings auch möglich, für diese beiden Funktionen jeweils ein eigenes Vorrichtungselement vorzusehen. Weiter ist ein Stempel 22''' vorgesehen, mit dem die für das Biegen benötigte Kraft in das Blech 6''' eingeleitet wird. Der Stempel 22''' wird dabei entweder hydraulisch oder pneumatisch angetrieben. Ebenso ist es allerdings denkbar einen Elektromotor, z.B. beispielsweise einen Linearmotor, für diesen Zweck vorzusehen.
  • Durch das Zurückbiegen um den Biegewinkel β''' werden die aus dem Biegen folgenden Spannungen zwischen dem innen liegenden Deckblech 16''' und dem außen liegenden Deckblech 17''' kompensiert. Das so bearbeitete Blech 6''' zeichnet sich somit durch eine deutlich geringere Neigung zur zeitverzögerten Delamination im Biegebereich aus.

Claims (16)

  1. Biegeverfahren, bei welchem durch Zusammenfahren einer eine Biegekante (1,1') aufweisenden Matrize (2,2') und eines ein Schwenkelement (3,3') aufweisenden Biegestempels (4,4') das Schwenkelement (3,3') mit einem Halteabschnitt (5,5',5'') eines zwischen der Matrize (2,2') und dem Biegestempel (4,4') angeordneten Bleches (6,6',6'',6''') in Kontakt gebracht wird, das Schwenkelement (3,3') durch den Kontakt mit dem Halteabschnitt (5,5',5'') des Bleches (6,6',6'',6''') verschwenkt wird und durch das Schwenken des Schwenkelements (3,3') ein Biegeabschnitt (7,7',7'',7''') des Bleches (6,6',6'',6''') um die Biegekante (1,1') der Matrize (2,2') gebogen wird, wobei die Matrize (2,2') eine Biegekante (1,1') mit einer entlang der Biegekante (1,1') verlaufenden Ausnehmung (14') aufweist.
  2. Biegeverfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Kontaktabschnitt (8) des Schwenkelementes (3,3') mit dem Halteabschnitt (5,5',5'') des Bleches (6,6',6'',6''') in Kontakt gebracht wird und durch das Schwenken des Schwenkelements (3,3') mit einem Umformabschnitt (9) des Schwenkelementes (3,3') eine Kraft auf den Biegeabschnitt (7,7',7'',7''') des Bleches (6,6',6'',6''') ausgeübt wird, welche eine winklig zur Biegekante (1,1'), in der Ebene des Halteabschnittes (5,5',5'') liegende Komponente aufweist.
  3. Biegeverfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktabschnitt (8) des Schwenkelementes (3,3') während des Biegens auf dem Halteabschnitt (5,5',5'') des Bleches (6,6',6'',6''') abgerollt wird.
  4. Biegeverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Blech (6,6',6'',6''') während des Biegens von einem Niederhalter (10) an der Matrize (2,2') gehalten wird.
  5. Biegeverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Biegeabschnitt (7,7',7'',7''') des Bleches (6,6',6'',6''') um einen Biegewinkel (α,α''') von mehr als 90°, mehr als 105°, mehr als 120°, bis zu 135° um die Biegekante (1,1') der Matrize (2,2') gebogen wird.
  6. Biegeverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbundblech, ein Vollblech (6,6',6'',6''') oder ein Leichtblech gebogen wird.
  7. Biegeverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Biegen des Biegeabschnittes (7,7',7'',7''') des Bleches (6,6',6'',6''') um einen ersten Biegewinkel (α,α''') der Biegeabschnitt (7,7',7'',7''') des Bleches (6,6',6'',6''') um einen zweiten Biegewinkel (β''') zurückgebogen wird.
  8. Biegeverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Blech (6,6',6'',6''') gefalzt wird.
  9. Biegevorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit einem Biegestempel (4,4') und einer eine Biegekante (1,1') aufweisenden Matrize (2,2'),
    dadurch gekennzeichnet, dass der Biegestempel (4,4') ein schwenkbar gelagertes Schwenkelement (3,3') mit einem Kontaktabschnitt (8) und einem Umformabschnitt (9) aufweist, das Schwenkelement (3,3') durch Kontakt des Kontaktabschnittes (8) mit einem Halteabschnitt (5,5',5'') eines zu biegenden Bleches (6,6',6'',6''') verschwenkbar ist und, indem durch das Schwenken der Umformabschnitt (9) eine Kraft auf den Biegeabschnitt (7,7',7'',7''') des zu biegenden Bleches (6,6',6'',6''') ausüben kann, welche eine winklig zur Biegekante (1,1'), in der Ebene des Halteabschnittes (5,5',5'') liegende Komponente aufweist, der Biegeabschnitt (7,7',7'',7''') des zu biegenden Bleches (6,6',6'',6'') um die Biegekante (1,1') der Matrize (2,2') biegbar ist, wobei die Matrize (2,2') eine Biegekante (1,1') mit einer entlang der Biegekante (1,1') verlaufenden Ausnehmung (14') aufweist.
  10. Biegevorrichtung nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktabschnitt (8) und der Umformabschnitt (9) des Schwenkelementes (3,3') starr miteinander verbunden sind.
  11. Biegevorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Schwenkelement (3,3') mit einer Schwenkachse (11) in dem Biegestempel (4,4') gelagert ist.
  12. Biegevorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass, indem die Schwenkachse (11) in dem Biegestempel (4,4') in Radialrichtung beweglich ist und das Schwenkelement (3,3') von einem Führungselement (12), insbesondere an seiner Außenkontur (13), führbar ist, der Kontaktabschnitt (8) des Schwenkelements (3,3') auf dem zu biegenden Blech (6,6',6'',6''') abrollbar ist.
  13. Biegevorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse (11) parallel zur Biegekante (1,1') ausgerichtet ist.
  14. Biegevorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Biegevorrichtung einen Niederhalter (10) aufweist.
  15. Biegevorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Biegekante (1,1') der Matrize (2,2') auswechselbar ist.
  16. Verwendung eines Biegeverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Herstellung eines Fahrzeugelementes (15''), insbesondere eines Stirnwandelementes und/oder Motorhaubenelementes.
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