WO2007112720A1 - Verfahren und werkzeugeinrichtung zum umformen - Google Patents

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WO2007112720A1
WO2007112720A1 PCT/DE2007/000474 DE2007000474W WO2007112720A1 WO 2007112720 A1 WO2007112720 A1 WO 2007112720A1 DE 2007000474 W DE2007000474 W DE 2007000474W WO 2007112720 A1 WO2007112720 A1 WO 2007112720A1
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forming
die
holding device
section
tool
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PCT/DE2007/000474
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Inventor
York Widdel
Bernhard Spies
Heiko Thaler
Sebastian Rotter
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Eckold Gmbh & Co. Kg
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    • 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
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/02—Stamping using rigid devices or tools
    • B21D22/04—Stamping using rigid devices or tools for dimpling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21D22/02—Stamping using rigid devices or tools
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T83/00—Cutting
    • Y10T83/929—Tool or tool with support
    • Y10T83/9457—Joint or connection
    • Y10T83/9473—For rectilinearly reciprocating tool
    • Y10T83/9476—Tool is single element with continuous cutting edge [e.g., punch, etc.]

Definitions

  • the invention relates to a tool device for forming at least a portion of a less accurately positioned body according to the preamble of claim 1 and a method for forming using this tool device according to the preamble of claim 7.
  • a tool device for reshaping at least one section of a less precisely positioned body by such an amount that the section to be reshaped lies in a more precisely defined position.
  • This tool device comprises a movable holding device and a movable in the direction of the holding device forming die, wherein the portion to be formed between the holding device and forming die is arranged.
  • the holding device is first positioned on the section to be reshaped. Then, the forming punch is moved in the direction of the holding device, resulting in a deformation of the portion which is arranged between the holding device and forming die leads.
  • the invention has for its object to provide in the tool means, with which the free forming and to the free forming subsequent process steps can be carried out in a simple manner and with the least possible space.
  • the holding device comprises a wedge element which is in abutting contact with the holding device and / or a die such that a movement of the wedge element causes a movement of the holding device and / or the die in the forming direction.
  • an element is to be understood by die, which exerts a relative movement on the section to be reshaped and thereby effects a further deformation of the section, while holding device is to be understood as an element which is or is brought into abutting contact with the body and has the function of Counterpart has.
  • a die for smoothing the surface is available, which can be moved by a drive movement in a direction that is not directly in the forming direction.
  • no space for the drive of the die is blocked in the actual forming movement. Therefore, the tooling can be made very narrow and used even in confined spaces for forming sections that are accessible only from one side. It can therefore be used in particular when sections of bodies are to be reshaped, which are already mounted in a larger unit, for example a motor vehicle body.
  • the wedge element Furthermore, by the wedge element, the very high forces required to smooth the surface of the section or to counteract during forming can be absorbed without further clamping measures.
  • the forming die is attached to a leg of a substantially L-shaped bracket whose other leg is slidably mounted at the end of a base body of the tool device. Base body and bracket thereby form a Umformzange that is suitable to be introduced into spaces (claim 2).
  • the wedge element is formed by a wedge slide, which is guided in the base body. This can then be moved by a likewise attached to the base cylinder in a very simple manner. To move the wedge surface only a very small force must be applied through the cylinder (claims 3 and A).
  • the tool device advantageously comprises a stamping tool.
  • a through hole which serves for example for receiving fastening means, can be produced in the section to be formed (claim 5).
  • a spring bearing is provided between the wedge element and the holding device and / or die. In this way, a biasing force on the die or the holding device can be exercised, which allows easy return of these elements to their original positions (claim 6).
  • the object is achieved by a method having the features of claim 7.
  • This method is characterized by the use of a wedge element for moving a die and / or a holding device for smoothing the surface of the deformed portion or for generating a counterforce.
  • the method comprises the following steps: First, the positioning of the holding device takes place on the section to be reshaped, then the section to be reshaped is transformed by a movement of the forming die in the direction of the holding device. Subsequently, the female part within the holding device is moved in the direction of the forming punch of the wedge member for smoothing the surface of the deformed portion. (Claim 8).
  • the positioning of the holding device relative to the portion to be reshaped initially takes place without a contact being made between the holding device and the section. Then, a common displacement of die and holding device, until a
  • a stop is formed by wedge element and die, up to which the section to be reshaped is formed by the forming die.
  • the wedge receives a further function and serves to form a stop, which is also adjustable in height in the forming direction. Furthermore, while the deformed portion is simultaneously smoothed (claim 11).
  • a punching operation is subsequently carried out on the formed section. This can be done in a simple and precise manner on the previously smoothed surface of the deformed portion (claim 12).
  • FIG. 2 is a detailed view of the tool device of FIG. 1 with the forming die in the starting position
  • FIG. 3 shows the detail of FIG. 2 with the forming punch in the end position
  • FIG. 4 shows the detail illustration according to FIG. 3 with the die during smoothing of the section to be reshaped
  • Fig. 5 is a detailed view of another embodiment of the
  • Fig. 6 shows the detailed view of FIG. 5 after the probing of the holding device
  • Fig. 7 shows the detail of Fig. 5 after the forming of the reshaped portion.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a tool device 1, which comprises a base body 27, which is attached, for example, to an industrial robot or to a robot arm and can be moved through it in space.
  • a substantially L-shaped bracket 23 is mounted, in the direction of the double arrow 37, for example by an electric motor drive 47, not shown here, relative to the main body 27 is movable.
  • the bracket 23 comprises two legs 21, 25, which are arranged perpendicular to each other, so that the free end of the second leg 25 is displaceable relative to the main body 27.
  • a substantially circular cylindrical forming die 9 which is rigidly connected to the second leg 25.
  • the longitudinal axis of the forming punch 9 corresponds to the forming direction 17 and thus extends parallel to the first leg 21 of the bracket 23rd
  • a holding device 7 Opposite the forming die 9 is located on the base body 27 of the tool device 1, a holding device 7. This includes a rigidly connected to the base body 27 holding body 8, which substantially the
  • the die 15 is substantially circular cylindrical, wherein its outer diameter is smaller than the inner diameter of the holding body 8. Thus, the die 15 is within the
  • This tool device 1 is also referred to as Umformzange.
  • FIG. 2 shows a detailed view of the tool device 1. It can be seen that the movement of the die 15 and the holding device 7 in FIG. 2
  • Forming direction 17 is generated by a corresponding linear movement 39 of a wedge member 19, which is in contact with correspondingly shaped remote surfaces 41, 43 of the die 15 and the holding body 8.
  • the linear movement 39 of the wedge element 19 is thereby deflected by the wedge shape by 90 °, so that the die 15 and the holding body 8 undergo a movement in the forming direction 17.
  • Embodiment it is in principle possible to move die 15 and holding device 7 individually or together, as will be explained below.
  • the wedge member 19 is formed by a wedge slide 29. This is guided within the body 27 and movable in this.
  • the drive of the wedge slide 29 is effected by a connected to the base body 27, for example, pneumatic cylinder 31.
  • the drive can also be done hydraulically or electrically, depending on the desired drive power. Due to the deflection of the movement of the wedge slide 29 by 90 °, the tool device 1 can be made very narrow in the forming 17, so that it can be used even with low available working space.
  • Wedge element 19 additionally have a non-rotationally symmetric geometry, by the rotation of the wedge slide 29, a movement of the
  • Die and / or the holding device 7 causes in the forming 17.
  • this could be a cone-shaped combined with an eccentric one
  • the tool device 1 is brought by means of a robot into the starting position 11 shown in FIG.
  • the holding body 8 is in abutting contact with a section 3 of a body 5 to be reshaped, for example a body panel component.
  • the end position 13 shown in FIG. is the
  • Forming stamp 9 in the end position 13 is not in abutment with a part of the holding device 7, so it is a so-called free forming.
  • the defined movement of the forming punch 9 for forming can be controlled or limited by a remote from the forming die 9 and the Holding device 7 arranged stop done, as shown in detail in DE 192 994 0038 A1 or in DE 192 2004 038 209 A1.
  • a flat embossing surface is achieved by the die 15, as shown in Fig. 4, is moved by a linear movement 39 of the wedge slide 29 in the forming direction 17 to the deformed portion 3.
  • the die 15 then exerts a correspondingly high force on the section 3, which leads to a smoothing of this section 3.
  • the cylinder 31 exerts a predetermined force on the wedge slide 39 over a certain period of time, which it transmits to the die 15.
  • This process of embossing with subsequent surface smoothing is also referred to as straightening.
  • FIGS. 5 to 7 show a further exemplary embodiment of the tool device 1. Identical parts are designated by the same reference numerals. In the following, only the differences between the exemplary embodiments will be discussed.
  • the example according to FIGS. 5 to 7 differs from the first example in that the wedge element 19 is used to position the holding device 7 and the die 15 so that the free forming can be carried out. It is therefore a probing process.
  • the wedge element 19 is used to position the holding device 7 and the die 15 so that the free forming can be carried out. It is therefore a probing process.
  • a spring bearing 35 is provided between the die 15 and wedge element 19, so that the die 15 in turn can be moved relative to the holding body 8 in the forming direction 17.
  • the tool device 1 is prepositioned relative to the body 5 or to the section 3 to be formed, for example by the robot.
  • the wedge slide 29 is actuated via the cylinder 31 so that, as a result of the movement of the wedge element 19, the counter body 8 and the die 15 move together in the forming direction 17 inclined by 90 ° to the wedge slide movement 39 they come to concern at section 3.
  • the pressure of the cylinder 31 must be set so that no deformation of the section 3 takes place. Due to the design of the wedge element 19 occurs now when applying a counter force depending on the angle of the wedge member 19 and its material, a self-locking, so that the holding body 8 can not move axially.
  • the forming punch 9 is again moved by a defined path in the end position 13, as shown in Fig. 7, so that the deformation of the section 3, as explained in the first example, takes place.
  • the die 15 is doing accordingly.
  • the die 15 is required to provide the punch 33 with the required resistance.
  • the smoothing of the section 3 is done automatically by the spring force, which is exerted by the spring bearing 35 on the die 15. If it is thicker sheets, a second, relative to the first movable wedge member may be provided for smoothing after forming, which in a subsequent step, a movement of the die 15 in the direction of section. 3 effected relative to the holding body 8, so that the die 15 exerts the necessary force for smoothing the portion 3.
  • the wedge element 19 would have to have a corresponding geometry, as explained above.
  • the die 15 as a stop for the forming die 9 in the forming of the
  • Section 3 to use.
  • either the die 15 must be arranged immovably with respect to the holding device 7 with the axial distance to the surface 5 facing the body 5, which corresponds to the desired forming depth of the section 3.
  • the spring support 35 can be designed so that the die 15 retracts as shown and at a defined depth provides a sufficiently high resistance to the

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugeinrichtung (1) zum Umformen eines Abschnitts (3) eines Körpers (5). Die Einrichtung umfasst wenigstens eine ortsbewegliche Halteeinrichtung (7) und wenigstens einem in Richtung der Halteeinrichtung bewegbaren Formstempel (9), wobei der umzuformende Abschnitt zwischen Halteeinrichtung und Formstempel angeordnet ist und der Formstempel beim Umformen relativ zu dem umzuformenden Abschnitt aus einer Ausgangsposition (11) in eine definierte Endposition (13) gebracht wird. Um den Bauraum und die aufzuwendenden Kräfte zu begrenzen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Werkzeugeinrichtung ein Keilelement (19) umfasst, welches derart in Anlagekontakt mit der Halteeinrichtung und/oder einer Matrize (15) steht, dass eine Bewegung des Keilelements eine Bewegung der Halteeinrichtung und/oder der Matrize in Umformrichtung (17) bewirkt. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Umformverfahren mit Hilfe der Werkzeugeinrichtung.

Description

Verfahren und Werkzeugeinrichtung zum Umformen
Die Erfindung betrifft eine Werkzeugeinrichtung zum Umformen wenigstens eines Abschnitts eines weniger genau positionierten Körpers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Umformen mit Hilfe dieser Werkzeugeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
Aus der DE 10 2004 038 208 A1 ist eine Werkzeugeinrichtung zum Umformen wenigstens eines Abschnitts eines weniger genau positionierten Körpers um einen solchen Betrag, dass der umzuformende Abschnitt demgegenüber in einer genauer definierten Position liegt, bekannt. Diese Werkzeugeinrichtung umfasst eine ortsbewegliche Halteeinrichtung sowie einen in Richtung der Halteeinrichtung bewegbaren Formstempel, wobei der umzuformende Abschnitt zwischen Halteeinrichtung und Formstempel angeordnet ist. Beim Umformen wird zunächst die Halteeinrichtung an dem umzuformenden Abschnitt positioniert. Dann wird der Formstempel in Richtung der Halteeinrichtung bewegt, was zu einer Umformung des Abschnitts, der zwischen Halteeinrichtung und Formstempel angeordnet ist, führt.
Nach diesem so genannten freien Umformen wird am umgeformten Abschnitt meist ein weiterer Verfahrensschritt durchgeführt, beispielsweise das Stanzen eines Loches in diesem Abschnitt. Dazu muss zunächst die Oberfläche dieses Abschnitts geglättet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in der Werkzeugeinrichtung Mittel vorzusehen, mit denen das freie Umformen sowie sich an das freie Umformen anschließende Verfahrensschritte auf einfache Weise und mit möglichst geringem Bauraum durchgeführt werden können.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Danach umfasst die Halteeinrichtung ein Keilelement, welches derart in Anlagekontakt mit der Halteeinrichtung und/oder einer Matrize steht, dass eine Bewegung des Keilelements eine Bewegung der Halteeinrichtung und/oder der Matrize in Umformrichtung bewirkt.
Unter Matrize soll im folgenden ein Element verstanden werden, welches eine Relativbewegung auf den umzuformenden Abschnitt ausübt und dabei eine weitere Umformung des Abschnitts bewirkt, während unter Halteeinrichtung ein Element verstanden werden soll, welches in Anlagekontakt mit dem Körper steht oder gebracht wird und die Funktion eines Gegenhalters hat.
Auf diese Weise steht auf der einen Seite eine Matrize zum Glätten der Oberfläche zur Verfügung, die durch eine Antriebsbewegung in einer Richtung, die nicht direkt in Umformrichtung liegt, bewegt werden kann. So wird kein Bauraum für den Antrieb der Matrize in der eigentlichen Umformbewegung blockiert. Daher kann die Werkzeugeinrichtung sehr schmal ausgeführt werden und auch bei beengten Raumverhältnissen zum Umformen von Abschnitten verwendet werden, die nur von einer Seite zugänglich sind. Sie kann daher insbesondere dann eingesetzt werden, wenn Abschnitte von Körpern umgeformt werden sollen, die schon in eine größere Einheit, beispielsweise eine Kraftfahrzeugkarosserie, montiert sind.
Weiterhin können durch das Keilelement die sehr hohen Kräfte, die zum Glätten der Oberfläche des Abschnitts oder zum Gegenhalten beim Umformen erforderlich sind, ohne weitere Klemm-Maßnahmen aufgenommen werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Formstempel an einem Schenkel eines im Wesentlichen L-förmigen Bügels befestigt, dessen anderer Schenkel verschiebbar am Ende eines Grundkörpers der Werkzeugeinrichtung angebracht ist. Grundkörper und Bügel bilden dabei eine Umformzange, die geeignet ist, in Zwischenräume eingeführt zu werden (Anspruch 2).
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Werkzeugeinrichtung ist das Keilelement durch einen Keilschieber gebildet, der im Grundkörper geführt ist. Dieser kann dann durch einen ebenfalls am Grundkörper angebrachten Zylinder auf sehr einfache Weise bewegt werden. Zur Bewegung der Keilfläche muss nur eine sehr geringe Kraft durch den Zylinder aufgebracht werden (Ansprüche 3 und A).
Weiterhin umfasst die Werkzeugeinrichtung vorteilhafterweise ein Stanzwerk- zeug. Mit Hilfe eines Stanzwerkzeugs kann ein Durchgangsloch, das zum Beispiel zur Aufnahme von Befestigungsmitteln dient, in dem umzuformenden Abschnitt erzeugt werden (Anspruch 5).
In einem weiteren möglichen Ausführungsbeispiel ist zwischen Keilelement und Halteeinrichtung und/oder Matrize eine Federlagerung vorgesehen. Auf diese Weise kann eine Vorspannkraft auf die Matrize oder die Halteeinrichtung ausgeübt werden, was eine einfache Rückkehr dieser Elemente in ihre Ausgangspositionen ermöglicht (Anspruch 6).
Ferner wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Dieses Verfahren zeichnet sich durch die Verwendung eines Keilelements zur Bewegung einer Matrize und/oder einer Halteeinrichtung zum Glätten der Oberfläche des umgeformten Abschnitts oder zur Erzeugung einer Gegenkraft aus. Durch dieses einfache und bauraumsparende Mittel kann das Verfahren vorteilhaft auch bei schwer zugänglichen Körpern angewendet werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Verfahren die folgenden Schritte: Zunächst erfolgt die Positionierung der Halteeinrichtung an dem umzuformenden Abschnitt, dann wird der umzuformende Abschnitt durch eine Bewegung des Formstempels in Richtung der Halteeinrichtung umgeformt Anschließend wird die Matrize innerhalb der Halteeinrichtung in Richtung des Formstempels mit Hilfe des Keilelements zum Glätten der Oberfläche des umgeformten Abschnitts verschoben. (Anspruch 8).
Bei einer weiteren möglichen Ausgestaltung erfolgt zunächst die Positionierung der Halteeinrichtung gegenüber dem umzuformenden Abschnitt, ohne dass eine Berührung zwischen Halteeinrichtung und Abschnitt erfolgt. Dann erfolgt ein gemeinsames Verschieben von Matrize und Halteeinrichtung, bis eine
Berührung zwischen Halteeinrichtung und Abschnitt erfolgt. Anschließend wird der umzuformende Abschnitt durch eine Bewegung des Formstempels in Richtung der Halteeinrichtung gegen den Widerstand der federgelagerten
Matrize umgeformt. Auf diese Weise wird das Antasten der Halteeinrichtung an den umzuformenden Abschnitt beschleunigt und vereinfacht (Anspruch 9).
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird durch Keilelement und Matrize ein Anschlag gebildet, bis zu dem der umzuformende Abschnitt durch den Formstempel umgeformt wird. So erhält der Keil eine weitere Funktion und dient zur Bildung eines Anschlags, der darüber hinaus in Umformrichtung in der Höhe einstellbar ist. Weiterhin wird dabei der umgeformte Abschnitt gleichzeitig geglättet (Anspruch 11 ).
Vorteilhafterweise wird anschließend ein Stanzvorgang an dem umgeformten Abschnitt durchgeführt. Dies kann auf einfache und präzise Weise an der im Vorfeld geglätteten Oberfläche des umgeformten Abschnitts durchgeführt werden (Anspruch 12).
Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gehen aus den übrigen Unteransprüchen und der Beschreibung hervor. In den Zeichnungen ist die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiel der Werkzeugeinrichtung,
Fig. 2 eine Detaildarstellung der Werkzeugeinrichtung nach Fig. 1 mit dem Formstempel in Ausgangsposition,
Fig. 3 die Detaildarstellung nach Fig. 2 mit dem Formstempel in Endposition,
Fig. 4 die Detaildarstellung nach Fig. 3 mit der Matrize beim Glätten des umzuformenden Abschnitts,
Fig. 5 eine Detaildarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der
Werkzeugeinrichtung mit dem Formstempel in Ausgangsposition,
Fig. 6 die Detaildarstellung nach Fig. 5 nach dem Antasten der Halteeinrichtung sowie
Fig. 7 die Detaildarstellung nach Fig. 5 nach dem Umformen des umzuformenden Abschnitts.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Werkzeugeinrichtung 1 , die einen Grundkörper 27 umfasst, der beispielsweise an einem Industrieroboter oder an einem Roboterarm befestigt ist und durch diesen im Raum bewegt werden kann.
An diesem Grundkörper 27 ist ein im Wesentlichen L-förmiger Bügel 23 angebracht, der in Richtung des Doppelpfeils 37, beispielsweise durch einen hier nicht dargestellten elektromotorischen Antrieb 47, relativ zum Grundkörper 27 bewegbar ist. Der Bügel 23 umfasst zwei Schenkel 21 ,25, die senkrecht zueinander angeordnet sind, so dass das freie Ende des zweiten Schenkels 25 verschiebbar gegenüber dem Grundkörper 27 ist. An diesem freien Ende befindet sich ein im Wesentlichen kreiszylindrischer Formstempel 9, der mit dem zweiten Schenkel 25 starr verbunden ist. Die Längsachse des Formstempels 9 entspricht der Umformrichtung 17 und verläuft damit parallel zum ersten Schenkel 21 des Bügels 23.
Gegenüber dem Formstempel 9 befindet sich am Grundkörper 27 der Werkzeugeinrichtung 1 eine Halteeinrichtung 7. Diese umfasst einen starr mit dem Grundkörper 27 verbundenen Haltekörper 8, der im Wesentlichen die
Form eines Kreiszylindermantels aufweist. Weiterhin umfasst die
Werkzeugeinrichtung eine Matrize 15. Die Matrize 15 ist dabei im Wesentlichen kreiszylindrisch, wobei ihr Außendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser des Haltekörpers 8. So ist die Matrize 15 innerhalb des
Haltekörpers 8 in axialer Richtung bewegbar. Diese Werkzeugeinrichtung 1 wird auch als Umformzange bezeichnet.
Fig. 2 zeigt eine Detailansicht der Werkzeugeinrichtung 1. Dort ist zu erkennen, dass die Bewegung der Matrize 15 und der Halteeinrichtung 7 in
Umformrichtung 17 erzeugt wird durch eine entsprechende Linearbewegung 39 eines Keilelements 19, das sich in Anlage mit entsprechend gestalteten abgewandten Oberflächen 41 ,43 der Matrize 15 bzw. des Haltekörpers 8 befindet. Die Linearbewegung 39 des Keilelements 19 wird dabei durch die Keilform um 90° umgelenkt, so dass die Matrize 15 sowie der Haltekörper 8 eine Bewegung in Umformrichtung 17 erfahren. Abweichend von diesem
Ausführungsbeispiel ist es prinzipiell möglich, Matrize 15 und Halteeinrichtung 7 einzeln oder gemeinsam zu verschieben, wie im folgenden erläutert werden wird.
In diesem Ausführungsbeispiel wird das Keilelement 19 durch einen Keilschieber 29 gebildet. Dieser ist innerhalb des Grundkörpers 27 geführt und in diesem bewegbar. Der Antrieb des Keilschiebers 29 erfolgt durch einen mit dem Grundkörper 27 verbundenen beispielsweise pneumatischen Zylinder 31. Der Antrieb kann aber auch hydraulisch oder elektrisch erfolgen, in Abhängigkeit von der gewünschten Antriebsleistung. Durch die Umlenkung der Bewegung des Keilschiebers 29 um 90° kann die Werkzeugeinrichtung 1 in Umformrichtung 17 sehr schmal ausgeführt werden, so dass sie auch bei geringem zur Verfügung stehendem Arbeitsraum eingesetzt werden kann.
Neben der translatorischen Bewegung des Keilschiebers 29 ist auch eine rotatorische Bewegung des Keilelements 19 oder eine kombinierte rotatorische und translatorische Bewegung desselben möglich. So kann beispielsweise das
Keilelement 19 zusätzlich eine nicht rotationssymmetrische Geometrie aufweisen, durch die eine Drehung des Keilschiebers 29 eine Bewegung der
Matrize und/oder der Halteeinrichtung 7 in Umformrichtung 17 bewirkt. Dies könnte beispielsweise eine kegelförmige kombiniert mit einer exzentrischen
Geometrie sein.
Im Betrieb wird die Werkzeugeinrichtung 1 mit Hilfe eines Roboters in die in Fig. 2 dargestellte Ausgangsposition 11 gebracht. In dieser Ausgangsposition 11 befindet sich dabei der Haltekörper 8 in Anlagekontakt mit einem umzuformenden Abschnitt 3 eines Körpers 5, beispielsweise eines Karosserieblechbauteils.
Anschließend findet eine Schiebebewegung des Bügels 23 mit dem daran befestigten Formstempel 9 in Umformrichtung 17 relativ zum unbewegten
Grundkörper 27 statt. Dabei wird der umzuformende Abschnitt 3 durch den
Formstempel 9 in Richtung der Matrize 15 umgeformt, bis der Formstempel 9 die in Fig. 3 dargestellte Endposition 13 erreicht hat. Dabei befindet sich der
Formstempel 9 in der Endposition 13 nicht in Anschlag mit einem Teil der Halteeinrichtung 7, es handelt sich also um ein so genanntes freies Umformen.
Die definierte Bewegung des Formstempels 9 zum Umformen kann weggesteuert oder begrenzt durch einen entfernt vom Formstempel 9 und der Halteeinrichtung 7 angeordneten Anschlag erfolgen, wie in der DE 192 994 0038 A1 oder in der DE 192 2004 038 209 A1 detailliert dargestellt.
Anschließend an die Umformung erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel eine Glättung des umgeformten Abschnitts 3. Diese ist erforderlich, da die Prägefläche nach dem freien Umformen Unebenheiten aufweist, die eine weitere Bearbeitung erschweren. Eine ebene Prägefläche wird erzielt, indem die Matrize 15, wie in Fig. 4 dargestellt, durch eine Linearbewegung 39 des Keilschiebers 29 in Umformrichtung 17 auf den umgeformten Abschnitt 3 zu bewegt wird. Die Matrize 15 übt dann eine entsprechend hohe Kraft auf den Abschnitt 3 aus, was zu einer Glättung dieses Abschnitts 3 führt. Beispielsweise übt dabei der Zylinder 31 über einen gewissen Zeitraum eine Sollkraft auf den Keilschieber 39 aus, den dieser auf die Matrize 15 überträgt. Dieser Vorgang des Prägens mit anschließender Oberflächenglättung wird auch als Richtprägen bezeichnet.
In einem anschließenden Verfahrensschritt kann beispielsweise mit Hilfe des Stanzwerkzeugs 33, welches sich in diesem Ausführungsbeispiel hinter dem Formstempel 9 befindet und durch diesen hindurch bewegt wird, wenigstens ein durchgehendes Loch in den positionsgenau umgeformten Abschnitt 3 gestanzt, um dort beispielsweise ein Befestigungsmittel anzubringen.
In den Fig. 5 bis 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Werkzeugeinrichtung 1 dargestellt. Gleiche Teile sind dabei mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen eingegangen.
Das Beispiel gemäß Fig. 5 bis 7 unterscheidet sich von dem ersten Beispiel dadurch, dass das Keilelement 19 genutzt wird, um die Halteeinrichtung 7 sowie die Matrize 15 so zu positionieren, dass das freie Umformen durchgeführt werden kann. Es handelt sich also um einen Antastvorgang. Dabei sind Haltekörper 8 sowie Matrize 15 gemeinsam durch das Keilelement 19 in Umformrichtung 17 verschiebbar. Weiterhin ist zwischen Matrize 15 und Keilelement 19 eine Federlagerung 35 vorgesehen, so dass die Matrize 15 wiederum in Umformrichtung 17 relativ zum Haltekörper 8 bewegbar ist.
Im Betrieb wird nun zunächst die Werkzeugeinrichtung 1 relativ zum Körper 5 bzw. zum umzuformenden Abschnitt 3 vorpositioniert, beispielsweise durch den Roboter. Anschließend wird, wie in Fig. 6 dargestellt, über den Zylinder 31 der Keilschieber 29 betätigt, so dass sich durch die Bewegung des Keilelements 19 Gegenkörper 8 sowie Matrize 15 gemeinsam in der um 90° zur Keilschieber- bewegung 39 geneigten Umformrichtung 17 bewegen, bis sie zum Anliegen am Abschnitt 3 kommen. Dabei muss der Druck des Zylinders 31 so eingestellt sein, dass noch keine Verformung des Abschnitts 3 stattfindet. Durch die Auslegung des Keilelements 19 tritt nun beim Aufbringen einer Gegenkraft in Abhängigkeit von dem Winkel des Keilelements 19 und dessen Material eine Selbsthemmung ein, so dass der Haltekörper 8 sich axial nicht mehr bewegen kann.
Anschließend wird der Formstempel 9 wieder um einen definierten Weg in die Endposition 13 verfahren, wie in Fig. 7 dargestellt, so dass die Umformung des Abschnitts 3, wie im ersten Beispiel erläutert, erfolgt. Die Matrize 15 gibt dabei entsprechend nach. Bei einem nachfolgenden Stanzvorgang wird die Matrize 15 dabei benötigt, um dem Stanzwerkzeug 33 den erforderlichen Widerstand zu bieten.
Bei dem Verfahren, das in den Fig. 5. bis 7 dargestellt ist, ist es weiterhin möglich, nach dem freien Umformen ein zusätzliches Glätten des Abschnitts 3 durchzuführen. Bei dünnen Blechen erfolgt das Glätten des Abschnitts 3 automatisch durch die Federkraft, die durch die Federlagerung 35 auf die Matrize 15 ausgeübt wird. Handelt es sich um dickere Bleche, kann zum Glätten nach dem Umformen ein zweites, relativ zum ersten bewegbares Keilelement vorgesehen werden, das in einem anschließenden Verfahrensschritt eine Bewegung der Matrize 15 in Richtung des Abschnitts 3 relativ zum Haltekörper 8 bewirkt, so dass die Matrize 15 die zum Glätten notwendige Kraft auf den Abschnitt 3 ausübt. Dies könnte auch durch eine Kombination aus einer translatorischen Bewegung des Keilelements 19 für die Festsetzung des Haltekörpers 8 mit einer nachfolgenden rotatorischen Bewegung zur Bewegung des Keilelements 19 in Umformrichtung 17 zum Abschnitt 3 mit der zum Glätten erforderlichen Kraft erfolgen. Dazu müsste das Keilelement 19 eine entsprechende Geometrie aufweisen, wie oben erläutert.
Mit der in den Fig. 5 bis 7 dargestellten Anordnung ist es weiterhin möglich, die Matrize 15 als Anschlag für den Formstempel 9 bei der Umformung des
Abschnitts 3 zu nutzen. Dazu muss entweder die Matrize 15 unbeweglich gegenüber der Halteeinrichtung 7 angeordnet sein mit dem axialen Abstand zur dem Körper 5 zugewandten Oberfläche 45, der der gewünschten Umformtiefe des Abschnitts 3 entspricht. Alternativ kann die Federlagerung 35 so ausgelegt sein, dass die Matrize 15 sich wie dargestellt zurückzieht und bei einer definierten Tiefe einen ausreichend hohen Widerstand bietet, um die
Umformung zu begrenzen.

Claims

Patentansprüche
1. Werkzeugeinrichtung (1 ) zum Umformen wenigstens eines Abschnitts (3) eines weniger genau positionierten Körpers (5) um einen solchen Betrag, dass der umzuformende Abschnitt (3) demgegenüber in einer genauer definierten Position liegt, mit wenigstens einer ortsbeweglichen
Halteeinrichtung (7) und wenigstens einem in Richtung der Halteeinrichtung (7) bewegbaren Formstempel (9), wobei der umzuformende Abschnitt (3) zwischen Halteeinrichtung (7) und Formstempel (3) angeordnet ist und der Formstempel (9) beim Umformen relativ zu dem umzuformenden Abschnitt (3) aus einer Ausgangsposition
(11) in eine definierte Endposition (13) gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugeinrichtung (1 ) ein Keilelement (19) umfasst, welches derart in Anlagekontakt mit der Halteeinrichtung (7) und/oder einer Matrize (15) steht, dass eine Bewegung des Keilelements (19) eine Bewegung der Halteeinrichtung (7) und/oder der Matrize (15) in
Umformrichtung (17) bewirkt.
2. Werkzeugeinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Formstempel (9) an einem Schenkel (21) eines im Wesentlichen L-förmigen Bügels (23) befestigt ist, dessen anderer Schenkel (25) verschiebbar am Ende eines Grundkörpers (27) der Werkzeugeinrichtung (1 ) angebracht ist.
3. Werkzeugeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Keilelement (19) durch einen Keilschieber (29) gebildet ist, der im Grundkörper (27) geführt ist.
4. Werkzeugeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Keilschieber (29) durch einen Zylinder (31) betätigbar ist.
5. Werkzeugeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugeinrichtung (1 ) ein Stanzwerkzeug (33) umfasst.
6. Werkzeugeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Keilelement (19) und Halteeinrichtung und/oder Matrize (15) eine Federlagerung (35) vorgesehen ist.
7. Verfahren zum Umformen wenigstens eines Abschnitts (3) an einem weniger genau positionierten Körper (5) um einen solchen Betrag, dass der umzuformende Abschnitt (3) demgegenüber in einer genauer definierten Position liegt, mit Hilfe einer Werkzeugeinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
8. Verfahren nach Anspruch 7 mit den folgenden Verfahrensschritten:
- Positionierung der Halteeinrichtung (7) an dem umzuformenden Abschnitt (3),
- Umformen des umzuformenden Abschnitts (3) durch eine Bewegung des Formstempels (9) in Richtung der Halteeinrichtung (7),
- Verschieben der Matrize (15) innerhalb der Halteeinrichtung (7) in Richtung des Formstempels (9) mit Hilfe des Keilelements (19) zum Glätten des umgeformten Abschnitts (3).
9. Verfahren nach Anspruch 7 mit den folgenden Verfahrensschritten:
- Positionierung der Halteeinrichtung (7) gegenüber dem umzuformen- den Abschnitt (3), ohne dass eine Berührung zwischen Halteeinrichtung (7) und Abschnitt (3) erfolgt, - gemeinsames Verschieben von Matrize (15) und Halteeinrichtung (7) mit Hilfe des Keilelements (19), bis eine Berührung zwischen Halteeinrichtung (7) und Matrize (15) und dem umzuformenden Abschnitt (3) erfolgt,
- Umformen des umzuformenden Abschnitts (3) durch eine Bewegung des Formstempels (9) in Richtung der Halteeinrichtung (7) gegen den Widerstand der federgelagerten Matrize (15).
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei ein nachfolgendes Glätten des umzuformenden Abschnitts (3) durchgeführt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei durch Keilelement (19) und Matrize (15) und/oder Halteeinrichtung (7) ein Anschlag gebildet wird, welcher die Umformung des umzuformenden Abschnitts (3) durch den Formstempel (9) begrenzt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11 , wobei anschließend ein Stanzvorgang an dem umgeformten Abschnitt (3) durchgeführt wird.
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