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Dokumentenidentifikation DE102004061793A1 13.07.2006
Titel Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines verstärkten, geschlossenen Hohlprofils
Anmelder Wilhelm Karmann GmbH, 49084 Osnabrück, DE
Erfinder Weiss, Lorenz, 49076 Osnabrück, DE;
Imhorst, Tobias, 49170 Hagen, DE;
Exner, Markus, 49191 Belm, DE;
Schaffors, Udo, 49504 Lotte, DE
DE-Anmeldedatum 22.12.2004
DE-Aktenzeichen 102004061793
Offenlegungstag 13.07.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.07.2006
IPC-Hauptklasse B21C 37/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B21D 53/88(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Verfahren zum Herstellen eines verstärkten, geschlossenen Hohlprofils, wobei zunächst ein Materialstreifen einer Umformanlage zugeführt wird, dann der Materialstreifen durch einen ersten Teil der Umformanlage geführt wird, um ein geöffnetes Hohlprofil zu erzeugen, und anschließend eine Verstärkung in dem geöffneten Hohlprofil angeordnet wird. Abschließend wird durch Führen des geöffneten Hohlprofils durch einen zweiten Teil der Umformanlage ein geschlossenes Hohlprofil erzeugt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines verstärkten, geschlossenen Hohlprofils und eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens.

Bei der Herstellung von Kraftfahrzeugen werden Hohlprofile miteinander verbunden, um einen Kraftfahrzeugrahmen für das Kraftfahrzeug zu bilden. Die verwendeten Kraftfahrzeugrahmen müssen widersprechende Zielsetzungen erfüllen: Auf der einen Seite soll der Kraftfahrzeugrahmen leicht sein, um Kraftstoff für die Fortbewegung des Kraftfahrzeuges zu sparen, und auf der anderen Seite soll der Kraftfahrzeugrahmen eine ausreichende Stabilität gewährleisten, um einen hinreichenden Schutz für Insassen des Kraftfahrzeuges zu gewährleisten.

Um diese gegenläufigen Zielsetzungen bestmöglich zu erfüllen, werden die Hohlprofile häufig aus einem dünnen Materialstreifen (aus Stahl oder Blech) hergestellt und mit Verstärkungselementen verstärkt. Auf diese Weise wird das Gewicht des Kraftfahrzeugrahmens reduziert und eine ausreichende Steifigkeit des Kraftfahrzeugrahmens ermöglicht.

Ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen, verstärkten, geschlossenen Hohlprofils ist das folgende: ein Materialstreifen (aus Blech oder Stahl) wird von einer Rolle abgerollt und auf dem Materialstreifen werden in regelmäßigen Abständen kleine Verstärkungselemente angeordnet, die nur eine geringe Höhe aufweisen, so daß diese nur gering aus der Ebene des Materialstreifens hervorstehen. Folgend wird der Materialstreifen mit den Verstärkungen durch eine Umformanlage geführt, in der austauschbare Rollen- oder Walzensätze angeordnet sind, um aus dem Materialstreifen ein geschlossenes Hohlprofil zu bilden. In 1a ist ein geöffnetes Hohlprofil 1o gezeigt, das von einer derartigen Umformanlage gebildet wurde und in einem folgenden Schritt von der Umformanlage in ein geschlossenes Hohlprofil 1g umgeformt wird, das in 1b gezeigt ist.

Die Umformung erfolgt in der Umformanlage durch Rollensätze, die in der Umformanlage austauschbar angeordnet sind, wobei zusammenwirkende, aufeinanderfolgende Rollen verschiedene Krümmungsradien aufweisen, so daß der Materialstreifen nach und nach umgeformt wird. Ein zusammenwirkendes Paar von Rollen 19 eines derartigen Rollensatzes ist in 2 gezeigt, wobei zwischen den Rollen 19 der Materialstreifen 3 angeordnet ist.

Da die Rollen 19 des Rollensatzes in einen Innenraum des geöffneten Hohlprofils 1o (zwischen Schenkeln 15) eingreifen, darf die Verstärkung 7 eine gewisse Höhe (parallel zu den Schenkeln 15 der 1a) nicht überschreiten, da ansonsten die Rollen 19 mit der Verstärkung 7 in Kontakt kommen und das Herstellungsverfahren stören.

Ein Nachteil des beschriebenen Herstellungsverfahrens ist somit, daß die Verstärkung 7 nur eine geringe Höhe aufweisen kann, wodurch auch nur eine geringe Verstärkung des geschlossenen Hohlprofils 1g erreicht wird.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, das beschriebene Herstellungsverfahren derart weiterzuentwickeln, daß auch Verstärkungen mit einer größeren Höhe verwendet werden können.

Diese Aufgabe wird verfahrensseitig durch ein Verfahren zum Herstellen eines verstärkten, geschlossenen Hohlprofils gelöst, das die Schritte umfaßt von:

  • a) Zuführen eines Materialstreifens in eine Umformanlage,
  • b) Führen des Materialstreifens durch einen ersten Teil der Umformanlage, um ein geöffnetes Hohlprofil zu erzeugen,
  • c) Anordnen einer Verstärkung in dem geöffneten Hohlprofil,
  • d) Führen des geöffneten Hohlprofils durch einen zweiten Teil der Umformanlage, um ein geschlossenes Hohlprofil zu erzeugen.

Zweckmäßig wird der Materialstreifen von einer Materialrolle abgerollt, wobei der Materialstreifen aus einem beliebigen Metall gebildet sein kann, insbesondere jedoch aus Stahl oder Blech.

Das Hohlprofil kann in einem Rollprofilverfahren oder einem Walzprofilverfahren aus dem Materialstreifen hergestellt werden.

Der erste Teil der Umformanlage kann Führungsrollen, zum Führen des Materialstreifens, und/oder Antriebsrollen, zum Vorschieben des Materialstreifens, umfassen.

Auf dieselbe Weise können Führungsrollen und/oder Antriebsrollen in dem zweiten Teil der Umformanlage gebildet sein, um das geöffnete Hohlprofil zu führen und/oder nach vorne zu schieben.

Die Verstärkung im Schritt c) kann durch einen Roboter oder von Hand in dem geöffneten Hohlprofil angeordnet werden.

Nach dem Schritt c) oder d) kann ein Schritt des Befestigens der Verstärkung in dem Hohlprofil erfolgen.

Die Verstärkung kann in dem Hohlprofil durch Laserschweißen, Punktschweißen oder Kleben befestigt werden.

Die Verstärkung kann an einem Abschnitt des Hohlprofils befestigt werden, der durch den ersten Teil der Umformanlage umgeformt wird.

Die Verstärkung kann zusätzlich oder alternativ an einem Abschnitt des Hohlprofils befestigt werden, der durch den zweiten Teil der Umformanlage umgeformt wird.

Bevorzugt bildet die Umformanlage ein Hohlprofil mit eckigem Querschnitt.

Vorteilhaft wird dabei in dem ersten Teil der Umformanlage ein Hohlprofil mit einem im wesentlichen U-förmigen Querschnitt gebildet.

In diesem Fall formt der zweite Teil der Umformanlage einen Schenkel des U-förmigen Querschnitts um, um ein geschlossenes Hohlprofil zu bilden.

Vorteilhaft wird in diesem Fall die Verstärkung an mindestens zwei Seitenflächen des Hohlprofils befestigt.

Die Aufgabe wird auf Vorrichtungsseite gelöst durch eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens mit einer Umformanlage, in einem ersten Teil zum Erzeugen eines geöffneten Hohlprofils und in einem zweiten Teil zum Umformen des geöffneten Hohlprofils in ein geschlossenes Hohlprofil, wobei zwischen dem ersten und zweiten Teil der Umformanlage eine Positioniereinrichtung zum Anordnen einer Verstärkung in dem geöffneten Hohlprofil angeordnet ist.

Vorteilhaft umfaßt die Vorrichtung eine Zuführung zum Zuführen eines Materialstreifens in den ersten Teil der Umformanlage.

Zweckmäßig umfaßt die Umformanlage mindestens einen austauschbaren Rollen- oder Walzensatz zum Formen eines Hohlprofils aus dem Materialstreifen.

Vorteilhaft umfaßt die Umformanlage ferner Führungsrollen zum Führen des Materialstreifens und/oder des geöffneten Hohlprofils in der Umformanlage.

Ferner weist die Umformanlage vorteilhaft Antriebsrollen zum Schieben des Materialstreifens und/oder des geöffneten Hohlprofils in der Umformanlage nach vorne auf.

Ferner umfaßt die Positioniereinrichtung vorteilhaft einen Roboter, der die Verstärkung in dem geöffneten Hohlprofil anordnet.

Die Positioniereinrichtung oder der zweite Teil der Umformanlage kann ferner einen Roboter zum Befestigen der Verstärkung in dem Hohlprofil aufweisen. Dieser Roboter ist bevorzugt ein Schweißroboter.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf eine Zeichnung erläutert. Es zeigen:

1a eine perspektivische Ansicht eines geöffneten Hohlprofils mit einer darin angeordneten Verstärkung, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist;

1b eine perspektivische Ansicht eines geschlossenen Hohlprofils, das aus dem geöffneten Hohlprofil der 1a geformt wurde;

2 eine Querschnittsansicht zusammenwirkender Rollen eines Rollensatzes einer Umformanlage, wobei zwischen den Rollen ein Abschnitt eines Hohlprofils angeordnet ist;

3a, b, c perspektivische Ansichten eines geöffneten Hohlprofils, eines geöffneten Hohlprofils mit einer darin angeordneten Verstärkung und ein geschlossenes Hohlprofil, wobei die Hohlprofile gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt sind; und

4 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Umformanlage und mit einer Positioniereinrichtung.

In 4 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt Eine Zuführung 23 führt einen Materialstreifen 3 einem ersten Teil 5e einer Umformanlage 5 zu, in dem aus dem Materialstreifen 3 ein geöffnetes Hohlprofil 1o geformt wird, wie es in 3a dargestellt ist.

Aus dem ersten Teil 5e der Umformanlage 5 kommend, wird das Hohlprofil 1o der 3a einer Positioniereinrichtung 17 zugeführt. Die Positioniereinrichtung 17 umfaßt vorliegend einen Roboter 13, der eine Verstärkung 7 in dem geöffneten Hohlprofil 1o anordnet, wodurch ein Hohlprofil 1o gebildet ist, wie es in 3b dargestellt ist.

Folgend befestigt der Roboter 13 die Verstärkung 7 in dem geöffneten Hohlprofil 1o. Dies geschieht vorliegend dadurch, daß ein Laserstrahl eines Laserschweißgerätes von dem Roboter 13 entlang einer an dem geöffneten Hohlprofil 1o anliegenden Kante der Verstärkung 7 geführt wird, wodurch eine Schweißverbindung zwischen der Verstärkung 7 und dem geöffneten Hohlprofil 1o hergestellt ist. Anstelle eines Laserschweißverfahrens kann der Roboter 13 die Verstärkung 7 in dem geöffneten Hohlprofil 1o durch ein Punktschweißverfahren befestigen.

Aus der Positioniereinrichtung 17 kommend, wird das geöffnete Hohlprofil 1o der 3b in einen zweiten Teil 5z der Umformanlage 5 geführt. In dem zweiten Teil 5z der Umformanlage 5 wird ein in 3b linker Schenkel 15 des im wesentlichen U-förmigen, geöffneten Hohlprofils 1o umgeformt, um ein geschlossenes Hohlprofil 1g zu bilden, wie es in 3c dargestellt ist. Abschließend werden die beiden offenen Enden des geschlossenen Hohlprofils 1g verschlossen, um die Torsionssteifigkeit zu erhöhen, bspw. indem eine Verschlußkappe auf das offene Ende gesetzt und dort festgeschweißt wird.

Die Verstärkung 7 ist vorliegend aus einem im wesentlichen U-förmigen Materialstreifen gebildet, der an seinen Enden Aufweitungen aufweist, wodurch eine größere Anlagefläche des Verstärkungselements 7 an den Schenkeln 15 des geöffneten Hohlprofils 1o bewirkt wird. Vorteilhaft ist die Verstärkung 7 aus dem gleichen Material wie das geöffnete Hohlprofil 1o gebildet.

Der erste 5e und zweite 5z Teil der Umformanlage 5 umfassen Rollen 19, wie sie auch in 2 gezeigt sind, die Teil eines Rollensatzes sind, um aus dem Materialstreifen 3 in dem ersten Teil 5e der Umformanlage ein geöffnetes Hohlprofil 1o zu bilden und in dem zweiten Teil 5z der Umformanlage ein geschlossenes Hohlprofil 1g zu bilden.

Ferner umfassen der erste 5e und zweite 5z Teil der Umformanlage 5 Führungsrollen 11 und Antriebsrollen 21, wobei die Führungsrollen 11 den Materialstreifen 3 in dem ersten Teil 5e der Umformanlage führen und in dem zweiten Teil 5z der Umformanlage 5 das geöffnete Hohlprofil 1o führen und die Antriebsrollen 21 in dem ersten Teil 5e den Materialstreifen 3 nach vorne schieben und in dem zweiten Teil 5z das geöffnete Hohlprofil 1o nach vorne schieben.

Der Materialstreifen 3 wird vorliegend von einer Materialrolle 9 abgerollt, die Teil der Zuführung 23 ist.

Die Positioniereinrichtung 17 kann anstelle eines Roboters 13, der die Verstärkung 7 in dem geöffneten Hohlprofil 1o anordnet und festschweißt, zwei Roboter aufweisen, von denen der eine die Verstärkung 7 in dem geöffneten Hohlprofil 1o anordnet und der andere die Verstärkung 7 an dem geöffneten Hohlprofil 1o befestigt.

Die Positioniereinrichtung 17 ist vorliegend an einer Stelle der Umformanlage 5 angeordnet, an der der erste Teil 5e der Umformanlage 5 ein im wesentlichen U-förmiges, geöffnetes Hohlprofil 1o hergestellt hat, wie es in 3a gezeigt ist. Alternativ kann die Positioniereinrichtung 17, abhängig von der Art der Verstärkung 7, an beliebigen Stellen der Umformanlage 5 positioniert sein. So kann es bspw. sinnvoll sein, die Positioniereinrichtung derart in der Umformanlage 5 zu positionieren, daß die Verstärkung 7 in einem geöffneten Hohlprofil 1o angeordnet wird, wenn bspw. nur ein Schenkel 15 des geöffneten Hohlprofils 1o (der 3a) gebildet ist. Ferner kann es sinnvoll sein, die Positioniereinrichtung 17 derart in der Umformanlage 5 anzuordnen, daß die Verstärkung 7 in dem geöffneten Hohlprofil 1o erst dann angeordnet wird, wenn der in 3b linke Schenkel 15 schon teilweise geschlossen ist.

Allgemein kann das Hohlprofil jede Querschnittsform aufweisen, die durch ein derartiges kontinuierliches Herstellungsverfahren hergestellt werden kann, so z. B. eine runde oder eine mehreckige Querschnittsform.

In einer alternativen Ausführungsform ist das Herstellungsverfahren kein kontinuierliches Verfahren, so daß der erste Teil 5e der Umformanlage 5, die Positioniereinrichtung 17 und der zweite Teil 5z der Umformanlage 5 an verschiedenen Orten angeordnet sind. In diesem Fall stellt der erste Teil 5e der Umformanlage 5 einen Vorrat an geöffneten Hohlprofilen 1o her, der folgend zu der Positioniereinrichtung 17 befördert wird, die sich an einem anderen Ort befindet. Dort wird die Verstärkung 7 in dem geöffneten Hohlprofil 1o angeordnet und befestigt, wodurch ein Vorrat an geöffneten Hohlprofilen 1o mit einer darin angeordneten Verstärkung 7 produziert wird, der folgend zu dem zweiten Teil 5z der Umformanlage 5 befördert wird, um aus den geöffneten Hohlprofilen 1o mit einer Verstärkung 7 (3b) geschlossene Hohlprofile 1g (3c) zu formen.

1ogeöffnetes Hohlprofil 1ggeschlossenes Hohlprofil 3Materialstreifen 5Umformanlage 5eerster Teil der Umformanlage (um ein geöffne tes Hohlprofil zu erzeugen) 5zzweiter Teil der Umformanlage (um ein ge schlossenes Hohlprofil zu erzeugen) 7Verstärkung 9Materialrolle 11Führungsrolle 13Roboter 15Schenkel 17Positioniereinrichtung 19Rolle 21Antriebsrolle 23Zuführung

Anspruch[de]
  1. Verfahren zum Herstellen eines verstärkten, geschlossenen Hohlprofils (1g), umfassend die Schritte von:

    a) Zuführen eines Materialstreifens (3) in eine Umformanlage (5),

    b) Führen des Materialstreifens (3) durch einen ersten Teil (5e) der Umformanlage (5), um ein geöffnetes Hohlprofil (1o) zu erzeugen,

    c) Anordnen einer Verstärkung (7) in dem geöffneten Hohlprofil (1o),

    d) Führen des geöffneten Hohlprofils (1o) durch einen zweiten Teil (5z) der Umformanlage (5), um ein geschlossenes Hohlprofil (1g) zu erzeugen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt a) ein Abrollen des Materialstreifens (3) von einer Materialrolle (9) umfaßt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlprofil (1o, 1g) in einem Rollprofilverfahren oder einem Walzprofilverfahren aus dem Materialstreifen (3) hergestellt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt b) und/oder d) ein Führen entlang von Führungsrollen (11) umfaßt.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt b) und/oder d) ein Vorschieben durch Antriebsrollen (21) umfaßt.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung (7) im Schritt c) durch einen Roboter (13) oder von Hand in dem geöffneten Hohlprofil (1o) angeordnet wird.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend, nach dem Schritt c) oder d), einen Schritt des Befestigens der Verstärkung (7) in dem Hohlprofil (1o, 1g).
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung (7) in dem Hohlprofil (1o, 1g) durch Laserschweißen, Punktschweißen oder Kleben befestigt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung (7) an einem Abschnitt des Hohlprofils (1o, 1g) befestigt wird, der durch den ersten Teil (5e) der Umformanlage (5) umgeformt wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung (7) an einem Abschnitt des Hohlprofils (1o, 1g) befestigt wird, der durch den zweiten Teil (5z) der Umformanlage (5) umgeformt wird.
  11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umformanlage (5) ein Hohlprofil (1g) mit eckigem Querschnitt bildet.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Teil (5e) der Umformanlage (5) ein Hohlprofil (1o) mit im wesentlichen U-förmigen Querschnitt bildet.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil (5z) der Umformanlage (5) einen Schenkel (15) des U-förmigen Hohlprofils (1o) umformt, um ein geschlossenes Hohlprofil (1g) zu bilden.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung (7) an mindestens zwei Seitenflächen des Hohlprofils (1g) befestigt wird.
  15. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14 mit einer Umformanlage (5), in einem ersten Teil (5e) zum Erzeugen eines geöffneten Hohlprofils (1o) und in einem zweiten Teil (5z) zum Umformen des geöffneten Hohlprofils (1o) in ein geschlossenes Hohlprofil (1g), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten (5e) und dem zweiten (5z) Teil der Urnformanlage (5) eine Positioniereinrichtung (17) zum Anordnen einer Verstärkung (7) in dem geöffneten Hohlprofil (1g) angeordnet ist.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine Zuführung (23) zum Zuführen eines Materialstreifens (3) in den ersten Teil (5e) der Umformanlage (5) umfaßt.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Umformanlage (5) mindestens einen austauschbaren Rollen- oder Walzensatz zum Formen eines Hohlprofils (1o, 1g) aus dem Materialstreifen (3) umfaßt.
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Umformanlage (5) Führungsrollen (11) zum Führen des Materialstreifens (3) und/oder des geöffneten Hohlprofils (1o) in der Umformanlage (5) umfaßt.
  19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Umformanlage (5) Antriebsrollen (21) zum Schieben des Materialstreifens (3) und/oder des geöffneten Hohlprofils (1o) in der Umformanlage (5) nach vorne umfaßt.
  20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniereinrichtung (17) einen Roboter (13) zum Anordnen der Verstärkung (7) in dem geöffneten Hohlprofil (1o) umfaßt.
  21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniereinrichtung (17) oder der zweite Teil (5z) der Umformanlage (5) einen Roboter (13) zum Befestigen der Verstärkung (7) in dem Hohlprofil (1o, 1g) umfaßt.
  22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Roboter (13) ein Schweißroboter ist.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






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