专利名称：用于制造纵向接缝焊接的空心型材的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于由一具有确定的纵向边缘的薄板坯料制造纵向接缝焊接的空心型材的方法，其中首先将薄板坯料借助于至少两个模具件预成型为一开口型材，各模具件分别具有一凹槽，其确定待制造的空心型材的至少一部分的外形，并且紧接着将薄板坯料在开口型材的区域内相互面对的各纵向边缘相互焊接。
此外本发明涉及一种用于由一具有确定的纵向边缘的薄板坯料制造纵向接缝焊接的空心型材的装置，其包括至少两个模具件，各模具件的相对位置是可改变的并且分别具有一凹槽，该凹槽确定待制造的空心型材的至少一部分的外形，并且该装置配备一焊接装置，用于在薄板坯料成型为一开口型材以后焊接其各纵向边缘。
背景技术：
在汽车工业中日益由薄壁的空心型材取代敞开的焊接型材，其原始形式由纵向接缝焊接的管子构成。这些构件通过小的壁厚设计成使其在最充分利用材料下达到极小的重量。
为了可以确保所谓空间框架结构的技术功能性，构件的制造过程一直向最终的成型必须是可控制的。
过程链的一基本的元素在这里的型材成型过程，在其中成型用作为空心型材料的管件。为了特殊的型材即所谓“拼焊管(TailoredTube)”的成型，间断的工作方式已证明是适用的，亦即由完成剪裁的板坯成型，拼焊管是这样的管件，它们由多个薄板段组成或其材料特性适应于在实际使用或在成型过程中产生的负荷和要求。
对于薄板坯成型为完成焊接的型材具有各种不同的可能性。但通常的解法利用对于成型和焊接的分开的工作站(DE 44 32 674 C1)。
一种在一站中能够制造纵向接缝焊接的管件的开头所述型式的装置例如由DE-PS 966 111是已知的。在该装置中将薄板坯料成型为一开口管并焊接之。为此将一平面的薄板固定在两个可在一模具支座上相互相对移动的、相互对称设置的模具半部之间，各模具半部分别具有一确定待制造的管的外形的半外壳形的凹槽。其中薄板坯料的各纵向边缘平行于各模具半部的凹槽定位，而使各模具半部在相向移动时容纳为其分别配置的纵向边缘并且朝横截面观察使其成圆弧形相互相向运动。在相向移动的过程中通过夹具固定薄板坯料，各夹具定位在薄板坯料的中心纵轴线的配属于薄板坯料的两短的边缘的末端上。按这种方式确保，薄板坯料由于各模具半部以一均匀的运动相向移动沿通过各模具半部的凹槽预定的外形移动，直到其各纵向边缘在一顶点相遇。将这样形成的开口管固定在该位置，以便焊接其各纵向边缘。为了可接近开口管的开口区域，将各模具半部的上端部段向上翻开。紧接着将在开口区域内相互配置的纵向边缘相互进行纵向接缝焊接。
由DE-PS 966 111已知的处理方式的一决定性的缺点在于，其以加工的薄板的一规定的最小刚度为前提。这样只确保，在各模具半部相向移动时薄板均匀地弯曲成开口管。薄板按这种方式不能有针对性地向一具有精确预定的横截面形状的管子成型，而在成型过程中形成许多不可控制的棱边和折弯，这使得到的管件可能是不适用的。如果薄板如此之薄，以致其在焊接时不能承受不可避免地在其上负担的力，则一按由DE-PS 966 111已知的方法的焊接成形的开口管也导致不符合要求的成型。
由WO 99/67037已知一种尝试，用以消除上述型式的装置的缺点。由该文件已知的处理方式将成型和焊接结合于一个工作站中。为此使用一个模具，其按DE-PS 966 111的模式具有两个在一模具支座上可相互相对移动的模具半部，各模具半部包括各一个圆柱形的半外壳形的凹槽。此外为各模具半部的凹槽分别配置一内部心轴半部，它们在其外表面与凹槽的内表面之间开放一间隙的情况下定位于相应的凹槽中并且与相应的模具半部固定连接。按这种方式在每一模具半部的凹槽的区域内构成一环形间隙。
为了成型管件将待成型的薄板置于各模具半部之间，使其各纵向边缘在紧接着的各模具半部相向移动时可以插进在相应的模具半部中构成的环形间隙中。在各模具半部继续相向移动时各纵向边缘继续向上移到纵向间隙并将薄板弯曲成一开口管。其中在环形间隙的区域内确保薄板坯料的同时在板段的内面和外面上实现的支撑，而不发生不符合要求的折弯和棱边形成。
该称为“滚卷”的成型过程在各纵向边缘相遇于得到的开口管的顶点时结束。在边缘接口借助于一滚子精整滚圆以后可以在其开口的区域内焊接该开口管，而不必将该管子转到另一装置中。
由WO 99/67037已知的方法虽然本应能够制造精确成型的管件，但在实践中显示若干缺点。例如内部心轴的分开的实施形式和在各模具半部的凹槽的区域内环形间隙的构成在制造模具时要求一高的加工精度。机械的实施形式也是明显较复杂的，因为为了从分开的内部心轴中分离完成焊接的管子需要耗费的牵引单元以及为了固定心轴位置需要专门的很有力的压紧装置。在不可避免的狭窄的环形间隙的区域内模具与薄板之间的相对运动还导致薄板表面的损伤和模具的磨损。此外特别在加工薄板时仍然存在危险，即在焊接时由于其中产生的边缘负荷在焊缝的区域内导致不符合要求的成型。
发明内容
从上述的现有技术出发本发明的目的在于，提供一种方法和装置，其按简单的方式能够便宜地制造精确成型的空心型材。
关于开头所述型式的方法该目的按照本发明这样达到，即为了生产开口型材，通过各模具件的相对位置的改变将薄板坯料自由地围绕一在各模具件之间定位的沿薄板坯料的纵向方向延伸的心轴敷设，该心轴的外形确定待制造的空心型材的内形，并且将这样得到的开口型材紧接着以一级或多级通过各模具件的相对位置的各另一改变完成成型。
以相应的方式上述目的关于开头所述型式的装置这样来达到，即一这样的装置按照本发明具有一心轴和一控制装置，心轴的外形符合待制造的空心型材的内形，控制装置发送控制信号以便各模具件从一彼此远离的起始位置到一成型位置以至少两级实现的相对位置的改变。
按照本发明待成型为空心型材的薄板坯料总是围绕一心轴卷起，该心轴确定待生产的型材的内形。其中借助于各模具件实现薄板坯料在心轴上的敷设，使各模具件相互相对和向心轴移动。其中可以这样实现各模具件的涉及的相对位置的改变，即使各模具件同步地相互相向或相互远离移动。但或者也有可能使各模具件分别依次移动。其中，心轴可以停止不动而为了成型开口管使各模具件向其移动。但同样也有可能，将一个模具件固定设置而只通过第二模具件的移动实现各模具件的相对位置的改变。此时将薄板坯料有效地插进固定模具件的为成型设置的凹槽中。这可以借助于可移动的第二模具件来实现。附加或可选择地可以单独或为此共同地利用心轴和底板将薄板坯料在其成型时固定和移动。
在各模具件中以本身已知的方式成型凹槽，它们在成型过程中在下面嵌接薄板坯料配属于它的纵向边缘并且在继续相互相向移动时迫使薄板坯料以其各纵向边缘沿凹槽的内面运动。按这种方式强迫的薄板坯料的运动，如本来由现有技术同样已知的，导致使薄板坯料成型为一开口型材。其中通过心轴在该过程中在空心型材的区域内达到有针对性的受控的折弯形成或弯曲形成，由此能够实现快速的成型。此外心轴在薄板成型时支撑薄板，因为薄板可以贴靠心轴，并且能够这样在短的加工时间内实现空心型材的误差减小的形状相符的制造。
在薄板坯料按本发明方式自由地围绕心轴敷设以后，在至少另一工作步骤中实现得到的最初仍粗糙地成型的开口型材的校准。通过各模具件的相对位置的另一改变产生该校准。这样可以将各模具件为此必要时单独地或共同地压向心轴，以便使开口型材的形状完善地适合于通过待力求达到的制造结果预定的空心型材的最终形状。然后可以无问题地焊接按这种方式预成型的开口型材。
在应用一本发明的方法并且通过一本发明的装置的使用时因此有可能成型一空心型材，而无需使用为此耗费的多个成形元件或不必在一烦琐的易出现故障的过程中将待加工的薄板插入导向开口等中。按照本发明使用的心轴在这里确保使特别薄的薄板虽然其经由成型的宽的拉伸的情况而自由地弯曲，仍允许加工成精确而无误差成型的空心型材。
本发明的方法的一特别应用合理的实施形式的特征在于，将薄板坯料在一底板上敷设在各模具件之间并且紧接着将心轴压向位于底板上的薄板，以便向薄板施加一固定力，借此防止薄板的侧向偏移。心轴在这种情况下实现一双重功能，因为其一方面形成待制造的空心型材的形状而另一方面用作为夹具，借此在薄板坯料成型过程中确保薄板坯料的可靠的位置精确的固定。
通过由心轴施加的力有可能将在接触区域内的结构压印在薄板坯料上。为此可以将心轴构成使其在面对薄板坯料的区域内具有一长度不变(lngenkonst)的形状。例如当将心轴构成圆柱形的、块状的、箱状的或管状的时出现一这样的形状。一适应于心轴的配合件在这里以配合板的形式存在。通过由心轴施加的力可以将薄板坯料在底板与心轴之间压印。也可设想，仅在底板中设置一个凹槽，其中通过由心轴施加的力实现在薄板坯料与底板之间的压印并从而也可提供一形锁合。
本发明的另一应用合理的实施形式在于，除优选通过心轴产生的力锁合以外，也可以实现这种方式的形锁合，即薄板坯料的横向边缘通过在底板的两侧存在的成形元件借助于在侧面紧贴薄板坯料的固定元件防止滑动。此外还可以这样实现薄板的形锁合固定，即在底板上设置例如多个凸起例如销、栓等，它们与薄板坯料的对应的成形元件例如凹槽形锁合地相配合。同样在心轴上实现适当的成形元件，它们再次与薄板的成形元件相配合，以便确保其形锁合地固定。
按照本发明的方法的一特别优选的方案以至少两级实现薄板坯料的成型。一这样实施的成型在要制造特别精确成型的空心型材时特别对于较薄的薄板的加工证明是有利的。这样，多级实现的制造允许首先以大致接近于最终形状预成型由薄板坯料生产的开口型材，以便接着在一个或多个步骤中使其形成其最终形状。这种处理方式顺应当时加工的薄板的倾斜，在推进各模具件的凹槽中时不沿一连续延伸的圆弧变形，而分级地折弯，其中各个折弯级之间的过渡是柔软的。至少在成型的第一级中由薄板坯料成型的开口型材具有一多边形的横截面，其接着按照本发明在至少另一加工级中即校准过程中形成其最终形状。为了此时可靠地避免薄板的扭曲变形，本发明的另一实施形式设定，在接着第一级成型的下一级中借助于一压紧装置引导先前得到的开口型材。一这样的压紧装置能够使薄板坯料的各纵向边缘在由其成形的开口型材的开口的区域内相互平行并在一共同的平面内定位。由于在第一粗成型以后在第二级成型中实现的标准中使成型为开口型材的薄板坯料的各纵向边缘相互相向运动，有利的是，将压紧装置设置成使在校准的每一级中减小开口型材的开口宽度。为了此时确保受控的薄板的成型，在校准的每一级中可以将在开口型材的开口区域内的各纵向边缘保持在一预定间距。
通过压紧装置确保的可靠的开口型材的支撑也能够在其开口的区域内在纵向接缝焊接之前除校准效果外也实施薄板坯料的各边缘的光滑。按这种方式可以生产高质量的焊缝，如其特别在制造本身结构的构件中所要求的。
在一本发明的装置中按照本发明的一有利的实施形式在心轴中成形一凹槽，其定位在这样的区域内，该区域配属于在待制造的型材上待生产的纵向焊缝。通过一这样的凹槽简化焊接过程，因为消除了型材与心轴焊接的危险。此外该凹槽可以用来收容焊接残余物，例如残渣或金属飞溅物。为此可以在凹槽内设置一耐热的收容板条用以收容焊接时附带产生的废料。
但本发明的方法不必要以心轴在焊接时保留在开口型材中为前提，相反已证明，按照本发明使用的各模具件和通过开口管的校准达到的固有刚度对于相应的薄板质量完全足以保证在焊接时开口型材的足够的形状保持性。因此按照本发明的另一方案设定，在开口型材的校准与焊接之间从开口型材中取出心轴。为此可以设置一固定装置，其例如构成钩的形式并在需要时嵌入开口型材的开口时，以便在为了拉出心轴需要的各模具件的小退程时将开口保持在一规定尺寸。然后可以无困难地拉出心轴。紧接着可以重新确定地相向移动各模具件。从而为焊接过程可靠地固定开口型材并且封闭边缘接口。
原则上有可能将心轴由一实心材料制成。当在心轴中嵌入其他的功能元件时，则这尤其是实用的，这些功能元件需要用于空心型材的成形或用于从完成的空心型材中撤走心轴。或者心轴本身也可以由一空心型材，例如一形状稳定的管子的形式制成。其内部然后可以例如用来收容焊接残余物。
可以如下简化心轴从完成的空心型材中的拉出，即使心轴的外形比待制造的空心型材的内部小一微小的尺寸。实际试验已得出，该尺寸相对于待生产的空心型材直至0.2mm是足够的。
在按本发明的方式制成的空心型材上可以按简单方式这样制造各辅助成形元件，例如凹槽等压花，即在一本发明的装置中该心轴具有一压印装置用于绕其敷设的薄板的压印。一心轴也可以设有长度不变的用于压印的辅助结构，假定有可能成型以后取出心轴的话，这例如是在一圆锥形的基体结构中的情况。为了在这里也可靠地构成较大体积的成形元件，为此可以将压印装置构成为可移动超出心轴的圆周的压印模并且在各模具件的凹槽中设置成形元件作为配合件用于由压印装置产生的成型。以相应的方式可以在各模具件的至少一个凹槽的区域内设置一压印装置，其中为此该压印装置同样可以构成为压印模并在心轴中构成一成形元件作为配合件用于由压印装置产生的成型。各嵌入的压印装置优选用液压操作，以便可以可靠地施加需要的压力。同样可设想，使用气动、机械或电力操作的压印装置。
按照本发明的处理方式，其中待成型的薄板坯料的各纵向边缘在成型的第一步骤中自由地沿在各模具件中设置的凹槽的内面运动，这能够无问题地制造具有不同形状的横截面形状的空心型材。为此可以将在各模具件中成形的凹槽构成不同的，同时心轴以相应的方式适应于凹槽的不同的形状。
为了能够多级地实现校准，本发明的装置可以配备一压紧装置，其可向心轴的方向移动。该压紧装置关于一至少两级实现的校准优选具有第一台阶，其厚度符合由薄板坯料待预成型的开口型材的间隙的第一宽度，并且该压紧装置具有至少一个第二台阶，其厚度等于开口型材的间隙的第二宽度。如果心轴中设有一凹槽，该凹槽沿待生产的焊缝延伸，则具有最小厚度的部分具有一高度，其大于待成型的薄板坯料的厚度。该部分然后可以插入凹槽中，该凹槽用作为导向装置并且可以按简单的方式实现心轴的位置准确的定位。在这方面本发明的另一有利的实施形式的特征在于，在压紧装置上构成至少一个转向面，其在处于工作位置的压紧装置中定位成使其将薄板坯料的一个碰到其的纵向边缘转向心轴的方向。
焊接以后有可能通过内部高压成型进一步改变得到的空心型材的形状。在各模具件照旧相向移动时可以通过该内部高压成型将辅助成形元件加进空心型材中。为此各模具件可以设有成形元件，例如凹槽，在内部高压成型的过程中薄板压入这些成形元件中。
由各从属的权利要求得知本发明的其他有利的实施形式并且以下借助示出实施例的附图更详细地加以说明。各附图分别示意示出横向于纵向延长方向的垂直剖面图，在这方面没有不同地说明。
图1一用以成型一空心型材的第一装置在起始位置；图2一嵌入图1所示的装置中的压紧装置；图3-8按图1的装置在一薄板坯料成型为空心型材的过程中的各一个操作位置；图9按图1的装置在焊接一由薄板坯料成型的开口型材料时的一局部的部分地断开的透视图；图10a一用以成型一空心型材的第二装置在起始位置；图10b按图10a的装置的俯视图；图11按图10a、11b的装置的第二操作位置；
图12按图10a、11b的装置的第三操作位置。
具体实施例方式
图1至9中所示的用以制造一纵向接缝焊接的空心型材R的装置V1包括两个模具件2、3，空心型材具有圆形管子的形状，各模具件可相互相对移动地支承在一底板G上。用于制造空心型材R的装置V1的工作长度为例如达到3000mm。
为模具件2、3的相向移动和分离移动设置图中未示出的各调节装置，其中可以分别沿模具件2、3的纵向方向分配设置多个、例如四个，以便确保模具件2、3的尽可能均匀的移动和由模具件2、3施加的力的同样均匀的传送。在这里将调节装置设计成使其以1mm/s至80mm/s的速度推动模具件2、3并同时可施加至少7500kN的力。
在各模具件2、3的为另一个模具件2、3配置的侧面中分别成型一半外壳形的凹槽4、5。凹槽4、5的内面6、7的圆弧的半径RiA符合待制造的管形空心型材R的外半径RaR。
此外装置V1具有一由一实体材料制成的心轴8，其可以由一图中未示出的取出位置移到一工作位置，在该工作位置其在中心设置在模具件2、3之间。经由一适当的图中同样未示出的调节装置可以使心轴8沿垂直方向移动，以便对一在处于起始位置的模具件2、3之间敷设在底板G上的薄板坯料B施加一固定力。
在心轴远离底板G的顶点的区域内在心轴8中成型一槽形的凹槽9，该凹槽从一狭窄的为心轴8的圆周配置的部分9a扩大入一空腔9b，在空腔的底面成型一开口9c，该开口的宽度再次小于部分9a的宽度。凹槽9的狭窄的部分9a的宽度以一过量相当于在待生产的空心型材R上待生产的焊缝S的宽度。在中心相对于狭窄的部分9a定位的开口9c的宽度小于部分9a的宽度。
在空腔9b中设置各收容板条10，它们用于收容焊接残余物。收容板条10由一耐热的材料构成并且可以经由未示出的开口从心轴8中拉出。
此外装置V1包括一剑状成型的压紧装置11，其长度符合心轴8的长度。压紧装置11可以借助于一未示出的调节装置从其为心轴8配置的工作位置移到一在模具件2的侧面设置的等待位置。
压紧装置11具有一上面的横截面成顶盖形构成的部分11a，其肩部11b、11c朝横截面观察向下和向内倾斜相互相向延伸地定位。在部分11a上连接第一台阶11d，该第一台阶沿压紧装置11的长度延伸并且朝横截面观察在中心相对于部分11a定位。第一台阶11d的厚度D1符合一由薄板坯料B成型的开口型材Sr在第一成型级以后的开口Z的宽度。
在第一部分11d下面和朝横截面看在其中心设置构成压紧装置11的第二台阶11e，该台阶11e也沿压紧装置的长度延伸。其厚度D2符合开口型材Sr在第二校准级以后的开口Z的宽度。
最后在压紧装置11的第二台阶11e上成型一刀状构成的薄的第三台阶11f，其同样朝横截面看在压紧装置11的其他的台阶11d、11e中心设置并沿压紧装置的长度延伸。第三部分的厚度D3稍小于开口9c的宽度，后者成型于心轴8的空腔9b的底面中。第三部分11f的高度H大于开口9c在空腔9b的底面的开孔到心轴8的圆周的距离。第三部分在其末端成刀状朝横截面看变尖。
借助于未示出的调节装置使压紧装置11向心轴8的方向下降。此时首先使第三部分11f插入凹槽9中并插入开口9c。开口9c由此在成型过程中构成压紧装置的导向装置。在空心型材R的校准过程中在一个或多个步骤中牵引压紧装置11。
为了焊接由薄板坯料B成型的开口型材Sr优选使用激光焊接装置12。但也可设想，采用其他的焊接设备，例如感应工作的焊接装置，其能够在开口型材Sr的开口Z的区域内实现相互配属的纵向边缘B1、B2的经济的焊接。
激光焊接装置12固定在一支座13上，其借助一未示出的调节装置可以沿开口Z移动。此外支座13支承一精整成型滚子14，其沿焊接方向F以不大的间距设置在激光焊接装置12之前。边缘接口以一确定的力抵抗远控的精整成型滚子14作用，以便消除顶盖形边缘形成并且避免空心型材R在接缝区域的边缘B1、B2的回弹。至少激光焊接装置12应该由一在图中未示出的壳体包围，以便保护操作人员免受光辐射。
此外支座13可以支承一图中未示出的清理装置，其在激光焊接装置到达焊接区域之前清理焊接区域。清理装置可以吸走、刷去或冲走在焊接区域面前存在的污物。
为了边缘B1、B2的平整可以设置滑块15或滚子，其同样固定在支座13上。支座13还可以支承一输入管，借其将保护气体送入焊接区域。优选支座由一调节装置推动，该调节装置在精确的三个自由度中(X、Y、Z方向)是可控制的。
为了提高应用一熔化射束焊接源(Schmelz strahl schweiβquelle)时的生产率，装置V1可以构成为双装置。这能够使一装置装载一新的薄板坯料B并将其成型，同时在另一装置中仍在进行焊接。
在成型过程开始时薄板坯料B位于底板G上。其通过下面具有一微小的平面的心轴8固定并且不能偏移地压向底板G。为此压紧装置11以其刀状部分11f插入凹槽9的开口9c中，直到压紧装置11的上面的部分11a坐在心轴8上并以确定的压力作用到心轴8上(图1)。
然后使两模具件2、3相互相向移动，从而为模具件2、3分别配置的薄板坯料B的边缘B1、B2首先向上挤压并接着逐渐地折弯。如果心轴接近薄板坯料B的直的未折弯的侧边，那么心轴将其压紧使该侧边弯曲形成继续的折弯。
在薄板坯料B的继续卷起时薄板边缘B1、B2在压紧装置11的倾斜的肩部11b、11c上对接。在倾斜的肩部11b、11c使边缘B1、B2转向心轴8的方向。如果它们到达上面的台阶11d的外面，则在薄板坯料B中产生一压力，其结果导致一定的校准效果，将各弯折点展平(图3)。
在压紧装置11通过模具件2、3的微小的移近卸载以后将压紧装置11牵引到使其第二台阶11e变成自由的并处于开口的区域内，该开口由薄板坯料B的边缘B1、B2限定。在模具件2、3继续相向移动时也将边缘B1、B2推到第二部分11e，从而此时也形成由薄板坯料B成型的开口型材Sr的圆度改善的校准效果(图4)。
在剑部再次通过模具件2、3的微小移近而卸载以后，将压紧装置11提高到使其狭窄的部分11f设置于开口Z的区域内(图5)。
紧接着将模具件2、3以高的压力相互相向移动，从而以构成要求的圆度精确地校准开口型材Sr并且校准侧棱的线性度，依此产生一理想的接口。在心轴8与模具件2、3之间剩余的间隙此时只还是极小的(图6)。
在最后的校准以后从凹槽9中拉出压紧装置11。此时压紧装置11的牵引运动可以与模具件2、3的一继续相向移动相组合，以使其尖端处于开口Z的区域内并保证使开口型材的边缘B1、B2精确地保留在中心(图7)。
如果完全拉出压紧装置11，则开口型材Sr完成成型并准备好用于焊接。为了焊接将压紧装置11从边缘区域横向移到其静止位置并且移进由支座13、激光焊接装置12、精整成型滚子14、滑块15和其余的图中未示出的元件构成的精整滚圆和焊接单元。
在从一管端向另一管端移过在开口Z的区域内构成的边缘接口时，精整成型滚子14首先将边缘B1、B2确定地向下挤压。此时如果通过校准将边缘B1、B2未构成足够的圆形时还可以进行一次精整滚圆。在精整成型滚子14的后面滑块15或一相应作用的滚子可以紧接在激光焊接装置12之前压去边缘B1、B2的回弹和高度差异，从而形成一理想的I接口。然后通过由激光焊接装置12发射的激光射束实现开口Z的对焊(图8、9)。
焊接以后，如果是有意义的，可以实行一最终的校准过程。
在通过各模具件的移近使心轴8微小卸载以后一牵引单元从完成的空心型材R中拉出心轴8。现在完成的空心型材R准备好用于取走。利用模具件2、3的定位、薄板坯料B的置入和心轴8在薄板坯料B上面的定位开始一新的加工过程。
在上述的处理方式中模具件2、3相互同步向心轴8移动。但按照一图中未示出的方案在本发明的范围内也有可能这样实施为了开口型材Sr的成型所需要的心轴8和模具件2、3的相对位置的改变，即将各模具件依次向心轴8的方向移动。为了此时确保薄板坯料B的充分的固定，可以将心轴8固定压向薄板坯料B，使在成型过程中可靠地避免滑动。在成型过程中薄板坯料B的可靠的固定还可被这样给予支持，即在底板G上设置多个销形式的成形元件，它们嵌入薄板坯料B的相应的凹槽中，从而确保薄板坯料B的不仅力锁合的而且形锁合的固定。然后可以在第一步骤中将模具件2向心轴8的方向移动，以便成型开口型材Sr的第一半部。紧接着将第二模具件3向心轴8的方向移动，以便也制造开口型材Sr的第二半部。
实现本发明的另一特别应用合理的可能性示于图10a至12中。在那里示出的装置V2具有模具件102、103，它们按照装置V1的模具件2、3构成并且分别具有一凹槽104、105。同样该装置具有如心轴8完全一样成型的心轴108、一如压紧装置11一样成型的压紧装置111和一底板G2。
但不同于装置V1，在装置V2中固定设置第一模具件102，而模具件103可借助于适当的图中未示出的调节装置向固定的模具件102移动或远离其移动。
同样在装置V2中心轴108与压紧装置111一起可以沿水平的方向向模具件102移动或远离其移动。
可移动地支承模具件103的底板G2也可以通过适当的图中未示出的装置水平地向固定的模具件102的方向移动。其中在装置V2中待成型为一管形的开口型材Sr2的薄板坯料Bz的横向边缘B3、B4的区域内在底板G2上设置销形式的成形元件116、117。这些销形的成形元件116、117在敷设到底板G2上的薄板坯料Bz中形锁合嵌入凹槽B5、B6中，它们在中心设置成型于薄板坯料Bz的横向边缘B3、B4中。
为了能够将心轴108设置在薄板坯料Bz上，心轴108在其各端面的区域内在其为底板G2配置的侧面上分别具有一个凹槽118，当将心轴108压到薄板坯料Bz上时在凹槽中嵌入成形元件116、117。
为了相应的薄板坯料Bz成型为开口型材Sr2，将薄板坯料Bz敷设在底板G2上，以使成形元件116、117嵌入薄板坯料Bz的凹槽B5、B6中并将其形锁合固定。其中薄板坯料Bz在中心设置在心轴108的下面，紧接着下降心轴108，直到心轴以上述的固定力压到薄板坯料Bz上。也可设想一种实施形式，其中借助于心轴108产生力锁合并从而可以取消成形元件116、117与薄板坯料Bz中的凹槽B5、B6。此外在心轴的接触区域内的结构也可以提供一形锁合。其中可移动的模具件103处在其远离固定的模具件102的起始位置，在该起始位置上薄板坯料Bz的纵向边缘B1、B2位于模具件102、103的为它们分别配置的凹槽104、105的入口。同时底板G2处于一拉回的起始位置，在该起始位置底板的为固定的模具件102配置的纵向边缘紧挨着模具件102的下面设置(图10a、10b)。
为了薄板坯料Bz的成型接着将底板G2与在其上设置的仍停止不动的模具件103向固定的模具件102的方向移动。与此同步也将心轴108与压紧装置111一起向模具件102的方向移动，同时保持在薄板坯料Bz上施加的固定力。按这种方式为此薄板坯料Bz被迫以其纵向边缘B1移进模具件102的凹槽104中。当纵向边缘B1碰到压紧装置111并且心轴108移进凹槽104时终止该运动(图11)。
一旦到达该位置，就在另一步骤中将可移动的模具件103在现在停止不动的底板G2上向心轴108的方向移动。薄板坯料Bz的纵向边缘B2此时被移进模具件103的凹槽105中，直到凹槽105也碰到压紧装置111并且模具件103到达心轴108(图12)。
也可设想，将底板G2与模具件103同时移动，此时底板G2的速度相当于模具件103的一半速度，从而可以在一加工步骤中实现薄板坯料Bz向一开口型材Sr2的成型。
紧接着实现得到的开口型材Sr2的多级的校准，此时逐步地将心轴8与底板G2和压紧装置111一起以及将模具件103在底板G2上向固定的模具件102的方向移动。
接着按照对装置V1描述的处理方式实现开口型材SrZ开口的焊接和从完成的空心型材中撤走心轴108。
附图标记列表V1、V2 纵向接缝焊接的空心型材R的制造装置2、3，102、103 模具件4、5，104、105 半外壳形的凹槽6、7凹槽的内面8，108 心轴9 凹槽9a 凹槽9的狭窄的部分9b 空腔9c 开口10 收容板条11，111 压紧装置11a 紧装置的上面的部分11b、11c部分11a的肩部11d 压紧装置11的第一台阶11e 压紧装置11的第二台阶11f 压紧装置11的第三台阶12 激光焊接装置13 支座14 精整成型滚子15 滑块116、117销形的成形元件B，Bz 薄板坯料B1、B2 薄板坯料B、Bz的纵向边缘B3、B4 薄板坯料B、Bz的横向边缘B5、B6 薄板坯料B、Bz的横向边缘上的凹槽D1 压紧装置11的第一台阶11d的厚度
D2 压紧装置11的第二台阶11e的厚度D3 压紧装置11的第三台阶11f的厚度F输送方向G，G2底板H压紧装置11的第三台阶11f的高度N焊缝R空心型材RiA 内面6、7的圆弧的半径RaR 待制造的空心型材R的外半径S待生产的空心型材R的焊缝Sr、Sr2 开口型材Z开口型材Sr的开口
权利要求
1.用于由一具有确定的纵向边缘(B1、B2)的薄板坯料(B)制造纵向接缝焊接的空心型材(R)的方法，其中首先将薄板坯料(B)借助于至少两个模具件(2、3)预成型为一开口型材(Sr)，各模具体分别具有一凹槽(4、5)，该凹槽确定待制造的空心型材(R)的至少一部分的外形，并且紧接着将薄板坯料(B)在开口型材(Sr)的区域内相互面对的纵向边缘(B1、B2)相互焊接；其特征在于，为了生产开口型材(Sr)，通过模具件(2、3)的相对位置的改变将薄板坯料(B)自由地围绕一在各模具件(2、3)之间定位的、沿薄板坯料(B)的纵向方向延伸的心轴(8)敷设，该心轴的外形确定待制造的空心型材(R)的内形，并且将这样得到的开口型材(Sr)紧接着一级或多级地分别通过各模具件(2、3)的相对位置的另一改变完成成型。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，至少两级地实现薄板坯料(B)向开口型材(Sr)的成型。
3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，在薄板坯料(B)的成型的第一级中成型一具有多边形横截面的开口型材(Sr)。
4.按照上述权利要求之一项所述的方法，其特征在于，在每一级的校准中减小开口型材(Sr)的开口(Z)的宽度。
5.按照上述权利要求之一项所述的方法，其特征在于，在每一级的校准中纵向边缘(B1、B2)在开口型材(Sr)的开口(Z)的区域内保持一预定的间距。
6.按照上述权利要求之一项所述的方法，其特征在于，将薄板坯料(B)在一底板(G)上敷设在模具件(2、3)之间并且将心轴(8)紧接着压向位于底板(G)上的薄板坯料(B)，以便在薄板坯料(B)上施加一固定力，通过该固定力防止薄板坯料(B)的侧向偏移。
7.按照上述权利要求之一项所述的方法，其特征在于，将薄板坯料(B)在成型过程中在其各横向侧边形锁合和/或力锁合固定。
8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，在薄板坯料(B)的各横向侧边中成形一些成形元件或在薄板坯料(B)的各横向侧边上成形一些成形元件，各成形元件与在底板(G)或在心轴(8)上设置的各固定元件相配合。
9.按照上述权利要求之一项所述的方法，其特征在于，将完成的空心型材(R)和心轴(8)在焊接以后通过一沿纵向方向实现的在心轴(8)与管件(R)之间的相对运动彼此分离。
10.按照上述权利要求之一项所述的方法，其特征在于，将开口型材(Sr)和心轴(8)在焊接之前彼此分离。
11.按照上述权利要求之一项所述的方法，其特征在于，在纵向接缝焊接之前实施薄板坯料(B)的各边缘的精整成型。
12.用于由一具有确定的纵向边缘(B1、B2)的薄板坯料(B)制造纵向接缝焊接的空心型材(R)的装置，该装置包括至少两个模具件(2、3)，各模具件的相对位置是可改变的并且分别具有一凹槽(4、5)，该凹槽确定待制造的空心型材(R)的至少一部分的外形，并且该装置包括一焊接装置(12)，用于在薄板坯料(B)成型为一开口型材(Sr)以后焊接其纵向边缘(B1、B2)；其特征在于，设有一心轴(8)和一控制装置，该心轴的外形符合待制造的空心型材(R)的内形，该控制装置发送控制信号以便各模具件(2、3)从一彼此远离的起始位置到一成型位置以至少两级实现相对位置的改变。
13.按照权利要求12所述的装置，其特征在于，设置一调节装置，用于心轴(8)从一工作位置到一取出位置的移动，在工作位置心轴(8)在各模具件(2、3)之间定位在当时待成型的薄板坯料(B)之上，在取出位置可从装置(1)中取出完成制造的空心型材(R)。
14.按照权利要求13所述的装置，其特征在于，在心轴(8)中成形一凹槽(9)，该凹槽定位在这样的区域内，该区域配属于在待制造的空心型材(R)上待生产的纵向焊缝。
15.按照权利要求14所述的装置，其特征在于，在凹槽(9)中设置一收容板条(10)，用以收容在焊接时附带产生的废料。
16.按照权利要求12至15之一项所述的装置，其特征在于，心轴(8)在接触区域内具有长度不变的结构。
17.按照权利要求12至16之一项所述的装置，其特征在于，心轴(8)的外形比待制造的空心型材(R)的内形小一微小的尺寸。
18.按照权利要求12至17之一项所述的装置，其特征在于，心轴(8)具有一压印装置，用于绕该心轴敷设的薄板的压印。
19.按照权利要求18所述的装置，其特征在于，将压印装置构成为能移动超出心轴(8)的圆周的压印模并且在各模具件(2、3)的凹槽中构成一些成形元件，这些成形元件作为配合件用于由压印装置产生的造型。
20.按照权利要求12至19之一项所述的装置，其特征在于，在各模具件(2、3)的至少一个凹槽(4、5)内设置一压印装置。
21.按照权利要求20所述的装置，其特征在于，压印装置构成为压印模并在心轴(8)中构成一成形元件，该成形元件作为配合件用于由压印装置产生的成型。
22.按照权利要求20所述的装置，其特征在于，心轴(8)设有长度不变的辅助结构。
23.按照权利要求12至22之一项所述的装置，其特征在于，在各模具件(2、3)中成形的凹槽(4、5)构成不同的。
24.按照权利要求12至23之一项所述的装置，其特征在于，该装置包括一压紧装置(11)，该压紧装置可向心轴(8)的方向移动，以便在一由薄板坯料(B)预成型的开口型材(Sr)的区域内构成薄板坯料(B)的纵向边缘(B1、B2)的导向装置。
25.按照权利要求24所述的装置，其特征在于，压紧装置(11)具有第一台阶(11d)，其厚度(D1)符合由薄板坯料(B)预成型的开口型材(Sr)的间隙(Z)的第一宽度，并且压紧装置(11)具有至少一个第二台阶(11e、11f)，其厚度(D2、D3)等于开口型材(Sr)的间隙(Z)的第二宽度。
26.按照权利要求25所述的装置，其特征在于，具有最小厚度(D3)的部分具有一高度(H)，该高度大于待成型的薄板坯料(B)的厚度。
27.按照权利要求25或26所述的装置，其特征在于，在压紧装置(11)上构成至少一个转向面(11b、11c)，该转向面在处于工作位置的压紧装置(11)中定位成使其将一个碰到其的薄板坯料(B)的纵向边缘(B1、B2)转向心轴(8)的方向。
28.按照权利要求12至27之一项所述的装置，其特征在于，固定设置一模具件(102)。
29.按照权利要求12至27之一项所述的装置，其特征在于，底板(G2)可向实现各模具件(102、103)的相对位置的改变的同一运动方向移动。
30.按照权利要求12至29之一项所述的装置，其特征在于，心轴(108)可向实现各模具件(102、103)的相对位置的改变的同一运动方向移动。
31.按照权利要求12至30之一项所述的装置，其特征在于，在底板(G2)上构成一些成形元件(116、117)，它们与当时待成型的薄板坯料(Bz)的对应的成形元件相配合，以便形锁合固定和/或预压印相应的薄板坯料(Bz)。
32.按照权利要求12至31之一项所述的装置，其特征在于，在心轴(8)上构成一些成形元件(116、117)，它们与当时待成型的薄板坯料(Bz)的对应的成形元件相配合，以便形锁合固定和/或预压印相应的薄板坯料(Bz)。
33.按照权利要求12至32之一项所述的装置，其特征在于，装置具有一IHU。
全文摘要
本发明涉及一种用于由一具有确定的纵向边缘(B1、B2)的薄板坯料(B)制造纵向接缝焊接的空心型材(R)的方法和装置，其中首先将薄板坯料(B)借助于至少两个模具件(2、3)预成形为一开口型材(Sr)，各模具件分别具有一凹槽(4、5)，它们确定待制造的空心型材(R)的至少一部分的外形，并且紧接着将薄板坯料(B)在开口型材(Sr)的区域内相互面对的纵向边缘(B1、B2)相互焊接。本发明的方法和装置能够按简单的方式便宜地制造精确成型的空心型材。其这样达到，即为了生产开口型材(Sr)，通过模具件(2、3)的相对位置的改变将薄板坯料(B)自由地围绕一在模具件(2、3)之间定位的沿薄板坯料(B)纵向方向延伸的心轴(8)敷设，该心轴的外形确定待制造的空心型材(R)的内形，并且将这样得到的开口型材(Sr)紧接着一级或多级地通过模具件(2、3)的相对位置的各另一改变完成成型。
文档编号B21D5/10GK101065197SQ200580032110
公开日2007年10月31日 申请日期2005年9月8日 优先权日2004年9月24日
发明者M·布吕根布罗克, T·弗莱米希, W·里图佩尔, M·特法 申请人:蒂森克虏伯钢铁股份公司