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Die
Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Entfernen von Dellen aus
einer elektrisch leitenden, flächigen
Struktur zur Ausbildung einer glatten Struktur, gemäß dem Oberbegriff
von Patentanspruch 1 sowie von einer Vorrichtung zur Ausführung des
Verfahrens nach Patenanspruch 4.
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Solche
flächigen,
elektrisch leitfähigen
Strukturen sind beispielsweise Stahlblechkarosserien von Kraftfahrzeugen,
welche durch Unfallbeschädigungen
oder Umwelteinwirkungen wie Hagel verbeult werden. Zur Beseitigung
der dann in der Karosseriestruktur vorhandenen Dellen sind aus dem
Stand der Technik verschiedene Reparaturmethoden bekannt, welche
rein mechanische Kräfte
wie Ausbeulen, Ausdrücken,
Ziehen usw. auf die Delle anwenden.
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Verwendet
werden dabei Druck-Schlag- und Ziehvorrichtungen, insbesondere stiftartige
Kunststoff- oder Metallelemente, die in den Dellengrund eingeklebt
werden und nach Aushärtung
des Klebstoffs mittels einer zangenartigen Vorrichtung in die gewünschte Lage
mechanisch zurückgezogen
werden. Die Klebeverbindung zwischen dem Karosserieblech bzw. der
Lackschicht und den stiftartigen Kunststoff- oder Metallelemente
muss dann wieder gelöst
werden. Nachteilig bei dieser Vorgehensweise ist daher der relativ
hohe Zeitaufwand, da die Klebstoffreste nach der Reparatur beseitigt
werden müssen
sowie die Kosten für
das Verfahren, da insbesondere die Klebstoffe relativ teuer sind.
Bei einem weiteren bekannten Verfahren werden stiftartige Metallelemente
am Dellengrund angeschweißt
und das Blech durch mechanische Kraftanwendung in die ursprüngliche
glatte Position zurückgezogen.
Durch den Schweißvorgang
wird jedoch die Lackierung der Karosserie im Bereich der Delle beschädigt und
das Verfahren ist wegen des notwendigen Entfernens des Stifts und
der erforderlichen Nachlackierung sehr zeitaufwendig.
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Gemäß
DE 21 59 515 A und
DE 10 2005 033 651
A1 wird ein Elektrolastmagnet bzw. ein Permanentmagnet
direkt in eine Delle im Blech eines Fahrzeugs gesetzt und dann der
Elektromagnet bzw. der Permanentmagnet mechanisch durch Zugkräfte belastet.
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Aus
der
DE 27 42 574 A1 ist
ein Verfahren zur Entfernung von Aufwerfungen an elektrisch leitenden
Materialien mit Hilfe elektromagnetischer Kräfte bekannt, bei welchem eine
erste Stromquelle einen ersten Stromimpuls und eine zweite Stromquelle
einen zweiten Stromimpuls entgegen gesetzter Polarität durch
eine Spule erzeugt, wobei die Anstiegszeit des zweiten Stromimpulses
kürzer
als die Anstiegszeit des ersten Stromimpulses ist und die Anstiegszeiten
im Bereich von 0,08 bis 1,6 Millisekunden bzw. im Bereich von 10
bis 40 Mikrosekunden liegen. Aufgrund der kurzen, impulsartigen
Einwirkung des elektromagnetischen Feldes kann eine starke impulsive
elektromagnetische Kraft erzeugt werden. Genauer wird der erste
Impuls gar nicht zu Ende geführt,
da andernfalls nur eine repulsive Kraft entstehen und die Delle
sich vergrößern würde. Deshalb
führt man
den ersten Impuls nicht zu Ende, sondern kehrt den Strom durch den
Induktor um. Aufgrund dessen wird eine starke impulsive elektromagnetische
Zugkraft auf die Delle erzeugt.
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In ähnlicher
Weise offenbart auch die
US
39 98 081 A ein Verfahren zur Entfernung von Dellen mittels
elektromagnetischer Kräfte,
bei dem mittels Kondensatoren kurzzeitige Strompulse in einer Spule erzeugt
werden. Die Anstiegszeiten der Strompulse liegen dabei im Bereich
zwischen 0,8 bis 1,6 Millisekunden. Bei langsameren Anstiegszeiten
wird die Werkstückoberfläche gekühlt.
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Der
Prozess ist jedoch nach dem Start auch aufgrund der sehr kurzen
Wirkungsdauer nicht mehr beeinflussbar. Es lässt sich lediglich für die nächste Anwendung
die Höhe
der ersten Stromimpulses und der Grad der Umkehrung über die
Spannung an der Kondensatorbatterie einstellen, während die
Anstiegsgeschwindigkeit der Stromimpulse und die Geschwindigkeit
der Umkehrung durch die Hardware vorgegeben sind.
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Weiterhin
entstehen Dellen in der Regel durch Kaltverformung, wodurch Eigenspannungen
in der Struktur entstehen. Nachteilig bei dem vorstehend beschriebenen
Verfahren ist, dass wegen der sehr kurzen Wirkungsdauer des elektromagnetischen
Feldes diese Eigenspannungen in der Struktur nicht oder nur unwesentlich
beseitigt werden, so dass diese Eigenspannungen eine Rückverformung
der Dellen mittels elektromagnetischer Kräfte erschweren.
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Vor
diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entfernen von Dellen
aus elektrisch leitfähigen,
flächigen
Strukturen derart weiter zu entwickeln, dass es einen flexibleren
Einsatz erlaubt und bessere Resultate liefert.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 4 gelöst.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
Erfindung nutzt ein induktives Verfahren zum Beseitigen von Dellen,
mit dem Wärme
und elektromagnetische Kraft miteinander kombiniert werden.
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Die
Wärme wird
angewendet, weil die Delle dadurch entstanden ist, dass die metallische
Struktur im Bereich der Delle zuvor kaltverformt wurde. Bedingt
durch diese Kaltverformung entstehen Eigenspannungen in der Struktur,
welche durch Anwendung der Wärme, ähnlich wie
beim Spannungsarmglühen
von Metallen beseitigt werden. Die durch das elektromagnetische
Feld in dem elektrischen Leiter im Bereich der Delle erzeugte Wärme verursacht
daher einerseits eine Reduktion der durch die Kaltverformung erzeugten
inneren Spannungen, gleichzeitig aber auch eine Materialausdehnung
in der Ebene der Struktur. Die auf das Material wirkende elektromagnetische
Kraft sorgt dann dafür,
dass die durch die Wärme
und die dadurch verursachte Ausdehnung unter Dehnspannung gesetzte
Struktur in die der ursprünglichen
Kaltverformung entgegen gesetzten Richtung über den glatten Zustand hinaus
umschnappt. Wenn dann das elektromagnetische Feld außer Kraft
gesetzt wird, wird keine elektromagnetische Kraft noch Wärme induktiv
erzeugt und die dadurch hervor gerufene Abkühlung der Struktur sorgt dafür, dass
sie sich in den glatten Zustand rückverformen kann.
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Die
Wirkung basiert darauf, dass eine von Wechselstrom durchflossene
Induktionsspule ein elektromagnetisches Feld im Bereich der Delle
erzeugt. Wird die elektrisch leitende Delle von dem elektromagnetischen
Feld durchsetzt, werden in ihr elektrische Ströme erzeugt, die zur Erwärmung der Struktur
im Bereich der Delle führen.
Gleichzeitig wirken elektromagnetische Kräfte, die einen attraktiven oder
einen repulsiven Charakter haben können. Das heißt, dass
durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht nur konkave,
sondern auch konvexe Dellen in einer Struktur beseitigt werden können. Bei
der Anwendung des induktiven Verfahrens können abhängig vom Werkstoff der Struktur und
von der gewünschten
Wirkrichtung der elektromagnetischen Kräfte daher entweder ziehende
Kräfte
oder abstoßende
Kräfte
(Zug- oder Druckkräfte) erzeugt
werden. Das Verfahren kann bei allen ferromagnetischen wie auch
bei nicht-ferromagnetischen Strukturen
(paramagnetische, diamagnetische Materialien) angewendet werden.
Wesentlich ist, dass die Struktur elektrisch leitfähig ist,
damit durch magnetische Induktion dort ein Strom und damit Erwärmung erzeugt
werden kann. Anwendbar ist das Verfahren daher unter anderem auf
metallische Werkstoffe, kohlenstoffbasierte Werkstoffe wie CFK-Werkstoffe sowie
auf alle Strukturen, in welchen elektrisch leitfähige Partikel eingebunden sind.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
hat weiterhin den Vorteil, dass es ohne jegliche mechanische Krafteinwirkung
und ohne Beschädigung
der Oberfläche
der Struktur wirkt. Eine besonders zu bevorzugende Anwendung des
Verfahrens besteht daher im Ausbeulen von Fahrzeugkarosserien durch Dellenziehen
oder -drücken,
da solche Karosserien üblicherweise
lackiert sind und der Lack bei Anwendung des Verfahrens nicht beschädigt wird.
Nicht zuletzt ist das Verfahren schnell durchführbar, da es keinerlei Montageschritte
erfordert und lediglich durch Erzeugen eines elektromagnetischen
Felds im Bereich der Delle durchgeführt wird.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
kann mit einer einzigen induktiven Quelle und einer einzigen Induktionsspule
durchgeführt
werden, wobei während
der Anwendung des Verfahrens das elektromagnetische Feld je nach
dem erforderlichen Verhältnis zwischen
der Erwärmung
der Struktur und der auf sie wirkenden elektromagnetischen Kraft
bevorzugt verändert
bzw. gesteuert wird, beispielsweise sprunghaft und/oder rampenhaft.
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Es
ist allerdings auch möglich,
dass mehrere voneinander unabhängige
Induktionsquellen oder Magnetfelderzeuger eingesetzt werden können, wobei
wenigstens eine Induktionsquelle für die Erwärmung und wenigstens eine weitere
Induktionsquelle für
die Erzeugung der elektromagnetischen Zug- bzw. Druckkraft vorgesehen
ist. In diesem Fall kann die kräfteerzeugende
Induktionsquelle mit Gleichstrom gespeist oder durch einen Permanentmagneten
gebildet werden. Nicht zuletzt ist es möglich, dass die Erwärmung und
die Krafterzeugung nicht gleichzeitig, sondern hintereinander erfolgen.
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Da
die induktiv erzeugte Wärme
und Kraft aber bevorzugt gleichzeitig wirken, ist es notwendig, dass
sie als physikalische Größen oder
Prozessparameter in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen. Eine
zu große
bzw. zu schnelle Erwärmung bei
gleichzeitig schwachen elektromagnetischen Kräften kann zu einer Schädigung der
Oberfläche
der Struktur führen,
welche insbesondere bei einer Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
im Karosseriebereich von Fahrzeugen lackiert ist, ohne dass sich
ausreichende Zug- oder Druckkräfte
einstellen. Umgekehrt können
zu große
elektromagnetische Kräfte
ohne entsprechende Erwärmung
nicht zur Ausbildung einer glatten Oberfläche der Struktur im Bereich
der Delle führen.
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Bei
ferromagnetischen Strukturen wie Stahlblechkarosserien von Fahrzeugen
ist das Verhältnis zwischen
der in der Struktur im Bereich der Delle eingebrachten Wärmemenge
und der dort wirkenden elektromagnetischen Kraft abhängig von
der Frequenz und der Feldstärke
des elektromagnetischen Felds. Dagegen hängt die Größe der elektromagnetischen
Kraft nur von der Feldstärke,
nicht aber von der Frequenz des elektromagnetischen Felds ab. Diese
Verfahrenparameter sind weiterhin nicht nur vom Werkstoff der Struktur,
sondern auch von deren Dicke abhängig.
Wesentlich ist daher auch, wie groß die Eindringtiefe des elektromagnetischen
Felds in die Oberfläche
ist. Bevorzugt wird das Verfahren für dünnwandige ferromagnetische
Strukturen verwendet.
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In
Anwendung des Verfahrens bedeutet dies, dass für eine möglichst große Bandbreite der Anwendung
des Verfahrens wenigstens eine Induktionsquelle oder wenigstens
ein Magnetfelderzeuger wenigstens einen mindestens eine Induktionsspule speisenden
elektrischen Generator aufweist, der derart ausgebildet ist, dass
insbesondere die Stromstärke
und/oder die Frequenz des die Induktionsspule durchfließenden Stromes
steuerbar ist. Zur Realisierung einer Regelung können die Stromstärke und/oder
die Frequenz des die Induktionsspule durchfließenden Stromes auch abhängig von
einer Abweichung des Ist-Verformungswegs
der Delle von einem vorgegebenen Soll-Verformungsweg als Stellgrößen gesteuert
werden.
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Die
Frequenz und/oder die Stromstärke
des die Induktionsspule durchfließenden Stroms wird dann während der
Anwendung des Verfahrens variiert, um das Verhältnis zwischen den beiden Größen Wärme und
Kraft zu verändern,
nämlich
entweder durch die oben beschriebene Regelung oder mittels Steuerung
durch eine Bedienperson. Weil man bei der Anwendung des Verfahrens
eine visuelle Rückkopplung
dadurch erhält,
dass die Struktur beispielsweise noch nicht ausreichend verformt
bzw. geglättet ist,
können
Prozessparameter wie beispielsweise die Frequenz und die Stromstärke des
die Induktionsspule durchfließenden
Stroms auch durch die Bedienperson am elektrischen Generator eingestellt
werden.
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Es
ist allerdings auch möglich,
dass durch Fokussierung auf spezielle Anwendungen mit konstanter
Frequenz und konstanter Stromstärke
des Stroms gearbeitet wird. Um Oberflächenbeschädigungen zu vermeiden, werden
in der Regel niedrigere Aufheizraten bevorzugt. Für speziellen
Anwendungsfälle
sind höhere
Aufheizraten aber nicht ausgeschlossen.
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Für eine Regelung
des Verformungswegs als Regelgröße wird
der aktuelle Ist-Verformungsweg mittels
einer geeigneten Sensoreinrichtung erfasst. Wird die Sensoreinrichtung
zur Erfassung des Ist-Verformungswegs in Bezug auf die ebene Struktur
oder Fläche
auf Null geeicht, weist beispielsweise eine Vorzeichenänderung
von Plus auf Minus oder umgekehrt auf das Prozessende hin, woraufhin
ein Stoppsignal erzeugt wird, das die Wirkung der Induktionsquelle
beendet, beispielsweise dadurch, dass der elektrische Generator
abgeschaltet wird. Dazu sind geeignete Sensoren einsetzbar wie beispielsweise
Näherungs- oder Mikroschalter. Über den
Verformungsweg als Regelgröße kann
dann das Verfahren gesteuert oder geregelt werden. Mit anderen Worten
werden die Prozessparameter wie die Anwendungszeit des Verfahrens,
die Stromstärke und/oder
die Frequenz des die Induktionsspule durchfließenden Stroms über das
Stellglied Generator solange angepasst bzw. verändert, bis der Ist-Verformungsweg dem
Soll-Verformungsweg entspricht. Dieser Soll-Verformungsweg ist insbesondere dann erreicht,
wenn die Delle in die der ursprünglichen Kaltverformung
entgegen gesetzten Richtung über den
glatten Zustand hinaus umschnappt.
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Das
Verfahren kann beispielsweise durch eine geeignete Start-/Stoppeinrichtung
am elektrischen Generator oder an der Induktionsspule gestartet
und damit im Fall einer Steuerung auch gestoppt werden. Das Verfahren
wird dann solange durchgeführt,
so lange ein von der Bedienperson an der Start-/Stoppeinrichtung
ausgelöstes
externes Signal an einer Steuereinrichtung des elektrischen Generators
ansteht. Die Rückkopplung
ist in diesem Fall visuell. Um durch Unaufmerksamkeit der Bedienperson
verursachten Schäden
vorzubeugen, kann in der Steuereinrichtung des elektrischen Generators
eine maximale Anwendungsdauer für
das Verfahren vorgegeben werden. Nach Ablauf dieser Zeit wird das Verfahren
automatisch unterbrochen, unabhängig davon,
dass das externe Startsignal noch ansteht. Für Fortsetzung des Verfahrens
muss dann das externe Signal nochmals eingegeben bzw. ausgelöst werden.
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Der
Status des elektrischen Generators, beispielsweise EIN bzw. AUS
wird der Bedienperson bevorzugt kontinuierlich signalisiert. Das
Signal kann beispielsweise durch ein LED und/oder einen Summer optisch
und/oder akustisch angezeigt werden. Die Einspeisung des Signalerzeugers
an der Induktionsspule erfolgt beispielsweise durch in einer Sonderwicklung
induzierten Spannung. Alternativ kann die Einspeisung auch durch
den Generator erfolgen. Die Einstellung der beiden elektrischen
Größen Stromstärke und
Frequenz des die Induktionsspule durchfließenden Stroms erfolgt bevorzugt
unabhängig
und getrennt voneinander.
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Die
Stromstärke
durch die Induktionsspule wird bevorzugt über eine PWM (Pulsweitenmodulation)
eingestellt bzw. eingeregelt. Diese ist direkt abhängig von
der Ausführung
der Induktionsspule und kann im Bereich zwischen einem und einigen
hundert Ampere liegen.
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Die
Induktionsspule kann mit einem Feldformer bzw. Feldverstärker versehen
sein, beispielsweise in Form eines Spulenkerns. Dieser kann in Abhängigkeit
vom gewählten
Frequenzbereich für
den Strom aus magnetisch leitenden oder aus elektrisch nicht leitendem
Werkstoff (Sinterwerkstoff, pulververpresster Werkstoff) für höhere Frequenzen,
aus nanokristalline, oder amorphem Werkstoff für den mittleren Frequenzbereich
oder aus Transformatorblech (kalt oder warm gewalzt) für niedrige
Frequenzen bestehen.
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Die
anwendungsrelevanten Frequenzen liegen je nach der Tiefe der Delle
bzw. dem erforderlichen Verformungsweg oder konstruktiven Gegebenheiten
der Struktur (Zugänglichkeit)
zwischen einigen Herz oberhalb der üblichen Industriefrequenz und
einigen Hundert kHz. Mit Rücksicht
auf Wirkungsweise, einfache Einstellbarkeit und Sicherheit (höhere Frequenzen
benötigen
eine höhere
Spannung) werden Frequenzen bis ca. 20 kHz bevorzugt. Höhere Frequenzen
sind zwar nicht ausgeschlossen, diese verursachen jedoch eine zu
schnelle und schwer zu kontrollierende Erwärmung, ohne dass die notwendige elektromagnetische
Kraft erzeugt wird. Bei Anwendung von mehreren Magnetfelderzeugern
kann die Frequenz im Krafterzeuger auch Null betragen, so dass auch
ein Permanentmagnet eingesetzt werden kann.
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Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. In
der Zeichnung zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform,
welche auf eine Struktur mit einer Delle angewendet wird;
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2 eine
schematische Querschnittsdarstellung der Struktur von 1 in
einem überstreckten
Zustand;
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3 eine
schematische Querschnittsdarstellung der Struktur von 1 in
einem glatten Zustand;
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4 eine
schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer
weiteren Ausführungsform.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Die
in 1 gezeigte bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung 1 zum
Entfernen von Dellen 2 aus einer flächigen und elektrisch leitenden, bevorzugt
dünnwandigen
Struktur 4 zur Ausbildung einer glatten Struktur weist
wenigstens einen Magnetfelderzeuger 6 mit wenigstens einem
elektrischen Generator 8 auf, welcher mindestens eine Induktionsspule 10 zur
Erzeugung eines die Struktur 4 zumindest im Bereich der
Delle 2 durchdringenden elektromagnetischen Felds beispielsweise
mit Wechselstrom bestromt. Die Struktur besteht vorzugsweise aus
einem ferromagnetischen Metallblech, insbesondere einer Stahl blechkarosserie
eines Kraftfahrzeugs.
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Der
elektrische Generator 8 und die Induktionsspule 10 sind
bevorzugt in einem gemeinsamen Gehäuse 12 untergebracht,
welches als Handhabungsgerät 1 von einer
Bedienperson auf der zu reparierenden Struktur 4 angewendet
wird. Dabei ist die Delle 2, wie in 1 gezeigt,
beispielsweise durch mechanische Einwirkung von außen entstanden
und dann in Bezug zur restlichen Struktur 4 der Karosserie
konkav ausgebildet.
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Der
elektrische Generator 8 ist bevorzugt ein Generator zur
Erzeugung mittelfrequenter Ströme
in der Induktionsspule 10, welcher beispielsweise an das
Stromnetz angeschlossen, aber auch batteriebetrieben sein kann.
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Der
physikalische Hintergrund des Verfahrens, welches mit dem Handhabungsgerät 1 ausgeführt wird,
basiert darauf, dass die metallische Struktur 4 von dem
elektromagnetischen Feld derart durchsetzt wird, dass einerseits
die Struktur 4 im Bereich der Delle 2 erwärmt wird
und andererseits die vom elektromagnetischen Feld auf die Delle 2 ausgeübte elektromagnetische
Kraft dafür
sorgt, dass die Delle 2 in die der ursprünglichen
Kaltverformung entgegen gesetzten Richtung ein Stück weit über den glatten
oder ebenen Zustand hinaus umschnappt, wie 2 zeigt.
Wenn dann das elektromagnetische Feld außer Kraft gesetzt wird, sorgt
die dadurch hervor gerufene Abkühlung
der Struktur 4 im Bereich der Delle 2 dafür, dass
sie sich in den glatten Zustand rückverformen kann, wie er in 3 gezeigt
ist.
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Das
Verfahren kann bei ferromagnetischen wie auch bei nicht-ferromagnetischen
Strukturen 4 (paramagnetische, diamagnetische Materialien)
angewendet werden, wesentlich ist, dass das Material 4 elektrisch
leitfähig
ist, damit durch magnetische Induktion dort ein Strom und damit
Wärme erzeugt
werden kann. Bevorzugt wird das Verfahren zum Ausbeulen von Karosserieblechen 4 aus
Stahl oder aus Alu angewendet, es ist jedoch nicht auf diese Anwendungen
beschränkt
und kann bei jeglichen elektrisch leitenden Strukturen 4 durchgeführt werden.
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Bevorzugt
ist am elektrischen Generator 8 oder an der Induktionsspule 10 eine
Start-/Stoppeinrichtung 14 vorgesehen ist, welche zumindest
durch ein externes Startsignal durch die Bedienperson steuerbar
ist. Zunächst
wird eine Stirnfläche 16 des Magnetfelderzeugers 6,
an welcher die Feldlinien des das elektromagnetischen Felds austreten,
auf die Struktur 4 aufgelegt, so dass der radial äußere Teil
der Stirnfläche 16 den
glatten Rand der Delle 2 im Bereich der unverformten Struktur 4 kontaktiert. Zum
Start des Verfahrens wird dann das Startsignal, beispielsweise über einen
Startknopf 18 der Start-/Stoppeinrichtung 14 eingegeben,
woraufhin der elektrische Generator 8 einen Strom in die
Induktionsspule 10 einspeist, welcher in dem über die Stirnfläche 16 magnetisch
kurz geschlossenen Dellenbereich 2 ein elektromagnetisches
Feld erzeugt. Durch eine Anzeigeeinrichtung 20 am Handhabungsgerät 1 wird
dann das Anliegen des externen Startsignals, d. h. der Zustand des
durch die Bedienperson gedrückten
Startknopfs 18 durch akustische und/oder optische Signale
anzeigt.
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Als
Prozessgrößen des
Magnetfelderzeugers 6 werden bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
wenigstens die Stromstärke
und/oder die Frequenz des die Induktionsspule 10 durchfließenden Stroms
und/oder die Anwendungsdauer des Verfahrens in Abhängigkeit
von der Abweichung des Ist-Verformungswegs der Delle 2 von
einem vorgegebenen Soll-Verformungsweg eingestellt. Die Einstellung
der beiden elektrischen Größen Stromstärke und
Frequenz des die Induktionsspule 10 durchfließenden Stroms
erfolgt bevorzugt unabhängig
und getrennt voneinander.
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Die
Rückkopplung über den
Erfolg einer Anwendung des Verfahrens ist bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
gemäß 1 bis 3 visuell. Um
durch Unaufmerksamkeit der Bedienperson verursachten Schäden vorzubeugen,
kann in einer hier nicht separat gezeigten Steuereinrichtung des
elektrischen Generators 8 eine maximale Anwendungsdauer
für das
Verfahren vorgegeben werden. Nach Ablauf dieser Zeit wird das Verfahren
automatisch unterbrochen unabhängig
davon, dass das externe Startsignal noch ansteht. Für Fortsetzung
des Verfahrens muss dann das externe Signal über den Startknopf 18 nochmals
eingegeben werden.
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Wie
eingangs bereits erläutert,
basiert die Wirkung des Verfahrens darauf, dass die von Wechselstrom
durchflossene Induktionsspule 10 ein elektromagnetisches Feld
im Bereich der Delle 2 erzeugt. Wird die elektrisch leitende
Delle 2 von dem elektromagnetischen Feld durchsetzt, werden
in ihr elektrische Ströme
erzeugt, die zur Erwärmung
der Struktur 4 im Bereich der Delle 2 führen. Gleichzeitig
wirken elektromagnetische Kräfte,
die Zugkräfte
oder Druckkräfte
sein können.
Da die Delle 2 im vorliegenden Fall in Bezug zum Magnetfelderzeuger 6 konkav
ist, muss die Induktionsspule 10 vom elektrischen Generator 8 derart
angeregt werden, dass das elektromagnetische Feld Zugkräfte auf
die Delle 2 erzeugt. Falls jedoch die Delle 2 in
Bezug zur Lage des Magnetfelderzeugers 6 eine prominente
oder konvexe Form aufweist, was dann der Fall sein kann, wenn eine
Delle 2 vom Inneren der Struktur aus bearbeitet wird, muss
die Induktionsspule 10 vom Generator 8 derart
bestromt werden, dass sie auf die Delle 2 Druckkräfte ausübt.
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Die
durch das elektromagnetische Feld in der elektrischen Struktur 4 im
Bereich der Delle 2 erzeugte Wärme verursacht einerseits eine
Reduktion der durch die zuvor statt gefundene Kaltverformung erzeugten
inneren Spannungen, gleichzeitig aber auch eine Materialausdehnung
im Bereich der Delle 2. Die auf das Material der Delle 2 wirkende
elektromagnetische Kraft sorgt dann dafür, dass das durch die Wärme und
die dadurch verursachte Ausdehnung unter Dehnspannung gesetzte Material 2 in Richtung
einer glatten Struktur 4 gezogen wird und darüber hinaus
in die der ursprünglichen
Kaltverformung entgegen gesetzten Richtung unter Überschreitung
der glatten Nulllage überschnappt,
wie aus 2 hervorgeht. Danach wird das
elektromagnetische Feld außer
Kraft gesetzt, damit die dadurch hervor gerufene Abkühlung und
Entspannung der Struktur 4 im Bereich der Delle 2 dafür sorgt,
dass diese sich in den glatten Zustand gemäß 3 rückverformen
kann.
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Das
Verfahren kann bei metallischen ferromagnetischen wie auch bei nicht-ferromagnetischen Strukturen 4 (paramagnetische,
diamagnetische Materialien) angewendet werden, wesentlich ist, dass das
Material elektrisch leitfähig
ist, damit durch magnetische Induktion dort ein Strom und damit
eine Erwärmung
erzeugt werden kann.
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Für eine möglichst
große
Bandbreite der Anwendung des Verfahrens ist der die Induktionsspule 10 speisende
elektrische Generator 8 bevorzugt derart ausgebildet ist,
dass insbesondere die Stromstärke
und die Frequenz des die Induktionsspule 10 durchfließenden Stromes
steuerbar ist. Die Frequenz und/oder die Stromstärke des die Induktionsspule 10 durchfließenden Stroms
werden dann während
der Anwendung des Verfahrens variiert, um das Verhältnis zwischen
den beiden Größen Wärme und
Kraft durch die Bedienperson zu verändern. Bei der Anwendung des
Verfahrens erhält
die Bedienperson eine visuelle Rückkopplung
dadurch, dass die Struktur 4 beispielsweise noch nicht
ausreichend verformt ist, so dass die genannten Prozessparameter
am elektrischen Generator 8 nachgestellt werden müssen.
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Eine
spürbare
und sichtbare Rückkopplung erhält die Bedienperson
dadurch, dass die Struktur 4 im Bereich der Delle 2 zunächst hör- und fühlbar über die
glatte Nulllage hinaus überschnappt,
wie der Zustand in 2 zeigt. Dieses Überschnappen
des Dellengrunds 22 kann die Bedienperson am Magnetfelderzeuger 6 spüren, weil
der Dellengrund 22 gegen die Stirnfläche 16 des Magnetfelderzeugers 6 schlägt und bedingt
durch diesen Kraftimpuls das Handhabungsgerät 1 gegen die Wirkung
der von der Bedienperson ausgeübten
Haltekraft von der Struktur 4 kurzzeitig abhebt. Nach Außerkraftsetzen
des elektromagnetischen Felds durch die Bedienperson, was eine Abkühlung und
Entspannung der Struktur 4 im Bereich der Delle 2 bewirkt,
nimmt diese dann den glatten Zustand gemäß 3 ein.
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Alternativ
kann gemäß der in 4 gezeigten
Ausführungsform
eine Sensoreinrichtung 24 zur Aussteuerung von Signalen
abhängig
vom Ist-Verformungsweg
der Delle 2 vorgesehen sein. Diese Signale werden dann
in eine Steuereinrichtung 30 des elektrischen Generators 8 eingesteuert.
Bevorzugt beinhaltet die Sensoreinrichtung 24 einen durch
eine Feder 26 in den Dellengrund 22 vorgespannten,
und bevorzugt innerhalb der Induktionsspule 10 längsbeweglich
geführten
und durch eine Öffnung
in der Stirnfläche 16 ragenden
Messbolzen 28, welcher bei der Verformung der Delle 2 gemäß eines
vorgegebenen Soll- Verformungswegs
gegen die Federkraft in 4 nach oben bewegt wird und
dort mit seinem anderen Ende einen elektrischen Endschalter 30 der Steuereinrichtung
betätigt,
welcher daraufhin seine Schaltstellung von einer die Induktionsspule 10 mit dem
Generator 8 koppelnden in eine die Induktionsspule 10 vom
Generator 8 trennende Schaltstellung ändert, wie anhand von 4 leicht
vorstellbar ist.
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Auf
diese Weise wird eine Regelung verwirklicht, durch welche der Magnetfelderzeuger 6 abhängig von
der Abweichung des Ist-Verformungswegs, welchen der Messbolzen 28 misst,
vom Soll-Verformungsweg gesteuert wird, welcher durch die Lage des
Endschalters 30 in Bezug zum Messbolzen 28 vorgegeben
ist. Dieser Soll-Verformungsweg ist insbesondere dann erreicht,
wenn die Delle 2 in die der ursprünglichen Kaltverformung entgegen
gesetzten Richtung über
den glatten Zustand hinaus gemäß 2 umschnappt.
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Denkbar
ist jedoch auch eine Regelung, bei welcher als Stellgrößen die
Stromstärke
und/oder die Frequenz des die Induktionsspule 10 durchfließenden Stroms
und/oder die Anwendungsdauer des elektromagnetischen Felds abhängig von
der Abweichung des Ist-Verformungsweges vom Soll-Verformungsweg
automatisch eingestellt werden.