DE102005004474B3

DE102005004474B3 - Bördelvorrichtung und Bördelverfahren zum Umlegen eines Bördelstegs eines Bauteils um eine Bördelkante

Info

Publication number: DE102005004474B3
Application number: DE102005004474A
Authority: DE
Inventors: Marc Burzlaff; Stefan Reith; Manfred Hohmann
Original assignee: Edag Engineering and Design AG
Current assignee: EDAG GmbH and Co KGaA
Priority date: 2005-01-31
Filing date: 2005-01-31
Publication date: 2006-08-31
Anticipated expiration: 2025-02-01
Also published as: ES2310864T3; DE502006001150D1; ATE401978T1; JP4221412B2; US20060288752A1; EP1685915B1; JP2006212704A; EP1685915A1; US7637134B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bördelvorrichtung zum Umlegen eines Bördelstegs (2) eines Bauteils (1) um eine Bördelkante (3), die Bördelvorrichtung umfassend: DOLLAR A a) einen Werkzeugkopf (5), DOLLAR A b) eine erste Bördelform (11) und eine zweite Bördelform (12), die der Werkzeugkopf (5) gleichzeitig in Arbeitsposition befindlich trägt und von denen eine der anderen in eine Arbeitsrichtung (L) nachlaufend angeordnet ist, DOLLAR A c) und eine Ausgleichseinheit (9), welche die erste Bördelform (11) lagert und von dem Werkzeugkopf (5) in Querrichtung (Q) zu der Arbeitsrichtung (L) bewegbar gelagert wird, so dass die erste Bördelform (11) für einen Ausgleich einer Krümmung der Bördelkante (3) dem Verlauf der Bördelkante (3) folgend relativ zu der zweiten Bördelform (12) quer zu der Bördelkante (3) bewegbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bördelvorrichtung und ein Bördelverfahren zum Umlegen eines Bördelstegs eines Bauteils um eine Bördelkante. Bevorzugt dienen die Vorrichtung und das Verfahren dem Falzen, besonders bevorzugt dem Rollfalzen. Die Erfindung kann insbesondere im Fahrzeugbau, vorzugsweise Kraftfahrzeugbau, zum Einsatz gelangen. Als umzuformende Bauteile kommen insbesondere Karosserieteile in Frage, beispielsweise eine Tür, ein Radhaus oder ein anderes Teil einer äußeren Seitenwand, der Front oder dem Heck eines Kraftfahrzeugs.

Aus der WO 03/0024641 A1 ist eine Rollfalzvorrichtung bekannt mit drei Falzrollen, die in mehreren Arbeitsläufen nacheinander zum Einsatz gelangen und hierfür wahlweise in eine Arbeitsposition gebracht werden können, in der sie auf einem Falzsteg abrollend den Falzsteg umlegen. Um den Falzsteg vollständig um eine Falzkante umzulegen, sind mit der bekannten Vorrichtung drei Arbeitsläufe erforderlich, zwischen denen die jeweils nächste Falzrolle in ihre Arbeitsposition gebracht werden muss.

Die DE 100 28 706 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Umlegen einer Bördelkante eines Werkstückes durch Rollfalzen. Diese weist eine Werkzeugeinheit mit zwei Falzrollen auf, die um eine Schwenkachse schwenkbar gelagert und um einen bestimmten Schwenkwinkel in wenigstens zwei Arbeitspositionen schwenkbar ist. Bei einer zweistufigen Umlegung der Bördelkante wird zunächst die erste der Falzrollen an der Bördelkante entlang des Werkstückes geführt, anschließend die Werkzeugeinheit in die zweite Arbeitsposition geschwenkt und dann die zweite der Falzrollen die Bördelkante entlang geführt wird. Die DE 101 11 374 A1 zeigt eine Bördelvorrichtung zum Umlegen einer Bördelkante eines Werkstückes durch Rollfalzen mit nur einer Falzrolle. Um das stufenweise Umlegen der Bördelkante zu ermöglichen, ist die eine Falzrolle 5 an einer Winkel-Stelleinheit 4. befestigt, mit der der Winkel der Falzrolle einstellbar ist. Mittels der Winkel-Stelleinheit 4 kann die Falzrolle 5 relativ zu der Bördelkante in verschiedene Arbeitspositionen geschwenkt werden. Die DE 299 14 967 U1 beschreibt eine Bördeleinrichtung mit einem mehrachsigen Mnipulator, der ein Werkzeug tragen und führen kann. Der Eckenbördler, der z.B. am Werkzeug gegenüber einer Bördelrolle angeordnet ist, kann dann je nach Bedarf durch eine z.B. Drehbewegung des Werkzeuges zum Einsatz kommen. Dazu muss das Werkzeug jedoch zunächst gestoppt, von der Bördelkante wegbewegt, geschwenkt, an die Bördelkante herangeführt und zur Bearbeitung der Ecke wieder gestartet werden. Der gleichzeitige Einsatz des Eckenschiebers und der Bördelrolle zum Umbiegen einer Bördelkante ist mit dem Werkzeug der DE 299 14 967 U1 nicht möglich. Die DE 100 11 854 A1 zeigt einen Rollfalzkopf 6 mit einer Falzrolle 8, 9, wobei der Rollenfalzkopf 6 mit einer Kraftmessdose in Wirkverbindung steht. Zum Herstellen eines geschlossenen Bördelfalz ist mehrmaliges Abfahren der Bördelkante notwendig.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Bördelvorrichtung und ein Bördelverfahren zum Umlegen eines Bördelstegs eines Bauteils um eine Bördelkante für ein mehrstufiges Bördeln, vorzugsweise Rollbördeln, zu schaffen, um die erforderliche Zeit und dadurch die Kosten des Bördelns zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird mit einer Bördelvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 bzw mit einem Bördelverfahren gemäß Patentanspruch 15 gelöste. Die Unteransprüche enthalten zweckmäßige Weiterbildungen.

Die Erfindung hat eine Bördelvorrichtung zum Gegenstand; die einen Werkzeugkopf, eine von dem Werkzeugkopf bewegbar, gelagerte Ausgleichseinheit, eine erste Bördelform und wenigstens eine weitere, zweite Bördelform umfasst, die in eine Arbeitsrichtung längs einer Bördelkante des Bauteils bewegbar sind, um bei einem Rollbördeln auf einen Bördelsteg eines Bauteils wirkend den Bördelsteg sukzessive um eine Bördelkante, umzulegen. Der Weikzeugkopf dient als Träger für die wenigstens zwei Bördelformen. Die erste und die zweite Bördelform sind an dem Werkzeugkopf so angeordnet, dass sie gleichzeitig ihre jeweilige Arbeitsposition einnehmen, d.h. die eine der Bördelformen dient in einem Arbeitslauf als Vorbördelform und die andere dient im gleichen Arbeitslauf als nachlaufende Nachbördelform. Vorzugsweise dient der Werkzeugkopf als Träger nur für zwei Bördelformen. Ferner wird es bevorzugt, wenn die Nachbördelform als Fertigbördelform zum Einsatz gelangt. Grundsätzlich ist es jedoch möglich, dass zwischen den beiden Bördelformen oder der Nachbördelform nachgeordnet oder der Vorbördelform vorgeordnet eine weitere Bördelform von dem Werkzeugkopf getragen wird, wobei im Falle der zwischengeordneten Bördelform diese zweckmäßigerweise gleichzeitig mit den beiden anderen Bördelformen ihre Arbeitsposition einnimmt, während im Falle einer vor-oder nachgeschalteten Bördelform diese ihre Arbeitsposition gemeinsam mit den anderen beiden Bördelformen einnehmen oder in einer alternativen Ausführung vor oder nach Durchführung eines Arbeitslaufs der wenigstens zwei Bördelformen in die Arbeitsposition und die wenigstens zwei Bördelformen aus der Arbeitsposition bewegbar sein können, oder umgekehrt.

Die erste Bördelform wird von der Ausgleichseinheit gelagert, vorzugsweise ortsfest relativ zu der Ausgleichseinheit. Die Ausgleichseinheit wird von dem Werkzeugkopf in Querrichtung zu der Bördelkante, d.h. in und gegen eine Richtung quer zu der Arbeitsrichtung des Werkzeugkopfs, bewegbar gelagert. Dies ermöglicht Bewegungen der ersten Bördelform relativ zu der zweiten Bördelform in besagter Querrichtung. Die Erfindung ermöglicht somit die Ausführung von zwei Bördelschritten in einem einzigen Arbeitslauf des Werkzeugkopfs auch längs einer gekrümmten Bördelkante. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Werkzeugkopf so geführt, dass er und mit ihm gemeinsam die zweite Bördelform dem Kantenverlauf folgt, während mittels der Querbewegbarkeit der Ausgleichseinheit Krümmungen, die eine in einer Ebene verlaufende Bördelkante in der Ebene oder eine dreidimensional verlaufende Bördelkante in einer Abwicklung aufweist, ausgeglichen werden. Der Werkzeugkopf lagert die Ausgleichseinheit in Querrichtung zweckmäßigerweise linear bewegbar, bevorzugt verdrehgesichert.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren können mit Vorteil als Falzvorrichtung gebildet sein und dem Falzen, d.h. der Herstellung einer Falzverbindung, dienen. Sie sind jedoch vorteilhaft auch zum Kantenbiegen eines Bauteilrands, wobei der Biegeprozess nicht dem Fügen von zwei oder gegebenenfalls mehr Komponenten des Bauteils dienen muss, sondern nur dem Kantenbiegen eines beispielsweise nur einstückigen Bauteils. Der Bördelsteg muss um die Bördelkante auch nicht bis in eine Parallellage zu einem gegenüberliegenden Steg des Bauteils gebogen, d.h. vollständig umgelegt werden, vielmehr ist die Erfindung auch vorteilhaft zum Bördeln um beliebige Biegewinkel.

Die Bördelformen können als Gleitstücke gebildet sein, die zum Umlegen des Bördelstegs gegen den Bördelsteg drückend an der Bördelkante entlanggleiten. In solchen Ausführungen sind die den Bördelsteg kontaktierenden Wirkflächen der Bördelformen bevorzugt zylindrisch. Als Gleitstücke gebildete Bördelformen können platzsparend realisiert werden und daher in beengten Bördelbereichen von Vorteil sein.

Vorzugsweise ist wenigstens eine der Bördelformen als Bördelrolle gebildet. Vorzugsweise ist jede der wenigstens zwei Bördelformen als Bördelrolle gebildet. Falls nur eine der Bördelformen eine Bördelrolle ist, dann vorzugsweise die erste Bördelform. Falls der Werkzeugkopf noch eine weitere Bördelform trägt, wird es bevorzugt, wenn auch diese weitere Bördelform als Bördelrolle gebildet ist.

Die erste Bördelform und die zweite Bördelform weisen in Arbeitsrichtung des Werkzeugkopfs voneinander vorteilhafterweise einen nur geringen Abstand auf. Die Ausgleichsbewegungen der Ausgleichseinheit aufgrund von Krümmungen im Kantenverlauf sind entsprechend klein. Der zwischen den Wirkflächen der Bördelformen in Arbeitsrichtung gemessen lichte Abstand sollte wenige Zentimeter nicht überschreiten, vorzugsweise beträgt der lichte Abstand höchstens 10 cm.

Die Querrichtung, in welche die erste Bördelform relativ zu der zweiten Bördelform bewegbar ist, weist vorzugsweise winklig, d.h. unter einem Winkel größer 0 und kleiner 180°, zu einer Druckkraft, mit der die erste Bördelform bei dem Umlegen gegen den Bördelsteg drückt. Falls eine Bördelrolle die erste Bördelform bildet, weist sie in solch einer Ausführung insbesondere nicht senkrecht zu der Drehachse dieser Bördelrolle, sondern hat zumindest eine mit der Drehachse zusammenfallende Richtungskomponente.

Um die erste Bördelform dem Verlauf der Bördelkante folgend zu führen, verfügt die Vorrichtung in bevorzugter Ausführung über eine Abtasteinrichtung, die den Kantenverlauf aufnimmt. Die Abtasteinrichtung kann ein berührungslos arbeitender Sensor sein oder einen solchen umfassen, beispielsweise ein optischer Sensor oder ein Ultraschallsensor, dessen Positionssignal einer Steuer- oder Regelungseinrichtung aufgegeben wird, welche die Ausgleichseinheit entsprechend verstellt. In bevorzugter Ausführung ist oder umfasst die Abtasteinrichtung jedoch ein als Kontaktaufnehmer gebildetes Führungsglied, das in einem Führungskontakt mit einer dem Kantenverlauf entsprechenden Führungskurve gehalten wird. Obgleich ein derartiges Führungsglied dem Grunde nach ebenfalls erst über eine zwischengeschaltete Steuer- oder Regelungseinrichtung mit Stelleinrichtung zur Steuerung oder Regelung der Querbewegungen der Ausgleichseinheit verwendet werden könnte, wird es ferner bevorzugt, wenn das Führungsglied mit der Ausgleichseinheit mechanisch so verbunden ist, dass es die Ausgleichseinheit im Falle einer Bewegung entlang der Führungskurve in Querrichtung zu der Führungskurve mitnimmt. Zweckmäßigerweise ist das Führungsglied an der Ausgleichseinheit ortsfest angeordnet. Das Führungsglied kann beispielsweise ein Gleitstück sein, ist vorteilhafterweise aber als Rolle gebildet und rollt in dem Führungskontakt auf der Führungskurve ab. Anstatt den Kantenverlauf wie bevorzugt mittels einer Abtasteinrichtung aufzunehmen, kann eine Steuereinrichtung vorgesehen sein, welche die erste Bördelform relativ zur zweiten in Querrichtung in Abhängigkeit von gespeicherten Positionskoordinaten der Kante verstellt, d. h. ohne Abtastung.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren können sowohl bei einem Bauteil, das in einer Bauteilaufnahme, einem Bördelbett, aufgenommen ist, als auch bei einem freien Bauteil, beispielsweise einer komplettierten Rohkarosse, zum Einsatz gelangen. Falls das Bauteil nicht in einer Bauteilaufnahme aufgenommen ist, trägt der Werkzeugkopf vorzugsweise Stützrollen, nämlich je eine Stützrolle pro Bördelform, um die bei dem Umlegen jeweils auftretende Biegekraft aufzunehmen.

In einer ersten Variante bildet eine Bauteilaufnahme, ein Bördelbett, die Führungskurve. In einer zweiten Variante bildet das Bauteil selbst die Führungskurve, beispielsweise der Bördelsteg oder die Bördelkante oder vorzugsweise ein vom Bördelsteg aus gesehen auf der anderen Seite der Bördelkante verlaufender Bauteilstreifen.

In bevorzugten Ausführungen wird die Ausgleichseinheit in Richtung ihrer Querbewegbarkeit mit einer Pneumatikkraft beaufschlagt, um die erste Bördelform während eines Arbeitslaufs in einer Position zu halten, in der sie den Bördelsteg um den vorgegebenen Biegewinkel umlegt. Anstatt pneumatisch könnte die hierfür erforderliche Kraft mittels einer mechanischen Feder oder eines Systems aus mehreren mechanischen Federn erzeugt werden. Die pneumatische Erzeugung der Kraft hat jedoch den Vorteil, dass die Größe der Kraft durch entsprechende Bemessung der Druckfläche eines mit dem Pneumatikdruck beaufschlagbaren Kolbens genauer vorgegeben werden kann, eine Materialermüdung weniger befürchtet werden muss und die Bewegungsrichtung der Ausgleichseinheit einfach umgesteuert werden kann, falls beispielsweise eine Kolben-Zylinder-Anordnung mit einem auf beiden Seiten mit Druck beaufschlagbaren Kolben verwendet wird. Falls ein Druckerzeuger verwendet wird, mittels dem der Pneumatikdruck variierbar ist, kann die Größe der Kraft auch bei sonst gegebenen Verhältnissen während des Betriebs, von einer Bördelaufgabe zu einer anderen oder von Bördelvorrichtung zu Bördelvorrichtung unterschiedlich flexibel den jeweiligen Bedürfnissen entsprechend gewählt werden. Eine Umsteuerbarkeit kann von Vorteil sein, um die erste Bördelrolle vor der zweiten Bördelrolle an den Bördelsteg anzusetzen oder von dem Bördelsteg zu nehmen. Dies kann bei beengten Platzverhältnissen von Vorteil sein. Die erste Bördelform ist in derartigen Ausführungen ausreichend weit in Querrichtung über die zweite Bördelform hinaus oder hinter diese bewegbar. Eine mechanische Feder oder ein System aus mehreren, aufeinander abgestimmten mechanischen Federn kann auch eine Pneumatikkraft unterstützend vorgesehen sein.

Obgleich die Ausgleichseinheit in Richtung ihrer Querbewegbarkeit vorzugsweise mit einer Federkraft beaufschlagt wird, um die Bördelrolle federnd gegen den Bördelsteg zu drücken und dadurch Unebenheiten auszugleichen, soll grundsätzlich nicht ausgeschlossen werden, dass die Querkraft nicht als Elastizitätskraft, sondern als steife Kraft, beispielsweise hydraulisch oder mittels eines Elektromotors erzeugt wird.

Der Werkzeugkopf ist im Raum zweckmäßigerweise in allen drei Koordinatenrichtungen gesteuert und gegebenenfalls auch geregelt bewegbar, so dass er relativ zu dem Bauteil automatisch positionierbar und dem Verlauf der Bördelkante folgend führbar ist.

Die Erfindung kann, wie bereits erwähnt, zum Bördeln von Bauteilen verwendet werden, für die eine Bauteilaufnahme die beim Bördeln auftretende Reaktionskraft aufnimmt. Für ein Bördeln eines in einer Bauteilaufnahme aufgenommenen Bauteils wird der Werkzeugkopf in eine Richtung auf den Bördelsteg zu mit einer Kraft beaufschlagt, um den Umformdruck und dadurch die zum Umlegen des Bördelstegs erforderliche Biegekraft aufzubringen. Die Richtung der Querbewegbarkeit der ersten Bördelrolle weist unter einem Winkel größer 0 und kleiner 180°, vorzugsweise rechtwinklig, zu der Kraft, mit welcher der Werkzeugkopf über die Bördelformen gegen den Bördelsteg drückbar ist, um diesen umzulegen.

Während bei einem Bördeln eines von einer Bauteilaufnahme aufgenommenen Bauteils die Bauteilaufnahme die Reaktionskraft aufnimmt, dient der Werkzeugkopf bei einer Bördelvorrichtung und einem Bördelverfahren ohne Bauteilaufnahme, die ebenfalls einen bevorzugten Gegenstand der Erfindung darstellen, als Träger für je wenigstens, vorzugsweise genau je eine Stützrolle pro Bördelform. Auch bei derartigen Bauteilen, beispielsweise einem Bauteil einer Seitenwand für ein Kraftfahrzeug oder einer bereits komplettierten Rohkarosse, beispielsweise einem Radhaus, ist die Einsparung von Arbeitsläufen von großem wirtschaftlichem Vorteil. Der Werkzeugkopf dient für derartige Vorrichtungen und Verfahren auch als Träger für je eine Stützrolle pro Bördelform, um die bei einem Umlegen des Bördelstegs pro Bördelform aufzubringende Biegekraft aufzunehmen. Den wenigstens zwei Bördelformen sind entsprechend zwei Stützrollen zugeordnet, von denen die eine gemeinsam mit der ersten Bördelform vorteilhafterweise von der Ausgleichseinheit drehbar gelagert wird, so dass das aus erster Bördelform und deren Stützrolle gebildete Umformpaar in Querrichtung zu der Arbeitsrichtung relativ zu der zweiten Bördelform und deren zugeordneten Stützrolle bewegbar ist. Die Ausgleichseinheit ist für die Querbewegbarkeit vorzugsweise in Querrichtung schwimmend gelagert, vorzugsweise kraftlos, zwischen die Querbewegbarkeit in beide Richtungen begrenzenden Endanschlägen. Die Ausgleichseinheit oder gegebenenfalls eine weitere Ausgleichseinheit kann zusätzlich auch noch in eine andere Querrichtung bewegbar gelagert sein, um Krümmungen der Bördelkante um Achsen auszugleichen, die im Raum unterschiedlich ausgerichtet sind. Die Richtungen einer derart zweifachen Querbewegbarkeit weisen zueinander und auch zur Arbeitsrichtung des Werkzeugkopfs vorzugsweise rechtwinklig. Grundsätzlich können sie jedoch auch unter anderen Winkeln zueinander und zur Arbeitsrichtung weisen. Anstatt die erste Bördelform und deren Stützrolle in zwei unterschiedliche Richtungen querbewegbar zu lagern, nämlich über deren Ausgleichseinheit, können die zweite Bördelform und deren Gegenrolle ebenfalls von einer Ausgleichseinheit gelagert werden, die ihrerseits von dem Werkzeugkopf in eine andere Richtung querbewegbar gelagert wird als die Ausgleichseinheit mit der ersten Bördelform.

Vorteilhafte Merkmale werden auch in den Unteransprüchen und in deren Kombinationen beschrieben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. An dem Ausführungsbeispiel offenbar werdende Merkmale bilden einzeln und in jeder Merkmalskombination die Gegenstände der Ansprüche und die auch die vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen vorteilhaft weiter. Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Rollbördelvorrichtung
2 einen Bördelbereich eines zu bördelnden Bauteils in einem Querschnitt,
3 den Bördelbereich in einer Draufsicht,
4 die Rollbördelvorrichtung während des Rollbördelns in einer Ansicht in Längsrichtung einer Bördelkante des Bauteils,
5 die Rollbördelvorrichtung während des Rollbördelns in einer Ansicht quer zu der Bördelkante und
6 die Rollbördelvorrichtung während des Rollbördelns in einer perspektivischen Sicht.
Die in 1 dargestellte Rollbördelvorrichtung bildet einen Endeffektor eines Roboters. Es handelt sich um einen Werkzeugkopf 5, der mit einem Verbindungsflansch für die Verbindung mit dem Ende eines Gelenkarms des Roboters versehen ist. Der Werkzeugkopf 5 dient als Träger für insgesamt zwei Bördelformen, nämlich eine erste Bördelrolle 11 und eine zweite Bördelrolle 12. Die Bördelrollen 11 und 12 kommen bei einem Arbeitslauf des Werkzeugkopfs 5 gleichzeitig zum Einsatz. Die erste Bördelrolle 11 arbeitet als Vorbördelrolle und die zweite Bördelrolle 12 als Nachbördelrolle. Die Bördelrollen 11 und 12 werden ihrer Funktion entsprechend nachfolgend als Vorbördelrolle 11 und Nachbördelrolle 12 bezeichnet.
2 zeigt einen Randbereich eines vorgeformten Blechs 1 eines Bauteils. Durch das Vorformen wurde ein Bördelsteg 2 erzeugt, der längs einer Bördelkante 3 in einem rechten Winkel zu einem angrenzenden Randstreifen des Blechs 1 weist.
3 zeigt eine Draufsicht auf den Randbereich des Blechs 1 in einer Abwicklung. Die Bördelkante 3 hat in der Ebene der Abwicklung einen gekrümmten Verlauf. Die Arbeitsrichtung der Rollbördelvorrichtung, die mit der lokalen Längsrichtung der Bördelkante 3 übereinstimmt, ist mit L bezeichnet.
Die Vorbördelrolle 11 und die Nachbördelrolle 12 sind auf dem Werkzeugkopf 5 angeordnet, und ihre Drehachsen sind so ausgerichtet, dass sie den Bördelsteg 2 in einem einzigen Arbeitslauf des Werkzeugkopfs 5 in zwei Bördelschritten vollständig umlegen, so dass der Bördelsteg 3 nach dem Rollbördeln parallel zu dem an der anderen Seite der Bördelkante 3 angrenzenden Randstreifen des Blechs 1 weist. Auf diese Weise wird eine Falztasche für eine klemmende Verbindung des Blechs 1 mit einem anderen Blech, das mit einem Ende in die Falztasche hineinragt, gebildet. Anstatt eines Blechs kann in der Falztasche auch ein Randstreifen einer Struktur aus einem anderen Material, beispielsweise Kunststoff, gehalten werden. Falls durch das Rollbördeln eine Falzverbindung hergestellt wird, sind das Blech 1 und die damit zu fügende Struktur entsprechend zueinander positioniert.
Die Nachbördelrolle 12 ist mit dem Werkzeugkopf 5 ortsfest verbunden, d.h. Position und Ausrichtung ihrer Drehachse sind zumindest während eines Arbeitslaufs fix. Im Ausführungsbeispiel sind die Position und die Ausrichtung der Drehachse auch zwischen Arbeitsläufen nicht veränderbar. Die Drehachse der Nachbördelrolle 12 weist rechtwinklig zu einer körperfesten Achse P des Werkzeugkopfs 5.
Die Drehachse der Vorbördelrolle 11 ist relativ zu der Drehachse der Nachbördelrolle 12 und der Achse P jeweils geneigt. Der Neigungswinkel der mit der Drehachse der Nachbördelrolle 12 durch Parallelverschiebung zum Schnitt gebrachten Drehachse der Vorbördelrolle 11 beträgt 45°. Andere Neigungswinkel sind im Rahmen der bekannten Grenzen jedoch ebenfalls möglich.
Um Krümmungen, die das Bauteil 1 zwischen dem momentanen Wirkort der Vorbördelrolle 11 und dem Wirkort der nachlaufend angeordneten Nachbördelrolle 12 aufweist, auszugleichen, ist die Position der Vorbördelrolle 11 relativ zu dem Werkzeugkopf 5 und insbesondere relativ zu der Nachbördelrolle 12 veränderbar. Der Neigungswinkel der Vorbördelrolle 11 bleibt bei den Positionsänderungen erhalten. Die Richtung Q der relativen Bewegbarkeit der Vorbördelrolle 11 weist quer, im Ausführungsbeispiel rechtwinklig, zu der Arbeitsrichtung L, d.h. zu der Bördelkante 3. Ferner weist sie parallel zu dem Randstreifen des Bauteils 1, auf den der Bördelsteg 2 umgelegt wird, was gleichzeitig bedeutet, dass die Richtung Q der Querbewegbarkeit parallel zu der Drehachse der Nachbördelrolle 12 verläuft. Bei anderen Bördelaufgaben, für welche die Drehachse der Nachbördelrolle 12 nicht für ein vollständiges Umlegen des Bördelstegs 2 ausgerichtet ist, würde letzteres nicht gelten.
Die körpereigene Achse P des Werkzeugkopfs 5, die Arbeitsrichtung L und die Richtung Q der Querbewegbarkeit der Vorbördelrolle 11 sind zueinander paarweise je nicht parallel, d.h. sie weisen je paarweise winklig zueinander. Im Ausführungsbeispiel bilden sie ein rechtwinkliges Koordinatensystem, grundsätzlich sind andere Winkelverhältnisse aber auch nicht ausgeschlossen. Bei einem Rollbördeln wird der Werkzeugkopf 5 längs der Achse P in die eingezeichnete Richtung mit einer Kraft beaufschlagt, um die Bördelrollen 11 und 12 gegen den Bördelsteg 2 zu pressen und diesen dadurch entsprechend der Neigung der Drehachsen der Bördelrollen 11 und 12 sukzessive umzulegen.
Für die Querbewegbarkeit der Vorbördelrolle 11 umfasst der Werkzeugkopf 5 eine Ausgleichseinheit 9, die von dem Werkzeugkopf 5 in Querrichtung Q bewegbar gelagert wird und ihrerseits die Vorbördelrolle 11 drehbar lagert. Die Ausgleichseinheit 9 bildet einen verdrehgesichert in Richtung Q relativ zu dem Werkzeugkopf 5 linear verfahrbaren Schlitten. Da die Ausgleichseinheit 9 von dem Werkzeugkopf 5 getragen wird und somit ein Bestandteil des Werkzeugkopfs 5 ist, wird die Ausgleichseinheit 9 genauer gesagt nicht von dem Werkzeugkopf 5 als solchem, sondern von einem Lagerteil des Werkzeugkopfs 5 gelagert. Dieser Lagerteil umfasst eine Zylindereinheit 6 einer Anpresseinrichtung und eine Führung 8 für die Führung der Ausgleichseinheit 9 in Querrichtung Q. Die Ausgleichseinheit 9 umfasst eine Kolbeneinheit 9a, die im Zusammenwirken mit der Zylindereinheit 6 die Anpresseinrichtung bildet, eine die Vorbördelrolle 11 drehbar lagernde Lagerstruktur 9c und einen Bügel 9b, der die Kolbeneinheit 9a mit der Lagerstruktur 9c steif verbindet.
Die Anpresseinrichtung ist ein pneumatischer Krafterzeuger und ist aus der Zylindereinheit 6 und der Kolbeneinheit 9a als Zylinder-Kolben-Einheit gebildet. Die Kolbeneinheit 9a besteht aus einem Kolben und einer Kolbenstange. Die Zylindereinheit 6 bildet einen Zylinder für den Kolben. Die Kolbenstange ist mit dem Bügel 9b verbunden. Die Anpresseinrichtung umfasst des weiteren einen Anschluss 7 für ein Druckgas, vorzugsweise Druckluft.
In den 4 bis 6 ist eine aus der Rollbördelvorrichtung und einer Bauteilaufnahme 4 bestehende Anordnung zum Rollbördeln des Blechs 1 dargestellt. 4 zeigt eine Ansicht gegen die Arbeitsrichtung L der Rollbördelvorrichtung, 5 zeigt die Anordnung in einer Ansicht auf eine von dem Blech 1 abgewandte Rückseite der Rollbördelvorrichtung und 6 eine perspektivische Sicht.
Das Blech 1 liegt auf der Bauteilaufnahme 4, einem Bördelbett, auf und ist entweder bereits durch das Aufliegen oder zusätzlich an der Bauteilaufnahme 4 fixiert. Die Bauteilaufnahme 4 bildet eine Führungskurve 4a für die Ausgleichseinheit 9. Die Führungskurve 4a folgt der Bördelkante 3 längs deren dem Bördelsteg 2 gegenüberliegenden Seite und weist zumindest im wesentlichen in Richtung Q der Querbewegbarkeit der Ausgleichseinheit 9; im Ausführungsbeispiel erstreckt sie sich genau senkrecht zu der Richtung Q.
An der Ausgleichseinheit 9 ist ein Führungsglied 10 angeordnet, das bei dem Rollbördeln mit der Führungskurve 4a in einem Führungskontakt ist. Das Führungsglied 10 ist als Rolle gebildet und wird von der Ausgleichseinheit 9 um eine zur Richtung Q senkrechte, zur Achse P parallele Drehachse drehbar gelagert. Bei dem Rollbördeln rollt das Führungsglied 10 somit im Führungskontakt an der Führungskurve 4a ab.
Die Ausgleichseinheit 9 wird mittels der Anpresseinrichtung 6, 9a in Richtung Q auf den Bördelsteg 2 zu gepresst. Gleichzeitig presst die Anpresseinrichtung 6, 9a dabei das Führungsglied 10 gegen die Führungskurve 4a. Die Position des Führungsglieds 10 ist in Richtung Q relativ zu der Vorbördelrolle 11 so gewählt, dass die Vorbördelrolle 11 den Bördelsteg 2 um den durch die Neigung der Vorbördelrolle 11 vorgegebenen Winkel umlegt, wenn das Führungsglied 10 im Führungskontakt mit der Führungskurve 4a ist. Das Führungsglied 10 ist lediglich um seine Drehachse drehbar, ansonsten jedoch relativ zu der Ausgleichseinheit 9 ortsfest angeordnet. Indem das Führungsglied 10 in den Führungskontakt gepresst wird, folgt es bei der Bewegung der Bördelvorrichtung in die Arbeitsrichtung L dem Verlauf der Bördelkante 3. Während der Werkzeugkopf 5 längs der Achse P auf den Bördelsteg 2 drückt und gesteuert oder gegebenenfalls auch geregelt geführt wird, so dass die Nachbördelrolle 12 dem Verlauf der Bördelkante 3 folgt, kann sich die Vorbördelrolle 11 im Rahmen ihrer Querbewegbarkeit relativ zu der Nachbördelrolle 12 bewegen, um auf diese Weise zwischen den Bördelrollen 11 und 12 auftretende Krümmungen auszugleichen. Günstig wirkt sich dabei aus, dass die Vorbördelrolle 11 von einer elastischen Rückstellkraft, erzeugt durch die pneumatische Anpresseinrichtung 6, 9a, gegen den Bördelsteg 2 gepresst wird und so im Falle von Unebenheiten des Bördelstegs 2 in Querrichtung Q elastisch nachgibt, d.h. einfedert.
Für die Erzeugung der Anpresskraft kann die Anpresseinrichtung 6, 9a über den Anschluss 7 mit einem bestimmten Druck beaufschlagt und nach Aufbau des Drucks geschlossen werden, so dass die Zylindereinheit 6 eine geschlossene Kammer bildet. In einer bevorzugten alternativen Ausführung wird der Druck in dem Zylinder 6 während des Arbeitslaufs auf Einhaltung eines vorgegebenen Sollwerts geregelt.
Die Anpresseinrichtung 6, 9a bildet in Kombination mit dem Führungsglied 10 eine Stelleinrichtung für die Ausgleichseinheit 9 und somit für die Vorbördelrolle 11. Sie dient jedoch nicht nur dem Anpressen des Führungsglieds 10 an die Führungskurve 4a und infolgedessen der Vorbördelrolle 11 gegen den Bördelsteg 2. In einfachen Ausführungen kann die Anpresseinrichtung 6, 9a das Führungsglied 10 nur gegen die Führungskurve 4a pressen. In einer Weiterentwicklung bildet die Anpresseinrichtung 6, 9a auch bereits alleine eine Stelleinrichtung, mittels der die Vorbördelrolle 11 relativ zu der Nachbördelrolle 12 zu Beginn des Arbeitslaufs in Richtung Q in die Arbeitsposition und am Ende des Arbeitslaufs in die Gegenrichtung, die ebenfalls als Q bezeichnet sei, aus der Arbeitsposition bewegbar ist. Um den Arbeitslauf zu starten, wird der Werkzeugkopf 5 in eine Anfangsposition bewegt, entweder mittels einer Sensorik geregelt oder bei entsprechender Abspeicherung der Position des Blechs 1 nur gesteuert. In der Anfangsposition des Werkzeugkopfs 5 ist lediglich die Vorbördelrolle 11 gegen den Bördelsteg 2 gepresst. Der Arbeitslauf wird nun gestartet. In einem einzigen Arbeitslauf wird der Bördelsteg 2 entsprechend der Neigung der Vorbördelrolle 11 in einem ersten Bördelschritt und entsprechend der Neigung der Nachbördelrolle 12 weiter umgelegt, im Ausführungsbeispiel wird er vollständig umgelegt, so dass er parallel zu dem an die andere Seite der Bördelkante 3 angrenzenden Randstreifen des Blechs 1 zu liegen kommt. Die Bördelvorrichtung eignet sich somit insbesondere zur Bildung einer Falzverbindung des Blechs 1 mit einer zumindest im Fügebereich flächenförmigen weiteren Struktur. Bei entsprechender Ausrichtung der Drehachsen der Bördelrollen 11 und 12 kann der Bördelsteg 2 oder ein unter einem anderen Biegewinkel vorgeformter Bördelsteg pro Bördelschritt und auch insgesamt um andere Biegewinkel umgelegt werden. Am Ende des Arbeitslaufs fährt die Vorbördelrolle 11 entweder einfach in Arbeitsrichtung L weiter, oder es fährt die Anpresseinrichtung 6, 9a die Ausgleichseinheit 9 und damit die Vorbördelrolle 11 in Querrichtung Q aus dem Bördelbereich, so dass die Nachbördelrolle im Falle beengter Platzverhältnisse 12 in Längsrichtung L der Bördelkante 3 weiter bewegt und die Bördelkante 3 auch in ihrem Endbereich entsprechend der Bördelaufgabe umgelegt werden kann. Schließlich wird der Werkzeugkopf 5 insgesamt aus dem Bördelbereich bewegt.
Während des Arbeitslaufs wird der Werkzeugkopf 5 entweder geregelt oder nur gesteuert geführt. Im Falle einer Positionsregelung ist der Werkzeugkopf mit einer entsprechenden Sensorik für die Erfassung des Kantenverlaufs oder einer geeigneten anderen Referenz ausgestattet. Im Falle einer nur gesteuerten Bewegung hat eine die Bewegung des Werkzeugkopfs 5 steuernde Steuereinrichtung Zugriff auf einen gespeicherten Datensatz, der den Verlauf der Bördelkante 3 repräsentiert.
Für die Stellbewegung in die Richtung Q auf die Bördelkante 3 zu und die Erzeugung der Anpresskraft einerseits und die Stellbewegung in die Gegenrichtung Q von der Bördelkante 3 weg andererseits bilden die Kolbeneinheit 9a in der Weiterentwicklung einen auf beiden Kolbenseiten mit Druck beaufschlagbaren Kolben, d.h. einen Doppelkolben, und die Zylindereinheit 6 zu beiden Kolbenseiten je einen mit Druck beaufschlagbaren Zylinderraum.

1: Bauteil, Blech
2: Bördelsteg
3: Bördelkante
4: Bauteilaufnahme
4a: Führungskurve
5: Werkzeugkopf
6: Zylindereinheit
7: Druckgasanschluss
8: Führung
9: Ausgleichseinheit
9a: Kolbeneinheit
9b: Bügel
9c: Lagerstruktur
10: Führungsglied
11: erste Bördelform, Vorbördelrolle
12: zweite Bördelform, Nachbördelrolle
L: Arbeitsrichtung
P: Kraftachse
Q: Richtung der Querbewegbarkeit

Claims

Bördelvorrichtung zum Umlegen eines Bördelstegs (2) eines Bauteils (1) um eine Bördelkante (3), die Bördelvorrichtung umfassend: a) einen Werkzeugkopf (5), b) eine erste Bördelform (11) und eine zweite Bördelform (12), die der Werkzeugkopf (5) gleichzeitig in Arbeitsposition befindlich trägt und von denen eine der anderen in eine Arbeitsrichtung (L) nachlaufend angeordnet ist, c) und eine Ausgleichseinheit (9), welche die erste Bördelform (11) lagert und von dem Werkzeugkopf (5) in Querrichtung (Q) zu der Arbeitsrichtung (L) bewegbar gelagert wird, so dass die erste Bördelform (11) für einen Ausgleich einer Krümmung der Bördelkante (3) dem Verlauf der Bördelkante (3) folgend relativ zu der zweiten Bördelform (12) quer zu der Bördelkante (3) bewegbar ist.
Bördelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Bördelform (12) der ersten Bördelform (11) nachlaufend angeordnet ist.
Bördelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Ausgleichseinheit (9) ein Führungsglied (10) angeordnet ist für einen Führungskontakt mit einer Führungskurve (4a), wobei die Ausgleichseinheit (9) in dem Führungskontakt des Führungsglieds (10) dem Verlauf der Bördelkante (3) folgend in die Querrichtung (Q) bewegt wird, und dass die Ausgleichseinheit (9) die erste Bördelform (11) gemeinsam mit dem Führungsglied (10) quer bewegbar lagert.
Bördelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugkopf (5) eine Stelleinrichtung (6, 9a, 10) trägt, mittels der die Ausgleichseinheit (9) quer zu der Bördelkante (3) mit einer Kraft beaufschlagbar ist, die eine Querbewegung der Ausgleichseinheit (9) relativ zu der zweiten Bördelform (12) bewirkt.
Bördelvorrichtung nach den beiden vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (6, 9a, 10) das Führungsglied (10) und ein Stellglied (6, 9a) umfasst, welches das Führungsglied (10) in den Führungskontakt presst.
Bördelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugkopf (5) die Ausgleichseinheit (9) gegen eine Rückstellkraft, vorzugsweise Elastizitätskraft, querbewegbar lagert.
Bördelvorrichtung nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichseinheit (9) zur Erzeugung der Kraft an dem Werkzeugkopf (5) pneumatisch abgestützt ist.
Bördelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsglied (10) eine Rolle ist, um in dem Führungskontakt dem Verlauf der Bördelkante (3) folgend abzurollen.
Bördelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugkopf (5) die Ausgleichseinrichtung (9) winkelig zu einem Druck bewegbar lagert, den die erste Bördelform (11) bei dem Umlegen auf den Bördelsteg (2) ausübt.
Bördelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Bördelformen (11, 12) eine Bördelrolle ist.
Bördelvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugkopf (5) die Ausgleichseinrichtung (9) in eine Richtung bewegbar lagert, die mit der Drehachse der wenigstens einen als Bördelrolle gebildeten Bördelform (11) eine gemeinsame Richtungskomponente hat.
Bördelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Kombination mit Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet dass das Führungsglied (10) eine Kontaktfläche für den Führungskontakt bildet, die in Arbeitsrichtung (L) auf gleicher Höhe wie die erste Bördelform (11) angeordnet ist.
Bördelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Kombination mit Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet dass das Führungsglied (10) eine Kontaktfläche so bildet, dass die Kontaktfläche bei dem Umlegen mit einer von dem Bördelsteg (2) aus gesehen auf der anderen Seite der Bördelkante (3) oder unmittelbar der Bördelkante (3) oder dem Bördelsteg (2) gebildeten Führungskurve (4a) in dem Führungskontakt ist.
Bördelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung zum Falzen, vorzugsweise Rollfalzen, an einem Kraftfahrzeug-Karosserieteil (1), beispielsweise an einer Fahrzeugtür.
Bördelverfahren zum Umlegen eines Bördelstegs (2) eines Bauteils (1) um eine Bördelkante (3), bei dem a) ein Werkzeugkopf (10), der eine erste Bördelform (11) und nachlaufend eine zweite Bördelform (12) relativ zueinander quer zu der Bördelkante (3) bewegbar trägt, in einem Arbeitslauf entlang der Bördelkante (3) bewegt wird, b) wobei die erste Bördelform (12) den Bördelsteg (2) umlegt c) und die zweite Bördelform (12) bei auf den Bördelsteg (2) wirkender erster Bördelform (11) im gleichen Arbeitslauf den Bördelsteg (2) weiter umlegt.
Bördelverfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Bördelformen (11, 12) bei dem Umlegen relativ zu der anderen in eine Richtung (Q) einfedert, die quer zu der Bördelkante (3) weist und mit einer Längsachse von wenigstens einer der Bördelformen (11, 12) vorzugsweise eine gemeinsame Richtungskomponente hat.
Bördelverfahren nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Bördelformen (11, 12) bei dem Umlegen relativ zu der anderen in eine Richtung (Q) einfedert, die quer zu der Bördelkante (3) und vorzugsweise winkelig zu einem Druck weist, den die erste Bördelform (11) bei dem Umlegen auf den Bördelsteg (2) ausübt.
Bördelverfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (1) von einer Bauteilaufnahme (4) aufgenommen wird, die einen von den Bördelformen (11, 12) ausgeübten Druck aufnimmt.
Bördelverfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Bördelformen (11, 12) eine Bördelform ist, die auf dem Bördelsteg (2) abrollt.