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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Falzen mindestens
eines Blech- und insbesondere eines Kraftfahrzeug-Karosserieteils,
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Es
ist bekannt (
US 39 87 740 ,
DE 38 42 721 A1 ),
Blechteile für
Kraftfahrzeugkarosserien, z.B. das Außen- und das Innenblech einer
Motorhaube oder eines Kofferraumdeckels, nach der Handbördelmethode
mittels einer Falzzange in der Weise zusammenzufügen, dass die Falzzange an
einer Führungsschiene
längs der
zuvor auf einem Bördelbett
fixierten Blechteile manuell verschoben und mit einer der Vorschubgeschwindigkeit
entsprechenden Taktfrequenz betätigt
wird, um so durch fortschreitendes Abkanten des Bördelflansches
eine kontinuierliche Falzverbindung zwischen den Blechteilen herzustellen.
Eine derartige Falzmethode lässt
sich zwar mit geringem Fertigungsmittelaufwand für unterschiedlich konturierte
Bauteile einsetzen, ist aber äußerst arbeitsintensiv.
Dementsprechend hoch liegen die anteiligen Stückkosten.
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Bekannt
sind ferner automatische Falzanlagen mit hydraulisch oder elektrisch
betätigten
Unter- und Oberwerkzeugen, durch die die Falznaht als Ganzes in
einem oder zwei aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen zunächst vor- und dann fertiggebördelt wird.
Derartige Anlagen haben einen sehr hohen Platzbedarf und benötigen eigens
für die
jeweilige Bauteilkontur angefertgte Bördelwerkzeuge, die bei einem
Wechsel des Bauteiltyps ausgetauscht werden müssen, so dass diese Anlagen
hauptsächlich für Großserien,
nicht aber für
Bauteilvariationen in kleineren Losen verwendbar sind.
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Schließlich ist
aus der
DE 690 28
623 T2 eine Biegeanlage bekannt, bei der zur Handhabung und
insbesondere zum Wenden der Blechteile robotergeführte Greifzangen
zum Einsatz kommen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Falzvorrichtung der eingangs genannten
Art zu schaffen, die eine hohe Bauteilflexibilität mit einer qualitativ hochwertigen,
arbeitszeitsparenden und entsprechend kostengünstigen Bauteilbearbeitung
verbindet.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Vorrichtung gelöst.
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Erfindungsgemäß wird durch
die Verwendung einer bisher manuell betätigten Falzzange in Kombination
mit einem frei programmierbaren Industrieroboter eine automatische
und äußerst bauteilvariable
Bördel-
oder Falznahtherstellung mit einem, selbst bezogen auf kleinere
Stückzahlen,
anteilig geringen Investitions- und Arbeitszeitaufwand erreicht. Dabei
ist von erfindungswesentlicher Bedeutung, dass die Falzzange nicht
starr, sondern um eine zur Schließebene senkrechte Drehachse
kippbeweglich mit dem Roboter gekoppelt ist, wodurch sichergestellt
wird, dass sich der Bördelbacken
der Falzzange beim Schließhub
selbsttätig
auf eine gleichförmige Anlage
an dem zunehmend verformten Bördelflansch
des Bauteils einstellt und dadurch Fehlausrichtungen der Falzzange,
insbesondere in stärker gekrümmten Bereichen
der Bauteilkontur, die anderenfalls bei einer um diese Drehachse
zwangsweisen Roboterführung
der Falzzange zu Druckstellen, etwa Abzeichnungen oder Einfallstellen,
auf der Bauteiloberfläche
führen
würden,
unter Beachtung einer hohen Bearbeitungsqualität auf eine einfache Weise wirksam
vermieden werden.
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In
besonders bevorzugter Weise ist der Roboter nach Anspruch 2 ein
Sechsachs-Roboter und die Falzzange ist mit diesem um die zur Schließebene senkrechte
Achse vorzugsweise reibschlüssig schwenkbeweglich
verbunden. In diesem Fall wird die Grobeinstellung der Falzzange
bezüglich
der Drehachse durch den Roboter und die selbsttätige Feineinstellung durch
die reibschlüssige
Schwenklagerung bewirkt und dadurch eine noch weitergehend gegen
Fehleinstellungen gesicherte Falzzangensteuerung insbesondere in
den Bereichen starker Bauteilkrümmung
garantiert.
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Wie
nach Anspruch 3 bevorzugt, erfolgt die kippbewegliche Lagerung der
Falzzange auf konstruktiv einfache Weise durch einen zwischen Falzzange
und Roboterhand angeordneten, einerseits starr mit der Roboterhand
verbundenen und andererseits die Falzzange über Drehlager aufnehmenden Adapter.
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Zweckmäßigerweise
ist die Falzzange nach Anspruch 4 durch den Roboter in Höhenrichtung kraftbegrenzt
positionierbar, um so Bauteiltoleranzen senkrecht zur Bauteiloberfläche ohne übermäßige mechanische
Beanspruchung der Roboterkinematik auszugleichen.
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Nach
Anspruch 5 schließlich
ist dem Roboter vorzugsweise ein automatischer Falzzangenwechsler
einschließlich
eines Falzzangenmagazins zugeordnet, so dass Bauteile, die in mehreren
Arbeitsschritten mit unterschiedlichen Falzzangen zusammengefügt, also
etwa zunächst
vor- und dann in einem weiteren Arbeitsschritt mit einer anderen
Falzzange fertiggebördelt
werden müssen,
ohne manuelles Eingreifen und dementsprechend rationell zusammengefügt werden
können.
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Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, beispielsweisen
Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen. Diese zeigen in
stark schematisierter Darstellung:
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1 eine
erfindungsgemäß ausgebildete Falzvorrichtung
in der Seitenansicht; und
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2 eine
vergrößerte, teilweise
geschnittene Darstellung des zwischen Roboterhand und Falzzange
der Vorrichtung nach 1 angeordneten Adapters.
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Die
in den Fig. gezeigte Falzvorrichtung enthält einen handelsüblichen,
programmierbaren Sechsachs-Industrieroboter 2, dessen Roboterhand 4 über einen
Roboterarm 6, eine Roboterschwinge 8 und ein auf
einem Grundgestell 10 drehbar gelagertes Roboterkarussell 12 programmgesteuert
jeweils dreiachsig rotatorisch und translatorisch positionierbar
ist.
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An
der Roboterhand 4 ist unter Zwischenschaltung eines weiter
unten näher
beschriebenen Adapters 14 eine hydraulisch betriebene Falzzange 16 mit
einem Führungsbacken 18 und
einem mit einer räumlich
gekrümmten
Bördelfläche 22 versehenen
Bördelbacken 20 montiert.
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Die
zu fügenden
Blechteile, etwa die mit einem Bördelflansch 24 vorgebördelte Außenhaut 26 und
das Innenblech 28 einer Kraftfahrzeug-Motorhaube, liegen
auf einem zur Außenhaut 26 flächenkonformen
Bördelbett 30 und
werden auf diesem, z.B. durch nicht gezeigte Schnellspanner, festgespannt.
Am Außenrand
des Bördelbetts 30 ist
eine Führungsleiste 32 angebracht,
die formgleich zur Außenkontur
der Blechteile 26, 28 verläuft.
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Zu
Beginn des Bördelprozesses
wird die Falzzange 16 mit dem Führungsbacken 18 programmgesteuert
durch den Roboter 2 in die Führungsleiste 32 eingeschoben
und anschließend
in allen sechs Achsen ebenfalls programmgesteuert längs der
Führungsleiste 32 verfahren
und dabei mit einer auf die Vorschubgeschwindigkeit abgestimmten
Taktfrequenz betätigt,
so dass der Bördelflansch 24 fortlaufend über den
Außenrand
des Innenblechs 28 zugebördelt wird. Dabei muss für eine qualitativ hochwertige
Bördelung
ohne Druckspuren, wie Abzeichnungen oder Einfallstellen auf der
Bauteiloberfläche,
gewährleistet
sein, dass der Bördelflansch 24 beim
Schließhub
seitens der Bördelfläche 22 des Bördelbackens 20 gleichförmig ohne örtliche
Druckkraftkonzentration umgebogen wird, was sich allein durch eine
zwangsweise Robotersteuerung der Falzzange 16 nicht erreichen
lässt,
wohl aber auf baulich einfache Weise mit Hilfe des zwischen der
Roboterhand 4 und der Falzzange 16 eingesetzten
Adapters 14. Dieser ist am einen Ende starr an der Roboterhand 4 befestigt,
während
das andere Adapterende mit der Falzzange 16 über Drehlager 34 verbunden ist,
die eine von der Robotersteuerung unabhängige Drehbewegung der Falzzange 16 um
die zum Schließhub
der Falzzangenbacken 18, 20 senkrecht verlaufende
Falzzangen-Längsachse
A-A gestatten. Auf diese Weise ist die Falzzange 16 bezüglich der Drehachse
A kinematisch von der Roboterhand 4 ent-, bezüglich der
restlichen fünf
Freiheitsgrade aber bewegungsfest mit dieser verkoppelt, was zur Folge
hat, dass die Falzzange 16 beim Schließhub selbsttätig die
für eine
druckstellenfreie Bördelung insbesondere
in den stärker
gekrümmten
Bereiche der Bauteilkontur erforderlichen Kippbewegungen um die
Achse A ausführt.
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Aufgrund
der Lagerreibung der Drehlager 34 und der Eigenelastizität des hydraulischen
Versorgungsschlauchs 36 besitzt die Falzzange 16 eine
gewisse Drehlagenstabilität
und demzufolge wird sie im geöffneten
Zustand durch die Robotersteuerung um die Drehachse A grob vorpositioniert,
während
die ro boterunabhängige
Drehbeweglichkeit der Falzzange 16 die Feineinstellung
beim Schließhub übernimmt.
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Toleranzbedingte
Fehleinstellungen der Falzzange 16 in den übrigen,
ausschließlich
robotergesteuerten Achsen, welche beim Schließhub der Falzzange 16 zu
hohen mechanischen Beanspruchungen des Roboters 2 führen können, werden
aus Gründen
eines Überlastungsschutzes
nicht durch die Eigenelastizität
der Roboterkinematik, sondern durch eine oberhalb einer vorgegebenen
Lastgrenze mechanisch oder softwaremäßig nachgiebige Robotersteuerung
ausgeglichen.
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Für Bauteile,
die nacheinander mit jeweils unterschiedlichen Falzzangen 16 bearbeitet,
also etwa zunächst
vor- und dann fertiggebördelt
werden müssen,
ist dem Roboter 2 ein Falzzangenwechsler (nicht gezeigt)
einschließlich
eines Falzzangenmagazins zugeordnet, in welchem verschiedenartige
Falzzangen 16, jeweils mit einem dazugehörigen Adapter 14,
bevorratet sind. Bei einem Falzzangenwechsel wird der entsprechende
Adapter 14 zusammen mit der Falzzange 16 und dem
Hydraulikanschluß 36 durch
den Roboter 2 automatisch am Falzzangenmagazin an- bzw.
abgekoppelt.