DE10028706A1 - Vorrichtung zum Umlegen einer Bördelkante eines Werkstücks durch Rollfalzen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (2) zum Umlegen einer Bördelkante (16) eines Werkstücks (15) durch Rollfalzen mit einer Werkzeugeinheit (1), die mittels eines Antriebs gesteuert bewegbar ist. Ferner ist eine Halteeinrichtung (14) zur Halterung des Werkstücks (15) und zur Unterstützung eines Bereichs der Bördelkante (16) vorgesehen. An der Werkzeugeinheit (1) ist eine drehbar gelagerte Falzrolle (5, 6, 7) vorgesehen, die unter Druckaufbringung und bestimmter Winkelstellung entlang und in Anlage an der Bördelkante (16) zu deren Umlegung rollbar ist. Erfindungsgemäß ist die Werkzeugeinheit (1) am Antrieb an einer Schwenkachse (4) schwenkbar gelagert und um einen bestimmten Schwenkwinkel in wenigstens zwei Arbeitspositionen schwenkbar. Den wenigstens zwei Arbeitspositionen ist jeweils eine an der Werkzeugeinheit (1) drehbar gelagerte Falzrolle (5, 6, 7) zugeordnet. Die wenigstens zwei Falzrollen (5, 6, 7) weisen unterschiedlich ausgebildete und bezüglich der Bördelkantenumlegung unterschiedlich wirksame Falzrollenumfangsflächen (11, 12, 13) auf, wobei für eine wenigstens zweistufige Umlegung die Werkzeugeinheit (1) in der ersten Arbeitsposition mit der ersten Falzrolle (5) in deren Funktionsstellung und anschließend die Werkzeugeinheit (1) in der zweiten Arbeitsposition mit der zweiten Falzrolle (6) in deren Funktionsstellung entlang der Bördelkante (16) bewegbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umlegen einer Bördelkante eines Werkstücks durch Rollfalzen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine bekannte Vorrichtung zum Umlegen einer Bördelkante durch Rollfalzen (EP 0 577 876 B1) umfasst eine Werkzeugeinheit, die mittels eines Gelenk­ armroboters gesteuert bewegbar ist. An der Werkzeugeinheit ist drehbar eine Falzrolle gelagert, die unter Druckaufbringung und mit bestimmter Winkelstel­ lung entlang und in Anlage an der Bördelkante zu deren Umlegung rollbar ist.

Das Werkstück mit der vor dem Falzvorgang bereits um etwa 90° abgekante­ ten Bördelkante wird in eine Halteeinrichtung zur Halterung des Werkstücks und zur Unterstützung des Bereichs der Bördelkante eingelegt. Zudem ist hier die Herstellung einer Fügeverbindung zwischen zwei Blechbauteilen gezeigt, wobei mit dem Falzvorgang die Bördelkante eines äußeren Blechbauteils um einen Rand eines zweiten Blechbauteils gebördelt wird.

Der Falzvorgang erfolgt hier zweistufig, indem die zylindrische Falzrolle unter Druck mit einem Anstellwinkel dergestalt an der Bördelkante entlang geführt wird, dass diese in einer Vorfalzung um etwa 45° umgelegt wird. Anschließend wird für eine zweite Falzstufe die zylindrische Falzrolle mit ihrer Rollenachse geschwenkt dergestalt, dass für eine Endfalzung die Bördelkante vollständig um 90° umgelegt wird.

Für eine lagegenaue Führung der Falzrolle in der ersten Falzstufe als Vorfal­ zung wird eine mit der Falzrolle verbundene Stützrolle an einer Führungsbahn der Halteeinrichtung entlang geführt. Die von einem Gelenkarmroboter durch­ zuführende Führung ist dabei relativ einfach und genau zu erreichen. Die er­ forderliche anschließende Kippung der Falzrollenachse in Verbindung mit einem zweiten Abfahrvorgang entlang der Bördelkante erfordert dagegen auf­ wendige Maßnahmen. Insbesondere hebt durch diese erforderliche Kippung die Stützrolle von der Führungsbahn ab, so dass für die Endfalzvorgang eine genaue Stützrollenführung der Falzrolle nicht mehr zur Verfügung steht, was zu ungleichmäßigen und damit unbefriedigenden Falzungen führen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Umlegen einer Bördelkante eines Werkstücks durch Rollfalzen so weiterzubilden, dass mit weniger Aufwand ein gutes Falzergebnis erzielbar ist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß Anspruch 1 ist die Werkzeugeinheit am Antrieb um eine Schwenk­ achse schwenkbar gelagert und um einen bestimmten Schwenkwinkel in we­ nigstens zwei Arbeitspositionen schwenkbar. Den wenigstens zwei Arbeitspo­ sitionen ist jeweils eine an der Werkzeugeinheit drehbar gelagerte Falzrolle zugeordnet, wobei die wenigstens zwei, den Arbeitspositionen zugeordneten Falzrollen unterschiedlich ausgebildete und bezüglich der Bördelkantenumle­ gung unterschiedlich wirksame Falzrollenumfangsflächen aufweisen.

Für eine wenigstens zweistufige Umlegung der Bördelkante wird für eine Vor­ falzung die Werkzeugkante mit der ersten Falzrolle in deren Funktionsstellung an der Bördelkante entlang geführt. Für die anschließende Endfalzung wird dann die Werkzeugeinheit in die zweite Arbeitsposition geschwenkt und mit der zweiten Falzrolle in deren Funktionsstellung an der Bördelkante entlang geführt.

Die verwendeten Falzrollen haben unterschiedliche, für den jeweiligen Vor­ gang wirksame Falzrollenumfangsflächen, mit denen insbesondere Vorfalzun­ gen und die Endfalzung durchgeführt werden können. Die dazu erforderlichen unterschiedlichen Anstellwinkel der Falzrollenumfangsflächen bezüglich der Bördelkante werden somit erfindungsgemäß durch die unterschiedlich ausge­ bildeten Falzrollen zur Verfügung gestellt, die lediglich in ihre gerade erforderli­ che Funktionsstellung geschwenkt werden müssen. Damit kann mittels eines Robotergelenkarms die Werkzeugeinheit in allen Falzstufen über die gleiche Bewegungsbahn geführt werden, im Gegensatz zum Stand der Technik, wo komplizierte Änderungen der Bewegungsbahn des Robotergelenkarms in den einzelnen Falzstufen durch die Verkippungen der Falzrolle zu berücksichtigen sind.

Eine besonders einfache geometrische Anordnung ergibt sich gemäß An­ spruch 2, indem die Rollendrehachsen der wenigstens zwei Falzrollen radial zur Schwenkachse in einer senkrechten Ebene zur Schwenkachse ausgerich­ tet liegen und den Schwenkwinkel einschließen. Die Schwenkachse wird für einen Falzvorgang zweckmäßig etwa parallel zur aufgekanteten Bördelkante und etwa senkrecht zur an die Bördelkante angrenzenden Werkstückfläche eingestellt. Das Anfahren der unterschiedlichen Arbeitspositionen kann durch Hin- und Herschwenken der Werkzeugeinheit um die Schwenkachse erfolgen. Die Arbeitspositionen können jedoch auch durch ein Weiterdrehen in einer Richtung angefahren werden, wobei dann die Schwenkachse als Drehachse ausgebildet ist. Um die unterschiedlichen Falzrollen durch einfache Schwenk­ bewegungen jeweils in ihre Funktionsstellung zu bringen, ist es erforderlich, die zur Umlegung der Bördelkante wirksamen Falzrollenumfangsflächen etwa im gleichen Abstand zur Schwenkachse anzuordnen.

Grundsätzlich können die Falzrollenumfangsflächen der einzelnen Falzrollen jeweils entsprechend den vorliegenden Erfordernissen und Gegebenheiten hinsichtlich einer Vorfalzung und Endfalzung für bestimmte gewünschte Falz­ ausbildungen ausgeführt sein. Für einfache gerade Falze sind gemäß An­ spruch 3 die unterschiedlichen Falzrollenumfangsflächen in einfacher Weise als Kegelflächen mit unterschiedlichen Kegelwinkeln und/oder insbesondere für die Endfalzung als Zylinderflächen auszuführen, wodurch mit jeder der ein­ zelnen Falzrollen unterschiedliche Anstellwinkel bezüglich der Bördelkante für eine zugeordnete stufenweise Rollfalzung erreichbar sind.

In einer besonders, bevorzugten konkreten Ausführungsform nach Anspruch 4 sind drei Falzrollen in einem Schwenkwinkelabstand von jeweils 120° vorgese­ hen. Eine erste Falzrolle ist dabei als Kegelrolle mit einer Kegelfläche für eine Umlegung der Bördelkante in einer ersten Vorfalzstufe um etwa 30° ausgelegt. Eine zweite Falzrolle ist entsprechend als Kegelrolle für eine zweite Vorfalz­ stufe mit einer Umlegung der Bördelkante um etwa 60° ausgelegt. Für die Endfalzung ist die dritte Falzrolle als Zylinderrolle ausgebildet.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung wird mit den Merkmalen des An­ spruchs 5 erreicht, indem koaxial zu den Falzrollen Stützrollen angebracht sind, die sich auf einer vorgegebenen Führungsbahn an der Werkstück-Halte­ einrichtung abstützen und dort abrollen. Da für jede Falzstufe die selbe Bewe­ gungsbahn abgefahren wird und die unterschiedlichen Anstellwinkel bezüglich der umzulegenden Bördelkante durch die Form der einzelnen Falzrollen vor­ gegeben werden, kann in jeder Falzstufe die jeweilige Stützrolle an der selben Führungsbahn abrollen, wodurch in jeder Falzstufe eine gute Führung vorge­ geben ist und ein insgesamt gutes Falzergebnis erzielt wird.

Die Stützrollen werden in einer einfachen Ausführungsform nach Anspruch 6 drehfest, vorzugsweise integral und materialeinheitlich mit den Falzrollen ver­ bunden und zur Schwenkachse hinweisend angeordnet, so dass sie an einer Führungsbahn neben der Bördelkante abrollen können.

Die Werkzeugeinheit ist nach Anspruch 7 als ein eigenständiges Bauteil auf­ baubar und endseitig an einen Robotergelenkarm anflanschbar. Durch unter­ schiedliche Flanschausbildungen kann die selbe Werkzeugeinheit ggf. mit un­ terschiedlichen Robotergelenkarmen kombiniert werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann sowohl für eine einfache Bördel­ randausbildung als auch gemäß Anspruch 8 für eine Fügeverbindung von zwei Blechteilen verwendet werden.

Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische, perspektivische Ansicht einer Werkzeugeinheit einer Vorrichtung zum Umlegen einer Bördelkante eines Werkstücks durch Rollfalzen,

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf die Werkzeugeinheit gem. Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht der Werkzeugeinheit gem. Fig. 1, und

Fig. 4 eine schematische, vergrößerte Detaildarstellung der Einzelheit A der Fig. 3.

In der Fig. 1 ist schematisch eine Werkzeugeinheit 1 einer Vorrichtung 2 zum Umlegen einer Bördelkante eines Werkstücks durch Rollfalzen perspektivisch dargestellt. Diese Werkzeugeinheit 1 ist mittels eines Antriebs, z. B. mittels eines Gelenkarmroboters gesteuert bewegbar. Dazu kann die Werkzeugein­ heit 1 über den Flansch 3 an einem Robotergelenkarm angeflanscht werden, was hier jedoch aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt ist.

Die Werkzeugeinheit ist, wie dies insbesondere aus der Fig. 1 ersichtlich ist, am Antrieb um eine Schwenkachse 4 schwenkbar gelagert und kann um diese Schwenkachse 4 in bestimmten Schwenkwinkelbereichen in die entsprechen­ den Arbeitspositionen verschwenkt werden, was nachfolgend noch im Detail erörtert wird.

Wie dies insbesondere aus der Fig. 2 ersichtlich ist, die eine schematische Draufsicht auf die Werkzeugeinheit 1 der Fig. 1 zeigt, sind an der Werkzeug­ einheit 1 beispielsweise drei drehbar gelagerte Falzrollen 5, 6 und 7 ange­ bracht, die, wie dies insbesondere aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, unter Druckaufbringung entlang und in Anlage an einer Bördelkante 16 eines Werk­ stücks 15 zu deren Umlegung rollbar ist.

Wie dies den Fig. 3 und 4 weiter entnommen werden kann, weist die Vorrich­ tung 2 zur Halterung des Werkstücks 15 und zur Unterstützung des Bereichs der Bördelkante 16 ferner eine Halteeinrichtung 14 auf, die der Werkzeugein­ heit 1 so zugeordnet ist, dass die Falzrollen 5, 6 und 7 in ihren Arbeitspositio­ nen die Bördelkante 16 umlegen können, wie dies nachfolgend näher be­ schrieben wird:
Wie dies insbesondere aus der Fig. 2 ersichtlich ist, liegen die Rollendrehach­ sen 8, 9 und 10 der Falzrollen 5, 6 und 7 radial zur Schwenkachse 4 in einer senkrechten Ebene zur Schwenkachse 4. Die drei Falzrollen 5, 6 und 7 sind jeweils in einem Schwenkwinkelabstand von 120° angeordnet, wobei die erste Falzrolle 5 eine Kegelfläche 11 für eine Umlegung der Bördelkante 16 in einer ersten Falzstufe als erster Vorfalzung um etwa 30° aufweist. Eine derartige erste Vorfalzung erfolgt somit dann, wenn die erste Falzrolle 5 über die Werk­ zeugeinheit 1 in ihre entsprechende Arbeitsposition im Bereich der Halteein­ richtung 14 verschwenkt wird, was hier jedoch nicht dargestellt ist.

Anschließend kann dann die zweite Falzrolle 6, die eine Kegelfläche 12 für eine Umlegung der Bördelkante 16 in einer zweiten Falzstufe als zweiter Vor­ falzung um etwa 60° aufweist, in ihre entsprechende Arbeitsposition an der Halteeinrichtung 14 verschwenkt werden, was hier ebenfalls nicht dargestellt ist.

Schließlich wird die dritte Falzrolle 7, die als Zylinderrolle mit einer Zylinderflä­ che 13 für eine vollständige Umlegung der Bördelkante 16 in einer dritten Falz­ stufe als Endfalzung um etwa 90° ausgebildet ist, in ihre in den Fig. 3 und 4 schematisch dargestellte Arbeitsposition verschwenkt.

Wie dies aus den Fig. 3 und 4 weiter ersichtlich ist, wird bei diesem Umbördeln ein äußeres Blechteil 17 durch die nacheinander stufenweise in ihre Arbeitspo­ sitionen bringbaren Falzrollen 5, 6 und 7 um ein inneres Blechteil 18 für eine Fügeverbindung der beiden Blechteile 17, 18 umgebördelt.

Die zur Umlegung der Bördelkante 16 wirksamen Falzrollenumfangsflächen der drei Falzrollen 5, 6 und 7 liegen dabei in etwa im gleichen Abstand zur Schwenkachse 4.

Wie dies aus den Fig. 1 bis 4 weiter ersichtlich ist, sind koaxial zu den Falzrollen 5, 6 und 7 Stützrollen 19, 20, 21 angebracht, die drehfest und vor­ zugsweise integral mit den Falzrollen 5, 6 und 7 verbunden sind und in Rich­ tung zur Schwenkachse 4 hin versetzt angeordnet sind. Über diese Stützrollen 19, 20, 21, die sich auf einer vorgegebenen Führungsbahn an der Werkstück- Halteeinrichtung 14 abstützen und dort abrollen, ist eine gute Führung für ein sehr gutes Falzergebnis möglich. In der Darstellung der Fig. 3 und 4 ist die Stützrolle 21 direkt mit der Falzrolle 7 verbunden.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Umlegen einer Bördelkante eines Werkstücks durch Rollfalzen,
mit einer Werkzeugeinheit, die mittels eines Antriebs, vorzugsweise mit­ tels eines Gelenkarmroboters gesteuert bewegbar ist,
mit einer Halteeinrichtung zur Halterung des Werkstücks und zur Unter­ stützung des Bereichs der Bördelkante, und
mit einer an der gesteuert bewegbaren Werkzeugeinheit drehbar gela­ gerten Falzrolle, die unter Druckaufbringung und bestimmter Winkelstel­ lung entlang und in Anlage an der Bördelkante zu deren Umlegung roll­ bar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Werkzeugeinheit (1) am Antrieb um eine Schwenkachse (4) schwenkbar gelagert ist und um einen bestimmten Schwenkwinkel in wenigstens zwei Arbeitspositionen schwenkbar ist,
dass den wenigstens zwei Arbeitspositionen jeweils eine an der Werk­ zeugeinheit (1) drehbar gelagerte Falzrolle (5, 6, 7) zugeordnet ist,
dass die wenigstens zwei, den wenigstens zwei Arbeitspositionen zuge­ ordneten Falzrollen (5, 6, 7) unterschiedlich ausgebildete und bezüglich der Bördelkantenumlegung unterschiedlich wirksame Falzrollenumfangs­ flächen (11, 12, 13) aufweisen, wobei für eine wenigstens zweistufige Umlegung die Werkzeugeinheit (1) in der ersten Arbeitsposition mit der ersten Falzrolle (5) in deren Funktionsstellung und anschließend die Werkzeugeinheit (1) in der zweiten Arbeitsposition mit der zweiten Falz­ rolle (6) in deren Funktionsstellung entlang der Bördelkante (16) beweg­ bar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die Rollendrehachsen (8, 9, 10) der wenigstens zwei Falzrollen (5, 6, 7) radial zur Schwenkachse (4) in einer senkrechten Ebene zur Schwenkachse (4) liegen und den Schwenkwinkel einschließen, und
dass die zur Umlegung der Bördelkante (16) wirksamen Falzrollenum­ fangsflächen (11, 12, 13) der wenigstens zwei Falzrollen (5, 6, 7) etwa im gleichen Abstand zur Schwenkachse (4) liegen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Falzrollenumfangsflächen als Kegelflächen (11, 12) mit unterschiedlichen Kegelwinkeln und/oder als Zylinderflächen (13) für unterschiedliche Anstellwinkel bezüglich der Bördelkante (16) ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
dass drei Falzrollen (5, 6, 7) in einem Schwenkwinkelabstand von jeweils 120° vorgesehen sind,
mit einer ersten Falzrolle (5), die eine Kegelfläche (11) für eine Umle­ gung der Bördelkante (16) in einer ersten Falzstufe als erster Vorfalzung um etwa 30° aufweist,
mit einer zweiten Falzrolle (6), die eine Kegelfläche (12) für eine Umle­ gung der Bördelkante (16) in einer zweiten Falzstufe als zweiter Vorfal­ zung um etwa 60° aufweist, und
mit einer dritten Falzrolle (7) als Zylinderrolle für eine vollständige Umle­ gung der Bördelkante (16) in einer dritten Falzstufe als Endfalzung um etwa 90°.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass koaxial zu den Falzrollen (5, 6, 7) Stützrollen (19, 20, 21) ange­ bracht sind, die sich auf einer vorgegebenen Führungsbahn an der Werkstück-Halteeinrichtung (14) abstützen und dort abrollen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützrollen (19, 20, 21) drehfest, vorzugsweise integral mit den Falzrollen (5, 6, 7) verbunden sind und zur Schwenkachse (4) hinweisend ange­ ordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugeinheit (1) endseitig an einem Robotergelenkarm anflanschbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
dass in der Halteeinrichtung (14) ein erstes Werkstück als äußeres Blechteil (17) mit einer etwa um 90° abgekanteten Bördelkante (16) ein­ legbar ist,
dass weiter ein inneres Blechteil (18) mit einer flachen Randkante an der Bördelkante (16) anlegbar ist, und
dass für eine Fügeverbindung der beiden Blechteile (17, 18) die Bördel­ kante (16) stufenweise mittels der wenigstens zwei Falzrollen (5, 6, 7) umlegbar ist.