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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer Umbördelung im Kraftfahrzeugbau mit den Schritten: Bereitstellen eines ersten und eines zweiten Werkstücks auf einem Bördelbett, um mindestens einen Abschnitt des ersten Werkstücks um einen Abschnitt des zweiten Werkstücks zu bördeln; Anlegen ei- ner ersten Bördelkante eines Bördelmoduls eines Bördelwerkzeugs an den mindestens einen Abschnitt des ersten Werkstücks; Ausüben eines ersten Krafthubs auf das Bördelmodul, wodurch die erste Bördelkante entlang einer Kraftrichtung verfahren wird, um den mindestens einen Abschnitt des ersten Werkstücks vorzubördeln; Wegbewegen der ersten Bördelkante von dem mindestens einen Abschnitt des ersten Werkstücks; Verlagerndes Bördelmoduls relativ zu dem Bördelwerkzeug, um eine zweite Bördelkante des Bördelmoduls in eine vorbestimmte Position relativ zu dem Bördelwerkzeug zu bringen; Anlegen der zweiten Bördelkante an den mindestens einen Abschnitt des ersten Werk stücks; Ausüben eines zweiten Krafthubs auf das Bördelmodul, wodurch die zweite Bördelkante in oder entgegen der Kraftrichtung verfahren wird, um den mindestens einen Abschnitt des ersten Werkstücks fertig zu bördeln; und Wegbewegen der zweiten Bördelkante von dem ersten Werkstück.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Bördelwerkzeug mit einem eine erste und eine zweite Bördelkante aufweisenden Bördelmodul und einer Antriebsvorrichtung, um einen Krafthub auf das Bördelmodul auszuüben, der das Bördelmodul relativ zu dem Bördelwerkzeug während des Krafthubes entlang einer Kraftrichtung verfährt.
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Das Verfahren zur Erzeugung einer Bördelkante wird mit dem zuvor beschriebenen Bördelwerkzeug ausgeführt.
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Das Bördelwerkzeug weist typischerweise einen Hydraulikantrieb oder einen elektrischen Antrieb (großer Drehstromantrieb mit Getriebe oder Spindel, die durch einen Servomotor drehbar ist) auf.
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Ein Vorteil eines Hydraulikantriebs ist, dass mit diesem hohe Drücke erzeugt werden können. Ein Nachteil eines Hydraulikantriebs ist, dass sich mit diesem das Bördelmodul nur langsam verfahren läßt, so dass sich eine relativ lange Bearbeitungszeit für das Erzeugen der Umbördelung ergibt. Ein weiterer Nachteil ist, dass ein Hydraulikantrieb sehr wartungsintensiv ist. Ferner ist ein Hydraulikantrieb sehr laut und verbraucht viel Energie.
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Ein Vorteil eines elektrischen Antriebs ist, dass das Bördelmodul mit relativ hohen Verfahrgeschwindigkeiten verfahren werden kann, wodurch sich geringe Taktzeiten realisieren lassen. Ein Nachteil ist, dass mit diesem nur relativ geringe Drücke erzeugt werden können (großer Aufwand über Getriebe).
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Aus der
DE 102 20 289 A1 ist eine Antriebsvorrichtung bekannt, die insbesondere für den Antrieb eines bewegbaren Teils der Schließeinheit oder der Einspritzeinheit einer Kunststoffspritzgießmaschine während einer Stellbewegung und zum anschließenden Aufbau und Ausüben einer großen Kraft verwendet wird. Die Antriebsvorrichtung weist ein durch einen Antriebsmotor axial verfahrbares Antriebselement und eine durch Verfahren des Antriebselements in dieselbe Richtung wie dieses verfahrbare Hydroeinheit auf, wobei die Hydroeinheit ein Kraftübersetzer mit zwei relativ zueinander beweglichen und sich in der Größe ihrer Wirkflächen voneinander unterscheidenden Hydrokolben und mit einem Zwischenteil ist, von dem zusammen mit den Hydrokolben einen mit einer Druckflüssigkeit gefüllten Druckraum einschließbar ist. Ferner ist der die kleinere Wirkfläche aufweisende, erste Hydrokolben mit dem Antriebselement mechanisch verbunden und für die Stellbewegung die Hydroeinheit als Ganzes verfahrbar. Zusätzlich ist für die Ausübung einer hohen Kraft durch den die größere Wirkfläche aufweisenden, zweiten Hydrokolben das Zwischenteil gegen eine Verschiebung relativ zu einem ortsfesten Gestell blockierbar.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Bördelwerkzeug bereit zu stellen, mit dem sich Drücke erzeugen lassen, die mit denen von Hydraulikantrieben vergleichbar sind, und Verfahrgeschwindigkeiten des Bördelmoduls erreichen lassen, die mit denen eines elektrischen Antriebs vergleichbar sind. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Erzeugung einer Umbördelung im Kraftfahrzeugbau bereit zu stellen, das geringere Taktzeiten aufweist und gleichzeitig höhere Drücke ermöglicht und dabei wenig Energie verbraucht und sehr leise ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe verfahrensseitig durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Der mindestens eine Abschnitt wird im Schritt c) vorteilhaft um einen Winkel von ca. 40° bis ca. 60° gebogen.
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Der mindestens eine Abschnitt wird im Schritt g) vorteilhaft um einen Winkel von ca. 30° bis ca. 50° gebogen.
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Vorteilhaft wird das erste Werkstück von einer Motorhaube und das zweite Werkstück von einem Versteifungselement für die Motorhaube gebildet.
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Bevorzugt wird vor dem Schritt c) ein Niederhalter gegen das erste und/oder zweite Werkstück gefahren, um das erste und/oder zweite Werkstück gegen das Bördelbett zu drücken.
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Das Anlegen einer Bördelkante in Schritt b) und/oder f) erfolgt bevorzugt durch ein Verschwenken des Bördelwerkzeugs um eine Schwenkachse.
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Bevorzugt wird ein gesteuertes Ventil, das in der ersten Druckleitung vorgesehen ist, geschlossen, während eine Stellbewegung der Traverse entlang einer Kraftrichtung erfolgt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass es während der Steilbewegung zu keiner Fluidverlagerung in der ersten Druckleitung kommt, d. h. zu einem Aus- oder Einfahren des Kraftzylinders.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe vorrichtungsseitig durch ein Bördelwerkzeug gemäß Anspruch 8 gelöst.
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Bevorzugt ist die Führung eine Stangenführung.
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Bevorzugt ist ein Durchmesser des Betätigungszylinders zwei- bis zwanzigmal, besonders bevorzugt fünf- bis fünfzehnmal und höchst bevorzugt zehnmal größer als ein Durchmesser des Kraftzylinders.
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Vorteilhaft ist die Kraftrichtung während des Krafthubes vertikal.
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Die Antriebsvorrichtung ist vorteilhaft an dem Bördelwerkzeug befestigt.
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Bevorzugt ist das Bördelwerkzeug an einem Maschinenbett verschwenkbar angelenkt.
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Vorteilhaft umfasst das Maschinenbett mindestens einen Exzenterarm, der jeweils über eine zugehörige Exzenterscheibe an einer drehbaren Exzenterwelle befestigt ist.
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Bevorzugt ist das Bördelwerkzeug über zwei Exzenterarme, die jeweils an einer zugehörigen Exzenterscheibe befestigt sind, verschwenkbar angelenkt.
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Bevorzugt steht ein zweiter Druckraum des Betätigungszylinders über eine zweite Druckleitung in Fluidverbindung mit einem zweiten Druckraum des Kraftzylinders.
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Vorteilhaft ist in der ersten Druckleitung ein gesteuertes Ventil angeordnet, dem eine Steuerung derart zugeordnet ist, dass das Ventil geschlossen ist, wenn eine Stellbewegung der Traverse entlang der Kraftrichtung erfolgt, und ansonsten geöffnet ist.
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Die mechanische Kopplung ist vorteilhaft dadurch ausgeführt, dass das Hydraulikmodul auf der Traverse aufliegt.
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Der Erfindung liegt somit der Gedanke zugrunde, die aus der
DE 102 20 289 A1 bekannte Antriebsvorrichtung in einem Bördel Werkzeug als Antriebsvorrichtung zu verwenden und somit in einem Verfahren zur Erzeugung einer Umbördelung im Kraftfahrzeugbau zu verwenden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf eine Zeichnung erläutert. Es zeigen:
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1–7 Seitenansichten eines Bördelbetts und eines erfindungsgemäßen Bördelwerkzeugs, die eine Folge von Verfahrensschritten zum Erzeugen einer Umbördelung im Kraftfahrzeugbau darstellen, und
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8 eine Querschnittsansicht einer in das Bördelwerkzeug eingesetzten Antriebsvorrichtung.
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Unter Bezug auf die 1 bis 7 wird zunächst das Verfahren zur Erzeugung einer Bördelkante im Fahrzeugbau beschrieben.
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Ein erstes Werkstück 1, vorliegend eine Motorhaube, ist, wie in 1 dargestellt, auf ein Bördelbett 5 gelegt. Auf die Motorhaube 1 ist ein zweites Werkstück 3 gelegt, vorliegend ein Versteifungselement für die Motorhaube.
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Ein Abschnitt 1a der Motorhaube 1 wird dann um einen Abschnitt 3a des Versteifungselements 3 gebördelt, um eine mechanische Verbindung zwischen dem Versteifungselement und der Motorhaube herzustellen.
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Dem Bördelbett 5 ist ein Bördelwerkzeug 11 zugeordnet, das ein Bördelmodul 9 mit einer ersten 7 und einer zweiten 15 Bördelkante aufweist. Eine Antriebsvorrichtung 17 ist an dem Bördelwerkzeug 11 befestigt, um einen Krafthub auf das Bördelmodul 9 auszuüben.
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Das Bördelwerkzeug 11 ist mit seiner Antriebsvorrichtung 17 verschwenkbar an einem Maschinenbett 51 gehalten. Das Maschinenbett 51 umfaßt vorliegend zwei Exzenterarme 53, die jeweils an einer Exzenterscheibe 55 befestigt sind, die jeweils auf einer Exzenterwelle 57 angeordnet sind. Durch eine Drehung der Exzenterwelle 57 kann das Bördelwerkzeug 11 um eine Schwenkachse 47 verschwenkt werden, die senkrecht zu der Ebene der 1 ist.
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Die Exzenterwelle 57 in 2 ist im Vergleich zu der in 1 um 180° gedreht, wodurch das Bördelwerkzeug 11 um die Schwenkachse 47 verschwenkt ist und die erste Bördelkante 7 an dem Abschnitt 1a der Motorhaube 1 anliegt. Anschließend wird die Antriebsvorrichtung 17 aktiviert, um eine Hubbewegung des Bördelmoduls 9 entlang einer vertikalen Richtung (Kraftrichtung 13) zu bewirken.
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3 zeigt den Zustand nach dem Ausüben des Krafthubs: Die erste Bördelkante 7 hat den Abschnitt 1a der Motorhaube 1 um einen Winkel von ca. 40° gebogen (Vorbördeln).
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Dann wird die Exzenterwelle 57 erneut um 180° gedreht, um das Bördelwerkzeug 11 von dem Bördelbett 5 wegzuschwenken.
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4 zeigt das Bördelwerkzeug 11 in der verschwenkten Lage, die der aus 1 entspricht.
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In dieser Lage wird die Antriebsvorrichtung 17 aktiviert, um eine Stellbewegung des Bördelmoduls 9 auszuführen. Das Bördelmodul 9 wird in Richtung auf die Antriebsvorrichtung 17 verfahren, um die zweite Bördelkante 15 geeignet relativ zu dem Bördelbett 5 zu positionieren, wie in 5 gezeigt.
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Anschließend wird die Exzenterwelle 57 erneut um 180° gedreht, um das Bördelwerkzeug 11 an das Bördelbett 5 zu verschwenken.
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6 zeigt das Bördelwerkzeug 11, das an das Bördelbett 5 verschwenkt ist. Die zweite Bördelkante 15 liegt an dem vorgebördelten Abschnitt 1a der Motorhaube an. Dann wird die Antriebsvorrichtung 17 aktiviert, um in einer Hubbewegung das Bördelmodul 9, in 6 vertikal nach unten, zu verfahren.
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7 zeigt das nach unten verfahrene Bördelmodul 9 am Ende der Hubbewegung: Der erste Abschnitt 1a der Motorhaube 1 liegt auf dem Abschnitt 3a des Versteifungselements 3 auf und die Umbördelung ist erzeugt.
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Dann wird die Exzenterwelle 57 erneut um 180° gedreht, um die Motorhaube 1 mit Versteifungselement 3 zur Entnahme freizugeben.
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Nun kann die Motorhaube 1 mit Versteifungselement 3 aus dem Bördelbett 5 entnommen werden und das Bördelbett 5 für einen weiteren Bördelvorgang vorbereitet werden, d. h. eine neue Motorhaube 1 und ein neues Versteifungselement 3 auf dem Bördelbett 5 angeordnet werden.
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Unter Bezug auf 8 wird nachfolgend die Funktionsweise der Antriebsvorrichtung 17 beschrieben.
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Die Antriebsvorrichtung 17 umfaßt ein Hydraulikmodul 21 mit einem Kraftzylinder 23 und einem Betätigungszylinder 25. Das Hydraulikmodul 21 liegt auf einer Traverse 19 auf, in der eine Spindel 27 geführt ist, die über einen Motor M, vorliegend ein elektrischer Servomotor, drehbar ist.
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Das Hydraulikmodul 21 und die Traverse 19 sind in einer Führung 29, vorliegend eine Stangenführung, geführt und das Hydraulikmodul 21 kann über einen Klemmzylinder 43 an der Führung 29 festgestellt werden.
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Eine Kolbenstange 31B des Betätigungszylinders 25 weist an einem Ende einen Kolben 33B auf und ist mit dem anderen Ende an der Traverse 19 zug- und druckfest befestigt, in diesem Fall über eine starre Verbindung.
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Ein Ende einer Kolbenstange 31K des Kraftzylinders 23 ist in 8 nach oben aus dem Kraftzylinder 23 geführt und ist mit diesem Ende über eine starre Verbindung (zug- und druckfest) mit dem Bördelmodul 9 verbunden. Ferner ist an der Kolbenstange 31K ein Kolben 33K befestigt.
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Eine erste Druckleitung 37 ist zwischen einem ersten Druckraum 391 des Betätigungszylinders 25 und einem ersten Druckraum 411 des Kraftzylinders 23 angeordnet. In der ersten Druckleitung 37 ist ein gesteuertes Ventil 49 vorgesehen, das über eine nicht dargestellte Steuerung geöffnet und geschlossen werden kann.
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Eine zweite Druckleitung 59 ist zwischen einem zweiten Druckraum 392 des Betätigungszylinders 25 und einem zweiten Druckraum 412 des Kraftzylinders 23 angeordnet.
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In den Druckräumen 391, 392, 411, 412 und in den Druckleitungen 37, 59 befindet sich ein Druckfluid 35, vorliegend ein Hydrauliköl. Bevorzugt befindet sich in den Druckleitungen 37, 59 mit den zugehörigen Druckräumen 391, 392, 411, 412 dasselbe Hydrauliköl.
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Um mit der Antriebsvorrichtung 17 eine Steilbewegung auszuführen, wird der Motor M aktiviert, wodurch sich die Spindel 27 dreht und die Traverse 19 mit dem Hydraulikmodul 21 entlang der Führung 29 verfahren wird. Wird die Traverse 19 in 8 nach oben verfahren, so wird auch das Hydraulikmodul 21 nach oben verfahren. Wird die Traverse 19 in 8 nach unten verfahren, so wird auch das Hydraulikmodul 21 nach unten verfahren, weil dieses durch die Gravitation auf der Traverse 19 aufliegt. Um zu verhindern, dass Druckfluid 35 während einer nach unten gerichteten Stellbewegung aus dem ersten Druckraum 391 des Betätigungszylinders 25 in den ersten Druckraum 411 des Kraftzylinders gedrückt wird, wird das Ventil 49 während der Steilbewegung durch die Steuerung geschlossen.
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Ist das Hydraulikmodul 21 über eine Stellbewegung an eine geeignete Stelle verfahren, in der die erste 7 oder zweite 15 Bördelkante an dem Abschnitt 1a anliegt, so wird eine Hubbewegung wie folgt ausgeführt, um einen Krafthub an dem Kraftzylinder 23 und somit am Bördelmodul 9 zu bewirken: Der Klemmzylinder 43 legt das Hydraulikmodul 21 an der Führung 29 fest, wodurch der Betätigungszylinder 25 und der Kraftzylinder 23 relativ zu der Führung 29 fixiert sind.
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Dann wird der Motor M aktiviert, um die Spindel 27 so zu drehen, dass sich die Traverse 19 in 8 nach unten bewegt. Dabei wird die Kolbenstange 313 des Betätigungszylinders 25 aus dem Betätigungszylinder 25 gezogen, wodurch Druckfluid 35 aus dem ersten Druckraum 391 des Betätigungszylinders 25 in die erste Druckleitung 37 und in den ersten Druckraum 411 des Kraftzylinders 23 gedrückt wird.
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Da ein Durchmesser DB des Betätigungszylinders 25 zehnmal größer als ein Durchmesser DK des Kraftzylinders 23 ist, ist die Kraft, die die Kolbenstange 31K des Kraftzylinders 23 auf das Bördelmodul 9 ausübt, hundertmal größer als die Kraft, mit der die Spindel 27 die Traverse 19 nach unten bewegt.
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Durch die zweite Druckleitung 59 wird ein Unterdruck in dem zweiten Druckraum 392 des Betätigungszylinders 25 ausgeglichen, der entsteht, wenn der Kolben 33B durch die Traverse 19 nach unten gezogen wird, da Druckfluid 35 aus dem zweiten Druckraum 412 des Kraftzylinders 23 durch die zweite Druckleitung 59 in den zweiten Druckraum 391 des Betätigungszylinders 25 fließt.
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Ist der Krafthub ausgeübt, so wird die Traverse 19 wieder an das Hydraulikmodul 21 gefahren, bis dieses auf der Traverse 19 aufliegt, und anschließend der Klemmzylinder 43 gelöst.
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Nun kann das Hydraulikmodul 21 erneut durch eine Stellbewegung in eine geeignete Position für eine Hubbewegung verfahren werden, um dort einen Krafthub auf das Bördelmodul 9 auszuüben.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erstes Werkstück (Motorhaube)
- 1a
- Abschnitt des ersten Werkstücks
- 3
- zweites Werkstücks (Versteifungselement für Motorhaube)
- 3a
- Abschnitt des zweiten Werkstücks
- 5
- Bördelbett
- 7
- erste Bördelkante
- 9
- Bördelmodul
- 11
- Bördelwerkzeug
- 13
- Kraftrichtung
- 15
- zweite Bördelkante
- 17
- Antriebsvorrichtung
- 19
- Traverse
- 21
- Hydraulikmodul
- 23
- Kraftzylinder
- 25
- Betätigungszylinder
- 27
- Spindel
- 29
- Führung (Stangenführung)
- 31B
- Kolbenstange des Betätigungszylinders
- 31K
- Kolbenstange des Kraftzylinders
- 33B
- Kolben des Betätigungszylinders
- 33K
- Kolben des Kraftzylinders
- 35
- Druckfluid
- 37
- erste Druckleitung
- 391
- erster Druckraum des Betätigungszylinders
- 392
- zweiter Druckraum des Betätigungszylinders
- 411
- erster Druckraum des Kraftzylinders
- 412
- zweiten Druckraum des Kraftzylinders
- 43
- Klemmzylinder
- 47
- Schwenkachse
- 49
- gesteuertes Ventil
- 51
- Maschinenbett
- 53
- Exzenterarm
- 55
- Exzenterscheibe.
- 57
- Exzenterwelle
- 59
- zweite Druckleitung
- DB
- Durchmesser des Betätigungszylinder
- DK
- Durchmesser des Kraftzylinders
- M
- Motor
