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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bördelvorrichtung für Bleche und ein Verfahren zum Bördeln von Blechen gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 12 in einer Bördelvorrichtung, insbesondere für Karosseriebleche im Fahrzeugbau wie Türen, Hauben, usw..
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Derartige Bördelvorrichtungen, die in Bezug auf das zu bördelnde Werkstück umlaufende Bördelwerkzeuge aufweisen, sind beispielsweise aus der
EP 1 103 320 A1 und der
US 6,446,478 B1 bekannt. Dabei besteht der Bördelvorgang aus zwei Stufen, dem Vorbördeln, bei dem die Falzkante um einen Winkel von etwa 45° umgebogen wird, und dem Fertigbördeln, bei dem die Falzkante weiter bis zu einem Winkel von 90° umgebogen wird. Entsprechend werden zwei unterschiedliche Bördelwerkzeuge eingesetzt, ein Vorbördelwerkzeug mit einer 45°-Biegekante und ein Fertigbördelwerkzeug mit einer 90°-Biegekante. Das zu bördelnde Werkstück liegt zumindest im Randbereich auf einem Bördelbett auf, das den Biegedruck des Bördelwerkzeugs aufnimmt. Der Biegedruck wird von einer mittels Spindel, pneumatisch oder hydraulisch betriebenen Presse aufgebracht, wobei die Presse im Allgemeinen das Bördelbett von unten gegen das Werkzeug bewegt. Zwischen dem Vorbördeln und dem Fertigbördeln wird jeweils das Werkzeug gewechselt. Sowohl das Wechseln des Bördelwerkzeugs in Bezug auf einen bestimmten zu bördelnden Werkstücktyp als auch das Beladen und Entladen der Bördelvorrichtung mit dem Werkstück als auch das Austauschen der Werkzeuge und des Bettes zum Bördeln eines anderen Werkstücktyps erfordern aufwendige Konstruktionen mit entsprechendem Instandhaltungsaufwand. Aus der
JP 2002-011525 A ist eine Bördelvorrichtung bekannt, bei der das Bördelwerkzeug als Rolle ausgebildet ist und die Bewegung des Werkstücks zwischen dem Bördelbett und der Rolle mittels eines Roboters erfolgt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bördelvorrichtung zu schaffen und ein Verfahren zum Bördeln zur Verfügung zu stellen, das konstruktiv einfach ist, einen einfachen Austausch von Werkzeugen und Bett bei Werkstücktypwechsel erlaubt, geringen Instandhaltungsaufwand erfordert und eine geringe Bauhöhe aufweist.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruch 1 und das Verfahren des Anspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Bördelvorrichtung, enthaltend eine Vorbördelstation mit dem Vorbördelwerkzeug und einem Vorbördelantrieb, eine Fertigbördelstation mit dem Fertigbördelwerkzeug und einem Fertigbördelantrieb und eine das Bördelbett enthaltende Transportvorrichtung.
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Die Transportvorrichtung kann sowohl Translationsbewegungen von der Beladung zur Vorbördelstation, von der Vorbördelstation zur Fertigbördelstation und von der Fertigbördelstation zur Entladung, als auch Vertikalbewegungen zur Inkontaktbringung des Werkstückes mit dem jeweiligen Bördelwerkzeug durchführen. Vorzugsweise bleibt das Bördelbett mit dem Werkstück während des Vorbördelns und Fertigbördelns mit der Transportvorrichtung verbunden. Als Transportvorrichtung können Roboter eingesetzt werden, an deren Roboterarmen Klammervorrichtung zur Ergreifung des Bördelbetts angeordnet sind. Geeignet sind ferner an Schienen hin und her („shuttles“) oder umlaufende Rahmen oder Greifarme.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wirken das Vorbördelwerkzeug und das Fertigbördelwerkzeug jeweils entgegen der Schwerkraft. Die Falzkante des äußeren Werkstückes kommt also von oben in Kontakt mit dem Werkzeug. Die Befestigung des Werkstückes kann vorteilhaft auf einfache Weise durch eine oder mehrere Saugvorrichtungen, die das Werkstück gegen das Bördelbett halten, erfolgen. Die Falzkante weist nach unten. Ist dem Vorbördeln ein Eckenbördeln vorgelagert, ist eine Halterungsvorrichtung des inneren Werkstückes nicht erforderlich.
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Ist ein vorgelagertes Eckenbördeln nicht vorgesehen, muss das innere Werkstück in dem äußeren Werkstück gehaltert werden. Hierzu können das Bördelbett oder die Transportvorrichtung Klammermittel aufweisen, die eingerichtet sind, zur Halterung des äußeren Werkstückes an dem Bördelbett die Falzkante zu umgreifen, wobei Mittel vorgesehen sind, das Werkstück vor dem Kontakt mit dem Vorbördelwerkzeug aus der Halterung durch die Greifarme freizugeben, und zumindest in dem Vorbördelwerkzeug Mittel vorgesehen sind, um das Werkstück spätestens im Zeitpunkt der Freigabe gegen das Bördelbett zu unterstützen. Diese können in der Vorbördelstation innerhalb des ringförmigen Bördelwerkzeugs angeordnet sein. Passive, vertikal federnde Unterstützungselemente, die beim Absenken des Bördelbetts mit dem Werkstück mit nach unten bewegt werden, sind geeignet. Entsprechende Mittel sind in der Fertigbördelstation nicht erforderlich, da das innere Werkstück aufgrund der Vorbördelung in dem äußeren Werkstück gehalten wird.
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Vorzugsweise sind ferner Arretiervorrichtungen vorgesehen, die die Transportvorrichtung von den beim Vorbördeln und/oder Fertigbördeln auftretenden Kräften entlasten. Vorzugsweise sind die Klammervorrichtungen an beiden Bördelvorrichtungen vorgesehen. Zum Schutz der Transportvorrichtung gegen axialen Schock kann diese im Bereich der Greifarme mit Schockabsorbern wie Gas-, Kunststoff- oder Metall-Federelementen ausgestattet sein.
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Als Antrieb für die Bördelwerkzeuge haben sich Druckluftkissen als besonders vorteilhaft erwiesen. Andere Antriebsarten, wie Spindelhub- oder hydraulische Antriebe sind ebenfalls geeignet.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wirken die Bördelwerkzeuge in Richtung der Schwerkraft. Das Bördelbett, auf dem das Werkstück aufliegt, wird mittels einer horizontal bewegbaren Transportvorrichtung unter die Vorbördelstation gefahren, beispielsweise auf entsprechend geführten Schienen. An der Bördelstation sind geeignete Hebeeinrichtungen vorgesehen, die das Bördelbett mit Werksstück gegen das Bördelwerkzeug anheben und verriegeln.
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Nach dem Arbeitshub des Bördelwerkzeugs wird die Verriegelung gelöst, das Bördelbett mit vorgebördeltem Werkstück wieder auf die Transportvorrichtung abgesetzt und zur Fertigbördelstation weiterbewegt. Das Fertigbördeln erfolgt in gleicher Weise in der Fertigbördelstation, die in gleicher Weise eingerichtet ist, wie die Vorbördelstation.
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Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Verbinden von Blechen durch Bördeln, insbesondere Karosserieblechen im Fahrzeugbau, wobei das bezüglich der Bördelung äußere und innere Blech ineinander gelegt werden, und von einer Transportvorrichtung erfasst werden, das dadurch gekennzeichnet ist, dass
- a) die ineinandergelegten Bleche
- - von der Transportvorrichtung gemeinsam mit dem Bördelbett erfasst werden,
- - zu einer das Vorbördelwerkzeug enthaltenden Vorbördelstation transportiert werden,
- - an das Vorbördelwerkzeug angenähert und nach Annäherung arretiert werden,
- b) anschließend der Arbeitshub des Vorbördelwerkzeugs durchgeführt wird,
- c) die vorgebördelten Bleche
- - von der Transportvorrichtung gemeinsam mit dem Bördelbett zu einer räumlich getrennten Fertigbördelstation transportiert werden,
- - an das Fertigbördelwerkzeug angenähert und nach Annäherung arretiert werden, und
- d) anschließend der Arbeitshub des Fertigbördelwerkzeugs durchgeführt wird.
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Weitere Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus der Funktions- und Wirkbeschreibung der Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten 1 bis 3 ohne Beschränkung der Allgemeinheit der Beschreibung näher erläutert:
- 1 zeigt einen vertikalen Schnitt durch eine erste erfindungsgemäße Bördelstation, bei der der Arbeitshub des Bördelwerkzeugs entgegen der Richtung der Schwerkraft ausgeführt wird und in der Werkstücke mit vorausgehendem Eckenbördeln gebördelt werden können.
- 2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorbördelstation wie in 1, die zusätzliche Mittel zur Fixierung des inneren Werkstückes aufweist, wenn das innere Werkstück nicht durch Eckenbördelung gehalten ist.
- 3 zeigt einen vertikalen Schnitt durch eine zweite erfindungsgemäße Bördelstation, bei der der Arbeitshub des Bördelwerkzeugs in Richtung der Schwerkraft ausgeführt wird.
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Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleichwirkende Elemente.
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1 zeigt prinzipiell eine Bördelstation 1 und eine Transportvorrichtung 2. Die Bördelstation 1 weist eine Bodenplatte 32, über die die Station am Boden befestigt werden kann, einen Grundrahmen 3, der das Bördelwerkzeug 4 aufnimmt und in dem dieses geführt ist, sowie den Bördelantrieb 5 auf. Der Bördelantrieb 5 weist eine Hubplatte 6, Führungsbolzen 7 für die Hubplatte 6, eine Arbeitsgrundplatte 8, in der die Führungsbolzen 7 gelagert sind, Abstandshalter 9, die einen Anstand zwischen Hubplatte 6 und Arbeitsgrundplatte 8 gewährleisten, sowie mit Druckluft beaufschlagbare Luftkissen 10, das eigentliche Antriebsorgan, auf. Durch Befüllen der Luftkissen wird die Hubplatte 6, auf der das Bördelwerkzeug 4 aufliegt, gemeinsam mit dem Bördelwerkzeug angehoben, d. h. der Arbeitshub vollzogen. Es ist ersichtlich, dass das Bördelwerkzeug 4 zum Zwecke des Austausches und der Wartung einfach nach oben aus dem Grundrahmen 3 herausgezogen werden kann. Das dargestellte Bördelwerkzeug 4 weist eine 45°-Biegefläche 11 auf, wodurch die dargestellte Bördelstation als Vorbördelstation ausgewiesen ist. Die Fertigbördelstation ist identisch aufgebaut und unterscheidet sich nur dadurch, dass das eingelegte Bördelwerkzeug eine horizontale Biegefläche aufweist.
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Die Transportvorrichtung 2 ist hier in Form eines frei programmierbar beweglichen Roboterarms 12 mit Greifarmen 13, die durch in dem Gehäuse 14 befindlichen pneumatischen, hydraulischen oder Seilzug-Steuerelementen gesteuert werden, dargestellt. Die Greifarme tragen das Bördelbett 15. Das Werkstück 16, bestehend aus dem äußeren Werkstück 16a und dem inneren Werkstück 16b, ist durch eine Saugglocke 17 gegen das Bördelbett 15 gehalten. Je nach Struktur des Werkstücks 16, beispielsweise wenn Öffnungen vorhanden sind, wird man mehrere Saugglocken einsetzen. Die Falzkante 16c des äußeren Werkstückes weist senkrecht nach unten. Das innere Werkstück 16b wird durch eine vorausgegangene Eckenbördelung in dem äußeren Werkstück 16a gehalten. Denkbar ist ferner eine Fixierung durch eine an der Berührungsfläche zwischen innerem und äußerem Werkstück eingebrachte, noch nicht ausgehärtete Klebmasse zur Versiegelung der Bördelung, die geeignet ist, für die Transportzeit des Werkstücks von der Beladung bis zur Vorbördelung das innere Werkstück zu halten.
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Wenn die Transportvorrichtung 2 die dargestellte Position über der Bördelstation erreicht hat, wird diese abgesenkt bis die Falzkante 16c kurz vor der Biegefläche 11 des Bördelwerkzeugs 4 aufliegt. Um eine präzise Auflage zu gewährleisten, sind hier Führungen vorgesehen, die das Werkstück 16 und das Bördelbett bei der Annäherung an das Bördelwerkzeug führen. Die Führungen sind hier als an dem Bördelwerkzeug 4 vorgesehen keilförmige Führungsschlitze 18 dargestellt. In die Führungsschlitze greifen an dem Bördelbett vorgesehene Führungsnasen 19 ein.
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Zur Entlastung des Roboterarms 12 sind ferner mit der Grundplatte 2 über das Grundgestell 3 verbundene Klammern 20 vorgesehen, die das Bördelbett gegen die Bördelstation arretieren. Die Klammern 20 werden hydraulisch oder über Gestänge (nicht dargestellt) bewegt und arretiert. Auf der linken Seite der Bördelstation ist strichliert die Position des Bördelbetts und der eingeschwenkten Klammer angedeutet.
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Nach Durchführung des Arbeitshubes des Vorbördelwerkzeugs ist die Falzkante 16c um 45° nach innen gebogen. Die Klammern 20 werden geöffnet, der Roboterarm nach oben und zu der identisch mit Ausnahme des Bördelwerkzeugs ausgebildeten Fertigbördelstation gefahren.
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Die Transportvorrichtung 2 gemäß 2 weist zusätzlich schematisch angedeutet Halteklammern 21 auf (nur eine Halteklammer ist dargestellt; im Allgemeinen sind 3 Halteklammern ausreichend), die die Falzkante 16c des äußeren Werkstückes 16a umgreifen, um das innere Werkstück 16b innerhalb des äußeren Werkstücks zu halten. Die Vorbördelstation 1 weist zentral in einer Ausnehmung der Hubplatte 6 einen Teleskopstempel 22 mit über ein Gelenk 23 schwenkbarem Tragkopf 24 auf. Das Gelenk kann beispielsweise aus einer den Teleskopstempel und den Tragkopf verbindende Gummimanschette sein. Vorzugsweise besteht der Tragkopf 24 aus drei im Wesentlichen horizontalen Armen, die an ihren Enden je eine weichelastische Auflagefläche 25 aufweisen. Der Teleskopstempel ist in vertikaler Richtung federnd ausgebildet. Wird der Roboterarm 12 mit dem Bördelbett und dem Werkstück 16 abgesenkt, erreicht dieser eine Position, an der das innere Werkstück 16b mit dem Teleskopstempel 24 in Berührung gerät. Durch weitere Absenkung des Roboterarms wird eine Position erreicht, an der die durch den Teleskoparm auf das innere Werkstück ausgeübte Kraft ausreicht, um dieses zu tragen. In dieser Position werden die Klammern 21 gelöst. Die Federkraft des Teleskoparms muss also konstruktiv so bemessen sein, dass die Position, in der der Teleskoparm das innere Werkstück trägt, noch ausreichend oberhalb der Oberkante des Grundgerüstes 3 erreicht wird, dass genügend Freiraum zum Lösen und Wegschwenken der Klammer 21 besteht. Nach Lösen und Wegschwenken der Klammer 21 wird der Roboterarm weiter absenkt, so dass die Falzkante 16c zur Auflage auf dem Vorbördelwerkzeug kommt. Das Vorbördeln wird wie oben beschrieben durchgeführt. Während des Transports zur Fertigbördelstation brauchen die Klammern 21 nicht wieder einzuschwenken, da die Vorbördelung nun das innere Werkstück fixiert. Die Fertigbördelstation kann wie in 1 dargestellt, ausgebildet sein.
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Hohe Taktzeiten können erreicht werden, wenn die Vor- und Fertigbördelstationen hintereinander angeordnet sind und beidseitig je ein Roboter vorgesehen ist, wobei die Roboter phasenverschoben arbeiten.
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Die Ausführungsform gemäß 3 weist anstelle der Bodenplatte eine Trageplatte oder Stahlträger 32 auf, die über Stützen 28 mit dem Boden verbunden ist bzw. sind. Das Bördelwerkzeug 4 ist über lösbare Verbindungselemente 26 mit der Hubplatte 6 verbunden. Die Führungsbolzen 7 weisen Druckfedern 27 auf, die die Hubplatte gegen die Abstandshalter 9 halten und nach dem abwärts gerichteten Arbeitshub wieder anheben.
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Die Transportvorrichtung 2 weist einen im Wesentlichen linearen Vorschub für das Bördelbett 15 mit oben aufliegendem Werkstück 16 auf. Die Klammern 20 sind so ausgebildet, dass sie das Bördelbett 15 von der Transportvorrichtung anheben, über die Anschlagflächen 29 in Bezug auf die Bördelstation vorjustieren und gegen die Bördelstation arretieren können, so dass sie den Kräften des Arbeitshubes widerstehen können. Andere Hubvorrichtungen, wie von unterhalb des Bördelbetts angreifende Spindel- oder hydraulische Hubvorrichtungen, die Justierbolzen oder an dem Bördelbettrand angreifende Justierkeile aufweisen, sind ebenfalls geeignet.
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Die Transportvorrichtung selbst besteht aus auf Schienen 31 laufenden Rädern 30, kann aber auch ein nicht dargestellter Kugelumlaufschlitten sein, wobei die Räder 30 an dem Bördelbett 15 selbst angebracht sein können oder ein das Bördelbett 15 aufnehmender Transportwagen vorgesehen sein kann, wobei das Bördelbett mit oder ohne Transportwagen angehoben werden kann. Der Antrieb selbst kann vorteilhaft durch seitlich am Transportwagen oder dem Bördelbett angreifenden Reibräder ausgebildet sein. Kettenantrieb mit entsprechenden Kupplungselementen ist ebenfalls geeignet.
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Hohe Taktzeiten sind insbesondere dann realisierbar, wenn die Schienen im Ring geführt werden oder über entsprechende Weichen eine Rückführungsschiene vorgesehen werden kann, so dass jedes Bördelbett die Beladestation, die Vorbördelstation, die Fertigbördelstation, und die Entladestation zyklisch durchläuft.
