DE102009024177A1 - Bördelvorrichtung und Rollfalzkopf zum randseitigen Verbinden von Blechen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bördelvorrichtung und einen Rollfalzkopf (1) zum randseitigen Verbinden von Blechen zu einem Bauteil, wobei der zu falzende Rand der Bleche auf den Falzbacken eines Falzbettes aufliegt und auf der gegenüberliegenden Seite der Rand mit einer drehbar gelagerten Falzrolle (4) umgebogen wird, die quer zur Bewegungsrichtung der Falzrolle (4) schwenkbar an einem Rollfalzkopf (1) angeordnet ist, der vorzugsweise mit einem Roboterarm entlang der Falzverbindung bewegbar ist. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Schwenkbewegung der Falzrolle (4) gegenüber dem Rollfalzkopf (1) durch einen am Rollfalzkopf (1) angeordneten Drehantrieb (3) gesteuert ist.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Bördelvorrichtung und einen Rollfalzkopf zum randseitigen Verbinden von Blechen zu einem Bauteil, wobei zu falzende Rand der Bleche auf den Falzbacken eines Falzbettes aufliegt und auf der gegenüberliegenden Seite der Rand mit einer drehbar gelagerten Falzrolle umgebogen wird, die quer zur Bewegungsrichtung der Falzrolle schwenkbar an einem Rollfalzkopf angeordnet ist, der vorzugsweise mit einem Roboterarm entlang der Falzverbindung bewegbar ist.
• Aus der DE 103 02 222 A1 ist ein Pendel-Rollfalzkopf mit einem Kopfteil und einem Fußteil bekannt, wobei an dem Kopfteil eine Falzrolle an einer Achse drehbar gelagert ist. Zur Verbesserung des Falzbildes ist dabei das Kopfteil relativ zum Fußteil um eine Schwenkachse verschwenkbar, wobei dieser Verschwenkung eine Federkraft entgegenwirkt, um Materialunebenheiten beim Falzen auszugleichen.
• In der DE 600 05 160 T2 ist ein Falzwerkzeug zum automatischen Rollfalzen beschrieben, wobei ein erstes Element an einem Handhabungsgerät fixiert ist und ein zweites Element drehbar mit dem ersten Element verbunden ist und eine Feder angeordnet ist, um eine relative Bewegung zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element unter der Wirkung einer Kraft, die durch die Bewegung erhöht wird, zu gestatten. Bei den beiden vorgenannten zum Stand der Technik gehörigen Rollfalzköpfen sind verschiedene Falzvorgänge, z. B. das Vorfalzen und Fertigfalzen, nur durch Austausch der Falzrolle oder des Rollenhalters mit der Falzrolle möglich. Das bedeutet also, dass für jeden Arbeitsgang eine eigene Rolle verwendet wird. Zum Stand der Technik gehörige Falzköpfe besitzen daher mehrere zum Teil gleiche Rollen in unterschiedlicher Anordnung am Falzkopf. Zum Wechsel der Rollen muss dabei der Falzkopf gedreht oder in sonstiger Weise in Position gebracht werden. Derartige Falzköpfe mit einer Vielzahl von Falzrollen sind konstruktiv sehr aufwendig und benötigen in der Regel sehr viel Platz. Zur Positionierung verschiedener Falzrollen muss in der Regel auch der Roboterarm, an dem der Falzkopf und die Falzrollen befestigt sind, große Bewegungen zwischen den einzelnen Arbeitsschritten ausführen.
• Aus der DE 101 11 374 A1 ist außerdem eine Bördelvorrichtung zum Umlegen einer Bördelkante eines Werkstückes durch Rollfalzen ersichtlich, wobei die zu falzenden Ränder der Bleche nicht auf Falzbacken eines Falzbettes aufliegen, sondern an einer Werkzeugeinheit neben der eigentlichen Falzrolle auf der gegenüberliegenden Seite auch eine Stützrolle angeordnet ist. Beide Rollen müssen dann für den Falzvorgang entlang der Falzverbindung bewegt werden. Die eigentliche Falzrolle ist bei dieser Bördelvorrichtung mit einem Falzrollenträgerteil verbunden, das mit einem Linearantrieb in Form eines elektromotorischen Spindelantriebes in wenigstens zwei Arbeitspositionen für die Falzrollen verlagerbar ist, wobei aber das Falzrollenträgerteil entlang einer Kulissenführung verlagert wird. Auch hierbei ist die Konstruktion der insgesamt zu verfahrenden Bördelvorrichtung sehr aufwendig.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bördelvorrichtung bzw. einen Rollfalzkopf der eingangs definierten Art vorzuschlagen, die/der im Gegensatz zum aufgeführten Stand der Technik einfacher und kostengünstiger ausgeführt ist.
• Die Lösung dieser Aufgabe ist in den Ansprüchen 1 bzw. 4 angegeben. Die Unteransprüche 2, 3 und 5 bis 16 enthalten sinnvolle Ausführungsformen dazu.
• Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Schwenkbewegung der Falzrolle gegenüber dem Rollfalzkopf durch einen einfachen Drehantrieb gesteuert wird, der insbesondere als Servomotor ausgebildet ist und in den einzelnen Falzstellungen arretierbar und/oder stufenlos verschwenkbar ist.
• Mit diesem Rollfalzkopf können alle Falzstufen, insbesondere das Vorfalzen und Fertigfalzen, mit annähernd gleicher Roboterkonfiguration durchgeführt werden, wobei alle Falzstufen mit ein und derselben Falzrolle falzbar sind. Dabei können auch auf ein und derselben Falzrolle mehrere Falzflächen in bestimmtem Winkel zueinander angeordnet sein. Insbesondere die stufenlose Verstellung der Falzrolle bzw. des Rollenhalters gegenüber dem eigentlichen Rollfalzkopf ermöglicht eine optimale Ausnutzung des Roboterarbeitsbereiches. Es können auch unvorhersehbare Störkanten durch zusätzliche Winkeländerungen umgangen werden. Ein vordefiniertes maximal zulässiges Störvolumen des Rollfalzkopfes und des Roboterarmes beschleunigt die Simulation und Konstruktion der gesamten Vorrichtung. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Servomotores ist auch eine integrierte Prozessüberwachung der zulässigen Falzkräfte und Falzmomente möglich. Der maximale Schwenkwinkel α kann durch einfache Endschalter begrenzt werden.
• Insgesamt ist ein Aufbau des Rollfalzkopfes aus komplett standardisierten Komponenten möglich.
• Die Vorteile der erfindungsgemäßen Bördelvorrichtung und des Rollfalzkopfes lassen sich stichwortartig wie folgt zusammenfassen:
• – Die Anzahl der Falzrollen wird auf ein Minimum reduziert.
• – Ein und dieselbe Falzrolle wird in allen Arbeitsgängen verwendet.
• – Erforderliche Winkeländerungen, auch während des Falzvorganges, können auch allein durch den Rollfalzkopf erreicht werden.
• – Die Schwenkbewegung der Falzrolle gegenüber dem Rollfalzkopf gewährt einen zusätzlichen Freiheitsgrad.
• – Der Roboter kann alle Falzbahnen in ähnlicher Orientierung abarbeiten, wobei insbesondere ungünstige Roboterkonfigurationen vermieden werden.
• – Der Rollfalzkopf ist im wesentlichen aus Standardbauteilen zusammengesetzt, wodurch der Konstruktions- und Programmieraufwand deutlich reduziert werden kann.
• – Da nur wenige Schnittstellen im mechanischen Aufbau des Rollfalzkopfes vorhanden sind, wird die Genauigkeit des Zusammenbaus durch eine kurze Toleranzkette verbessert.
• – Der Platzbedarf im Bereich der Falzrollen ist gering.
• – Die Prozesskraftüberwachung und Prozesskraftregelung ist ausschließlich über den Servomotor möglich.
• – Für Sonderanwendungen kann die Falzrolle automatisch gewechselt werden.
• Die Erfindung wird anhand der beigefügten 1 bis 9 beispielsweise näher erläutert. Es zeigen
• 1 einen Rollfalzkopf in einer perspektivischen Darstellung,
• 2 und 3 eine perspektivische Ansicht der inneren Mechanik in zwei verschiedenen Positionen der Falzrolle,
• 4 bis 6 eine Seitenansicht des Rollfalzkopfes in drei verschiedenen Positionen der Falzrolle,
• 7 den Rollfalzkopf vor der Montage des Rollenhalters und der Falzrolle,
• 8 den Rollenhalter mit der Falzrolle und
• 9 den Rollfalzkopf an einem Roboterarm in drei verschiedenen Arbeitspositionen (step 1 bis step 3)
• Der erfindungsgemäße Rollfalzkopf 1 wird mit der Roboteranbindung 2 an das Ende eines Roboterarmes 24 angeschraubt oder in sonstiger Weise angedockt. Der als Servomotor ausgebildete Drehantrieb 3 besitzt zum Antrieb der Schwenkeinrichtung die Welle 4, auf der die Schwenkeinheit 10 befestigt ist. Diese Schwenkeinheit 10 ist als Ringscheibe mit am Umfang verteilt angeordneten Bohrungen 15 ausgebildet, die zur Aufnahme von Gelenkbolzen für die Gelenkverbindung 13 zwischen der Schwenkeinheit 10 und den Schwenkarmen 12 dienen. Die Schwenkarme 12 sind über die Gelenkverbindung 14 mit dem Schwenkkopf 6 verbunden, der um die Drehachse 7 in den beiden Platten 8 gelenkig gelagert ist. Mit dem Schwenkkopf 6 ist der Rollenhalter 5 über das Befestigungselement 19 und die automatische Verriegelung 20 verbindbar (vergleiche 7). Wie insbesondere in der perspektivischen Darstellung nach 1 ersichtlich besteht das Gehäuse des Rollfalzkopfes 1 im wesentlichen aus den beiden parallel zueinander angeordneten Platten 8, die über die Schraubverbindung 9 beidseitig an die Roboteranbindung 2 und über die Schraubverbindung 18 an das Distanzstück 17 anschraubbar sind (vergleiche 1).
• In den 2 und 3 ist eine der beiden Platten 8 weggelassen worden, um die Schwenkeinrichtungen zwischen den beiden Platten 8 besser darstellen zu können.
• In den 1, 2 und 4 befindet sich die Falzrolle 4 in einer sog. Ruhestellung, während in den 3, 5 und 6 der Schwenkkopf 6 mit dem daran befestigten Rollenhalter 5 und der Falzrolle 4 um einen Schwenkwinkel α um die Drehachse 7 geschwenkt dargestellt ist. Zum Schwenken wird der Drehantrieb 3 betätigt, um die Welle 11 und die Schwenkeinheit 10 um eine im vorliegenden Fall wagerechte zentrale Drehachse 7 zu drehen. Dabei wird mit Hilfe der Schwenkarme 12 die Falzrolle 4 um die Drehachse 7 stufenlos oder auch zwischen unterschiedlichen Arbeitspositionen geschwenkt. Zur Begrenzung der Drehbewegung dienen die Endschalter 16, an denen die oberen Enden der Schwenkarme 12 zum Anschlag kommen können.
• Aus der vergrößerten Darstellung der 8 ist insbesondere ersichtlich, dass an der Falzrolle 4 jeweils getrennte Flächen für die Vorfalzfläche 21 und die Fertigfalzfläche 22 vorhanden sind. Zusätzlich ist für bestimmte Falzvorgänge an dem Rollenhalter 5 ein Falzfinger 23 vorhanden.
• In den 9 sind drei verschiedene Arbeitsschritte für das Rollfalzen mit dem an einem Roboterarm 24 befestigten erfindungsgemäßen Rollfalzkopf 1 dargestellt. Die Bauteile 26 werden dazu auf einem Falztisch 25 positioniert, wobei die zu falzenden Ränder der beiden Bleche auf entsprechenden Falzbacken aufliegen. Aus den drei dargestellten Arbeitsschritten (step 1 bis step 3) ist ersichtlich, dass bei unterschiedlichen Positionen der Falzrolle 4, des Rollenhalters 5 und des Schenkkopfes 6 der Roboterarm 24 im wesentlichen dieselbe Orientierung behält. Hier liegt ein besonders wichtiger Unterschied zu den Positionen des Roboterarmes bei bisher üblichen Falzrollköpfen, bei denen der Roboterarm große Bewegungen zwischen den einzelnen Arbeitsschritten vornehmen muss.

1

Rollfalzkopf

2

Roboteranbindung

3

Drehantrieb (Servomotor als Schwenkantrieb für 4, 5, 6)

4

Falzrolle

5

Rollenhalter

6

Schwenkkopf

7

Drehachse (von 6 an 8)

8

Platte (an 2)

9

Schraubverbindung (zur Befestigung von 8 an 2)

10

Schwenkeinheit (an 11)

11

Welle (an 3)

12

Schwenkarm (zwischen 6 und 10)

13

Gelenkverbindung (zwischen 10 und 11)

14

Gelenkverbindung (zwischen 6 und 12)

15

Bohrungen (in 11)

16

Endschalter (für 12, an 2)

17

Distanzstück (zwischen 8 und 8)

18

Schraubverbindung (zur Verbindung von 8 und 17)

19

Befestigungselement (an 5, zur Verbindung mit 6)

20

Verriegelung (von 19 mit 6)

21

Vorfalzfläche (an 4)

22

Fertigfalzfläche (an 4)

23

Falzfinger

24

Roboterarm

25

Falztisch

26

Bauteil (auf 25)

α

Schwenkwinkel

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• - DE 10302222 A1 [0002]
• - DE 60005160 T2 [0003]
• - DE 10111374 A1 [0004]

Claims (16)

1. Bördelvorrichtung zum randseitigen Verbinden von Blechen zu einem Bauteil (26), wobei der zu falzende Rand der Bleche auf den Falzbacken eines Falztisches (25) aufliegt und auf der gegenüberliegenden Seite der Rand mit einer drehbar gelagerten Falzrolle (4) umgebogen wird, die quer zur Bewegungsrichtung der Falzrolle (4) schwenkbar an einem Rollfalzkopf (1) angeordnet ist, der vorzugsweise mit einem Roboterarm (24) entlang der Falzverbindung bewegbar ist und wobei die Schwenkbewegung der Falzrolle (4) gegenüber dem Rollfalzkopf (1) durch einen am Rollfalzkopf (1) angeordneten Drehantrieb (3) gesteuert ist.
2. Bördelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (7) für die Schwenkbewegung der Falzrolle (4) im Abstand zur Falzfläche der Falzrolle (4) angeordnet ist.
3. Bördelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Orientierung des Roboterarmes (24) in verschiedenen Schwenkwinkeln (α) identisch oder im wesentlichen identisch ist.
4. Rollfalzkopf (1) zum randseitigen Verbinden von Blechen, wobei der zu falzende Rand der Bleche auf den Falzbacken eines Falzbettes aufliegt und auf der gegenüberliegenden Seite der Rand mit einer Falzrolle (4) umgebogen wird, die quer zur Bewegungsrichtung der Falzrolle (4) schwenkbar an dem Rollfalzkopf (1) angeordnet ist, der vorzugsweise mit einem Roboterarm (24) entlang der Falzverbindung bewegbar ist und wobei die Schwenkbewegung der Falzrolle (4) gegenüber dem Rollfalzkopf (1) durch einen Drehantrieb (3) gesteuert ist.
5. Rollfalzkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Falzrolle (4) in einer Falzstellung arretierbar ist.
6. Rollfalzkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkbewegung stufenlos steuerbar ist.
7. Rollfalzkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb (3) als Servomotor ausgebildet ist.
8. Rollfalzkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet dass die Falzrolle (4) sowohl Vorfalzflächen (21) als auch Fertigfalzflächen (22) besitzt, die durch die Schwenkbewegung nacheinander in Arbeitsposition gelangen.
9. Rollfalzkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass er eine integrierte Prozessüberwachung der Falzkräfte und/oder Falzmomente besitzt.
10. Rollfalzkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Falzrolle (4) in der Falzstellung zur Falzrichtung hin zusätzlich federnd gelagert ist.
11. Rollfalzkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Falzrolle (4) an einem Rollenhalter (5) angeordnet ist, der auswechselbar mit einem drehbar am Rollfalzkopf (1) gelagerten Schwenkkopf (6) verbunden ist.
12. Rollfalzkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Falzrolle (4) und/oder der Rollenhalter (5) automatisch auswechselbar ist (sind).
13. Rollfalzkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Drehantrieb (3) eine als Lochscheibe ausgebildete Schwenkeinheit (10) befestigt ist, die über mindestens einen Schwenkarm (12) gelenkig mit dem Schwenkkopf (6) verbunden ist.
14. Rollfalzkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkbewegung durch Endschalter (16) registriert oder begrenzt wird.
15. Rollfalzkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Schwenkeinheit (10), Schwenkkopf (6) und Schwenkarm (12) zwischen zwei parallel zueinander angeordneten Platten (8) bewegbar sind.
16. Rollfalzkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (7) für die Schwenkbewegung der Falzrolle (4) im Abstand zur Falzfläche der Falzrolle (4) angeordnet ist.