DE102010041394A1

DE102010041394A1 - Rollbördelanlage

Info

Publication number: DE102010041394A1
Application number: DE102010041394A
Authority: DE
Inventors: Matthias Wiedner; Richard Stoiber; Walter Haslbeck; Georg Goegl
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2010-09-27
Filing date: 2010-09-27
Publication date: 2012-03-29

Abstract

Bei einer kurvengängigen Rollbördelanlage mit mindestens zwei jeweils auf einem Rollenträger (10) drehbar gelagerten Bördelrollen (7), wobei die Rollenträger in Bördelrichtung bewegungsschlüssig zu einem Rollenverbund zusammengeschlossen und um eine in Rollenzustellrichtung (Z) verlaufende Drehachse (D) schwenkbeweglich miteinander verbunden sind, wird erfindungsgemäß selbst bei einer größeren Anzahl von miteinander verbundenen Bördelrollen eine in Schwenkrichtung rückwirkungsfreie, hochgenaue Rollenführung an jeder Einzelrolle dadurch erzielt, dass die Rollenträger relativ zueinander um die Drehachse kraftentkoppelt verschwenkbar sind und mindestens einer der Rollenträger im formschlüssigen Eingriff mit einer zur Bördelkante (8) konformen Kulissenführung (15 bis 19) unabhängig vom anderen Rollenträger zwangsweise schwenklagengesteuert ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rollbördelanlage mit mindestens zwei jeweils auf einem Rollenträger drehbar gelagerten Bördelrollen, wobei die Rollenträger in Bördelrichtung bewegungsschlüssig zu einem Rollenverbund zusammengeschlossen und um eine in Rollenzustellrichtung verlaufende Drehachse schwenkbeweglich miteinander verbunden sind, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der EP 1 685 915 A1 ist eine Rollbördelanlage mit einem aus einer Vor- und einer Nachbördelrolle bestehenden, die Bördelnaht sukzessive in einem einzigen Arbeitsgang herstellenden Rollenverbund bekannt, bei dem die Rollenträger der Vorbördel- und der Nachbördelrolle relativ zueinander in Zustell- sowie hierzu und zur Bördelkante senkrechter Richtung linear verschieblich, im Übrigen aber starr miteinander verbunden sind und die Nachbördelrolle dem Verlauf der Bördelkante entsprechend robotergeführt ist, während die Vorbördelrolle unter der Wirkung einer Anpresskraft in Anlage an einer bördelbettseitigen Führungskurve gehalten wird.
Ein hingegen kurvengängiger Bördelrollenverbund ist in der DE 10 2004 016 385 B3 vorbeschrieben. Dieser besteht aus einer Niederhalterrolle und einer Bördelrolle, die nicht nur in Zustell- und in einer hierzu und zur Bördelkante senkrechten Querrichtung relativ zueinander linear verschieblich, sondern auch um eine zur Zustellrichtung parallele Drehachse schwenkbeweglich miteinander verbunden sind. Die Bördelrolle ist dem Verlauf der Bördelkante entsprechend wiederum robotergeführt, während die Niederhalterrolle in allen drei Freiheitsgraden mit Hilfe von Spannfedern, deren Gegenkraft sich auf dem Wege über die schwenkbeweglich miteinander verkoppelten Rollenträger am Roboter abstützt, in Anlage am Bördelbett gehalten wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine kurvengängige Rollbördelanlage der eingangs genannten Art so auszubilden, dass selbst bei einer größeren Anzahl von miteinander verbundenen Bördelrollen eine hochgenaue Rollenführung an jeder Einzelrolle erzielt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Rollbördelanlage gelöst.
Erfindungsgemäß wird aufgrund der gegenseitig kräftemäßigen Entkoppelung und der formschlüssigen Zwangsführung der Rollenträger bezüglich der in Zustellrichtung verlaufenden Drehachse eine rückwirkungsfreie, von der Schwenkposition der Nachbarrolle(n) unbeeinflusste Schwenklagensteuerung und eine kurvengenaue Ausrichtung der einzelnen Bördelrollen sichergestellt.
In besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung werden die Bördelrollen nach den Ansprüchen 2 und 4 nicht nur bezüglich der Schwenkbewegung, sondern zusätzlich auch in Zustell- und in hierzu sowie zur Bördelrichtung senkrechter Richtung kraftentkoppelt und formschlüssig zwangsgeführt und somit auch in den translatorischen Freiheitsgraden eine rückwirkungsfreie und hochgenaue Rollensteuerung erhalten, wobei zumindest die Zudrückrolle gemäß Anspruch 3 im Kurvenbereich vorzugsweise auf eine verringerte Zustellposition eingesteuert wird, so dass, bedingt durch den dadurch örtlich erhöhten Rollenandruck, eine störende Faltenbildung des Bördelstegs im kritischen Kurvenbereich wirkdsam verhindert wird.
Um den Umformprozess des Bördelflansches in weiten Grenzen variabel zu gestalten, ist der Ankippwinkel der Bördelrollen gemäß Anspruch 5 zweckmäßigerweise veränderlich einstellbar, und zwar gemäß Anspruch 6 vorzugsweise durch einen von den Nachbarrollen wiederum kraftentkoppelten Stellmechanismus, was eine selbsttätige, rückwirkungsfreie Kippwinkelsteuerung der Bördelrollen auch während des laufenden Bördelvorgangs etwa zur Anpassung an örtliche Fallungsänderungen der Bleche ermöglicht.
Die Anzahl der im Rollenverbund zusammengeschlossenen Bördelrollen ist je nach Anwendungsfall natürlich abhängig vom Material und von der Ausgangs- und Endgeometrie des Bördelflansches, im Hinblick auf eine schonende Flanschumformuung besteht der Rollenverbund gemäß Anspruch 7 jedoch aus mindestens drei sukzessive wirksamen Bördelrollen.
Damit nach dem Umformvorgang keine unerwünschten Bördelspuren im Bördelflansch verbleiben, empfiehlt es sich nach Anspruch 8, dass zumindest die im Rollenverbund als letzte wirksame Zudrückrolle mit einer regelbaren, zwischen Rollenträger und Bördelrollenachse wirksamen und daher gegenüber der Nachbarrolle in Zustellrichrichtung wiederum rückwirkungsfreien Anpresskraft an den Bördelflansch angedrückt wird.
Durch den nach Anspruch 9 zwischen den Bördelrollenträgern vorzugsweise angeordneten Zwischenlenker schließlich werden die Einzelrollen des Rollenverbunds nicht nur in Bördelvorschubrichtung bewegungsschlüssig und um die endseitigen Drehachsen des Zwischenlenkers relativ zueinander schwenkbar, sondern auf mechanisch einfache Weise zugleich auch in der zur Zustell- und zur Bördelrichtung senkrechten Querrichtung unabhängig voneinander linear beweglich miteinander verbunden.
Die Erfindung wird nunmehr an Hand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen in stark schematisierter Darstellung:
1 einen aus vier Bördelrollen bestehenden Rollenverbund einer Bördelanlage nach der Erfindung in perspektivischer Darstellung;
2 die Bördelanlage nach 1 im Bereich der formschlüssigen Zwangsführung der Rollenträger um die in Zustellrichtung verlaufende Drehachse und in der zur Zustellrichtung und zur Bördelkante senkrechten Querrichtung mittels einer zur Bördelkante konformen Kulissenführung;
3 eine teilweise geschnittene Ansicht der Bördelanlage nach der Erfindung; und
3a eine in 3 strichpunktiert umkreiste Detailansicht eines Rollenträgers in einer modifizierten Ausführungsform.
Die in den Fign. gezeigte Rollbördelanlage dient zum Verbinden zweier auf einem Bördelbett 1 (3) aufliegender Blechteile 2, 3, etwa im Bereich des Schiebedachausschnitts eines Kraftfahrzeugs, durch schrittweises Umlegen eines am unteren Blechteil 2 angeordneten Bördelflansches 4 über den Randbereich des oberen Blechteils 3 und enthält zu diesem Zweck einen Rollenverbund 5 (1) aus mehreren, nämlich, wie gezeigt, vier mit jeweils unterschiedlich geneigten Wirkflächen 6 versehenen Bördelrollen 7.1 ... 7.4, die den Bördelflansch 4 in einem einzigen Durchlauf sukzessive aus einer zunächst zum Blechteil 2 planaren Ausgangs- in eine über das Blechteil 3 zurückgebogenen Endlage umfalten und durch einen gemeinsamen Antrieb (nicht gezeigt) in Bördelrichtung X längs der Bördelkante 8 (3) verfahren werden.
Die Bördelrollen 7 sind jeweils an Tragarmen 9 von Rollenträgern 10 drehbar gelagert, welche unabhängig voneinander in Zustellrichtung Z sowie senkrecht zur Bördel- und zur Zustellrichtung X, Z in Querrichtung Y linear verschieblich und aus Gründen der Kurvengängigkeit des Rollenverbunds 5 zusätzlich um zur Zustellrichtung Z parallele Drehachsen D schwenkbeweglich zwangsgesteuert und in allen drei Freiheitsgraden Y, Z und D voneinander kraftentkoppelt sind.
Wie aus 3 im Einzelnen ersichtlich, sind die Rollenträger 10 jeweils an einem Führungsteil 11 einer Tragplatte 12 in Zustellrichtung Z verschieblich, im Übrigen aber drehfest gelagert, wobei zur Zwangssteuerung der Rollenträger 10 in Z-Richtung eine entsprechend geformte, ortsfest längs des Bördelbetts 1 verlaufende Kulissenführung 13, in die eine Führungsrolle 14 der Rollenträger 10 in Zustellrichtung Z beidseitig formschlüssig eingreift, vorgesehen ist.
In Quer- und Schwenkrichtung Y und D werden die einzelnen Rollenträger 10 gleichfalls mit Hilfe einer doppelten, konform zur Bördelkante 8 verlaufenden Kulissenführung 15 (2 und 3) zwangsgesteuert, in deren Führungsschlitze 16 und 17 jeweils mindestens eine der an der Tragplatte 12 in Querrichtung Y versetzt zueinander angeordneten Führungsrollen 18, 19 beidseitig formschlüssig eingreift, so dass die Tragplatten 12 und damit auch die zugehörigen Rollenträger 10 und die an diesen gelagerten Bördelrollen 7 unabhängig voneinander sowohl in Querrichtung Y als auch im Kurvenbereich in Schwenkrichtung D unter radialer Ausrichtung auf den Krümmungsmittelpunkt dem Verlauf der Bördelkante 8 gegenseitig kraftentkoppelt nachgeführt werden.
Die in Bördelrichtung X bewegungsschlüssige, aber in Drehrichtung D schwenkbewegliche Verkoppelung der Rollenträger 10 wird jeweils durch Zwischenlenker 20 bewirkt, welche endseitig über in Drehrichtung D bewegliche Gelenkstellen 21 an die Tragplatten 12 angeschlossen sind.
In einigen Anwendungsfällen kann es von Vorteil sein, den Ankippwinkel der Bördelrollen 7 zu verändern. Aus diesem Grund sind die Tragarme 9 der Bördelrollen 7 kippbeweglich (um die Kippachse K) einstellbar am Rollenträger 10 angeordnet, wobei die Kipplage der Tragarme 9 auf einen je nach Werkstückart für die Dauer des Bördelvorgangs fest vorgegebenen Wert eingestellt und/oder auch während des laufenden Bördelprozesses, etwa bei einer Fallungsänderung des Bördelbetts 1, mit Hilfe eines elektromotorisch oder analog zu den oben beschriebenen Kulissenführungen 13, 15 mechanisch ortsabhängig programmgesteuerten Stellantriebs 22 (3) verändert werden kann.
Um den Anpressdruck der Bördelrollen 7 beim Überfahren von Unebenheiten der Blechteile 2, 3 zu vergleichmäßigen, ist nach der in 3a gezeigten Modifikation eine Druckfeder 23 zwischen dem Rollenträger 10 und der in Zustellrichtung Z wirksamen Führungsrolle 14 angeordnet. Außerdem wird die Zustellposition zumindest der im Rollenverbund 5 letzten Bördelrolle 7 im Kurvenbereich geringfügig abgesenkt und so aufgrund des örtlich erhöhten Rollenandrucks eine störende Faltenbildung in diesem kritischen Bereich wirksam unterbunden.
Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Abwandlungen möglich. So kann der Rollenverbund 5 in Vorschubrichtung X durch einen Roboter angetrieben und dabei einer der Rollenträger 10, vorzugsweise der in Vorschubrichtung X erste, unabhängig von den Kulissenführungen 13, 15 allein vom Roboter programmgesteuert längs der Bördelkante 8 zwangsgeführt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1685915 A1 [0002]
DE 102004016385 B3 [0003]

Claims

Rollbördelanlage mit mindestens zwei jeweils auf einem Rollenträger drehbar gelagerten Bördelrollen, wobei die Rollenträger in Bördelrichtung bewegungsschlüssig zu einem Rollenverbund zusammengeschlossen und um eine in Rollenzustellrichtung verlaufende Drehachse schwenkbeweglich miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollenträger (10) relativ zueinander um die Drehachse (D) kraftentkoppelt verschwenkbar sind und mindestens einer der Rollenträger im formschlüssigen Eingriff mit einer zur Bördelkante (8) konformen Kulissenführung (15 bis 19) unabhängig vom anderen Rollenträger zwangsweise schwenkgesteuert ist.
Rollbördelanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollenträger (10) in Zustellrichtung (Z) relativ zueinander kraftentkoppelt verstellbar sind und mindestens einer der Rollenträger unabhängig vom anderen im formschlüssigen Eingriff mit einer zur Bördelkante (8) konformen Kulissenführung (13, 14) zwangsweise zustellgesteuert ist.
Rollbördelanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustellposition mindestens einer der Bördelrollen (7) im Kurvenbereich der Bördelkante (8) verringert ist.
Rollbördelanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollenträger (10) in einer zur Bördel- und zur Zustellrichtung (X, Z) senkrechten Translationsachse (Y) relativ zueinander kraftentkoppelt verstellbar sind und mindestens einer der Rollenträger unabhängig vom anderen im formschlüssigen Eingriff mit einer zur Bördelkante (8) konformen Kulissenführung (16, 18 bzw. 17, 19) in Richtung der Translationsachse zwangsgesteuert ist.
Rollbördelanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ankippwinkel mindestens einer der Bördelrollen (7) unabhängig von dem der jeweils anderen veränderlich einstellbar ist.
Rollbördelanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ankippwinkel der Bördelrolle (7) durch einen vom Rollenträger (10) der jeweils anderen kraftentkoppelten Stellmechanismus (22) ortsabhängig veränderlich einstellbar ist.
Rollbördelanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollenverbund (5) aus mindestens drei den Bördelflansch (4) sukzessive umformenden Bördelrollen (7) besteht.
Rollbördelanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die den Bördelflansch (4) im Rollenverbund (5) als letzte umformende Zudrückrolle (7) mit einer regulierbaren, zwischen Rollenachse und Rollenträger (10) wirksamen Anpresskraft an den Bördelflansch (4) angedrückt ist.
Rollbördelanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollenträger (10) über einen an diese jeweils über eine in Zustellrichtung (Z) verlaufende Drehachse (D) angeschlossenen Zwischenlenker (20) in Bördelrichtung (X) bewegungsschlüssig miteinander verbunden sind.