-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Falzvorrichtung zum Falzen eines Blechbauteils, insbesondere eines Außenbeplankungsbauteils einer Fahrzeugkarosserie, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Falzen eines Blechbauteils, insbesondere eines Außenbeplankungsbauteils einer Fahrzeugkarosserie, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 5.
-
Aus der
DE 10 2009 024 344 A1 ist eine Falzvorrichtung bekannt, die ein Falzbett, eine Fertigfalzrolle und eine Stützrolle umfasst. Das Falzbett dient zum Abstützen eines Außenschenkels einer U-förmigen Falztasche. Die Fertigfalzrolle ist in einer parallel zur Falzbettlängsrichtung verlaufenden Falzrichtung relativ zum Falzbett verstellbar sowie um eine senkrecht zur Falzrichtung und parallel zur Falzbettquerrichtung verlaufende Falzrollendrehachse drehbar. Die Stützrolle ist in der Falzrichtung relativ zum Falzbett verstellbar und um eine Stützrollendrehachse drehbar. Beim Falzen wird eine Falztasche erzeugt, die einen Außenschenkel, einen Innenschenkel und einen den Außenschenkel mit dem Innenschenkel verbindenden Verbindungsschekel umfasst. Bei einem zweilagigen Blechbauteil ist die Falztasche am Außenblech ausgeformt, während ein Innenblech randseitig in die Falztasche eingesteckt ist.
-
Bei der bekannten Falzvorrichtung drückt die Fertigfalzrolle mit einer axialen Stirnfläche gegen den Innenschenkel der Falztasche und die Stützrolle rollt mit ihrer Umfangsfläche am Außenschenkel der Falztasche ab. Bei der bekannten Falzvorrichtung ist der mit der Falzung versehene Randbereich des Bauteils um 90° gegenüber einem anschließenden Abschnitt des Bauteils abgewinkelt, wobei dieser an den abgewinkelten Randbereich anschließende Abschnitt des Blechbauteils am Falzbett abgestützt ist. Ein Verbindungsschenkel der Falztasche, der den Außenschenkel mit dem Innenschenkel verbindet und der den so genannten „Falzbogen” bildet, stützt sich an einer an die axiale Stirnfläche der Fertigfalzrolle anschließenden Umfangsfläche ab. Ferner sind bei der bekannten Falzvorrichtung die Falzrollendrehachse und die Stützrollendrehachse mit einem Winkel von 90° zueinander angeordnet.
-
Zur Erzielung einer optisch hochwertigen und möglichst scharfkantigen Falzung müssen die Rollen der Falzvorrichtung vergleichsweise dicht aneinander positioniert werden, um dem zu deformierenden Material des Blechbauteils möglichst wenig Freiraum zu geben, in den das Material unkontrolliert ausweichen kann, was zu einem unregelmäßigen und unschönen Konturverlauf führen würde. Hierbei besteht grundsätzlich die Gefahr einer Kollision der beiden Rollen miteinander, wodurch diese einem erhöhten Verschleiß ausgesetzt sind.
-
Diese Probleme verstärken sich dann, wenn anstelle von Eisenwerkstoffen Leichtmetalle bzw. Leichtmetalllegierungen für die Blechbauteile verwendet werden, da diese aufgrund der Duktilität weniger für derartige Umformverfahren geeignet sind, so dass die genannten Schwierigkeiten gerade bei metallischen Leichtbauwerkstoffen verstärkt auftreten.
-
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Falzvorrichtung der eingangs genannten Art bzw. für ein Falzverfahren der vorstehend beschriebenen Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch einen reduzierten Verschleiß auszeichnet und die Herstellung optisch scharfkantiger Bauteilränder ermöglicht. Außerdem soll die Falzvorrichtung bzw. das Falzverfahren in besonderer Weise für die Verwendung von Leichtmetallen bzw. Leichtmetalllegierungen für das Blechbauteil geeignet sein.
-
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
-
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Stützrolle so zu konzipieren, dass sie zwei Umfangsteilflächen besitzt, die in einem Längsmittelschnitt der Stützrolle zueinander geneigt verlaufen. Durch eine geeignete Dimensionierung und Positionierung der zueinander geneigten Umfangsteilflächen ist es möglich, die Stützrolle sehr nah an der Fertigfalzrolle zu positionieren, ohne dabei die Gefahr einer Kollision mit der Fertigfalzrolle zu erhöhen. Hierdurch lassen sich die beim Falzen formgebenden Konturen dicht beieinander positionieren, wodurch die Gefahr eines Ausweichens des Bauteilwerkstoffs reduziert ist. In der Folge lassen sich optisch hochwertige, scharfkantige Falze realisieren.
-
Im Einzelnen wird hierzu vorgeschlagen, das Falzbett zum Abstützen des Außenschenkels der Falztasche zu nutzen und die Fertigfalzrolle mit einer Umfangsfläche am Innenschenkel der Falztasche abzustützen. Ferner stützt sich die Stützrolle mit einer ersten Umfangsteilfläche am Verbindungsschenkel der Falztasche und mit einer zweiten Umfangsteilfläche an einem Übergangsbereich ab. Die zweite Umfangsteilfläche ist dabei – wie gesagt – im Längsmittelschnitt der Stützrolle gegenüber der ersten Umfangsteilfläche geneigt. Der Übergangsbereich ist dabei dem Außenschenkel gegenüberliegend angeordnet. Somit befindet sich der Übergangsbereich zwischen dem Verbindungsschenkel und dem Innenschenkel und bildet den Übergang zwischen Verbindungsschenkel und Innenschenkel. Somit lässt sich der Übergangsbereich sowohl als Teil des Verbindungsschenkels als auch als Teil des Innenschenkels betrachten, wobei eine Zuordnung zum Innenschenkel bevorzugt ist, da der Übergangsbereich dem Außenschenkel gegenüber liegt. Im Falzquerschnitt, der senkrecht zur Falzrichtung verläuft, ergibt sich somit eine Falztasche, die an ihrem geschlossenen Ende keilförmig gestaltet ist, wobei eine Schrägfläche der Keilform durch den Übergangsbereich gebildet ist. Durch diese Keilform der Falztasche besitzt diese in einer auf den Außenschenkel gerichteten Blickrichtung eine scharfe Endkante, wodurch sich die gewünschte hochwertige Optik realisieren lässt. Die Schrägfläche befindet sich dagegen auf einer dem Innenschenkel zugeordneten Seite, die in der vorstehend genannten Blickrichtung nicht einsehbar ist.
-
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Stützrolle einen ersten Konusabschnitt auf, dessen Mantel- oder Umfangsfläche die erste Umfangsteilfläche der Stützrolle bildet. Ferner weist die Stützrolle einen zweiten Konusabschnitt auf, dessen Mantel- oder Umfangsfläche die zweite Umfangsteilfläche der Stützrolle bildet. Des Weiteren sind die beiden Konusabschnitte an der Stützrolle koaxial so angeordnet, dass sie sich aufeinander zu verjüngen. Hierdurch ist es möglich, den zweiten Konusabschnitt bspw. im Bereich eines axialen Endes der Stützrolle zu positionieren, so dass die Stützrolle sehr dicht an der Fertigfalzrolle angeordnet werden kann.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Stützrollendrehachse in einer sich senkrecht zur Falzrichtung erstreckenden Ebene gegenüber einer senkrecht zur Falzbettlängsrichtung und senkrecht zur Falzbettquerrichtung verlaufenden Referenzrichtung geneigt sein, bspw. um etwa 20° +/– 5°. Die Schrägstellung der Stützrolle gegenüber einer senkrecht zur Falzrollendrehachse orientierten Referenzrichtung unterstützt in Verbindung mit den zueinander geneigten Umfangsteilflächen die angestrebte dichte Positionierung zwischen Stützrolle und Fertigfalzrolle.
-
Entsprechend einer besonders vorteilhaften Weiterbildung kann ein Konuswinkel des ersten Konusabschnitts gegenüber der Stützrollendrehachse gleich groß sein wie der Neigungswinkel der Stützrollendrehachse gegenüber der Referenzrichtung. In der Folge erstreckt sich eine Kontaktlinie zwischen dem Verbindungsschenkel und der ersten Umfangsteilfläche parallel zur Referenzrichtung, also senkrecht zur Falzbettlängsrichtung und senkrecht zur Falzbettquerrichtung im Längsmittelschnitt der Stützrolle.
-
Bei einer anderen Ausführungsform kann die Stützrolle an ihrem der Fertigfalzrolle zugewandten Ende eine Fase aufweisen, die an die zweite Umfangsteilfläche anschließt. Diese Fase ermöglicht es, die zweite Umfangsteilfläche und somit die Stützrolle besonders nah an der Fertigfalzrolle zu positionieren. Insbesondere ist dabei auch eine unmittelbare Kontaktierung zwischen Stützrolle und Fertigfalzrolle denkbar, wobei dann der Kontakt bezüglich der Falzrollendrehachse axial erfolgt und zwar zwischen der Fase einerseits und einer axialen Stirnfläche der Fertigfalzrolle andererseits. Hierdurch ergibt sich vom Verbindungsschenkel über den Übergangsbereich bis zum Innenschenkel eine geschlossene Umformkontur, die keinen Freiraum für Ausweichbewegungen des Bauteilwerkstoffs lässt. Somit lässt sich eine besonders hochwertige Falzkontur erzeugen.
-
Die Stützrolle kann zweckmäßig mittels eines Radialnadellagers, z. Bsp. an einem Rollenträger, drehbar gelagert sein. Zusätzlich oder alternativ kann die Fertigfalzrolle mittels eines Radialnadellagers, insbesondere an einem Rollenträger, drehbar gelagert sein. Zweckmäßig sind beide Rollen an einem gemeinsamen Rollenträger angeordnet. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Stützrolle mittels zwei Axialkugellagern axial abgestützt ist, vorzugsweise am Rollenträger. Zusätzlich oder alternativ kann die Fertigfalzrolle mittels zwei Axialkugellagern axial abgestützt sein, vorzugsweise am Rollenträger. Hierdurch lässt sich insbesondere eine kompakte und hochgradig stabile Anordnung der Rollen realisieren.
-
Die Fertigfalzrolle kann in einem an ihren formgebenden, mit dem Innenschenkel zusammenwirkenden Umfangsfläche anschließenden Axialabschnitt konisch ausgeformt sein, derart, dass die Fertigfalzrolle sich mit zunehmendem Axialabstand von ihrer Umfangsfläche verjüngt. Durch diesen konischen Abschnitt lässt sich die Stützrolle besonders einfach gegenüber der Referenzrichtung neigen. Ferner kann dadurch die Stützrolle bezüglich der Fertigfalzrolle radial so positioniert werden, dass Teile der Stützrolle über den Innenschenkel hinaus in Richtung Fertigfalzrolle vorstehen, ohne mit dieser zu kollidieren.
-
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
-
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
-
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
-
Die einzige 1 zeigt eine Falzvorrichtung in einer Schnittansicht.
-
Entsprechend 1 umfasst eine Falzvorrichtung 1, mit deren Hilfe ein Blechbauteil 2 gefalzt werden kann, ein Falzbett 3 zum Abstützen eines Randbereichs 4 des Bauteils 2, eine Fertigfalzrolle 5 und eine Stützrolle 6. Das Falzbett 3 ist an einem Falzbettträger 7 ausgeformt. Die beiden Rollen 5, 6 sind an einem gemeinsamen Rollenträger 8 angeordnet. Der Rollenträger 8 ist relativ zum Falzbett 3 in einer Falzlängsrichtung, die in 1 senkrecht zur Zeichnungsebene verläuft, verstellbar. Die Falzbettlängsrichtung entspricht dabei der Falzrichtung, die dementsprechend in 1 ebenfalls senkrecht zur Zeichnungsebene verläuft und parallel zur Falzbettlängsrichtung orientiert ist. Da beide Rollen 5, 6 am Rollenträger 8 angeordnet sind, sind beide Rollen 5, 6 mit dem Rollenträger 8 in der Falzrichtung relativ zum Falzbett 3 verstellbar.
-
Die Fertigfalzrolle 5 ist um eine Falzrollendrehachse 9 drehbar am Rollenträger 8 gelagert. Die Falzrollendrehachse 9 erstreckt sich dabei senkrecht zur Falzrichtung und parallel zu einer in 1 durch einen Doppelpfeil angedeuteten Falzbettquerrichtung 10. Die Stützrolle 6 ist am Rollenträger 8 um eine Stützrollendrehachse 11 drehbar gelagert, dabei ist die Stützrollendrehachse 11 um einen Neigungswinkel 12 gegenüber einer Referenzrichtung 13 geneigt, die senkrecht zur Falzbettlängsrichtung und senkrecht zur Falzbettquerrichtung 10 verläuft. Folglich steht die Referenzrichtung 13 senkrecht auf der Falzrollendrehachse 9. Ein entsprechender rechter Winkel ist in 1 mit 14 bezeichnet.
-
Der Neigungswinkel 12 beträgt im gezeigten Beispiel etwa 25°. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Neigungswinkel denkbar, bspw. von 20° bis 45°.
-
Mit Hilfe der Falzvorrichtung 1 wird im Randbereich 4 des Bauteils 2 eine Falzung 15 bzw. ein Falz 15 erzeugt, der im Falzquerschnitt eine U-förmige Falztasche 16 besitzt. Der Falzquerschnitt erstreckt sich dabei senkrecht zur Falzrichtung. Die Falztasche 16 kann zur Aufnahme eines Klebstoffs dienen. Bei einem zweilagigen Blechbauteil 2 ist die Falztasche 16 an einem Außenblech ausgebildet, während ein Innenblech randseitig in die Falztasche 16 eingeführt ist. Die Falztasche 16 besitzt einen dem Falzbett 3 zugewandten Außenschenkel 17, einen vom Falzbett 3 abgewandten Innenschenkel 18 und einen Verbindungsschenkel 19, der den Außenschenkel 17 mit dem Innenschenkel 18 verbindet.
-
Die Falzvorrichtung 1 ist hier so konfiguriert, dass sich beim Falzen das Bauteil 2 mit dem Außenschenkel 17 am Falzbett 3 abstützt. Ferner stützt sich die Fertigfalzrolle 5 mit einer Umfangsfläche 20, also bezüglich ihrer Falzrollendrehachse 9 radial am Innenschenkel 18 ab, und zwar gegenüber dem Falzbett 3. Des Weiteren stützt sich die Stützrolle 6 mit einer ersten Umfangsteilfläche 21 am Verbindungsschenkel 19 ab und mit einer zweiten Umfangsteilfläche 22 an einem Übergangsbereich 23 der Falztasche 16. In diesen Übergangsbereich 23 geht der Verbindungsschenkel 19 in den Innenschenkel 18 über. Somit bildet der Übergangsbereich 23 einen an den Verbindungsschenkel 19 angrenzenden Endabschnitt des Innenschenkels 18. Der Übergangsbereich 23 ist dabei dem Außenschenkel 17 gegenüberliegend positioniert. In dem in 1 gezeigten Längsmittelschnitt der Stützrolle 6 ist die erste Umfangsteilfläche 21 gegenüber der zweiten Umfangsteilfläche 22 geneigt. Diese Neigung der beiden Umfangsteilflächen 21, 22 gegeneinander kann zweckmäßig dadurch erreicht werden, dass die Stützrolle 6 einen ersten Konusabschnitt 24 aufweist, dessen Umfangsfläche die erste Umfangsteilfläche 21 der Stützrolle 6 bildet. Außerdem besitzt die Stützrolle 6 hier einen zweiten Konusabschnitt 25, dessen Umfangsfläche die zweite Umfangsteilfläche 22 der Stützrolle 6 bildet. Die beiden Konusabschnitte 24, 25 sind an der Stützrolle 6 so angeordnet, dass sie sich hinsichtlich der Axialrichtung der Stützrolle 6, die parallel zur Stützrollendrehachse 11 verläuft, aufeinander zu verjüngen.
-
Im gezeigten Beispiel der 1 besitzt der erste Konusabschnitt 24 einen Konuswinkel 26, der in der Längsmittelebene der Stützrolle 6 zwischen der ersten Umfangsteilfläche 21 und einer parallel zur Stützrollendrehachse 11 verlaufenden Geraden aufgespannt ist. Dieser Konuswinkel 26 ist dabei vorzugsweise gleich groß wie der zuvor genannte Neigungswinkel 12 der Stützrollendrehachse 11 gegenüber der Referenzrichtung 13. In der Folge erstreckt sich die erste Umfangsteilfläche 21 in ihrem Kontaktbereich mit dem Verbindungsschenkel 19 parallel zur Referenzrichtung 13, also senkrecht zur Falzbettquerrichtung 10 und senkrecht zur Falzbettlängsrichtung.
-
Aufgrund der gewählten Neigung der Stützrolle 6 und der gewählten Positionierung der Konusabschnitte 24, 25 hintergreift der zweite Konusabschnitt 25 die Falztasche 16 im Bereich des Innenschenkels 18 bzw. an einer vom Außenschenkel 17 abgewandten Seite. Hierdurch kann der Übergangsbereich 23 nach innen, also in das Innere der Falztasche 16 eingedrückt werden, wodurch die Falztasche 16 an ihrem geschlossenen Ende eine Keilform erhält. An ihrem gegenüberliegenden Ende ist die Falztasche 16 offen, zumindest in der hier gezeigten Ausführungsform. Eine Variante mit geschlossener Falztasche 16 ist ebenso denkbar.
-
Die Stützrolle 6 besitzt an ihrem der Fertigfalzrolle 5 zugewandten Ende eine Fase 27, die hier unmittelbar axial an die zweite Umfangsteilfläche 22 anschließt. An der Fertigfalzrolle 5 ist axial an die Umfangsfläche 20 anschließend eine Ringstufe 28 ausgeformt, die eine ringförmige axiale Stirnseite der Fertigfalzrolle 5 definiert. An dieser Ringstufe 28 liegt die Stützrolle 6 mit ihrer Fase 27 axial der Fertigfalzrolle 5 vergleichsweise dicht gegenüber. Im Extremfall können sich die Stützrolle 6 und die Fertigfalzrolle 5 dort linienförmig berühren und aneinander abrollen.
-
Um diese enge bzw. dichte Positionierung von Fertigfalzrolle 5 und Stützrolle 6 zu ermöglichen, kann die Fertigfalzrolle 5 im Anschluss an die Ringstufe 28 einen konischen Abschnitt oder Konusabschnitt 29 aufweisen, der sich mit zunehmendem axialen Abstand von der Umfangsfläche 20 verjüngt. Der Abstand wird dabei parallel zur Falzrollendrehachse 9 gemessen. Die Konizität dieses Konusabschnitts 29 kann bevorzugt wiederum im Bereich des Neigungswinkels 12 zwischen Stützrollendrehachse 11 und Referenzrichtung 13 liegen.
-
Bei der hier gezeigten, bevorzugten Ausführungsform ist die Stützrolle 6 mittels eines Radialnadellagers 30 am Rollenträger 8 drehbar gelagert. Zur Aufnahme der Axialkräfte sind zwei Axialkugellager 31 vorgesehen, über welche die Stützrolle 6 axial am Rollenträger 8 abgestützt ist. Auch die Fertigfalzrolle 5 ist hier mittels eines Radialnadellagers 32 am Rollenträger 8 gelagert. Ferner sind auch hier zwei Axialkugellager 33 vorgesehen, um die Fertigfalzrolle 5 axial am Rollenträger 8 abzustützen. Bei der Stützrolle 6 ist eine zugehörige Stützrollenwelle 34 drehfest mit der eigentlichen Stützrolle 6 verbunden, so dass die Stützrollenwelle 34 über besagtes Radialnadellager 30 drehbar am Rollenträger 8 gelagert ist. Im Unterschied dazu ist bei der Fertigfalzrolle 5 eine Falzrollenwelle 35 drehfest am Rollenträger 8 angeordnet, so dass die eigentliche Fertigfalzrolle 5 drehbar über besagtes Radialnadellager 32 an der Falzrollenwelle 35 gelagert ist.
-
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
-
- DE 102009024344 A1 [0002]
