DE102014218280A1

DE102014218280A1 - Bördeleinheit für ein Bördelwerkzeug

Info

Publication number: DE102014218280A1
Application number: DE102014218280.8A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Bauer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2014-09-12
Filing date: 2014-09-12
Publication date: 2016-03-17
Also published as: EP3191238A1; WO2016037821A1; CN106488814A; US20170173656A1

Abstract

Es wird eine Bördeleinheit für ein Bördelwerkzeug zum Bördeln von Werkstücken bereitgestellt, mit einem Sockelelement zum Befestigen der Bördeleinheit, einem Trägerelement, welches in einer ersten Bewegungsrichtung relativ zu dem Sockelelement linear bewegbar mit dem Sockelelement verbunden ist, einem Schieberelement, welches in einer zweiten Bewegungsrichtung relativ zu dem Trägerelement linear bewegbar mit dem Trägerelement verbunden ist, wobei die zweite Bewegungsrichtung im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Bewegungsrichtung ausgerichtet ist, und einem Bördelelement, welches zum Bördeln des Werkstücks ausgebildet und starr mit dem Schieberelement verbunden ist. Des Weiteren wird ein Bördelwerkzeug und ein Verfahren zum Bördeln eines Werkstücks mit einer entsprechenden Bördeleinheit, sowie ein Nachrüstverfahren bereitgestellt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bördeleinheit für ein Bördelwerkzeug, ein Bördelwerkzeug mit einer entsprechenden Bördeleinheit und ein Verfahren zum Nachrüsten von Bördelwerkzeugen mit einer entsprechenden Bördeleinheit.
Bei der Umformung von Werkstücken aus Blech werden Bördelverfahren (oft auch als „Falzverfahren” bezeichnet) eingesetzt, um Bleche aus gleichem oder unterschiedlichem Material durch Kaltverformung formschlüssig miteinander zu verbinden. Insbesondere zur Herstellung von Karosseriebauteilen von Kraftfahrzeugen, wie beispielsweise Fahrzeugtüren oder anderen flächigen Karosseriebauteilen aus Blech, wird ein Außenblech mit einem inneren Strukturblech durch Bördelung beziehungsweise Falzung der Blechränder unlösbar miteinander verbunden.
Beim sogenannten „Rollbördeln” werden die Bleche zunächst mit Hilfe von Tiefziehverfahren dreidimensional vorgeformt und beschnitten. Anschließend erhält beispielsweise das Außenblech einen um ca. 90° abgewinkelten Flansch. Während des eigentlichen Bördelvorgangs wird dieser Flansch durch ein von einem Roboter entlang des Flansches geführtes Rollfalzwerkzeug in mehreren Durchgängen vollständig auf einem Rand des Strukturblechs abgelegt. Üblicherweise ist zwischen den einzelnen Durchgängen mindestens ein Werkzeugwechsel erforderlich.
DE 692 00 577 T2 zeigt ein derartiges Rollbördelverfahren, bei dem ein Rand eines Werkstücks bestehend aus einer äußeren Platte mit aufstehendem Umfangsrand und einer inneren Platte mittels einer Randbiegewalze zunächst in einem definierten Winkel umgebogen wird. Nach diesem „Vorbördeln” erfolgt ein Fertigbördeln mit einer abweichenden Walzenausrichtung beziehungsweise Walzengeometrie, durch die in einem zweiten Walzdurchgang das angewinkelte Blech endgültig umgebogen wird, bis der zuvor aufstehende Rand schließlich auf einem Umfangsrand der inneren Platte aufliegt.
Das Rollbördelverfahren ist zwar sehr flexibel, jedoch muss der Falz über seine gesamte Länge mehrmals abgefahren werden, wodurch sich eine Taktzeit pro Bauteil deutlich erhöht.
Des Weiteren sind Presswerkzeuge mit Bördelbacken bekannt, welche die Bleche in mehreren Presshüben bördeln und miteinander verbinden. Hierzu wird ein Flansch der zu verbindenden Blechteile ebenfalls zunächst mit einem Vorbördelbacken vorgebördelt, bevor dieser anschließend mit Fertigbördelbacken fertiggebördelt wird. Die beiden Schritte können in zwei verschiedenen Presswerkzeugen oder mit zwei unterschiedlichen Geometrien der Bördelbacken erfolgen. In jedem Fall ist ein Wechsel des eingesetzten Werkzeugs erforderlich.
WO 01/24954 A1 beschreibt eine Falzvorrichtung, bei der lediglich ein einziger Falzbacken Verwendung findet und zunächst durch eine waagrechte Linearbewegung einen Flansch des Außenbleches vorbördelt. Anschließend wird das gesamte Unterwerkzeug der Falzvorrichtung zusammen mit dem die Blechteile aufnehmenden Falzbett durch eine Hubbewegung angehoben und gegen den Falzbacken gepresst, um den bereits vorgebördelten Flansch fertig zu bördeln.
Derartige Presswerkzeuge erfordern eine aufwendige Hydraulik, um das große und schwere Unterwerkzeug anzuheben und gegen die Falzbacke zu pressen. Entsprechend aufwendig sind die erforderlichen Hydraulikaggregate und hoch die Investitionskosten. Auch fällt ein Steuerungsaufwand sehr komplex aus, da das schwere Unterwerkzeug möglichst präzise gegen die Falzbacke verfahren werden muss, um eine ausreichende Qualität der Bördelung zu erzielen.
Aufgrund der Komplexität der beschriebenen Anlagen sind lange Planungs- und Errichtungsphasen üblich. Eine kurzfristige Neuanschaffung oder Umrüstung auf ein neues zu bördelndes Werkstück ist somit nicht möglich.
Aufgabe der Erfindung ist es daher ein möglichst einfach herzustellendes Bördelwerkzeug vorzusehen, welches eine kurze Taktzeit bei möglichst geringen Investitionskosten ermöglicht. Zudem soll eine möglichst große Flexibilität bei der Anpassung des Werkzeugs an neue Werkstücke erzielt werden.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Bördeleinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, einem Bördelwerkzeug gemäß Anspruch 6, einem Verfahren zum Bördeln nach Anspruch 11 sowie einem Verfahren zum Nachrüsten eines Bördelwerkzeugs gemäß Patentanspruch 15.
Demnach wird eine Bördeleinheit für ein Bördelwerkzeug zum Bördeln von Werkstücken vorgeschlagen, mit

– Einem Sockelelement zum Befestigen der Bördeleinheit,
– Einem Trägerelement, welches in einer ersten Bewegungsrichtung relativ zu dem Sockelelement linear bewegbar mit dem Sockelelement verbunden ist,
– Einem Schieberelement, welches in einer zweiten Bewegungsrichtung relativ zu dem Trägerelement linear bewegbar mit dem Trägerelement verbunden ist, wobei die zweite Bewegungsrichtung im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Bewegungsrichtung ausgerichtet ist, und
– Einem Bördelelement, welches zum Bördeln des Werkstücks ausgebildet und starr mit dem Schieberelement verbunden ist.

Das Sockelelement stellt also die Befestigungsmöglichkeit bereit, um die gesamte Bördeleinheit zu verankern und beispielsweise mit dem Bördelwerkzeug zu verbinden. Das Trägerelement ist linearbeweglich mit dem Sockelelement verbunden und kann somit gegenüber diesem in der ersten Bewegungsrichtung verschoben werden. Hierzu kann beispielsweise ein erstes Gleitschienensystem zwischen dem Sockelelement und dem Trägerelement vorgesehen sein, welches eine Führung der Bewegung in der ersten Bewegungsrichtung sowie in einer entgegengesetzt gerichteten Gegenrichtung bereitstellt.
Im Rahmen dieser Beschreibung soll unter einer Beweglichkeit in einer ersten oder zweiten Richtung – sofern nicht abweichend beschrieben – stets auch die Möglichkeit der Bewegung in der entsprechenden Gegenrichtung verstanden werden, auch wenn diese nicht jedes Mal explizit genannt wird.
Das Schieberelement ist ebenfalls linearbeweglich ausgelegt und hierzu entsprechend mit dem Trägerelement verschiebbar verbunden. Beispielsweise kann ein zweites Gleitschienensystem zwischen dem Schieberelement und dem Trägerelement vorgesehen sein, welches eine Führung der Bewegung in der zweiten Bewegungsrichtung und in einer entgegengesetzten Gegenrichtung bereitstellt.
Die Bördeleinheit selbst stellt somit ein Modul dar, welches eigenständig eine Beweglichkeit eines einzigen Bördelelements in zwei unabhängig voneinander verfahrbaren Richtungen ermöglicht. Dies bietet den Vorteil, dass das Bördelelement sowohl für das Vorbärdeln als auch das Fertigbördeln genutzt werden kann. Ein Werkzeugwechsel ist daher nicht erforderlich und verkürzt somit eine Taktzeit signifikant. Der modulare und eigenständige Aufbau der gesamten Bördeleinheit erlaubt es darüber hinaus, diese nahezu unabhängig von dem Bördelbett des Bördelwerkzeugs auszugestalten. Eine aufwendige Bewegung des Bördelbetts ist daher nicht erforderlich. Zusätzlich bietet der modulare Aufbau die Möglichkeit bestehende Bördelwerkzeuge, beispielsweise Rollbördelwerkzeuge oder Presswerkzeuge, mit der Bördeleinheit auszustatten und somit auf besonders einfache Art und Weise nachzurüsten.
Vorzugsweise umfasst das Trägerelement eine entsprechende Geometrie, um das erste und zweite Gleitschienensystem an dem Trägerelement anzuordnen. Zum Beispiel weist das Trägerelement eine im wesentlichen T- oder L-förmige Geometrie auf, wobei die Gleitschienensysteme jeweils an einem der Schenkel der T- oder L-förmigen Geometrie befestigt sind.
In jedem Fall sind die erste und die zweite Bewegungsrichtung im Wesentlichen senkrecht zueinander ausgerichtet. Als im Wesentlichen senkrecht gelten im Rahmen dieser Beschreibung Winkelwerte zwischen 70° und 110°, vorzugsweise zwischen 80° und 100°, besonders bevorzugt ca. 90°.
Das mit dem Schieberelement verbundene Bördelelement bildet ein Werkzeug, welches in Kontakt mit dem umzuformenden Werkstück gebracht wird, um dieses durch Bördelung eines Randbereichs zu verformen. Als Werkstück sind insbesondere Blechwerkstücke aus Aluminiumblech, Stahlblech oder Bleche aus anderen metallischen Werkstoffen sowie Kombinationen unterschiedlicher Bleche zu verstehen.
Die starre Verbindung des Bördelelements mit dem Schieberelement kann kraft-, form- und/oder stoffschlüssig erfolgen, so dass das Bördelelement gemeinsam mit dem Schieberelement bewegt werden kann. Vorzugsweise ist das Bördelelement starr, aber dennoch lösbar mit dem Schieberelement verbunden, beispielsweise durch Verschraubung, so dass das Bördelelement bei Bedarf ersetzt oder gegen ein Bördelelement mit gleicher oder abweichender Geometrie auswechselbar ist. Alternativ kann das Bördelelement ebenso einstückig mit dem Schieberelement ausgeführt sein.
Des Weiteren kann das Bördelelement

– einen ersten Bördelabschnitt zumindest zum Vorbördeln des Werkstücks, insbesondere einen gegenüber der ersten Bewegungsrichtung geneigten oder gekrümmten ersten Bördelabschnitt, und/oder
– einen zweiten Bördelabschnitt zumindest zum Fertigbördeln des Werkstücks umfassen.

Dies bedeutet, dass das Bördelelement einen oder zwei Bördelabschnitte umfasst, um das Werkstück vor- und/oder fertigzubördeln. Die jeweiligen Abschnitte können hierzu eine möglichst geeignete Geometrie aufweisen.
So kann der zum Vorbördeln vorsehbare erste Bördelabschnitt gegenüber der ersten Bewegungsrichtung geneigt ausgebildet sein. Mit anderen Worten weist das Bördelelement in dem ersten Bördelabschnitt also eine Oberfläche auf, die in einem Winkel gegenüber der ersten Bewegungsrichtung des Trägerelements angestellt ist. Sobald das Trägerelement also in der ersten Bewegungsrichtung verschoben wird, wird über das Schieberelement auch das Bördelelement in der ersten Bewegungsrichtung bewegt und kann durch Beaufschlagung das zu bördelnde Blech beziehungsweise einen Flansch des Blechs verformen.
Alternativ kann der erste Bördelabschnitt eine gekrümmte Oberfläche aufweisen. Vorzugsweise ist die Krümmung konkav ausgeführt und definiert somit eine Hohlkehle. Auch in dieser Ausführungsform wird das Blech beziehungsweise der Flansch des Bleches auf analoge Weise verformt, sobald der Bördelabschnitt gegen den Flansch verschoben wird und diesen beaufschlägt. Ein Krümmungsradius des ersten Bördelabschnitts kann entsprechend dem umzuformenden Flansch angepasst sein.
Vorzugsweise ist das zu bördelnde Blech derart angeordnet, dass ein zu bördelnder Flansch im Wesentlichen in Richtung der ersten Bewegungsrichtung ausgerichtet ist. In diesem Fall ist der erste Bördelabschnitt in gleicher Weise gegenüber dem Flansch abgewinkelt und kann diesen entsprechend umformen sobald dieser gegen den Flansch gedrückt wird.
Der zweite Bördelabschnitt ist insbesondere zum Fertigbördeln ausgestaltet. Dies bedeutet, dass seine Geometrie beim Bewegen in der ersten Bewegungsrichtung den bereits vorgebördelten Flansch derart beaufschlägt, dass dieser vollständig umgeformt wird. Daher kann der zweite Bördelabschnitt im Wesentlichen parallel zu einer späteren Ausrichtung des Flansches in fertiggebördeltem Zustand ausgeführt sein.
Das Bördelelement eignet sich insbesondere zur Herstellung von sogenannten „Einmalbördeln”, die als „Normalbördel”, „Stufenbördel” oder „Hohlbördel” ausgeführt werden können. Korrespondierend zu dem zu erzeugenden Bördel kann das Bördelelement sowie dessen erster und/oder zweiter Bördelabschnitt geometrisch ausgeformt sein. So kann beispielsweise die Oberfläche des zweiten Bördelabschnitts eine ebene Fläche zur Erzeugung eines Normalbördels oder eine korrespondierende Stufe für eine Stufenbördelung des Flansches aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Trägerelement in der ersten Bewegungsrichtung zumindest zwischen einer ersten Ausgangsposition und einer ersten Endposition bewegbar. Selbstverständlich ist ebenso eine beliebige Anzahl von Zwischenpositionen möglich. Es versteht sich, dass die jeweiligen Positionen und Zwischenpositionen in beliebiger Reihenfolge und Richtung angefahren werden können. Als Ausgangsposition ist eine Position zu verstehen, in der das Bördelelement derart von dem das Werkstück aufnehmenden Bördelbett des Bördelwerkzeugs beabstandet ist, dass das Werkstück in das Bördelbett eingelegt werden kann.
Entsprechend einer weiteren Ausführungsform ist das Schieberelement in der zweiten Bewegungsrichtung zumindest zwischen einer zweiten Ausgangsposition, einer Vorbördelposition und/oder einer Fertigbördelposition bewegbar. Das eventuell vorgesehene zweite Gleitschienensystem erlaubt eine lineare Verschiebung in der zweiten Bewegungsrichtung zwischen mindestens zweien der drei genannten Positionen. Selbstverständlich ist ebenso eine beliebige Anzahl von Zwischenpositionen möglich. Auch hier versteht es sich, dass die genannten Positionen und Zwischenpositionen in beliebiger Reihenfolge und Richtung angefahren werden können. Als Ausgangsposition ist eine Position zu verstehen, in der das Bördelelement derart von einem das Werkstück aufnehmenden Bördelbett des Bördelwerkzeugs beabstandet ist, dass das Werkstück in das Bördelbett eingelegt werden kann.
Vorzugsweise sind das Trägerelement und/oder das Schieberelement jeweils mittels mindestens eines pneumatisch und/oder hydraulisch betätigbaren Antriebs, insbesondere eines Hubzylinders, und/oder eines elektromechanischen Antriebs linear bewegbar ausgestaltet. Die Antriebe ermöglichen insbesondere eine ausreichend große Antriebskraft, um die erforderliche Kraft zum Bördeln der Werkstücke bereitzustellen. Zudem eignen sich diese Antriebe in besonderer Weise, da sie eine jeweils eingestellte Position beibehalten können, auch wenn das jeweilige Element in der jeweils anderen Bewegungsrichtung bewegt wird. Dies ist insbesondere für das Schieberelement von Bedeutung, welches in die Vorbördelposition oder die Fertigbördelposition gebracht und anschließend in der ersten Bewegungsrichtung gegen das Werkstück zum Bördeln des Flansches verfahren wird.
Optional können zusätzliche Arretierungsmittel vorgesehen sein, um ein unbeabsichtigtes Verschieben des Trägerelements und/oder des Schieberelements zu verhindern, indem das jeweilige Element in mindestens einer der genannten Positionen oder Zwischenpositionen arretierbar ist.
Die beschriebenen Antriebe, insbesondere die Hydraulikantriebe, können direkt an einem oder an mehreren Elementen der Bördeleinheit, beispielsweise an dem Schieberelement, dem Trägerelement und/oder dem Sockelelement, befestigt sein.
Gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform sind das Trägerelement mittels eines hydraulischen Antriebs und das Schieberelement mittels eines pneumatischen Antriebs bewegbar ausgebildet. Selbstverständlich sind jedoch auch die anderen beschriebenen Ausführungen und Kombinationen möglich.
Des Weiteren wird ein Bördelwerkzeug zum Bördeln eines Werkstücks vorgeschlagen, mit

– einem Bördelbett zur Aufnahme des zu bördelnden Werkstücks, und
– mindestens einer Bördeleinheit, wobei die Bördeleinheit gemäß der Beschreibung ausgebildet ist.

Zusätzlich kann das Bördelwerkzeug mindestens einen Niederhalter zum Fixieren des Werkstücks an dem Bördelbett umfassen. Es kann damit ein unerwünschtes Verschieben und Ablösen des Werkstücks gegenüber dem Bördelbett, insbesondere beim Vor- und/oder Fertigbördeln, verhindert werden.
Außerdem kann das Sockelelement ortsfest bezüglich des Bördelbetts angeordnet sein. Zum Beispiel ist es möglich, das Sockelelement auf einer gemeinsamen Grundplatte des Bördelwerkzeugs zu befestigen, mit der auch das Bördelbett verbunden ist. Alternativ oder zusätzlich kann das Sockelelement direkt an dem Bördelbett befestigt sein. Insbesondere lässt sich die Bördeleinheit unmittelbar an der Umrissfläche des Bördelbetts anordnen.
Die Bördeleinheit kann darüber hinaus derart angeordnet sein, dass die erste Bewegungsrichtung für eine Hubbewegung oder Absenkbewegung des Trägerelements relativ zu dem Bördelbett und die zweite Bewegungsrichtung für eine lineare Bewegung des Bördelelements in Richtung des Bördelbetts ausgerichtet sind.
Wie bereits dargestellt, ist unter der ersten und zweiten Bewegungsrichtung stets die Möglichkeit einer Bewegung in der jeweiligen Gegenrichtung mit umfasst.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das Bördelwerkzeug eine Mehrzahl der Bördeleinheiten umfassen, wobei die Bördeleinheiten benachbart zueinander angeordnet sind. Dies bedeutet, dass mehr als eine Bördeleinheit nebeneinander angeordnet werden kann, um eine Breite des zu bördelnden Werkstückabschnitts zu verbreitern. Hierzu können die Bördeleinheiten identisch ausgeführt sein. Vorzugsweise kann die Mehrzahl der Bördeleinheiten teilweise oder vollständig das Bördelbett umschließen und somit eine Bearbeitung des Werkstücks an mehreren Stellen nacheinander oder zur gleichen Zeit ermöglichen. Das Werkstück muss lediglich ein einziges Mal in das Bördelwerkzeug eingelegt werden, so dass auf diese Weise eine Taktzeit gegenüber den bekannten Werkzeugen nochmals deutlich reduziert werden kann.
Des Weiteren wird ein Verfahren zum Bördeln eines Werkstücks mit einem Bördelwerkzeug gemäß der Beschreibung vorgeschlagen, mit den folgenden Schritten:

– Einlegen eines ersten Bleches, insbesondere einer Außenhaut eines Kraftfahrzeugbauteils, in das Bördelbett des Bördelwerkzeugs,
– Anordnen eines zweiten Bleches, insbesondere eines Strukturblechs, auf dem ersten Blech,
– Vorbördeln eines Flansches des ersten und/oder zweiten Bleches mit dem Bördelelement durch eine erste lineare Bewegung des Trägerelements in der ersten Bewegungsrichtung, und
– Fertigbördeln des vorgebördelten Flansches mit dem Bördelelement durch eine zweite lineare Bewegung des Trägerelements in der ersten Bewegungsrichtung.

Zusätzlich kann der Schritt des Vorbördelns gemäß einer Ausführungsform zunächst eine lineare Bewegung des Schieberelements in der zweiten Bewegungsrichtung zum Anordnen des Bördelelements, insbesondere des ersten Bördelabschnitts, über dem vorzubördelnden Flansch umfassen.
Zum Beispiel kann der Schritt des Fertigbördelns im Anschluss an das Vorbördeln zunächst eine Rückbewegung des Trägerelements entgegen der Bewegung des Trägerelements zum Vorbördeln in der ersten Bewegungsrichtung und/oder eine lineare Bewegung des Schieberelements in der zweiten Bewegungsrichtung aus der Vorbördelposition in eine Fertigbördelposition zum Positionieren des Bördelelements, insbesondere des zweiten Bördelabschnitts, über dem vorgebördelten Flansch umfassen.
Dies bedeutet, dass das Trägerelement zum Vorbödeln zunächst in der ersten Bewegungsrichtung bewegt wird. Nach dem Vorbördeln wird das Trägerelement jedoch in entgegengesetzter Richtung zu dieser vorherigen Bewegung bewegt, bevor es in einem späteren Schritt zum Fertigbördeln wieder in der ersten Bewegungsrichtung, also entgegen der Gegenrichtung, bewegt wird.
Ferner ist es möglich, dass das Verfahren vor dem Schritt des Vorbördelns außerdem einen Schritt des Fixierens des ersten und/oder des zweiten Blechs bezüglich des Bördelbetts, insbesondere mittels eines Niederhalters, umfasst.
Selbstverständlich kann das Verfahren zusätzlich einen oder mehrere Schritte zum Auftragen eines Klebers, insbesondere eines sogenannten Unterfütterungsklebers, umfassen, um zumindest die beiden Bleche zusätzlich zum Umbördeln mit Hilfe des Klebers zu verkleben und zusätzlich abzudichten, indem der Kleber eine entstehende Bördelfuge ausfüllen kann. Der Kleber kann hierzu auf dem ersten Blech und/oder auf dem zweiten Blech aufgetragen und nach Abschluss des Bördelvorgangs ausgehärtet werden.
Außerdem wird ein Verfahren zum Nachrüsten eines Press- und/oder Bördelwerkzeugs mit mindestens einer Bördeleinheit vorgestellt, wobei die Bördeleinheit gemäß der Beschreibung ausgebildet ist und das Werkzeug ein Bördelbett umfasst, mit dem folgenden Schritt:

– Verbinden der mindestens einen Bördeleinheit mit dem Bördelwerkzeug, indem das Sockelelement bezüglich des Bördelbetts ortsfest befestigt wird.

Insbesondere können mit dem beschriebenen Verfahren zum Nachrüsten bestehende Bördelanlagen zu einer gemischten Konfiguration bestehend aus bekannten Bördelrobotern und erfindungsgemäßen Bördeleinheiten erweitert oder die bisherigen Bördelroboter vollständig ersetzt werden.
Beispielsweise können ein oder mehrere Bördeleinheiten an definierten Stellen zusätzlich zu bestehenden Bördelrobotern ergänzt werden oder diese ersetzen, um zumindest lokal ein einfaches, schnelles und sicheres Bördeln zu ermöglichen. Dies kann im beispielhaften Falle eines zu bördelnden Türblechs insbesondere ein Falzsegment im Bereich des Fensterschachtes sein, der mit den üblichen Bördelwerkzeugen nur schwer zugänglich ist und üblicherweise zwischen dem Vorbördelschritt und dem Falzschritt einen aufwendigen Werkzeugwechsel erfordert.
Die beschriebene Nachrüstungsmöglichkeit erlaubt stattdessen die bisherige Anlage zu ergänzen und zu beschleunigen, so dass sich eine Taktzeit signifikant reduzieren lässt. Als zusätzlicher Aspekt wird eine erhöhte und reproduzierbare Qualität der Bördelung erzielt. Die beschriebene Bördeleinheit kann mit einem vergleichsweise geringen technischen Aufwand hergestellt werden und lässt sich auf einfache Art und Weise modular kombinieren. Auf üblicherweise verwendete Rollfalzköpfe in diesen Bereichen kann demnach verzichtet werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von drei Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine erste Ausführungsform einer Bördeleinheit gemäß der Beschreibung,
2 einen ersten Verfahrensschritt zum Bördeln eines Werkstücks mit einer zweiten Ausführungsform einer Bördeleinheit gemäß der Beschreibung, sowie
3 einen zweiten Verfahrensschritt,
4 einen dritten Verfahrensschritt,
5 einen vierten Verfahrensschritt,
6 einen fünften Verfahrensschritt,
7 einen sechsten Verfahrensschritt,
8 einen siebten Verfahrensschritt, und
9 eine schematische Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform eines Bördelwerkzeugs gemäß der Beschreibung.
1 zeigt eine Bördeleinheit 11 für eine in Teilen dargestellte erste Ausführungsform eines Bördelwerkzeugs 10 zum Bördeln eines Werkstücks W. Die Bördeleinheit 11 umfasst ein Sockelelement 12 zum Befestigen der Bördeleinheit 11 und ein Trägerelement 13, welches in einer ersten Bewegungsrichtung A relativ zu dem Sockelelement 12 linear bewegbar mit dem Sockelelement 12 verbunden ist. Außerdem umfasst die Bördeleinheit 11 ein Schieberelement 14, welches in einer zweiten Bewegungsrichtung B relativ zu dem Trägerelement 13 linear bewegbar mit dem Trägerelement 13 verbunden ist. Hierbei ist die Bördeleinheit 11 derart ausgestaltet, dass die zweite Bewegungsrichtung B im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Bewegungsrichtung A orientiert ist.
Des Weiteren ist ein Bördelelement 15 vorgesehen, welches zum Bördeln des Werkstücks W ausgebildet und starr mit dem Schieberelement 14 verbunden ist. Hierzu umfasst das Bördelelement 15 einen ersten Bördelabschnitt 15a, der zumindest zum Vorbördeln des Werkstücks W gegenüber der ersten Bewegungsrichtung A um einen Winkel α1 geneigt ist.
Alternativ kann der erste Bördelabschnitt 15a gekrümmt ausgebildet sein. Ein entsprechendes Bördelelement ist in den 2 bis 8 dargestellt und kann anstelle des geneigten ersten Bördelabschnitts 15a auch für diese erste Ausführungsform angewendet werden.
Des Weiteren umfasst das Bördelelement 15 einen zweiten Bördelabschnitt 15b, der zumindest zum Fertigbördeln des Werkstücks W vorgesehen ist. Dieser ist benachbart zu dem ersten Bördelabschnitt 15a angeordnet und in der dargestellten Ausführungsform senkrecht (Winkel α2) zu der ersten Bewegungsrichtung A, somit also im Wesentlichen parallel zu der zweiten Bewegungsrichtung B, ausgerichtet und weist eine im Wesentlichen ebene Oberfläche zur Erzeugung eines „Normalbördels” auf.
Das Trägerelement 13 ist in der ersten Bewegungsrichtung A zumindest zwischen einer ersten Ausgangsposition und mindestens einer weiteren Position bewegbar, die in den 2 bis 8 näher beschrieben sind. Gleiches gilt für das Schieberelement 14, das in der zweiten Bewegungsrichtung B zumindest zwischen einer zweiten Ausgangsposition B'1, einer Vorbördelposition B'2 und einer Fertigbördelposition B'3 bewegbar ist. Sowohl das Trägerelement 13 als auch das Schieberelement 14 können darüber hinaus jeweils in beliebigen Zwischenpositionen zwischen den genannten Positionen bewegbar sein.
Aus Gründen einer besseren Übersichtlichkeit und Darstellbarkeit sind die Antriebe für das Trägerelement 13 und das Schieberelement 14 nicht dargestellt. Diese können jedoch jeweils mittels eines pneumatisch und/oder hydraulisch betätigbaren Antriebs, insbesondere eines Hubzylinders, und/oder eines elektromechanischen Antriebs linear bewegbar ausgestaltet sein.
Die Bördeleinheit 11 ist Teil des nur teilweise dargestellten Bördelwerkzeugs 10. Dieses umfasst außerdem ein Bördelbett 19 zur Aufnahme des zu bördelnden Werkstücks W.
Optional kann das Bördelwerkzeug 10 mindestens einen Niederhalter zum Fixieren des Werkstücks W an dem Bördelbett 19 umfassen, der ebenfalls nicht dargestellt ist.
Eine Befestigung der Bördeleinheit 11 ist mittels des Sockelelements 12 ortsfest bezüglich des Bördelbetts 19 möglich, indem beide mit einer lediglich angedeuteten Grundplatte 18 mittelbar miteinander verbunden sind. Alternativ ist ebenso eine unmittelbare Befestigung des Sockelelements an dem Bördelbett 19 möglich (nicht dargestellt).
Die Bördeleinheit 11 ist derart angeordnet, dass die erste Bewegungsrichtung A für eine Hubbewegung beziehungsweise Absenkbewegung des Trägerelements 13 relativ zu dem Bördelbett 19 und die zweite Bewegungsrichtung B für eine lineare Bewegung des Bördelelements 15 in Richtung des Bördelbetts 19 ausgerichtet sind. In der dargestellten Ausführungsform entspricht die erste Bewegungsrichtung A somit einer im Wesentlichen vertikalen Bewegungsrichtung und die zweite Bewegungsrichtung B einer im Wesentlichen horizontalen Bewegungsrichtung.
In den 2 bis 8 sind die Verfahrensschritte zum Bördeln eines Werkstücks W' mit einem lediglich teilweise dargestellten Bördelwerkzeug 20 dargestellt. In der dargestellten zweiten Ausführungsform des Bördelwerkzeugs 20 ist ein Bördelbett 29 und eine Bördeleinheit 21 vorgesehen, die optional gegenüber der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform leicht in Richtung des Bördelbetts 29 gekippt angeordnet ist. Die gekippte Anordnung bietet die Möglichkeit das Bördelelement und die Bördelrichtung an eine eventuelle Schräglage des Werkstücks beziehungsweise des Flansches F' anzupassen, so dass die erste Bewegungsrichtung A' parallel zur Ausrichtung des Flansches F' gerichtet ist.
Der Übersichtlichkeit halber ist von der Bördeleinheit 21 lediglich das Trägerelement 23 und das Schieberelement 24 beziehungsweise das Bördelelement 25 dargestellt. Selbstverständlich kann die Bördeleinheit 21 dennoch ebenso deren nicht dargestellten Komponenten umfassen. Im Gegensatz zu 1 ist das Schieberelement 24 und das Bördelelement 25 einstückig miteinander ausgeführt, so dass beide Elemente 24, 25 daher im Folgenden gemeinschaftlich nur als „Schieberelement 24” bezeichnet werden. Zusätzlich weist das Bördelelement 25 einen gekrümmten Bördelabschnitt 25a auf.
Es versteht sich, dass die beschriebenen abweichenden Merkmale der zweiten Ausführungsform ebenso in beliebiger Kombination in der ersten Ausführungsform Anwendung finden können. Gleiches gilt umgekehrt für die Verwendung der abweichenden Merkmale der ersten Ausführungsform in der zweiten Ausführungsform.
Das Verfahren zum Bördeln des Werkstücks W' umfasst den in 2 dargestellten Schritt des Einlegens des Werkstücks W', welches ein erstes Blech W'1 wie beispielsweise eine Außenhaut, sowie ein zweites Blech W'2 aufweist. Beide Bleche W'1 und W'2 können gemeinschaftlich oder nacheinander in dem Bördelbett 29 des Bördelwerkzeugs 20 angeordnet werden. Das erste Blech W'1 ist bereits mit einem um ca. 90° bezüglich einer sonstigen Oberfläche des Blechs W'1 abgewinkelten Flansch F' ausgeführt. Das Trägerelement 23 und das Schieberelement 24 befinden sich jeweils in ihren Ausgangsstellungen, die das Einlegen und Anordnen der ersten und zweiten Bleche W'1, W'2 ermöglichen.
In 3 ist für den Schritt des Vorbördelns zunächst eine lineare Bewegung des Schieberelements 24 in der zweiten Bewegungsrichtung B' zum Anordnen des Bördelelements 25, insbesondere des ersten Bördelabschnitts 25a, über dem vorzubördelnden Flansch F' dargestellt. Die Bewegung verläuft somit aus der Ausgangsposition B'1 des Schieberelements 24 in der zweiten Bewegungsrichtung B' bis in die Vorbördelposition B'2 des Schieberelements 24, wobei die Bewegung in Richtung des Bördelbetts 29 weist.
Gemäß 4 erfolgt der Schritt des Vorbördelns des Flansches F' des ersten Bleches W'1 mit Hilfe des Bördelelements 25, das durch eine erste lineare Bewegung des Trägerelements 23 in der ersten Bewegungsrichtung A' verschoben wird. Hierzu wird das Trägerelement 23 aus der Ausgangsposition A'1 in eine Vorbördelposition A'2 abgesenkt, so dass der Flansch F' von dem gekrümmten ersten Bördelabschnitt 25a beaufschlagt wird und der Oberflächengeometrie des sich absenkenden ersten Bördelabschnitts 25a folgt. Dementsprechend wird der Flansch F' seitlich umgebogen.
Die beschriebene Abfolge und Ausrichtung der Bewegungsrichtungen A', B' hat den besonderen Vorteil, dass der Flansch F' durch die lineare Bewegung des Trägerelements 23 gegen das Bördelbett 29 gepresst wird. Ein seitliches Ausweichen der Bleche W'1, W'2 und eine damit einhergehende Faltenbildung der Bleche W'1, W'2 können somit auf besondere Weise verhindert werden.
In 5 ist zur Vorbereitung des Schritts des Fertigbördelns im Anschluss an das Vorbördeln zunächst eine Rückbewegung des Trägerelements 23 entgegen der Vorbördel-Bewegung des Trägerelements 23 in der ersten Bewegungsrichtung A' vorgesehen. Das Trägerelement 23 erfährt also zunächst eine Hubbewegung, die der in 4 dargestellten Absenkbewegung entgegen gerichtet ist.
Anschließend erfolgt eine in 6 dargestellte lineare Bewegung des Schieberelements 24 in der zweiten Bewegungsrichtung B' aus der Vorbördelposition B'2 in eine Fertigbördelposition B'3 zum Positionieren des Bördelelements 25, insbesondere des zweiten Bördelabschnitts 25b, über dem vorgebördelten Flansch F.
Der eigentliche Schritt des Fertigbördelns des vorgebördelten Flansches F' erfolgt gemäß 7 mit dem Bördelelement 25 durch eine zweite lineare Bewegung des Trägerelements 23 in der ersten Bewegungsrichtung A'. Hierbei wird das Trägerelement 23 erneut abgesenkt, um den zweiten Bördelabschnitt 25b gegen den vorgebördelten Flansch F' zu pressen.
Anschließend werden das Trägerelement 23 und das Schieberelement 24 gemäß 8 wieder in die zuvor in 2 dargestellten Endpositionen A'1, B'1 verfahren, um das gebördelte Werkstück W' zu entnehmen und neue Bleche einlegen zu können.
Optional kann das Verfahren vor dem Schritt des Vorbördelns außerdem einen Schritt des Fixierens (nicht dargestellt) des ersten und/oder des zweiten Bleches bezüglich des Bördelbetts, insbesondere mittels eines Niederhalters (ebenfalls nicht dargestellt), umfassen.
9 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform eines Bördelwerkzeugs 90 gemäß der Beschreibung. Demnach kann das Bördelwerkzeug 90 eine Mehrzahl von Bördeleinheiten 91 (dargestellt sind beispielhaft zwei Bördeleinheiten 91) umfassen, wobei die Bördeleinheiten 91 benachbart zueinander angeordnet sind, um eine Breite des zu bördelnden Falzabschnitts des Werkstücks W'' zu verbreitern. Die Bördeleinheiten 91 sind vorzugsweise identisch ausgeführt und umschließen das Bördelbett in dessen Umfangsrichtung (entspricht vorliegend der Zeichenebene) lediglich teilweise. Alternativ können aber auch mehrere Bördeleinheiten vorgesehen werden, die das Bördelbett vollständig umschließen. In jedem Fall ist somit eine gleichzeitige Bearbeitung des Werkstücks W'' an mehreren Stellen nacheinander oder zur gleichen Zeit möglich. Das Werkstück W'' muss in diesem Fall nur ein einziges Mal eingelegt werden, so dass auf diese Weise eine Taktzeit gegenüber den bekannten Werkzeugen deutlich reduziert werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 69200577 T2 [0004]
WO 01/24954 A1 [0007]

Claims

Bördeleinheit für ein Bördelwerkzeug zum Bördeln von Werkstücken, mit – Einem Sockelelement (12) zum Befestigen der Bördeleinheit (11), – Einem Trägerelement (13, 23), welches in einer ersten Bewegungsrichtung (A, A') relativ zu dem Sockelelement (12) linear bewegbar mit dem Sockelelement (12) verbunden ist, – Einem Schieberelement (14, 24), welches in einer zweiten Bewegungsrichtung (B, B') relativ zu dem Trägerelement (13, 23) linear bewegbar mit dem Trägerelement (13, 23) verbunden ist, wobei die zweite Bewegungsrichtung (B, B') im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Bewegungsrichtung (A, A') ausgerichtet ist, und – Einem Bördelelement (15, 25), welches zum Bördeln des Werkstücks (W, W') ausgebildet und starr mit dem Schieberelement (14, 24) verbunden ist.
Bördeleinheit nach Anspruch 1, wobei das Bördelelement – einen ersten Bördelabschnitt (15a, 25a) zumindest zum Vorbördeln des Werkstücks (W, W'), insbesondere einen gegenüber der ersten Bewegungsrichtung (A, A') geneigten oder gekrümmten ersten Bördelabschnitt (15a, 25a), und/oder – einen zweiten Bördelabschnitt (15b, 25b) zumindest zum Fertigbördeln des Werkstücks (W, W') umfasst.
Bördeleinheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Trägerelement (13, 23) in der ersten Bewegungsrichtung (A, A') zumindest zwischen einer ersten Ausgangsposition (A'1) und einer ersten Endposition bewegbar ist.
Bördeleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, wobei das Schieberelement (14, 24) in der zweiten Bewegungsrichtung (B, B') zumindest zwischen einer zweiten Ausgangsposition (B'1), einer Vorbördelposition (B'2) und/oder einer Fertigbördelposition (B'3) bewegbar ist.
Bördeleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, wobei das Trägerelement (13, 23) und/oder das Schieberelement (14, 24) jeweils mittels mindestens eines pneumatisch und/oder hydraulisch betätigbaren Antriebs, insbesondere eines Hubzylinders, und/oder eines elektromechanischen Antriebs linear bewegbar ausgestaltet sind.
Bördelwerkzeug zum Bördeln eines Werkstücks mit – einem Bördelbett (19, 29) zur Aufnahme des zu bördelnden Werkstücks (W, W'), und – mindestens einer Bördeleinheit (11, 21), wobei die Bördeleinheit (11, 21) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgebildet ist.
Bördelwerkzeug nach Anspruch 6, wobei das Bördelwerkzeug (10, 20) mindestens einen Niederhalter zum Fixieren des Werkstücks (W, W') an dem Bördelbett (19, 29) umfasst.
Bördelwerkzeug nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Sockelelement (12) ortsfest bezüglich des Bördelbetts (19, 29) angeordnet ist.
Bördelwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 8, wobei die Bördeleinheit (11, 21) derart angeordnet ist, dass die erste Bewegungsrichtung (A, A') für eine Hubbewegung oder Absenkbewegung des Trägerelements (13, 23) relativ zu dem Bördelbett (19, 29) und die zweite Bewegungsrichtung (B, B') für eine lineare Bewegung des Bördelelements (15, 25) in Richtung des Bördelbetts (19, 29) ausgerichtet sind.
Bördelwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 9, wobei das Bördelwerkzeug (10, 20) eine Mehrzahl der Bördeleinheiten (11, 21) umfasst, und die Bördeleinheiten (11, 21) benachbart zueinander angeordnet sind.
Verfahren zum Bördeln eines Werkstücks mit einem Bördelwerkzeug gemäß einem der Ansprüche 6 bis 10, mit den folgenden Schritten: a. Einlegen eines ersten Bleches (W'1), insbesondere einer Außenhaut eines Kraftfahrzeugbauteils, in das Bördelbett (19, 29) des Bördelwerkzeugs (10, 20), b. Anordnen eines zweiten Bleches (W'2), insbesondere eines Strukturblechs, auf dem ersten Blech (W'1), c. Vorbördeln eines Flansches (F, F') des ersten (W'1) und/oder zweiten Bleches (W'2) mit dem Bördelelement (15, 25) durch eine erste lineare Bewegung des Trägerelements (13, 23) in der ersten Bewegungsrichtung (A, A'), und d. Fertigbördeln des vorgebördelten Flansches (F, F') mit dem Bördelelement (15, 25) durch eine zweite lineare Bewegung des Trägerelements (13, 23) in der ersten Bewegungsrichtung (A, A').
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt des Vorbördelns zunächst eine lineare Bewegung des Schieberelements (14, 24) in der zweiten Bewegungsrichtung (B, B') zum Anordnen des Bördelelements (15, 25), insbesondere des ersten Bördelabschnitts (15a, 25a), über dem vorzubördelnden Flansch (F, F') umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei der Schritt des Fertigbördelns im Anschluss an das Vorbördeln zunächst eine Rückbewegung des Trägerelements (13, 23) entgegen der Bewegung des Trägerelements (13, 23) in der ersten Bewegungsrichtung (A, A') und/oder eine lineare Bewegung des Schieberelements (14, 24) in der zweiten Bewegungsrichtung (B, B') aus der Vorbördelposition (B'2) in eine Fertigbördelposition (B'3) zum Positionieren des Bördelelements (15, 25), insbesondere des zweiten Bördelabschnitts (15b, 25b), über dem vorgebördelten Flansch (F, F') umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei das Verfahren vor dem Schritt des Vorbördelns außerdem einen Schritt des Fixierens des ersten und/oder des zweiten Bleches (W'1, W'2) bezüglich des Bördelbetts (19, 29), insbesondere mittels eines Niederhalters, umfasst.
Verfahren zum Nachrüsten eines Press- und/oder Bördelwerkzeugs mit mindestens einer Bördeleinheit, wobei die Bördeleinheit (11, 21) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgebildet ist und das Werkzeug (10, 20) ein Bördelbett (19, 29) umfasst, mit dem folgenden Schritt: – Verbinden der mindestens einen Bördeleinheit (11, 21) mit dem Bördelwerkzeug (10, 20), indem das Sockelelement (12) bezüglich des Bördelbetts (19, 29) ortsfest befestigt wird.