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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Falzverbindung zwischen einem Außenblech und einem Randflansch nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Falzverbindungen und entsprechende Verfahren zur Herstellung einer Falzverbindung sind hinlänglich bekannt. Üblicherweise verfügt ein erstes Blech um eine um ungefähr 90° aufgestellte Abkantung, in die ein zweites Blech eingelegt wird. Der Falzvorgang wird mit einem Falzwerkzeug durchgeführt, wobei das Falzwerkzeug über zwei Rollen verfügt, die nacheinander an der Abkantung zum Eingriff kommen und die Abkantung auf das zweite Blech umlegen. Dabei falzt die erste Falzrolle die Abkantung des ersten Bleches bis zu einem Winkel von ca. 45° zum zweiten Blech. Die zweite Rolle führt dann einen Falzvorgang bis in die Endlage durch.
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Ein alternatives Verfahren ist in der
DE 44 45 579 C1 beschrieben. Hierbei wird das Blech zwischen einem Bearbeitungswerkzeug und einem Niederhalter eingespannt, wobei die Randflanschkante über das Bearbeitungswerkzeug übersteht. Der eigentliche Falzvorgang wird dann durch einen Stempel durchgeführt. Weiterhin ist aus der
DE 100 33 768 A1 bekannt im Bereich des Falzes einen doppelseitig klebenden Klebestreifen oder eine Kleberschicht aufzubringen. Die
WO 2011/137241 zeigt ein thermisch aktivierbares Klebeband als Einlage in eine Falzverbindung, wobei das Klebeband auf ein inneres Blech aufgebracht wird, um das ein äußeres Blech gebördelt wird. Die
DE 10 2012 217 959 A1 offenbart die Aufbringung eines unter Wärme expandierenden Strukturklebers in Form eines Klebstoffsteifens auf ein Blech für eine Falzverbindung. Die gattungsbildende
WO 2014/037392 A1 beschreibt unter Inanspruchnahme der Priorität der
DE 10 2012 217 960 A1 ein Verfahren, bei dem ein Klebstoffsteifen auf den Fügeflansch aufgelegt und durch Erwärmen angeklebt wird. Danach erfolgt ein Bördeln und Aushärten des Klebstoffsteifens. In einer alternativen Ausführung wird auf das Strukturklebstoffelement zusätzlich ein Klebstoff aufgebracht, der zum Schutz ein abziehbares Schutzelement aufweist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein einfaches, produktionssicheres Verfahren bereitzustellen, das trotzdem den hohen Qualitätsansprüchen genügt.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Bevorzugte Weiterbildung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Herstellen einer Falzverbindung zwischen einem Außenblech und einem Randflansch vorbeschlagen, wobei der Randflansch derart auf einer Innenseite des Außenblechs positioniert wird, dass eine Randflanschkante des Randflansches von einer Blechkante des Außenblechs um einen Überstand beabstandet und zu dieser Blechkante ausgerichtet wird. Nachfolgend wird der Überstand des Außenblechs derart um die Randflanschkante des Randflansches gekantet, dass der Überstand des Außenblechs auf der Randflanschkante des Innenblechs zu liegen kommt, wobei die Randflanschkante des Randflansches vor dessen Positionierung auf dem Außenblech beidseitig mit einem selbstklebenden Band beklebt wird. Dabei ist das selbstklebende Band auf dieser Seite mit einer Abziehfolie belegt, die bei der Applikation des selbstklebenden Bandes auf die Randflanschkante von dieser abgewandt ist. Somit ist das von sich aus auf beiden Seiten selbstklebende Band auf der außenliegenden, der Randflanschkante abgewandten Seite durch die Abziehfolie geschützt und inaktiviert. Dies ermöglicht ein einfaches Anbringen des selbstklebenden Bandes auf den Randflansch ohne dass es zu einer Verklebung mit Werkzeugen kommt. Weiterhin ist die auf dem selbstklebenden Band aufliegende Abziehfolie durch eine Trennlinie in zwei Folienhälften geteilt. Dabei sind die Folienhälften so aufgeteilt, dass die Trennlinie beim Aufkleben des selbstklebenden Bandes auf die Randflanschkante entlang der Spitze der Randflanschkante verläuft. Die Trennlinie folgt somit der durch die Spitze der Randflanschkante vorgegebenen Linie. Die Trennlinie dient somit als Führungshilfe und hilft die selbstklebende Folie passgenau anzubringen, da bei einer Fertigungsüberwachung mit zum Beispiel optischen Sensoren der Verlauf der Trennlinie in Bezug auf die Spitze der Randflanschkante überwacht werden kann. Ein Abgleich des Verlaufs der Trennlinie zu der Spitze der Randflanschkante ist somit während des Aufbringens der selbstklebenden Folie auf die Randflanschkante jederzeit möglich.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich das bereitzustellende Volumen sehr viel besser mit einem selbstklebenden Band dosieren und sich eine flächige Verteilung besser bewerkstelligen lässt. Dabei ist unter dem selbstklebenden Band eine homogene Masse zu verstehen, der eine Form gegeben werden kann, die bei fertigungsüblichen Handhabungsoperationen beibehalten wird und die von sich aus selbstklebend ist.
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Bevorzugt ist die Steifigkeit der Abziehfolie so bemessen, dass diese sich beim Aufkleben des selbstklebenden Bandes auf die Randflanschkante im Bereich der Spitze der Randflanschkante vom selbstklebenden Band ablöst. Die sich im Bereich der Spitze ablösende Abziehfolie bildet somit zwei freistehende Enden. Die freistehenden Enden stellen sich von der Spitze der Randflanschkante soweit ab, dass diese ungefähr parallel zu der ersten und zweiten Seite der Randflanschkante bzw. des Innenblechs verlaufen. Damit bringt die Abziehfolie keine Spannung in das selbstklebende Band ein und das an sich flexible und dehnbare selbstklebende Band kann sich im Bereich der Spitze der Krümmung anpassen und so zu sagen um die Spitze herum fließen. Die Abziehfolie macht diese Walk- und Dehnbewegung nicht mit und löst sich vom selbstklebenden Band ab. Dies bewirkt dass das Umlegen des selbstklebenden Bandes um die Randflanschkante wesentlich einfacher bewerkstelligt werden kann. Außerdem haftet die selbstklebende Folie wesentlich besser auf der Randflanschkante und ein Abschälen bzw. Ablösen des selbstklebenden Bandes von der Randflanschkante wird verhindert. Die freistehenden Enden der Abziehfolie bieten einen bevorzugten Ansatz für entsprechende Greifer um zu einem späteren Zeitpunkt die Abziehfolie vom selbstklebenden Band abzuziehen. Weiterhin kann die Abziehfolie durch Sauger besonders einfach abgenommen werden, da die Abziehfolie ohne Eigenspannung auf dem selbstklebenden Band anhaftet und sich so besonders leicht ablösen lässt.
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Eine weitere praktische Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass die Abziehfolie nach Beklebung der Randflanschkante des Randflansches mit dem selbstklebenden Band und erst kurz vor der Positionierung des Randflansches auf dem Außenblech abgezogen wird. Dies hat den Vorteil, dass die der Randflanschkante abgewandte Seite des selbstklebenden Bandes erst bei Bedarf aktiviert wird. Das selbstklebende Band kann somit ortsunabhängig zu einem frühen Zeitpunkt des Produktionsprozesses aufgebracht werden. Bei vorgelagerten Transport- und Arbeitsschritten, die vor der Zusammenführung der beiden Bleche liegen, wird das selbstklebende Band somit nicht beschmutzt.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform überlappen sich die zwei Folienhälften der Abziehfolie entlang der Trennlinie. In einem vorgelagerten Prozess werden zwei Abziehfolienhälften so auf dem selbstklebenden Band positioniert, dass diese sich in dem Bereich überlappen, in dem später die Trennlinie verlaufen wird. Dazu wird die Abziehfolie vor dem Aufbringen auf dem selbstklebenden Band in zwei Folienhälften getrennt, wobei die Abziehfolie über ein Übermaß bezogen auf das selbstklebende Band verfügt, das dem Überlappungsbereich auf dem selbstklebenden Band entspricht. Dabei entspricht das Übermaß in etwa dem ein- bis zweifachen der Dicke des Innenblechs.
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Weiterhin sieht eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens vor, dass das selbstklebende Band im Bereich der Spitze beim Falzen des Außenblechs und den Randflansch des Innenblechs plastisch verformt wird. Beim Umlegen des selbstklebenden Bandes um die Randflanschkante steht die der Randflanschkante abgewandte Seite des selbstklebenden Bandes unter Zugspannung wobei das selbstklebende Band auf der Innenseite, das heißt auf der der Randflanschkante zugewandten Seite, unter Druckspannung steht. Das selbstklebende Band ist von einer plastisch, teigigen Konsistenz, sodass das selbstklebende Band von sich aus an der Spitze zu fließen beginnt und die Druckspannungen ausgleicht. Besonders bevorzugt steht das selbstklebende Band an der Spitze der Randflanschkante etwas über, um eine Schlaufe auszubilden. Beim Falzen des Außenblechs mit dem Innenblech stellt die Schlaufe einen Materialvorrat im vorderen Bereich der Spitze dar, der beim Falzvorgang zusammengepresst wird und noch nicht gefüllte Bereiche zwischen Innen- und Außenblech ausfüllt.
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In einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung ist der Randflansch aus Stahl hergestellt. Das Innenblech kann dabei aus ein warmumformbarer Stahl 22MnB5 hergestellt sein. Besteht der Randflansch aus zwei Innenblechen, so ist besonders bevorzugt ein warmumgeformtes Innenblech und ein Innenblech aus einem hoch- bzw. höchstfestes Stahl vorgesehen. Als Außenblech wird ein Blech aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung verwendet.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird ein selbstklebendes Band verwendet, das dünner als das Außenblech ist. Besonders bevorzugt hat das selbstklebende Band eine Dicke zwischen 300 und 700 µm. Besonders bevorzugt kann die Dicke weiterhin zwischen 400 und 600 µm liegen. Eine solche Dicke ist ausreichend um Spannungen, die bei Temperaturunterschieden zwischen dem Außenblech und Innenblech entstehen, abzubauen. Bei dieser Dicke wird trotzdem eine hervorragende Qualitätsanmutung der Falzverbindung erreicht und ein Herausquellen des selbstklebenden Bandes aus der Falzverbindung wird vermieden.
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Besonders bevorzugt wird das selbstklebende Band an Randflanschkanten im Bereich eines Türeinstiegs appliziert oder für Hauben, wie zum Beispiel Front- oder Heckhauben, verwendet. Das selbstklebende Band wird dabei umlaufend um eine geschlossene Randflanschkante, wie sie z.B. bei einem Türeinstieg vorliegt, aufgebracht. Durch das plastische Verhalten des selbstklebenden Bandes kann dieses besonders einfach um entsprechende Kanten oder Kurven einer Randflanschkante gelegt werden ohne dass sich Falten oder Ähnliches bildet.
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Das selbstklebende Band härtet in einem nachfolgenden Lackierprozess bzw. KTL-Prozess vollständig aus. Dabei quillt dieses noch etwas auf und füllt noch eventuell verbliebene Hohlräume aus.
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Die Erfindung wird nachfolgend Beispielhaft und in nichteinschränkender Weise mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Die in den Zeichnungen gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können unabhängig von konkreten Merkmalskombinationen allgemeine Merkmale der Erfindung sein. Es zeigen:
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1a eine dreidimensionale Ansicht eines Innenblechs mit einer Randflanschkante;
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1b eine dreidimensionale Ansicht zweier Innenbleche mit einer Randflanschkante;
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2a ein Innenblech mit einem selbstklebenden Band; und
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2b ein Schnitt I-I durch das Innenblech aus 2a;
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3 eine dreidimensionale Darstellung einer möglichen Ausgangslage für eine Falzverbindung;
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4a bis 4c zeigen in schematischer und nicht maßstabsgerechter Schnittdarstellung die Abfolge eines Falzvorganges;
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5 ein abgeschlossener Falzvorgang mit einem Innenblech und Außenblech; und
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6 eine Rohkarosserie mit einem zu falzenden Außenblech.
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1a zeigt einen Randflansch 1 der schematisch einen Ausschnitt eines Innenblechs 2 darstellt, wobei der Randflansch 1 eine Randflanschkante 3 aufweist. Die Randflanschkante 3 ist ein äußerer Endabschnitt des Innenblechs 2 mit einer Breite B die durch die in 1a dargestellte Strichpunktlinie begrenzt wird. In 1b ist eine alternative Ausführung des Randflansches 1 gezeigt, wobei hier zwei Innenbleche 2 einen Randflansch 1 bilden. Der Randflansch 1 verfügt wiederum über eine Randflanschkante 3, die einen äußeren Endabschnitt der Innenbleche 2 bildet. Der Randflansch 1 ist jedoch nicht auf eine bestimmte Anzahl von Innenblechen 2 beschränkt und kann z. B. auch durch drei Innenbleche 2 gebildet werden. In einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Randflanschkante 3 des Randflansches 1 mit einem selbstklebenden Band 4 beklebt. Dabei wird das selbstklebende Band 4 auf eine erste Seite 5 des Innenblechs 2 und auf eine zweite Seite 6 des Innenblechs 2 unter Einschluss und Umhüllung der Spitze 7 aufgeklebt. Die Breite des selbstklebenden Bandes 4 entspricht dabei in etwa der doppelten Breite B der Randflanschkante 3. Das selbstklebende Band 4 ist dabei auf der der Randflanschkante 3 abgewandten Seite 8 mit einer Abziehfolie 9 belegt, wie in der Schnittdarstellung in 2b zu erkennen. Die Abziehfolie 9 ist eine Schutzfolie in der Art einer Wachsfolie, die das selbstklebende Band vor Beschmutzung und vorzeitigem und ungewolltem Ankleben schützt.
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Wie aus 2b ersichtlich, ist die Abziehfolie 9 in zwei Folienhälften 10a, b über die Trennlinie 11 geteilt. Wie aus 2b weiterhin ersichtlich, wird die Abziehfolie 9 so auf die Randflanschkante 3 appliziert, dass die Trennlinie 11 dabei in etwa auf der Spitze 7 der Randflanschkante 3 verläuft. Das selbstklebende Band 4 wird auf die Randflanschkante 3 entweder manuell oder maschinell über eine Führungseinrichtung aufgebracht. Dabei wird das selbstklebende Band 4 in etwa mittig an die Spitze 7 der Randflanschkante 3 herangeführt, so dass die Trennlinie 11 parallel oder entlang der durch die Spitze 7 vorgegebenen Bahn verläuft. Nachfolgend werden dann die gegenüberliegenden Seiten der mit den Folienhälften 10a, b belegten Seiten des selbstklebenden Bandes 4 an die erste Seite 5 und zweite Seite 6 des Innenblechs 5 herangeführt und mit der Randflanschkante 3 klebend verbunden. Zur Zuführung des selbstklebende Bandes 4 zum Innenblech 2 wird das selbstklebende Band 2 von einer Rolle abgewickelt in der das selbstklebende Band 4 schneckenförmig aufgewickelt ist. Dabei bildet die Abziehfolie 9 jeweils eine Trennlage zwischen den einzelnen Lagen des selbstklebenden Bandes 4, sodass die einzelnen Lagen des von sich aus klebenden Bandes 4 nicht aneinander verkleben.
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Die Abziehfolie 9 kann beim Aufbringen des selbstklebenden Bandes 4 auf die Randflanschkante 3 durch eine an sich bekannte Schneideinrichtung in zwei Hälften getrennt werden, um die Trennlinie 11 auszubilden. Bevorzugt wird jedoch die Trennlinie 11 bereits bei Herstellung des selbstklebenden Bandes 4 erzeugt, indem beim oder vor dem Aufbringen der Abziehfolie 9 auf das selbstklebende Band 4 die Abziehfolie 9 bereits in zwei Folienhälften 10a, b geteilt wird. Dabei werden die beiden Folienhälften 10a, b so auf dem selbstklebenden Band 4 positioniert, dass diese entlang der Trennlinie 11 um eine gewisse Breite überlappen. Die Überlappung verhindert, dass die einzelnen, aufgewickelten Lagen auf der Trommel nicht gegeneinander verkleben. Die Steifigkeit der Abziehfolie 9 ist so bemessen, dass diese sich im Bereich der Krümmung der Spitze 7 der Randflanschkante 3 von dem selbstklebenden Band 4 beim Applizieren des selbstklebenden Bandes 4 auf der Randflanschkante 3 ablöst. Im Bereich der sich ablösenden Abziehfolie 9 bilden sich somit zwei freistehende Enden 12a, b der Abziehfolie 9.
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Die gemäß 2a vorbereitete Randflanschkante 3 ist nun fertig für die Herstellung einer Falzverbindung. In einem nächsten Schritt wird nun gemäß 3 ein Außenblech 13 zu der Randflanschkante 3 positioniert. Dies wird an einem von der Randflanschkantenvorbereitung räumlich getrennten Montageort durchgeführt. Die Abziehfolie 9 wird erst kurz vor diesem Prozessschritt von der der Randflanschkante 3 abgewandten Seite 8 abgenommen, sodass das selbstklebende Band 4 bzw. die abgewandte Seite 8 des selbstklebenden Bandes 4 nicht verschmutzt. Zur Vorbereitung des Falzvorganges ist das Außenblech 13 um einen Überstand 14 abgewinkelt, wobei der Winkel in etwa 90° beträgt. Der Winkel kann aber auch kleiner oder größer als 90° sein, wobei sich herausgestellt hat, dass ein Winkel von ungefähr 90° ein optimaler Ausgangspunkt für ein nachfolgendes Falzen ist. Nach dem Abnehmen der Abziehfolie 9 wird das Innenblech 2 nun auf die Innenseite 15 des Außenblechs 13 positioniert und zwar so, dass das Innenblech 2 bzw. dessen Spitze 7 nicht bündig ist mit der Blechkante 16 des Außenblechs 13. Die Randflanschkante 3 des Innenblechs 2 wird vielmehr um den Überstand 14 des Außenblechs 13 von der Blechkante 16 beabstandet auf der Innenseite 15 des Außenblechs 13 abgelegt. Mit anderen Worten wird die Spitze 7 bzw. die Randflanschkante 3 des Innenblechs 2 in den durch den Überstand 14 des Außenblechs 13 gebildeten Winkel abgelegt. Dabei ist der Überstand 14 so bemessen, dass dieser in etwa der Breite der Randflanschkante 3 entspricht.
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In den 4a bis 4c ist der an sich bekannte Falzvorgang nochmals schematisch dargestellt. Die 4a zeigt ein Außenblech 13 mit einem hochgestellten bzw. abgestellten Überstand 14 und einem Innenblech 2 mit einem Randflansch 1 der eine Randflanschkante 3 aufweist. Das Außenblech 13 und die Randflanschkante 3 sind bereits zueinander positioniert und ausgerichtet und liegen beispielsweise auf einem nicht gezeigten Falztisch auf (Table-Top-Verfahren). Durch Umlegen des Überstandes 14 des Außenblechs 13 wird in an für sich bekannter Weise eine formschlüssige Falzverbindung zwischen dem Außenblech 13 und dem Randflansch 1 erzeugt, wozu der Überstand 14 in Richtung des Randflansches 1 umgebogen und auf die Randflanschkante 3 des Innenblechs 2 gedrückt wird, sodass der Überstand 14 des Außenblechs 13 in seiner Falzendlage die Randflanschkante 3 des Randflansches 1 umschließt, wie in 4c gezeigt. In den in den 4a bis 4c gezeigtem Ausführungsbeispiel wird der gesamte Falzvorgang in einem Arbeitsgang mit Hilfe eines bewegungsgeführten Falzrades 18 durchgeführt. Hierzu wird das Falzrad 18 von außen an den Überstand 14 des Außenblechs 13 angelegt, sodass dieses das Falzrad 18 flächig berührt, wie in 4a gezeigt. Das Falzrad 18 führt nun gemäß 4b eine Schwenkbewegung A aus und wird gleichzeitig durch lineare Verschiebung V dem sich umbiegenden Überstand 14 sukzessive nachgeführt. Die Bewegung des Falzrades 18 ist eine Kombination aus Rotation A und Verschiebung V, wobei sich die Verschiebungsrichtung V fortlaufend in Abhängigkeit von der Schwenkposition ändert. Die in den umzubiegenden Überstand 14 eingeleiteten Umform- bzw. Biegekräfte F wirken stets bzw. zu jedem Zeitpunkt des Falzvorganges, das heißt in jeder Schwenkposition, senkrecht auf den Überstand 14 ein. Das Falzrad 18 ist in einer nicht gezeigten Werkzeugvorrichtung angeordnet und wird mit Hilfe einer zu dieser Werkzeugvorrichtung gehörenden Werkzeugkinematik bewegt. Die Werkzeugkinematik ist z B.
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In der Patentschrift
DE 10 2005 012 310 B3 beschrieben. Eine fertig abgeschlossene Falzverbindung ist in
5 dargestellt. Dabei wird um das Innenblech
2 im Bereich einer Randflanschkante
3 ein Außenblech
13 derart gefalzt, dass der Überstand
14 auf der Randflanschkante
3 zu liegen kommt. Eine beispielhafte Anwendung eines solchen Falzverfahrens bzw. einer solchen Falzverbindung
17 ist in der
6 dargestellt. In
6 ist eine Rohkarosserie
19 dargestellt, an die ein Seitenaußenblech
20 gefügt werden soll. Das Seitenaußenblech
20 zeigt eine vordere und hintere Einstiegsöffnung
21a, b. Mit dieser korrespondieren vordere und hintere Einstiegsöffnungen
22a, b der Rohkarosserie
19. Die vordere Einstiegsöffnung
22a der Rohkarosserie
19 verfügt über eine umlaufende Randflanschkante
3. Diese Randflanschkante
3 der Rohkarosserie
19 wird im Bereich des Schwellers durch ein warm umgeformtes Bauteil und ein hochfestes Bauteil gebildet. Das Seitenaußenblech
20 ist hingegen aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Das Seitenaußenblech
20 wird nun im Bereich der Einstiegsöffnung unter Ausbildung einer zumindest partiellen Falzverbindung
17 an die Rohkarosserie
19 gefügt. Dabei dient das selbstklebende Band
4 nicht nur in bekannter Weise zur Abdichtung der Falzverbindung gegen eindringendes Wasser, sondern bewirkt gleichzeitig eine galvanische Trennung des Aluminiumaußenhautbauteils von der Stahlkarosserie.
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Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Sie kann im Rahmen der Ansprüche unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Randflansch
- 2
- Innenblech
- 3
- Randflanschkante
- 4
- selbstklebendes Band
- 5
- erste Seite
- 6
- zweite Seite
- 7
- Spitze
- 8
- abgewandte Seite
- 9
- Abziehfolie
- 10a, b
- Folienhälfte
- 11
- Trennlinie
- 12a, b
- freistehendes Ende
- 13
- Außenblech
- 14
- Überstand
- 15
- Innenseite des Außenblechs
- 16
- Blechkante
- 17
- Falzverbindung
- 18
- Falzrad
- 19
- Rohkarosserie
- 20
- Seitenaußenblech
- 21a, b
- vordere, hintere Einstiegsöffnung
- 22a, b
- vordere, hintere Einstiegsöffnung
