DE102017115285A1

DE102017115285A1 - Flexibles Falzwerkzeug

Info

Publication number: DE102017115285A1
Application number: DE102017115285.7A
Authority: DE
Inventors: Judith Schwöbel; Tobias Höffel; Yannick Kieffer; Jonas Rasch
Original assignee: Tenneco GmbH
Current assignee: Tenneco GmbH
Priority date: 2017-07-07
Filing date: 2017-07-07
Publication date: 2019-01-10
Anticipated expiration: 2037-07-08
Also published as: DE102017115285B4

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Falzwerkzeug 1 zum Verbiegen zumindest eines Blechrands 30 eines Werkstücks 3, aufweisend eine Aufnahme 110 und eine Rolle 120 mit einer Rotationsachse 121 und aufweisend eine Gegenaufnahme 210 und eine Gegenrolle 220 mit einer Drehachse 221, wobei die Rolle 120 ein erstes Segment 122 mit einer ersten Anlagefläche 123 aufweist, wobei die Gegenrolle 220 ein Basissegment 222 mit einer ersten Gegenanlagefläche 223 aufweist, wobei die Rolle 120 und die Gegenrolle 220 in eine relative Position P1 bringbar sind, in der die erste Anlagefläche 123 und die erste Gegenanlagefläche 223 in Bezug auf eine axiale Richtung der Rotationsachse 121 zumindest teilweise auf gleicher Höhe und nebeneinander platzierbar sind, und wobei zwischen der ersten Anlagefläche 123 und der ersten Gegenanlagefläche 223 ein Radialspalt 51 mit einer Breite B einstellbar ist, wobei die Rolle 120 und die Gegenrolle 220 zumindest in Bezug auf die radiale Richtung der Rotationsachse 121 relativ zueinander bewegbar und festsetzbar sind, sodass die Breite B variierbar ist. Die Rolle 120 weist ein zweites Segment 124 mit einer zweiten Anlagefläche 125 auf, wobei das zweite Segment 124 in Bezug auf die axiale Richtung der Rotationsachse 121 über dem ersten Segment 122 platziert ist und eine Schulter 128 ausbildet, wobei das Basissegment 124 zumindest teilweise unterhalb der Schulter 128 positioniert ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Falzwerkzeug zum Verbiegen zumindest eines Blechrands eines Werkstücks, aufweisend eine Aufnahme und eine Rolle mit einer Rotationsachse, wobei die Rolle an der Aufnahme drehbar befestigt ist, und aufweisend eine Gegenaufnahme und eine Gegenrolle mit einer Drehachse, wobei die Gegenrolle an der Gegenaufnahme drehbar befestigt ist, wobei die Rolle ein erstes Segment mit einer ersten Anlagefläche aufweist, wobei die erste Anlagefläche eine Höhe H1 und einen Durchmesser D1 aufweist, wobei die Gegenrolle ein Basissegment mit einer ersten Gegenanlagefläche aufweist, wobei die erste Gegenanlagefläche eine Höhe h1 und einen Durchmesser d1 aufweist, wobei die Rolle und die Gegenrolle in eine relative Position P1 bringbar sind, in der die erste Anlagefläche und die erste Gegenanlagefläche in Bezug auf eine axiale Richtung der Rotationsachse zumindest teilweise auf gleicher Höhe und nebeneinander platzierbar sind und dass zwischen der ersten Anlagefläche und der ersten Gegenanlagefläche ein Radialspalt mit einer Breite B einstellbar ist, wobei die Rolle und die Gegenrolle zumindest in Bezug auf die radiale Richtung der Rotationsachse relativ zueinander bewegbar und festsetzbar sind, so dass die Breite B variierbar ist.
Ferner bezieht sich die Erfindung auf zwei Verfahren zum Verbiegen zumindest eines ersten Blechrands eines fixierten ersten Werkstücks mit einer Stärke S1, wobei der erste Blechrand eine Außenseite, eine Innenseite und einen freien Rand aufweist und einen auszubildenden Abkantabschnitt sowie einen Basisabschnitt aufweist, die über eine Kante getrennt sind.
Es ist bereits eine Falzvorrichtung aus der EP 1 640 080 A2 bekannt. Die Falzvorrichtung weist drei Rollenpaare mit jeweils einer Rolle und einer Gegenrolle auf. Zwischen den Anlageflächen der Rolle und der entsprechenden Gegenrolle besteht ein definierter Winkel, der für sich zwar nicht verändert werden kann. Jedes Rollenpaar weist aber einen anderen Winkel auf. Die Rollen und Gegenrollen können über eine Stelleinrichtung gegeneinander vorgespannt werden.
Eine aktive Bewegung zwecks Änderung der relativen Lage zwischen Rolle und Gegenrolle ist jedoch nicht vorgesehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Falzwerkzeug derart auszubilden und anzuordnen und zwei Verfahren derart zu entwickeln, dass der Falzvorgang optimiert wird und die Anforderungen an den zu bearbeitenden Blechrand minimiert werden.
Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass die Rolle ein zweites Segment mit einer zweiten Anlagefläche aufweist, wobei die zweite Anlagefläche eine Höhe H2 und einen Durchmesser D2 > D1 aufweist, wobei das zweite Segment in Bezug auf die axiale Richtung der Rotationsachse über dem ersten Segment platziert ist und eine Schulter ausbildet, wobei in der Position P1 das zweite Segment und das Basissegment in Bezug auf die axiale Richtung der Rotationsachse übereinander liegen, so dass das Basissegment zumindest teilweise unterhalb der Schulter positioniert ist.
Somit kann der Blechrand eines Werkstücks gefalzt werden, ohne dass der Blechrand eine Vorbiegung aufweisen muss. Zusätzlich kann in dem zu falzenden Blechrand ein zweiter Blechrand eines zweiten Werkstücks aufgenommen bzw. eingefasst werden, wobei der zweite Blechrand im Blechrand verklemmt wird. Über die Verklemmung können zwei Werkstücke mit hoher Dichtigkeit und stabil verbunden werden. Weiterhin können die verklemmten Blechränder an eines der Werkstücke angelegt werden.
Der Begriff Rolle und Gegenrolle ist extensiv auszulegen und so ist die Anwendung eines jeden beliebigen Rollkörpers und auch von Gleitrollen entsprechend denkbar. Weist eine Gleitrolle keine Rotationsachse auf, so tritt deren Mittelachse entsprechend an Stelle der Rotationsachse. Es ist möglich, dass die jeweilige Rolle bzw. Gegenrolle einteilig oder mehrteilig ausgeführt ist.
In Bezug auf die Anordnung der Rollen ist es denkbar, dass die Rotationsachse und die Gegenrotationsachse parallel angeordnet sind und/oder die erste Anlagefläche parallel zur ersten Gegenanlagefläche angeordnet ist. Statt der parallelen Anordnung ist jeweils unabhängig voneinander auch eine angestellte Anordnung möglich. Insbesondere eine Anstellung zwischen der Rotationsachse und der Gegenrotationsachse und vorzugsweise parallele Anlageflächen. Durch die Anstellung der Achsen kann das Falzwerkzeug individuell an die durch das Werkstück definierten räumlichen Gegebenheiten angepasst werden. Eine parallele Ausrichtung der Anlageflächen ist für das Verfalzen vorteilhaft und minimiert Querkräfte, die beim Abrollen der Rollen entlang des Blechrands auftreten können.
Ferner wird die Aufgabe gelöst durch das Verfahren zum Verbiegen zumindest eines ersten Blechrands eines fixierten ersten Werkstücks, wobei zum Verformen ein Falzwerkzeug wie beschrieben verwendet wird, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist:

1. Anlegen der zweiten Anlagefläche an die Außenseite des auszubildenden Abkantabschnitts und Anlegen der ersten Gegenanlagefläche an die Innenseite des auszubildenden Basisabschnitts;
2. Relativbewegung der Rolle und der Gegenrolle zueinander in Position P1 zumindest in eine radiale Richtung Ri1 der Rotationsachse, so dass die Breite B des Radialspalts verringert wird und das zweite Segment und das Basissegment in Bezug auf die axiale Richtung der Rotationsachse zumindest teilweise übereinander liegen und der Abkantabschnitt im Bereich des oberen Endes von der ersten Gegenanlagefläche um einen Winkel 180°- α abgeknickt wird.

Durch dieses Verfahren wird ein Blechrand ohne Vorbiegung derart ausgebildet, dass er eine Vorbiegung erfährt. Der Blechrand kann dann durch das folgende Verfahren weiter bearbeitet werden. Das Verfahren macht sich dabei die Vorteile zu Eigen, die schon zur Vorrichtung entsprechend beschrieben wurden.
In der Position P1 kann die Breite B minimal bis auf die Stärke 2 x S1 des gefalzten Blechrands verringert werden, so dass eine besonders definierte Abkantung gewährleistet ist. Wird das Verfahren gleichzeitig für mehrere Blechränder angewandt, so kann die Breite B mindestens auf die Summe der Stärken der zwischen den Rollen befindlichen Blechränder verringert werden. Die erste Anlagefläche und die erste Gegenanlagefläche liegen zumindest mittelbar an den Blechrändern bzw. an den Werkstücken an.
Weiterhin wird die Aufgabe gelöst von dem Verfahren zum Verbiegen zumindest eines Blechrands eines fixierten Werkstücks, wobei der Abkantabschnitt und der Basisabschnitt auf der Innenseite einen Winkel α mit 90° <= α < 180° einschließen, wobei zum Verformen ein Falzwerkzeug mit einer Rolle und einer Gegenrolle verwendet wird, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist:

1. Anlegen der Rolle an der Außenseite des Basisabschnitts im Bereich der Kante und Anlegen der Gegenrolle an dem freien Rand im Bereich der Außenseite des Abkantabschnitts;
2. Bewegen der Gegenrolle relativ zum Basisabschnitt in Richtung des Basisabschnitts, wobei der Winkel α auf kleiner 90° verringert wird;
3. Bewegen der Gegenrolle relativ zum Basisabschnitt in zumindest einer Richtung Ri3 normal zum Basisabschnitt, wobei der Winkel α weiter verringert wird.

Mithilfe dieses Verfahrens kann ein Blechrand in Bezug auf das erste Verfahren weiter verbogen werden, wobei eine Vorbiegung, wie sie etwa im ersten Verfahren gewährleistet ist, Voraussetzung dafür ist, dass das Verfahren Anwendung finden kann. Ferner ist es möglich mit diesem Verfahren den zweiten Blechrand eines zweiten Werkstücks zu fassen, wobei der zweite Blechrand im ersten Blechrand verklemmt wird. Über die Verklemmung können zwei Werkstücke mit hoher Dichtigkeit und stabil verbunden werden. Der zweite Blechrand kann auch wie der erste Blechrand verbogen werden.
Eine wesentliche Vorgabe des Verfahrens ist die Anlage der Rolle an der Außenseite des Basisabschnitts im Bereich der Kante, denn dadurch wird verhindert, dass der Basisabschnitt des Blechrands aufgrund von Kräften, die in normaler Richtung zum Basisabschnitt wirken, wegknickt bzw. verformt.
Zur Ausführung des Verfahrens ist grundsätzlich die Verwendung einer beschriebenen Vorrichtung möglich. Die Vorteile der Vorrichtung gelten dann entsprechend auch für das Verfahren. In diesem Fall kann dann der freie Rand an die Stirnfläche der Gegenrolle angelegt werden und/oder der Basisabschnitt an die erste Anlagefläche angelegt werden. Außerdem können im dritten Verfahrensschritt die Rollen erneut in die Position P1 durch eine relative Bewegung der Rollen zueinander bewegt werden.
Mit dem Abschluss des Verfahrensschritts 3 kann der Winkel α = 0° betragen. Die Breite B beträgt im minimalen Fall das Doppelte der Stärke S1 des Blechrandes. Wird der Blechrand um einen zweiten Blechrand gelegt, bzw. einen zweiten Blechrand gefasst, so ergibt sich eine Breite B von mindestens 2 S1 + S2.
Grundsätzlich ist es möglich, das Verfahren direkt im Anschluss an das zuvor beschriebene Verfahren durchzuführen. Weiterhin ist es möglich, dass die beschriebenen Bewegungen nur anteilig erfolgen, mithin die tatsächlich ausgeführten Bewegungen weitere Richtungskomponenten aufweisen, wie beispielsweise das umlaufende Bewegen entlang des Blechrandes.
Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn das Falzwerkzeug zumindest ein aktives Stellmittel aufweist, über welches die Aufnahme mit der Rolle relativ zur Gegenaufnahme mit der Gegenrolle zumindest in zwei entgegengesetzte Richtungen Ri1, Ri3 radial zur Rotationsachse aktiv bewegbar ist, so dass die Breite B des Radialspalts einstellbar ist. Durch Anwendung eines aktiven Stellmittels kann der Spalt zwischen Rolle und Gegenrolle aktiv eingestellt werden. Dies ist vorteilhaft gegenüber einer Verfahrensweise, bei der beide Rollen über ein Federelement lediglich vorgespannt sind. Denn in dem zuletzt genannten Fall ändert sich der Spalt, sobald die vom Blechrand aufgebrachten Gegenkräfte größer sind als besagte Vorspannkraft. Bei Anwendung eines aktiven Stellmittels wird die Spaltbreite durch das Stellmittel definiert und verbleibt somit der Einstellung entsprechend konstant.
Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn die Rolle eine gekrümmte Stirnfläche mit einem Radius R1 und die Gegenrolle eine gekrümmte Basisstirnfläche mit einem Radius r1 aufweist oder wenn die Rotationsachse und die Drehachse einen Winkel θ einschließen, mit 0 < θ <= 60°, wobei die erste Anlagefläche und die erste Gegenanlagefläche den Radialspalt einschließen. Durch die Anwendung des entsprechenden Radius an die jeweilige Stirnfläche wird ein Verkanten der jeweiligen Rolle beim Bewegen der Stirnfläche über die Werkstückoberfläche verhindert, wenn die jeweilige Stirnfläche versehentlich gegen das Werkstück zur Anlage kommt. Die beiden Radien R1 und r1 können gleich oder unterschiedlich sein. Im Falle gleicher Radien werden die Anlagefläche und die Gegenanlagefläche an ihrem unteren Ende jedoch nicht auf gleicher Höhe abschließen, weil durch die Anwendung der verschieden großen Durchmesser D1, d1 der Einfluss des Stirnseitigen Radius auf die Höhe der jeweiligen Anlagefläche bzw. Gegenanlagefläche Einfluss hat. Zur Vermeidung besagter Verkantung kann alternativ eine Anstellung der beiden Rollenachsen vorgesehen sein. Die Rollen weisen jedoch in diesem Fall eine im Querschnitt trapezförmige Form auf, sodass zwischen den Rollen ein in etwa konstanter Spalt erreicht wird. Durch die Verkippung der Achsen wird eine flächige Berührung der Rolle, mithin ein Verkanten mit dem Werkstück verhindert. Durch die trapezförmige Form entsteht der gewünschte Spalt, der vorzugsweise konstante Breite hat bzw. der aufzubringenden Form für den Rand nach ausgebildet ist, wobei die erste Anlagefläche und die erste Gegenanlagefläche soweit parallel zueinander angeordnet sind. Auf eine entsprechende Profilierung der jeweiligen Anlagefläche kommt es dabei nicht an.
Vorteilhaft kann es auch sein, wenn zwischen der ersten Anlagefläche und der zweiten Anlagefläche ein Winkel α mit α >= 90° vorgesehen ist. Durch Anwendung eines Winkels α von mehr als 90° wird gewährleistet, dass der Abkantabschnitt relativ zum Basisabschnitt einen Winkel von mehr als 90° ausweist. Dies wiederum gewährleistet die sich anstellende Falzbewegung bzw. Falzverformung des Abkantabschnitts, sodass durch Anlegen der Gegenrolle gegen den Abkantabschnitte eine in radiale Richtung wirkende Anlagekraft gegen die Rolle bzw. erste Anlagefläche gewährleistet ist. Für den Winkel α kann ein Bereich von 95° bis 150° oder 110° bis 120° vorteilhaft sein.
Dabei kann es vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass das zweite Segment im oberen Bereich der zweiten Anlagefläche eine Einlaufschräge aufweist. Die Einlaufschräge im Bereich des zweiten Segments kann dabei als Radius oder als Fase ausgebildet sein. Durch die Einlaufschräge wird der Schleifwinkel zwischen der zweiten Anlagefläche und dem Blechrand verringert. In Fall der Fase kann ein Winkel β in einem Bereich von 120° bis 160° oder von 140° bis 160° vorteilhaft sein.
Von besonderer Bedeutung kann für die vorliegende Erfindung sein, wenn die Gegenrolle ein Zusatzsegment mit einer zweiten Gegenanlagefläche mit einem Durchmesser d2 < d1 und einer Höhe h2 aufweist, wobei das Zusatzsegment in Bezug auf die axiale Richtung der Rotationsachse über dem Basissegment platziert ist. Durch die Anwendung des Zusatzsegments kann ein definierter Spalt bzw. eine definierte Verformung des Abkantabschnitts in Bezug auf die Wirkung des Zusatzsegments als Gegenhalter gewährleistet werden. Die jeweiligen Segmente der Rollen sind in axialer Richtung benachbart bzw. gegenüberliegend zueinander geordnet. Dabei ist das obere Ende der ersten Anlagefläche und das obere Ende der Gegenanlagefläche auf gleicher Höhe platziert, das heißt, das obere Ende der ersten Anlagefläche schließt mit dem oberen Ende der ersten Gegenanlagefläche ab.
Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung kann es von Vorteil sein, wenn die zweite Gegenanlagefläche und die erste Gegenanlagefläche ein Winkel δ mit δ = 360°- α einschließen. Durch Anwendung besagten Winkels δ wird ein gleichmäßiger Spalt zwischen dem ersten Segment und dem Basissegment einerseits und dem zweiten Segment und dem Zusatzsegment andererseits gewährleistet.
Vorteilhaft kann es ferner sein, wenn in der Position P1 die erste Anlagefläche mit Bezug zur Richtung der Rotationsachse zumindest am oberen Ende auf gleicher Höhe wie die erste Gegenanlagefläche angeordnet ist. Durch Anordnen auf gleicher Höhe wird gewährleistet, dass ausgehend von einem Basisabschnitt des Blechrandes ein definiertes Abkanten des Abkantabschnitts auf der Höhe der jeweiligen Anlagefläche gewährleistet ist.
Außerdem kann es vorteilhaft sein, wenn die erste Anlagefläche und die erste Gegenanlagefläche am unteren Ende einen axialen Versatz V aufweisen, mit 0,01 H1 <= V >= 0,5 H1. Wie bereits ausgeführt, ergibt sich dieser axiale Versatz mit Bezug auf die Rotationsachse durch Anwendung des gleichen Krümmungsradius für beide Stirnseiten und gleichzeitige Anwendung eines größeren Durchmessers d1 für die Gegenrolle. Der Versatz lässt sich durch entsprechende Anwendung verschiedener Krümmungsradien in Abhängigkeit der angewendeten Durchmesser entsprechend variieren.
Schließlich kann es von Vorteil sein, wenn das Verfahren um folgende Verfahrensschritte ergänzt wird:
Anlegen einer Formfläche einer Formrolle mit einer Schwenkachse an den Blechrand und Kippen der Formrolle um die Schwenkachse entlang einer Richtung Ri6, so dass ein Winkel ε verringert wird, der zwischen dem Blechrand dem entsprechenden Werkstück definiert ist oder Anlegen der Basisstirnfläche der Gegenrolle oder der Stirnfläche der Rolle an den Blechrand; Verfahren der Gegenrolle oder der Rolle derart, dass der Winkel ε verringert wird. Nach dem Umlegen des Abkantabschnitts um den Basisabschnitt bzw. das Verfalzen von Abkantabschnitt und Basisabschnitt bei gleichzeitiger sandwichartiger Verklemmung eines weiteren Werkstückrandes kommt ein Umlegen dieses auf diese Weise erzeugten Falzrandes in Betracht. Dies kann erfolgen über eine separate Formrolle mit entsprechenden Schwenk- und Bewegungsachsen. Alternativ hierzu kann aber auch die Rolle oder die Gegenrolle bzw. deren Stirnseite angewendet werden, um den Falzrand letztlich umzulegen. Dabei ist vorzugweise eine kombinierte radiale und axiale Bewegung der jeweiligen Rolle notwendig, um den Falzrand ausgehend von der aufrechten Position in eine abgeknickte horizontale bzw. flache Position zu bringen.
Das Umlegen bzw. Einstellen des Winkels ε kann kontinuierlich durch Umlauf der jeweiligen Rolle erfolgen, sodass ein Umlauf von mehr als 360° um das Werkstück notwendig ist, um die endgültige Lage des Falzrandes zu erzeugen.
Vorteilhaft kann es hierzu auch sein, wenn die Stirnfläche und/oder die Basisstirnfläche mit Abstand zum Werkstück geführt wird. Der Abstand wird möglichst klein gehalten, um eine Anlage der jeweiligen Anlagefläche über einen maximalen Bereich des zu falzenden Randes zu erreichen. Ein Verkanten der jeweiligen Stirnfläche wird jedoch dadurch verhindert. Zudem wird ein Verschleiß der jeweiligen Stirnfläche damit verhindert.
Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn die Rolle und die Gegenrolle entlang des Blechrands in einer Richtung Ri2 abgerollt werden. Wie bereits ausgeführt, erfolgt das Verfalzen bzw. Umlegen nicht auf einmal. Durch Umfahren des Werkstücks wird sozusagen stufenweise ein Verfalzen bzw. Umlegen oder Abkanten erreicht. Dabei werden Teile des Randes mehrfach durch die jeweilige Rolle beaufschlagt.
Letztlich kann es von Vorteil sein, wenn ein zweiter Blechrand mit der Stärke S2 vorgesehen ist, der zwecks Einfassung in den ersten Blechrand zumindest gegen die Innenseite des Basisabschnitts angelegt wird. Es ist auch möglich, mindestens einen oder mehrere Blechränder mitzufalzen. Dies kann erfolgen im Rahmen eines sandwichartigen Einschließens dieser Ränder zwischen dem Basisabschnitt und dem Abkantabschnitt des abgekanteten Blechrandes. Alternativ können aber auch mehrere Blechränder insgesamt abgekantet werden und entsprechend sandwichartig verpresst werden. Der Verfahrensschritt 1 nach Anspruch 10 muss für diesen Fall dahingehend modifiziert werden, dass die zweite Anlagefläche an die Außenseite des auszubildenden Abkantabschnitts angelegt wird, dass die erste Seite des zweiten Blechrands an Innenseite des auszubildenden Basisabschnitts angelegt wird und dass die zweite Seite des zweiten Blechrands an der ersten Gegenanlagefläche angelegt wird.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigen:

1 eine Prinzipskizze des Falzwerkzeugs 1 mit Rolle und Gegenrolle;
2 eine alternative Ausführungsform mit geänderter Gegenrolle;
3 eine weitere Ausführungsform in Bezug auf die Architektur der Rollenachsen;
4 Eine Prinzipskizze der Ausbildung des zweiten Segments 124;
5a-5c Ein Verfahren zum Verbiegen eines ersten Blechrandes;
6a-6d Ein Verfahren zum weiteren Verbiegen eines Blechrandes;
7a-7c Ein Verfahren zum Umlegen eines gefalzten Blechrandes.

Das Falzwerkzeug 1 nach 1 weist zwei Aufnahmen 121, 221 auf, welche über ein Stellmittel 230 verbunden sind. An der jeweiligen Aufnahme 121, 221 ist eine Rolle 120 bzw. eine Gegenrolle 220 drehbar angeordnet. Während die Rolle 120 einen Durchmesser D1 aufweist, weist die Gegenrolle 220 einen größeren Durchmesser d1 auf. Während die Gegenrolle 220 lediglich ein Basissegment 222 aufweist, besteht die Rolle 120 aus einem ersten Segment 122 sowie einem zweiten Segment 124. Das zweite Segment 124 ist oberhalb des ersten Segments 123 angeordnet und weist eine trapezförmige Querschnittsform auf. Beide Segmente 122, 124 liegen in axialer Richtung gegeneinander an, wobei das erste Segment eine Höhe H1 und das zweite Segment eine Höhe H2 aufweist. Das erste Segment 122 der Rolle 120 ist mit Bezug auf das obere Ende auf gleicher Höhe platziert wie die Gegenrolle 220 bzw. das Basissegment 222. Das Basissegment 222 weist wiederum eine Höhe h1 auf, welche sich nach 5a von der Höhe H1 des ersten Segments 122 der ersten Rolle 120 unterscheiden kann.
Das erste Segment 122 weist eine Basisstirnfläche 126 auf, welche mit einem Radius R1 versehen ist. Das Basissegment 222 weist ebenfalls eine Stirnfläche 226 auf, welche mit einem Krümmungsradius r1 versehen ist. Die Krümmungsradien R1, r1 sind etwa gleich groß.
Zwischen der ersten Anlagefläche 123 und der ersten Gegenanlagefläche 223 ist ein Radialspalt 51 der Breite B vorgesehen. Durch besagtes Stellmittel 230 kann die Breite B des Radialspaltes 51 aktiv verändert bzw. eingestellt werden.
Das zweite Segment 124 der Rolle 120 weist eine zweite Anlagefläche 125 auf. Die zweite Anlagefläche 125 schließt mit der ersten Anlagefläche 123 einen Winkel α von ca. 100° ein.
Nach Ausführungsbeispiel 2 weist die Gegenrolle 220 ein Zusatzsegment 224 auf, welches oberhalb des Basissegments 222 platziert ist. Das Zusatzsegment 224 weist ebenfalls eine trapezförmige Querschnittsform auf und ist mit Bezug zum zweiten Segment 124 der Rolle 120 umgekehrt positioniert, so dass sich ein Spalt 52 ergibt. Das Zusatzsegment 224 weist eine zweite Gegenanlagefläche 225 auf. Die zweite Gegenanlagefläche 225 schließt mit der ersten Gegenanlagefläche 223 einen Winkel δ ein. Bei δ handelt es sich um den Ergänzungswinkel zu a, sodass gilt: α + δ = 360°. Mithin schließen die zweite Gegenanlagefläche 225 und die zweite Anlagefläche 125 den Spalt 52 ein, der mit Bezug zu einer radialen Richtung die Breite B aufweist. Mit Bezug auf eine Normale innerhalb des Spaltes 52 ist die effektive Spaltbreite kleiner als B.
Während nach dem Ausführungsbeispiel 1 und 2 ein Verkanten der jeweiligen Stirnflächen 126, 226 durch Anwendung der benannten Radien verhindert wird, weist das Ausführungsbeispiel nach 3 eine alternative Ausrichtung der Rotationsachse 121 der Rolle 120 in Bezug auf die Drehachse 221 der Gegenrolle 220 auf. Die Achsen 121, 221 sind um einen Winkel θ angestellt. Zwecks Gewährleistung eines entsprechenden Spaltes zwischen dem ersten Segment 122 bzw. der ersten Anlagefläche 123 und dem Basissegment 222 bzw. der ersten Gegenanlagefläche 223 weisen beide Segmente 122, 222 einen trapezförmigen Querschnitt auf. Im Bereich des unteren Endes des so gebildeten Spaltes 51 können beide Segmente 122, 222 unmittelbar gegen bzw. bis zu dem zu verformenden Werkstück gefahren werden, ohne dass dies bei einer translatorischen Bewegung der Rollen zu einem Verkanten mit besagtem Werkstück führen würde.
Nach 4 ist auszugsweise dargestellt das zweite Segment 124 der Rolle 120. Das Segment 124 weist am oberen Ende der zweiten Anlagefläche 125 eine Einlaufschräge 127 in Form einer Fase auf. Die Einlaufschräge 127 schließt mit der zweiten Anlagefläche 125 einen Winkel β von ca. 240° ein.
In den 5a-5c wird dargestellt der Verfahrensablauf zum Verbiegen eines Blechrandes 30 eines fixierten Werkstücks 3 unter Anwendung eines anzuformenden Blechrandes 40 eines zweiten Werkstücks 4. Beide Werkstücke 3, 4 sind über einen Niederhalter 7.1, 7.2 gehalten. Der Blechrand 30 des Werkstücks 3 weist eine Außenseite 311, eine Innenseite 312 und einen freien Rand 315 auf. Ausgehend von einem Basisabschnitt 314 des Blechrandes 30 soll ein Abkantabschnitt 313 entlang einer Kante 316 abgekantet werden. Die Kante 316 ist über die dargestellte Strichlinie skizziert. Nach 5a ist der Blechrand noch gerade, mithin schließt der Basisabschnitt 314 mit dem Abkantabschnitt 313 einen Winkel α von 180° ein. Zum Verbiegen werden nunmehr beide Rollen 120, 220 in radialer Richtung Ri1 gegen die beiden Blechränder 30, 40 zur Anlage gebracht. Dabei wird der Basisabschnitt 314 gegen den zweiten Rand 40 nach 5b zur Anlage gebracht. Gleichzeitig wird der Abkantabschnitt 313 im oberen Bereich durch das zweite Segment 124 bzw. die zweite Anlagefläche 125 erfasst und entsprechend des vorstehend beschriebenen Winkels α zwischen der ersten Anlagefläche 123 und der zweiten Anlagefläche 125 verbogen bzw. abgeknickt. Als Gegenhalter fungiert die zweite Rolle 220 bzw. das Basissegment 222 mit der ersten Gegenanlagefläche 223. Sowohl das erste Segment 122 als auch das Basissegment 222 und der zweite Rand 40 befinden sich auf derselben Höhe, welche letztlich den Abknickpunkt für den Abkantabschnitt 313 bildet. Diese Verformungsbewegung wird nach 5c über den Umfang des Werkstücks in Richtung Ri2 erzeugt. Dabei wird der Abkantabschnitt 313 kontinuierlich über die Umfangsbewegung Ri2 verformt, sodass der Abkantabschnitt 313 letztlich über den gesamten Umfang besagte Verbiegung um den Winkel 180° - α erfährt.
Nach den 6a-6d wird dargestellt ein weiterer Verfahrensschritt betreffend das weitere Umlegen des Abkantabschnitts 313. Hierzu werden gemäß 6a die erste Rolle 120 mit dem unteren Ende der ersten Anlagefläche 123 im Bereich der Außenseite 311 am oberen Ende des Basisabschnitts 314 positioniert. Die zweite Rolle 220 wird mit der Stirnfläche 226 gegen den freien Rand 315 des Abkantabschnitts 313 angelegt. Der Winkel α zwischen dem Basisabschnitt 314 und dem Abkantabschnitt 313 ist größer als 90°. Durch axiale Bewegung der Gegenrolle 220 in Richtung Ri4 wird der Winkel α weiter verkleinert. Aufgrund des ursprünglichen Winkels α von mehr als 90° entsteht hierbei eine Kraftkomponente in radialer Richtung, sodass der Abkantabschnitt 313 an seinem unteren Ende, im Übergangsbereich zum Basisabschnitt 314, eine radiale Anlagekraft gegen die erste Anlagefläche 123 erfährt.
Nach weiterem axialen Verfahren der Rolle 220 in Richtung Ri4 und gleichzeitigem axialen Verfahren der Rolle 120 in dieselbe Richtung wird der Abkantabschnitt 313 weiter verbogen bzw. der Winkel α weiter verringert. Die Rolle 120 bzw. die erste Anlagefläche 123 stellt dabei den Gegenhalter dar, der die so erzeugte radiale Biegekraft aufnimmt. Da der Abkantabschnitt 313 kürzer ausgebildet ist, als der Basisabschnitt 314, ist die geringere Höhe der ersten Gegenanlagefläche 223, h1 (siehe 2) nicht nachteilig. Wie nach 6c zu sehen, wird der Abkantabschnitt 313 über besagte erste Gegenanlagefläche 223 über seine gesamte Höhe erfasst und gegen die erste Anlagefläche 123 verpresst. Letzteres erfolgt durch radiale Bewegung der beiden Rollen 120, 220 relativ zueinander in Richtung Ri3. In dieser Position nach 6c kommen beide Rollen stirnseitig gegen die beiden Werkstücke 3, 4 nahezu zur Anlage. Durch die Anwendung des stirnseitigen Radius r1, R1 wird im Fall einer stirnseitigen Anlage ein Verkanten beim Verfahren über das Werkstück 3, 4 verhindert, wenn die jeweilige Stirnfläche 126, 226 versehentlich gegen das Werkstück 3, 4 zur Anlage kommt.
Nach 6d erfolgt dieser zweite Schritt der Falzbewegung ebenfalls kontinuierlich über den Umfang in Richtung Ri2. Nach 6d ist die radiale Endposition, wie nach 6c zu sehen, noch nicht erreicht. Dieser Verformungsschritt erfolgt kontinuierlich, sodass im Ergebnis der Abkantabschnitt 313 über den gesamten Umfang gegen den Basisabschnitt 314 verpresst ist.
Der zweite Blechrand 40 wird dabei sandwichartig zwischen dem Basisabschnitt 314 und den Abkantabschnitt 313 aufgenommen und zwischen diesen fest verpresst.
Nach 7a-7c wird dargestellt die Verfahrensweise betreffend das Umlegen des so gefalzten Blechrandes. Hierbei findet Anwendung eine Formrolle 60 mit einer Formfläche 62. Die Formrolle 60 ist um die Schwenkachse 61 nach 7c schwenkbar. Die Formrolle 60 wird mittels der Formfläche 62 gegen den Rand 30, 40 im Bereich der Außenseite 311 angelegt. Die Formrolle 60 wird um die Schwenkachse 61 verschwenkt, sodass der Rand 30, 40 ausgehend von dem Winkel ε = 90° nach 7a um 90° gegen das Werkstück 4 umgelegt bzw. mit diesem nach 7b verpresst wird. Gegenüberliegend zur Formrolle 60 ist ein Werkstück 7.3 positioniert, das durch die Werkstücke 3, 4 bzw. Schalen umschlossen ist. Auch dieser Umlegprozess erfolgt nach 7c kontinuierlich über den Umfang in Richtung Ri2. Nach 7c ist der Rand bereits durch eine Teilverschwenkung um einen Winkel von etwa 60° umgelegt, um kontinuierlich in Richtung Ri2 über den Umfang gemäß oberen Bildteil vollständig verpresst zu sein. Alternativ zur Formrolle 60 kann auch die Rolle 120 oder die Gegenrolle 220 für das Umlegen des gefalzten Blechrandes Anwendung finden.
Bezugszeichenliste

1: Falzwerkzeug
110: Aufnahme
120: Rolle
121: Rotationsachse
122: erstes Segment
123: erste Anlagefläche
124: zweites Segment
125: zweite Anlagefläche
126: Basisstirnfläche
127: Einlaufschräge
128: Schulter
210: Gegenaufnahme
220: Gegenrolle
221: Drehachse
222: Basissegment
223: erste Gegenanlagefläche
224: Zusatzsegment
225: zweite Gegenanlagefläche
226: Stirnfläche
230: aktives Stellmittel
3: Werkstück, erstes Werkstück
30: Blechrand
311: Außenseite
312: Innenseite
313: Abkantabschnitt
314: Basisabschnitt
315: freier Rand
316: Kante
4: zweites Werkstück
40: zweiter Blechrand
51: Radialspalt
52: Spalt
60: Formrolle
61: Schwenkachse
62: Formfläche
7.1: Niederhalter
7.2: Niederhalter
7.3: Werkstück
D1: Durchmesser
d1: Durchmesser
D2: Durchmesser
d2: Durchmesser
H1: Höhe
h1: Höhe
h2: Höhe
H2: Höhe
P1: Position
R1: Radius
r1: Radius
Ri1: Richtung
Ri2: Richtung
Ri3: Richtung
Ri4: Richtung
Ri6: Richtung
S1: Stärke
S2: Stärke
V: Versatz
α: Winkel
β: Winkel
δ: Winkel
ε: Winkel
θ: Winkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1640080 A2 [0003]

Claims

Falzwerkzeug (1) zum Verbiegen zumindest eines Blechrands (30) eines Werkstücks (3), aufweisend eine Aufnahme (110) und eine Rolle (120) mit einer Rotationsachse (121), wobei die Rolle (120) an der Aufnahme (110) drehbar befestigt ist, und aufweisend eine Gegenaufnahme (210) und eine Gegenrolle (220) mit einer Drehachse (221), wobei die Gegenrolle (220) an der Gegenaufnahme (210) drehbar befestigt ist, wobei die Rolle (120) ein erstes Segment (122) mit einer ersten Anlagefläche (123) aufweist, wobei die erste Anlagefläche (123) eine Höhe H1 und einen Durchmesser D1 aufweist, wobei die Gegenrolle (220) ein Basissegment (222) mit einer ersten Gegenanlagefläche (223) aufweist, wobei die erste Gegenanlagefläche (223) eine Höhe h1 und einen Durchmesser d1 aufweist, wobei die Rolle (120) und die Gegenrolle (220) in eine relative Position P1 bringbar sind, in der die erste Anlagefläche (123) und die ersten Gegenanlagefläche (223) in Bezug auf eine axiale Richtung der Rotationsachse (121) zumindest teilweise auf gleicher Höhe und nebeneinander platzierbar sind und dass zwischen der ersten Anlagefläche (123) und der ersten Gegenanlagefläche (223) ein Radialspalt (51) mit einer Breite B einstellbar ist, wobei die Rolle (120) und die Gegenrolle (220) zumindest in Bezug auf die radiale Richtung der Rotationsachse (121) relativ zueinander bewegbar und festsetzbar sind, so dass die Breite B variierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (120) ein zweites Segment (124) mit einer zweiten Anlagefläche (125) aufweist, wobei die zweite Anlagefläche (125) eine Höhe H2 und einen Durchmesser D2 > D1 aufweist, wobei das zweite Segment (124) in Bezug auf die axiale Richtung der Rotationsachse (121) über dem ersten Segment (122) platziert ist und eine Schulter (128) ausbildet, wobei in der Position P1 das zweite Segment (124) und das Basissegment (222) in Bezug auf die axiale Richtung der Rotationsachse (121) übereinander liegen, so dass das Basissegment (124) zumindest teilweise unterhalb der Schulter (128) positioniert ist.
Falzwerkzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Falzwerkzeug (1) zumindest ein aktives Stellmittel (230) aufweist, über welches die Aufnahme (110) mit der Rolle (120) relativ zur Gegenaufnahme (210) mit der Gegenrolle (220) zumindest in zwei entgegengesetzte Richtungen Ri1, Ri3 radial zur Rotationsachse (121) aktiv bewegbar ist, so dass die Breite B des Radialspalts (51) einstellbar ist.
Falzwerkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (220) eine gekrümmte Stirnfläche (226) mit einem Radius R1 und die Gegenrolle (120) eine gekrümmte Basisstirnfläche (126) mit einem Radius r1 aufweist oder dass die Rotationsachse (121) und die Drehachse (221) einen Winkel θ τ einschließen,.mit 0< θ τ <=60°, wobei die ersten Anlagefläche (123) und die ersten Gegenanlagefläche (223) den Radialspalt (51) einschließen.
Falzwerkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Anlagefläche (123) und der zweiten Anlagefläche (125) ein Winkel α mit α >= 90° vorgesehen ist.
Falzwerkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Segment (124) im oberen Bereich der zweiten Anlagefläche (125) eine Einlaufschräge (127) aufweist.
Falzwerkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenrolle (220) ein Zusatzsegment (224) mit einer zweiten Gegenanlagefläche (225) mit einem Durchmesser d2 < d1 und einer Höhe h2 aufweist, wobei das Zusatzsegment (224) in Bezug auf die axiale Richtung der Rotationsachse (121) über dem Basissegment (222) platziert ist.
Falzwerkzeug (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Gegenanlagefläche (225) und die erste Gegenanlagefläche (223) ein Winkel δ mit δ = 360°- α einschließen.
Falzwerkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Position P1 die erste Anlagefläche (123) mit Bezug zur Richtung der Rotationsachse (121) zumindest am oberen Ende auf gleicher Höhe wie die erste Gegenanlagefläche (223) angeordnet ist.
Falzwerkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Anlagefläche (123) und die erste Gegenanlagefläche (223) am unteren Ende einen axialen Versatz V aufweisen, mit 0,01 H1 <= V >= 0,5 H1.
Verfahren zum Verbiegen zumindest eines ersten Blechrands (30) eines fixierten ersten Werkstücks (3) mit einer Stärke S1, wobei der erste Blechrand (30) eine Außenseite (311) sowie eine Innenseite (312) aufweist und einen auszubildenden Abkantabschnitt (313) sowie einen Basisabschnitt (314) aufweist, wobei zum Verformen ein Falzwerkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 verwendet wird, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist: 1. Anlegen der zweiten Anlagefläche (125) an die Außenseite (311) des auszubildenden Abkantabschnitts (313) und Anlegen der ersten Gegenanlagefläche (223) an die Innenseite (312) des auszubildenden Basisabschnitts (314); 2. Relativbewegung der Rolle (120) und der Gegenrolle (220) zueinander in Position P1 zumindest in eine radiale Richtung Ri1 der Rotationsachse (121), so dass die Breite B des Radialspalts (51) verringert wird und das zweite Segment (124) und das Basissegment (222) in Bezug auf die axiale Richtung der Rotationsachse (121) zumindest teilweise übereinander liegen und der Abkantabschnitt (313) im Bereich des oberen Endes von der ersten Gegenanlagefläche (223) um einen Winkel 180°- α abgeknickt wird.
Verfahren zum Verbiegen zumindest eines Blechrands (30) eines fixierten Werkstücks (3), wobei der Blechrand (30) eine Außenseite (311), eine Innenseite (312) und einen freien Rand (315) aufweist und einen Abkantabschnitt (313) sowie einen Basisabschnitt (314) ausbildet, die über eine Kante (316) getrennt sind, wobei der Abkantabschnitt (313) und der Basisabschnitt (314) auf der Innenseite (312) einen Winkel α mit 90° <= α < 180° einschließen, wobei zum Verformen ein Falzwerkzeug (1) mit einer Rolle (120) und einer Gegenrolle (220) verwendet wird, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist: 1. Anlegen der Rolle (120) an der Außenseite (311) des Basisabschnitts (314) im Bereich der Kante (316) und Anlegen der Gegenrolle (220) an dem freien Rand (315) im Bereich der Außenseite (312) des Abkantabschnitts (313); 2. Bewegen der Gegenrolle (220) relativ zum Basisabschnitt (314) in Richtung des Basisabschnitts (314), wobei der Winkel α auf kleiner 90° verringert wird; 3. Bewegen der Gegenrolle (220) relativ zum Basisabschnitt (314) in zumindest einer Richtung Ri3 normal zum Basisabschnitt (314), wobei der Winkel α weiter verringert wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren um folgende Verfahrensschritte ergänzt wird: 4a. Anlegen einer Formfläche (62) einer Formrolle (60) mit einer Schwenkachse (61) an den Blechrand (30); 5a. Kippen der Formrolle (60) um die Schwenkachse (61) entlang einer Richtung Ri6, so dass ein Winkel ε verringert wird, der zwischen dem Blechrand (30) dem entsprechenden Werkstück (3, 4) definiert ist; oder 4b. Anlegen der Basisstirnfläche (126) der Gegenrolle (120) oder der Stirnfläche (226) der Rolle (220) an den Blechrand (30); 5b. Verfahren der Gegenrolle (120) oder der Rolle (220) derart, dass der Winkel ε verringert wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche (226) und/oder die Basisstirnfläche (126) mit Abstand zum Werkstück (3) geführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10, 11 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (120) und die Gegenrolle (220) oder die Formrolle (60) entlang des Blechrands (30) in einer Richtung Ri2 abgerollt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Blechrand (40) mit der Stärke S2 vorgesehen ist, der zwecks Einfassung in den ersten Blechrand (30) zumindest gegen die Innenseite (312) des Basisabschnitts (314) angelegt wird.