DE102017203805A1

DE102017203805A1 - Falzvorrichtung zum Umformen eines Bauteils und Verfahren

Info

Publication number: DE102017203805A1
Application number: DE102017203805.5A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Weber
Original assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp System Engineering GmbH
Current assignee: Thyssenkrupp Automotive Body Solutions De GmbH; ThyssenKrupp AG
Priority date: 2017-03-08
Filing date: 2017-03-08
Publication date: 2018-09-13
Also published as: CN110392610B; CN110392610A; EP3592480A1; WO2018162553A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Falzvorrichtung zum Umformen eines Bauteils, beispielsweise eines Karosseriebeplankungsteils, mit zumindest einem an einem Trägerelement beweglich gehaltenen Umformelement und einer Schnittstelle, die mit dem Umformelement in einer Wirkverbindung steht, um eine Zustellbewegung auf das zumindest eine Umformelement aufzuprägen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Falzvorrichtung zum Umformen eines Bauteils, beispielsweise eines Karosseriebeplankungsteils, mit zumindest einem an einem Trägerelement beweglich gehaltenen Umformelement und Schnittstelle, die mit dem Umformelement in einer Wirkverbindung steht, um eine Zustellbewegung auf das zumindest eine Umformelement aufzuprägen.
Unter den Begriffen Falzen oder Bördeln versteht man das formschlüssige Verbinden zweier Teile durch Umfalzen eines Flansches. Im Karosseriebau wird hierdurch insbesondere ein Innenblechteil mit einem Außenblechteil miteinander verbunden. Bei dem Außenblechteil kann es sich beispielsweise um eine Karosserieaußenhaut handeln. Durch Falzen können unter anderem Bauteile unterschiedlicher Werkstoffe einfach und dauerhaft miteinander verbunden werden. Die US 7 134 309 zeigt eine Falzvorrichtung mit einem Falzbett und vier Umformelemente, die in Ecken des Falzbettes angeordnet sind, um in den Bauteileckbereichen eine Falzung vorzunehmen. Über einen kinematischen Antrieb, der unter dem Falzbett angeordnet ist, werden alle vier Umformelemente gleichzeitig angetrieben, so dass die Falzung synchron erfolgt. Nachteilig hierbei ist, dass die Umformelemente fest an dem Falzbett befestigt sind, so dass ein kollisionsfreies Bestücken des Falzbettes mit dem Bauteil und eine Entnahme des Bauteils aus dem Falzbett durch geeignete Handhabung sichergestellt werden muss.
Ausgehend hiervon besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Falzvorrichtung bereitzustellen, die ein schnelles Befestigen an einem Falzbett und eine einfache Betätigung ermöglicht.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Falzvorrichtung zum Umformen eines Bauteils, insbesondere eines Karosseriebeplankungsteils, mit zumindest einem an einem Trägerelement beweglich gehaltenen Umformelement, zumindest einer ersten Schnittstelle, über die die Vorrichtung an einem Falzbett befestigbar ist und einer zweiten Schnittstelle, mit welcher die Vorrichtung an einem Handhabungsgerät ankoppelbar ist, und die mit dem Umformelement in einer Wirkverbindung steht, um über die zweite Schnittstelle eine Zustellbewegung auf das zumindest eine Umformelement aufzuprägen.
Die erfindungsgemäße Falzvorrichtung kann über die erste Schnittstelle bedarfsweise von dem Falzbett abgekoppelt werden, wenn das Falzbett mit einem Bauteil bestückt werden soll oder das fertig gefalzte Bauteil entnommen werden soll. Hierdurch wird Platz für das Bauteil geschaffen, so dass keine Kollisionsgefahr besteht. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die zweite Schnittstelle sowohl zum Handhaben der Vorrichtung insgesamt dient, als auch dem Antrieb des eigentlichen Falzvorgangs dient.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass mehrere Umformelemente vorgesehen sind. Zweckmäßig ist hierbei, wenn sich die mehreren Umformelemente in ihrer Falzkontur unterscheiden. Dies ist dann vorteilhaft, wenn an unterschiedlichen Bauteileckbereichen unterschiedliche Falzkonturen vorzusehen sind. Auch kann über die Falzvorrichtung mit den mehreren Umformelementen ein mehrstufiges Falzen realisiert werden, indem beispielsweise ein erstes Umformelement ein Vorfalzen und ein zweites Umformelement ein Fertigfalzen vornimmt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass jedem der Umformelemente eine erste Schnittstelle zugeordnet ist. Hierdurch ist gewährleistet, dass jedes Umformelement über die ihm zugeordnete erste Schnittstelle eine Kraftabstützung und Momentenabstützung an dem Falzbett erfährt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die zweite Schnittstelle über ein Übertragungselement in Wirkverbindung mit dem zumindest einen Umformelement steht. Hierbei kann das Übertragungselement vorteilhaft dazu genutzt werden gezielt eine Übertragungscharakteristik, die zwischen der zweiten Schnittstelle und dem Umformelement wirksam ist, einzustellen. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Übertragungselement für jedes der mehreren Umformelemente eine unterschiedliche Übertragungscharakteristik einer Antriebsbewegung in die Zustellbewegung aufweist. In vorteilhafter Weise kann über unterschiedliche Übertragungscharakteristiken ein mehrstufiges Falzen realisiert werden, so dass ein erstes Umformelement ein Vorfalzen und ein zweites Umformelement ein Fertigfalzen vornimmt.
Eine erste mögliche Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Übertragungselement als Konturscheibe ausgebildet ist, zur Übertragung einer rotatorischen Antriebsbewegung in eine translatorische Zustellbewegung. Über eine Konturscheibe ist ein besonders platzsparender Antrieb gewährleistet, da das Handhabungsgerät lediglich eine Drehbewegung ausführen muss. Eine zweite mögliche Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Übertragungselement als Druckstempel ausgebildet ist, zur Übertragung einer translatorischen Antriebsbewegung in einer translatorische Zustellbewegung. Ein Druckstempel zum translatorischen Antrieb ist dann vorteilhaft, wenn das Handhabungsgerät über keinen Drehantrieb in seinem Manipulator verfügt. Hierbei ist insbesondere bevorzugt, dass eine Federrückstellung den Druckstempel in eine Ausgangsstellung beaufschlagt.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Umformen eines Bauteils mit einer Falzvorrichtung wie beschrieben, mit den Schritten:

- Ankoppeln der zweiten Schnittstelle an ein Handhabungsgerät,
- Heranführung der Vorrichtung an ein Falzbett über das Handhabungsgerät und Ankoppeln der ersten Schnittstelle an das Falzbett und
- Aufprägen einer Antriebsbewegung auf die zweite Schnittstelle über das Handhabungsgerät, zum Erzeugen einer Zustellbewegung des Umformelements auf ein in dem Falzbett befindliches Bauteil.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht die weiteren Schritte:

- Abkoppeln der ersten Schnittstelle von dem Falzbett;
- Heranführung der Vorrichtung an das Falzbett über das Handhabungsgerät und Ankoppeln einer weiteren der ersten Schnittstellen an das Falzbett und
- Aufprägen einer Antriebsbewegung auf die zweite Schnittstelle über das Handhabungsgerät, zum Erzeugen einer Zustellbewegung eines weiteren Umformelements auf ein in dem Falzbett befindliches Bauteil vor.

Die Erfindung wird nachfolgend mit weiteren Merkmalen, Einzelheiten und Vorteilen anhand der beigefügten Figuren erläutert. Die Figuren illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung. Hierin zeigen

1 eine erste Ausführungsform einer Falzvorrichtung in perspektivischer Darstellung;
2 eine erste Ausführungsform einer Falzvorrichtung in Seitenansicht;
3 eine zweite Ausführungsform einer Falzvorrichtung in perspektivischer Darstellung; und
4 eine zweite Ausführungsform einer Falzvorrichtung in Seitenansicht.

Die 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform einer Falzvorrichtung 10 zum Umformen eines Bauteils in einer perspektivischen Darstellung beziehungsweise in einer Seitenansicht. Die 2 zeigt das Falzbett 1 schematisch. Das in dem Falzbett 1 aufgenommene Bauteil ist vorliegend nicht dargestellt. Die Falzvorrichtung 10 weist zunächst ein Trägerelement 12 auf, das nach Art einer Grundplatte gestaltet sein kann. An dem Trägerelement 12 sind als Formstücke ausgebildete Umformelemente 14 über Formstückträger 18 in Führungslaschen 16 verschiebbar gehalten. Vorliegend sind vier Umformelemente 14 angeordnet, wobei auch eine hiervor abweichende Anzahl vorgesehen sein kann. Die Falzvorrichtung 10 verfügt über eine der Anzahl der Umformelemente 14 entsprechende Anzahl an ersten Schnittstellen 20, die bevorzugt an dem Trägerelement 12 ausgebildet sind. Über jede der Schnittstellen 20 kann die Falzvorrichtung 10 an dem Falzbett 1 befestigt und von diesem gehalten werden. Die ersten Schnittstellen 20 können hierzu jeweils ein Kupplungselement 22 umfassen.
In einem mittleren Bereich des Trägerelements 12 ist eine zweite Schnittstelle 24 angeordnet, über die die Falzvorrichtung 10 zunächst von einem nicht dargestellten Handhabungsgerät, beispielsweise einem Roboter, gegriffen und im Raum bewegt werden kann. Über diese Möglichkeit der Ankopplung der Falzvorrichtung 10 an ein Handhabungsgerät kann die Falzvorrichtung 10 gegenüber dem Falzbett 1 bewegt werden, um somit ein Kupplungselement 22 der ersten Schnittstellen 20 der Falzvorrichtung 10 mit einem Kupplungselement des Falzbettes 1 zu koppeln und damit die Falzvorrichtung 10 an dem Falzbett 1 zu befestigen. Weiterhin umfasst die zweite Schnittstelle 24 ein Übertragungselement 26, mit dem eine Antriebsbewegung, die über die zweite Schnittstelle 24 eingeleitet wird, in eine Zustellbewegung der Umformelemente 14 übersetzt werden kann. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Übertragungselement 26 als Konturscheibe ausgebildet, die um eine Drehachse D drehbar gegenüber dem Trägerelement 12 gehalten ist. Das Übertragungselement 26 bildet als Konturscheibe eine Außenumfangsfläche 28 mit einem über den Umfang sich ändernden radialen Abstand von der Drehachse D aus. Über die Außenumfangsfläche 28 steht jedes der Umformelemente 14 über einen jeweiligen Formstückträger 18 in einer Wirkverbindung und zwar indem die Formstückträger 18 in Anlage zu der Außenumfangsfläche 28 angeordnet sind und bei Antriebsdrehung des Übertragungselements 26 den sich verändernden radialen Abstand der Außenumfangsfläche 28 zu der Drehachse D als translatorische Zustellbewegung aufgeprägt bekommen. Die Zustellbewegung ist mit den Pfeilen Z symbolisiert. Als unmittelbare Verbindungselemente zwischen der Außenumfangsfläche 28 und den Formstückträgern 18 können Stößelelemente 30 vorgesehen sein. Der sich ändernde radiale Abstand der Außenumfangsfläche 28 von der Drehachse D geht beispielsweise aus der 2 hervor und ist mit unterschiedlich langen Doppelpfeilen L₁ und L₂ symbolisiert. Die unterschiedlichen radialen Abstände L führen zu einer unterschiedlichen Übertragungscharakteristik der Antriebsbewegung in die Zustellbewegung.
Die 3 und 4 zeigen eine zweite Ausführungsform einer Falzvorrichtung 10 zum Umformen eines Bauteils in einer perspektivischen Darstellung beziehungsweise in einer Seitenansicht. Die zweite Ausführungsform wird lediglich bezüglich ihrer Unterschiede zu der ersten Ausführungsform beschrieben. Die zweite Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Übertragungselement 26 als Druckstempel ausgebildet ist. Hierbei ist die Antriebsbewegung eine translatorische Bewegung, welche durch den Pfeil T in der 4 symbolisiert ist. Außenumfänglich bildet das Übertragungselement 26 als Druckstempel Antriebflanken 32 aus, von denen jede unter einem Winkel α bezüglich der Richtung der Antriebsbewegung angestellt sein kann. Hierbei können vier Antriebsflanken 32₁ bis 32₄ vorgesehen sein, wobei jede einen anderen Winkel α₁ bis α₄ bezüglich der Richtung der Antriebsbewegung aufweisen kann. Infolge der unterschiedlichen Winkel α₁ bis α₄ ergeben sich auch bei diesem Ausführungsbeispiel unterschiedliche translatorische Zustellbewegungen Z der Umformelemente 14, die auch hier mit den unterschiedlich langen Doppelpfeilen L₁ und L₂ symbolisiert sind. Eine Federrückstellung 34 kann vorgesehen sein, die den Druckstempel in eine Ausgangsstellung beaufschlagt.
Bezugszeichenliste

10: Falzvorrichtung
12: Trägerelement
14: Umformelement
16: Führungslasche
18: Formstückträger
20: erste Schnittstelle
22: Kupplungselement
24: zweite Schnittstelle
26: Übertragungselement
28: Außenumfangsfläche
30: Stößelelement
32: Antriebflanke
34: Federrückstellung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7134309 [0002]

Claims

Falzvorrichtung (10) zum Umformen eines Bauteils, insbesondere eines Karosseriebeplankungsteils, mit zumindest einem an einem Trägerelement (12) beweglich gehaltenen Umformelement (14), zumindest einer ersten Schnittstelle (20), über die die Vorrichtung an einem Falzbett (1) befestigbar ist und einer zweiten Schnittstelle (24), mit welcher die Vorrichtung (10) an einem Handhabungsgerät ankoppelbar ist, und die mit dem Umformelement (14) in einer Wirkverbindung steht, um über die zweite Schnittstelle (24) eine Zustellbewegung (Z) auf das zumindest eine Umformelement (14) aufzuprägen.
Falzvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Umformelemente (14₁, 14₂) vorgesehen sind.
Falzvorrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedem der Umformelemente (14₁, 14₂) eine erste Schnittstelle (20₁, 20₂) zugeordnet ist.
Falzvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schnittstelle (24) über ein Übertragungselement (26) in Wirkverbindung mit dem zumindest einen Umformelement (14) steht.
Falzvorrichtung (10) nach den Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (26) für jedes der mehreren Umformelemente (14₁, 14₂) eine unterschiedliche Übertragungscharakteristik (L₁, L₂) einer Antriebsbewegung in die Zustellbewegung aufweist.
Falzvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (26) als Konturscheibe ausgebildet ist, zur Übertragung einer rotatorischen Antriebsbewegung in eine translatorische Zustellbewegung.
Falzvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (26) als Druckstempel ausgebildet ist, zur Übertragung einer translatorischen Antriebsbewegung in einer translatorische Zustellbewegung.
Falzvorrichtung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Federrückstellung (34) den Druckstempel in eine Ausgangsstellung beaufschlagt.
Verfahren zum Umformen eines Bauteils mit einer Falzvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit den Schritten: - Ankoppeln der zweiten Schnittstelle (24) an ein Handhabungsgerät, - Heranführung der Vorrichtung (10) an ein Falzbett (1) über das Handhabungsgerät und Ankoppeln der ersten Schnittstelle (20) an das Falzbett und - Aufprägen einer Antriebsbewegung auf die zweite Schnittstelle (24) über das Handhabungsgerät, zum Erzeugen einer Zustellbewegung (Z) des Umformelements (14₁) auf ein in dem Falzbett (1) befindliches Bauteil.
Verfahren nach Anspruch 9, mit den weiteren Schritten - Abkoppeln der ersten Schnittstelle (20₁) von dem Falzbett (1); - Heranführung der Vorrichtung (10) an das Falzbett (1) über das Handhabungsgerät und Ankoppeln einer weiteren der ersten Schnittstellen (20₂) an das Falzbett (1) und - Aufprägen einer Antriebsbewegung auf die zweite Schnittstelle (24) über das Handhabungsgerät, zum Erzeugen einer Zustellbewegung eines weiteren Umformelements (14₂) auf ein in dem Falzbett (1) befindliches Bauteil.