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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umformen eines Falzflansches gemäß der Gattung des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Umformen eines Falzflansches mit einer solchen Vorrichtung.
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Vorrichtungen und Verfahren zum Umformen eines Falzflansches für Fahrzeuge sind in zahlreichen Variationen bekannt.
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So beschreibt beispielsweise die
DE 201 14 310 U1 eine Vorrichtung zum Umformen eines Falzflansches, welche mindestens ein Falzwerkzeug und einen Roboter mit einem beweglichen Roboterhand umfasst. Das mindestens eine Falzwerkzeug umfasst ein Gestell mit einem Anschluss zur Verbindung mit der Roboterhand und mit einer Formeinrichtung zum Falzen von ein oder mehreren Werkstücken auf einer Werkstückaufnahme und ist als Falzzange mit mindestens zwei Zangenarmen und einem Zangenantrieb ausgebildet. Hierbei weist die Falzzange einen stationär am Gestell angeordneten, abstehenden Zangenarm und einen im Wesentlichen parallel dazu ausgerichteten beweglichen Zangenarm auf, welcher drehbar am stationären Zangenarm oder am Gestell gelagert ist.
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Aus der
DE 10 2016 211 571 A1 ist eine als Rollfalzvorrichtung ausgeführte Vorrichtung zum Umformen eines an einem Kantenbereich eines Blechteils ausgebildeten Falzflansches bekannt. Die Rollfalzvorrichtung umfasst einen robotergeführten Rollfalzkopf, welcher eine in Falzrichtung entlang des zu falzenden Kantenbereichs des Blechteils bewegbare Falzrolle aufweist, und eine Haltevorrichtung zum Halten des Blechteils in einer definierten Position, mittels welcher eine Andruckkraft unmittelbar auf den Kantenbereich des Blechteils aufbringbar ist. Die Haltevorrichtung weist eine erste Andruckrolle, welche in Falzrichtung vor der Falzrolle angeordnet ist, und eine zweite Andruckrolle auf, welche in Falzrichtung hinter der Falzrolle angeordnet ist.
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Aus der
JP H11-309 527 A ist eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Umformen eines Falzflansches mit einem Falzwerkzeug und einem Roboter mit einem beweglichen Roboterarm bekannt, welcher das Falzwerkzeug aufnimmt. Das Falzwerkzeug weist einen quaderähnlichen Grundkörper auf, welcher vom Roboterarm aufgenommen ist, wobei der Grundkörper an einer dem Falzflansch zugewandten Längsseite in Bezug zu seiner Längsachse konvex gekrümmt ist und eine Abwälzfläche ausbildet, welche beim Umformen des Falzflansches auf diesen eine Umformkraft ausübt.
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Als nachteilig kann bei den bekannten Falzverfahren die langen Taktzeiten angesehen werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zum Umformen eines Falzflansches sowie ein Verfahren zum Umformen eines Falzflansches mit einer solchen Vorrichtung bereitzustellen, welche eine Reduzierung der Taktzeiten ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Umformen eines Falzflansches mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren zum Umformen eines Falzflansches mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Um eine Vorrichtung zum Umformen eines Falzflansches bereitzustellen, welche eine Reduzierung der Taktzeiten ermöglicht, weist eine ein Falzwerkzeug einen quaderähnlichen Grundkörper auf, welcher vom Roboterarm aufgenommen ist. Der Grundkörper ist an einer dem Falzflansch zugewandten Längsseite in Bezug zu seiner Längsachse konvex gekrümmt und bildet eine Abwälzfläche aus, welche dafür vorgesehen ist, beim Umformen des Falzflansches auf diesen eine Umformkraft auszuüben.
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Zudem wird ein Verfahren zum Umformen eines Falzflansches mit einer solchen Vorrichtung vorgeschlagen, welches folgende Schritte umfasst: Bereitstellen eines umzuformenden Falzflansches, Arretieren desselben in einer Arbeitsposition, Ansetzen des Falzwerkzeugs an einem umzuformenden Bereich des Falzflansches, und robotergeführte Durchführung einer Abwälzbewegung des Falzwerkzeugs über den umzuformenden Falzflansch.
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Hierbei ist der Roboterarm des Roboters ausgeführt, den Grundkörper des Falzwerkzeugs so zu bewegen, dass die konvex gekrümmte Längsseite des Grundkörpers unter Aufbringen der Umformkraft auf einem korrespondierenden Oberflächenbereich des Falzflansches abwälzt und diesen dadurch umformt.
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Unter einer Vorrichtung zum Umformen eines Falzflansches wird nachfolgen eine Anordnung verstanden, welche das Falzwerkzeug und einen Roboter mit einem beweglichen Roboterarm umfasst. Der Roboterarm ist dafür vorgesehen, das Falzwerkzeug aufzunehmen. Zusätzlich zum Grundkörper kann die Vorrichtung zum Umformen eines Falzflansches auch Zusatzwerkzeuge wie beispielsweile Falzrollen, Radienansteller, Radienkalibrierwerkzeuge, Festigkeitskörner usw. umfassen, welche an dem beweglichen Roboterarm montiert werden können.
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Analog zum Rollfalzen wird ein robotergeführtes Falzwerkzeug eingesetzt, dessen quaderförmiger Grundkörper jedoch deutlich grösser als die herkömmlichen Falzrollen ist. So kann eine Länge des quaderförmigen Grundkörpers beispielsweise der Gesamtlänge des umzuformenden Falzflansches oder zumindest einem längeren Teil des umzuformenden Falzflansches entsprechen. Das Umformen des Falzflansches erfolgt durch Abwälzen der konvex gekrümmten Längsseite des Falzwerkzeuges auf dem Falzflansch und nicht durch Abrollen, wie beim Rollfalzen. Dadurch ergibt sich eine deutlich größere Umformzone, welche eine Erhöhung der Taktzeiten und im Vergleich zum Rollfalzen eine reduzierte Wellenbildung ermöglicht. Abhängig von Bauteil- und Werkzeuggeometrie wird der quaderförmiger Grundkörper des Falzwerkzeug für einen Umlauf mehrfach angesetzt.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Vorrichtung kann der Grundkörper an der konvex gekrümmten Längsseite einen etwa konstanten Querschnitt aufweisen. Dadurch wird eine gleichbleibende Umformung des Falzflansches über die gesamte Länge des Grundkörpers bzw. der Umformzone ermöglicht. Zudem kann der Grundkörper mit verschiedenen Kippwinkeln an den Falzflansch angesetzt werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Vorrichtung kann ein distales Ende des Roboterarms an einem Befestigungspunkt starr mit dem Grundkörper des Falzwerkzeugs verbunden werden. Dadurch kann das Abwälzen der konvex gekrümmten Längsseite des Grundkörpers mit einer gleichbleibenden Umformkraft vereinfacht werden.
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Hierbei kann der Roboterarm weiter ausgeführt sein, den Befestigungspunkt mit dem Grundkörper während der Abwälzbewegung auf einer Kurvenbahn zu bewegen, welche durch die konvexe Krümmung der dem Falzflansch zugewandten Längsseite des Grundkörpers vorgegeben ist. Zudem kann der Roboterarm weiter ausgeführt sein, den Grundkörper vor der Abwälzbewegung um einen vorgebaren Kippwinkel um sein Längsachse zu verkippen. Dadurch kann der Grundkörper mit verschiedenen Kippwinkeln an dem umzuformenden Falzflansch angesetzt werden. So kann der Grundkörper beispielsweise für einen ersten Falzvorgang schräg an den Falzflansch angesetzt werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Vorrichtung kann ein Niederhalter vorgesehen sein, welcher ausgeführt ist, ein Werkstück mit dem umzuformenden Falzflansch auf einem Falzbett zu arretieren.
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In vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens kann der Falzvorgang wiederholt und/oder an mehreren umzuformenden Bereichen des Falzflansches durchgeführt werden. Dadurch können auch sehr lange Falzflansche schnell umgeformt werden oder mehrere Falzvorgänge ausgeführt werden. So kann der Falzflansch beispielsweise in einem ersten Falzvorgang ausgehend von einer 90° Stellung nur bis zu einem Winkel von etwa 45° umgeformt werden. In einem nachfolgenden zweiten Falzvorgang kann der Falzflansch dann vollständig umgeformt werden. Selbstverständlich können auch mehr als zwei Falzvorgänge durchgeführt werden.
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Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen als von der Erfindung umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen. Hierbei zeigen:
- 1 eine schematisch und ausschnittsweise Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Umformen eines Falzflansches;
- 2 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Umformen eines Falzflansches mit der Vorrichtung aus 1; und
- 3 bis 6 verschiedene schematische Darstellungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus 1 während der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aus 2.
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Wie aus 1 ersichtlich ist, weist das dargestellte Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 10 zum Umformen eines Falzflansches 7 ein Falzwerkzeug 20 und einen Roboter 11 mit einem beweglichen Roboterarm 12 auf, welcher das Falzwerkzeug 20 aufnimmt.
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Hierbei weist das Falzwerkzeug 20 einen quaderähnlichen Grundkörper 22 auf, welcher vom Roboterarm 12 aufgenommen ist. Hierbei ist der Grundkörper 22 an einer dem Falzflansch 7 zugewandten Längsseite 24 in Bezug zu seiner Längsachse LA konvex gekrümmt und bildet eine Abwälzfläche 26 aus, welche dafür vorgesehen ist, beim Umformen des Falzflansches 7 auf diesen eine Umformkraft auszuüben.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Grundkörper 22 an der konvex gekrümmten Längsseite 24 einen etwa konstanten Querschnitt auf. Zudem ist ein distales Ende 14 des Roboterarms 12 an einem Befestigungspunkt 16 starr mit dem Grundkörper 22 des Falzwerkzeugs 20 verbunden. Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, befindet sich der Befestigungspunkt 16 im dargestellten Ausführungsbeispiel etwa mittig an der der konvex gekrümmten Längsseite 24 gegenüberliegenden Längsseite des Grundkörpers 22. Selbstverständlich sind auch andere geeignete Positionen für den Befestigungspunkt 16 möglich.
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In 1 sind verschiedene Positionen des Grundkörpers 22 des Falzwerkzeugs 20 dargestellt. Hierbei zeigt die durchgezogene Darstellung eine Ansetzposition des Grundkörpers 22 auf dem Falzflansch 7. Die gepunktete Darstellung zeigt eine Zwischenposition des Grundkörpers 22 und die gestrichelte Darstellung zeigt eine Abhebeposition des Grundkörpers 22.
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Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, bewegt der Roboterarm 12 des Roboters 11 den Grundkörper 22 des Falzwerkzeugs 20 so, dass die konvex gekrümmte Längsseite 24 des Grundkörpers 22 unter Aufbringen der Umformkraft auf einem korrespondierenden Oberflächenbereich des Falzflansches 7 abwälzt und diesen dadurch umformt. Zudem bewegt der Roboterarm 12 den Befestigungspunkt 16 mit dem Grundkörper 22 während der Abwälzbewegung auf einer gestrichelt dargestellten Kurvenbahn 18, welche durch die konvexe Krümmung der dem Falzflansch 7 zugewandten Längsseite 24 des Grundkörpers 22 vorgegeben ist. In der dargestellten mittigen Anordnung des Befestigungspunkts 16 am Grundkörper 22 verläuft die Kurvenbahn 18 parallel zur konvexen Krümmung der dem Falzflansch 7 zugewandten Längsseite 24 des Grundkörpers 22.
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Wie aus 1 und 3 bis 6 weiter ersichtlich ist, umfasst die Vorrichtung 10 im dargestellten Ausführungsbeispiel einen Niederhalter 28, welcher ein Werkstück 1 mit dem umzuformenden Falzflansch 7 auf einem Falzbett 27 arretiert. Bei dem Werkstück 1 handelt es sich vorzugsweise um ein Karosseriebauteil 1A mit einem Außenteil 3 und einem Innenteil 5, welche über eine Falz miteinander verbunden werden sollen. Hierzu wird am Außenteil 3 der Falzflansch 7 ausgebildet, welcher in der Ausgangsposition um einen Winkel von etwa 90° vom Außenteil 3 nach oben absteht, wie aus 3 weiter ersichtlich ist. Das Innenteil 5 liegt in der Ausgangsposition auf dem Außenteil 3 auf und wird in der in 6 dargestellten Endposition von dem umgeformten Falzflansch 7 am Rand umschlossen.
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Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, umfasst das erfindungsgemäße Verfahren 100 zum Umformen eines Falzflansches 7 mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 aus 1 einen Schritt S100, in welchem ein umzuformender Falzflansch 7 bereitgestellt wird. Im Schritt S110 wird der Falzflansch 7 bzw. das korrespondierende Werkstück 1 in einer Arbeitsposition arretiert. Im Schritt S120 wird das Falzwerkzeug 20 an einem umzuformenden Bereich des Falzflansches 7 angesetzt, und im Schritt S130 erfolgt eine robotergeführte Durchführung einer Abwälzbewegung des Falzwerkzeugs 20 über den umzuformenden Falzflansch 7.
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Da im dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 die Länge des quaderförmigen Grundkörpers 22 der Länge des umzuformenden Falzflansches 7 entspricht, wird der Grundkörper 22 zum vollständigen Umformen des Falzflansches 7, d.h. für einen Umlauf, nur einmal angesetzt, um den Falzflansch 7 vollständig umzuformen. Weist der umzuformende Falzflansch 7 mehrere umzuformende Bereiche auf, dann wird der Grundkörper 22 für einen Umlauf mehrmals am Falzflansch 7 angesetzt, um den Falzvorgang abzuschließen und den Falzflansch 7 vollständig umzuformen. Das bedeutet, dass der Grundkörper 22 in Abhängigkeit von der Bauteil- und Werkzeuggeometrie für einen Umlauf einmal oder mehrmals angesetzt wird.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel des Verfahren 100 wird der Falzvorgang wiederholt, d.h. in mehreren Umläufen, durchgeführt. Hierbei wird der Falzflansch 7 in einem ersten Falzvorgang bzw. ersten Umlauf ausgehend von der in 3 dargestellten 90° Stellung nur bis zu einem Winkel von etwa 45° umgeformt. Diese 45° Stellung des Falzflansches 7 ist in 4 dargestellt. In einem nachfolgenden zweiten Falzvorgang bzw. zweiten Umlauf wird der Falzflansch 7 vollständig umgeformt. Der vollständig umgeformte Falzflansch 7 ist in 6 dargestellt.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 ist der Roboterarm 12 in der Lage, den Grundkörper 22 vor der Abwälzbewegung um einen vorgebaren Kippwinkel um sein Längsachse LA zu verkippen. So zeigt beispielsweise 3 ein schräges Ansetzen des Grundkörpers 22, um den ersten Falzvorgang auszuführen. Wie aus 5 weiter ersichtlich ist, wird der Grundkörper 22 für den zweiten Falzvorgang senkrecht von oben auf den teilweise umgeformten Falzflansch 7 aufgesetzt, um den zweiten Falzvorgang auszuführen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Werkstück
- 1A
- Karosseriebauteil
- 3
- Außenteil
- 5
- Innenteil
- 7
- Falzflansch
- 10
- Vorrichtung zum Umformen eines Falzflansches
- 11
- Roboter
- 12
- Roboterarm
- 14
- distales Ende des Roboterarms
- 16
- Befestigungspunkt
- 18
- Kurvenbahn
- 20
- Falzwerkzeug
- 22
- Grundkörper
- 24
- konvexe gekrümmte Längsseite
- 26
- Abwälzfläche
- 27
- Falzbett
- 28
- Niederhalter
- 100
- Verfahren zum Umformen eines Falzflansches
- LA
- Längsachse
- S100 bis S130
- Verfahrensschritt
