DE10331205A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Rollfalzen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) und ein Verfahren zum Umlegen einer Bördelkante (2) eines Werkstücks (3) durch Rollfalzen, mit wenigstens einer steuerbaren Werkzeugeinheit (4), mit zumindest einer Halteeinrichtung (5) zur Halterung des Werkstücks (3) und zur Unterstützung eines Bereichs der Börddelkante (2) und mit zumindest einer an der steuerbaren Werkzeugeinheit (4) drehbar gelagerten Falzrolle (6), die unter Druckaufbringung entlang der Bördelkante (2) zu deren Umlegung rollbar ist. Erfindungswesentlich ist dabei, dass eine Heizeinrichtung (7) vorgesehen ist, die während eines Falzvorgangs zumindest einen aktuell zu falzenden Bereich der Bördelkante (2) direkt oder indirekt beheizt.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umlegen einer Bördelkante eines Werkstücks durch Rollfalzen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und außerdem ein zugehöriges Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
• Aus der DE 100 28 706 A1 ist eine Vorrichtung zum Umlegen einer Bördelkante eines Werkstücks durch Rollfalzen mit einer Werkzeugeinheit bekannt, die mittels eines Antriebs gesteuert bewegbar ist. Ferner ist eine Halteeinrichtung zur Halterung des Werkstücks und zur Unterstützung eines Bereichs der Bördelkante vorgesehen. An der Werkzeugeinheit sind mehrere drehbar gelagerte Falzrollen vorgesehen, die unter Druckaufbringung unter bestimmter Winkelstellung entlang und in Anlage an der Bördelkante zu deren Umlegung rollbar sind. Die Werkzeugeinheit ist am Antrieb um eine Schwenkachse schwenkbar gelagert und um einen bestimmten Schwenkwinkel in wenigstens zwei Arbeitspositionen schwenkbar, denen jeweils eine an der Werkzeugeinheit drehbar gelagerte Falzrolle mit jeweils unterschiedlich ausgebildeter Falzrolle oder Falzrollenumfangsfläche zugeordnet ist. Die Vorrichtung sieht vor, das Werkstück mit verschiedenen Falzrollen zuerst vorzufalzen und anschließend eine Endfalzung vorzunehmen. Damit wird die Werkzeugeinheit in allen Falzstufen über die gleiche Bewegungsbahn geführt.
• Aus der DE 198 25 707 A1 ist eine abgedichtete Falzverbindung zwischen zwei Blechen bekannt. Bei der abgedichteten Falzver bindung ist der den Falz bildende Kantenbereich des einen Blechs durch doppelte Rückbiegung in einen außen liegenden und einen innen liegenden Teilbereich unterteilt, von denen der letztgenannte dem Kantenbereich des anderen Blechs unter Einschluss eines Klebers gegenüber steht. Dadurch ist sichergestellt, dass die Kanten beider Bleche in einem durch Klebeeinlagen im Falz nach außen abgedichteten Bereich liegen, so dass auf eine zusätzliche Falzabdichtung außerhalb des Falzspalts verzichtet werden kann.
• Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Vorrichtung eingangs erwähnter Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, bei der insbesondere für das Werkstück ein vereinfachter Herstellungsprozess erreicht wird.
• Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst, vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
• Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, an einer Vorrichtung zum Rollfalzen eines Werkstücks eine Heizeinrichtung vorzusehen, welche während eines Falzvorgangs zumindest einen aktuell zu falzenden Bereich einer Bördelkante direkt oder indirekt beheizt und dadurch prozessbegleitend zum Rollfalzen einen in einem Falz des Werkstücks angeordneten Kleber durch Wärmeeintrag angeliert. Die bislang zeitlich nacheinander ausgeführten Prozesse „Falzen" und „Gelieren" können somit in einen Arbeitsgang zusammengefasst werden.
• Durch die erfindungsgemäße Lösung kann auf ein nachträgliches Erwärmen des Werkstücks zum Angelieren des Klebers verzichtet werden, wodurch sich dadurch eventuell ergebende Verziehungen des Werkstücks vermeiden lassen. Gleichzeitig erleichtert das Erwärmen des Werkstücks den Falz- bzw. Umformvorgang und ist darüber hinaus materialschonender, da sich die molekulare Gitterstruktur eines metallischen Werkstücks unter Wärmeein trag leichter an Deformationen anpassen kann und der Wärmeeintrag zudem zum Abbau von Eigenspannungen beiträgt.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Heizeinrichtung den aktuell zu falzenden Bereich der Bördelkante während des Falzvorgangs auf eine Temperatur von ca. 140 bis 200°C aufheizen, wobei die Temperatur der Heizeinrichtung und/oder des aktuell zu falzenden Bereichs und/oder der Falzrolle über eine Reglereinrichtung geregelt ist. Die für das Angelieren eines bevorzugten Klebers benötigte Temperatur beträgt ca. 140°C, so dass dies ungefähr die untere Temperaturschwelle bedingt, wogegen sich mit zunehmender Temperatur die Umformbarkeit des metallischen Werkstoffs verbessert (Warmumformtemperatur von Aluminium ca. 200°C). Die Reglereinrichtung zum Regeln der Temperatur der Heizeinrichtung und/oder des aktuell zu falzenden Bereiches und/oder der Falzrolle gewährleistet dabei die Einhaltung der für das Angelieren des Klebers bzw. das Erleichtern des Umformpozesses des Werkstücks optimalen Temperatur.
• Zweckmäßig kann die Heizeinrichtung eine elektrische Heizschleife oder eine Heizpatrone und/oder die Halteeinrichtung ein wärmeisoliertes Falzbett aufweisen. Elektrische Heizschleifen und/oder Heizpatronen sind vielfach eingesetzte und bewährte Heizelemente, die sich insbesondere durch eine leichte Steuerbarkeit und Langlebigkeit auszeichnen. Durch die Wärmeisolierung des Falzbetts wird zudem ein ungünstiger Wärmeabfluss über die Haltevorrichtung vermieden, so dass im Falzbett eine stets gleichbleibende und für das Umlegen der Bördelkante bzw. das Angelieren des Klebers optimale Temperatur herrscht und gleichzeitig die Energiekosten zum Betreiben der Heizeinrichtung gesenkt werden können.
• Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die Vorrichtung insgesamt vier Falzrollen aufweisen, welche das Werkstück beim Falzvorgang nacheinander um jeweils ca. 25% des Gesamtfalzweges falzen. Das Rollfalzen erfolgt somit in vier aufeinander folgenden Durchgängen, wobei bei jedem Durchgang jeweils nur eine Falzung von 25% des Gesamtfalzweges erreicht wird und wobei die unterschiedlichen Falzrollen den zu falzenden Bereich insgesamt vier Mal überstreichen. Hierdurch wird erreicht, dass in Verbindung mit der Erwärmung des Werkstücks ein besonders materialschonender Umformprozess erreicht werden kann, und zudem eine hohe Qualität der Falzverbindung gewährleistet ist.
• Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus den zugehörigen Figurenbeschreibungen anhand der Zeichnungen.
• Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
• Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in den nachfolgenden Beschreibungen näher erläutert, wobei sich Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
• Dabei zeigen:
• 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung bei einem ersten Falzvorgang,
• 2 eine Darstellung wie in 1, jedoch bei einem nachfolgenden Falzvorgang.
• Entsprechend 1 weist eine Vorrichtung 1 zum Umlegen einer Bördelkante 2 durch Rollfalzen zumindest eine steuerbare Werkzeugeinheit 4 auf, an welcher eine drehbar gelagerte Falzrolle 6 angeordnet ist, die unter Druckaufbringung ent lang der Bördelkante 2 zu deren Umlegung um eine Falzrollendrehachse 14 drehbar ist. Entsprechend den 1 und 2 ist die Werkzeugeinheit 4 und damit die Falzrollendrehachse 14, beispielsweise an einem nicht dargestellten Roboterarm, schwenkbar gelagert, so dass durch eine Lageänderung der Falzrollendrehachse 14 unterschiedliche Falzschritte (Vorfalzen in 1 und Fertigfalzen in 2) ausgeführt werden können. Denkbar ist auch eine unterschiedliche Falzrollengeometrie der Vor- bzw. Fertigfalzrolle bei einer fixierten Falzrollendrehachse 14.
• Das zu falzende Werkstück 3 weist ein erstes Teil 12 und ein zweites Teil 13 auf, welche beide beispielsweise aus Metall, insbesondere aus Aluminium oder aus Stahl, ausgebildet sein können, und welche während des Falzvorgangs durch Umlegen der Bördelkante 2 miteinander verbunden werden.
• Das Werkstück 3 wird von zumindest einer Halteeinrichtung 5 gehaltert, welche das Werkstück 3 im Bereich der Bördelkante 2 unterstützt und welche ein wärmeisoliertes Falzbett 11 aufweisen kann, das einen das Werkstück 3 schädigenden Wärmeabfluss während des Falzvorgangs verhindert oder zumindest minimiert. Auf dem Falzbett 11 stützt sich zumindest während des Falzvorgangs der erste Teil 12 des Werkstücks 3 ab, wobei das Falzbett auch als Matrize ausgebildet sein kann.
• Zwischen dem ersten Teil 12 und dem zweiten Teil 13 des Werkstücks 3 liegt ein Falz 9, in welchem vorzugsweise ein Falzkleber 10 angeordnet ist, der den Falz 9 zusätzlich abdichtet. Bei bisher bekannten Klebe-Falzverbindungen ist nach dem Falzen ein weiterer Arbeitsgang zum Angelieren des Falzklebers 10 nötig, was beispielsweise induktiv durchgeführt werden kann.
• Die Erfindung sieht deshalb eine Heizeinrichtung 7 vor, welche während des Falzvorgangs, also während der Verbindung des ersten Teils 12 mit dem zweiten Teil 13 des Werkstücks 3 durch Rollfalzen, zumindest einen aktuell zu falzenden Bereich der Bördelkante 2 direkt oder indirekt beheizt. Die Heizeinrichtung 7 kann dabei zweckmäßig in die Falzrolle 6 und/oder in die Halteeinrichtung 5 integriert sein und den aktuell zu falzenden Bereich der Bördelkante 2 auf eine geeignete Temperatur von z.B. ca. 140 bis 200°C aufheizen, die zum Angelieren des Falzklebers 10 ausreicht. Unabhängig vom Ort des Einbaus der Heizeinrichtung 7 kann diese eine elektrische Heizschleife oder eine Heizpatrone aufweisen. Die Temperatur der Heizeinrichtung 7 und/oder des aktuell zu falzenden Bereichs und/oder der Falzrolle 6 ist z.B. über eine Reglereinrichtung 8 geregelt, welche gemäß 1 und 2 im Bereich der Heizeinrichtung 7, d.h. im Bereich der Falzrolle 6 bzw. der Halteeinrichtung 5, angeordnet sein kann. Denkbar ist aber auch eine externe Steuerung bzw. Regelung der Heizeinrichtung 7.
• Erfindungsgemäß kann die Vorrichtung 1 insgesamt vier Falzrollen 6 aufweisen, welche das Werkstück 3 beim Falzvorgang nacheinander um jeweils ca. 25% des Gesamtfalzweges falzen. Das Rollfalzen erfolgt somit in besonders materialschonender Weise, da bei jedem Durchgang jeweils nur eine Falzung von 25% des Gesamtfalzweges vorgenommen wird und die unterschiedlichen Falzrollen 6 den zu falzenden Bereich 2 insgesamt vier Mal bearbeiten. Für die Beheizung des Falzbereichs reicht es grundsätzlich aus, eine der Falzrollen 6 beheizbar auszubilden. Es ist jedoch klar, dass hier auch zwei oder mehr Falzrollen 6 beheizbar sein können.
• Im Folgenden soll kurz das mit der Vorrichtung 1 ausführbare Verfahren zum Umlegen der Bördelkante 2 des Werkstücks 3 beschrieben werden:
  Zunächst wird das erste Teil 12 des Werkstücks 3 auf die Halteeinrichtung 5 gelegt und im Bereich der Bördelkante 2 mit dem zweiten Teil 13 bzw. dem Falzkleber 10 in Verbindung gebracht. Prinzipiell ist auch denkbar, dass das erste Teil 12 und das zweite Teil 13 in bereits vorpositioniertem Zustand in die Vorrichtung 1 eingelegt werden und diese beim Einlegen des Werkstücks 3 direkt mit dem Falzvorgang beginnt. Die an der steuerbaren Werkzeugeinheit 4 drehbar gelagerte Falzrolle 6 drückt das Werkstück 3 entlang der Bördelkante 2 gegen die Halteeinrichtung 5, welche als Matrize ausgebildet sein kann, und falzt durch Rollbewegungen um die Falzrollendrehachse 14 das Werkstück 3 von einer Ausgangslage in die in 2 dargestellte endgültige Form.
• Während des Falzvorgangs wird zumindest ein aktuell zu falzender Bereich der Bördelkante 2 durch die Heizeinrichtung 7, welche die Falzrolle 6 direkt oder indirekt beheizt oder in diese integriert ist, auf eine Temperatur von ca. 140 bis 200 °C aufgeheizt, was ausreicht, um den im Falz 9 befindlichen Falzkleber 10 anzugelieren. Die Temperatur der Heizeinrichtung 7 und/oder des aktuell zu falzenden Bereichs 2 und/oder der Falzrolle 6 wird dabei ständig über die Reglereinrichtung 8 nachgeführt.
• Während des Falzens wird das Werkstück 3 nacheinander von insgesamt vier Falzrollen 6 um jeweils ca. 25% des Gesamtfalzweges gefalzt. Das Rollfalzen erfolgt somit in vier aufeinander folgenden Durchgängen, wobei bei jedem Durchgang jeweils nur eine Falzung von 25% des Gesamtfalzweges erreicht wird und wobei die unterschiedlichen Falzrollen 6 den zu falzenden Bereich insgesamt vier Mal bearbeiten. Dadurch kann in Verbindung mit der gleichzeitigen Erwärmung des Werkstücks 3 ein besonders materialschonender Umformprozess erreicht werden.
• Zusammenfassend lassen sich die wesentlichen Merkmale der Erfindung wie folgt charakterisieren:
  Die Erfindung sieht vor, an einer Vorrichtung 1 zum Rollfalzen eines Werkstücks 3 eine Heizeinrichtung 7 vorzusehen, welche während eines Falzvorgangs zumindest einen aktuell zu falzenden Bereich einer Bördelkante 2 direkt oder indirekt beheizt und dadurch prozessbegleitend einen in einem Falz 9 des Werkstücks 3 angeordneten Falzkleber 10 durch Anwärmen angeliert. Die bislang nacheinander ausgeführten Prozesse „Falzen" und „Gelieren" können somit in einen Arbeitsgang kosten- und zeitsparend zusammengefasst werden.

Claims (16)

1. Vorrichtung (1) zum Umlegen einer Bördelkante (2) eines Werkstücks (3) durch Rollfalzen, – mit wenigstens einer steuerbaren Werkzeugeinheit (4), – mit zumindest einer Halteeinrichtung (5) zur Halterung des Werkstücks (3) und zur Unterstützung eines Bereichs der Bördelkante (2) und – mit zumindest einer an der steuerbaren Werkzeugeinheit (4) drehbar gelagerten Falzrolle (6), die unter Druckaufbringung entlang der Bördelkante (2) zu deren Umlegung rollbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Heizeinrichtung (7) vorgesehen ist, die während eines Falzvorgangs zumindest einen aktuell zu falzenden Bereich der Bördelkante (2) direkt oder indirekt beheizt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (7) die Falzrolle (6) beheizt oder in die Falzrolle (6) integriert ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (7) den aktuell zu falzenden Bereich der Bördelkante (2) während des Falzvorgangs auf eine Temperatur von ca. 140 bis 200 °C aufheizt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Heizeinrichtung (7) und/oder des aktuell zu falzenden Bereichs und/oder der Falzrolle (6) über eine Reglereinrichtung (8) geregelt ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, – dass in einem Falz (9) des Werkstücks (3) ein Falzkleber (10) angeordnet ist, welcher den Falz (9) abdichtet, – dass die Heizeinrichtung (7) den aktuell zu falzenden Bereich während des Falzvorgangs auf eine Temperatur aufheizt, die zum Angelieren des Falzklebers (10) ausreicht.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (7) eine elektrische Heizschleife oder eine Heizpatrone aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (5) ein wärmeisoliertes Falzbett (11) aufweist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) insgesamt vier Falzrollen (6) aufweist, welche das Werkstück (3) beim Falzvorgang nacheinander um jeweils ca. 25% des Gesamtfalzweges falzen.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (3) aus Metall, insbesondere aus Aluminium oder aus Stahl, ausgebildet ist.
10. Verfahren zum Umlegen einer Bördelkante (2) eines Werkstücks (3) durch Rollfalzen, – mit einer steuerbaren Werkzeugeinheit (4), – mit zumindest einer Halteeinrichtung (5) zur Halterung des Werkstücks (3) und zur Unterstützung eines Bereichs der Bördelkante (2) und – mit zumindest einer an der steuerbaren Werkzeugeinheit (4) drehbar gelagerten Falzrolle (6), die unter Druckaufbringung entlang der Bördelkante (2) zu deren Umlegung rollbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Falzvorgangs zumindest ein aktuell zu falzender Bereich der Bördelkante (2) beheizt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Beheizen des aktuell zu falzenden Bereichs (2) mit der Falzrolle (6) durchgeführt wird, die beheizbar ausgebildet ist.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (7) den aktuell zu falzenden Bereich der Bördelkante (2) während eines Falzvorgangs auf eine Temperatur von ca. 140 bis 200 °C aufheizt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Heizeinrichtung (7) und/oder des aktuell zu falzenden Bereichs (2) und/oder der Falzrolle (6) über eine Reglereinrichtung (8) geregelt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, – dass im Falz (9) des Werkstücks (3) ein Falzkleber (10) angeordnet ist, welcher den Falz (9) abdichtet, – dass die Heizeinrichtung (7) den aktuell zu falzenden Bereich (2) während des Falzvorgangs auf eine Temperatur aufheizt, die zum Angelieren des Falzklebers (10) ausreicht.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) insgesamt vier Falzrollen (6) aufweist, welche das Werkstück (3) beim Falzvorgang nacheinander um jeweils ca. 25% des Gesamtfalzweges falzen.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (3) während des Falzvorgangs zuerst von zumindest einer Vorfalzrolle vorgefalzt und anschließend von zumindest einer Fertigfalzrolle fertiggefalzt wird.