DE202014105862U1

DE202014105862U1 - Falzwerkzeug und Falzeinrichtung

Info

Publication number: DE202014105862U1
Application number: DE202014105862.1U
Authority: DE
Original assignee: KUKA Systems GmbH
Current assignee: KUKA Systems GmbH
Priority date: 2014-12-04
Filing date: 2014-12-04
Publication date: 2016-03-03
Anticipated expiration: 2024-12-05
Also published as: EP3227035B1; CN107000016B; CN107000016A; EP3227035A1; WO2016087572A1; US20170333974A1; US10596616B2

Abstract

Falzwerkzeug zum mehrstufigen Biegefalzen eines Werkstücks (5), wobei das Falzwerkzeug (2) mehrere angetriebene Falzelemente (13, 17, 21) aufweist, die an eine gemeinsame Falzstelle (7) zustellbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Falzwerkzeug (2) drei oder mehr Falzelemente (13, 17, 21) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Falzwerkzeug und eine Falzeinrichtung mit den Merkmalen im Oberbegriff der selbstständigen Ansprüche.
Ein solches Falzwerkzeug zum zweistufigen Biegefalzen eines Werkstücks ist aus der WO 99/37419 A bekannt. Das Falz- oder Bördelwerkzeug weist zwei angetriebene Falzelemente zum Vor- und Fertigfalzen auf, die an eine gemeinsame Falzstelle am Werkstück zustellbar sind. Die zwei Falzelemente sind als Vor- und Fertigfalzstahl ausgebildet und an einem drehbaren Falzkopf angeordnet.
Aus der DE 200 04 498 U1 ist eine andere Version eines solchen Falzwerkzeugs mit zwei Falzelementen bekannt.
Die WO 98/02260 offenbart ein Falzwerkzeug, bei dem mehrere gemeinsam von zentraler Stelle angetriebene Falzelemente an unterschiedliche Falzstellen an einem Werkstück zugestellt werden.
Die US 2004/0187542 A1 befasst sich mit einem Falzwerkzeug, bei dem ein Falzstahl zum mehrstufigen Falzen aus unterschiedlichen Richtungen zugestellt und auch gedreht wird.
Bei der Falzeinrichtung aus der US 1,636,803 A wird ein Blech mehrfach gefalzt und umgebogen, wobei es in verschiedenen Nuten an einem Falzbett und an einem Falzstahl eingedrückt wird.
Aus der JP 2005-240083 A ist eine spezielle Falzeinrichtung für ein Aluminiumblech bekannt, bei der ein Falzstahl aus verschiedenen Richtungen an den Flansch angestellt und dabei auch gedreht wird.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Falztechnik aufzuzeigen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen in den selbstständigen Ansprüchen. Die beanspruchte Falztechnik, d.h. das Falzwerkzeug und das Falzverfahren sowie die Falzeinrichtung, haben verschiedene technische und wirtschaftliche Vorteile.
Zum einen kann dank der drei oder mehr Falzelemente am Falzwerkzeug der Falzwinkel deutlich vergrößert werden. Falzwinkel von 160° und mehr können von einem einzelnen Falzwerkzeug gebildet werden. Dies kann in einem einzigen Zyklus bzw. Falzvorgang erfolgen. Das Werkstück kann hierfür seine Lage behalten. Die beanspruchte Falztechnik ist sehr leistungsfähig und kostengünstig. Sie benötigt einen geringen Bau- und Steueraufwand und beansprucht wenig Platz.
Andererseits kann der Falzprozess sehr schnell und sicher sowie in einer einzigen Aufspannung durchgeführt werden. Der Biege- oder Falzvorgang erfolgt zügig, wobei der Falz oder Flansch des Werkstücks plastisch und ohne störendes Rückfedern in die Endlage verformt wird. Eine Überlastung des Werkstückmaterials beim Biege- oder Falzvorgang sowie hieraus resultierende Defekte, z.B. Fließspuren, können vermieden werden.
Die Falzelemente können in drei oder mehr Falzschritten nacheinander an die gemeinsame Falzstelle zugestellt werden und biegen dabei den Werkstückfalz oder -flansch schrittweise bis zum Erreichen des gewünschten Endwinkels.
Dieser Falzprozess kann mit hoher Präzision durchgeführt werden. Die Falzschritte folgen schnell aufeinander, wobei andererseits die Verweildauer des jeweiligen Falzelements im Eingriff mit dem Werkstückfalz oder -flansch hinreichend lang ist, um die gewünschte dauerhafte Verformung zu erreichen.
Ein Umspannen des Werkstücks und eine Aufteilung des Falzprozesses auf mehrere verschiedene Falzwerkzeuge oder Falzeinrichtungen und die damit verbundenen Ungenauigkeiten sind entbehrlich. Die beanspruchte Falztechnik ist deutlich schneller, leistungsfähiger und kostengünstiger als der Stand der Technik. Dies wirkt sich auch positiv für eine Einbindung in eine taktgebundene Fertigungsanlage, z.B. im Karosserierohbau von Fahrzeugen aus.
Die Falzelemente können einen gemeinsamen Antrieb aufweisen. Dieser kann als Folgeantrieb ausgebildet sein und für die rasche und präzise Bewegungs- und Zustellfolge der Falzelemente sorgen. Die Falzelemente können dabei auch nach ihrem jeweiligen Falzschritt von der Falzstelle wieder entfernt werden. Die drei oder mehr Falzelemente können sich dadurch ohne Kollisionen und in einer definierten Bewegungsabfolge bewegen. Hierbei ist es außerdem vorteilhaft, wenn die Falzelemente jeweils eigenständig beweglich gelagert sind.
Die Falzelemente können unterschiedliche Kinematiken haben, wobei z.B. das Vorfalzelement eine lineare Schiebebewegung, das Zwischenfalzelement eine mehrachsige Schiebe/Schwenkbewegung sowie das Fertigfalzelement eine Schwenkbewegung ausführt. Die Lagerungen der Falzelemente sind hierfür entsprechend ausgebildet.
In einer besonders günstigen Ausführungsform weist der Antrieb eine rotierende Treibwelle und ein Getriebe zur Antriebsübertragung auf die Falzelemente auf. Über das Getriebe kann auch die Schritt- und Bewegungsfolge sowie die Ausweich- oder Rückzugbewegung der Falzelemente gesteuert werden. Eine solche Antriebsgestaltung hat besondere Vorteile hinsichtlich Leistungsfähigkeit und niedrigem Bauaufwand. Für den Falzprozess genügt eine 360°-Drehung der Treibwelle. An deren Ende nimmt das Falzwerkzeug automatisch wieder die Ausgangsstellung ein, in der alle Falzelemente in einer Rückzugsposition stehen und einen kollisionsfreien Werkstückwechsel ermöglichen. Außerdem wird die Steuerung wesentlich vereinfacht. Eine Getriebeausbildung als Lenkergetriebe hat dabei besondere Vorteile für die definierten Kinematiken und Bewegungsabfolgen sowie Positionen und Ausrichtungen der Falzelemente.
Für die Getriebekinematik und die Optimierung der Leistungsfähigkeit und der Falzkräfte des Falzwerkzeuges ist es von Vorteil, wenn das Getriebe in mehrere Getriebegruppen aufgeteilt ist, wobei bevorzugt jedem Falzelement eine eigene Getriebegruppe zugeordnet ist. Günstig ist auch die direkte Kopplung von mindestens zwei Getriebegruppen. Dies bietet Vorteile für die exakte Steuerung und Abstimmung der Schritt- und Bewegungsfolge der Falzelemente und für die aufbringbaren Falzkräfte. Besonders günstig ist dabei eine Kopplung der Getriebegruppen für ein Zwischen- und Fertigfalzelement. Eine Ausbildung der Getriebegruppen als jeweiliges Kniehebelgetriebe erlaubt hohe Falzkräfte.
Das beanspruchte Falzwerkzeug hat dank des Getriebes auch hinsichtlich Betriebssicherheit, Verschleißarmut und Energieverbrauch Vorteile. Das Getriebe kann außerdem vorteilhaft zur Betätigung und Steuerung der Lagerung eines Falzelements, insbesondere eines mehrachsig beweglichen Schwenk/Schiebelagers eingesetzt werden. Durch den gemeinsamen Antrieb kann die Antriebsenergie für alle Bewegungen der verschiedenen Falzwerkzeugteile geliefert werden. Es genügt ein einziges Antriebsmittel, das in beliebig geeigneter Weise ausgebildet sein kann, z.B. als steuer- oder regelbarer Elektromotor.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft und schematisch dargestellt. Im Einzelnen zeigen:
1: ein Falzwerkzeug und Teile einer Falzeinrichtung in einer Seitenansicht,
2: eine vergrößerte Darstellung des Falzes an einem Werkstück in verschiedenen Winkelstellungen entsprechend der Falzschritte,
3 bis 7: das Falzwerkzeug mit seinen Falzelementen in verschiedenen Betriebs- und Falzstellungen und
8 bis 10: vergrößerte Detaildarstellungen des Falzes zu den Betriebs- und Falzstellungen von 4, 6 und 7.
Die Erfindung betrifft ein Falzwerkzeug (2) zum mehrstufigen Biegefalzen eines Flansches oder Falzes (6) an einem Werkstück (5). Die Erfindung betrifft ferner eine Falzeinrichtung (1) mit einem oder mehreren solcher Falzwerkzeuge (2) sowie ein Falzverfahren.
Das Werkstück (5) ist vorzugsweise dünnwandig ausgebildet und besteht aus Metall. Es kann einlagig oder mehrlagig sein. Mit einem umgebogenen Falz (6) kann ein weiteres Werkstückteil eingeklemmt werden. In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist das Werkstück (5) als Blechteil aus Stahl ausgebildet. Das Werkstück (5) kann beliebigen Einsatzzwecken dienen. Vorzugsweise handelt es sich um Blechteile für den Rohbau von Fahrzeugkarosserien. Der Falz oder Flansch (6) ist z.B. am äußeren Rand eines Werkstücks (5) abstehend ausgebildet.
In 1 ist schematisch und abgebrochen eine Falzeinrichtung (1) mit einem zugehörigen Falzwerkzeug (2) dargestellt. Das Falzwerkzeug (2) wirkt auf eine Falzstelle (7) am Werkstück (5) und dessen Falz (6). Das Falzwerkzeug (2) kann mehrfach und an verschiedenen Stellen der Werkstückperipherie vorhanden sein. Die Ausbildung und Funktion des Falzwerkzeugs (2) werden nachfolgend erläutert.
Die Falzeinrichtung (1) kann ferner eine Werkstückauflage (4), insbesondere ein Falzbett, aufweisen, auf der das Werkstück (5) aufliegt und in geeigneter Weise geführt ist. Die Werkstücklage ist vorzugsweise horizontal. Ferner kann das Falzwerkzeug (2) einen Niederhalter (3), z.B. einen Spanner, für das Werkstück (5) aufweisen. Der Niederhalter (3) kann beliebig ausgebildet und mehrfach vorhanden sein. Er ist in 1 der Übersicht halber durch einen Pfeil symbolisiert.
Das Falzwerkzeug (2) dient zur mehrstufigen Biegefalzen des Werkstücks (5) bzw. des Falzes (6). Das Biegefalzen erfolgt in drei oder mehr Stufen. In 2 sind hierzu verschiedene Biegestellungen des Falzes (6) dargestellt. Das Falzwerkzeug (2) weist drei oder mehr angetriebene Falzelemente (13, 17, 21) auf. Mit dem Falzwerkzeug (2) kann der Falz (6) über einen Falzwinkel (α) von z.B. 160° und mehr gebogen werden. Der Falzwinkel (α) kann je nach Ausbildung und Einstellung des Falzwerkzeugs (2) auch kleiner sein.
Wie 2 verdeutlicht, nimmt der Falz (6) in der Ausgangslage (8) gegenüber der Hauptebene des Werkstücks (5) eine schräg aufwärts gerichtete Position ein. Der Falz (6) ragt dabei ein Stück seitlich über den vertikal bzw. quer zur Werkstückhauptebene gerichteten Rand der Werkstückauflage (4) hinaus.
Im ersten Falzschritt wird der Falz (6) in eine steiler aufwärts gerichtete, insbesondere senkrecht zur Werkstückhauptebene gerichtete Zwischenlage (9) gebogen. Dieser erste Schritt wird als Vorfalzschritt bezeichnet. In einem nächsten Falzschritt, einem sogenannten Zwischenfalzschritt, erfolgt ein weiteres Umbiegen des Falzes (6) schräg nach hinten zum Werkstück (5) in eine geneigte Zwischenlage (10). Im dritten Falzschritt, dem sogenannten Fertigfalzschritt, wird der Falz (6) in die Endlage (11) umgebogen, in der er z.B. parallel zur Hauptebene des Werkstücks (5) ausgerichtet ist.
In 2 beträgt der Falzwinkel (α) ca. 160°. Er kann auch kleiner oder größer als 160° sein. Besondere Vorteile gegenüber vorbekannten zweistufigen Falzwerkzeugen ergeben sich bei Falzwinkeln (α) über 100°, insbesondere 120°. Ein in der Praxis bevorzugter Bereich für den Falzwinkel (α) liegt bei 120° bis 180°. Er kann in Sonderfällen auch mehr als 180° betragen.
Die drei Falzelemente (13, 17, 21) werden als Vorfalzelement (13), als Zwischenfalzelement (17) und als Fertigfalzelement (21) bezeichnet. Sie werden in den vorgenannten drei Falzschritten nacheinander an die gemeinsame Falzstelle (7) am Werkstück (5) zugestellt. Sie wirken in Folge auf die gleiche Falzstelle (7) ein und biegen den Falz (6) unter plastischer Verformung in den vorgenannten drei Falzschritten.
Ein Falzelement, vorzugsweise das Vorfalzelement (13), führt eine lineare Schiebebewegung aus. Dies geschieht im gezeigten Ausführungsbeispiel beim Vorfalzen. Zumindest ein anderes Falzelement (17, 21), vorzugsweise beide Falzelemente (17, 21), führen beim Falzen eine Schwenkbewegung aus. Dies geschieht im gezeigten Ausführungsbeispiel beim Zwischenfalzen und Fertigfalzen.
Das Zwischenfalzelement (17) kann im Falzprozess eine mehrachsige Bewegung ausführen, wobei es um ein Gelenk bzw. dessen Achse (18') schwenkt und dieses Gelenk (18') andererseits verschoben werden kann. Diese Verschiebebewegung kann eine Schwenkbewegung oder eine Linearbewegung sein.
Das Falzwerkzeug (2) weist ein Gestell (12) auf, welches in geeigneter Weise abgestützt ist. Vorzugsweise ist es seitlich an der Werkstückauflage (4) befestigt. Am Gestell (12) sind die Falzelemente (13, 17, 21) eingeständig beweglich gelagert. Das Vorfalzelement (13) hat eine Lagerung (14), die z.B. als Schiebelager ausgebildet ist. Die Lagerachse bzw. Bewegungsrichtung ist dabei senkrecht zur Werkstückhauptebene bzw. in der gezeigten Ausführungsform und Werkstücklage vertikal ausgerichtet.
Das Zwischenfalzelement (17) hat eine Lagerung (18), die z.B. als mehrachsig bewegliches Schwenk/Schiebelager ausgeführt ist. Die Lagerung (18) wird im gezeigten Ausführungsbeispiel von einem relativ zum Gestell (12) beweglichen Stellmittel (41), insbesondere einem Schwenkhebel, und dessen Gelenkverbindung (18') mit dem Zwischenfalzelement (17) gebildet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel werden hierbei zwei Schwenkbewegungen mit jeweils horizontaler Achse (18', 45) ausgeführt. Das Stellmittel (41) kann alternativ z.B. ein Schieber sein oder eine andere Ausbildung und Kinematik haben.
Das Fertigfalzelement (21) hat eine Lagerung (22), die z.B. als gestellfestes Schwenklager mit horizontaler Achse ausgeführt ist.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel mit liegender Werkstückanordnung sind die Falzelemente (13, 17, 21) übereinander angeordnet, wobei das Vorfalzelement (13) unten, das Zwischenfalzelement (17) mittig und das Fertigfalzelement (21) oben angeordnet sind.
Die Falzelement (13, 17, 21) können in beliebig geeigneter Weise, insbesondere einteilig oder mehrteilig, ausgebildet sein. In den gezeigten Ausführungsbeispielen weisen sie jeweils eine Falzbacke (15, 19, 23) mit einer prozessgerechten Falzkontur und einen Backenträger (16, 20, 24) auf. Der Backenträger (16, 20, 24) trägt am einen Ende die fest oder wechselbar montierte Falzbacke (15, 19, 23). Am anderen Ende Endbereich oder anderer Stelle ist der Backenträger (16, 20, 24) jeweils mit der Lagerung (14, 18, 22) des Falzelements (13, 17, 21) verbunden.
Die Backenträger (16, 20, 24) können unterschiedliche Formen aufweisen. Die Backenträger (16, 20) von Vorfalz- und Zwischenfalzelement (13, 17) können blockartig ausgebildet sein. Der Backenträger (24) des Fertigfalzelements (21) hat eine gebogene Form, die sich von der etwa auf Höhe des Werkstücks (5) befindlichen Lagerung (22) nach oben und in einem Bogen zum Werkstück (5) hin erstreckt. Durch diese Gestaltung kann das Fertigfalzelement (21) das Zwischenfalzelement (17) in einem Bogen von hinten und von oben her übergreifen und bietet Platz für eine in 7 gezeigte Rückzugstellung des Zwischenfalzelements (17).
Die Falzelemente (13, 17, 21) weisen vorzugsweise einen gemeinsamen Antrieb (25) auf. Sie können gemeinsam und zeitgleich angetrieben werden. Der Antrieb (25) kann auch zur Verstellung des Schwenk/Schiebelagers (18) dienen.
Der Antrieb (25) weist ein Treibmittel (26) auf, das mit einem geeigneten Antriebsmittel (nicht dargestellt), z.B. einem steuerbaren oder regelbaren Motor, insbesondere einem Elektromotor, verbunden ist. Das Treibmittel (26) ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als rotierende Treibwelle ausgebildet. Die Wellenachse ist vorzugsweise parallel zu den Achsen der Lagerungen (18, 22) ausgerichtet. Alternativ kann das Treibmittel als Schubstange oder in beliebig anderer geeigneter Weise ausgebildet sein.
Das Falzwerkzeug (2) weist ferner ein Getriebe (28) zur Antriebsübertragung vom Treibmittel (26) auf die Falzelemente (13, 17, 21) auf. Das Getriebe (28) kann auch auf das Schwenk/Schiebelager (18) einwirken. Das Getriebe (28) ist am Gestell (12) gelagert und abgestützt. Das Getriebe (28) kann in beliebig geeigneter Weise ausgebildet sein. Im Ausführungsbeispiel ist es als Lenkergetriebe ausgestaltet.
Der Antrieb (25) weist ferner eine mit dem Treibmittel (26) verbundene Kurbel (29) auf. Diese kann Bestandteil des Getriebes (28) sein. Außerdem besitzt der Antrieb (25) im gezeigten Ausführungsbeispiel eine mit dem Treibmittel (26) verbundene rotierende Kurvenscheibe (30). Die Verbindung ist drehfest und dient zur Betätigung des Schwenk/Schiebelagers (18).
Die Kurvenscheibe (30) ist als exzentrisch auf der Treibwelle (26) gelagerte Nocke ausgebildet. Diese weist einen zur Drehachse konzentrischen Bogenabschnitt (31) mit beidseits anschließenden und konisch zur Drehachse (26) sich verjüngenden Flankenabschnitten (32, 33) auf. Am hinteren und dem Bogenabschnitt diametral gegenüberliegenden Ende ist die Nocke verrundet. Die besagten Abschnitte (31, 32, 33) haben verrundete Übergänge. Sie befinden sich am Außenumfang der Nocke. Der Bogenabschnitt (31) ist breiter als das rückwärtige Nockenende. Alternativ kann die Kurvenscheibe (30) in anderer geeigneter Weise ausgebildet sein.
Die Kurvenscheibe (30) ist mit dem Schwenk/Schiebelager (18) wirkverbunden. Die Verbindung ist derart, dass das Zwischenfalzelement (17) beim Falzprozess eine mehrachsige Schwenkbewegung zum Falz (6) und anschließend eine Rückzugbewegung ausführt.
Dies wird im gezeigten Ausführungsbeispiel über den Schwenkhebel (41) realisiert, der einerseits mit dem Falzelement (17) schwenkbar über das Gelenk (18') verbunden ist und andererseits mit der Kurvenscheibe (30) gekoppelt ist, z.B. über eine Laufrolle (44). Der Schwenkhebel (41) ist als Winkelhebel ausgebildet. Er kann zwei unterschiedlich lange Hebelarme (42, 43) aufweisen. Der Schwenkhebel (41) weist ein gestellfestes Hebellager (45) auf. Dieses befindet sich vorzugsweise im Eckbereich oder Übergangsbereich zwischen den Hebelarmen (42, 43). Der kürzere Hebelarm (42) erstreckt sich vom Hebellager (45) zum Zwischenfalzelement (17), insbesondere zu dessen Backenträger (20), und dem dortigen Gelenk (18'). Der längere Hebelarm (43) erstreckt sich vom Hebellager (45) zur Laufrolle (44) und zur Kurvenscheibe (30).
Das Getriebe (28), vorzugsweise das gezeigte Lenkergetriebe, weist mehrere vorzugsweise gemeinsam angetriebene Getriebegruppen (34, 40, 49) auf. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind dies drei Getriebegruppen, wobei jedem Falzelement (13, 17, 21) jeweils eine Getriebegruppe (34, 40, 49) zugeordnet ist. Eine oder mehrere, vorzugsweise alle Getriebegruppen (34, 40, 49) sind als Kniehebelgetriebe ausgebildet. Sie sind mit der rotatorisch angetriebenen Kurbel (29) verbunden und erzeugen hohe Falzkräfte.
Die gegenseitige Zuordnung der Getriebegruppen (34, 40, 49) und ihrer Verbindung mit der Kurbel (29) kann unterschiedlich gestaltet sein. Sie können jeweils eine eigene Kurbelanbindung haben, z.B. wie bei der Getriebegruppe (34). Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind zumindest zwei Getriebegruppen (40, 49) untereinander direkt gekoppelt. Hierdurch sind ihre Bewegungen voneinander abhängig bzw. aufeinander abgestimmt. Die Kopplung betrifft vorzugsweise die Getriebegruppen (40, 49) zum Zwischen- und Fertigfalzen.
Die eine Getriebegruppe (34) zum Vorfalzen weist einen Treiblenker (35) auf, der z.B. als Schubstange ausgebildet ist. Der Treiblenker (35) ist liegend angeordnet und ist am einen Ende mit der Kurbel (29) gelenkig verbunden und ist am anderen Ende mit zwei Kniehebeln (36, 38) über ein Gelenk (39) verbunden. Die Kniehebel (36, 38) wirken auf das untere Falzelement (13), insbesondere Vorfalzelement, ein. Sie bewegen es entsprechend der Schubstangenstellung entlang der Schiebelagerung (14) auf und ab. Der untere Kniehebel (36) ist an einem gestellfesten Hebellager (37) drehbar gelagert. Der obere Kniehebel (38) ist mit dem Falzelement (13), insbesondere seinem Backenträger (16), gelenkig verbunden.
Eine andere Getriebegruppe (40), insbesondere zum Zwischenfalzen, weist eine Zugstange (46), einen Schwenkhebel (50) und einen Treiblenker (48) auf, die jeweils endseitig über ein Gelenk (47) miteinander verbunden sind. Die Zugstange (46) ist am anderen Ende mit der Kurbel (29) gelenkig verbunden. Der Treiblenker (48) ist an seinem anderen Ende mit dem Falzelement (17), insbesondere dessen Backenträger (20), gelenkig verbunden.
Der Schwenkhebel (50) ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als Dreieckslenker ausgebildet. Er weist ein gestellfestes Hebellager (51) auf.
Die dritte Getriebegruppe (49), insbesondere zum Fertigfalzen, weist einen Treiblenker (52) und den besagten Schwenkhebel (50), die gelenkig miteinander verbunden sind. Der Treiblenker (52) ist am anderen Ende mit dem Falzelement (21), insbesondere dessen Backenträger (24), gelenkig verbunden. Die Lenker (35, 46, 48, 52) sind vorzugsweise als gerade und schlanke Stangen ausgebildet.
Der Schwenkhebel (50) ist beiden Getriebegruppen (40, 49) gemeinsam und koppelt diese. Das gestellfeste Lager (51), das Gelenk (47) und die Anlenkstelle des Treiblenkers (52) sind voneinander distanziert und jeweils an einem Eckbereich des Dreieckshebels (50) angeordnet.
Nachfolgend wird die Funktion und der Bewegungsablauf des Falzwerkzeugs (2) beschrieben.
3 zeigt die Ausgangsstellung des Falzwerkzeugs (2) und seiner Teile. Die gleiche Stellung ist auch in 1 dargestellt. In 3 ist aus Übersichtlichkeitsgründen das Gestell (12) nicht dargestellt.
Aus der Ausgangsstellung heraus wird die Treibwelle (26) in Drehrichtung (27) gedreht, wobei die Kurbel (29) und die Kurvenscheibe (30) drehschlüssig mitbewegt werden. Diese Drehbewegung hat zunächst gemäß 4 eine Rückzugsbewegung des mittigen und oberen Falzelements (17, 21) und eine Zustellbewegung des unteren Falzelements (13) zur Folge. Die Kurbel (29) schiebt die Schubstange (35) in Richtung zum Falzbett (4) und zum Werkstück (5), wobei die Kniehebel (36, 38) aus der anfänglichen Knickstellung in die in 4 gezeigte Streckstellung gehen und dadurch das Vorfalzelement (13) nach oben schieben. Hierdurch wird der Falz (6) in die vorerwähnte erste und aufrechte Zwischenlage (9) gebogen. 8 verdeutlicht diese Stellung der Falzbacke (15) und die Falzlage (9).
Bei der vorerwähnten Anfangsdrehung der Treibwelle (26) liegt der Winkelhebel (41) mit der Laufrolle (44) am einen Flankenabschnitt (33) an. Durch dessen Drehung wird der Winkelhebel (41) um sein gestellfestes Lager (45) gegen den Uhrzeigersinn gedreht. Andererseits wird über die Getriebegruppe (40) das Zwischenfalzelement (17) um sein Gelenk (18') am Winkelhebel (41) im Uhrzeigersinn gedreht.
Die beiden Dreh- oder Schwenkbewegungen überlagern sich mit der Folge, dass die Falzbacke (19) vom Falz (6) entfernt und nach hinten gekippt wird.
Das Fertigfalzelement (21) wird ebenfalls über seine Getriebegruppe (49) im Uhrzeigersinn nach hinten in die besagte Rückzugstellung geschwenkt. Gegebenenfalls kann das Fertigfalzelement (21) auch seine Ausgangslage behalten, wobei sich die Bewegungen des Treiblenkers (52) und des Schwenkhebels (50) neutralisieren.
5 zeigt eine nächste Drehstellung des Antriebs (25) und der Treibwelle (26). Die Kniehebel (36, 38) der Getriebegruppe (34) nehmen erneut eine Knickstellung ein, die entgegengesetzt zur Ausgangslage gerichtet ist. Durch die Knickstellung wird das Vorfalzelement (13) wieder abgesenkt.
Durch die Weiterdrehung der Kurvenscheibe (30) gelangt die Laufrolle (44) des Winkelhebels (41) auf den konzentrischen Bogenabschnitt (31). Dies hat zur Folge, dass während der weiteren Drehbewegung der Kurvenscheibe (30) der Winkelhebel (41) abgestützt ist und seine in 5 gezeigte Lage behält. Hierdurch wird auch das Gelenk (18') zwischen Winkelhebel (41) und Zwischenfalzelement (17) fixiert. Durch die vorherige Schwenkbewegung des Winkelhebels (41) ist dieses Gelenk (18') zum Falz (6) hinbewegt bzw. verschoben worden und nimmt die maximal angenäherte Stellung ein.
Aus der in 5 gezeigten Betriebsstellung des Falzwerkzeugs (2) erfolgt anschließend der Zwischenfalzschritt, wobei gemäß 6 über die weitere Antriebsdrehung das Zwischenfalzelement (17) abgeschwenkt wird und mit der Falzbacke (19) gegen den in der aufrechten Falzlage (9) befindlichen Falz (6) drückt und diesen in die schräge Falzlage oder Zwischenlage (10) biegt. 9 zeigt diese Falz- und Backenlage.
Während des Zwischenfalzschritts sind der Winkelhebel (41) und das Schwenk/Schiebelager (18) stationär gehalten, wobei durch die Einwirkung des Getriebes (40) mit der Zugstange (46) und dem Treiblenker das Zwischenfalzelement (17) in der besagten Weise um das Gelenk (18') geschwenkt wird. Die Lenker (46, 48) wirken dabei als Kniehebel. Das Vorfalzelement (13) ist durch seine Getriebegruppe (34) noch weiter abgesenkt worden.
7 verdeutlicht den Fertigfalzschritt, bei dem das Zwischenfalzelement (17) vom Falz (6) entfernt ist und eine Rückzugstellung einnimmt. Hierfür ist das Gelenk (18') vom Werkstück (5) entfernt und zurückbewegt worden. Durch die nunmehr auf dem anderen Flankenabschnitt (32) angleitende Laufrolle (44) ist der Winkelhebel (41) im Uhrzeigersinn geschwenkt worden, wobei auch die Getriebegruppe (40) eine Rückschwenkbewegung des Zwischenfalzelements (17) im Uhrzeigersinn um das verschobene Gelenk (18') bewirkt.
Die Getriebegruppe (49) bewirkt beim Fertigfalzen einen Schwenkbewegung des Fertigfalzelements (21) um das Lager (22) gegen den Uhrzeigersinn in die gezeigte Falzstellung. Wie 10 verdeutlicht, biegt hierbei die Falzbacke (23) den Falz (6) aus der Zwischenlage (10) in die Endlage (11) um. Die Falzbacke (23) kann dabei das Zwischenfalzelement (17) übergreifen.
Das untere Falzelement (13) hat den in 6 gezeigten unteren Totpunkt seiner Verschiebebewegung überschritten und befindet sich wieder in der Aufwärtsbewegung. Die Falzbacke (15) ist hierbei noch unterhalb des Falzes (6) positioniert. Nach einer weiteren Drehung der Treibwelle (26) nehmen die Falzelemente (13, 17, 21) wieder die in 1 und 3 gezeigte Ausgangsstellung ein. Die Kniehebel (36, 38) können dabei noch einmal ihre Streckstellung überfahren. In dieser Ausgangsstellung sind alle Falzelemente (13, 17, 21) in ihrer Rückzugsposition, so dass das gefalzte Werkstück (5) freiliegt und gewechselt werden kann.
Abwandlungen der gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind in verschiedener Weise möglich. Das Getriebe (28) kann in anderer Weise ausgebildet sein. Es kann z.B. Wälzteile aufweisen. Die Gruppenbildung und Gruppenunterteilung der Getriebeteile kann eine andere sein. Das Getriebe (28) kann auch eine andere Kinematik haben. Gleiches gilt für die Anordnung und Funktion der Falzelemente (13, 17, 21). Variabel sind auch Anordnung und Kinematik der Lagerungen (14, 18, 22). In einer Variante können sie alle schwenkbar sein. In einer anderen Variante kann das Vorfalzelement (13) schwenkbar sein, wobei das Zwischen- und/oder Fertigfalzelement (17, 21) linear verschieblich ist. Die Zahl der Falzelemente und der Falzschritte kann größer als drei sein. Statt eines gemeinsamen einzigen Antriebs (25) können mehrere Antriebe und Treibmittel (26) vorhanden sein, welche dann jeweils mit nur einer oder wenigen Getriebegruppen verbunden sind. Ferner kann die Werkstücklage eine andere sein und z.B. eine vertikale Richtungskomponente haben. Die vorgenannten Ausrichtungen des Falzwerkzeugs (2) und seiner Teile ändern sich dann entsprechend.
Ferner können die Merkmale der vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele und Abwandlungen beliebig miteinander kombiniert, insbesondere auch vertauscht werden.
Bezugszeichenliste

1: Falzeinrichtung
2: Falzwerkzeug
3: Niederhalter
4: Werkstückauflage, Falzbett
5: Werkstück
6: Falz
7: Falzstelle
8: Falzlage, Anfangslage
9: Falzlage, Zwischenlage
10: Falzlage, Zwischenlage
11: Falzlage, Endlage
12: Gestell
13: Falzelement unten, Vorfalzelement
14: Lagerung, Schiebelager
15: Falzbacke
16: Backenträger, Schlitten
17: Falzelement mittig, Zwischenfalzelement
18: Lagerung, Schwenk/Schiebelager
18': Gelenk, Gelenkverbindung, Achse
19: Falzbacke
20: Backenträger
21: Falzelement oben, Fertigfalzelement
22: Lagerung, Schwenklager gestellfest
23: Falzbacke
24: Backenträger, gebogen
25: Antrieb
26: Treibmittel, Treibwelle
27: Drehrichtung
28: Getriebe, Lenkergetriebe
29: Kurbel
30: Kurvenscheibe, Nocke
31: Bogenabschnitt
32: Flankenabschnitt
33: Flankenabschnitt
34: Getriebegruppe unten, Kniehebelgetriebe
35: Treiblenker, Schubstange, Vorfalzhebel
36: Kniehebel unten
37: Hebellager gestellfest
38: Kniehebel oben
39: Gelenk
40: Getriebegruppe mittig, Kniehebelgetriebe
41: Stellmittel, Schwenkhebel, Winkelhebel
42: Hebelarm kurz
43: Hebelarm lang
44: Laufrolle
45: Hebellager gestellfest
46: Zugstange, Kniehebel
47: Gelenk
48: Treiblenker, Zwischenfalzhebel
49: Getriebegruppe oben, Kniehebelgetriebe
50: Schwenkhebel, Dreieckshebel
51: Hebellager gestellfest
52: Treiblenker, Fertigfalzhebel
α: Falzwinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 99/37419 A [0002]
DE 20004498 U1 [0003]
WO 98/02260 [0004]
US 2004/0187542 A1 [0005]
US 1636803 A [0006]
JP 2005-240083 A [0007]

Claims

Falzwerkzeug zum mehrstufigen Biegefalzen eines Werkstücks (5), wobei das Falzwerkzeug (2) mehrere angetriebene Falzelemente (13, 17, 21) aufweist, die an eine gemeinsame Falzstelle (7) zustellbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Falzwerkzeug (2) drei oder mehr Falzelemente (13, 17, 21) aufweist.
Falzwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Falzwerkzeug (2) für einen Falzwinkel (α) von mehr als 100°, insbesondere 120° bis 180°, vorzugsweise ca. 160°, vorgesehen und ausgebildet ist.
Falzwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Falzelemente (13, 17, 21) in mehreren Falzschritten nacheinander an die gemeinsame Falzstelle (7) zustellbar sind.
Falzwerkzeug nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Falzelement (13), insbesondere zum Vorfalzen, eine lineare Schiebebewegung ausführt.
Falzwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Falzelement (17, 21), insbesondere zum Zwischenfalzen und/oder Fertigfalzen, eine Schwenkwegung ausführt.
Falzwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Falzelemente (13, 17, 21) übereinander angeordnet sind.
Falzwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Falzelemente (13, 17, 21) einen gemeinsamen Antrieb (25) aufweisen.
Falzwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Falzwerkzeug (2) ein Gestell (12) aufweist, an dem die Falzelemente (13, 17, 21) eigenständig beweglich gelagert sind.
Falzwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Falzelemente (13, 17, 21) jeweils eine Falzbacke (15, 19, 23) mit einem Backenträger (16, 20, 24) und einer Lagerung (14, 18, 22) aufweisen.
Falzwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Falzelement (13), insbesondere zum Vorfalzen, ein Schiebelager (14) aufweist.
Falzwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Falzelement (19), insbesondere zum Zwischenfalzen, ein Schwenk/Schiebelager (18) aufweist.
Falzwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Falzelement (21), insbesondere zum Fertigfalzen, ein Schwenklager (22) aufweist.
Falzwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (25) ein Treibmittel (26), insbesondere eine rotierende Treibwelle, und mit einem Getriebe (28) zur Antriebsübertragung auf die Falzelemente (13, 17, 21) verbunden ist.
Falzwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (28) am Gestell (12) gelagert und abgestützt ist.
Falzwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (28) als Lenkergetriebe ausgebildet ist.
Falzwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (25) eine mit dem Treibmittel (26) verbundene Kurbel (29) aufweist.
Falzwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (25) eine mit dem Treibmittel (26) verbundene rotierende Kurvenscheibe (30) aufweist.
Falzwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenscheibe (30) als exzentrisch gelagerte Nocke mit einem konzentrischen Bogenabschnitt (31) und beidseits anschließenden konisch sich verjüngenden Flankenabschnitten (32, 33) ausgebildet ist.
Falzwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenscheibe (30) mit dem Schwenk/Schiebelager (18) wirkverbunden ist derart, dass das Falzelement (17) beim Falzen eine Schwenkbewegung und anschließend eine Rückzugbewegung ausführt.
Falzwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (28), insbesondere Lenkergetriebe, mehrere, insbesondere drei, Getriebegruppen (34, 40, 49) aufweist.
Falzwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Falzelement (13, 17, 21) eine Getriebegruppe (34, 40, 49) zugeordnet ist.
Falzwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Getriebegruppen (40, 49), insbesondere zum Zwischen- und Fertigfalzen, untereinander direkt gekoppelt sind.
Falzwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Getriebegruppe (34, 40, 49) als Kniehebelgetriebe ausgebildet ist.
Falzwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Getriebegruppe (34), insbesondere zum Vorfalzen, einen Treiblenker (35), insbesondere eine Schubstange, aufweist, der am einen Ende mit der Kurbel (29) und am anderen Ende mit Kniehebeln (36, 38) gelenkig verbunden ist.
Falzwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kniehebel (37) mit einem gestellfesten Hebellager (37) verbunden und der andere Kniehebel (38) mit dem Falzelement (13) gelenkig verbunden ist.
Falzwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Getriebegruppe (40), insbesondere zum Zwischenfalzen, eine Zugstange (46), einen Schwenkhebel (50) und einen Treiblenker (48) aufweist, die über ein Gelenk (47) miteinander verbunden sind.
Falzwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugstange (46) mit der Kurbel (29) und der Treiblenker (48) mit dem Falzelement (17) gelenkig verbunden ist.
Falzwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Getriebegruppe (49), insbesondere zum Fertigfalzen, einen Treiblenker (52) und einen Schwenkhebel (50) aufweist, die gelenkig miteinander verbunden sind, wobei der Treiblenker (52) andererseits mit dem Falzelement (21) gelenkig verbunden ist.
Falzwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebegruppen (40, 49) einen gemeinsamen Schwenkhebel (50) aufweisen.
Falzwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkhebel (50) ein gestellfestes Hebellager (51) aufweist.
Falzwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkhebel (50) als Dreieckslenker ausgebildet ist.
Falzwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwenk/Schiebelager (18) ein Stellmittel (41), insbesondere einen Schwenkhebel aufweist, der einerseits mit dem Falzelement (17) gelenkig (18') verbunden und andererseits mit der Kurvenscheibe (30) gekoppelt ist.
Falzwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkhebel (41) als Winkelhebel mit zwei bevorzugt unterschiedlich langen Hebelarmen (42, 43) ausgebildet ist.
Falzwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkhebel (41) ein gestellfestes Hebellager (45) aufweist, das bevorzugt am Eckbereich zwischen den Hebelarmen (42, 43) angeordnet ist.
Falzeinrichtung zum mehrstufigen Biegefalzen eines Werkstücks (5), wobei die Falzeinrichtung (1) eine Werkstückauflage (4), insbesondere ein Falzbett, und ein Falzwerkzeug (2) mit mehreren angetriebenen Falzelementen (13, 17, 21) aufweist, die an eine gemeinsame Falzstelle (7) zustellbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Falzwerkzeug (2) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 34 ausgebildet ist.
Falzeinrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Falzeinrichtung (1) einen Niederhalter (3) für das Werkstück (5) aufweist.
Falzeinrichtung nach Anspruch 35 oder 36, dadurch gekennzeichnet, dass das Falzwerkzeug (2), insbesondere sein Gestell (12), an der Werkstückauflage (4) abgestützt ist.