DE69303141T2

DE69303141T2 - Falzvorrichtung

Info

Publication number: DE69303141T2
Application number: DE1993603141
Authority: DE
Inventors: Gerald A Brown; William R Hartley; Mark P Jehmlich; Jeffrey S Mcnamara; John C Verzura
Original assignee: Western Atlas International Inc
Current assignee: Western Atlas International Inc
Priority date: 1992-10-14
Filing date: 1993-09-23
Publication date: 1997-01-30
Anticipated expiration: 2013-09-24
Also published as: EP0592848A1; CA2089813A1; ES2088206T3; EP0592848B1; MX9301209A; DE69303141D1

Description

Gebiet der Effindung

Die Erfindung betrifft das Falzen eines Metallblechs, genauer gesagt eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Falzes an einer Kante eines Blechs für beispielsweise eine Fahrzeugkarosserie.

Hintergrund

Türen, Motorhauben und Kofferraumdeckel von Fahrzeugen werden üblicherweise aus einer einheitlichen Außenhaut aus Blech gebildet, das an seiner Innenseite mit einer zweiten inneren Verstärkungsstruktur aus Blech durch Falzen eines überstehenden Flansches entlangj eder Kante des äußeren Blechs über eine angrenzende Kante der inneren Struktur verbunden ist.
Das Falzen wird in zwei Stufen durchgeführt. in der erster Stufe wird die Verstärkungsstruktur bzw. -tafel in die auf einem Amboß auf dem Fundament einer Vorfalzmaschine befestigte äußere Tafel eingelegt. Zum Befestigen berührt die Anordnung, d.h. das allgemein als Falzstahl bezeichnete Werkzeug der Maschine eine Kante der äußeren Tafel und biegt sie bezüglich der äußeren Tafel in einen spitzen Winkel. Nach dem Vorfalzen aller zu verbindenden Kanten werden die beiden Tafeln gelöst, zu einer zweiten Falzmaschine transportiert und dort befestigt, wo dann ein zweites Werkzeug die vorgefalzte Kante der äußeren Tafel über die Umfangskante der inneren Tafel biegt und die beiden Tafeln zusammen als einheitliche Struktur zum Einbau in ein Fahrzeug befestigt.
Üblicherweise ist eine Mehrzahl sowohl von Vorfalz- als auch von Fertigfalzmaschinen jeweils um den Umfang einer Tafel angeordnet, um alle Vorfalz- und Falzoperationen für eine Anordnung entweder nacheinander oder im wesentlichen gleichzeitig durchzuführen. Diese Art des Falzens und die zugehörige Ausrüstung hat sich als wirtschaftlich erwiesen und wird weithin eingesetzt.
Allerdings hat das Falzverfahren Nachteile. Ein derartiger zweistufiger Falzprozeß ist kostenaufwendig und ineffizient aufgrund der verschiedenen, zum Durchführen des gesamten Falzvorgangs notwendigen Komponenten, nämlich einer Vorfalzmaschine, einem Transportmechanismus und einer Fertigfalzmaschine. Darüber hinaus ist bei dieser Art von Verfahren eine beträchtliche Ausrüstung für die Werkzeuge und den Transport erforderlich, es benötigt viel wertvollen Werkstattraum und erhöht das Risiko einer Störung, die zu unerwünschten Produktionsverzögerungen führen kann. Darüber hinaus erfordert das Verfahren verschiedene Schritte, um eine einzelne Komponente vollständig zu falzen. Beispielsweise muß das Teil befestigt, vorgefalzt, gelöst, transportiert. befestigt und fertiggefalzt werden, was zu einer niedrigen Produktionsrate für fertiggestellte Teile führt. Schließlich erfordert dieser zweistufige Prozeß eine relativ größere Tiefe des Blechflanschs, was das Gewicht der Komponenten und deren Kosten erhöht.
Weiterhin ist das zweistufige Verfahren empfänglich für Qualitätsprobleme. Während des Transports zur Fertigfalzstation können sich die Tafeln voneinander lösen oder schrägstellen oder in der Fertigfalzstation nicht korrekt plaziert werden, was zu einer fertiggefalzten Struktur mit geringerer Qualität und schlechteren Eigenschaften führt. Ein Teil mit diesen Eigenschaften muß repariert oder weggeworfen werden, wodurch die Produktionskosten gesteigert und der Ertrag gesenkt wird. Ebenso schlecht ist es, wenn ein fehlerhaft hergestelltes Teil mit diesen Nachteilen in einem zusammengebauten Fahrzeug schlecht paßt und Qualitätserwartungen von möglichen Käufern enttäuscht, wodurch die Fahrzeugverkäufe und damit die Erträge zurückgehen. Eine zusammengebaute Struktur mit dem fehlerhaften Teil kann darüber hinaus seine Festigkeit verlieren, wenn das Fahrzeug im Betrieb Fahrbahnschwingungen ausgesetzt ist, was möglicherweise den Austausch des Teils erforderlich macht und zukünftige Kaufentscheidungen des Eigentümers negativ beeinflußt.
Vor kurzem wurden Falzmaschinen gebaut, die sowohl den Vorfalzschritt als auch den Fertigfalzschritt in einer einzigen Werkzeugmaschinenstation durchführen, wodurch ein komplexer Transportmechanismus überflüssig wird. Falzmaschinen dieser Art unterscheiden sich durch den verwendeten Mechanismus und die Art des Durchführens des Falzens. Beispiele für diese Falzmaschinen sind in den folgenden US-Patentschriften beschrieben: Kollar et al. 3,191,414; E.R. St. Denis 3,276,409; Dacey Jr. 4,706,489; and Dacey Jr. 5,083,355.
Die in den Patenten Kollar '414 und E. R. St. Denis '409 beschriebenen Falzmaschinen weisen einen ähnlichen Aufbau und Arbeitsablauf auf. Beide Patentschriften beschreiben ein Paar von in einem Rahmen der Maschine gehaltenen fluidbetriebenen Antrieben zum Antreiben eines einzelnen Falzstahls sowohl im Vorfalz- als auch im Fertigfalzschritt. Jede der Maschinen verwendet einen Antrieb zum Steuern der Seitenbewegung des Werkzeugs zu dem Amboß und dem Blech während des Vorfalzbetrlebs und einen zweiten Antrieb zum nach unten Bewegen des Werkzeugs, um den Flansch in eine Falzstellung zu bringen, in der er die Verstärkungsstruktur überlappt
Ein Nachteil dieser Einzelstationen nach dem Stand der Technik liegt darin, daß das Falzwerkzeug bzw. der Falzstahl kontinuierlich die Blechkante während beider Falzbiegeschritte berührt, was zu einer unerwünschten Störung und Markierung des Blechs führen kann. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß ein Fehler beim Aufrechterhalten einer präzisen Betätigungssequenz des ersten und des zweiten Antriebs während des Falzens dazu führen kann, daß die äußere Tafel fehlerhaft mit der Verstärkungstafel zusammengefalzt wird, was zu kostspieligem Ausschuß des Teils führt. Darüber hinaus werden die Falzstähle aufgrund der Nockenantriebe und der hohen Betätigungskräfte abrupt bewegt. Außerdem erhöht die Ausrüstung zum präzisen Durchführen der Bewegung jedes Antriebs die Komplexität der Maschine, was auch zu zusätzlicher kostenaufwendiger Wartung bei verminderter Zuverlässigkeit führt. Schließlich begrenzt die Komplexität des Arbeitsablaufs bei dieser Art von Falzmaschinen die Anzahl von Teilen, die während einer bestimmten Zeitperiode hergestellt werden kann.
Dacey Jr. '489 beschreibt eine Falzmaschine mit einem einzigen Antrieb und einem Falzstahl, die durch ein kompliziertes System von Schwingen und eine Nocken-Stößel-Anordnung verbunden sind, um sowohl das Vorfalzen als auch das Fertigfalzen durchzuführen. Dacey Jr. '355 beschreibt eine Falzmaschine mit zwei Antrieben und einem einzelnen Fa]zstahl, die miteinander durch eine Schwinge und eine Exzenterwelle verbunden sind, um sowohl das Vorfalzen als auch das Fertigfalzen durchzuführen.
Zusammenfassend ist zu diesen Maschinen nach dem Stand der Technik festzustellen, daß das Falzwerkzeug einem bogenförmigen Seitenweg folgt und damit während des Vorfalzens der Blechkante über den Flansch reibt, was zu unerwünschten Beeinträchtigungen oder Glanzstellen aufder äußeren Tafel nahe dem Falz führen kann, die auch nach der Fertigbearbeitung und dem Lackieren sichtbar sind. Darüber hinaus biegt sich die äußere Tafel direkt an der Kante der inneren Tafel eher als an einer bestimmten gewünschten Biegestelle, was zu unerwünschten Variationen und Abweichungen von einer Tafel zur nächsten führt. Der Antrieb und der Mechanismus zur Ablaufsteuerung ist ebenfalls kompliziert, erfordert eine häufige und kostenaufwendige produktionsverzögernde Einstellung und neigt zu unakzeptablem Verschleiß, so daß die kommerzielle Nutzbarkeit der Maschine begrenzt ist.
In der den nächsten Stand der Technik darstellenden Druckschrift WO-A-89/09101 wird eine Presse zum Falzen einer Kante eines Blechs beschrieben, mit einem Rahmen; einem Amboß; einem mit dem Rahmen durch ein Paar von ersten Schwingen verbundenen ersten Hilfsrahmen zum im wesentlichen kreisförmigen Bewegen relativ zu dem Rahmen; einem durch den ersten Hilfsrahmen getragenen ersten Falzwerkzeug zum Biegen eines Flanschs an der Kante eines Blechs in eine Vorfalzstellung; einem mit dem Rahmen durch ein Paar von zweiten Schwingen verbundenen zweiten Hilfsrahmen zum kreisförmigen Bewegen relativ zu dem Rahmen; einem durch den zweiten Hilfsrahmen getragenen zweiten Falzwerkzeug zum Biegen des Flansches des Blechs aus der Vorfalzstellung in eine Falzstellung; und mit einem mit dem ersten und dem zweiten Hilfsrahmen verbundenen Antrieb. Das erste Falzwerkzeug (Vorfalzwerkzeug) weist eine Querbewegung auf, während es sich in Eingriff mit dem Blechflansch befindet, wodurch ein beträchtliches Reiben und Kratzen zwischen beiden Teilen stattfindet, mit dem Nachteil einer Inkonsistenten und veränderlichen Biegestelle des Blechs, einer unpräzisen Biegekante, einem Kratzen und Schrubben des Flanschs und einer Störung und Markierung der Tafel im Falzbereich, die sichtbar bleibt, wenn die Tafel lackiert wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine Presse gemäß der Erfindung ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gekennzeichnet.
Es wird eine Presse zum Vorfalzen und Fertigfalzen eines auf einem Amboß getragenen Blechs angegeben, mit separaten Vorfalz- und Fertigfalzwerkzeugen oder -stählen, die jeweils über von der gleichen Bewegungseinrichtung, wie z.B. einem Zylinder oder einer Spindel mit Servomotor betätigten Schwinge angetrieben werden. Jeder Stahl ist auf einem separaten Träger oder Hilfsrahmen montiert, der durch Schwingen an einem Hauptrahmen verschwenkbar angebracht undjeweils durch separate Kniehebel antreibbar ist, um die Kraft zum Biegen des Blechs durch die Stähle zu erzeugen. Um eine kompaktere Struktur zu erreichen, ist der Vorfalzträger sowohl exzentrisch als auch schwenkbar auf dem Hauptrahmen befestigt. Vorzugsweise sind die Kniehebelantriebe durch einarmige Kniehebel mit der Hauptbewegungseinrichtung verbunden, so daß die Verbindung eine Ruhepause bei der Bewegung des Vorfalzstahls ermöglicht, so daß er nicht mit der Bewegung des Fertigfalzstahls zusammenfällt.
Die Gegenstände, Merkmale und Vorteile der Erfindung liegen darin, daß eine kombinierte Vorfalz- und Falzpresse angegeben wird, die das Erzeugen von Glanzstellen eliminiert und eine reproduzierbare Biegestelle an der äußeren Tafel gewährleistet. einen Falz mit verbesserten Toleranzen erzeugt, nur eine Hauptbewegungseinrichtung zum Antreiben von sowohl dem Vorfalz- als auch dem Fertigfalzstahl erfordert, eine mechanische Verbindung zur Steuerung des Ablaufs und Synchronisieren der Bewegung der beiden Stähle nutzt, relativ einfach aufgebaut ist, eine kompakte Konstruktion aufweist sowie robust, zuverlässig und haltbar sowie ökonomisch herstell- und montierbar ist und bei relativ geringem Wartungs- und Reparaturaufwand eine lange Lebensdauer aufweist.

Kurzbeschreibung der Figuren

Diese und andere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend unter Zuhilfenahme der begleitenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine fragmentarische Seitenansicht einer Falzpresse gemäß der Erfindung.
Fig. 2 eine fragmentarische Vorderansicht der Falzpresse aus Fig. 1.
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Falzpresse.
Fig. 4 ein kinematisches Diagramm mit einem Vorfalzwerkzeug und einer Antriebsanordnung der Presse in einer rückgeführten bzw. eingefahrenen Stellung;
Fig. 5 eine fragmentarische, geschnittene Seitenansicht eines eine Tafel tragenden Ambosses mit dem Vorfalzwerkzeug in der rückgeführten Stellung aus Fig. 4.
Fig. 6 ein kinematisches Diagramm mit dem Vorfalzwerkzeug und seinen Antriebsverbindungen in ausgefahrener Stellung.
Fig. 7 eine fragmentarische, geschnittene Seitendarstellung des die Tafel tragenden Ambosses und des Vorfalzwerkzeugs in der ausgefahrenen Stellung aus Fig. 6.
Fig. 8 ein kinematisches Diagramm mit einem Fertigfalzwerkzeug und seinen Anbtriebsverbindungen in einer rückgeführten Stellung mit Vollinien und einer ausgefahrenen Stellung in gestrichelten Linien.
Fig. 9 eine fragmentarische, geschnittene Seitenansicht des Fertigfalzwerkzeugs nahe der vorgefalzten Kante des Blechs auf dem Amboß.
Fig. 10 eine fragmentarische, geschnittene Seitenansicht des Fertigfalzwerkzeugs in einer Fertigfalzstellung mit einer Rückbiegung im äußeren Blech, wobei der Flansch die Kante des inneren Blechs der auf dem Amboß aufliegenden Tafeln überlappt
Fig. 11 eine fragmentarische Seitenansicht eines Spindelantriebs und Servomotors, die über einen Stellhebel mit der Falzpresse aus Fig. 1 verbunden sind.

Beschreibung

Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine Falzpresse 20 gemäß der Erfindung mit einem Vorfalzwerkzeug 22 und einem Falzwerkzeug 24 zum Vorfalzen und Fertigfalzen eines senkrecht stehenden Flansches 26 an einer Kante 28 eines Blechs 30. Die zu falzende Kante 28 wird durch einen an einem Hauptrahmen 34 befestigten Amboß 32 abgestützt Jedes der Werkzeuge oder Stähle 22, 24 wird von einem separaten Träger oder Hllfsrahmen 36,38 aufgenommen, die jeweils auf dem Hauptrahmen 34 befestigt sind. Jeder der Stähle 22, 24 wird durch einen separaten Kniehebel 40, 42 angetrieben, die je von einem gemeinsamen Antrieb 44, wie z.B. einem fluidbetätigten Zylinder, angetrieben werden.
Eine einzige Presse 20 kann zum Erzeugen eines fertigen Flansches entlang einer Kante eines einzelnen Bleches oder entlang einer Kante einer äußeren Tafel eines Zusammenbaus aus einem Inneren 48 und äußeren Blech 50 verwendet werden.
Meistens werden zwei oder vier dieser Pressen am Umfang des Blechs 30 oder des Zusammenbaus 46 angeordnet, um entweder nacheinander oder gleichzeitig entweder zwei oder vier Umfangskanten des Blechs 30 oder des Zusammenbaus 46 zu falzen.

Rahmen

Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt. weist der Hauptrahmen zwei Paare von senkrechten inneren 52 und äußeren 54 oder langen und kurzen hochstehenden Trägerplatten auf, die an ihren unteren Enden an einer Basis oder einer Basisplatte (nicht dargestellt) fixiert sind. Der Vorfalzträger 36 ist an der inneren Platte 52 und der Fertigfalzträger 34 ist an all diesen Platten befestigt. Vorzugsweise wird ebenfalls der Amboß 32 von all diesen Platten getragen.
Für einige Anwendungen ist er zum Erleichtern des Einsetzens in, des Entfernens von und des Transports der Blech tafeln durch die Presse 20 schwenkbar befestigt, so daß er durch an den äußeren Platten 54 befestigte Flanschwellen schräg gestellt und in einer gestellähnlichen Basis aufgenommen werden kann (nicht dargestellt).

Vorfalzwerkzeug

Das Vorfalzwerkzeug 22 erstreckt sich längs entlang dem zu falzenden Flansch 26 und weist - wie in Fig. 1 gezeigt - eine horizontal vorstehende Lippe 58 auf, mit einer nach unten und nach innen schräg stehenden Fläche 60, die bei Verwendung am Flansch 26 anliegt, um ihn über einen angrenzenden Bereich des Blechs 30 - üblicherweise über einen spitzen Winkel von ungefähr 35º bis 55º und vorzugswelse um 45º - zu biegen. Vorzugsweise ist die Fläche 60 nach unten und nach innen mit einem Winkel von ungefähr 45º gegen die Horizontale geneigt. Vorzugsweise ist zum Begrenzen des Hubs. um den der Stahl 22 gegen den Amboß 32 zugestellt werden kann, ein Aufbau gewählt, daß seine Unterkante auf einer Schulter 62 des Ambosses 32 lagert, wenn der Stahl 22 vollständig durch die Presse 20 ausgefahren ist.

Vorfalzträger

Im Betrieb ist der Stahl 22 durch Kopfschrauben 64 an einer Befestigungsplatte 66 des Trägers bzw. Hilfsrahmens 36 befestigt. Die Befestigungsplatte 66 ist beispielsweise durch Schweißen an einem Paar von beabstandeten und parallelen Seitenplatten 68 angebracht. Der Träger 36 ist auf dem Hauptrahmen 34 zum im wesentlichen kreisförmigen Bewegen durch ein Paar von Drehmomentröhren 70, 72 schwenkbar befestigt, die drehbar in von den Seitenplatten 68 aufgenommenen und in dem Hauptrahmen 34 exzentrisch schwenkbar befestigten Hauptlagern 73 gelagert sind. Jede Röhre 70, 72 ist durch eine Flanschwelle 74 exzentrisch befestigt, die in durch die inneren Tragplatten 52 des Hauptrahmens getragenen Lagern gelagert sind. Damit die Drehmomentröhren 70, 72 gemeinsam zum Vor- und Rückbewegen des Trägers 36 und des Stahls 22 gedreht werden können, ist ein Paar von beabstandeten Armen 76,78 anj eder Röhre befestigt und über eine Schwinge 80 und in den Armen gehaltene Drehzapfen 82 verbunden.
Zum Gewährleisten der gewünschten kreisförmigen Bewegung des Stahls 22 befinden sich - wie in den Fig. 1 und 4 gezeigt - der exzentrische Drehpunkt für jede Flanschwelle 74 der Röhren 70,72 in dem unteren rechten Quadranten der Röhre wenn der Vorfalzstahl 22 und der Träger 36 sich in vollständig rückgeführter bzw. angehobener Position befinden.
Die Anordnung der Drehmomentröhren, die Lage der exzentrischen Drehpunkte, der Verbindungsarme und Schwingen gewährleisten eine kompakte Anordnung zum Tragen des Vorfalzträgers und des Stahls. Wenn eine weniger kompakte Anordnung akzeptabel ist, kann auch eine einzelne Drehmomentröhre beim Anordnen des exzentrischen Drehpunkts ihrer Welle in dem oberen rechten Quadranten verwendet werden, wie in den Fig. 1 und 4 gezeigt. Dies würde die zweite Drehmomentröhre 72 sowie die verbindende Schwinge 80 und die Arme 76, 78 überflüssig machen.
Der Träger 36 und der Stahl 22 werden durch eine Kniehebelanordnung 40 angetrieben, die einen mechanischen Vorteil durch Vervielfältigen der auf den Flansch 26 des Blechs 30 wirkenden Kraft gewährleistet, wenn der Stahl 22 seine vollständig ausgefahrene Stellung erreicht. Der Kniehebel 40 weist ein Paar von beabstandeten Armen 80 auf, die an einer in den oberen inneren Platten 52 des Rahmens 34 drehbar gelagerten Welle 86 befestigt und durch einen Zapfen 88 mit einem Ende einer Schwinge 90 drehbar verbunden sind, wobei deren anderes Ende zwischen einem Paar von an der unteren Drehmomentröhre 70 befestigten Armen befestigt ist und durch einen Zapfen 92 mit einem Ende eines der Arme 94 drehbar verbunden ist.

Antrieb

Der Kniehebel 40 wird durch einen Antrieb 44 mit einem einzelnen fluidbetätigten - vorzugsweise durch Luft betätigten - Zylinder 96 betätigt, der über Schwingen mit dem Kniehebel 40 verbunden ist. Eine Kolbenstange 98 des Zylinders ist über eine Lastöse 100 und einen Zapfen 102 mit einem Ende eines Arms 104 verbun den, der an einer durch ein Paar von auf den äußeren Platten 54 des Hauptrahmens 34 befestigten Flanschwellen- und Lageranordnungen 108 drehbar gelagert ist. Der Kniehebel 40 ist mit der Drehmomentröhre 106 über einen Arm 110 verbunden, der an einem Ende mit der Drehmomentröhre 106 und am anderen Ende drehbar durch einen Zapfen 112 mit einem Ende einer Schwinge 114 verbunden ist, deren anderes Ende durch einen Zapfen des Paars von auf der Welle 86 des Knlehebels 40 befestigten Armen 84 drehbar verbunden ist. Das Gehäuse des Zylinders 96 ist drehbar an den inneren Platten 46 des Hauptrahmens 34 durch Flanschwellen- und Lageranordnungen 118 befestigt, wobei ein Joch 120 an dem Gehäuse angebracht ist.
Zum Vermeiden eines Zusammenstosses und Gewährleisten eines Abstands zwischen dem Vorfalzwerkzeug 22 und dem Falzwerkzeug 24 wartet das Vorfalzwerkzeug 22 vorzugsweise in seiner rückgeführten Stellung, während sich das Falzwerkzeug 24 in ausgefahrener Stellung befindet, wie in Fig. 1 gezeigt. Diese Ruhepause wird durch die kreis- oder bogenförmige Stellung des Arms 110 auf der Drehmomentröhre 106 relativ zum Kniehebel 40 gewährleistet, wenn die Kolbenstange 98 des Zylinders 96 vollständig ausgefahren ist. Bei diesen Komponenten, die in der Fig. 1 gezeigten Stellung stehen, in der sich die Achse des Arms 110 mit einem Winkel von ungefähr 150 unter einer Linie durch die Mittelpunkte der Hauptröhre 106 und des Drehzapfens 112 befindet, verharrt der Vorfalzstahl 22 ungefähr während einer durch den Zylinder 96 bewirkten 30&sup0;-Drehung der Drehmomentröhre 106 und des Arms 110.

Fertigfalzwerkzeug

Der Fertigfalzstahl 24 erstreckt sich längs der gesamten Länge des zu falzenden Stahls 26 und weist vorzugsweise eine leicht gekrümmte Unterfläche 122 auf, die an dem vorgefalzten Flansch 26 anliegt und ihn in die Endfalzstellung biegt (Fig. 10), wenn der Falz 24 durch die Presse 20 vollständig ausgefahren wird. Vorzugsweise wird der Stahl 24 auf einer Abstandsplatte 126 entfembar getragen, die an einer Befestigungsplatte 128 des Trägers 38 angebracht ist.

Fertigfalzträger

Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, ist die Befestigungsplatte 128 des Trägers 38 am oberen Ende des Trägers bzw. Hilfsrahmens befestigt. Der Träger 38 weist ein Paar von beabstandeten und parallelen Seitenplatten 130 auf, die durch Schweißen an an ihren Vorderkanten angeordneten Abstandsplatten 132 befestigt sind.
Der Träger ist auf dem Hauptrahmen schwenkbar befestigt, um durch vier Schwingen 134 im wesentlichen kreisförmig bewegt zu werden. Jede der Schwingen weist ein Paar von beabstandeten Armen 136 auf, die durch einen Zapfen 138 an ihrem einen Ende mit einer der Trägerseitenplatten 130 drehbar verbunden sind und mit Ihrem anderen Ende in einer Hülse 140 befestigt sind, die auf einer aufjedem Paar von inneren 52 und äußeren 54 Platten des Hauptarms 34 befestigten Zapfen- und Lagereinheit 142 gelagert ist.

Fertigfalzkniehebel

Der Fertigfalzträger 38 und der Stahl 24 werden durch ein Paar von Kniehebeln 42 angetrieben. Jeder Kniehebel 42 weist einen Arm 146 auf, der mit seinem einen Ende an der Hauptantrlebsröhre 106 befestigt und mit seinem anderen Ende durch eine Zapfen-Lager-Einrichtung 148 mit einem Ende eines Paars von Gelenkschwingen 150 drehbar verbunden ist, deren andere Enden wiederum durch eine Zapfen-Lager-Einrichtung 152 schwenkbar mit einer der Seitenplatten 130 des Trägers verbunden sind.

Arbeitsweise beim Pressen

In einem Falzzyklus der Presse 20 wird zunächst die Kolbenstange 98 des Zylinders 96 vollständig eingefahren, wodurch sowohl der Vorfalzstahl 22 als auch der Fertigfalzstahl 24 ihre vollständig zurückgefahrene Stellung einnehmen. Der Zusammenbau 46 aus einer äußeren Blechtafel 50 mit einem nach oben gerichteten Flansch 26 entlang einer zu falzenden Kante 28 über einer Kante einer eingesetzten Verstärkungstafel 48 ist auf den Amboß 32 aufgelegt. Üblicherweise wird eine Befestigung verwendet, um den Zusammenbau korrekt auf dem Amboß 32 zu positionieren.
Der Vorfalzschritt wird durch Betätigen des Zylinders 96 bewirkt, um die Kolbenstange 98 auszufahren. Das Falzwerkzeug 22 und der Träger 36 werden durch Bewegung der Antriebsschwinge und des Kniehebels 40 aus der schematisch als Vollinie in Fig. 4 dargestellten Stellung in die in Fig. 6 gezeigte Stellung entlang einem im wesentlichen kreisförmigen Weg nach unten bewegt, um gegen den Flansch 26 zu drücken und ihn aus der in Fig. 5 gezeigten Stellung in die in Fig. 7 gezeigte Stellung zu biegen. Wenn der Kniehebel 40 seine Mittelstellung erreicht (Fig. 6), bewirkt er die maximale Verstärkung der durch den Zylinder 96 erzeugten Kraft, die auf den Stahl 22 wirkt, wenn der Stahl seine vollständig ausgefahrene Position erreicht, um das Vorfalzen des Flansches 26 zu beenden.
Um Störungen oder Glanzlichter auf der Tafel nahe dem Falz während des Biegens zu vermeiden, ist die Kurve der kreisförmigen Bewegung des Stahls 22 gewählt, um im wesentlichen eine Relatlvbewegung zwischen dem Flansch 26 und der schrägstehenden Fläche 60 des Werkzeugs 22 zu vermeiden, wenn dieses den Flansch 26 in seine Vorfalzstellung bringt. Dies wird durch das exzentrische Befestigen des Trägers 36 erreicht, um einen Bewegungsweg für den Stahl 22 zu erzeugen, der dem des Flansches 26 während des Biegens um die gewünschte Biegestelle entspricht.
Nachdem das Vorfalzen beendet ist, wird der Stahl 22 durch die weitere Bewegung der die Drehung des Arms 84 des Kniehebels 40 im Uhrzeigersinn fortführenden Kolbenstange 98 (aus der in Fig. 6 gezeigten Stellung) in die gestrichelt dargestellte Stellung in Fig. 4) zurückbewegt. Diese Bewegung des Kniehebels 40 dreht die Trägerdrehmomenthülsen 70, 72 im Uhrzeigersinn, welche den Träger 36 und damit den Stahl 22 entlang dem im wesentlichen kreisförmigen Weg in die vollständig rückgeführte Stellung zurückbewegen.
Durch die weitere Bewegung der Kolbenstange 98 wird der Träger 38 und somit der Fertigfalzstahl 24 entlang einem im wesentlichen kreisförmigen Weg aus der durch die Vollinie dargestellten Position in die in Fig. 8 gezeigte gestrichelte Stellung abgesenkt bzw. ausgefahren, um gegen den vorgefalzten Flansch 26 zu drücken und ihn in die Falzendstellung zu biegen, wie in Fig. 10 gezeigt. Dadurch entsteht eine Rückbiegung, bei der der Flansch 26 eine Kante 154 der inneren Tafel 48 überlappt und festhält. Wie in Fig. 8 gezeigt, bewegt die Drehung der Antriebsröhre 106 im Uhrzeigersinn die Gelenkschwingen 146, 150 aus dervollinlen-Stellung in die Strichlinien-Stellung, in der die Gelenkschwingen 146, 150 Ih rejeweiligen Mittelstellungen m erreichen, um somit den Stahl 24 in seine vollständig ausgefahrene Stellung abzusenken bzw. auszufahren. Wenn die Gelenkschwingen 146, 150 ihre Mittelstellung m erreichen, bewirken sie die größte Verstärkung der durch den Zyilnder 96 erzeugten und auf den Stahl 24 wirkenden Kraft, wenn der Stahl vollständig ausgefahren ist, um den Flansch 26 zu biegen und in festen Eingriff mit der darunterliegenden Kante 154 der Verstärkungstafel 48 zu bringen und um den Falz 156 fertigzustellen.
Auch wenn sich der Träger 38 und der Stahl 24 auf einem kreisförmigen Weg bewegen, wenn der Flansch 26 seine vollständig gefalzte Stellung erreicht (Fig. 10), steht zum Vermeiden von Störungen und Glanzpunkten auf der Tafel während des Fertigfalzens das zugehörige Segment des Pfads im wesentlichen im rechten Winkel zu der Ebene der Fertigfalzstellung des Flansches 26, so daß keine nennenswerte relative Querbewegung zwischen dem Flansch 26 und der am Flansch 26 anliegenden Fläche 122 des Werkzeugs 24 auftritt. Dies wird durch die Konstruktion der schwenkbaren Schwingen 134 erreicht (wie in Fig. 8 gezeigt), so daß, wenn der Stahl 24 die vollständig gefalzte Stellung erreicht, keine Querbewegung des Trägers 38 und des Stahls 24 aufgrund des Kreisbogenabschnitts besteht, in dem sich die Schwingen 134 bewegen und bei denen sich (wie in gestrichelter Linie in Fig. 8 gezeigt) die Längsachse durch ihre Drehpunkte im wesentlichen parallel zur Ebene des Flansches 26 erstreckt, wenn dieser vollständig gefalzt ist.
Nachdem der Falz fertiggestellt ist, wird der Stahl 24 durch Betätigen des Zylinders 96 und Bewegen der Kolbenstange 98 in ihre vollständig rückgeführte Stellung zurückbewegt. Diese dreht die Hauptröhre 106 im Gegenuhrzeigersinn (wenn wie in den Fig. 1, 4, 6 und 8 gesehen), was durch die zugehörigen Schwingen und Kniehebel beide Träger 36, 38 und die zugehsrigen Stähle 22, 24 zurückführt und in ihre vollständig rückgeführte Stellung anhebt. Während der Hauptstahl 24 zurückgeführt und angehoben wird, wird der Vorfalzstahl 22 zunächst erneut in die ausgefahrene Stellung bewegt und dann zurückgeführt. Da allerdings der Falz 156 bereits fertiggestellt ist, berührt der Vorfalzstahl 22 ihn beim Vorbewegen nicht.

Mehrere Pressen

Bei mehreren Anwendungen kann es wünschenswert sein, zwei oder mehr Pressen zum gleichzeitigen oder zeitversetzten Arbeiten zu nutzen, um verschiedene Kanten der gleichen, in einer Einspannung aufgenommenen Tafel zu falzen. Beispielsweise kann eine im wesentlichen rechteckige Haube eine äußere Blechtafel mit hochstehenden Flanschen aufweisen, die an allen vier Selten gefalzt werden muß. Diese Tafel kann von einer zwischen vier Falzpressen, die jeweils zum Falzen eines Flansches der Haube positioniert sind, angeordneten Einspannung aufgenommen werden. Zum Minimieren der Tendenz der während des Falzens durch Kräfte beaufschlagten Tafel, sich relativ zu der Einspannung zu verschieben, können alle vier Kanten gleichzeitig vor- und fertiggefalzt werden. Alternativ dazu kann ein Paar von im wesentlichen gegenüberstehenden Flanschen gleichzeitig durch zwei der Pressen vor- und fertiggefalzt werden, wobei danach die anderen einander gegenüberstehenden Flansche durch die beiden anderen Pressen gleichzeitig vor- und fertiggefalzt werden können.
Wenn mindestens zwei Pressen gleichzeitig oder kurz hintereinander betätigt werden, ist es vorzuziehen, anstelle eines fluidbetätigten Zylinders fürjeden Antrieb einen Spindelservomotor 158 zu verwenden. Dieser aus einem Servomotor und einer Spindel bestehende Antrieb 158 ermöglicht eine genauere Steuerung des Zyklusses vonj eder Presse, was das Synchronisieren von zwei oder mehreren Pressen erleichtert.
Fig. 11 zeigt einen entsprechenden Servomotor-Spindelantrieb 158, mit einer in einem Gehäuse 162 drehbar gelagerter Schraube bzw. Gewindespindel 160, die durch einen umkehrbaren Servomotor 164 angetrieben wird, bei dem es sich vorzugsweise um einen Schrlttmotor handelt. Das Gehäuse ist auf dem Hauptrahmen 34 durch eine Paar von Flanschwellen-Lagereinheiten 108 drehbar befestigt, die an oberen inneren Platten 52 des Rahmens 34 angebracht sind. Eine Bewegungsmutter 166, vorzugsweise mit umlaufenden Kugellagern (Kugelspindel), wird auf der Schraube 160 gehalten und ist mit einem Paar von Armen 104 auf der Hauptantriebsröhre 106 schwenkbar befestigt. Die Verwendung eines Servomotors 164 ermöglicht weiterhin das manuelle "Jogging" durch eine kontrollierte Schrittfolge oder manuelles Drehen einer Presse zur Einstellung, Wartung und Reparatur, beispielsweise beim Einbauen, Justieren und Austauschen der Vorfalz- 22 und Falzstähle 24.

Claims

11. Presse (20) zum Falzen einer Kante (28) eines Blechs (30), mit:

einem Rahmen (34);

einem durch den Rahmen (34) getragenen Amboß (32) zum Aufnehmen und Tragen der zu falzenden Kante (28) des Blechs (30);

einem ersten Hilfsrahmen (36);

einem Paar von ersten Schwingen (70, 72), die jeweils an einem ersten Punkt drehbar durch den Rahmen (34) gehalten werden und an einem von dem ersten Punkt entfernten zweiten Punkt schwenkbar mit dem ersten Hilfsrahmen (36) verbunden sind, zum im wesentlichen kreisförmigen Bewegen des ersten Hilfsrahmens (36) relativ zu dem Rahmen (34);

einem durch den ersten Hilfsrahmen (36) getragenen ersten Falzwerkzeug (22) zum Biegen eines Flanschs (26) an der Kante (28) des Blechs (30) in eine Vorfalzstellung;

einem zweiten Hilfsrahmen (38);

einem Paar von zweiten Schwingen (136), die jeweils an einem dritten Punkt (142) schwenkbar durch den Rahmen gehalten und an einem von dem dritten Punkt beabstandeten vierten Punkt (138) schwenkbar mit dem zweiten Hilfsrahmen (38) verbunden sind, zum im wesentlichen kreisförmigen Bewegen des zweiten Hilfsrahmens (38) relativ zu dem Rahmen (34);

einem durch den zweiten Hilfsrahmen (38) getragenen zweiten Falzwerkzeug (24) zum Biegen des Flanschs (26) des Blechs (30) aus der Vorfalzstellung in eine das Blech (30) überlappende Falzstellung mit Rückbiegung; und mit

einem Antrieb (44), der zum Bewegen des ersten Falzwerkzeugs (22) zum Biegen des Flanschs (26) des Blechs (30) in die Vorfalzstellung mit dem ersten Hilfsrahmen (36) und zum Bewegen des zweiten Falzwerkzeugs (24) zum Biegen des Flanschs (26) in die Falzstellung mit dem zweiten Hilfsrahmen (38) verbunden ist;

dadurch gekennzeichnet, daß

die ersten Punkte des Paars von ersten Schwingen (70) auf einer ersten Geraden voneinander beabstandet sind, und daß die dritten Punkte des Paars von zweiten Schwingen (136) auf einer von der ersten Geraden beabstandeten und zu dieser im wesentlichen parallelen zweiten Geraden voneinander beabstandet sind;

mindestens ein erster Kniehebel (40) mit dem ersten Hilfsrahmen (36) und dem Antrieb (44) verbunden ist und eine durch den ersten Rahmen (34) schwenkbar getragene erste Gelenkschwinge (84) aufweist, die mit dem Antrieb (44) verbunden ist, sowie eine zweite Gelenkschwinge (90), die an ihrem einen Ende an der ersten Gelenkschwinge (84) und an ihrem gegenüberliegendem Ende mit dem ersten Hilfsrahmen (36) schwenkbar verbunden ist, zum Zustellen des ersten Werkzeugs (22), wenn die erste (84) und die zweite (90) Gelenkschwinge sich einer Mittelstellung ihres Bewegungsbereichs annähern, in der die erste (84) und die zweite (90) Gelenkschwinge im wesentlichen längs zueinander ausgerichtet sind, und zum Vervielfachen der durch das erste Werkzeug (22) auf den Flansch (26) des Blechs (30) wirkenden Kraft, wenn die erste (84) und die zweite (90) Gelenkschwinge sich in der N;ihe ihrer Mittelstellung befinden und im wesentlichen längs zueinander ausgerichtet sind, um das erste Werkzeug (22) vollständig auszufahren, und zum Zurückführen des ersten Werkzeugs (22) von dem Blech (30), wenn die erste (84) und die zweite (90) Gelenkschwinge von ihrer Mittelstellung wegbewegt werden;

mindestens ein zweiter Kniehebel (42) mit dem zweiten Hilfsrahmen (38) und dem Antrieb (44) verbunden ist und eine dritte Gelenkschwinge (146) aufweist, die schwenkbar durch den Rahmen (34) gehalten und mit dem Antrieb (44) gekoppelt ist, sowie eine vierte Gelenkschwinge (150), die an ihrem einen Ende an der dritten Gelenkschwinge (146) und an ihrem anderen Ende mit dem zweiten Hilfsrahmen (38) schwenkbar verbunden ist, zum Zustellen des zweiten Werkzeugs (24), wenn die dritte (146) und die vierte (150) Gelenkschwinge sich einer Mittelstellung ihres Bewegungsbereichs annähert, in der die dritte (146) und die vierte (150) Gelenkschwinge im.wesentlichen längs zueinander ausgerichtet sind, und zum Vervielfältigen einer durch das zweite Werkzeug (24) auf den Flansch (26) des Blechs (30) ausgeübten Kraft, wenn sich die dritte (146) und die vierte (150) Gelenkschwinge in der Nähe ihrer Mittelstellung befinden und im wesentlichen längs zueinander ausgerichtet sind, um das zweite Werkzeug (24) vollständig auszufahren, und zum Zurückführen des zweiten Werkzeugs (24) von dem Blech (30), wenn die dritte (146) und die vierte (150) Gelenkschwinge von ihrer Mittelstellung wegbewegt werden; und daß

der erste und der zweite Kniehebel (40, 42) so aufgebaut und angeordnet sind, daß. wenn einer der Kniehebel in der Mittelstellung seines Bewegungsbereichs steht, der andere der Kniehebel im wesentlichen von der Mittelstellung des Bewegungsbereichs entfernt ist.

2. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Paar von ersten Schwingen ein Paar von den ersten Hilfsrahmen (36) auf den Rahmen (34) beweglich tragenden Exzentern (70, 72) aufweist, zur im wesentlichen kreisförmigen Hin- und Herbewegung, sowie einen an einem der Exzenter (70) befestigten und mit dem ersten Kniehebel (40) verbundenen Arm (94) zum Verschwenken der Exzenter, um den ersten Hilfsrahmen (36) und das erste Falzwerkzeug (22) in einer im wesentlichen kreisförmigen Bewegung zu dem Amboß (32) und dem Flansch (26) des Blechs (30) zuzubewegen, um den Flansch (26) in die Vorfalzstellung zu biegen.

3. Presse nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen an jedem Exzenter (70, 72) befestigten zweiten Arm (76, 78) und eine Schwinge (80), deren eines Ende an einem der zweiten Arme (76, 78) und deren anderes Ende an dem anderen der zweiten Arme (76, 78) schwenkbar befestigt ist.

4. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Paar von ersten Schwingen zwei voneinander beabstandete und den ersten Hilfsrahmen (36) auf dem Rahmen (34) tragende Exzenter (70.72) aufweist, die mit dem ersten Kniehebel (40) verbunden sind, um gemeinsam zum Bewegen des ersten Hilfsrahmens (36) in einer in wesentlichen kreisförmigen Bewegung zu dem Amboß (32) und dem Flansch (26) des Blechs (30) verschwenkbarzu sein, um den Flansch (26) in die Vorfalzstellung zu biegen.

5. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Falzwerkzeug (22) eine abgeschrägte Vorwärtsfläche (60) zum Berühren des Flanschs (26) des Blechs (30) aufweist, um den Flansch (26) in die Vorfalzstellung zu biegen.

6. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (44) eine durch den Rahmen (34) drehbar gelagerte Röhre (106) aufweist, sowie mindestens einen an der Röhre (106) befestigten Arm (110), eine Ausgleichsschwinge (114), deren eines Ende mit dem einen Arm (110) der Röhre (106) und deren anderes Ende mit der ersten Gelenkschwinge (84) des ersten Kniehebels (40) schwenkbar verbunden ist, um das erste Werkzeug (22) in einer von dem Amboß (32) entfernten Stellung zu halten, wenn die Ausgleichsschwinge (114) und der Arm (110) der Röhre (106) im wesentlichen längs zueinander ausgerichtet sind, während das zweite Werkzeug (24) zu dem Amboß (32) zugeführt ist und den Flansch (26) des Blechs (30) berührt, um den Flansch (26) aus der Vorfalzstellung in die Falzstellung zu biegen, in der der Flansch (26) eine Rückbiegung aufweist und das Blech (30) überlappt.

7. Presse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein an der Röhre (106) befestigter und am Umfang von dem an der Röhre (106) befestigten einen Arm (110) beabstandeter Stellhebel (104) vorgesehen ist, und daß der Antrieb (44) einen mit dem Stellhebel (104) der Rohre (106) verbundenen fluidbettlgten Zylinder (96) aufweist.

8. Presse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stellhebel (104) an der Röhre (106) befestigt und am Umfang von dem an der Röhre (106) befestigten einen Arm (110) beabstandet ist, und daß der Antrieb (44) eine mit dem Stellhebel (104) der Röhre (106) verbundene und durch einen Servomotor (164) angetriebene Schraube (160) aufweist.

9. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (44) eine mit einem Servomotor (164) verbundene Schraube (160) aufweist.

10. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Hllfsrahmen (38) ein Paar von voneinander beabstandeten und das zweite Falzwerkzeug (24) tragenden Tragplatten (130) aufweist und daß mindestens eine der Tragplatten (130) mit der vierten Gelenkschwinge (150) des zweiten Kniehebels (42) schwenkbar verbunden ist, um den zweiten Hilfsrahmen (38) und das zweite Falzwerkzeug (24) zum Biegen des Flanschs (26) des Blechs (30) aus der Vorfalzstellung in eine Endfalzstellung mit einer Rückbiegung zu bewegen, in der der Flansch (26) das Blech (30) überlappt

11. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Hilfsrahmen (38) ein Paar von voneinander beabstandeten und das zweite Falzwerkzeug (24) tragenden Tragplatten (130) aufweist und daß der erste Kniehebel (42) mindestens zwei vierte Gelenkschwingen (150) aufweist, die jeweils mit einer der Tragplatten (130) schwenkbar verbunden sind, um den zweiten Hilfs rahmen (38) und das zweite Falzwerkzeug (24) zum Biegen des Flanschs (26) des Blechs (30) aus der Vorfalzstellung in eine Endfalzstellung mit Rückbiegung zu bewegen, in der der Flansch (26) das Blech (30) überlappt.

12. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (44) eine durch den Rahmen (34) drehbar gelagerte Röhre (106) aufweist und daß der zweite Kniehebel (42) mindestens zwei der dritten Gelenkschwingen (146) aufweist, die jeweils an der Röhre (106) zur gleichmäßigen Drehung mit der Röhre (106) befestigt sind.

13. Presse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (44) einen an der Röhre (106) befestigten Stellhebel (104) und eine an dem Stellhebel (104) befestigte und durch einen Servomotor (164) angetriebene Schraube (160) aufweist.