EP0394531A1 - Falzmaschine - Google Patents
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- EP0394531A1 EP0394531A1 EP89107665A EP89107665A EP0394531A1 EP 0394531 A1 EP0394531 A1 EP 0394531A1 EP 89107665 A EP89107665 A EP 89107665A EP 89107665 A EP89107665 A EP 89107665A EP 0394531 A1 EP0394531 A1 EP 0394531A1
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- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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- B21D39/02—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of sheet metal by folding, e.g. connecting edges of a sheet to form a cylinder
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Definitions
- the invention relates to a method according to the preamble of patent claim 1.
- the invention further relates to a folding machine according to the preamble of patent claim 4.
- a folding method or a folding machine of the type mentioned is known from DE-U 85 17 513. It is provided here that the workpiece receptacles receiving the partial shells can be rotated about an axis running in the plane of the parting line and that movable folding robots are arranged to the side of the workpiece receptacles parallel to their axis of rotation, the tool inserts of which have their own drive which progresses in accordance with the folding course in one direction of movement.
- the folding tool is designed like a pair of pliers and the fold is thus progressively generated by alternating opening and closing and laterally moving the folding tool. The rotatability of the workpiece holders enables the successive production of two opposing folds with a folding tool.
- a disadvantage of this known folding machine is its time-consuming, cyclical operation, which has a relatively low productivity.
- only straight folds can be produced with this folding machine; the folding robot would have to be used for the production of more complicated folds get at least one additional direction of movement, which would significantly increase the design and control effort.
- the new process and the new folding machine offer the advantage of a continuous operation, since the fold is generated by a rolling process. Furthermore, several fold passes are easily possible, which means a high quality of work can be achieved, even if e.g. B. stainless steel sheet is processed. Another important advantage is that the shape of the workpiece and thus the course of the fold can vary within wide limits; it is Z. B. easily possible to process non-circular, non-rotationally symmetrical workpieces, since the folding roller is able to perform a movement following the contour of the fold. Concave radii can even appear on the workpiece as long as their radius remains larger than the radius of the folding roller.
- the fold also does not have to lie in the plane of the greatest extent of the workpiece, since the fold roller on a fold arm can be guided laterally from the outside to the workpiece and itself requires very little space.
- the new method and the new folding machine can thus be used in a variety of ways and also allow the production of fold connections which run in a complicated manner, wherein the folding roller can be guided by the fold itself or by separate guide means.
- a development of the invention accordingly provides that a guide roller is mounted on the free end of the folding arm to the folding roller, at least in its axial direction, which is also about an axis of rotation relative to the workpiece parallel axis is rotatable and runs during the folding process on a guide surface or curve, which is formed as part of one of the workpiece holders.
- a guide for the folding roller is created in a simple manner, which makes the folding process independent of the properties and of dimensional and shape fluctuations of the folding flanges of the workpieces.
- the method and the folding machine offer the possibility of regions of the workpiece in which the fold is interrupted by appropriate training, e.g. Easy to run over the guide surface and then continue the folding process without any other control measures being required.
- appropriate training e.g. Easy to run over the guide surface and then continue the folding process without any other control measures being required.
- an increase in the guide surface can be provided in the folding area projecting outwardly from the workpiece parts.
- the first exemplary embodiment of the folding machine 1 shown here has a machine base 10 in which a drive and gear unit 11 is accommodated.
- a total of four parallel guide columns 12, 13, 14 and 15 extend upward from the machine base 10.
- the guide columns 12 to 15 are connected to one another by means of a yoke 17.
- a pressure plate 16 is arranged, which can be raised and lowered along the guide columns 12 to 15, as indicated by the movement arrow 16 '.
- the lifting and lowering of the pressure plate 16 is accomplished by a lifting cylinder 34, which is centrally attached to the yoke 17.
- the associated piston rod 34 ' extends from the cylinder 34 downwards to the pressure plate 16, where it is connected to it.
- a main spindle 2 which can be rotated by the latter, extends upwards.
- the main spindle 2 carries a first tool mounting flange 2 ', which here has the shape of a flat cylinder and is arranged concentrically with the main spindle 2.
- a printing head 3 is provided below the printing plate 16, which can be raised and lowered together with the printing plate 16, but can be rotated relative to the latter.
- the print head 3 carries at its lower end a second tool mounting flange 3 ', which, like the first, lower tool mounting flange 2', has the shape of a flat cylinder.
- the print head 3 and the associated tool mounting flange 3 ' are also concentric with each other and in alignment with the main spindle 2.
- the lower tool holder flange 2 'and the upper tool holder flange 3' each carry a workpiece holder 20 or 30, which are designed as interchangeable tools, each adapted to a workpiece to be machined, and are preferably screwed to the tool holder flanges 2 'and 3'.
- the two workpiece receptacles 20 and 30 are each formed here with a bowl-shaped recess 21 and 31, each of which for the form-fitting reception of a half-shell of a workpiece to be machined, eg. B. a shell muffler formed from two half shells or partial shells, serve.
- the inside of the workpiece receptacles 20 and 30 are preferably provided with a plastic lining which consists of a pourable, low-elastic hardening plastic.
- the inner contour of the cup-shaped depressions 21 and 31 in the workpiece receptacles 20 and 30 can thus be produced with a precise fit by pouring the plastic in liquid form, pressing in a sample of the workpiece or the associated partial shell and allowing the plastic to harden.
- the division plane of the two workpiece holders 20 and 30 coincides with the division joint or plane of the two partial shells of the workpiece to be machined.
- the two workpiece receptacles 20 and 30 each have a circumferential fold surface 22 and 32, which serve as pressure surfaces during the folding process.
- the lower workpiece holder 20 has a circumferential guide surface 23 below its folding surface 22, which, as will be explained later, can have different radial distances from the folding surface 22.
- FIG. 1 is shown in FIG. 1, which is arranged here to the left of the workpiece holders 20 and 30.
- the folding arm 4 is designed as a pivotable arm which is mounted in a pivot bearing 41 on the guide column 14 arranged on the left in FIG. 1.
- the folding arm 4 carries a guide roller 43 which rolls on the guide surface 23 of the workpiece holder 20 during the folding process.
- a folding roller 42 is arranged above the guide roller 43 and is also set back somewhat with respect to the guide roller 43, ie offset to the left in FIG. 1.
- This folding roller 42 runs during the folding process with the interposition of the folding flanges of the workpiece to be folded on at least one of the two circumferential folding surfaces 22 and 32 of the workpiece holders 20 and 30.
- the pressing force of the folding roller 42 in the direction of the workpiece receptacles 20 and 30 required for the folding process is generated here by a pressure cylinder 44, which in turn is pivotable on the one in FIG. 1 left front guide column 12 is mounted in a bearing block 45.
- the pressure cylinder 44 is preferably operated in the folding machine 1 so that it exerts a constant force regardless of the position of its piston or its piston rod.
- FIG. 1 In the embodiment of the folding machine shown in FIG. 1, it only has a single folding arm 4; for practical use of the folding machine 1, however, it is expedient to equip the machine 1 with a pair of two identical folding arms 4 or even several pairs of the same folding arms 4.
- FIG. 2 shows an embodiment of the folding machine 1, in which it is equipped with a pair of two mutually identical folding arms 4.
- the two folding arms 4 and the machine base 10 are shown in a top view and the four guide columns 12 to 15 are shown in section.
- the parts of the folding machine 1 that are still present below the folding arms 4, in particular the workpiece holder 20, are not specifically shown here.
- each of the two folding arms 4 has a substantially rectangular L-shape with a longer L-leg 40 and a shorter L-leg 40 '.
- the longer L-leg 40 is formed at its outer end as a pivot bearing 41 and pivotally mounted on the associated guide column 14 or 15, as indicated by the movement arrows 41 '.
- the shorter L-leg 40 ' carries at its free inner end a folding roller 42 or 42' and a guide roller 43.
- the two guide rollers 43 are the same here, while the folding rollers 42 and 42 'preferably have different profiles.
- the roles 42, 42 'and 43 are each rotatable about axes that run parallel to the workpiece axis of rotation 5 '.
- the already mentioned pressure cylinders 44 are used, which run at an acute angle to the respectively shorter L-leg 40 '.
- the cylinders 44 are each mounted in a pivot bearing 45 'on a respective bearing block 45, which in turn is rigidly connected to a fixed part of the folding machine 1, here the guide column 14 or 12.
- the piston rod of the cylinder 44 extends from the bearing block 45 inwards to the vicinity of the inner end of the shorter L-leg 40 '.
- an adjusting cylinder 46 is provided on each folding arm 4, which serves to adjust the folding roller 42 or 42 'in position relative to the guide roller 43. So that the position of the folding rollers 42 and 42 'for different runs of the folding process can be changed gradually to carry out the folding process step by step. There is also the possibility, with different profiling of the folding rollers 42 and 42 ', to begin the folding process with the first folding roller 42 and after a corresponding further rotation of the workpiece about the workpiece rotation axis 5', the second folding roller 42 'can be used.
- the two folding arms 40 are arranged offset from one another by approximately 90 ° about the workpiece axis of rotation 5 '.
- This arrangement has the advantage that in the case of workpieces whose fold forms a geometrical outline with very different semi-axes, the folds on the workpiece men 4 generated torques are at least partially offset against each other.
- the folding arms 4 extend from the pivot bearing 41 in the workpiece rotation direction and are then angled inwards towards the workpiece axis of rotation 5 '.
- FIG. 3a An example of a workpiece 5 which can be processed with the folding machine 1 described above is shown in a top view in FIG. 3a.
- the view falls on the upper shell 50 of the workpiece 5, which has an outwardly projecting flange 51, which is interrupted in two areas by a pair of pipe connections 52.
- the lower shell 50 'of the workpiece 5 which in turn also has a projecting flange 51' which runs parallel to the upper flange 51, but has a smaller width.
- the lower, the lower shell 50 'of the workpiece 5 fittingly receiving the lower workpiece holder 20 can be seen in partial areas of FIG. 3a, more precisely its circumferential guide surface 23.
- the guide surface 23 runs parallel in the region of the folded flanges 51 and 51' offset to these inwards.
- the guide surface 23 is designed to be elevated, ie it projects outward beyond the outer boundary of the pipe connections 52. It is hereby achieved that the folding rollers on the folding arm are lifted off the workpiece 5 by the guide roller 43 rolling on the described guide surface 23 in the region of the pipe connections 52, that they run past the pipe connections 52 without contact. In the other areas of the workpiece 5, however, the folding process is carried out with constant rotation of the workpiece 5 about its workpiece axis of rotation 5 '.
- the assignment of the two partial shells of the workpiece 5, namely the upper shell 50 and the lower shell 50 'to each other is clear.
- the upper shell 50 and lower shell 50 ' lie with their mutually parallel folding flanges 51 and 51' on top of each other and are pressed firmly against each other by means of the end faces of the partially visible workpiece holders 20 and 30.
- the upper rabbet flange 51 of the upper shell 50 has a greater width, i. H. a larger extension to the outside than the lower rebate flange 51 'of the lower shell 50'.
- the circumferential rabbet surface 22 and the circumferential guide surface 23 can also be seen on the lower workpiece receptacle 20.
- FIGS. 4a and 4b and 5a to 5c The method and the mode of operation of the folding machine 1 are explained below using two exemplary work processes according to FIGS. 4a and 4b and 5a to 5c:
- the upper and lower shells 50 and 50 'of the workpiece 5 are inserted into the two workpiece holders 20 and 30, the upper workpiece holder 30 being raised upwards by means of the lifting cylinder 34.
- the upper workpiece holder 20 is lowered by means of the lifting cylinder 34 and with a sufficiently large one Contact pressure pressed against the lower workpiece holder 20.
- the projecting flange 51 and 51 'of the workpiece 5 are pressed firmly against each other, so that mutual displacements are practically excluded.
- the main spindle 2 is rotated by means of the drive and gear unit 11.
- the two workpiece holders 20 and 30 are also rotated together with the workpiece 5 located therein.
- the folding arm 4 or one of the folding arms 4 is pivoted up to the workpiece 5 until the folding roller 42 or 42 'is present with a sufficient pressing force on the folding flanges 51 and 51'.
- a pre-folding takes place, the upper folding flange 51 being folded downwards and inwards by means of the first folding roller 42.
- the pre-folding can be done in one or more passes, i.e. H. Revolutions of the workpiece 5 take place.
- the folded flange 51 'of the lower shell 50 initially remains undeformed.
- the second folding roller 42 ' is then brought into contact with the folding flanges 51 and 51' in the first sequence example, whereby the final folding of the folding flanges 51 and 51 'takes place to the finished fold 53 in which the individual layers of the fold 53 are fixed lie on one another.
- FIGS. 4a and 4b show, two very differently profiled folding rollers 42 and 42 'are required in this example of operation, of which the first folding roller le 42 can only take over the pre-folding and the second folding roller 42 only the pre-folding.
- the folding rollers 42 and 42 'used here can each be used for two folding processes.
- the first folding roller 42 is also used to pre-fold the upper folding flange 51 downwards and inwards, the lower folding flange 51 'still remaining undeformed.
- the upper folded flange 51 is folded over further inwards, the lower folded flange 51 'also being folded over downwards.
- the folding process for producing the finished fold 53 is completed according to FIG. 5c, here either the folding roller 42 or the folding roller 42 'or both folding rollers 42 and 42' can be used synchronously.
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- Folding Of Thin Sheet-Like Materials, Special Discharging Devices, And Others (AREA)
- Rigid Containers With Two Or More Constituent Elements (AREA)
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- Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)
Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Weiter betrifft die Erfindung eine Falzmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 4.
- Ein Falzverfahren bzw. eine Falzmaschine der genannten Art ist aus DE-U 85 17 513 bekannt. Hier ist vorgesehen, daß die die Teilschalen aufnehmenden Werkstückaufnahmen um eine in der Teilungsfugenebene verlaufende Achse verdrehbar sind und daß seitlich der Werkstückaufnahmen parallel zu deren Drehachse verfahrbare Falzroboter angeordnet sind, deren Werkzeugeinsätze einen eigenen, entsprechend dem Falzverlauf fortschreitenden Antrieb in einer Bewegungsrichtung aufweisen. Das Falzwerkzeug ist hier zangenartig ausgebildet und der Falz wird damit taktweise fortschreitend durch abwechselndes Öffnen und Schließen sowie seitliches Bewegen des Falzwerkzeuges erzeugt. Die Drehbarkeit der Werkstückaufnahmen ermöglicht hier das aufeinanderfolgende Herstellen zweier einander gegenüberliegender Falze mit einem Falzwerkzeug. Nachteilig ist bei dieser bekannten Falzmaschine deren zeitraubende taktförmige Arbeitsweise, die eine relativ geringe Produktivität zur Folge hat. Außerdem können mit dieser Falzmaschine nur geradlinige Falze hergestellt werden; für die Herstellung von komplizierter verlaufenden Falzen müßte der Falzroboter wenigstens noch eine zusätzliche Bewegungsrichtung erhalten, was den Konstruktions- und Steuerungsaufwand wesentlich erhöhen würde.
- Weiter ist es bekannt, Falzverbindungen der eingangs genannten Art auf Pressen herzustellen, wobei die Teilschalen ebenfalls in Werkstückaufnahmen fixiert sind und der Falz durch schalagartigen Einsatz von äußeren Preßwerkzeugen erzeugt wird. Dabei muß der Falz in der Ebene der größten Erstreckung des Werkstückes liegen, um die Preßwerkzeuge zuführen zu können. Die hiermit erzeugten Falzverbindungen können keine hohen Qualitätsanforderungen erfüllen, da nur ein einziger Preßvorgang möglich ist und da aufgrund der Rückfedereigenschaften des Blechmaterials der Teilschalen ein fester und dichter Falz nicht zustande kommt. Insbesondere tritt dieses Problem bei der Verarbeitung von stark rückfedernden Edelstahlblechen auf. Weiterhin ist der Aufwand für die Herstellung der Werkzeuge sehr hoch, die zudem noch einem starken Verschleiß unterworfen sind.
- Es stellt sich daher die Aufgabe, ein Verfahren zu Erzeugung einer Falzverbindung sowie eine Falzmaschine zu schaffen, die eine erhöhte Arbeitsgeschwindigkeit und -qualität liefern und die vielseitig anwendbar bzw. verwendbar sind.
- Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß durch ein Verfahren bzw. eine Falzmaschine der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 4.
- Das neue Verfahren und die neue Falzmaschine bieten zum einen den Vorteil einer stetigen Arbeitsweise, da der Falz durch einen Rollvorgang erzeugt wird. Weiterhin sind mehrere Falz-Durchgänge leicht möglich, wodurch eine hohe Arbeitsqualität erreichbar ist, auch wenn z. B. Edelstahlblech bearbeitet wird. Zu anderen ist als wesentlicher Vorteil zu nennen, daß die Form des Werkstücks und damit der Verlauf des Falzes in weiten Grenzen variieren können; es ist z. B. problemlos möglich, unrunde, nicht drehsymmetrische Werkstücke zu bearbeiten, da die Falzrolle in der Lage ist, eine der Kontur des Falzes folgende Bewegung auszuführen. Dabei können am Werkstück sogar konkave Radien auftreten, solange deren Radius größer bleibt als der Radius der Falzrolle. Auch muß der Falz nicht in der Ebene der größten Erstreckung des Werkstückes liegen, da die Falzrolle an einem Falzarm seitlich von außen an das Werkstück herangeführt werden kann und selbst nur sehr wenig Raum benötigt. Für die Bearbeitung von Werkstücken, bei denen der Falz in einer Ebene liegt, genügt es, die Falzrolle bzw. den Falzarm der Falzmaschine lediglich in der Trennfugenebene verschwenkbar auszubilden. Bei Ausbildung des Falzarmes bzw. der Falzrolle oder der Werkstückaufnahmen mit einer weiteren Bewegungsfreiheitsrichtung können sogar Falze hergestellt werden, die nicht in einer Ebene liegen. Das neue Verfahren und die neue Falzmaschine sind damit vielfältig einsetzbar und erlauben die Herstellung auch kompliziert verlaufender Falzverbindungen, wobei die Führung der Falzrolle durch den Falz selbst erfolgen kann oder durch gesonderte Führungsmittel.
- Bezüglich der Führung der Falzrolle ist vorgesehen, daß diese durch eine auf einer mit dem Werkstück umlaufenden Führungsfläche ablaufende Führungsrolle relativ zum Werkstück im wesentlichen in dessen Radialrichtung geführt wird. Vorrichtungsmäßig sieht eine Weiterbildung der Erfindung dementsprechend vor, daß an dem freien Ende des Falzarmes zur Falzrolle zumindest in deren axialer Richtung versetzt eine Führungsrolle gelagert ist, die ebenfalls um eine zur Werkstück-Rotationsachse parallel verlaufende Achse drehbar ist und die beim Falzvorgang auf einer Führungsfläche bzw. -kurve abläuft, welche als Teil einer der Werkstückaufnahmen ausgebildet ist. Hierdurch wird auf einfache Weise eine Führung für die Falzrolle geschaffen, die den Falzvorgang unabhängig von den Eigenschaften und von Maß- und Formschwankungen der Falzflansche der Werkstücke macht.
- In weiterer Ausgestaltung der Erfindung bieten das Verfahren und die Falzmaschine die Möglichkeit, Bereiche des Werkstückes, in denen der Falz unterbrochen ist, durch eine entsprechende Ausbildung, z.B. Überhöhung der Führungsfläche einfach zu überfahren und anschließend den Falzvorgang weiterzuführen, ohne daß sonstige Steuerungsmaßnahmen erforderlich sind. In gleicher Weise kann bei im Falzbereich nach außen aus dem Werkstück vorragenden Werkstückteilen, z. B. Rohranschlußstutzen, eine Überhöhung der Führungsfläche vorgesehen werden.
- Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Falzmaschine gehen aus den Unteransprüchen 6 bis 13 hervor.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand einer Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen:
- Figur 1 eine Falzmaschine in einer ersten Ausführung mit einem Falzarm in Seitenansicht,
- Figur 2 die Falzmaschine in einer zweiten Ausführung mit zwei Falzarmen in Aufsicht, teils im Horizontalschnitt,
- Figur 3a ein in der Falzmaschine zu bearbeitendes Werkstück in Aufsicht,
- Figur 3b das Werkstück aus Figur 3a im Teil-Querschnitt entlang der Linie III - III in Figur 3a,
- Figur 4a und 4b eine erste Arbeitsweise der Falzmaschine anhand zweier Arbeitsschritte, in einer Darstellung entsprechend Figur 3 b, und
- Figur 5a bis 5c eine zweite Arbeitsweise der Falzmaschine anhand dreier Arbeitsschritte, ebenfalls jeweils in einer Darstellung entsprechend Figur 3a.
- Wie die Figur 1 der Zeichnung zeigt, besitzt das hier dargestellte erste Ausführungsbeispiel der Falzmaschine 1 einen Maschinensockel 10, in welchem eine Antriebs- und Getriebeeinheit 11 untergebracht ist. Von dem Maschinensockel 10 aus erstrecken sich insgesamt vier parallel zueinander verlaufende Führungssäulen 12, 13, 14 und 15 nach oben. An ihrem oberen Ende sind die Führungssäulen 12 bis 15 mittels eines Jochs 17 miteinander verbunden. Unterhalb des Jochs 17 ist eine Druckplatte 16 angeordnet, die entlang der Führungssäulen 12 bis 15 heb- und senkbar ist, wie durch den Bewegungspfeil 16′ angedeutet. Das Heben und Senken der Druckplatte 16 wird durch einen Hubzylinder 34 bewerkstelligt, der an dem Joch 17 zentral befestigt ist. Die zugehörige Kolbenstange 34′ erstreckt sich vom Zylinder 34 ausgehend nach unten zur Druckplatte 16, wo sie mit dieser verbunden ist.
- Von der erwähnten Antriebs- und Getriebeeinheit 11 aus erstreckt sich eine durch letztere in Drehung versetzbare Hauptspindel 2 nach oben. An ihrem oberen Ende trägt die Hauptspindel 2 einen ersten Werkzeugaufnahmeflansch 2′, der hier die Form eines flachen Zylinders aufweist und konzentrisch zur Hauptspindel 2 angeordnet ist.
- Unterhalb der Druckplatte 16 ist ein Druckkopf 3 vorgesehen, welcher zusammen mit der Druckplatte 16 heb- und senkbar, jedoch gegenüber dieser verdrehbar ist. Der Druckkopf 3 trägt an seinem unteren Ende einen zweiten Werkzeugaufnahmeflansch 3′, der ähnlich wie der erste, untere Werkzeugaufnahmeflansch 2′ die Form eines flachen Zylinders aufweist. Der Druckkopf 3 und der zugehörige Werkzeugaufnahmeflansch 3′ sind dabei ebenfalls konzentrisch zueinander und in Flucht mit der Hauptspindel 2 angeordnet.
- Der untere Werkzeugaufnahmeflansch 2′ und der obere Werkzeugaufnahmeflansch 3′ tragen jeweils eine Werkstückaufnahme 20 bzw. 30, die als auswechselbare, jeweils an ein zu bearbeitendes Werkstück angepaßte Werkzeuge ausgebildet und vorzugsweise mit den Werkzeugaufnahmeflanschen 2′ und 3′ verschraubt sind. Die beiden Werkstückaufnahmen 20 und 30 sind hier jeweils mit einer schalenförmigen Vertiefung 21 bzw. 31 ausgebildet, die jeweils zur formschlüssigen Aufnahme je einer Halbschale eines zu bearbeitenden Werkstückes, z. B. eines aus zwei Halbschalen oder Teilschalen gebildeten Schalenschalldämpfers, dienen. Zur möglichst einfachen und genauen Anpassung der Oberflächenkonturen der Vertiefungen 21 und 31 sind die Werkstückaufnahmen 20 und 30 innenseitig vorzugsweise mit einer Kunststoffauskleidung versehen, welche aus einem gießfähigen, geringelastisch aushärtenden Kunststoff besteht. Damit kann die Innenkontur der schalenförmigen Vertiefungen 21 und 31 in den Werkstückaufnahmen 20 und 30 durch Eingießen des Kunststoffes in flüssiger Form, Eindrücken eines Musterstücks des Werkstücks bzw. der zugehörigen Teilschale und Aushärtenlassen des Kunststoffes absolut paßgenau hergestellt werden.
- Die Teilungsebene der beiden Werkstückaufnahmen 20 und 30 fällt dabei mit der Teilungsfuge bzw. -ebene der beiden Teilschalen des zu bearbeitenden Werkstückes zusammen.
- An ihren einander zugewandten Stirnflächen weisen die beiden Werkstückaufnahmen 20 und 30 jeweils eine umlaufende Falzfläche 22 bzw. 32 auf, die während des Falzvorganges als Andruckflächen dienen.
- Weiterhin besitzt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Falzmaschine 1 die untere Werkstückaufnahme 20 unterhalb ihrer Falzfläche 22 eine umlaufende Führungsfläche 23, die, wie später noch erläutert werden wird, unterschiedliche radiale Abstände von der Falzfläche 22 aufweisen kann.
- Weiterhin ist in der Figur 1 ein Falzarm 4 dargestellt, der hier links von den Werkstückaufnahmen 20 und 30 angeordnet ist. Der Falzarm 4 ist als verschwenkbarer Arm ausgebildet, der in einem Schwenklager 41 an der in Figur 1 hinten links angeordneten Führungssäule 14 gelagert ist. An seinem freien, in Figur 1 rechten Ende trägt der Falzarm 4 eine Führungsrolle 43, die während des Falzvorganges auf der Führungsfläche 23 der Werkstückaufnahme 20 abrollt.
- Oberhalb der Führungsrolle 43 ist eine Falzrolle 42 angeordnet, die gegenüber der Führungsrolle 43 außerdem etwas zurückversetzt, d. h. in Figur 1 nach links versetzt ist. Diese Falzrolle 42 läuft während des Falzvorganges unter Zwischenlage der zu falzenden Falzflansche des Werkstückes auf wenigstens einer der beiden umlaufenden Falzflächen 22 und 32 der Werkstückaufnahmen 20 und 30 ab. Die für den Falzvorgang erforderliche Andruckkraft der Falzrolle 42 in Richtung auf die Werkstückaufnahmen 20 und 30 zu wird hier durch einen Andruckzylinder 44 erzeugt, der seinerseits verschwenkbar an der in Figur 1 linken vorderen Führungssäule 12 in einem Lagerblock 45 gelagert ist. Der Andruckzylinder 44 wird bei der Falzmaschine 1 vorzugsweise so betrieben, daß er unabhängig von der Stellung seines Kolbens bzw. seiner Kolbenstange eine konstante Kraft ausübt.
- Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Falzmaschine weist diese lediglich einen einzelnen Falzarm 4 auf; für die praktische Verwendung der Falzmaschine 1 ist es jedoch zweckmäßig, die Maschine 1 mit einem Paar von zwei gleichen Falzarmen 4 oder sogar mehreren Paaren von jeweils gleichen Falzarmen 4 auszustatten.
- Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Falzmaschine 1, bei welchem diese mit einem Paar von zwei untereinander identischen Falzarmen 4 ausgestattet ist. Um die Darstellung nicht unübersichtlich werden zu lassen, sind lediglich die beiden Falzarme 4 sowie der Maschinensockel 10 in Aufsicht von oben und die vier Führungssäulen 12 bis 15 im Schnitt dargestellt. Die unterhalb der Falzarme 4 noch vorhandenen Teile der Falzmaschine 1, insbesondere die Werkstückaufnahme 20, sind hier nicht eigens dargestellt.
- Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, besitzt jeder der beiden Falzarme 4 eine im wesentlichen rechtwinklige L-Form mit einem längeren L-Schenkel 40 und einem kürzeren L-Schenkel 40′. Der längere L-Schenkel 40 ist an seinem äußeren Ende jeweils als Schwenklager 41 ausgebildet und auf der zugehörigen Führungssäule 14 bzw. 15 verschwenkbar gelagert, wie durch die Bewegungspfeile 41′ angedeutet ist. Der kürzere L-Schenkel 40′ trägt an seinem freien, inneren Ende jeweils eine Falzrolle 42 bzw. 42′ und eine Führungsrolle 43. Die beiden Führungsrollen 43 sind hier untereinander gleich, während die Falzrollen 42 und 42′ vorzugsweise unterschiedliche Profilierungen aufweisen. Die Rollen 42, 42′ und 43 sind dabei jeweils um Achsen verdrehbar, die parallel zur Werkstück-Rotationsachse 5′ verlaufen.
- Zur Erzeugung der für den Falzvorgang erforderlichen Andruckkraft dienen die bereits erwähnten Andruckzylinder 44, die unter einem spitzen Winkel zu dem jeweils kürzeren L-Schenkel 40′ verlaufen. Die Zylinder 44 sind dabei jeweils in einem Schwenklager 45′ an je einem Lagerblock 45 gelagert, welcher seinerseits jeweils starr mit einem feststehenden Teil der Falzmaschine 1, hier der Führungssäule 14 bzw. 12 verbunden ist. Die Kolbenstange der Zylinder 44 verläuft jeweils vom Lagerblock 45 nach innen bis in die Nähe des inneren Endes des kürzeren L-Schenkels 40′.
- Zusätzlich ist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel der Falzmaschine 1 noch an jedem Falzarm 4 ein Verstellzylinder 46 vorgesehen, welcher dazu dient, die Falzrolle 42 bzw. 42′ in ihrer Position relativ zur Führungsrolle 43 zu verstellen. Damit kann die Stellung der Falzrollen 42 und 42′ für unterschiedliche Durchläufe des Falzvorganges nach und nach verändert werden, um den Falzvorgang schrittweise durchzuführen. Auch besteht die Möglichkeit, bei unterschiedlicher Profilierung der Falzrollen 42 und 42′ zunächst den Falzvorgang mit der ersten Falzrolle 42 zu beginnen und nach einer entsprechenden Weiterdrehung des Werkstückes um die Werkstück-Rotationsachse 5′ die zweite Falzrolle 42′ zum Einsatz zu bringen.
- Wie aus der Figur 2 weiterhin hervorgeht, sind hier die beiden Falzarme 40 um etwa 90° um die Werkstück-Rotationsachse 5′ zueinander versetzt angeordnet. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß bei Werkstücken, deren Falz eine geometrischen Umrißlinie mit sehr unterschiedlichen Halbachsen bildet, die an dem Werkstück von den Falzar men 4 erzeugten Drehmomente zumindest teilweise gegeneinander aufgehoben werden. Weiterhin ist aus der Figur 2 ersichtlich, daß die Falzarme 4 sich vom Schwenklager 41 ausgehend in Werkstück-Drehrichtung erstrecken und dann nach innen hin auf die Werkstück-Rotationsachse 5′ abgewinkelt sind. Hierdurch wird zum einen ein geringer Raumbedarf für die Heranführung der Falzarme 4 an das Werkstück erreicht; zum zweiten werden durch die Gestaltung der Falzarme 4 nach Art von Schlepphebeln die bei der Bearbeitung von unrunde, ja sogar konkav verlaufende Falzlinien aufweisenden Werkstücken auftretenden Kräfte auf einem realtiv niedrigen Niveau gehalten.
- Ein Beispiel für ein Werkstück 5, welches mit der zuvor beschriebenen Falzmaschine 1 bearbeitbar ist, ist in Figur 3a in Aufsicht dargestellt. Der Blick fällt dabei auf die Oberschale 50 des Werkstücks 5, welches einen nach außen vorstehenden Falzflansch 51 aufweist, der in zwei Teilbereichen durch je ein Paar von Rohranschlüssen 52 unterbrochen ist. Nicht sichtbar unterhalb der Oberschale liegt die Unterschale 50′ des Werkstückes 5, die ihrerseits ebenfalls einen vorstehenden Falzflansch 51′ aufweist, der parallel zu dem oberen Falzflansch 51 verläuft, jedoch eine geringere Breite aufweist. Weiterhin ist in Teilbereichen der Figur 3a die untere, die Unterschale 50′ des Werkstückes 5 passend aufnehmende untere Werkstückaufnahme 20 erkennbar, genauer deren umlaufende Führungsfläche 23. Wie die Figur 3a deutlich zeigt, verläuft die Führungsfläche 23 im Bereich der Falzflansche 51 und 51′ parallel zu diesen nach innen versetzt. Im Bereich der Rohranschlüsse 52 dagegen ist die Führungsfläche 23 überhöht ausgebildet, d. h. sie springt über die äußere Begrenzung der Rohranschlüsse 52 nach außen hin vor. Hierdurch wird erreicht, daß die Falzrollen am Falzarm mittels der auf der beschriebenen Führungsfläche 23 abrollenden Führungsrolle 43 im Bereich der Rohranschlüsse 52 von dem Werkstück 5 soweit abgehoben werden, daß sie berührungslos an den Rohranschlüssen 52 vorbeilaufen. In den übrigen Bereichen des Werkstückes 5 dagegen wird der Falzvorgang unter stetiger Drehung des Werkstückes 5 um seine Werkstück-Rotationsachse 5′ durchgeführt.
- Anhand des in Figur 3b gezeigten Teil-Schnittes entlang der Linie III - III in Figur 3a wird die Zuordnung der beiden Teilschalen des Werkstücks 5, nämlich der Oberschale 50 und der Unterschale 50′ zueinander deutlich. Die Oberschale 50 und Unterschale 50′ liegen mit ihren parallel zueinander verlaufenden Falzflanschen 51 und 51′ aufeinander und werden mittels der Stirnflächen der hier teilweise sichtbaren Werkstückaufnahmen 20 und 30 fest aufeinander gepreßt. Dabei hat hier der Obere Falzflansch 51 der Oberschale 50 eine größere Breite, d. h. eine größere Erstreckung nach außen, als der untere Falzflansch 51′ der Unterschale 50′.
- Unterhalb der beiden Falzflansche 51 und 51′ ist an der unteren Werkstückaufnahme 20 noch deren umlaufende Falzfläche 22 sowie unter dieser die umlaufende Führungsfläche 23 erkennbar.
- Im folgenden werden das Verfahren sowie die Arbeitsweise der Falzmaschine 1 anhand zweier beispielhafter Arbeitsabläufe gemäß den Figuren 4a und 4b bzw. 5a bis 5c erläutert:
- Zunächst wird, unabhängig von der Art des nachfolgenden Arbeitsablaufes, in die beiden Werkstückaufnahmen 20 und 30 jeweils die Oberschale und Unterschale 50 und 50′ des Werkstückes 5 eingelegt, wobei die obere Werkstückaufnahme 30 mittels des Hubzylinders 34 nach oben angehoben ist. Nach dem Einlegen von Oberschale 50 und Unterschale 50′ wird die obere Werkstückaufnahme 20 mittels des Hubzylinders 34 abgesenkt und mit einer ausreichend großen Anpreßkraft gegen die untere Werkstückaufnahme 20 gedrückt. Dabei werden die vorstehenden Falzflansche 51 und 51′ des Werkstücks 5 fest aufeinander gedrückt, so daß gegenseitige Verschiebungen praktisch ausgeschlossen sind. Anschließend wird mittels der Antriebs- und Getriebeeinheit 11 die Hauptspindel 2 in Drehung versetzt. Dadurch werden ebenfalls die beiden Werkstückaufnahmen 20 und 30 zusammen mit dem darin befindlichen Werkstück 5 in Drehung versetzt. Als nächstes wird der Falzarm 4 bzw. einer der Falzarme 4 an des Werkstück 5 herangeschwenkt, bis die Falzrolle 42 bzw. 42′ mit einer ausreichenden Andruckkraft an den Falzflanschen 51 und 51′ anliegt.
- Im weiteren Arbeitsablauf erfolgt gemäß einem ersten Arbeitsbeispiel gemäß Figur 4a zunächst ein Vorfalzen, wobei der obere Falzflansch 51 mittels der ersten Falzrolle 42 nach unten und innen umgefalzt wird. Das Vorfalzen kann dabei in einem oder auch in mehreren Durchgängen, d. h. Umdrehungen des Werkstückes 5, erfolgen. Der Falzflansch 51′ der Unterschale 50 bleibt dabei zunächst noch unverformt.
- Gemäß Figur 4b wird in dem ersten Ablaufbeispiel dann die zweite Falzrolle 42′ in Anlage an die Falzflansche 51 und 51′ gebracht, wodurch das endgültige Falzen der Falzflansche 51 und 51′ zum fertigen Falz 53 erfolgt, in welchem die einzelnen Lagen der Falz 53 fest aufeinander liegen. Dabei werden Bereiche des Werkstückes 5, in denen die Falz unterbrochen sein soll, oder in denen Werkstückteile vorstehen, in der beschriebenen Art und Weise durch Abheben der Falzrolle 42 bzw. 42′ ohne Verformung überfahren.
- Wie die Figuren 4a und 4b zeigen, sind bei diesem Ablaufbeispiel zwei sehr unterschiedlich profilierte Falzrollen 42 und 42′ erforderlich, von denen die erste Falzrol le 42 lediglich das Vorfalzen und die zweite Falzrolle 42 lediglich das Fertigfalzen übernehmen kann.
- Bei dem zweiten Ablaufbeispiel gemäß den Figuren 5a bis 5c können die hier verwendeten Falzrollen 42 und 42′ jeweils für zwei Falzvorgänge verwendet werden. Gemäß Figur 5a wird zunächst mittels der ersten Falzrolle 42 ebenfalls ein Vorfalzen des oberen Falzflansches 51 nach unten und innen vorgenommen, wobei der untere Falzflansch 51′ noch unverformt bleibt. In einem zweiten Durchlauf wird gemäß Figur 5b der obere Falzflansch 51 noch weiter nach innen umgefalzt, wobei auch der untere Falzflansch 51′ bereits nach unten umgefalzt wird. In einem letzten Falzdurchgang wird gemäß Figur 5c der Falzvorgang zur Erzeugung der fertigen Falz 53 zuende geführt, wobei hier entweder die Falzrolle 42 oder die Falzrolle 42′ oder auch beide Falzrollen 42 und 42′ synchron zum Einsatz kommen können.
Claims (13)
dadurch gekennzeichnet,
- daß das Werkstück um eine im wesentlichen senkrecht zur Teilungsfugenebene durch das Werkstück verlaufende Werkstück-Rotationsachse gedreht wird,
- daß die Falzverbindung durch ein- oder mehrfaches Überrollen der Falzflansche mit wenigstens einer Falzrolle erzeugt wird und
- daß die Falzrolle in der Teilungsfugenebene relativ zum Werkstück verschwenkt bzw. an dieses angedrückt wird.
dadurch gekennzeichnet,
- daß die Werkstückaufnahmen (20, 30) um eine im wesentlichen senkrecht zur Teilungsfugenebene verlaufende Werkstück-Rotationsachse (5′) drehbar sind,
- daß das Falzwerkzeug mindestens eine Falzrolle (42, 42′) ist, welche am freien Ende eines Falzarmes (4) auf einer parallel zur Werkstück-Rotationsachse (5′) verlaufenden Achse in Höhe der Falzflansche (51, 51′) drehbar gelagert ist, und
- daß der Falzarm (4) um eine parallel zur Werkstück-Rotationsachse (5′) außerhalb des Werkstück-Drehbereiches verlaufende Achse verschwenkbar und mit einer Andruckkraft in Richtung auf die Werkstückaufnahmen (20, 30) zu beaufschlagbar ist.
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