EP3191238A1 - Bördeleinheit für ein bördelwerkzeug - Google Patents

Bördeleinheit für ein bördelwerkzeug

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Publication number
EP3191238A1
EP3191238A1 EP15751025.6A EP15751025A EP3191238A1 EP 3191238 A1 EP3191238 A1 EP 3191238A1 EP 15751025 A EP15751025 A EP 15751025A EP 3191238 A1 EP3191238 A1 EP 3191238A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
crimping
movement
flanging
tool
workpiece
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP15751025.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Siegfried Bauer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Publication of EP3191238A1 publication Critical patent/EP3191238A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D39/00—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
    • 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
    • B21D39/021—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 for panels, e.g. vehicle doors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D19/00—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes
    • B21D19/08—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes by single or successive action of pressing tools, e.g. vice jaws

Definitions

  • the invention relates to a hemming unit for a hemming tool, a hemming tool with a corresponding hemming unit and a method for retrofitting of hemming tools with a corresponding hemming unit.
  • crimping methods are used to form-fit interconnected sheets of the same or different material by cold forming, in particular for the production of body components of motor vehicles, such as vehicle doors or other flat body components Sheet metal, an outer panel with an inner structural plate by crimping or folding of the sheet metal edges is inextricably linked.
  • the sheets are first three-dimensionally preformed and trimmed by means of thermoforming, for example, the outer sheet is given a flange which is angled at about 90 ° during the actual crimping operation by a roll-seaming tool guided along the flange by a robot At least one tool change is required between the individual passes.
  • DE 692 00 577 T2 shows such a Rollbördelclar in which an edge of a workpiece consisting of an outer plate with an upstanding peripheral edge and an inner plate is first bent by means of a Randbiegewalze at a defined angle. After this "pre-flanging" a finish flanging takes place with a different roll orientation or roll geometry, through which the angled sheet is finally bent in a second rolling pass until the previously rising edge finally rests on a peripheral edge of the inner plate.
  • pressing tools are known with crimping jaws, which crimp and join the sheets in several pressing strokes.
  • a flange of the sheet metal parts to be joined is also first vorgebördelt with a Vorbördelbacken before it is then finish beaded with finish flared jaws.
  • the two steps can be carried out in two different pressing tools or with two different geometries of the flanging jaws. In any case, a change of the tool used is required.
  • WO 01/24954 A1 describes a folding device in which only a single folding jaw is used and initially vorbördelt by a horizontal horizontal linear movement a flange of the outer panel. Subsequently, the entire lower tool of the folding device is lifted together with the sheet metal parts receiving folding bed by a lifting movement and pressed against the folding jaws to crimp the already vorgebördelten flange finished.
  • Such pressing tools require a complex hydraulic system to lift the large and heavy lower tool and to press against the folding jaw. Accordingly complex are the required hydraulic units and high investment costs. Also, a control effort is very complex, since the heavy lower tool must be moved as precisely as possible against the folding jaw in order to achieve a sufficient quality of curl.
  • the object of the invention is therefore to provide a crimping tool which is as simple as possible to produce, which enables a short cycle time with the lowest possible investment costs.
  • the greatest possible flexibility in the adaptation of the tool to new workpieces should be achieved.
  • a carrier element which is connected in a first direction of movement relative to the base element linearly movable with the base element
  • a slider element which in a second direction of movement relative to the carrier element linearly movable with the carrier element is connected, wherein the second direction of movement is aligned substantially perpendicular to the first direction of movement, and a crimping element, which is formed for beading the workpiece and rigidly connected to the slider element.
  • the base element thus provides the possibility of attachment in order to anchor the entire flanging unit and, for example, to connect it to the crimping tool.
  • the support member is linearly movably connected to the base member and can thus be moved relative to this in the first direction of movement.
  • a first slide rail system between the base element and the carrier element may be provided, which provides a guide of the movement in the first direction of movement and in an oppositely directed opposite direction.
  • the slider element is also designed to be linearly movable and for this purpose correspondingly slidably connected to the carrier element.
  • a second slide rail system may be provided between the slider element and the carrier element, which provides guidance of the movement in the second direction of movement and in an opposite opposite direction.
  • the flanging unit itself thus represents a module which independently allows a mobility of a single flanging element in two independently movable directions.
  • This offers the advantage that the crimping element can be used both for pre-crimping and finish crimping. A tool change is therefore not required and thus significantly reduces a cycle time.
  • the modular and independent structure of the entire flanging unit also makes it possible to design these almost independently of the flanging of the crimping tool. A complex movement of the crimping bed is therefore not required.
  • the modular design offers the possibility to equip existing crimping tools, such as Rollbördeltechnikmaschinemaschinee or pressing tools, with the flanging and thus retrofit in a particularly simple manner.
  • the carrier element preferably has a corresponding geometry in order to arrange the first and second slide rail system on the carrier element.
  • the support member has a substantially T- or L-shaped geometry, wherein the slide rail systems are each attached to one of the legs of the T or L-shaped geometry.
  • first and second directions of movement are substantially perpendicular to each other.
  • angle values between 70 ° and 110 °, preferably between 80 ° and 100 °, particularly preferably approximately
  • the crimping element connected to the slider element forms a tool which is brought into contact with the workpiece to be reshaped in order to deform it by crimping a marginal area.
  • a workpiece are in particular sheet metal workpieces made of aluminum sheet, steel or sheets of other metallic materials and combinations of different sheets to understand.
  • the rigid connection of the crimping element with the slide element can be force, shape and / or material fit, so that the crimping element can be moved together with the slide element.
  • the crimping element is rigid, but still releasable with the slider element connected, for example by screwing, so that the crimping element is replaced if necessary or interchangeable with a crimping element with the same or different geometry.
  • the crimping element can also be designed in one piece with the slider element.
  • a first flanging section at least for prebending the workpiece, in particular a first flattening section inclined or curved with respect to the first movement direction, and / or
  • a second flaring section at least for finish beading of the workpiece.
  • the crimping element comprises one or two crimping sections in order to pre-crimp and / or finish the workpiece.
  • the respective sections may for this purpose have the most suitable geometry.
  • the pre-flanging providible bare first flaring can be formed inclined relative to the first direction of movement.
  • the crimping element in the first crimping section thus has a surface that is set at an angle relative to the first direction of movement of the carrier element.
  • the crimping element is also moved in the first direction of movement via the slider element and can deform the sheet to be crimped or a flange of the sheet by being acted upon.
  • the first flanging portion may have a curved surface.
  • the curvature is concave and thus defines a groove.
  • the sheet metal or the flange of the sheet is deformed in an analogous manner as soon as the crimping portion is moved against the flange and this acts on.
  • a radius of curvature of the first flanging portion may be adjusted according to the flange to be formed.
  • the sheet to be flanged is arranged such that a flange to be flanged is oriented substantially in the direction of the first direction of movement.
  • the first flared portion is angled in the same way relative to the flange and can transform this accordingly when it is pressed against the flange.
  • the second flanging section is designed in particular for finish flanging. This means that its geometry when moving in the first direction of movement acts on the already pre-crimped flange in such a way that it is completely reshaped. Therefore, the second crimping portion can be made substantially parallel to a later orientation of the flange in the final crimping condition.
  • the crimping element is particularly suitable for the production of so-called “single crimping", which can be carried out as “Normalbördel", “Stufenbördel” or “Hohlbördel”.
  • the crimping element as well as its first and / or second crimping section can be geometrically shaped.
  • the surface of the second flanging section may have a flat surface for producing a normal flare or a corresponding step for a step flanging of the flange.
  • the carrier element is movable in the first direction of movement at least between a first starting position and a first end position.
  • first starting position is a position in which the flanging element is so spaced from the flanging of the flanging tool receiving the workpiece, that the workpiece can be inserted into the flanging bed.
  • the slider element is movable in the second direction of movement at least between a second starting position, a prebending position and / or a Fertigbördelposition.
  • the possibly provided second slide rail system allows a linear displacement in the second direction of movement between at least two of the three positions mentioned.
  • any number of intermediate positions is also possible. Again, it is understood that the above positions and intermediate positions can be approached in any order and direction.
  • the starting position is to be understood as meaning a position in which the crimping element is spaced from a crimping bed of the crimping tool receiving the workpiece in such a way that the workpiece can be inserted into the crimping bed.
  • the carrier element and / or the slide element are each designed to be linearly movable by means of at least one pneumatically and / or hydraulically actuatable drive, in particular a lifting cylinder, and / or an electromechanical drive.
  • the drives allow sufficient driving force to provide the force required to crimp the workpieces.
  • these drives are in a special way, since they can maintain a respectively set position, even if the respective element is moved in the other direction of movement. This is particularly important for the slide element, which is brought into the Vorbördelposition or the Fertigbördelposition and then moved in the first direction of movement against the workpiece for flanging the flange.
  • additional locking means may be provided to prevent inadvertent displacement of the support member and / or the slider member by the respective element in at least one of said positions or intermediate positions can be locked.
  • the described drives in particular the hydraulic drives, can be fastened directly to one or more elements of the flanging unit, for example to the slider element, the carrier element and / or the base element.
  • the carrier element by means of a hydraulic drive and the slide element by means of a pneumatic drive are designed to be movable.
  • the other described embodiments and combinations are possible.
  • a flanging bed for receiving the workpiece to be flanged, and at least one flanging unit, wherein the flanging unit is formed according to the description.
  • the crimping tool may comprise at least one hold-down for fixing the workpiece to the crimping bed. It can thus be an undesirable displacement and detachment of the workpiece relative to the hemming, in particular during pre and / or finish crimping, can be prevented.
  • the base element may be arranged stationary with respect to the flanging bed.
  • the Base element be attached directly to the hemming bed.
  • the flanging unit can be arranged directly on the contour surface of the crimping bed.
  • the flanging unit may moreover be arranged such that the first direction of movement for a lifting movement or lowering movement of the carrier element relative to the flanging bed and the second direction of movement for a linear movement of the flanging element are aligned in the direction of the crimping bed.
  • the crimping tool may comprise a plurality of the crimping units, wherein the crimping units are arranged adjacent to one another.
  • the crimping units are arranged adjacent to one another.
  • more than one flanging unit can be arranged next to one another in order to widen a width of the workpiece section to be flanged.
  • the flanging units can be made identical.
  • the plurality of crimping units may partially or completely enclose the crimping bed and thus allow processing of the workpiece at several points in succession or at the same time. The workpiece only has to be inserted once in the crimping tool, so that in this way a cycle time compared to the known tools can be significantly reduced again.
  • Vorbördeln a flange of the first and / or second sheet with the crimping element by a first linear movement of the support member in the first direction of movement
  • the pre-crimping step may initially comprise a linear movement of the slider element in the second movement direction for arranging the crimping element, in particular the first crimping section, over the flange to be crimped.
  • the pre-crimping step following the pre-crimping may initially comprise a return movement of the carrier member against movement of the carrier member for pre-crimping in the first direction of movement and / or linear movement of the slider element in the second direction of movement from the pre-crimping position to a finish crimping position for positioning the crimping element , in particular of the second flanging section, over the pre-flared flange.
  • the support element is first moved in the first direction of movement for Vorbödeln. After pre-flanging, however, the carrier element is moved in the opposite direction to this previous movement, before it is moved again in a later step for finish flanging in the first direction of movement, ie counter to the opposite direction.
  • the method before the pre-crimping step further includes a step of fixing the first and / or the second Sheet with respect to the crimping bed, in particular by means of a hold-down comprises.
  • the method may additionally comprise one or more steps for applying an adhesive, in particular a so-called relining adhesive, in order to glue at least the two sheets in addition to beading with the aid of the adhesive and additionally seal by the adhesive can fill a resulting Bördelfuge.
  • the adhesive can be applied for this purpose on the first sheet and / or on the second sheet and cured after completion of the crimping process.
  • one or more crimping units can be supplemented at defined locations in addition to existing crimping robots or replace them in order to enable, at least locally, a simple, fast and secure crimping.
  • this can be, in particular, a seam segment in the area of the window shaft which is difficult to access with the usual flanging tools and usually requires a complex tool change between the Vorbördelitz and the folding step.
  • the retrofit option described instead allows the existing system to be supplemented and accelerated so that a cycle time can be significantly reduced.
  • an increased and reproducible quality of the flange is achieved.
  • the crimping unit described can be produced with a comparatively low technical complexity and can be modularly combined in a simple manner. It is thus possible to dispense with commonly used roll-forming heads in these areas.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a flanging unit according to the description
  • FIG. 2 shows a first method step for crimping a workpiece with a second embodiment of a crimping unit according to the description, as well as
  • FIG. 3 shows a second method step
  • FIG. 4 shows a third method step
  • FIG. 5 shows a fourth method step
  • FIG. 6 shows a fifth method step
  • FIG. 7 shows a sixth method step
  • FIG. 8 shows a seventh method step
  • Fig. 9 is a schematic plan view of a third embodiment of a crimping tool according to the description.
  • the flanging unit 11 shows a flanging unit 11 for a first embodiment, shown in parts, of a flanging tool 10 for flanging a workpiece W.
  • the flanging unit 11 comprises a base element 12 for fastening the flanging unit 11 and a carrier element 13 which is relatively movable in a first direction of movement A. is connected to the base member 12 linearly movable with the base member 12.
  • the flanging unit 1 1 comprises a slider element 14, which is connected in a second direction of movement B relative to the carrier element 13 linearly movable with the carrier element 13.
  • the flanging unit 1 1 is designed such that the second direction of movement B is oriented substantially perpendicular to the first direction of movement A.
  • a crimping element 15 is provided, which is designed for crimping the workpiece W and is rigidly connected to the slider element 14.
  • the hemming element 15 comprises a first hemming section 15a, which is inclined at least for prebending the workpiece W with respect to the first direction of movement A by an angle a1.
  • first flanging portion 15a may be curved.
  • a corresponding flanging element is shown in FIGS. 2 to 8 and can also be used for this first embodiment instead of the inclined first flanging section 15a.
  • the crimping element 15 comprises a second crimping section 15b, which is provided at least for the finish crimping of the workpiece W. This is arranged adjacent to the first flaring portion 15 a and in the embodiment shown perpendicular (angle ct2) to the first direction of movement A, thus substantially parallel to the second direction of movement B, aligned and has a substantially planar surface for generating a "normal" on.
  • the carrier element 13 is movable in the first direction of movement A at least between a first starting position and at least one further position, which are described in more detail in FIGS. 2 to 8.
  • Both the carrier element 13 and the slider element 14 can furthermore be movable in any desired intermediate positions between said positions.
  • the drives for the carrier element 13 and the slide element 14 are not shown. However, these can each be designed to be linearly movable by means of a pneumatically and / or hydraulically actuatable drive, in particular a lifting cylinder, and / or an electromechanical drive.
  • the crimping unit 1 1 is part of the crimping tool 10 only partially shown. This also comprises a crimping bed 19 for receiving the workpiece W to be crimped.
  • the hemming tool 10 may comprise at least one hold-down for fixing the workpiece W to the hemming bed 19, which is also not shown.
  • An attachment of the flanging unit 1 1 is stationary by means of the base member 12 with respect to the crimping bed 19 possible by both with a merely indicated base plate 18 are indirectly connected to each other.
  • an immediate attachment of the base member to the hemming bed 19 is also possible (not shown).
  • the flanging unit 11 is arranged such that the first direction of movement A for a lifting movement or lowering movement of the carrier element 13 relative to the flanging bed 19 and the second movement direction B are aligned for a linear movement of the flanging element 15 in the direction of the flanging bed 19.
  • the first movement direction A thus corresponds to a substantially vertical movement direction
  • the second movement direction B corresponds to a substantially horizontal movement direction.
  • FIGS. 2 to 8 show the method steps for crimping a workpiece W with a crimping tool 20 shown only partially.
  • a hemming bed 29 and a hemming unit 21 which is optionally arranged slightly tilted in the direction of the hemming bed 29 in relation to the first embodiment shown in FIG.
  • the tilted arrangement offers the possibility of adapting the flanging element and the flanging direction to a possible inclined position of the workpiece or of the flange F ', so that the first direction of movement A' is directed parallel to the orientation of the flange F '.
  • the carrier element 23 and the slide element 24 or the flanging element 25 are shown by the flanging unit 21.
  • the crimping unit 21 may also include their components not shown yet.
  • the slide element 24 and the flanging element 25 are made in one piece with one another, so that both elements 24, 25 are referred to collectively only as "slide element 24" become.
  • the crimping element 25 has a curved crimping section 25a.
  • the method for crimping the workpiece W comprises the step of inserting the workpiece shown in FIG. 2, which has a first metal sheet W'1, such as an outer skin, and a second metal sheet W'2. Both plates W'1 and W'2 can be arranged jointly or successively in the flanging bed 29 of the flanging tool 20.
  • the first metal sheet W'1 is already designed with a flange F 'angled at approximately 90 ° with respect to another surface of the metal sheet W'1.
  • the carrier element 23 and the slider element 24 are each in their initial positions, which enable the insertion and placement of the first and second sheets W'1, W'2.
  • a linear movement of the slider element 24 in the second movement direction B 'for arranging the crimping element 25, in particular the first crimping section 25a, over the flange F' to be crimped is shown.
  • the movement thus proceeds from the starting position ⁇ of the slider element 24 in the second movement direction B 'to the pre-beading position B'2 of the slider element 24, the movement pointing in the direction of the crimping bed 29.
  • the step of pre-flanging the flange F 'of the first metal sheet W'1 takes place with the aid of the flanging element 25, which is achieved by a first linear movement of the carrier element 23 in the first direction of movement A 'is moved.
  • the carrier element 23 is lowered from the starting position ⁇ in a Vorbördelposition A'2, so that the flange F 'is acted upon by the curved first flaring portion 25a and the surface geometry of the descending first flaring portion 25a follows. Accordingly, the flange F 'is bent laterally.
  • the described sequence and orientation of the directions of movement A ', B' has the particular advantage that the flange F 'is pressed by the linear movement of the carrier element 23 against the hemming bed 29.
  • a lateral deflection of the sheets W'1, W'2 and a concomitant wrinkling of the sheets W'1, W'2 can thus be prevented in a special way.
  • the actual step of finish crimping the pre-crimped flange F ' is carried out according to FIG. 7 with the crimping element 25 by a second linear movement of the carrier element 23 in the first direction of movement A'.
  • the support member 23 is lowered again to press the second flare portion 25b against the pre-flared flange F '.
  • the carrier element 23 and the slider element 24 according to FIG. 8 are again moved into the end positions ⁇ , ⁇ shown previously in FIG. 2, in order to be able to remove the flanged workpiece W and insert new metal sheets.
  • the method may further comprise a step of fixing (not shown) the first and / or second sheet relative to the crimping bed, in particular by means of a hold-down (also not shown).
  • the crimping tool 90 may include a plurality of crimping units 91 (illustratively, two crimping units 91) with the crimping units 91 disposed adjacent to each other to widen a width of the crimping portion of the workpiece W "to be crimped,
  • the crimping units 91 are preferably made identical Alternatively, however, it is also possible to provide a plurality of flanging units which completely surround the flanging bed, in each case simultaneous machining of the work piece W "at several points successively or at the same time Time possible.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automatic Assembly (AREA)
  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)

Abstract

Es wird eine Bördeleinheit (11) für ein Bördelwerkzeug zum Bördeln von Werkstücken (W, W') bereitgestellt, mit einem Sockelelement (12) zum Befestigen der Bördeleinheit (11), einem Trägerelement (13, 23), welches in einer ersten Bewegungsrichtung (A, A') relativ zu dem Sockelelement (12) linear bewegbar mit dem Sockelelement (12) verbunden ist, einem Schieberelement (14, 24), welches in einer zweiten Bewegungsrichtung (B, B') relativ zu dem Trägerelement (13, 23) linear bewegbar mit dem Trägerelement (13, 23) verbunden ist, wobei die zweite Bewegungsrichtung (B, B') im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Bewegungsrichtung (A, A') ausgerichtet ist, und einem Bördelelement (15, 25), welches zum Bördeln des Werkstücks (W, W') ausgebildet und starr mit dem Schieberelement (14, 24) verbunden ist. Des Weiteren wird ein Bördelwerkzeug und ein Verfahren zum Bördeln eines Werkstücks (W, W') mit einer entsprechenden Bördeleinheit (11), sowie ein Nachrüstverfahren bereitgestellt.

Description

Bördeleinheit für ein Bördelwerkzeug
Die Erfindung betrifft eine Bördeleinheit für ein Bördelwerkzeug, ein Bördelwerkzeug mit einer entsprechenden Bördeleinheit und ein Verfahren zum Nach rüsten von Bördelwerkzeugen mit einer entsprechenden Bördeleinheit.
Bei der Umformung von Werkstücken aus Blech werden Bördelverfahren (oft auch als „Falzverfahren" bezeichnet) eingesetzt, um Bleche aus gleichem oder unterschiedlichem Material durch Kaltverformung formschlüssig miteinander zu verbinden. Insbesondere zur Herstellung von Karosseriebauteilen von Kraftfahrzeugen, wie beispielsweise Fahrzeugtüren oder anderen flächigen Karosseriebauteilen aus Blech, wird ein Außenblech mit einem inneren Strukturblech durch Bördelung beziehungsweise Falzung der Blechränder unlösbar miteinander verbunden.
Beim sogenannten„Rollbördeln" werden die Bleche zunächst mit Hilfe von Tiefziehverfahren dreidimensional vorgeformt und beschnitten. Anschließend erhält beispielsweise das Außenblech einen um ca. 90° abgewinkelten Flansch. Während des eigentlichen Bördelvorgangs wird dieser Flansch durch ein von einem Roboter entlang des Flansches geführtes Rollfalzwerkzeug in mehreren Durchgängen vollständig auf einem Rand des Strukturblechs abgelegt. Üblicherweise ist zwischen den einzelnen Durchgängen mindestens ein Werkzeugwechsel erforderlich. DE 692 00 577 T2 zeigt ein derartiges Rollbördelverfahren, bei dem ein Rand eines Werkstücks bestehend aus einer äußeren Platte mit aufstehendem Umfangsrand und einer inneren Platte mittels einer Randbiegewalze zunächst in einem definierten Winkel umgebogen wird. Nach diesem „Vorbördeln" erfolgt ein Fertigbördeln mit einer abweichenden Walzenausrichtung beziehungsweise Walzengeometrie, durch die in einem zweiten Walzdurchgang das angewinkelte Blech endgültig umgebogen wird, bis der zuvor aufstehende Rand schließlich auf einem Umfangsrand der inneren Platte aufliegt.
Das Rollbördelverfahren ist zwar sehr flexibel, jedoch muss der Falz über seine gesamte Länge mehrmals abgefahren werden, wodurch sich eine Taktzeit pro Bauteil deutlich erhöht.
Des Weiteren sind Presswerkzeuge mit Bördelbacken bekannt, welche die Bleche in mehreren Presshüben bördeln und miteinander verbinden. Hierzu wird ein Flansch der zu verbindenden Blechteile ebenfalls zunächst mit einem Vorbördelbacken vorgebördelt, bevor dieser anschließend mit Fertigbördelbacken fertiggebördelt wird. Die beiden Schritte können in zwei verschiedenen Presswerkzeugen oder mit zwei unterschiedlichen Geometrien der Bördelbacken erfolgen. In jedem Fall ist ein Wechsel des eingesetzten Werkzeugs erforderlich.
WO 01/24954 A1 beschreibt eine Falzvorrichtung, bei der lediglich ein einziger Falzbacken Verwendung findet und zunächst durch eine waag rechte Linearbewegung einen Flansch des Außenbleches vorbördelt. Anschließend wird das gesamte Unterwerkzeug der Falzvorrichtung zusammen mit dem die Blechteile aufnehmenden Falzbett durch eine Hubbewegung angehoben und gegen den Falzbacken gepresst, um den bereits vorgebördelten Flansch fertig zu bördeln. Derartige Presswerkzeuge erfordern eine aufwendige Hydraulik, um das große und schwere Unterwerkzeug anzuheben und gegen die Falzbacke zu pressen. Entsprechend aufwendig sind die erforderlichen Hydraulikaggregate und hoch die Investitionskosten. Auch fällt ein Steuerungsaufwand sehr komplex aus, da das schwere Unterwerkzeug möglichst präzise gegen die Falzbacke verfahren werden muss, um eine ausreichende Qualität der Bördelung zu erzielen.
Aufgrund der Komplexität der beschriebenen Anlagen sind lange Planungsund Errichtungsphasen üblich. Eine kurzfristige Neuanschaffung oder Umrüstung auf ein neues zu bördelndes Werkstück ist somit nicht möglich.
Aufgabe der Erfindung ist es daher ein möglichst einfach herzustellendes Bördelwerkzeug vorzusehen, welches eine kurze Taktzeit bei möglichst geringen Investitionskosten ermöglicht. Zudem soll eine möglichst große Flexibilität bei der Anpassung des Werkzeugs an neue Werkstücke erzielt werden.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Bördeleinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 , einem Bördelwerkzeug gemäß Anspruch 6, einem Verfahren zum Bördeln nach Anspruch 11 sowie einem Verfahren zum Nachrüsten eines Bördelwerkzeugs gemäß Patentanspruch 15.
Demnach wird eine Bördeleinheit für ein Bördelwerkzeug zum Bördeln von
Werkstücken vorgeschlagen, mit
Einem Sockelelement zum Befestigen der Bördeleinheit,
Einem Trägerelement, welches in einer ersten Bewegungsrichtung relativ zu dem Sockelelement linear bewegbar mit dem Sockelelement verbunden ist,
Einem Schieberelement, welches in einer zweiten Bewegungsrichtung relativ zu dem Trägerelement linear bewegbar mit dem Trägerelement verbunden ist, wobei die zweite Bewegungsrichtung im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Bewegungsrichtung ausgerichtet ist, und Einem Bördelelement, welches zum Bördeln des Werkstücks ausgebildet und starr mit dem Schieberelement verbunden ist.
Das Sockelelement stellt also die Befestigungsmöglichkeit bereit, um die gesamte Bördeleinheit zu verankern und beispielsweise mit dem Bördelwerkzeug zu verbinden. Das Trägerelement ist linearbeweglich mit dem Sockelelement verbunden und kann somit gegenüber diesem in der ersten Bewegungsrichtung verschoben werden. Hierzu kann beispielsweise ein erstes Gleitschienensystem zwischen dem Sockelelement und dem Trägerelement vorgesehen sein, welches eine Führung der Bewegung in der ersten Bewegungsrichtung sowie in einer entgegengesetzt gerichteten Gegenrichtung bereitstellt.
Im Rahmen dieser Beschreibung soll unter einer Beweglichkeit in einer ersten oder zweiten Richtung - sofern nicht abweichend beschrieben - stets auch die Möglichkeit der Bewegung in der entsprechenden Gegenrichtung verstanden werden, auch wenn diese nicht jedes Mal explizit genannt wird.
Das Schieberelement ist ebenfalls linearbeweglich ausgelegt und hierzu entsprechend mit dem Trägerelement verschiebbar verbunden. Beispielsweise kann ein zweites Gleitschienensystem zwischen dem Schieberelement und dem Trägerelement vorgesehen sein, welches eine Führung der Bewegung in der zweiten Bewegungsrichtung und in einer entgegengesetzten Gegenrichtung bereitstellt.
Die Bördeleinheit selbst stellt somit ein Modul dar, welches eigenständig eine Beweglichkeit eines einzigen Bördelelements in zwei unabhängig voneinander verfahrbaren Richtungen ermöglicht. Dies bietet den Vorteil, dass das Bördelelement sowohl für das Vorbördeln als auch das Fertigbördeln genutzt werden kann. Ein Werkzeugwechsel ist daher nicht erforderlich und verkürzt somit eine Taktzeit signifikant. Der modulare und eigenständige Aufbau der gesamten Bördeleinheit erlaubt es darüber hinaus, diese nahezu unabhängig von dem Bördelbett des Bördelwerkzeugs auszugestalten. Eine aufwendige Bewegung des Bördelbetts ist daher nicht erforderlich. Zusätzlich bietet der modulare Aufbau die Möglichkeit bestehende Bördelwerkzeuge, beispielsweise Rollbördelwerkzeuge oder Presswerkzeuge, mit der Bördeleinheit auszustatten und somit auf besonders einfache Art und Weise nachzurüsten.
Vorzugsweise umfasst das Trägerelement eine entsprechende Geometrie, um das erste und zweite Gleitschienensystem an dem Trägerelement anzuordnen. Zum Beispiel weist das Trägerelement eine im wesentlichen T- oder L-förmige Geometrie auf, wobei die Gleitschienensysteme jeweils an einem der Schenkel der T- oder L-förmigen Geometrie befestigt sind.
In jedem Fall sind die erste und die zweite Bewegungsrichtung im Wesentlichen senkrecht zueinander ausgerichtet. Als im Wesentlichen senkrecht gelten im Rahmen dieser Beschreibung Winkelwerte zwischen 70° und 1 10°, vorzugsweise zwischen 80° und 100°, besonders bevorzugt ca.
90°.
Das mit dem Schieberelement verbundene Bördelelement bildet ein Werkzeug, welches in Kontakt mit dem umzuformenden Werkstück gebracht wird, um dieses durch Bördelung eines Randbereichs zu verformen. Als Werkstück sind insbesondere Blechwerkstücke aus Aluminiumblech, Stahlblech oder Bleche aus anderen metallischen Werkstoffen sowie Kombinationen unterschiedlicher Bleche zu verstehen.
Die starre Verbindung des Bördelelements mit dem Schieberelement kann kraft-, form- und/oder stoffschlüssig erfolgen, so dass das Bördelelement gemeinsam mit dem Schieberelement bewegt werden kann. Vorzugsweise ist das Bördelelement starr, aber dennoch lösbar mit dem Schieberelement verbunden, beispielsweise durch Verschraubung, so dass das Bördelelement bei Bedarf ersetzt oder gegen ein Bördelelement mit gleicher oder abweichender Geometrie auswechselbar ist. Alternativ kann das Bördelelement ebenso einstückig mit dem Schieberelement ausgeführt sein.
Des Weiteren kann das Bördelelement
einen ersten Bördelabschnitt zumindest zum Vorbördeln des Werkstücks, insbesondere einen gegenüber der ersten Bewegungsrichtung geneigten oder gekrümmten ersten Bördeiabschnitt, und/oder
einen zweiten Bördelabschnitt zumindest zum Fertigbördeln des Werkstücks umfassen.
Dies bedeutet, dass das Bördelelement einen oder zwei Bördelabschnitte umfasst, um das Werkstück vor- und/oder fertigzubördeln. Die jeweiligen Abschnitte können hierzu eine möglichst geeignete Geometrie aufweisen.
So kann der zum Vorbördeln vorseh bare erste Bördelabschnitt gegenüber der ersten Bewegungsrichtung geneigt ausgebildet sein. Mit anderen Worten weist das Bördelelement in dem ersten Bördelabschnitt also eine Oberfläche auf, die in einem Winkel gegenüber der ersten Bewegungsrichtung des Trägerelements angestellt ist. Sobald das Trägerelement also in der ersten Bewegungsrichtung verschoben wird, wird über das Schieberelement auch das Bördelelement in der ersten Bewegungsrichtung bewegt und kann durch Beaufschlagung das zu bördelnde Blech beziehungsweise einen Flansch des Blechs verformen.
Alternativ kann der erste Bördelabschnitt eine gekrümmte Oberfläche aufweisen. Vorzugsweise ist die Krümmung konkav ausgeführt und definiert somit eine Hohlkehle. Auch in dieser Ausführungsform wird das Blech beziehungsweise der Flansch des Bleches auf analoge Weise verformt, sobald der Bördelabschnitt gegen den Flansch verschoben wird und diesen beaufschlägt. Ein Krümmungsradius des ersten Bördelabschnitts kann entsprechend dem umzuformenden Flansch angepasst sein.
Vorzugsweise ist das zu bördelnde Blech derart angeordnet, dass ein zu bördelnder Flansch im Wesentlichen in Richtung der ersten Bewegungsrichtung ausgerichtet ist. In diesem Fall ist der erste Bördelabschnitt in gleicher Weise gegenüber dem Flansch abgewinkelt und kann diesen entsprechend umformen sobald dieser gegen den Flansch gedrückt wird.
Der zweite Bördelabschnitt ist insbesondere zum Fertigbördeln ausgestaltet. Dies bedeutet, dass seine Geometrie beim Bewegen in der ersten Bewegungsrichtung den bereits vorgebördelten Flansch derart beaufschlägt, dass dieser vollständig umgeformt wird. Daher kann der zweite Bördelabschnitt im Wesentlichen parallel zu einer späteren Ausrichtung des Flansches in fertiggebördeltem Zustand ausgeführt sein.
Das Bördelelement eignet sich insbesondere zur Herstellung von sogenannten „Einmalbördeln", die als „Normalbördel", „Stufenbördel" oder „Hohlbördel" ausgeführt werden können. Korrespondierend zu dem zu erzeugenden Bördel kann das Bördelelement sowie dessen erster und/oder zweiter Bördelabschnitt geometrisch ausgeformt sein. So kann beispielsweise die Oberfläche des zweiten Bördelabschnitts eine ebene Fläche zur Erzeugung eines Normalbördels oder eine korrespondierende Stufe für eine Stufenbördelung des Flansches aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Trägerelement in der ersten Bewegungsrichtung zumindest zwischen einer ersten Ausgangsposition und einer ersten Endposition bewegbar. Selbstverständlich ist ebenso eine beliebige Anzahl von Zwischenpositionen möglich. Es versteht sich, dass die jeweiligen Positionen und Zwischenpositionen in beliebiger Reihenfolge und Richtung angefahren werden können. Als Ausgangsposition ist eine Position zu verstehen, in der das Bördelelement derart von dem das Werkstück aufnehmenden Bördelbett des Bördelwerkzeugs beabstandet ist, dass das Werkstück in das Bördelbett eingelegt werden kann.
Entsprechend einer weiteren Ausführungsform ist das Schieberelement in der zweiten Bewegungsrichtung zumindest zwischen einer zweiten Ausgangsposition, einer Vorbördelposition und/oder einer Fertigbördelposition bewegbar. Das eventuell vorgesehene zweite Gleitschienensystem erlaubt eine lineare Verschiebung in der zweiten Bewegungsrichtung zwischen mindestens zweien der drei genannten Positionen. Selbstverständlich ist ebenso eine beliebige Anzahl von Zwischenpositionen möglich. Auch hier versteht es sich, dass die genannten Positionen und Zwischenpositionen in beliebiger Reihenfolge und Richtung angefahren werden können. Als Ausgangsposition ist eine Position zu verstehen, in der das Bördelelement derart von einem das Werkstück aufnehmenden Bördelbett des Bördelwerkzeugs beabstandet ist, dass das Werkstück in das Bördelbett eingelegt werden kann.
Vorzugsweise sind das Trägerelement und/oder das Schieberelement jeweils mittels mindestens eines pneumatisch und/oder hydraulisch betätigbaren Antriebs, insbesondere eines Hubzylinders, und/oder eines elektromechanischen Antriebs linear bewegbar ausgestaltet. Die Antriebe ermöglichen insbesondere eine ausreichend große Antriebskraft, um die erforderliche Kraft zum Bördeln der Werkstücke bereitzustellen. Zudem eignen sich diese Antriebe in besonderer Weise, da sie eine jeweils eingestellte Position beibehalten können, auch wenn das jeweilige Element in der jeweils anderen Bewegungsrichtung bewegt wird. Dies ist insbesondere für das Schieberelement von Bedeutung, welches in die Vorbördelposition oder die Fertigbördelposition gebracht und anschließend in der ersten Bewegungsrichtung gegen das Werkstück zum Bördeln des Flansches verfahren wird. Optional können zusätzliche Arretierungsmittel vorgesehen sein, um ein unbeabsichtigtes Verschieben des Trägerelements und/oder des Schieberelements zu verhindern, indem das jeweilige Element in mindestens einer der genannten Positionen oder Zwischenpositionen arretierbar ist.
Die beschriebenen Antriebe, insbesondere die Hydraulikantriebe, können direkt an einem oder an mehreren Elementen der Bördeleinheit, beispielsweise an dem Schieberelement, dem Trägerelement und/oder dem Sockelelement, befestigt sein.
Gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform sind das Trägerelement mittels eines hydraulischen Antriebs und das Schieberelement mittels eines pneumatischen Antriebs bewegbar ausgebildet. Selbstverständlich sind jedoch auch die anderen beschriebenen Ausführungen und Kombinationen möglich.
Des Weiteren wird ein Bördelwerkzeug zum Bördeln eines Werkstücks vorgeschlagen, mit
einem Bördelbett zur Aufnahme des zu bördelnden Werkstücks, und mindestens einer Bördeleinheit, wobei die Bördeleinheit gemäß der Beschreibung ausgebildet ist.
Zusätzlich kann das Bördelwerkzeug mindestens einen Niederhalter zum Fixieren des Werkstücks an dem Bördelbett umfassen. Es kann damit ein unerwünschtes Verschieben und Ablösen des Werkstücks gegenüber dem Bördelbett, insbesondere beim Vor- und/oder Fertigbördeln, verhindert werden.
Außerdem kann das Sockelelement ortsfest bezüglich des Bördelbetts angeordnet sein. Zum Beispiel ist es möglich, das Sockelelement auf einer gemeinsamen Grundplatte des Bördelwerkzeugs zu befestigen, mit der auch das Bördelbett verbunden ist. Alternativ oder zusätzlich kann das Sockelelement direkt an dem Bördelbett befestigt sein. Insbesondere lässt sich die Bördeleinheit unmittelbar an der Umrissfläche des Bördelbetts anordnen.
Die Bördeleinheit kann darüber hinaus derart angeordnet sein, dass die erste Bewegungsrichtung für eine Hubbewegung oder Absenkbewegung des Trägerelements relativ zu dem Bördelbett und die zweite Bewegungsrichtung für eine lineare Bewegung des Bördelelements in Richtung des Bördelbetts ausgerichtet sind.
Wie bereits dargestellt, ist unter der ersten und zweiten Bewegungsrichtung stets die Möglichkeit einer Bewegung in der jeweiligen Gegenrichtung mit umfasst.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das Bördelwerkzeug eine Mehrzahl der Bördeleinheiten umfassen, wobei die Bördeleinheiten benachbart zueinander angeordnet sind. Dies bedeutet, dass mehr als eine Bördeleinheit nebeneinander angeordnet werden kann, um eine Breite des zu bördelnden Werkstückabschnitts zu verbreitern. Hierzu können die Bördeleinheiten identisch ausgeführt sein. Vorzugsweise kann die Mehrzahl der Bördeleinheiten teilweise oder vollständig das Bördelbett umschließen und somit eine Bearbeitung des Werkstücks an mehreren Stellen nacheinander oder zur gleichen Zeit ermöglichen. Das Werkstück muss lediglich ein einziges Mal in das Bördelwerkzeug eingelegt werden, so dass auf diese Weise eine Taktzeit gegenüber den bekannten Werkzeugen nochmals deutlich reduziert werden kann.
Des Weiteren wird ein Verfahren zum Bördeln eines Werkstücks mit einem Bördelwerkzeug gemäß der Beschreibung vorgeschlagen, mit den folgenden Schritten:
Einlegen eines ersten Bleches, insbesondere einer Außenhaut eines Kraftfahrzeugbauteils, in das Bördelbett des Bördelwerkzeugs, Anordnen eines zweiten Bleches, insbesondere eines Strukturblechs, auf dem ersten Blech,
Vorbördeln eines Flansches des ersten und/oder zweiten Bleches mit dem Bördelelement durch eine erste lineare Bewegung des Trägerelements in der ersten Bewegungsrichtung, und
Fertigbördeln des vorgebördelten Flansches mit dem Bördelelement durch eine zweite lineare Bewegung des Trägerelements in der ersten Bewegungsrichtung.
Zusätzlich kann der Schritt des Vorbördelns gemäß einer Ausführungsform zunächst eine lineare Bewegung des Schieberelements in der zweiten Bewegungsrichtung zum Anordnen des Bördelelements, insbesondere des ersten Bördelabschnitts, über dem vorzubördelnden Flansch umfassen.
Zum Beispiel kann der Schritt des Fertigbördelns im Anschluss an das Vorbördeln zunächst eine Rückbewegung des Trägerelements entgegen der Bewegung des Trägerelements zum Vorbördeln in der ersten Bewegungsrichtung und/oder eine lineare Bewegung des Schieberelements in der zweiten Bewegungsrichtung aus der Vorbördelposition in eine Fertigbördelposition zum Positionieren des Bördelelements, insbesondere des zweiten Bördelabschnitts, über dem vorgebördelten Flansch umfassen.
Dies bedeutet, dass das Trägerelement zum Vorbödeln zunächst in der ersten Bewegungsrichtung bewegt wird. Nach dem Vorbördeln wird das Trägerelement jedoch in entgegengesetzter Richtung zu dieser vorherigen Bewegung bewegt, bevor es in einem späteren Schritt zum Fertigbördeln wieder in der ersten Bewegungsrichtung, also entgegen der Gegenrichtung, bewegt wird.
Ferner ist es möglich, dass das Verfahren vor dem Schritt des Vorbördelns außerdem einen Schritt des Fixierens des ersten und/oder des zweiten Blechs bezüglich des Bördelbetts, insbesondere mittels eines Niederhalters, umfasst.
Selbstverständlich kann das Verfahren zusätzlich einen oder mehrere Schritte zum Auftragen eines Klebers, insbesondere eines sogenannten Unterfütterungsklebers, umfassen, um zumindest die beiden Bleche zusätzlich zum Umbördeln mit Hilfe des Klebers zu verkleben und zusätzlich abzudichten, indem der Kleber eine entstehende Bördelfuge ausfüllen kann. Der Kleber kann hierzu auf dem ersten Blech und/oder auf dem zweiten Blech aufgetragen und nach Abschluss des Bördelvorgangs ausgehärtet werden.
Außerdem wird ein Verfahren zum Nachrüsten eines Press- und/oder Bördelwerkzeugs mit mindestens einer Bördeleinheit vorgestellt, wobei die Bördeleinheit gemäß der Beschreibung ausgebildet ist und das Werkzeug ein Bördelbett umfasst, mit dem folgenden Schritt:
Verbinden der mindestens einen Bördeleinheit mit dem Bördelwerkzeug, indem das Sockelelement bezüglich des Bördelbetts ortsfest befestigt wird.
Insbesondere können mit dem beschriebenen Verfahren zum Nachrüsten bestehende Bördelanlagen zu einer gemischten Konfiguration bestehend aus bekannten Bördelrobotern und erfindungsgemäßen Bördeleinheiten erweitert oder die bisherigen Bördelroboter vollständig ersetzt werden.
Beispielsweise können ein oder mehrere Bördeleinheiten an definierten Stellen zusätzlich zu bestehenden Bördelrobotern ergänzt werden oder diese ersetzen, um zumindest lokal ein einfaches, schnelles und sicheres Bördeln zu ermöglichen. Dies kann im beispielhaften Falle eines zu bördelnden Türblechs insbesondere ein Falzsegment im Bereich des Fensterschachtes sein, der mit den üblichen Bördelwerkzeugen nur schwer zugänglich ist und üblicherweise zwischen dem Vorbördelschritt und dem Falzschritt einen aufwendigen Werkzeugwechsel erfordert.
Die beschriebene Nachrüstungsmöglichkeit erlaubt stattdessen die bisherige Anlage zu ergänzen und zu beschleunigen, so dass sich eine Taktzeit signifikant reduzieren lässt. Als zusätzlicher Aspekt wird eine erhöhte und reproduzierbare Qualität der Bördelung erzielt. Die beschriebene Bördeleinheit kann mit einem vergleichsweise geringen technischen Aufwand hergestellt werden und lässt sich auf einfache Art und Weise modular kombinieren. Auf üblicherweise verwendete Rollfalzköpfe in diesen Bereichen kann demnach verzichtet werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von drei Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Bördeleinheit gemäß der Beschreibung,
Fig. 2 einen ersten Verfahrensschritt zum Bördeln eines Werkstücks mit einer zweiten Ausführungsform einer Bördeleinheit gemäß der Beschreibung, sowie
Fig. 3 einen zweiten Verfahrensschritt, Fig. 4 einen dritten Verfahrensschritt, Fig. 5 einen vierten Verfahrensschritt, Fig. 6 einen fünften Verfahrensschritt, Fig. 7 einen sechsten Verfahrensschritt, Fig. 8 einen siebten Verfahrensschritt, und
Fig. 9 eine schematische Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform eines Bördelwerkzeugs gemäß der Beschreibung.
Fig. 1 zeigt eine Bördeleinheit 1 1 für eine in Teilen dargestellte erste Ausführungsform eines Bördelwerkzeugs 10 zum Bördeln eines Werkstücks W. Die Bördeleinheit 1 1 umfasst ein Sockelelement 12 zum Befestigen der Bördeleinheit 1 1 und ein Trägerelement 13, welches in einer ersten Bewegungsrichtung A relativ zu dem Sockelelement 12 linear bewegbar mit dem Sockelelement 12 verbunden ist. Außerdem umfasst die Bördeleinheit 1 1 ein Schieberelement 14, welches in einer zweiten Bewegungsrichtung B relativ zu dem Trägerelement 13 linear bewegbar mit dem Trägerelement 13 verbunden ist. Hierbei ist die Bördeleinheit 1 1 derart ausgestaltet, dass die zweite Bewegungsrichtung B im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Bewegungsrichtung A orientiert ist.
Des Weiteren ist ein Bördelelement 15 vorgesehen, welches zum Bördeln des Werkstücks W ausgebildet und starr mit dem Schieberelement 14 verbunden ist. Hierzu umfasst das Bördelelement 15 einen ersten Bördelabschnitt 15a, der zumindest zum Vorbördeln des Werkstücks W gegenüber der ersten Bewegungsrichtung A um einen Winkel a1 geneigt ist.
Alternativ kann der erste Bördelabschnitt 15a gekrümmt ausgebildet sein. Ein entsprechendes Bördelelement ist in den Fig. 2 bis 8 dargestellt und kann anstelle des geneigten ersten Bördelabschnitts 15a auch für diese erste Ausführungsform angewendet werden.
Des Weiteren umfasst das Bördelelement 15 einen zweiten Bördelabschnitt 15b, der zumindest zum Fertigbördeln des Werkstücks W vorgesehen ist. Dieser ist benachbart zu dem ersten Bördelabschnitt 15a angeordnet und in der dargestellten Ausführungsform senkrecht (Winkel ct2) zu der ersten Bewegungsrichtung A, somit also im Wesentlichen parallel zu der zweiten Bewegungsrichtung B, ausgerichtet und weist eine im Wesentlichen ebene Oberfläche zur Erzeugung eines„Normalbördels" auf.
Das Trägerelement 13 ist in der ersten Bewegungsrichtung A zumindest zwischen einer ersten Ausgangsposition und mindestens einer weiteren Position bewegbar, die in den Fig. 2 bis 8 näher beschrieben sind. Gleiches gilt für das Schieberelement 14, das in der zweiten Bewegungsrichtung B zumindest zwischen einer zweiten Ausgangsposition ΒΊ , einer Vorbördelposition B'2 und einer Fertigbördelposition B'3 bewegbar ist. Sowohl das Trägerelement 13 als auch das Schieberelement 14 können darüber hinaus jeweils in beliebigen Zwischenpositionen zwischen den genannten Positionen bewegbar sein.
Aus Gründen einer besseren Übersichtlichkeit und Darstellbarkeit sind die Antriebe für das Trägerelement 13 und das Schieberelement 14 nicht dargestellt. Diese können jedoch jeweils mittels eines pneumatisch und/oder hydraulisch betätigbaren Antriebs, insbesondere eines Hubzylinders, und/oder eines elektromechanischen Antriebs linear bewegbar ausgestaltet sein.
Die Bördeleinheit 1 1 ist Teil des nur teilweise dargestellten Bördelwerkzeugs 10. Dieses umfasst außerdem ein Bördelbett 19 zur Aufnahme des zu bördelnden Werkstücks W.
Optional kann das Bördelwerkzeug 10 mindestens einen Niederhalter zum Fixieren des Werkstücks W an dem Bördelbett 19 umfassen, der ebenfalls nicht dargestellt ist.
Eine Befestigung der Bördeleinheit 1 1 ist mittels des Sockelelements 12 ortsfest bezüglich des Bördelbetts 19 möglich, indem beide mit einer lediglich angedeuteten Grundplatte 18 mittelbar miteinander verbunden sind. Alternativ ist ebenso eine unmittelbare Befestigung des Sockelelements an dem Bördelbett 19 möglich (nicht dargestellt).
Die Bördeleinheit 1 1 ist derart angeordnet, dass die erste Bewegungsrichtung A für eine Hubbewegung beziehungsweise Absenkbewegung des Trägerelements 13 relativ zu dem Bördelbett 19 und die zweite Bewegungsrichtung B für eine lineare Bewegung des Bördelelements 15 in Richtung des Bördelbetts 19 ausgerichtet sind. In der dargestellten Ausführungsform entspricht die erste Bewegungsrichtung A somit einer im Wesentlichen vertikalen Bewegungsrichtung und die zweite Bewegungsrichtung B einer im Wesentlichen horizontalen Bewegungsrichtung.
In den Fig. 2 bis 8 sind die Verfahrensschritte zum Bördeln eines Werkstücks W mit einem lediglich teilweise dargestellten Bördelwerkzeug 20 dargestellt. In der dargestellten zweiten Ausführungsform des Bördelwerkzeugs 20 ist ein Bördelbett 29 und eine Bördeleinheit 21 vorgesehen, die optional gegenüber der in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsform leicht in Richtung des Bördelbetts 29 gekippt angeordnet ist. Die gekippte Anordnung bietet die Möglichkeit das Bördelelement und die Bördelrichtung an eine eventuelle Schräglage des Werkstücks beziehungsweise des Flansches F' anzupassen, so dass die erste Bewegungsrichtung A' parallel zur Ausrichtung des Flansches F' gerichtet ist.
Der Übersichtlichkeit halber ist von der Bördeleinheit 21 lediglich das Trägerelement 23 und das Schieberelement 24 beziehungsweise das Bördelelement 25 dargestellt. Selbstverständlich kann die Bördeleinheit 21 dennoch ebenso deren nicht dargestellten Komponenten umfassen. Im Gegensatz zu Fig. 1 ist das Schieberelement 24 und das Bördelelement 25 einstückig miteinander ausgeführt, so dass beide Elemente 24,25 daher im Folgenden gemeinschaftlich nur als „Schieberelement 24" bezeichnet werden. Zusätzlich weist das Bördelelement 25 einen gekrümmten Bördelabschnitt 25a auf.
Es versteht sich, dass die beschriebenen abweichenden Merkmale der zweiten Ausführungsform ebenso in beliebiger Kombination in der ersten Ausführungsform Anwendung finden können. Gleiches gilt umgekehrt für die Verwendung der abweichenden Merkmale der ersten Ausführungsform in der zweiten Ausführungsform.
Das Verfahren zum Bördeln des Werkstücks W umfasst den in Fig. 2 dargestellten Schritt des Einlegens des Werkstücks , welches ein erstes Blech W'1 , wie beispielsweise eine Außenhaut, sowie ein zweites Blech W'2 aufweist. Beide Bleche W'1 und W'2 können gemeinschaftlich oder nacheinander in dem Bördelbett 29 des Bördelwerkzeugs 20 angeordnet werden. Das erste Blech W'1 ist bereits mit einem um ca. 90° bezüglich einer sonstigen Oberfläche des Blechs W'1 abgewinkelten Flansch F' ausgeführt. Das Trägerelement 23 und das Schieberelement 24 befinden sich jeweils in ihren Ausgangsstellungen, die das Einlegen und Anordnen der ersten und zweiten Bleche W'1 , W'2 ermöglichen.
In Fig. 3 ist für den Schritt des Vorbördelns zunächst eine lineare Bewegung des Schieberelements 24 in der zweiten Bewegungsrichtung B' zum Anordnen des Bördelelements 25, insbesondere des ersten Bördelabschnitts 25a, über dem vorzubördelnden Flansch F' dargestellt. Die Bewegung verläuft somit aus der Ausgangsposition ΒΊ des Schieberelements 24 in der zweiten Bewegungsrichtung B' bis in die Vorbördelposition B'2 des Schieberelements 24, wobei die Bewegung in Richtung des Bördelbetts 29 weist.
Gemäß Fig. 4 erfolgt der Schritt des Vorbördelns des Flansches F' des ersten Bleches W'1 mit Hilfe des Bördelelements 25, das durch eine erste lineare Bewegung des Trägerelements 23 in der ersten Bewegungsrichtung A' verschoben wird. Hierzu wird das Trägerelement 23 aus der Ausgangsposition ΑΊ in eine Vorbördelposition A'2 abgesenkt, so dass der Flansch F' von dem gekrümmten ersten Bördelabschnitt 25a beaufschlagt wird und der Oberflächengeometrie des sich absenkenden ersten Bördelabschnitts 25a folgt. Dementsprechend wird der Flansch F' seitlich umgebogen.
Die beschriebene Abfolge und Ausrichtung der Bewegungsrichtungen A', B' hat den besonderen Vorteil, dass der Flansch F' durch die lineare Bewegung des Trägerelements 23 gegen das Bördelbett 29 gepresst wird. Ein seitliches Ausweichen der Bleche W'1 , W'2 und eine damit einhergehende Faltenbildung der Bleche W'1 , W'2 können somit auf besondere Weise verhindert werden.
In Fig. 5 ist zur Vorbereitung des Schritts des Fertigbördelns im Anschluss an das Vorbördeln zunächst eine Rückbewegung des Trägerelements 23 entgegen der Vorbördel-Bewegung des Trägerelements 23 in der ersten Bewegungsrichtung A' vorgesehen. Das Trägerelement 23 erfährt also zunächst eine Hubbewegung, die der in Fig. 4 dargestellten Absenkbewegung entgegen gerichtet ist.
Anschließend erfolgt eine in Fig. 6 dargestellte lineare Bewegung des Schieberelements 24 in der zweiten Bewegungsrichtung B' aus der Vorbördelposition B'2 in eine Fertigbördelposition B'3 zum Positionieren des Bördelelements 25, insbesondere des zweiten Bördelabschnitts 25b, über dem vorgebördelten Flansch F'.
Der eigentliche Schritt des Fertigbördelns des vorgebördelten Flansches F' erfolgt gemäß Fig. 7 mit dem Bördelelement 25 durch eine zweite lineare Bewegung des Trägerelements 23 in der ersten Bewegungsrichtung A'. Hierbei wird das Trägerelement 23 erneut abgesenkt, um den zweiten Bördelabschnitt 25b gegen den vorgebördelten Flansch F' zu pressen. Anschließend werden das Trägerelement 23 und das Schieberelement 24 gemäß Fig. 8 wieder in die zuvor in Fig. 2 dargestellten Endpositionen ΑΊ , ΒΊ verfahren, um das gebördelte Werkstück W zu entnehmen und neue Bleche einlegen zu können.
Optional kann das Verfahren vor dem Schritt des Vorbördelns außerdem einen Schritt des Fixierens (nicht dargestellt) des ersten und/oder des zweiten Bleches bezüglich des Bördelbetts, insbesondere mittels eines Niederhalters (ebenfalls nicht dargestellt), umfassen.
Fig. 9 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform eines Bördelwerkzeugs 90 gemäß der Beschreibung. Demnach kann das Bördelwerkzeug 90 eine Mehrzahl von Bördeleinheiten 91 (dargestellt sind beispielhaft zwei Bördeleinheiten 91 ) umfassen, wobei die Bördeleinheiten 91 benachbart zueinander angeordnet sind, um eine Breite des zu bördelnden Falzabschnitts des Werkstücks W" zu verbreitern. Die Bördeleinheiten 91 sind vorzugsweise identisch ausgeführt und umschließen das Bördelbett in dessen Umfangsrichtung (entspricht vorliegend der Zeichenebene) lediglich teilweise. Alternativ können aber auch mehrere Bördeleinheiten vorgesehen werden, die das Bördelbett vollständig umschließen. In jedem Fall ist somit eine gleichzeitige Bearbeitung des Werkstücks W" an mehreren Stellen nacheinander oder zur gleichen Zeit möglich. Das Werkstück W" muss in diesem Fall nur ein einziges Mal eingelegt werden, so dass auf diese Weise eine Taktzeit gegenüber den bekannten Werkzeugen deutlich reduziert werden kann.

Claims

Patentansprüche:
1. Bördeleinheit für ein Bördelwerkzeug zum Bördeln von Werkstücken, mit
Einem Sockelelement (12) zum Befestigen der Bördeleinheit
(1 1 ),
Einem Trägerelement (13,23), welches in einer ersten Bewegungsrichtung (A, A') relativ zu dem Sockelelement (12) linear bewegbar mit dem Sockelelement (12) verbunden ist, Einem Schieberelement (14,24), welches in einer zweiten Bewegungsrichtung (Β,Β') relativ zu dem Trägerelement (13,23) linear bewegbar mit dem Trägerelement (13,23) verbunden ist, wobei die zweite Bewegungsrichtung (Β,Β') im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Bewegungsrichtung (Α,Α') ausgerichtet ist, und
Einem Bördelelement (15,25), welches zum Bördeln des Werkstücks (W,W) ausgebildet und starr mit dem Schieberelement (14,24) verbunden ist.
2. Bördeleinheit nach Anspruch 1 , wobei das Bördelelement
einen ersten Bördelabschnitt (15a, 25a) zumindest zum Vorbördeln des Werkstücks (W,W), insbesondere einen gegenüber der ersten Bewegungsrichtung (Α,Α') geneigten oder gekrümmten ersten Bördelabschnitt (15a, 25a), und/oder
einen zweiten Bördelabschnitt (15b, 25b) zumindest zum Fertigbördeln des Werkstücks (W,W) umfasst.
3. Bördeleinheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Trägerelement (13,23) in der ersten Bewegungsrichtung (Α,Α') zumindest zwischen einer ersten Ausgangsposition (ΑΊ ) und einer ersten Endposition bewegbar ist.
Bördeleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, wobei das Schieberelement (14,24) in der zweiten Bewegungsrichtung (Β,Β') zumindest zwischen einer zweiten Ausgangsposition (ΒΊ ), einer Vorbördelposition (B'2) und/oder einer Fertigbördelposition (B'3) bewegbar ist.
Bördeleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, wobei das Trägerelement (13,23) und/oder das Schieberelement (14,24) jeweils mittels mindestens eines pneumatisch und/oder hydraulisch betätigbaren Antriebs, insbesondere eines Hubzylinders, und/oder eines elektromechanischen Antriebs linear bewegbar ausgestaltet sind.
Bördelwerkzeug zum Bördeln eines Werkstücks mit
- einem Bördelbett (19,29) zur Aufnahme des zu bördelnden Werkstücks (W,W), und
- mindestens einer Bördeleinheit (1 1 ,21 ), wobei die Bördeleinheit ( 1 ,21 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgebildet ist.
Bördelwerkzeug nach Anspruch 6, wobei das Bördelwerkzeug (10,20) mindestens einen Niederhalter zum Fixieren des Werkstücks (W,W) an dem Bördelbett (19,29) umfasst.
Bördelwerkzeug nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Sockelelement (12) ortsfest bezüglich des Bördelbetts (19,29) angeordnet ist.
Bördelwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 8, wobei die Bördeleinheit (1 1 ,21) derart angeordnet ist, dass die erste Bewegungsrichtung (Α,Α') für eine Hubbewegung oder Absenkbewegung des Trägerelements (13,23) relativ zu dem Bördelbett (19,29) und die zweite Bewegungsrichtung (Β,Β') für eine lineare Bewegung des Bördelelements (15,25) in Richtung des Bördelbetts (19,29) ausgerichtet sind.
10. Bördelwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 9, wobei das Bördelwerkzeug (10,20) eine Mehrzahl der Bördeleinheiten (1 1 ,21 ) umfasst, und die Bördeleinheiten (1 1 ,21 ) benachbart zueinander angeordnet sind.
1 1 . Verfahren zum Bördeln eines Werkstücks mit einem Bördelwerkzeug gemäß einem der Ansprüche 6 bis 10, mit den folgenden Schritten: a. Einlegen eines ersten Bleches (W'1 ), insbesondere einer Außenhaut eines Kraftfahrzeugbauteils, in das Bördelbett (19,29) des Bördelwerkzeugs (10,20),
b. Anordnen eines zweiten Bleches (W'2), insbesondere eines Strukturblechs, auf dem ersten Blech (W'1 ),
c. Vorbördeln eines Flansches (F, F') des ersten (W'1 ) und/oder zweiten Bleches (W'2) mit dem Bördelelement (15,25) durch eine erste lineare Bewegung des Trägerelements (13,23) in der ersten Bewegungsrichtung (Α,Α'), und
d. Fertigbördeln des vorgebördelten Flansches (F,F') mit dem Bördelelement (15,25) durch eine zweite lineare Bewegung des Trägerelements (13,23) in der ersten Bewegungsrichtung (Α,Α').
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , wobei der Schritt des Vorbördelns zunächst eine lineare Bewegung des Schieberelements (14,24) in der zweiten Bewegungsrichtung (Β,Β') zum Anordnen des Bördelelements (15,25), insbesondere des ersten Bördelabschnitts (15a, 25a), über dem vorzubördelnden Flansch (F,F') umfasst.
13. Verfahren nach Anspruch 1 1 oder 12, wobei der Schritt des Fertigbördelns im Anschluss an das Vorbördeln zunächst eine Rückbewegung des Trägerelements (13,23) entgegen der Bewegung des Trägerelements (13,23) in der ersten Bewegungsrichtung (Α,Α') und/oder eine lineare Bewegung des Schieberelements (14,24) in der zweiten Bewegungsrichtung (Β,Β') aus der Vorbördelposition (B'2) in eine Fertigbördelposition (B'3) zum Positionieren des Bördelelements (15,25), insbesondere des zweiten Bördelabschnitts (15b, 25b), über dem vorgebördelten Flansch (F,F') umfasst.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13, wobei das Verfahren vor dem Schritt des Vorbördelns außerdem einen Schritt des Fixierens des ersten und/oder des zweiten Bleches (W'1 ,W2) bezüglich des Bördelbetts (19,29), insbesondere mittels eines Niederhalters, umfasst.
15. Verfahren zum Nachrüsten eines Press- und/oder Bördelwerkzeugs mit mindestens einer Bördeleinheit, wobei die Bördeleinheit (1 1 ,21 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgebildet ist und das Werkzeug (10,20) ein Bördelbett (19,29) umfasst, mit dem folgenden Schritt:
Verbinden der mindestens einen Bördeleinheit (1 1 ,21 ) mit dem Bördelwerkzeug (10,20), indem das Sockelelement (12) bezüglich des Bördelbetts (19,29) ortsfest befestigt wird.
EP15751025.6A 2014-09-12 2015-08-20 Bördeleinheit für ein bördelwerkzeug Withdrawn EP3191238A1 (de)

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