WO2008074778A1 - Bördelbett, bördeleinrichtung sowie verfahren zum bördeln von werkstücken - Google Patents

Bördelbett, bördeleinrichtung sowie verfahren zum bördeln von werkstücken Download PDF

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WO2008074778A1
WO2008074778A1 PCT/EP2007/064075 EP2007064075W WO2008074778A1 WO 2008074778 A1 WO2008074778 A1 WO 2008074778A1 EP 2007064075 W EP2007064075 W EP 2007064075W WO 2008074778 A1 WO2008074778 A1 WO 2008074778A1
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WO
WIPO (PCT)
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crimping
workpiece
vacuum
flanging
bed
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/064075
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ernst Deppert
Markus Jung
Heinrich-Wolfram KÄSTNER
Thomas Lissmann
Reinhold Mertel
Martin Petry
Original Assignee
Gm Global Technology Operations, Inc.
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Filing date
Publication date
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    • 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
    • B21D19/02—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes by continuously-acting tools moving along the edge
    • B21D19/04—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes by continuously-acting tools moving along the edge shaped as rollers
    • B21D19/043—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes by continuously-acting tools moving along the edge shaped as rollers for flanging edges of plates
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a hemming bed, a hemming device with a hemming bed, and a method for hemming workpieces, in particular motor vehicle parts.
  • Flanging devices are machine tools for folding or flanging metal sheets. They are used in particular for the connection of skeleton and outer skin in vehicle parts.
  • a crimping device suitable for crimping motor vehicle parts is known, for example, from DE 298 01 147 U1.
  • the object of the invention is therefore to provide a particularly simple crimping device and a method which allow the beading of workpieces, in particular vehicle parts, with the lowest possible cycle time.
  • a crimping device has a crimping bed provided for receiving a workpiece, which comprises a support surface for the workpiece and vacuum hold-down devices arranged in the support surface. It also has a crimping tool and a device for generating a vacuum for the vacuum hold-down.
  • the method of the hold-downs should be dispensed with as far as possible. Nevertheless, a reliable fixing of the workpiece on the flanging bed can not be dispensed with.
  • Hold-downs arranged on pivoting arms must be moved during crimping, so that the crimping tool can reach the entire flange and completely bypass the workpiece. It should therefore be used a hold-down system that does not use swivel arms to hold the hold-down and otherwise requires no disturbing installations on the flanging.
  • a vacuum hold-down system has numerous advantages: it is completely possible to dispense with interfering installations on the flanging bed.
  • the workpiece can be completely bypassed by the crimping tool from the outset. Process steps such as the procedure of hold-downs can thus be omitted in favor of a shorter process duration.
  • vacuum hold-down system does not require a high body above the hemming bed and thus can be installed in a particularly space-saving manner. Also for that Applying the workpiece to the hemming bed thus provides more space.
  • crimping also called folding
  • an angled edge or a flanged flange of an outer sheet or a skin is folded over an inner sheet or a skeleton.
  • adhesive at least two sheet-metal parts, for example the skin and skeleton of a body part for a motor vehicle, are firmly joined together.
  • parts machined by crimping are hood, doors, roof, rear flap and rear lid of vehicles.
  • the vacuum hold-down devices of the crimping device each have open ends of channels, wherein the channels can be evacuated.
  • the vacuum hold-down devices comprise depressions of the support surface, wherein the open ends of the channels are respectively arranged in the depressions. The arrangement in recesses, the open ends of the channels can be particularly well sealed.
  • sealing edges of the recesses which have, for example rubber seals.
  • the workpiece placed on the hemming bed then makes contact with the sealing edges of the recesses and airtightly seals the recesses with the open ends of the channels against the environment.
  • the workpiece rests in the flanging bed, as in conventional systems.
  • the crimping device has devices for monitoring the vacuum in the channels, wherein these devices may also have a plurality of monitoring circuits.
  • these facilities for example, as a pressure switch can be executed, the vacuum of the hold-down system and thus the fixation of the workpiece during the beading can be continuously monitored.
  • this has the advantage that vacuum pumps or similar devices for generating a vacuum in the channels can first be switched off after reaching a vacuum sufficient for fixing the workpiece, and must be selectively reconnected only when necessary.
  • by monitoring the vacuum errors such as leaks can be detected in good time and the crimping process can be interrupted if necessary.
  • Beading is done in one embodiment of the invention by roll crimping, wherein as a crimping tool, an industrial robot is provided with at least one crimping roller.
  • an industrial robot with at least one row of flanging legs can be provided as a flanging tool.
  • the crimping tool has at least one row of crimping jaws, but multi-row arrangements are also used.
  • the crimping jaws are designed, for example, as crimping stones which, in their working position, result in an open or even completely closed ring. At the creases, the actual transformation takes place.
  • the rings of the crimping jaws For filling the crimping bed with the workpiece, the rings of the crimping jaws must be opened.
  • opening and closing There are various possibilities for opening and closing; a distinction is made between gift technology and sliding technology:
  • swing technology the flanging jaws are arranged on swivel flaps which, after application of the work piece, are placed on the flanging bed be pivoted into working position, wherein the ring of the crimping jaws is completely or partially closed.
  • sliding technology the flanging jaws are arranged on slides, which are moved linearly into the working position.
  • Another aspect of the invention relates to a hemming bed for receiving a workpiece to be flanged, wherein the hemming bed has a support surface for the workpiece and arranged in the support surface vacuum hold-down for holding, tensioning and fixation of the workpiece during the flanging.
  • the flanging device according to the invention and the flanging bed according to the invention are particularly suitable for roll-flanging vehicle parts such as automobile doors, hoods and tailgates. However, it can also be used in joining, adhesive, clinching and Tox compiler.
  • a method according to the invention for crimping a workpiece has the following steps: First, a crimping device is provided with a crimping bed, wherein the crimping bed comprises a support surface for the workpiece and vacuum hold-down devices arranged in the support surface. On the support surface of the crimping bed, a workpiece is applied with a flange to be flanged. The workpiece is fixed on the support surface by the vacuum hold-down device, whereby a vacuum is generated at the vacuum hold-downs between the support surface and the workpiece.
  • the flanging of the flange and finally the release of the workpiece by venting the vacuum hold-down takes place.
  • all conventional flanging can be used.
  • the flanging of the flange takes place in one embodiment of the method by roll flanging.
  • the flanging of the flange is carried out by means of crimping jaws. The crimping tool can be guided by hand, whereby it is advantageously supported on the crimping bed.
  • the hemming bed is arranged on a turntable and is rotated with the workpiece during the hemming against the stationary hemming tool.
  • the crimping tool bypasses the crimping bed which is stationary during the crimping process with the workpiece.
  • Beading itself is performed in at least two steps in one embodiment, wherein at least one pre-flanging step, in which the flange is folded over, and a finish-flanging step, in which the flange is closed, are performed.
  • the provision of several crimping steps has the reason that the flange can not be easily folded over much more than 45 ° in a single crimping step, without wrinkles or waves forming or other flanges occurring on the flange.
  • the flange is therefore advantageously initially folded over in at least one pre-flanging step so that it can be reliably closed without errors in a prefabricated board stage step. Finishing flanging is typically done with a higher crimping pressure than pre-crimping.
  • the vacuum is monitored in the channels during beading, for example by pressure switches, wherein in one embodiment, each channel a pressure switch is assigned, so that an individual monitoring of the hold down can take place.
  • FIG. 1 shows, in a schematic side view, a crimping device with an industrial robot and a crimping tool with a driven crimping roller;
  • Figure 2 shows schematically a crimping bed with a vacuum hold-down system according to an embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows in a diagram steps of an exemplary embodiment of the method according to the invention for beading workpieces.
  • hemming device 1 shows a schematic representation of a hemming device 1, which is designed as a roll hemming device and consists mainly of a six-axis industrial robot 2 and a hemming tool 5 and a hemming bed 12.
  • the crimping tool 5 is arranged by the industrial robot 2 with respect to a stationary arranged on a frame and there clamped on a hemming bed 12 workpiece 10 with one or more flanging flanges 11 moves.
  • the frame can also be designed as a turntable (not shown), on which the flanging bed 12 is mounted, wherein the Turntable is rotated counter to the direction of travel of the robot and is included in the control of the industrial robot 2 or accesses a common control.
  • the industrial robot shown in FIG. 1 has six axes. However, the number of axes can also be smaller or larger.
  • the industrial robot 2 has a robot controller 13, via which its movements and optionally also the process sequence of the beading are controlled and regulated.
  • a movement sequence of the robot 2 and of the hemming tool 5 derived from the contour of the hemming flanges is programmed, and the CAD data of the workpiece 10 are stored in a main memory.
  • a simulation program all production and cycle time relevant data are determined.
  • the industrial robot 2 has a rocker and a boom 3, at the front end of a robot hand 4 is arranged with one or more axes of movement.
  • the robot hand 4 On the output side, the robot hand 4 has a hand flange on which the crimping tool 5 is flanged.
  • the crimping tool 5 shown in FIG. 1 has a crimping roller 6.
  • the crimping roller 6 is fixedly mounted on an output shaft 7.
  • the output shaft 7 is in communication with a transmission 8, which is flanged onto a drive motor 9.
  • Gear 8 and drive motor 9 are located in the interior of the crimping tool 5.
  • a loose crimping roller is used, which does not have a direct drive.
  • the controller 13 To perform the Rollbördelns on the workpiece 10 of the industrial robot 2 is set by the controller 13 in motion and while the flange flanges 11 at a speed vi. At the same time, the crimping roller 6 is pressed onto the crimping flange so that the crimping roller 6 folds down the crimping flange.
  • the crimping roller 6 is set into a rotational movement which takes place via the drive motor 9, the transmission 8 and finally the output shaft 7. The rotational movement of the crimping roller 6 takes place in the direction of travel of the robot 2 along the outer contour of the crimping flange eleventh
  • the industrial robot 2 has a robot controller 13, with which the movements and the entire process sequence of the carried out rolling are measured and regulated.
  • the robot controller 13 is implemented as a computer-aided control with one or more processors, multiple interfaces for the input and output of data and multiple memories for operating, process and other relevant data.
  • the trajectory and the corresponding course of motion of the industrial robot 2 and of the tapping tool 8 are programmed and stored in a main memory.
  • the crimping device 1 has in the region of its crimping head 15 a measuring device 20, with which the crimping sizes detected from the crimping process are measured.
  • the measuring device 20 is connected via a line 19 to the robot controller 13.
  • the robot controller 13 is in turn connected to the industrial robot 2 by a line 21.
  • the rotational speed and the contact pressure of the crimping roller 6 during the roll crimping are measured and readjusted via a setpoint / actual value adjustment.
  • the later the exact adjustment of the contact pressure of the rotating crimping roller 6 is taken into account.
  • the workpiece 10 must be fixed to the crimping bed 12 for the crimping operation.
  • the flanging bed 12 has a
  • Support surface 22 for the workpiece 10 which is an accurate negative of the three-dimensional bottom 23 of the workpiece 10. In this way it is ensured that the workpiece 10 fits snugly on the hemming bed 12 at each point and is not deformed during the hemming process.
  • a vacuum hold-down system is provided, which is shown schematically in Figure 2.
  • FIG. 2 shows a hemming bed 12 with a vacuum hold-down system according to an embodiment of the invention.
  • the flanging bed 12 has a support surface 22 for receiving a workpiece, not shown here. It also has a hold-down system with vacuum hold-downs 24.
  • the vacuum hold-down 24, of which only a few are shown in this illustration, are arranged in the support surface 22 at a plurality of points. The number of provided vacuum hold-down 24 depends on the required quality of the vacuum and on the forces occurring during beading, which the fixation of the
  • the hold-down system is thus adapted to the shape of the component, whereby also different material thicknesses and material requirements - for example aluminum or steel sheets are considered for the workpiece - are considered.
  • the vacuum hold-downs each have a recess 26 into which the upper end of a channel 25 opens.
  • the channel 25 is for example, in the walls of the crimping bed 12 or in its frame and is in communication with a vacuum system through which it is evacuated. In an embodiment not shown here, several channels 25 are provided per depression 26, for example in order to enable faster evacuation.
  • the vacuum hold-down 24 has a sealing edge 27, which in this embodiment comprises a rubber seal.
  • the recesses 26 can be sealed with sealing cords of any kind.
  • the use of special air-permeable materials for the support of the workpiece 10 is also conceivable. In this case, the workpiece lies over the entire surface or partially on the air-permeable material, which in turn is connected to a vacuum-generating system.
  • "Channels" in the context of the invention are therefore not necessarily macroscopically formed tubes, but they can also be micropores of an air-permeable material.
  • FIG. 3 shows in a diagram steps of an exemplary embodiment of the method according to the invention for flanging workpieces, in particular automobile parts.
  • the crimping device 1 is equipped by a robot or an overhead system, ie, the workpiece 10 to be crimped is placed on the support surface 22 of the crimping bed 12.
  • a detection of the applied workpiece 10 which may be, for example, a skeleton and an outer skin of a vehicle door, by a sensor.
  • the vacuum generation is switched off so as not to consume energy unnecessarily. As long as the vacuum is not sufficient, the pumping process continues.
  • Beading itself can be done in several steps, as the flange typically does not extend significantly more than 45 degrees each Flare passage can be folded.
  • a pre-flanging is typically carried out initially, in which the flange is folded, while the subsequent final flanging the actual closing of the flange takes place.
  • the vacuum and thus the fixation of the workpiece 10 is monitored by a pressure switch. If the vacuum deteriorates and the pressure in the recesses 26 or in the channels 25 exceeds a certain value, then a pumping operation takes place again, wherein economically also a direct control exclusively of the ventilated channel 25 associated vacuum pump can take place.
  • the hold-down system is re-aerated and the workpiece 10 is thus released from the support surface 22. It can then be removed from the crimping device 1.

Abstract

Eine erfindungsgemäße Bördeleinrichtung (1) weist ein zur Aufnahme eines Werkstückes (10) vorgesehenes Bördelbett (11) auf, das eine Auflagefläche (22) für das Werkstück (10) und in der Auflagefläche (22) angeordnete Vakuum-Niederhalter (24) zur Fixierung des Werkstücks (10) umfasst. Sie weist ferner ein Bördelwerkzeug (5) und eine Einrichtung zum Erzeugen eines Vakuums für die Vakuum-Niederhalter (24) auf.

Description

Bördelbett, Bördeleinrichtung sowie Verfahren zum Bördeln von
Werkstücken
B e s c h r e i b u n g
Die Erfindung betrifft ein Bördelbett, eine Bördeleinrichtung mit einem Bördelbett sowie ein Verfahren zum Bördeln von Werkstücken, insbesondere von Kraftfahrzeugteilen.
Bördeleinrichtungen sind Werkzeugmaschinen zum Falzen bzw. Bördeln von Blechen. Sie werden insbesondere zur Verbindung von Gerippe und Außenhaut bei Fahrzeugteilen eingesetzt. Eine zum Bördeln von Kraftfahrzeugteilen geeignete Bördeleinrichtung ist beispielsweise aus der DE 298 01 147 Ul bekannt.
Nachteilig ist bei solchen Bördeleinrichtungen, dass sie teuer und kompliziert aufgebaut sind und das Werkstück fixierende Niederhalter während des Bördelvorgangs verfahren werden müssen, was die Taktzeit erhöht.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine besonders einfache Bördeleinrichtung und ein Verfahren anzugeben, die das Bördeln von Werkstücken, insbesondere Fahrzeugteilen, mit einer möglichst geringen Taktzeit ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit dem Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildun- gen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche .
Eine erfindungsgemäße Bördeleinrichtung weist ein zur Aufnahme eines Werkstückes vorgesehenes Bördelbett auf, das eine Auflagefläche für das Werkstück und in der Auflagefläche angeordnete Vakuum-Niederhalter umfasst. Sie weist ferner ein Bördelwerkzeug und eine Einrichtung zum Erzeugen eines Vakuums für die Vakuum-Niederhalter auf.
Einem Grundgedanken der Erfindung zufolge sollte, um eine möglichst geringe Prozessdauer des Bördelvorganges zu erzielen, auf das Verfahren der Niederhalter weitestgehend verzichtet werden. Auf ein zuverlässiges Fixieren des Werkstückes auf dem Bördelbett kann jedoch trotzdem nicht verzichtet werden. Auf Schwenkarmen angeordnete Niederhalter müssen beim Bördeln verfahren werden, damit das Bördelwerkzeug den gesamten Flansch erreicht und das Werkstück vollständig umfahren kann. Es sollte daher ein Niederhaltesystem eingesetzt werden, das keine Schwenkarme zur Halterung der Niederhalter einsetzt und auch sonst keine störenden Einbauten am Bördelbett benötigt.
Der Einsatz eines Vakuum-Niederhaltesystems weist zahlreiche Vorteile auf : Auf störende Einbauten am Bördelbett kann vollstän- dig verzichtet werden. Das Werkstück kann von dem Bördelwerkzeug von vornherein vollständig umfahren werden. Prozessschritte wie das Verfahren von Niederhaltern können somit zugunsten einer geringeren Prozessdauer entfallen.
Ein weiterer Vorteil des Vakuum-Niederhaltesystems ist, dass es keine hohen Aufbauten über dem Bördelbett erfordert und somit besonders Platz sparend eingebaut werden kann. Auch für das Aufbringen des Werkstücks auf das Bördelbett steht somit mehr Raum zur Verfügung.
Beim Bördeln, auch Falzen genannt, wird eine abgewinkelte Kante bzw. ein Bördelflansch eines äußeren Bleches bzw. einer Haut über ein inneres Blech bzw. ein Gerippe umgelegt. Dadurch werden, gegebenenfalls unter Einsatz von Klebstoff, mindestens zwei Blechteile, beispielsweise Haut und Gerippe eines Karosserieteils für ein Kraftfahrzeug, fest miteinander verbunden. Bei- spiele für durch Bördeln bearbeitete Fahrzeugteile sind Haube, Türen, Dach, Rückwandklappe und Heckraumdeckel von Fahrzeugen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weisen die Vakuum-Niederhalter der Bördeleinrichtung jeweils offene Enden von Kanälen auf, wobei die Kanäle evakuierbar sind. Vorteilhafterweise umfassen die Vakuum-Niederhalter dabei Vertiefungen der Auflagefläche, wobei die offenen Enden der Kanäle jeweils in den Vertiefungen angeordnet sind. Durch die Anordnung in Vertiefungen können die offenen Enden der Kanäle besonders gut abgedichtet werden.
Dies erfolgt bevorzugt durch Dichtungsränder der Vertiefungen, die beispielsweise Gummidichtungen aufweisen. Das auf das Bördelbett aufgelegte Werkstück hat dann Kontakt mit den Dichtungsrändern der Vertiefungen und dichtet die Vertiefungen mit den offenen Enden der Kanäle luftdicht gegen die Umgebung ab. Das Werkstück liegt, wie bei herkömmlichen Systemen, im Bördelbett auf.
In einer Ausführungsform weist die Bördeleinrichtung Einrichtungen zur Überwachung des Vakuums in den Kanälen auf, wobei diese Einrichtungen auch mehrere Überwachungskreise aufweisen können. Durch diese Einrichtungen, die beispielsweise als Druckschalter ausgeführt sein können, kann das Vakuum des Niederhaltesystems und somit auch die Fixierung des Werkstücks während des Bördelns kontinuierlich überwacht werden. Dies hat einerseits den Vorteil, dass Vakuumpumpen oder ähnliche Einrichtungen zur Erzeugung eines Vakuums in den Kanälen nach Erreichen eines zur Fixierung des Werkstücks ausreichenden Vakuums zunächst abgeschaltet werden können und nur bei Bedarf gezielt wieder zugeschaltet werden müssen. Andererseits können durch die Überwachung des Vakuums Fehler wie beispielsweise Lecks rechtzeitig erkannt und der Bördelvorgang gegebenenfalls abgebrochen werden.
Das Bördeln erfolgt in einer Ausführungsform der Erfindung durch Rollbördeln, wobei als Bördelwerkzeug ein Industrieroboter mit zumindest einer Bördelrolle vorgesehen ist.
Es können jedoch auch konventionelle Bördelvorrichtungen jeglicher Art eingesetzt werden, beispielsweise kann als Bördelwerkzeug ein Industrieroboter mit zumindest einer Reihe von Bördelba- cken vorgesehen sein. Typischerweise weist das Bördelwerkzeug mindestens eine Reihe von Bördelbacken auf, Anordnungen mit mehreren Reihen werden jedoch ebenso eingesetzt. Die Bördelbacken sind beispielsweise als Falzsteine ausgebildet, die in ihrer Arbeitsposition einen offenen oder auch vollständig ge- schlossenen Ring ergeben. An den Falzsteinen findet die eigentliche Umformung statt.
Für das Bestücken des Bördelbetts mit dem Werkstück müssen die Ringe der Bördelbacken geöffnet werden. Für das Öffnen und Schließen gibt es dabei verschiedene Möglichkeiten, man unterscheidet zwischen Schenktechnik und Schiebetechnik: Bei der Schwenktechnik sind die Bördelbacken auf Schwenkklappen angeordnet, die nach dem Aufbringen des Werkstücks auf das Bördelbett in Arbeitsposition eingeschwenkt werden, wobei der Ring der Bördelbacken ganz oder teilweise geschlossen wird. Bei der Schiebetechnik sind die Bördelbacken auf Schiebern angeordnet, die linear in Arbeitsposition gefahren werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Bördelbett zur Aufnahme eines zu bördelnden Werkstückes, wobei das Bördelbett eine Auflagefläche für das Werkstück und in der Auflagefläche angeordnete Vakuum-Niederhalter zur Halterung, Spannung und Fi- xierung des Werkstücks während des Bördelns aufweist.
Die erfindungsgemäße Bördeleinrichtung und das erfindungsgemäße Bördelbett eignen sich insbesondere zum Rollbördeln von Fahrzeugteilen wie Automobiltüren, Motorhauben und Heckklappen. Es kann jedoch auch bei Füge-, Klebe-, Clinch- und Toxverfahren zum Einsatz kommen.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Bördeln eines Werkstücks weist folgende Schritte auf: Zunächst wird eine Bördel- einrichtung mit einem Bördelbett bereitgestellt, wobei das Bördelbett eine Auflagefläche für das Werkstück und in der Auflagefläche angeordnete Vakuum-Niederhalter umfasst. Auf die Auflagefläche des Bördelbetts wird ein Werkstück mit einem zu bördelnden Flansch aufgebracht. Das Werkstück wird auf der Auflagefläche durch die Vakuum-Niederhalter fixiert, wobei an den Vakuum-Niederhaltern zwischen der Auflagefläche und dem Werkstück ein Vakuum erzeugt wird.
Anschließend erfolgt das Bördeln des Flansches und schließlich das Freigeben des Werkstücks durch Belüften der Vakuum-Niederhalter . Zum Bördeln können im Prinzip alle herkömmlichen Bördelverfahren eingesetzt werden. Das Bördeln des Flansches erfolgt in einer Ausführungsform des Verfahrens durch Rollbördeln. In einer alternativen Ausführungsform wird das Bördeln des Flansches mittels Bördelbacken durchgeführt. Das Bördelwerkzeug kann von Hand geführt werden, wobei es sich vorteilhafterweise am Bördelbett abstützt.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist das Bördelbett auf einem Drehtisch angeordnet und wird mit dem Werkstück während des Bördelns gegen das stationäre Bördelwerkzeug gedreht. In einer alternativen Ausführungsform umfährt das Bördelwerkzeug das während des Bördelns stationäre Bördelbett mit dem Werkstück.
Das Bördeln selbst erfolgt in einer Ausführungsform in mindestens zwei Schritten, wobei zumindest ein Schritt des Vorbördelns, bei dem der Flansch umgefalzt wird, und ein Schritt des Fertigbördelns, bei dem der Flansch geschlossen wird, durchgeführt werden. Das Vorsehen mehrerer Bördelschritte hat den Grund, dass der Flansch in einem einzigen Bördelschritt nicht gut um wesentlich mehr als 45° umgelegt werden kann, ohne dass sich Falten oder Wellen bilden oder andere Fehler am Flansch auftreten. Der Flansch wird daher vorteilhafterweise zunächst in mindestens einem Vorbördelschritt soweit umgelegt, dass er in ei- nem Fertigbördeischritt zuverlässig ohne Fehler geschlossen werden kann. Das Fertigbördeln erfolgt typischerweise mit einem höheren Bördeldruck als das Vorbördeln.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird das Vakuum in den Kanälen während des Bördelns überwacht, beispielsweise durch Druckschalter, wobei in einer Ausführungsform jedem Kanal ein Druckschalter zugeordnet ist, so dass eine individuelle Überwachung der Niederhalter erfolgen kann. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
Figur 1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht eine Bördeleinrichtung mit einem Industrieroboter und einem Bördelwerkzeug mit einer angetriebenen Bördelrolle;
Figur 2 zeigt schematisch ein Bördelbett mit einem Vakuum-Niederhaltesystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und
Figur 3 zeigt in einem Diagramm Schritte eines Ausführungsbei- spiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bördeln von Werkstücken.
Gleiche Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Bördeleinrichtung 1, die als Rollbördeleinrichtung ausgeführt ist und in der Hauptsache aus einem sechsachsigen Industrieroboter 2 und einem Bördelwerkzeug 5 sowie einem Bördelbett 12 besteht.
Das Bördelwerkzeug 5 wird von dem Industrieroboter 2 gegenüber einem ortsfest auf einem Gestell angeordneten und dort auf einem Bördelbett 12 eingespannten Werkstück 10 mit einem oder mehreren Bördelflanschen 11 bewegt.
Das Gestell kann auch als Drehtisch (nicht gezeigt) ausgeführt sein, auf dem das Bördelbett 12 aufmontiert ist, wobei der Drehtisch entgegen der Fahrtrichtung des Roboters gedreht wird und dazu in die Steuerung des Industrieroboters 2 miteingebunden ist oder auf eine gemeinsame Steuerung zugreift.
Der in der Figur 1 gezeigte Industrieroboter weist sechs Achsen auf. Die Achsenzahl kann jedoch auch kleiner oder größer sein. Der Industrieroboter 2 besitzt eine Robotersteuerung 13, über die seine Bewegungen und gegebenenfalls auch der Prozessablauf des Bördelns gesteuert und geregelt werden. Dazu ist in der Robotersteuerung 13 ein aus der Kontur der Bördelflansche abgeleiteter Bewegungsablauf des Roboters 2 sowie des Bördelwerkzeugs 5 programmiert und die CAD-Daten des Werkstücks 10 in einem Arbeitsspeicher abgelegt. Mittels eines Simulationsprogramms werden alle fertigungs- und taktzeitrelevanten Daten ermittelt.
Der Industrieroboter 2 besitzt eine Schwinge und einen Ausleger 3, an dessen vorderem Ende eine Roboterhand 4 mit ein oder mehreren Bewegungsachsen angeordnet ist. Abtriebseitig weist die Roboterhand 4 einen Handflansch auf, an dem das Bördelwerkzeug 5 angeflanscht ist.
Das in der Figur 1 gezeigte Bördelwerkzeug 5 besitzt eine Bördelrolle 6. Die Bördelrolle 6 ist fest auf einer Abtriebswelle 7 befestigt. Die Abtriebswelle 7 steht in Verbindung mit einem Getriebe 8, welches auf einen Antriebsmotor 9 aufgeflanscht ist. Getriebe 8 und Antriebsmotor 9 befinden sich im Inneren des Bördelwerkzeugs 5. In einer nicht gezeigten Ausführungsform wird eine lose Bördelrolle eingesetzt, die nicht über einen direkten Antrieb verfügt.
Zum Ausführen des Rollbördelns am Werkstück 10 wird der Industrieroboter 2 von der Steuerung 13 in Bewegung gesetzt und umfährt dabei den Bördelflansch 11 mit einer Geschwindigkeit vi . Gleichzeitig wird die Bördelrolle 6 auf den Bördelflansch gedrückt, so dass die Bördelrolle 6 den Bördelflansch nach unten falzt. Die Bördelrolle 6 wird dabei in eine Drehbewegung ver- setzt, die über den Antriebsmotor 9, das Getriebe 8 und letztendlich die Abtriebswelle 7 erfolgt. Die Drehbewegung der Bördelrolle 6 erfolgt in Fahrtrichtung des Roboters 2 entlang der Außenkontur des Bördelflanschs 11.
Der Industrieroboter 2 besitzt eine Robotersteuerung 13, mit der die Bewegungen und der gesamte Prozessablauf des durchgeführten Rollbördelns gemessen und geregelt werden. Die Robotersteuerung 13 ist als rechnergestützte Steuerung mit einem oder mehreren Prozessoren, mehreren Schnittstellen für die Ein- und Ausgabe von Daten und mehreren Speichern für Betriebs-, Prozess- und sonstige relevante Daten ausgeführt.
In der Robotersteuerung 13 sind der Bahnverlauf und der entsprechende Bewegungsablauf des Industrieroboters 2 und des Bör- delwerkzeugs 8 programmiert und in einem Arbeitsspeicher abgelegt .
Die Bördeleinrichtung 1 besitzt im Bereich ihres Bördelkopfs 15 eine Messeinrichtung 20, mit der die aus dem Bördelvorgang erfassten Bördelgrößen gemessen werden. Die Messeinrichtung 20 ist über eine Leitung 19 mit der Robotersteuerung 13 verbunden. Die Robotersteuerung 13 ist wiederum mit einer Leitung 21 mit dem Industrieroboter 2 verbunden.
Mit der Messeinrichtung 20 wird insbesondere die Drehzahl und der Anpressdruck der Bördelrolle 6 während des Rollbördelns gemessen und über eine Soll-/Istwertabgleichung nachgeregelt. Die Nachre- gelung berücksichtigt insbesondere auch die exakte Einstellung des Anpressdrucks der sich drehenden Bördelrolle 6.
Das Werkstück 10 muss für den Vorgang des Bördelns auf dem Bördelbett 12 fixiert werden. Das Bördelbett 12 weist eine
Auflagefläche 22 für das Werkstück 10 auf, die ein genaues Negativ der dreidimensionalen Unterseite 23 des Werkstücks 10 darstellt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass das Werkstück 10 an jeder Stelle passgenau auf dem Bördelbett 12 aufliegt und beim Bördelvorgang nicht verformt wird.
Zur Fixierung des Werkstücks 10 auf dem Bördelbett 12 ist ein Vakuum-Niederhaltesystem vorgesehen, dass in Figur 2 schematisch gezeigt ist.
Figur 2 zeigt ein Bördelbett 12 mit einem Vakuum-Niederhaltesystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Bördelbett 12 weist eine Auflagefläche 22 zur Aufnahme eines hier nicht gezeigten Werkstücks auf. Es weist ferner ein Niederhaltesystem mit Vakuum-Niederhaltern 24 auf. Die Vakuum-Niederhalter 24, von denen in dieser Darstellung nur einige gezeigt sind, sind in der Auflagefläche 22 an mehreren Punkten angeordnet. Die Anzahl der vorgesehenen Vakuum-Niederhalter 24 hängt von der erforderlichen Güte des Vakuums und von den beim Bördeln auftretenden Kräften ab, denen die Fixierung des
Werkstücks standhalten muss. Das Niederhaltesystem ist somit an die Form des Bauteils anzupassen, wobei auch unterschiedliche Materialstärken und Materialanforderungen - für das Werkstück kommen zum Beispiel typischerweise Alu- oder Stahlbleche in Betracht - berücksichtigt werden.
Die Vakuum-Niederhalter weisen jeweils eine Vertiefung 26 auf, in die das obere Ende eines Kanals 25 mündet. Der Kanal 25 ist beispielsweise in den Wänden des Bördelbetts 12 oder in dessen Gestell angeordnet und steht in Verbindung mit einem Vakuumsystem, über das er evakuierbar ist. In einer hier nicht gezeigten Ausführungsform sind pro Vertiefung 26 mehrere Kanäle 25 vorgese- hen, beispielsweise um ein schnelleres Evakuieren zu ermöglichen .
Um die Vertiefung 26 herum weist der Vakuum-Niederhalter 24 einen Dichtungsrand 27 auf, der in diesem Ausführungsbeispiel eine Gummidichtung umfasst.
Handelsübliche Standard- aber auch Spezialsauger in jeglicher Form können je nach Anforderungen zum Einsatz kommen. Auch können die Vertiefungen 26 mit Dichtschnüren jeglicher Art abgedichtet werden. Der Einsatz von speziellen luftdurchlässigen Materialien für die Auflage des Werkstücks 10 ist ebenfalls denkbar. Dabei liegt das Werkstück ganzflächig oder teilweise auf dem luftdurchlässigen Material auf, das wiederum an ein Vakuum erzeugendes System angeschlossen ist. „Kanäle" im Sinne der Erfindung sind also nicht zwingend makroskopisch ausgeformte Röhren, sondern sie können auch Mikroporen eines luftdurchlässigen Materials sein.
Die Funktionsweise des Bördelbetts 12 und das Vorgehen beim Bördeln werden im Folgenden anhand von Figur 3 näher beschrieben.
Figur 3 zeigt in einem Diagramm Schritte eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bördeln von Werkstücken, insbesondere von Automobilteilen.
Zunächst wird dabei die Bördeleinrichtung 1 durch einen Roboter oder ein Overheadsystem bestückt, d.h. das zu bördelnde Werkstück 10 wird auf die Auflagefläche 22 des Bördelbetts 12 aufgelegt. Dabei erfolgt eine Erkennung des aufgelegten Werkstücks 10, das beispielsweise ein Gerippe und eine Außenhaut einer Fahrzeugtür sein kann, durch eine Sensorik.
Seiteneinweiser der Bördeleinrichtung 1 fahren in einem nächsten Schritt in Arbeitsposition und richten das Werkstück 10 exakt nach den Umrisskanten auf der Auflagefläche 22 aus. Dabei liegt das Werkstück 10 auf den Dichtungsrändern 27 der Vakuum-Niederhalter 24 auf, so dass die Vertiefungen 26 mit den obe- ren Enden der Kanäle 25 luftdicht abgeschlossen sind.
Wenn dies erfolgt ist, werden als Vakuumerzeuger vorgesehene mehrstufige Vakuumpumpen mit Druckluft beaufschlagt und die Kanäle 25 werden evakuiert. Dadurch wird in den Vertiefungen 26 der Vakuum-Niederhalter 24 ein Unterdruck erzeugt, der das Werkstück 10 auf der Auflagefläche 22 des Bördelbetts 12 fest und beschädigungsfrei fixiert.
Wenn das zur sicheren Fixierung des Werkstücks 10 benötigte Vakuum in der Vertiefungen 26 bzw. in den Kanälen 25 aufgebaut ist, wird die Vakuumerzeugung abgeschaltet, um nicht unnötig Energie zu verbrauchen. Solange das Vakuum noch nicht ausreichend ist, wird der Pumpvorgang fortgesetzt.
Nach dem Aufbau eines zur Fixierung des Werkstückes 10 ausreichenden Vakuums und nach dem Abschalten der Vakuumpumpen fahren die Seiteneinweiser vom nunmehr genau positionierten und fixierten Werkstück 10 zurück in ihre Grundstellung und es erfolgt ein Freigabesignal an den Roboter, dass der Bördelvorgang erfolgen kann.
Das Bördeln selbst kann in mehreren Schritten erfolgen, da der Flansch typischerweise um nicht wesentlich mehr als 45 Grad pro Bördeldurchgang umgefalzt werden kann. Dazu wird typischerweise zunächst ein Vorbördeln durchgeführt, bei dem der Flansch umgelegt wird, während beim anschließenden Fertigbördeln das eigentliche Schließen des Flansches erfolgt.
Während des gesamten Bördelvorgangs wird das Vakuum und damit die Fixierung des Werkstücks 10 durch einen Druckschalter überwacht. Wird das Vakuum schlechter und überschreitet der Druck in den Vertiefungen 26 bzw. in den Kanälen 25 einen bestimmten Wert, so er- folgt erneut ein Pumpvorgang, wobei ökonomischer Weise auch ein direktes Ansteuern ausschließlich der dem belüfteten Kanal 25 zugeordneten Vakuumpumpe erfolgen kann.
Nach dem Bördeln wird das Niederhaltesystem wieder belüftet und das Werkstück 10 somit von der Auflagefläche 22 gelöst. Es kann dann aus der Bördeleinrichtung 1 entnommen werden.
Bezugszeichenliste
1 BördeIeinrichtung
2 Industrieroboter
3 Ausleger
4 Roboterhand
5 Börde1Werkzeug
6 Bördelrolle
7 Abtriebswelle
8 Getriebe
9 Antriebsmotor
10 Werkstück
11 Bördelflansch
12 Bördelbett
13 RoboterSteuerung
14 Mantelfläche
15 Bördelkopf
19 Leitung
20 Messeinrichtung
21 Leitung
22 Auflägefläche
23 Unterseite des Werkstücks
24 Vakuum-Niederhalter
25 Kanal
26 Vertiefung
27 Dichtungsrand

Claims

Patentansprüche
1. Bördelbett (12) zur Aufnähme eines zu bördelnden Werkstückes
(10), wobei das Bördelbett (12) eine Auflagefläche (22) für das Werkstück (10) und in der Auflagefläche (22) angeordnete Vakuum-Niederhalter (24) zur Halterung des Werkstücks (10) während des Bördelns aufweist.
2. Bördelbett (12) nach Anspruch 1, wobei die Va- kuum-Niederhalter (24) jeweils offene Enden von Kanälen (25) aufweisen, wobei die Kanäle (25) evakuierbar sind.
3. Bördelbett (12) nach Anspruch 2, wobei die Vakuum-Niederhalter (24) jeweils Vertiefungen (26) der AufIa- gefläche (22) aufweisen und die offenen Enden der Kanäle (25) jeweils in den Vertiefungen (26) angeordnet sind.
4. Bördelbett (12) nach Anspruch 3, wobei die Vertiefungen (26) Dichtungsränder (27) aufweisen.
5. Bördeleinrichtung (1), die folgende Merkmale aufweist: ein zur Aufnahme eines Werkstückes (10) vorgesehenes Bördelbett (12), das eine Auflagefläche (22) für das Werkstück (10) und in der Auflagefläche (22) angeord- nete Vakuum-Niederhalter (24) umfasst, ein Bördelwerkzeug (5) und eine Einrichtung zum Erzeugen eines Vakuums für die Vakuum-Niederhalter (24) .
6. Bördeleinrichtung (1) nach Anspruch 5, wobei die Vakuum-Niederhalter (24) jeweils offene Enden von Kanälen (25) aufweisen, wobei die Kanäle (25) evakuierbar sind.
7. Bördeleinrichtung (1) nach Anspruch 6, wobei die Vakuum-Niederhalter (24) jeweils Vertiefungen (26) der Auflagefläche (22) aufweisen und die offenen Enden der Kanäle (25) jeweils in den Vertiefungen (26) angeordnet sind.
8. Bördeleinrichtung (1) nach Anspruch 7, wobei die Vertiefungen (26) Dichtungsränder (27) aufweisen.
9. Bördeleinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei als Bördelwerkzeug (5) ein Industrieroboter (2) mit zumindest einer Bördelrolle (6) vorgesehen ist.
10. Bördeleinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei als Bördelwerkzeug (5) ein Industrieroboter (2) mit zumindest einer Reihe Bördelbacken vorgesehen ist.
11. Bördeleinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 10, die Einrichtungen zur Überwachung des Vakuums in den Kanälen
(25) umfasst.
12. Bördeleinrichtung (1) nach Anspruch 11, wobei die Einrichtungen zur Überwachung des Vakuums als Druckschalter ausgeführt sind.
13. Verfahren zum Bördeln eines Werkstücks (10), das folgende Schritte aufweist:
Bereitstellen einer Bördeleinrichtung (1) mit einem Bördelbett (12), das eine Auflagefläche (22) für das Werkstück (10) und in der Auflagefläche (22) angeord- nete Vakuum-Niederhalter (24) umfasst;
Aufbringen eines Werkstücks (10) mit einem zu bördelnden Flansch (11) auf die Auflagefläche (22) des Bördelbetts (12) ; Fixieren des Werkstücks (10) auf der Auflagefläche (22) durch die Vakuum-Niederhalter (24), wobei an den Vakuum-Niederhaltern (24) zwischen der Auflagefläche (22) und dem Werkstück (10) ein Vakuum erzeugt wird; - Bördeln des Flansches (11) mit einem Bördelwerkzeug (5) ;
Freigeben des Werkstücks (10) durch Belüften der Vakuum-Niederhalter (24).
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei als Bördelwerkzeug (5) ein Industrieroboter (2) mit zumindest einer Bördelrolle (6) verwendet wird und das Bördeln des Flansches (11) durch Rollbördeln erfolgt.
15. Verfahren nach Anspruch 13, wobei als Bördelwerkzeug (5) ein Industrieroboter (2) mit zumindest einer Reihe von Bördelbacken verwendet wird und das Bördeln des Flansches (11) mittels der Bördelbacken erfolgt.
16. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Bördelwerkzeug (5) von Hand geführt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei sich das Bördelwerkzeug (5) am Bördelbett (12) abstützt.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei das Bördelbett (12) auf einem Drehtisch angeordnet ist und das Bördelbett (12) mit dem Werkstück (10) währenddes Bördelns gegen das stationäre Bördelwerkzeug (5) gedreht wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei das Bördelwerkzeug (5) das während des Bördelns stationäre Bördelbett (12) mit dem Werkstück (10) umfährt.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, wobei zumindest ein Schritt des Vorbördelns, bei dem der Flansch umgefalzt wird, und ein Schritt des Fertigbördelns, bei dem der Flansch geschlossen wird, durchgeführt werden.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 20, wobei das Vakuum in den Kanälen (25) während des Bördelns überwacht wird.
22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei zur Überwachung des Vakuums in den Kanälen (25) Druckschalter verwendet werden.
23. Verwendung einer Bördeleinrichtung nach Anspruch 5 bis 12 zum Bördeln von Fahrzeugteilen.
24. Verwendung nach Anspruch 23 zum Bördeln von Automobiltüren, Motorhauben und Heckklappen.
25. Fahrzeugteil mit einem durch eine Bördeleinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12 bearbeiteten Bördelflansch.
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