VERFAHREN UND WERKZEUG ZUM BÖRDELN EINES WERKSTÜCKS

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Verfahren und ein Werkzeug zum Bördeln eines Werkstücks mittels eines Bördelglieds, das gegen einen Flansch des Werkstücks drückend längs des Flansches vorwärts bewegt wird und dadurch den Flansch in Vortriebsrichtung fortschreitend umlegt, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 8. Das Werkstück kann insbesondere ein Blechformteil sein.

[0002] In industriellen Fertigungen, beispielsweise der Serienfertigung von Automobilen, gewinnt das Rollbördeln an Bedeutung. Durch Rollbördeln können insbesondere Falzverbindungen erzeugt werden, beispielsweise eine Falzverbindung zwischen einem Außenhautteil eines Fahrzeugs und einem Innenteil. Das Rollbördeln ist in dieser besonderen Verwendung ein Rollfalzen. Durch Rollbördeln können nicht nur Falzverbindungen geschaffen werden, sondern auch abragende Flansche für andere Arten des Fügens oder vollständig ungelegte Bördelflansche zur Schaffung runder Bördelkanten oder auch nur teilweise umgelegte Flansche für andere Zwecke. Das Bördeln mit einem den umzulegenden Flansch abfahrenden Bördelglied, wie beispielsweise das Rollbördeln, hat gegenüber dem konventionellen Kanten, Biegen oder Ziehen in einer Presse den Vorteil geringerer Investitionskosten und höherer Flexibilität hinsichtlich des mehrdimensionalen Verlaufs der Bördelkante. Andererseits sind auch dem Rollbördeln in Bezug auf den Verlauf der Bördelkante Grenzen gesetzt. So hat es sich beispielsweise als problematisch erwiesen, an einem stirnseitigen Rand eines um eine Achse gekrümmten Werkstücks, beispielsweise eines röhrenförmigen Werkstücks, einen nach außen abragenden Flansch zu erzeugen, wenn der Krümmungsradius im gekrümmten Werkstückbereich eine gewisse Größe unterschreitet. Die Bördelkante neigt bei solch einer Bördeloperation zu Verwerfungen nach innen. Ein weiteres Problem ist der beim Rollbördeln erreichbare Umformgrad. So ist der Winkel, um den der Flansch in einem Bördelschritt, d.h. in einem einzigen Lauf des Bördelglieds umgelegt werden kann, auf einen Bereich von etwa 30° bis 45° beschränkt. Soll der Flansch um 90° oder größere Winkel, beispielsweise vollständig um 180° umgelegt werden, sind nacheinander mehrere, aufeinander aufbauende

[0003] Bördelschritte erforderlich. Verfahren und Vorrichtungen zum Bördeln von Werkstücken, insbesondere auch in mehreren Bördelschritten, werden beispielsweise in der EP 1 420 908 B1, der EP 1 685 915 B1 und der EP 0 802 001 B1 beschrieben. Ein gattungsgemäßes Verfahren und ein gattungsgemäße Vorrichtung sind aus der DE 10 2006 028 833 A1 bekannt.

[0004] Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Flansch eines Werkstücks mittels eines den Flansch abfahrenden Bördelglieds sauber umzulegen, so dass eine konturtreue, verwerfungsfreie Bördelkante erhalten wird. Vorzugsweise soll der Winkel, um den der Flansch in einem Bördelschritt verzugsfrei oder zumindest verzugsarm umgelegt werden kann, im Vergleich mit dem Rollbördeln vergrößert werden.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren bzw. durch ein Werkzeug gemäß Anspruch 1 bzw. 8.

[0006] Die Erfindung geht von einem Verfahren und einem Werkzeug aus, bei dem ein um eine Rotationsachse rotierendes Bördelglied längs eines Flansches des Werkstücks in eine Vortriebsrichtung bewegt, eine Stirndruckfläche des Bördelglieds während der Vortriebsbewegung mit einer Druckkraft gegen den Flansch gedrückt und der Flansch durch die andrückende Stirndruckfläche und eine um diese umlaufende Druckkante des Bördelglieds in Vortriebsrichtung fortschreitend, vorzugsweise kontinuierlich fortschreitend, um eine in die Vortriebsrichtung weisende Bördelkante umgelegt wird. Der Flansch kann bereits von einem an den Flansch grenzenden Streifen mit einer Neigung abknicken, so dass bereits vor dem Bördeln eine Bördelkante oder zumindest eine kantenartige Rundung vorhanden ist, längs der das Bördelglied beim erfindungsgemäßen Bördeln bewegt wird. Die Erfindung eignet sich jedoch insbesondere auch für ein Bördeln, durch das die Bördelkante überhaupt erstmalig erzeugt wird. Der umzulegende Flansch kann daher den angrenzenden Streifen des Werkstücks mit einer im Vergleich zu der zu schaffenden Bördelkante weichen Wölbung oder gerade verlängern, wie dies in bevorzugten Verwendungen der Fall ist.

[0007] Nach der Erfindung weist die Rotationsachse des Bördelglieds während des Bördelns zumindest im Wesentlichen orthogonal zu dem umgelegten Flansch, so dass das Bördelglied nicht wie beim Rollbördeln auf dem Flansch abrollt, sondern mit der Stirndruckfläche über den Flansch gleitet. Die Relativbewegung, die das Bördelglied mit seiner Stirndruckfläche im Druckkontakt mit dem Flansch relativ zu diesem ausführt, ist zumindest im Wesentlichen eine Gleitbewegung. Ein etwaiger Rollkontakt, der nicht kategorisch ausgeschlossen werden soll, hat für die Umformung allenfalls eine untergeordnete Bedeutung. Bevorzugt ist die Stirndruckfläche orthogonal zur Rotationsachse des Bördelglieds und plan. Sie hat mit dem Flansch vorteilhafterweise nur Gleitkontakt und dreht sich im Druckkontakt quasi schleifend auf dem Flansch, während das Bördelglied am vorlaufenden äußeren Rand der Stirndruckfläche, seiner Druckkante, den Flansch um die Bördelkante umlegt.

[0008] Falls sich die Stirndruckfläche nicht genau orthogonal zur Rotationsachse des Bördelglieds erstreckt, beträgt eine zur Radialen auf die Rotationsachse gemessene Neigung der Stirndruckfläche maximal 10°, vorzugsweise beträgt eine maximale Neigung höchstens 5° und noch bevorzugter höchstens 2°, lokal auf die jeweilige Radiale zur Rotationsachse gemessen. Dies kann von Vorteil sein, um beispielsweise den Flansch um eine Bördelkante umzulegen, die in Bezug auf die Stirndruckfläche konkav gekrümmt ist. Solch eine Geometrie können beispielsweise die Bördelkanten von Radhäusem oder Anbauteilen von Kraftfahrzeugen aufweisen. Die Bördelkante beispielsweise eines Radhauses kann sich nicht nur um die Radachse krümmen, also in der Seitenansicht auf das jeweilige Kraftfahrzeug gesehen gekrümmt sein, sondern beispielsweise auch in Bezug auf eine senkrecht zur Radachse in Längsrichtung des Fahrzeugs weisende Vertikalebene gekrümmt sein, nämlich entweder nach innen oder aber nach außen. Ist die Bördelkante nach innen gekrümmt, kann ohne weiteres eine Bördelrolle mit einer planen und exakt orthogonal zu der Rotationsachse der Bördelrolle weisenden Stirndruckfläche verwendet werden. Wölbt sich im Falle des beispielhaft genannten Radhauses die Bördelkante nach außen bauchig vor, zumindest abschnittsweise, so entstünde zwischen einer überall exakt orthogonal zur Rotationsachse weisenden Stirndruckfläche und der Bördelkante ein Hohlraum, die Bördelkante wäre in Bezug auf die Stirndruckfläche konkav gewölbt. Für solch einen konkaven Verlauf der Bördelkante ist es vorteilhaft, wenn die Stirndruckfläche zumindest innerhalb einer um die Rotationsachse erstreckten Ringfläche eine geringe Neigung aufweist, also von außen gesehen konvex, beispielsweise konisch ist. Die Neigung kann in besagter Ringfläche oder über die gesamte Stirndruckfläche bis radial außen zur Druckkante konstant sein, so dass die Stirndruckfläche insgesamt konisch wäre. Die Neigung kann grundsätzlich aber auch von innen nach radial außen variieren, zweckmäßigerweise monoton, und im Falle einer Variation in einem geringen Ausmaß, in Richtung auf den umzuformenden Flansch rund ausbauchen, gering im Vergleich zur radialen Erstreckung der Stirndruckfläche.

[0009] Ein erfindungsgemäßes Werkzeug umfasst einen Träger und das von dem Träger um die Rotationsachse drehbar gelagerte Bördelglied mit der zu der Rotationsachse zumindest im Wesentlichen orthogonalen und zumindest im Wesentlichen planen Stirndruckfläche, die in Bezug auf die Rotationsachse radial außen in die Druckkante des Bördelglieds übergeht. Das Bördelglied kann im Bereich seiner Druckkante mit einem kleinen Krümmungsradius von der Stirndruckfläche in eine beim Bördeln vorzugsweise freie Umfangsfläche des Bördelglieds übergehen, also eine scharfe Druckkante aufweisen. Die Druckkante kann aber auch vergleichsweise weich gekrümmt sein mit einem Krümmungsradius von mehreren Millimetern, durchaus bis zu etwa 20 mm. Eine scharfe Druckkante mit einem Krümmungsradius von nur wenigen Millimentern, vorzugsweise 2 bis 10 mm, gegebenenfalls auch nur in Form einer um die Rotationsachse umlaufenden Anphasung, wird jedoch bevorzugt, um den Flansch unmittelbar nach der an der Druckkante eingeleiteten Umformung in den Druckkontakt mit der Stirndruckfläche zu bringen.

[0010] Der beim erfindungsgemäßen Bördeln im Werkstück ablaufende Umformprozess ist mit demjenigen des Rollbördelns nicht vergleichbar. Zum einen wird die zum Umlegen erforderliche Kraft nicht längs einer axialen Rollkontaktlinie einer Bördelrolle eingeleitet, sondern an einer vorlaufenden Seite einer um die Rotationsachse des Bördelglieds umlaufenden Druckkante. Zum anderen wird der Flansch im Druckkontakt mit der Druckkante und gleich im Anschluss mit der Stirndruckfläche von der Bördelkante weg zum Rand des Flansches hin gestreckt, vorzugsweise im vorlaufenden Bereich der Stimdruckfläche, also im Bereich zwischen der Rotationsachse und der in Bezug auf die Vortriebsrichtung vorlaufenden Seite des Bördelglieds. Im Ergebnis wird eine besonders konturtreue, verzugsarme bis verzugsfreie Bördelkante erhalten. Diese Vorteile treten besonders zutage, wenn sich die Bördelkante um eine zur Rotationsachse des Bördelglieds parallele Werkstückachse erstreckt, wie dies beispielsweise bei röhrenförmigen Werkstücken der Fall ist. Die vorhandene "Kurve" bleibt auch an der Bördelkante erhalten. In diesem Sinne ist das Verfahren Kontur erhaltend, konturtreu. Es entstehen auch keine Verwerfungen wie etwa Beulen. Die Bördelkante kann sich in Bezug auf die Rotationsachse des Bördelglieds konvex krümmen, so dass der Flansch in den Innenbereich der gekrümmten Bördelkante umgelegt wird. Bevorzugter ist die Bördelkante in Bezug auf die Rotationsachse des Bördelglieds konkav gekrümmt, erstreckt sich also auch um die Rotationsachse des Bördelglieds, so dass der Flansch nach außen umgelegt wird und daher im gekrümmten Werkstückbereich eine zusätzliche Streckung erfährt.

[0011] Der Flansch wird bei dem Bördeln vorzugsweise gegen eine Anlage gedrückt, die das Werkstück insbesondere auch im Bereich der Bördelkante stützen kann, so dass der Flansch um eine entsprechend der Bördelkante geformte Anlagekante der Anlage umgelegt und mit seiner Unterseite an eine Oberseite der Anlage angelegt wird. Die Oberseite der Anlage ist der Stirndruckfläche des Bördelglieds zugewandt, vorzugsweise axial gegenüberliegend, so dass zwischen der Oberseite der Anlage und der Stirndruckfläche ein Spalt verbleibt, in dem der Flansch im Druckkontakt mit der Stirndruckfläche auch gezogen und dadurch gestreckt wird. Beim erfindungsgemäßen Bördeln finden daher in bevorzugten Ausführungen auch Umformprozesse wie bei einem Tiefziehen statt.

[0012] Die Anlage kann mit dem Bördelglied gemeinsam in die Vortriebsrichtung bewegt werden, synchron mit dem Bördelglied. In ebenfalls vorteilhaften Ausführungen ist die Anlage relativ zum Werkstück ortsfest, also unbeweglich. Die Anlage dient in beiden alternativen Ausführungen als Matrize, einmal als mit dem Bördelglied gemeinsam relativ zum Werkstück bewegliche und das andere Mal als relativ zum Werkstück unbewegliche Matrize. Bei dem Bördeln kann das Werkstück und im Falle einer relativ zum Werkstück unbeweglichen Anlage auch diese absolut ortsfest sein und das Werkzeug mit dem Bördelglied im Raum dem Verlauf der Bördelkante folgend bewegt werden. Die Verhältnisse können jedoch auch umgekehrt werden, so dass das Bördelglied bei dem Bördeln im Raum absolut ortsfest, allerdings um die Rotationsachse drehbar, angeordnet ist und das Werkstück und im Falle einer relativ zum Werkstück ortsfesten Anlage auch diese längs des Bördelglieds dem Verlauf der Bördelkante entsprechend bewegt wird oder werden. Ferner können auch das Werkstück und das Bördelglied während des Bördelns in koordinierter Weise dem Verlauf der Bördelkante entsprechend relativ zueinander und jeweils auch absolut im Raum bewegt werden.

[0013] Das Bördelglied kann in einfachen Ausführungen als auf das Werkstück wirkende Wirkelemente nur die Stirndruckfläche und die Druckkante aufweisen. So kann das Bördelglied beispielsweise einfach als Kreisscheibe mit der Stirndruckfläche an einer Stirnseite und um diese umlaufend der Druckkante geformt sein. In bevorzugten Ausführungen weist das Bördelglied jedoch noch wenigstens eine weitere Wirkfläche auf, die bei dem Bördeln in Kontakt mit dem Werkstück ist. Diese weitere Wirkfläche ist eine um die Rotationsachse erstreckte Umfangsfläche, mit der das Bördelglied beim Bördeln auf dem Werkstück abrollt und die das Bördelglied längs der Bördelkante führt. Vorzugsweise rollt die Umfangswirkfläche in einem Streifen des Werkstücks ab, der sich längs der Bördelkante erstreckt und bei der Bördelkante unmittelbar an den Flansch grenzt, von diesem also nur über die Bördelkante beabstandet ist. Die Umfangswirkfläche ist vorzugsweise unmittelbar bei der Bördelkante des Werkstücks mit dem Werkstück im Rollkontakt, während das Bördelglied den Flansch umlegt. Auch auf diese Weise wird dafür gesorgt, dass die Bördelkante in ihrer Längsrichtung konturtreu und verwerfungsarm, am besten verwerfungsfrei, ausgeformt wird. Die Umfangswirkfläche bildet eine weitere Druckfläche des Bördelglieds und wird daher im weiteren auch als Umfangsdruckfläche bezeichnet. Sie verfüllt in den besonders bevorzugten Ausführungen neben der bereits genannten Führungsfunktion für das Bördelglied auch eine Stützfunktion für das Werkstück.

[0014] Falls der Flansch wie bevorzugt über eine Kante einer Anlage umgelegt und im Druckkontakt mit der erfindungsgemäßen Stirndruckfläche gezogen wird, bildet die Anlage vorzugsweise auch der Umfangsdruckfläche radial gegenüberliegend eine Gegendruckfläche für einen flächen- oder linienhaften Kontakt. Falls die Anlage während des Bördelns relativ zum Werkstück unbeweglich ist, ist sie vorzugsweise in einem flächenhaften Kontakt mit dem Werkstück. Falls sie gemeinsam mit dem Bördelglied im Raum bewegt oder mit diesem stationär angeordnet ist, kann sie mit dem Werkstück ebenfalls in einem flächenhaften Kontakt sein, in einem Gleitkontakt, oder alternativ in einem Linienkontakt, nämlich dann, wenn sie als Anlagerolle gebildet ist, die an dem an die Bördelkante grenzenden Werkstückstreifen abrollt.

[0015] Die Stirndruckfläche und die Umfangsdruckfläche sind relativ zueinander so angeordnet, dass eine von der Stirndruckfläche weg nach außen gerichtete Flächenormale und eine von der Rotationsachse weg nach außen gerichtete Flächenormale der Umfangsdruckfläche aufeinander zu gerichtet sind. In den bevorzugten Ausführungen, in denen das Bördelglied die Stirndruckfläche und die Umfangsdruckfläche aufweist, kann das Bördelglied insbesondere einen stielförmigen Axialabschnitt mit der Umfangsfläche und einen demgegenüber verbreiterten tellerförmigen Axialabschnitt aufweisen, an dessen der Umfangsdruckfläche zugewandten Unterseite die Stirndruckfläche geformt ist. Das Bördelglied kann insbesondere aus einem stielförmigen Axialabschnitt und einem sich axial daran unmittelbar anschließenden Tellerabschnitt bestehen, so dass es im Ganzen pilzförmig mit einem Stiel und einem demgegenüber breiteren Teller ist.

[0016] Die Stirndruckfläche ist in bevorzugten Ausführungen in Bezug auf die Rotationsachse rotationssymmetrisch, was dementsprechend auch für die Druckkante gilt. Die Umfangsdruckfläche ist vorzugsweise über ihre gesamte axiale Länge, mit der sie beim Bördeln im Rollkontakt mit dem Werkstück steht, in Bezug auf die Rotationsachse rotationssymmetrisch. Bevorzugt ist das Bördelglied zumindest überall dort rotationssymmetrisch, wo es beim Bördeln mit dem Werkstück in Kontakt ist.

[0017] Die Stirndruckfläche geht in bevorzugten Ausführungen über eine Kehle bzw. Rundung in die Umfangsdruckfläche über, wobei die Kehle oder Rundung in weiter bevorzugter Ausführung an dem Querschnitt der zu erzeugenden Bördelkante angepasst geformt ist. Die Stirndruckfläche und vorzugsweise auch die Umfangsdruckfläche läuft vorzugsweise tangential in die Kehle ein, zumindest wird es bevorzugt, wenn im Übergangsbereich, also in der Kehle kein Hinterschnitt vorhanden ist. Das Bördelglied steht bei solch einer Formgebung im Bereich der Stimdruckfläche, im Bereich der Umfangsdruckfläche und auch im Bereich der Kehle, des Übergangs der beiden Druckflächen, mit dem Werkstück im Druckkontakt, vorzugsweise längs einer zusammenhängenden Linie.

[0018] In ersten Ausführungen ist die Umfangsdruckfläche zylindrisch und somit zumindest im Wesentlichen orthogonal zu der Stimdruckfläche. Mit solch einem Bördelglied kann der Flansch in einem einzigen Bördelschritt um 90° umgelegt werden, so dass er anschließend-in einem Winkel von 90° von dem angrenzenden Streifen des Werkstücks, gegen den die Umfangsdruckfläche beim Bördeln drückt, abragt. Die Umfangsdruckfläche kann alternativ aber auch konisch sein, entweder sich axial in Richtung auf die Stirndruckfläche verbreitern, um den Flansch um einen Winkel kleiner als 90° umzulegen, oder aber sich axial in Richtung auf die Stirndruckfläche verjüngen, um den Flansch in einem einzigen Bördelschritt um einen Winkel umzulegen, der größer als 90° list. Die Umfangsdruckfläche kann im zentralen Längsschnitt des Bördelglieds gesehen auch eine Krümmung aufweisen. Die Stirndruckfläche und die Umfangsdruckfläche können in zentralen Längsschnitten des Bördelglieds gesehen in grundsätzlich jedem beliebigen Winkel größer als 0° und kleiner als 180° zueinander weisen, zweckmäßig sind jedoch Winkel von wenigstens 50°. Falls die Umfangsdruckfläche mit der Stirndruckfläche einen Winkel von 50° einschließt, kann der Flansch immerhin in einem einzigen Bördelschritt um 140° umgelegt werden, falls der Flansch nämlich vor dem erfindungsgemäßen Bördeln den über die Bördelkante angrenzenden Streifen des Werkstücks axial gerade verlängert. Versuche haben völlig überraschend ergeben, dass die Erfindung das Umlegen eines Flansches um solch große Winkel auch in Krümmungsbereichen eines Werkstücks erlaubt, und die Bördelkante dennoch konturtreu und frei von Beulen oder sonstigen Verwerfungen erzeugt wird. Andererseits ist die Erfindung auch zum Bördeln in Anwendungsfällen geeignet, in denen ein Flansch nur wie beim Rollbördeln üblich in einem Bördelschritt von höchstens 45° umgelegt wird.

[0019] Um das Bördelglied axial zu entlasten, kann am Träger ein Stützglied axial abgestützt sein, an dem das Bördelglied an einer von der Stirndruckfläche axial abgewandten Rückseite mit einer äußeren Stützkraft beaufschlagbar ist, um die Stirndruckfläche gegen den Flansch zu drücken. Das Stützglied kann eine einzelne Rolle, insbesondere eine zylindrische oder konische Rolle, eine Kugel oder ein anders geformter Rotationskörper sein, der an der Rückseite des Bördelglieds bei dessen Rotationsbewegung abrollt. Anstatt eines Einzelstützglieds kann das Bördelglied an seiner Rückseite auch mittels eines Kranzes von um die Rotationsachse des Bördelglieds angeordneten Rotationskörpern gestützt sein. Solch ein um die Rotationsachse des Bördelglieds erstreckter Drehkranz kann insbesondere in der Art eines Axiallagers, beispielsweise eines Axialkugellagers, gebildet sein, über das das Bördelglied am Träger axial abgestützt ist, wobei das Bördelglied auch nur über ein Axialdrehlager am Träger abgestützt sein kann. Solch ein Lager kann vorteilhafterweise in Doppelfunktion die Drehlagerung und axiale Abstützung des Bördelglieds am Träger bilden. Obgleich eine Abstützung über einen Rollkörper bevorzugt wird, soll nicht ausgeschlossen werden, dass die Abstützung nur als Gleitabstützung gebildet sein kann.

[0020] Die Erfindung eignet sich für das Bördeln von Blechprofilen, beispielsweise Winkelprofilen, Rohren und Röhren, ferner auch zum Bördeln von Karosserieteilen von Fahrzeugen, insbesondere Automobilen, sowie Anbauteilen von Fahrzeugen, beispielsweise beweglichen Anbauteilen wie Türen, Hauben, Klappen und Schiebedächern oder im eingebauten Zustand nicht beweglichen Anbauteilen wie etwa in Karosserieseitenteile integrierte Radhäuser. Die Erzeugung von Flanschen an Auspuffrohren ist ein weiteres Anwendungsbeispiel. Die Erfindung kann zwar mit Vorteil im Fahrzeugbau eingesetzt werden, ist hierauf jedoch nicht beschränkt. Sie ist überall dort von besonderem Vorteil, wo in einem einzigen oder zumindest nur wenigen Bördelschritten eine saubere Bördelung an Werkstücken erzeugt werden soll. So ist die Erfindung auch von Vorteil für das Bördeln metallischer Gehäuse, beispielsweise von Gehäusen für Solarzellen und -kollektoren. Vorteilhafte Anwendungsfelder eröffnen sich auch im Bereich von Küchen- und Hausgeräten, beispielsweise zum Bördeln von Öfen wie z. B. metallischer Öfeneinsätze und metallischer Komponenten von Waschmaschinen. Die Erfindung eignet sich zum Bördeln von beispielsweise Stahlblechen, insbesondere auch zum Bördeln von Edelstahlblechen, aber auch zum Bördeln von Leichtmetallblechen wie etwa Alublechen.

[0021] Bevorzugte Merkmale werden auch in den Unteransprüchen und deren Kombinationen beschrieben.

[0022] Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren erläutert. An den Ausführungsbeispielen offenbar werdende Merkmale bilden jeweils einzeln und in jeder Merkmalskombination die Gegenstände der Ansprüche und auch die vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen vorteilhaft weiter. Es zeigen:

Figur 1

eine Bördelanordnung eines ersten Ausführungsbeispiels in einer perspektivischen Sicht,

Figur 2

die Bördelanordnung der Figur 1 in einer Draufsicht,

Figur 3

die Bördelanordnung der Figur 1 in einem Schnitt,

Figur 4

die Bördelanordnung der Figur 1 in einem Schnitt und mit einem zusätzlichen Stützglied einer ersten Variante,

Figur 5

die Bördelanordnung der Figur 1 in einem Schnitt und mit einem zusätzlichen Stützglied einer zweiten Variante,

Figur 6

eine Bördelanordnung in einem zweiten Ausführungsbeispiel in einem Schnitt,

Figur 7

eine Bördelanordnung in einem dritten Ausführungsbeispiel in einem Schnitt,

Figur 8

eine Bördelanordnung in einem vierten Ausführungsbeispiel in einem Schnitt,

Figur 9

eine Bördelanordnung in einem fünften Ausführungsbeispiel in einem Schnitt,

Figur 10

eine Bördelanordnung in einem sechsten Ausführungsbeispiel in einem Schnitt bei Ausführung eines ersten Bördelschnitts,

Figur 11

die Bördelanordnung der Figur 10 im Schnitt und bei Ausführung eines zweiten Bördelschnitts,

Figur 12

eine Bördelanordnung eines siebten Ausführungsbeispiels in einer Ansicht,

Figur 13

eine Bördelanordnung eines achten Ausführungsbeispiels in einem Schnitt,

Figur 14

eine Bördelanordnung eines neunten Ausführungsbeispiels in einer Ansicht,

Figur 15

das Bördelglied des neunten Ausführungsbeispiels,

Figur 16

die Bördelanordnung des neunten Ausführungsbeispiels in einem Schnitt,

Figur 17

eine Bördelanordnung eines zehnten Ausführungsbeispiels in einem Schnitt,

Figur 18

eine Bördelanordnung eines elften Ausführungsbeispiels in einem ersten Umformschritt zum Formen eines Tropfenflansches,

Figur 19

die Bördelanordnung des elften Ausführungsbeispiels in einem zweiten Umformschritt zum Formen des Tropfenflansches und

Figur 20

eine Bördelanordnung eines zwölften Ausführungsbeispiels beim Formen eines Tropfenflansches.

[0023] Figur 1 zeigt eine Bördelanordnung eines ersten Ausführungsbeispiels, mit der an einem Werkstück 1 ein winkelig abragender Flansch 2 durch Bördeln geformt wird. Bei dem Werkstück 1 handelt es sich um ein Blechprofil. Es ist um eine zentrale Werkstückachse gekrümmt und weist zwei gerade Schenkel auf, die tangential in einen gekrümmten Bereich einlaufen, der die beiden Schenkel miteinander verbindet. An einem axialen Ende des Werkstücks 1 wird durch Bördeln besagter Flansch 2 um eine Bördelkante 3 umgelegt, so dass der umgelegte Flansch 2 in Bezug auf den Krümmungsbereich des Werkstücks 1 nach außen absteht. Das Werkstück 1 ist vor dem Bördeln über die Bördelkante 2 hinweg einfach gerade, der Flansch 2 ist noch "offen". Die Bördelkante 3 wird durch das Bördeln erst geformt.

[0024] Bei dem Bördeln wird der Flansch 2 mit einem Bördelglied 10 eines nicht weiter dargestellten Bördelwerkzeugs um die dabei geschaffene Bördelkante 3 umgelegt. Das Bördelglied 10 wirkt mit einer relativ zum Werkstück 1 nicht beweglichen Anlagestruktur 5 zusammen, die bei dem Bördeln eine Matrize für das Werkstück 1 bildet. Die Anlagestruktur 5 weist an einer Oberseite eine Anlagefläche auf, an die der Flansch 2 sich bei dem Umlegen mit seiner Unterseite anlegt. Die Anlagestruktur 5 bildet ferner eine Anlagekante, um die der Flansch 2 unter Schaffung der Bördelkante 3 umgelegt wird, und an einer Innenseite eine weitere Anlagefläche für das Werkstück 1, insbesondere für einen längs der Bördelkante 3 bis unmittelbar zu der Bördelkante 3 sich erstreckenden Streifen 4 des Werkstücks 1. Vor dem Bördeln bilden der Streifen 4 und der Flansch 2 eine glatte Fläche, im Ausführungsbeispiel eine axial gerade Fläche. Nach dem Bördeln sind der Streifen 4 und der Flansch 2 genau durch die Bördelkante 2 voneinander getrennt, d.h. der Streifen 4 geht über die Bördelkante 3 in den umgelegten Flansch 2 über.

[0025] Das Bördelwerkzeug umfasst einen Träger, der an einem im Raum gesteuert oder geregelt beweglichen Aktor, beispielsweise an einem Ende eines Roboterarms eines Industrieroboters, befestigt ist. Der Träger ist vorzugsweise lösbar mittels einer Kupplung am Aktor befestigt und umfasst entsprechend eine Kupplungshälfte dieser Kupplung. Die Kupplung ist vorzugsweise so gebildet, dass der Aktor den Träger automatisch an- und abdocken kann.

[0026] Das Bördelglied 10 ist auf dem Träger um eine Rotationsachse R drehbar gelagert, vorzugsweise frei drehbar. Das Bördelglied 10 besteht aus einem Teller 11 und einem im Vergleich mit dem Teller 11 schlankeren Stiel 12, der von dem Teller 11 axial abragt. Der Teller weist an einer dem Stiel 12 zugewandten Unterseite eine Stirndruckfläche 13 auf, mit der das Bördelglied 10 bei dem Bördeln mit einer zu der Rotationsachse R parallelen Druckkraft gegen den Flansch 2 gedrückt wird. Die äußere Umfangsfläche des Stiels 12 dient bei dem Bördeln als Umfangsdruckfläche 14, indem das Bördelglied 10 auf dem Streifen 4 des Werkstücks 1 längs der Bördelkante 3 abrollt. Das Bördelglied 10 wird im Ergebnis mit der axialen Druckkraft an seiner Stirndruckfläche 13 in den Druckkontakt mit dem Flansch 2 und mit einer hierzu quer gerichteten Querkraft an seiner Umfangsdruckfläche 14 in den Rollkontakt gedrückt. Zum Bördeln wird das Bördelglied 10 längs der Bördelkante 3 und der darunter befindlichen Anlagekante der Anlagestruktur 5 in die Vortriebsrichtung V bewegt, so dass es mit seiner Umfangsdruckfläche 14 auf dem Streifen 4 des Werkstücks 1 abrollt und mit seiner Stirndruckfläche 13 über den umgelegten Flansch 2 gleitet und relativ zu dem Flansch 2 somit eine rotatorische Gleitbewegung ausführt. In Figur 1 nähert sich das Bördelglied 10 dem Krümmungsbereich des Werkstücks 1.

[0027] In Figur 2, in der die Bördelanordnung in einer Draufsicht dargestellt ist, hat das Bördelglied 10 den Krümmungsbereich des Werkstücks 1 erreicht und auch bereits über eine Teillänge des Krümmungsbereichs den Flansch 2 umgelegt. Der in der Draufsicht unter dem Teller 11 befindliche Bereich des Flansches 2, auf den das Bördelglied 10 mit seiner Stirndruckfläche 13 drückt, ist strichliiert dargestellt. Die Stirndruckfläche 13 führt in einem vorlaufenden Flächenbereich relativ zu dem Flansch 2 eine nach außen gerichtete Gleitbewegung aus, so dass sie in ihrem vorlaufenden Flächenbereich den Flansch 2 zieht und dadurch streckt mit einer Kraft, die von der axialen Druckkraft abhängt, mit der die Stirndruckfläche 13 auf den Flansch 2 gedrückt wird.

[0028] Das Bördelglied 10 weist um die Stirndruckfläche 13 umlaufend eine Druckkante 15 auf, die die Stirndruckfläche 13 radial außen begrenzt. Der Teller 11 geht an seiner Unterseite über die Druckkante 15 in axialer Richtung in eine bei dem Bördeln freie Umfangsfläche über. Das Bördelglied 10 gelangt bei dem Umformprozess an seiner vorlaufenden Seite zuerst mit seiner Druckkante 15 unmittelbar an der Bördelkante 3 in Kontakt mit dem Flansch 2 und übt auf diesen mit der Druckkante 15 eine von der Bördelkante 3 weg nach außen gerichtete Zugkraft und auch eine Biegekraft aus, bevor unmittelbar im Anschluss die Stirndruckfläche 13 ebenfalls an der vorlaufenden Seite des Bördelglieds 10 in den in Bezug auf die Rotationsachse R rein axialen Druckkontakt gelangt. Durch den hinter der Druckkante 15 bereits bestehenden flächigen Druckkontakt wird der Flansch 2 unmittelbar vor der Druckkante 15 bereits um einen gewissen Winkel umgelegt, sozusagen vorauseilend. Die Druckkante 15 und Stirndruckfläche 13 wirken im Ergebnis vorteilhaft zusammen, so dass auch Bördelkanten 3 mit gekrümmtem Verlauf, insbesondere konkav in Bezug auf die Rotationsachse R gekrümmte, also um die Rotationsachse R gekrümmte Bördelkanten 3, sauber ausgeformt werden. Aufgrund der abrollenden Umfangsdruckfläche 14 wird das Bördelergebnis noch verbessert. Allerdings ist die Querkraft, mit der das Bördelglied 10 gegen den Streifen 4 gedrückt wird, vorzugsweise kleiner als die axiale Druckkraft, mit der die Stirndruckfläche 13 auf den Flansch 2 drückt.

[0029] Figur 3 zeigt die Bördelanordnung der Figuren 1 und 2 in einem Schnitt, der die Rotationsachse R des Bördelglieds 10 enthält. Die im Druckkontakt vom Bördelglied 10 über die Stirndruckfläche 13 auf den umgelegten Flansch 2 ausgeübte axiale Druckkraft ist mit F bezeichnet. Sie ist zur Rotationsachse R parallel. Der in Vortriebsrichtung V (Figuren 1 und 2) weiter vor dem Bördelglied 10 befindliche und daher noch vollständig aufgerichtete Flansch ist strichliiert dargestellt und mit 2' bezeichnet.

[0030] Die Stirndruckfläche 13 ist plan und erstreckt sich wie gesagt orthogonal zur Rotationsachse R. Sie geht über die Druckkante 15 mit kleinem Krümmungsradius in die freie Umfangsfläche des Tellers 11 über. Radial innen geht sie mit ebenfalls kleinem Radius unter Ausbildung einer Kehle 16 in die Umfangsdruckfläche 14 über. Beim Bördeln hat das Bördelglied beginnend mit der Druckkante 15 über die Stirndruckfläche 13 und die Kehle 16 bis einschließlich der Umfangsfläche 14 durchgehenden Druckkontakt mit dem Werkstück 1, nämlich mit dessen Flansch 2, der durch das Bördeln erzeugten Bördelkante 3 und dem angrenzenden Streifen 4. Die Oberflächenkontur der Wirkelemente 13-16 begrenzt mit der Anlagestruktur 5 einen Spalt. Das Werkstück 10 füllt den Spalt, ist also an und beidseits der Bördelkante 3 mit seiner Innenseite an die Anlagestruktur 5 und mit seiner Außenseite an das Bördelglied 10 angeschmiegt bzw. zwischen dem Bördelglied 10 und der Anlagestruktur 5 eingeklemmt. Auch diese im Umformbereich des Werkstücks 1 durchgehende Kontaktlinie, insbesondere des Bördelglieds 10, bevorzugt unterstützt durch die Anlagestruktur 5, trägt ebenfalls zur Verbesserung des Bördelergebnisses bei.

[0031] Die Kehle 16 ist so geformt, dass sowohl die Stirndruckfläche 13 als auch die Umfangsdruckfläche 14 in guter Näherung tangential in die Kehle 16 einlaufen und keine Ausbauchung nach innen, in Richtung auf die Rotationsachse R entsteht. Es wäre jedoch durchaus denkbar, die Kehle 16 nach radial innen auszubauchen, wobei in solch einer Abwandlung die Anlagekante der Anlagestruktur 5 entsprechend ausgebaucht sein kann, um beispielsweise eine im Querschnitt wulstförmig ausgebauchte Bördelkante 3 zu formen. Durch eine Ausbauchung der Kehle 16 nach innen kann in noch einer Abwandlung ein Klemmen des Werkstücks unmittelbar bei der Bördelkante 3 verhindert und dadurch das Fließverhalten des Werkstückmaterials beeinflusst werden.

[0032] Figur 4 zeigt die Bördelanordnung des ersten Ausführungsbeispiels in einer ersten Variante einer Weiterentwicklung. Um die Druckkraft F nicht allein über die axiale Abstützung des Bördelglieds 10 aufbringen zu müssen, ist am Träger des Bördelwerkzeugs ein Stützglied 8 axial abgestützt, das während des Bördelns eine axiale Stützkraft auf das Bördelglied 10 ausübt. Das Stützglied 8 ist so angeordnet, dass es gegen eine von der Stirndruckfläche 13 axial abgewandte rückwärtige freie Stirnfläche des Bördelglieds 10 in Richtung der Druckkraft F drückt und dadurch die axiale Abstützung des Bördelglieds 10 am Träger entlastet. Das Stützglied 8 ist ferner so angeordnet, dass es dem Flansch 2 axial gegenüber in Richtung der Druckkraft F gegen das Bördelglied 10 drückt und dieses sozusagen zwischen dem Stützglied 8 und dem Flansch 2 eingeklemmt ist, sich allerdings unter dem Stützglied 8 um seine Rotationsachse R drehen kann. Das Stützglied 8 ist vorteilhafterweise ein Rollstützglied, das auf dem Träger um eine Rotationsachse R' drehbar gelagert ist, wobei die Rotationsachse R' so ausgerichtet ist, dass das Stützglied 8 an der Rückseite des Bördelglieds 10 abrollt, wenn dieses sich um die Rotationsachse R dreht. In der in Figur 4 dargestellten ersten Variante mit kreiszylindrischen Stützglied 8 weist die Rotationsachse R' orthogonal zur Rotationsachse R.

[0033] Figur 5 zeigt die Bördelanordnung des ersten Ausführungsbeispiels in einer zweiten Variante der Weiterentwicklung. Die zweite Variante entspricht in weiten Teilen der in Figur 4 dargestellten ersten Variante. Sie unterscheidet sich von dieser lediglich durch die Ausrichtung der Rotationsachse R' des modifizierten Stützglieds 9. Während das Stützglied 8 der ersten Variante eine zylindrische Umfangsrollfläche aufweist, ist die Umfangsrollfläche des Stützglieds 9 in Bezug auf die Rotationsachse R' konisch. Die Rotationsachsen R und R' schneiden einander daher nicht im rechten Winkel, vielmehr weist die Rotationsachse R' schräg zur Rotationsachse R. Im Übrigen gelten die Ausführungen zur ersten Variante.

[0034] Figur 6 zeigt in einem die Rotationsachse R enthaltenden Schnitt eine Bördelanordnung eines zweiten Ausführungsbeispiels, die sich von der Bördelanordnung des ersten Ausführungsbeispiels allerdings nur dadurch unterscheidet, dass der Flansch 2, um einen Winkel umgelegt wird, der kleiner als 90° ist. Beispielhaft wird der Flansch 2 aus dem aufgerichteten Zustand um einen Winkel von etwa 60° umgelegt. Das Bördelglied 20 und die Anlagestruktur 6 sind gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechend modifziert. Das Bördelglied 20 entspricht im Bereich des Tellers 21 dem ersten Ausführungsbeispiel. Der Stiel 22 ist im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel bezüglich der Rotationsachse R jedoch nicht zylindrisch, sondern konisch und verbreitert sich radial in Richtung auf die Stirndruckfläche 23. Die wieder plane Stirndruckfläche 23 und die konische Umfangsdruckfläche 24 weisen entsprechend dem Winkel, um den der Flansch 2 umgelegt wird, zueinander, im Ausführungsbeispiel unter einem Winkel α von etwa 130°. Das Gleiche gilt für die als Gegendruckflächen dienenden Anlageflächen der angepasst geformten Anlagestruktur 6. Im Übrigen gelten die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel, insbesondere weist die Rotationsachse R wieder orthogonal zum umgelegten Flansch 2. Es kann zusätzlich auch eines der Stützglieder 8 und 9 vorgesehen sein.

[0035] Figur 7 zeigt eine Bördelanordnung eines dritten Ausführungsbeispiels, in dem der Flansch 2 in einem einzigen Bördelschritt um einen Winkel umgelegt wird, der größer als 90° ist. Im Ausführungsbeispiel wird der Flansch 2 um einen Winkel von etwa 120° umgelegt. Die Stirndruckfläche 33 des modifizierten Bördelglieds 30 ist wieder plan und orthogonal zur Rotationsachse R, die wie im ersten und im zweiten Ausführungsbeispiel bei dem Bördeln orthogonal zum umgelegten Flansch 2 weist. Modifiziert ist beim Bördelglied 10 lediglich dessen Stiel 32, der in Anpassung an die Bördelaufgabe in Bezug zur Rotationsachse R konisch ist und sich von der Stirndruckfläche 33 weg radial aufweitet, so dass die konische Umfangsdruckfläche 34 und die plane Stirndruckfläche 33 dem Winkel des Umlegens entsprechend unter einem Winkel α von etwa 70° zueinander weisen, also einen Winkel α von etwa 70° miteinander einschließen. Die Anlagestruktur 7 ist im Bereich ihrer Anlagekante und ihren beiden Gegendruckflächen angepasst geformt, also kongruent, die beiden Gegendruckflächen schließen somit den gleichen Winkel α ein. Im Übrigen gelten die zum ersten Ausführungsbeispiel gemachten Ausführungen. Das Bördelglied 30 ist ebenfalls mit einem der Stützglieder 8 und 9 kombinierbar, wie für das erste Ausführungsbeispiel anhand der Figuren 4 und 5 erläutert wurde.

[0036] Figur 8 zeigt eine Bördelanordnung eines vierten Ausführungsbeispiels. Das Bördelwerkzeug umfasst das Bördelglied 10 des ersten Ausführungsbeispiels. Im Unterschied zu den bisherigen Ausführungsbeispielen, in denen eine relativ zum Werkstück 1 nicht bewegliche Matritze in Form einer der Anlagestrukturen 5, 6 und 7 verwendet wird, kommt im vierten Ausführungsbeispiel ein beim Bördeln synchron mit dem Bördelglied 10 längs der Bördelkante 2 bewegtes Anlageglied 18 zum Einsatz. Das Anlageglied 18 kann insbesondere am Träger des Bördelwerkzeugs abgestützt sein. Es weist im dargestellten Schnitt, der die Rotationsachse R des Bördelglieds 10 enthält, eine an die Unterseite des Bördelglieds 10 angeschmiegte Kontur auf, so dass es wie die Anlagestrukturen 5, 6 und 7 mit dem Bördelglied 10 beim Umlegen einen Klemmspalt für das Werkstück 1 bildet. Das Anlageglied 18 ist um eine Rotationsachse R" drehbar, die schräg zur Rotationsachse R weist und diese vorzugsweise schneidet. Es führt beim Bördeln mit seinen beiden der Stirndruckfläche 13 und der Umfangsdruckfläche 14 gegenüberliegenden Anlageflächen eine Roll-Gleit-Bewegung und im Bereich seiner Anlagekante im Wesentlichen eine reine Rollbewegung relativ zum Werkstück 1 aus.

[0037] Figur 9 zeigt eine Bördelanordnung nach einem fünften Ausführungsbeispiel, bei dem die Matritze in Form eines Anlageglieds 19 ebenfalls synchron mit dem Bördelglied 10 in die Vortriebsrichtung V bewegt wird. Im Unterschied zum vierten Ausführungsbeispiel ist die Rotationsachse R" des Anlageglieds 19 parallel zu der Rotationsachse R des Bördelglieds 10. Das Anlageglied 10 weist eine plane Stirnfläche auf, gegen die der Flansch 2 mit seiner Unterseite zur Anlage gelangt, und eine kreiszylindrische Umfangsfläche, die beim Bördeln der Umfangsdruckfläche 14 gegenüberliegend auf dem Streifen 4 des Werkstücks 1 abrollt. Aufgrund der Orientierung der Rotationsachse R" besteht im Bereich des Streifens 4 nur Rollkontakt und im Bereich des Flansches 2 nur Gleitkontakt mit dem Werkstück 1. Im Übergangsbereich, der Bördelkante 3, hat das Anlageglied 19 Roll-Gleit-Kontakt mit dem Werkstück 1. Im Übrigen gelten die Ausführungen zum ersten und zum vierten Ausführungsbeispiel.

[0038] Auch bei den Bördelanordnungen des vierten und des fünften Ausführungsbeispiels kann das jeweilige Bördelglied 10 an seiner von der Stirndruckfläche 13 abgewandten Rückseite mittels eines Stützglieds 8 oder 9 (Figuren 4 und 5) gestützt werden. Auch insoweit gelten die dortigen Ausführungen gleichermaßen für das vierte und das fünfte Ausführungsbeispiel. Des weiteren können auch bei Verwendung einer gemeinsam mit dem Bördelglied bewegten Matritze Bördelglieder entsprechend dem Bördelglied 20 oder dem Bördelglied 30 des zweiten und des dritten Ausführungsbeispiels und angepasst geformte, mitbewegte Anlageglieder zum Einsatz gelangen. Anstelle eines drehbaren Anlageglieds kann in noch einer Abwandlung das mitbewegte Anlageglied am Träger des Bördelwerkzeugs nicht drehbar angeordnet sein, so dass es an der Außenseite des Werkstücks 1 längs der Bördelkante 3 gleitet, während das Bördelglied 10, 20 oder 30 den Flansch 2 um und an das mitbewegte Anlagegleitglied anlegt.

[0039] Die Figuren 10 und 11 zeigen eine vom ersten Ausführungsbeispiel abgeleitete Bördelanordnung eines sechsten Ausführungsbeispiels, mittels der eine Falzverbindung geschaffen wird. Mittels der Bördelanordnung werden das Werkstück 1 und ein weiteres Werkstück 1' formschlüssig miteinander verbunden, indem der Flansch 2 des Werkstücks 1 in zwei Bördelschritten um insgesamt 180° umgelegt und dadurch eine Falztasche geformt wird, in die ein Randstreifen des Werkstücks 1' hineinragt. Indem die beiden Werkstücke 1 und 1' mittels solch einer Falzverbindung längs eines äußeren Umfangsrands gefügt werden, werden die Werkstücke 1 und 1' im Ganzen gesehen formschlüssig zueinander fixiert. Auf diese Weise können beispielsweise Anbauteile von Automobilen, wie etwa Türen, Motorhauben, Heckklappen oder auch unbeweglich mit der Außenhaut eines Automobils verbundene oder zu verbindende Werkstücke wie beispielsweise ein Schiebedachrahmen mit einer Dachhaut, gefügt werden. Im Ausführungsbeispiel bildet das Werkstück 1 einen Schiebedachrahmen und das Werkstück 1' die Dachhaut eines Automobils.

[0040] Das Werkstück 1 ist an einer Unterseite an einem Falzbett 27 abgestützt und weist einen um die Dachöffnung umlaufenden, von der Unterseite zumindest im Wesentlichen senkrecht abragenden Steg auf, der in seinem Verlauf um die Dachöffnung unterbrochen sein oder eine variierende Höhe aufweisen kann. Der Flansch 2 bildet einen äußeren Rand dieses Stegs. Vor dem in Figur 10 dargestellten ersten Bördelschritt ist der Steg bis einschließlich des vom Flansch 2 gebildeten äußeren Rands einfach gerade, so dass der Flansch 2 zur Bildung der Falztasche um 180° umgelegt werden muss. Dies geschieht in nur zwei Bördelschritten.

[0041] Figur 10 zeigt die Bördelanordnung während des ersten Bördelschritts, in dem das Bördelglied 10 wie zum ersten Ausführungsbeispiel beschrieben den Flansch 2 um 90° umlegt. Das Bördelglied 10 kommt in Kombination mit einem Anlageglied 28 zum Einsatz, das wie zum vierten und fünften Ausführungsbeispiel beschrieben gemeinsam mit dem Bördelglied 10 in der gezeigten relativen Position in die Vortriebsrichtung V bewegt wird. Das Anlageglied 28 ist als Gleitstein gebildet. Es ist am Träger des Bördelwerkzeugs angeordnet. Das Anlageglied 28 bildet eine der Stirndruckfläche 13 axial gegenüberliegende erste Anlagefläche, gegen die der Flansch 2 angelegt wird, und der Umfangsdruckfläche 14 gegenüberliegend eine zweite Anlagefläche, mit der es den von der Unterseite des Werkstücks 1 abragenden Steg im Bereich des Kontaktstreifens 4 gegen die Umfangsdruckfläche 14 quer zur Rotationsachse R abstützt. Das Anlagegleitglied 28 ragt fingerartig in das im ersten Bördelschritt geformte U-Profil des Werkstücks 1. Um die Reibung zu verringern kann eine Schmiermittelzuführung vorgesehen sein, beispielsweise am oder im Anlagegleitglied 28, über die in den Spalt zwischen dem Werkstück 1 oder 1' und dem Anlagegleitglied 28 Schmiermittel eingebracht wird.

[0042] Figur 11 zeigt das Bördelglied 10 während des anschließenden zweiten Bördelschritts, dem Fertigbördelschritt, in dem der im ersten Bördelschritt um 90° umgelegte Flansch 2 um weitere 90° und somit vollständig bis gegen den in die so gebildete Falztasche ragenden Randstreifen des Werkstücks 1' umgelegt wird. Das Bördelglied 10 nimmt relativ zum Falzbett 27 eine gegenüber dem ersten Bördelschritt um 90° gekippte Lage ein, so dass die Rotationsachse R wieder orthogonal zum Randflansch 2 weist. Die Bördelkante 3 ist auch beim Fertigbördelschritt in einem angeschmiegten Kontakt mit der Kehle 16 des Bördelglieds 10, das daher mit der Bördelkante 3 Rollkontakt und im Bereich der Stirndruckfläche 13 wieder Gleitkontakt mit dem Flansch 2 hat. Im zweiten Bördelschritt wirkt das Bördelglied 10 mit einem Anlageglied 29 zusammen, das den vom Falzbett 27 aufragenden Steg des Werkstücks 1 gegen die Druckkraft F des Bördelglieds 10 abstützt. Das Anlageglied 29 ist ein am Träger des Bördelwerkzeugs um die Rotationsachse R" drehbar gelagertes Anlagerollglied. Die Rotationsachsen R und R" sind zueinander orthogonal und schneiden einander.

[0043] Figur 12 zeigt eine Bördelanordnung eines siebten Ausführungsbeispiels in einer Ansicht. Die Bördelanordnung ist von der Bördelanordnung des ersten Ausführungsbeispiels abgeleitet. Insbesondere wird mit dem Bördelglied 10 des ersten Ausführungsbeispiels gearbeitet. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist die Bördelkante 3 um eine quer zur Rotationsachse R weisende Achse gekrümmt. In Bezug auf die Stirndruckfläche 13 ist sie konvex gekrümmt, krümmt sich also von dem momentanen Ort der Rotationsachse R aus gesehen nach beiden Seiten von der Stirndruckfläche 13 weg. Das Werkstück 1 kann zusätzlich um eine zur Rotationsachse R parallele Werkstückachse gekrümmt sein, insbesondere konkav in Bezug auf die Rotationsachse R.

[0044] In einer in Figur 13 dargestellten Bördelanordnung eines achten Ausführungsbeispiels ist das Bördelglied 10 in einer Verwendung als Falzglied dargestellt, in der es zur Schaffung einer Falzverbindung zweier Werkstücke 1 und 1' dient. Das Werkstück 1 kann beispielsweise ein Außenblech einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs sein oder eines Anbauteils solch einer Karosserie, wie beispielsweise das Außenblech einer Tür, Motorhaube oder Heckklappe. Das Werkstücks 1' ist ein Innenteil, das durch Falzen formschlüssig mit dem Werkstück 1 verbunden wird. Durch die erfindungsgemäße Umformung wird der Flansch 2 in einem Schritt um in Figur 13 beispielhaft dargestellte 90° aus dem mit 2' bezeichneten Zustand bis auf einen äußeren Randstreifen des Werkstücks 1' umgelegt, so dass für diesen Randstreifen eine Falztasche entsteht. Die Anlage 5 ist als feststehendes, ortsfestes Falzbett dargestellt, könnte aber durch beispielsweise ein mit dem Bördelglied 10 mitlaufendes Anlageglied, insbesondere eine Gegenrolle, ersetzt werden.

[0045] Figur 14 zeigt eine Bördelanordnung eines neunten Ausführungsbeispiels in einer Ansicht. Während im siebten Ausführungsbeispiel die dortige Bördelkante 3 um eine quer zur Rotationsachse R weisende Achse in Bezug auf die Stirndruckfläche 13 des dortigen Bördelglieds 30 konvex gekrümmt ist, krümmt sich die Bördelkante 3 im neunten Ausführungsbeispiel in Bezug auf die Stirndruckfläche 13 konkav. Wäre die Stirndruckfläche 13 zwischen der radial innenliegenden Kehle 16 und der Druckkante 15 plan und exakt orthogonal zur Rotationsachse R, entstünde zwischen den in der Ebene der Ansicht einander gegenüberliegenden Stellen der Druckkante 15 ein gewisser, wenn auch kleiner Hohlraum. Im neunten Ausführungsbeispiel wird allerdings ein Bördelglied 40 verwendet, dessen Stirndruckfläche 13 von der Druckkante 15 nach radial innen eine geringe Neigung zur jeweils lokalen Radialen auf die Rotationsachse R aufweist, von der Bördelkante 3 aus gesehen also konvex ist. Die Neigung beträgt im Ausführungsbeispiel etwa 2°. Solch eine geringe Neigung verbessert den bei der relativen Gleitbewegung auf den Flansch 2 ausgeübten Gleitzieheffekt, da die Krümmung der in Bezug auf die Stirndruckfläche 13 konkaven Bördelkante 3 deutlich, in den meisten Anwendungen vielfach größer ist als der Durchmesser des Bördelglieds 40. Ein im genannten Sinne konkaver Verlauf der Bördelkante 3 kann beispielsweise beim Falzen von Radhäusern angetroffen werden, grundsätzlich aber auch bei Anbauteilen wie etwa Türen, Motorhauben, Heckklappen und Kofferraumdeckeln von Kraftfahrzeugen.

[0046] In Figur 15 ist das Bördelglied 40 einzeln dargestellt. Die im Beispielfall über die gesamte Stirndruckfläche 13 vorhandene und ebenfalls nur beispielhaft überall konstante Neigung ist mit "α" bezeichnet. Es entsteht eine Stirndruckfläche 13, die zwischen der Druckkante 15 und der Kehle 16 eine geringe Konizität entsprechend der Neigung α aufweist.

[0047] Figur 16 zeigt das Bördelglied 40 beim Falzen beispielsweise eines Radhauses oder eines Anbauteils für ein Kraftfahrzeug, wobei die Bördelkante 3 von der Seite der Stirndruckfläche 13 aus gesehen konkav gekrümmt wie in Figur 14 verlaufen kann. Die Rotationsachse R ist beim Umlegen des Flansches 2 der Neigung α der Stirndruckfläche 13 angepasst in Bezug auf den umgelegten Flansch 2 geneigt bzw. angestellt, so dass die Stirndruckfläche 13 beim Falzen satt auf dem umgelegten Flansch 2 aufliegt und diesen mittels der beschriebenen Drehgleit- und somit Drehschleifbewegung im vorlaufenden Bereich der Stimdruckfläche 13 streckt, wie dies bereits anhand des ersten Ausführungsbeispiels erläutert wurde. Die Anlage 5 ist beispielhaft ein ortsfestes Falzbett.

[0048] Figur 17 zeigt eine Bördelanordnung eines zehnten Ausführungsbeispiels. Die Bördelanordnung umfasst auf einem gemeinsamen Träger das Bördelglied 40 mit der geringfügig geneigten Stirndruckfläche 13 und ein als Widerlager für das Bördelglied 40 dienendes Gegenglied 41, das beispielhaft als Gegenrolle gebildet und dementsprechend am gemeinsamen Träger um eine Rotationsachse R" drehbar gelagert ist. Der Kraftfluss zwischen dem Bördelglied 40 und dem Gegenglied 41 ist über den Falzbereich der Werkstücke 1 und 1' und eine Schutzstruktur 42 geschlossen. Die Schutzstruktur 42 dient dem Schutz des Werkstücks 1. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der geschützte Flächenbereich des Werkstücks 1, der der Stirndruckfläche 13 gegenüberliegt, eine Sichtfläche des Werkstückverbunds, beispielsweise des Außenblechs eines Radhauses oder eines Anbauteils eines Kraftfahrzeugs, bildet. Solch eine Sichtfläche sollte keine Beschädigungen aufweisen. Vorteilhafte Merkmale einer derartigen Schutzstruktur 42 werden in der EP 1 640 080 B1 offenbart. Falls die Bördelkante 3 keinen in Bezug auf die Stirndruckfläche 13 konkav gewölbten Abschnitt aufweist, kann das Bördelglied 40 gegen beispielsweise das Bördelglied 10 mit einer planen, zur Rotationsachse R orthogonalen Stirndruckfläche 13 ausgetauscht werden. Dem Bördelglied 10 würde in derartigen Fällen auch gegenüber dem Bördelglied 40 der Vorzug gegeben werden.

[0049] In einer Weiterentwicklung kann die Schutzstruktur 42, und im Übrigen auch die Anlage 5 des achten und neunten Ausführungsbeispiels so modifiziert sein, dass sie wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen einen Streifen 4 aufweist, der in Anpassung an die Neigung α so geformt ist, dass das Bördelglied 40 mit seiner Umfangsfläche 14 (Figur 15) an dem Streifen 4 solch einer modifizierten Schutzstruktur 42 abrollt.

[0050] Die Figuren 18 und 19 zeigen eine Bördelanordnung eines elften Ausführungsbeispiels mit einem Bördelglied 40 bei der Schaffung eines so genannten Tropfenflansches. Bei Erzeugung eines Tropfenflansches wird im Falzbereich der Werkstücke 1 und 1' die Falztasche mit einem Hohlraum erzeugt, wie ihn beispielhaft Figur 20 zeigt. Im Hohlraum kann insbesondere eine Dichtmasse, beispielsweise ein reines Versiegelungsmaterial oder insbesondere ein Kleber eingebracht sein. Wie im zehnten Ausführungsbeispiel kommt auch wieder der Schutzstreifen 42 zum Einsatz. Alternativ könnte das Gegenglied 41 auch direkt die Außenfläche des Werkstücks 1 kontaktieren, um als Widerlager für das Bördelglied 40 zu dienen.

[0051] In Figur 18 wird mit dem Bördelglied 40 der Flansch 2 nicht vollständig umgelegt. Der Flansch 2 ist nach diesem Umformschritt mit etwa der Neigung α zum Randstreifen des Werkstücks 1' geneigt, spreizt sich also von der Bördelkante 3 aus gesehen geringfügig von dem Randstreifen ab, wie dies in Figur 18 der Veranschaulichung wegen übertrieben dargestellt ist.

[0052] In einem nachfolgenden Rollbürdelschritt wird der Flansch 2 wie in Figur 19 dargestellt mittels einer Bördelrolle 43 gegen den Randstreifen des inneren Werkstücks 1' gedrückt. Bei diesem letzten Falzschritt kann wie in Figur 19 erkennbar das gleiche Gegenglied 41 wie im vorherigen Umformschritt, dem Gleitziehen, verwendet werden, falls die Bördelrolle 43 und das Bördelglied 40 beispielsweise am Träger relativ zum gemeinsamen Gegenelement 41 beweglich angeordnet sind, um wahlweise entweder das Bördelglied 40 oder die Bördelrolle 43 mit dem Gegenglied 41 zum Einsatz zu bringen. Alternativ kann für die Bördelrolle 43 und das Bördelglied 40 jeweils ein eigenes Gegenglied entsprechend dem Gegenglied 41 vorgesehen sein.

[0053] Auch in Figur 20 ist das Bördelglied 40 bei der Erzeugung eines Tropfenflansches 2 dargestellt. Es hat sich völlig überraschend gezeigt, dass der Flansch 2 mittels des erfindungsgemäßen Bördelglieds, beispielhaft des Bördelglieds 40, im gleichen Umformschritt, unter Auslassung des in Figur 18 dargestellten Zwischenschritts, vollständig umgelegt und wie dargestellt im gleichen Schritt bereits zu einem "Tropfen" geformt werden kann. Der innere Spannungszustand des Werkstücks 1 ist derart, dass bei einem Umlegen durch den erfindungsgemäßen Ziehprozess die Tropfenform von alleine entsteht, wenn nämlich bei dem in dieser Modifikation letzten Umformschritt die Stirndruckfläche 13 parallel zum gegenüberliegenden Außenstreifen des Werkstücks 1 oder beim Falzen zum in die Falztasche ragenden Randstreifen des Werkstücks 1' weist. Alternativ kann das Bördelglied 40 in Bezug auf solch einen Referenzstreifen, bei einem reinen Bördeln ohne Falzen der gegenüberliegende Außenstreifen des Werkstücks 1 und bei einem Falzen der in die Falztasche ragende Randstreifen des Werkstücks 1', negativ angestellt sein. In solch einer Modifikation wäre die Stirndruckfläche 13 nahe der Druckkante 15 im Bördel- oder Falzbereich dem gegenüberliegenden Referenzstreifen des Werkstücks 1 oder 1' näher als im Bereich der Bördelkante 3. Solch eine negative Anstellung kann aber allenfalls nur einige Winkelgrade betragen. Die Stirndruckfläche 13 wird in einem gewissen Abstand zum Referenzstreifen geführt. Der Abstand hängt von der gewünschten Dicke des Tropfens ab.

[0054] In der Modifikation des Verfahrens, wie sie in Figur 20 dargestellt ist, kann der Flansch aus dem Zustand 2' in einem Schritt um beispielsweise 30° oder auch mehr, im Beispiel um 90°, umgelegt, an den entsprechenden Referenzstreifen des Werkstücks 1 oder 1' angelegt und dabei gleichzeitig der Tropfen geformt werden. Das Bördelglied 40 kann gegen das Bördelglied 10 ausgetauscht werden oder auch gegen das Bördelglied 20 oder 30, insbesondere in Anwendungen, in denen die Bördelkante 3 zur Stirndruckfläche 13 nicht konkav gekrümmt ist. Es würde sich lediglich die Anstellung der Rotationsachse R relativ zum Referenzstreifen des Werkstücks 1 bzw. 1' entsprechend ändern.

Bezugszeichen:

[0055] 

1

Werkstück

1'

Werkstück

2

Flansch

3

Bördelkante

4

Streifen

5

Anlagestruktur

6

Anlagestruktur

7

Anlagestruktur

8

Stützglied

9

Stützglied

10

Bördelglied

11

Teller

12

Stiel

13

Stirndruckfläche

14

Umfangsdruckfläche

15

Druckkante

16

Kehle

17

Anlageglied

18

-

19

Anlageglied

20

Bördelglied

21

Teller

22

Stiel

23

Stirndruckfläche

24

Umfangsdruckfläche

25

Druckkante

26

Kehle

27

Anlageglied

28

-

29

Anlageglied

30

Bördelglied

31

Teller

32

Stiel

33

Stirndruckfläche

34

Umfangsdruckfläche

35

Druckkante

36

Kehle

37

-

38

-

39

-

40

Bördelglied

41

Gegenglied

42

Schutzstruktur

43

Bördelrolle

F

Druckkraft

R

Rotationsachse des Bördelglieds

R'

Rotationsachse des Stützglieds

R"

Rotationsachse des Anlageglieds oder Gegenglieds

V

Vortriebsrichtung

α

Neigung

Ansprüche

1. Verfahren zum Bördeln eines Werkstücks, bei dem

a) ein um eine Rotationsachse (R) rotierendes Bördelglied (10; 20; 30; 40) längs eines Flansches (2) des Werkstücks (1) in eine Vortriebsrichtung (V) bewegt,

b) das Bördelglied (10; 20; 30; 40) während dieser Vortriebsbewegung mit einer Druckkraft (F) gegen den Flansch (2) gedrückt und

c) der Flansch (2) dadurch in Vortriebsrichtung (V) fortschreitend um eine in die Vortriebsrichtung (V) weisende Bördelkante (3) umgelegt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass

d) das Bördelglied (10; 20; 30; 40) mit einer Stirndruckfläche (13; 23; 33) und einer um die Stirndruckfläche (13; 23; 33) umlaufenden Druckkante (15; 25, 35) während der Vortriebsbewegung mit der Druckkraft (F) gegen den Flansch (2) gedrückt wird,

e) und die Rotationsachse (R) zumindest im Wesentlichen orthogonal zu dem umgelegten Flansch (2) weist, so dass eine Relativbewegung, die das Bördelglied (10; 20; 30; 40) mit der Stirndruckfläche (13; 23; 33) relativ zu dem umgelegten Flansch (2) ausführt, zumindest im Wesentlichen eine Gleitbewegung ist.

2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem das Bördelglied (10; 20; 30; 40) während des Umlegens mit einer um die Rotationsachse (R) erstreckten Umfangsdruckfläche (14; 24; 34) an einem längs der Bördelkante (3) an den Flansch (2) grenzenden Streifen (4) des Werkstücks (1) abrollt.

3. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem das Bördelglied (10; 20; 30; 40) den Flansch (2) in einem einzigen Bördelschritt um einen aus dem Bereich von 50° bis 140° gewählten Winkel umlegt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Bördelkante (3) mittels der gegen den Flansch (2) drückenden Stirndruckfläche (13; 23; 33) und Druckkante (15; 25; 35) erstmals geformt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sich die Bördelkante (3) um eine zu der Rotationsachse (R) des Bördelglieds (10; 20; 30; 40) parallele Werkstückachse erstreckt, vorzugsweise konkav in Bezug auf die Rotationsachse (R).

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Bördelglied (10; 20; 30; 40) bei dem Umlegen in solch eine Drehrichtung dreht, dass die Stirndruckfläche (13; 23; 33) an ihrer in Vortriebsrichtung (V) vorlaufenden Seite auf den Flansch (2) eine von der Bördelkante (3) weg gerichtete Kraft ausübt, die eine Streckung des Flansches (2) bewirkt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche und wenigstens einem der folgenden Merkmale:

(i) das Bördelglied (10; 20; 30; 40) drückt den Flansch (2) mit der Stirndruckfläche (13; 23; 33) gegen eine Anlage (5; 6; 7; 18; 19; 28, 29), die relativ zum Flansch (2) ortsfest ist oder sich gemeinsam mit dem Bördelglied (10; 20; 30; 40) in die Vortriebsrichtung (V) bewegt;

(ii) das Bördelglied (10; 20; 30; 40) drückt den Flansch (2) mit der Umfangsdruckfläche (14; 24; 34) nach Anspruch 2 gegen eine Anlage (5; 6; 7; 18; 19; 28, 29), die relativ zum Flansch (2) ortsfest ist oder sich gemeinsam mit dem Bördelglied (10; 20; 30; 40) in die Vortriebsrichtung (V) bewegt.

8. Werkzeug zum Bördeln eines Werkstücks mit

a) einem Träger

b) und einem an dem Träger um eine Rotationsachse (R) drehbar gelagerten Bördelglied (10; 20; 30; 40),
dadurch gekennzeichnet, dass

c) das Bördelglied (10; 20; 30; 40) eine zu der Rotationsachse (R) zumindest im Wesentlichen orthogonale Stirndruckfläche (13; 23; 33) aufweist, mit der das Bördelglied (10; 20; 30; 40) zum Umlegen eines Flansches (2) des Werkstücks (1) zumindest im Wesentlichen parallel zu der Rotationsachse (R) gegen den Flansch (2) drückbar ist,

d) und eine Neigung (α), die die Stirndruckfläche (13; 23; 33) relativ zu einer Radialen auf die Rotationsachse (R) aufweisen kann, maximal 10° beträgt.

9. Werkzeug nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Bördelglied (10; 20; 30; 40) eine um die Rotationsachse (R) erstreckte Umfangsdruckfläche (14; 24; 34) aufweist, die in Bezug auf die Stirndruckfläche (13; 23; 33) so angeordnet ist, dass sie bei dem Umlegen auf einem bei der Bördelkante (3) an den Flansch (2) grenzenden Streifen (4) des Werkstücks (1) abrollbar ist.

10. Werkzeug nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirndruckfläche (13; 23; 33) mit der Umfangsdruckfläche (14; 24; 34) eine Kehle (16; 26, 36) bildet, in der bei dem Umlegen des Flansches (2) die Bördelkante (3) aufnehmbar ist, wobei die Kehle (16; 26, 36) vorzugsweise so geformt ist, dass sich die Bördelkante (3) an die Kehle (16; 26, 36) anschmiegt.

11. Werkzeug nach einem der zwei vorhergehenden Ansprüche und wenigstens einem der folgenden Merkmale:

(i) die Stirndruckfläche (13; 23; 33) und die Umfangsdruckfläche (14; 24; 34) weisen unter einem Winkel (α) von wenigstens 50° zueinander;

(ii) die Stirndruckfläche (13; 23; 33) und die Umfangsdruckfläche (14; 24; 34) weisen unter einem Winkel (α) von höchstens 140° zueinander.

12. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend ein am Träger abgestütztes Stützglied (8; 9), mit dem das Bördelglied (10; 20; 30; 40) an einer von der Stirndruckfläche (13; 23; 33) axial abgewandten Rückseite mit einer äußeren Kraft beaufschlagbar ist, um die Stirndruckfläche (13; 23; 33) gegen den Flansch (2) zu drücken, wobei das Stützglied (8; 9) vorzugsweise drehbar gelagert ist, um bei Ausübung der äußeren Kraft auf der Rückseite abrollen zu können.

13. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine ortsfest angeordnete oder während des Umlegens relativ zum Werkstück (1) unbeweglich gehaltene Anlagestruktur (5; 6; 7), an die der Flansch (2) bei dem Umlegen mit einer von der Stirndruckfläche (13; 23; 33) abgewandten Unterseite anlegbar ist und die vorzugsweise eine Anlagekante aufweist, um die der Flansch (2) umlegbar ist.

14. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend ein mit dem Bördelglied (10; 20; 30; 40) gemeinsam relativ zu dem Werkstück (1) in eine Vortriebsrichtung (V) bewegliches, vorzugsweise am Träger abgestütztes Anlageglied (18; 19; 28, 29) mit einer Anlagefläche für das Werkstück (1), wobei die Stirndruckfläche (13; 23; 33) des Bördelglieds (10; 20; 30; 40) und die Anlagefläche des Anlageglieds (18; 19; 28, 29) bei dem Umlegen des Flansches (2) einander zugewandt, vorzugsweise parallel zueinander sind.

15. Werkzeug nach dem vorhergehenden Anspruch und wenigstens einem der folgenden Merkmale:

(i) das Anlageglied (18; 19) ist um eine Achse (R") drehbar gelagert, die zu der Rotationsachse (R) des Bördelglieds (10; 20; 30; 40) parallel oder auf die Rotationsachse (R) des Bördelglieds (10; 20; 30; 40) parallel projizierbar ist;

(ii) der Flansch (2) ist mit einer von der Stirndruckfläche (13; 23; 33) abgewandten Unterseite an die Anlagefläche des Anlageglieds (18; 19; 28) anlegbar;

(iii) das Anlageglied (18; 19; 28) weist eine Anlagekante auf, um die der Flansch (2) umlegbar ist;

(iv) das Anlageglied (29) ist um eine Achse (R") drehbar gelagert, die zu der Rotationsachse (R) des Bördelglieds (10; 20; 30; 40) orthogonal weist oder auf eine zur Rotationsachse (R) des Bördelglieds (10; 20; 30; 40) orthogonale Achse parallel projizierbar ist;

(v) das Anlageglied (29) stützt bei dem Umlegen des Flansches (2) das Werkstück (1) in einem bei der Bördelkante (3) an den Flansch (2) grenzenden Streifen (4) gegen die von der Stirndruckfläche (13; 23; 33) ausgeübte Druckkraft (F);

(vi) das Anlageglied (28) ist als Gleitglied gebildet, das bei dem Umlegen des Flansches (2) über das Werkstück (1) gleitet, wobei eine Schmiermittelzuführung vorgesehen sein kann, um ein Schmiermittel in einen Gleitspalt zwischen Werkstück (1) und Anlageglied (28) führen zu können;

(vii) das Anlageglied (18; 19; 28) weist eine weitere Anlagefläche auf, die der Umfangsdruckfläche (14; 24; 34) nach Anspruch 9 zugewandt ist, um das Werkstück (1) der Umfangsdruckfläche (14; 24; 34) gegenüberliegend abzustützen.

Claims

1. A method for flanging a work piece, wherein:

a) a flanging member (10; 20; 30; 40) which rotates about a rotational axis (R) is moved along a flange (2) of the work piece (1) in an advancing direction (V);

b) the flanging member (10; 20; 30; 40) is pressed against the flange (2) with a pressing force (F) during said advancing movement; and

c) the flange (2) is thus progressively beaded in the advancing direction (V) around a flanging edge (3) which points in the advancing direction (V),

characterised in that

d) an end-facing pressing area (13; 23; 33) of the flanging member (10; 20; 30; 40) and a pressing edge (15; 25; 35) of the flanging member (10; 20; 30; 40) which encircles the end-facing pressing area (13; 23; 33) are pressed against the flange (2) with the pressing force (F) during the advancing movement,

e) and the rotational axis (R) points at least substantially orthogonally with respect to the beaded flange (2), such that a relative movement which the end-facing pressing area (13; 23; 33) of the flanging member (10; 20; 30; 40) performs relative to the beaded flange (2) is at least substantially a sliding movement.

2. The method according to the preceding claim, wherein during beading, a circumferential pressing area (14; 24; 34) of the flanging member (10; 20; 30; 40) which extends about the rotational axis (R) rolls off on a strip (4) of the work piece (1) which borders the flange (2) along the flanging edge (3).

3. The method according to the preceding claim, wherein the flanging member (10; 20; 30; 40) beads the flange (2) by an angle, selected from the range of 50° to 140°, in a single flanging step.

4. The method according to any one of the preceding claims, wherein the flanging edge (3) is shaped for the first time by means of the end-facing pressing area (13; 23; 33) and pressing edge (15; 25; 35) which press against the flange (2).

5. The method according to any one of the preceding claims, wherein the flanging edge (3) extends about a work piece axis which is parallel to the rotational axis (R) of the flanging member (10; 20; 30; 40), preferably concavely in relation to the rotational axis (R).

6. The method according to any one of the preceding claims, wherein during beading, the flanging member (10; 20; 30; 40) rotates in a rotational direction such that the side of the end-facing pressing area (13; 23; 33) which leads in the advancing direction (V) exerts a force on the flange (2) which is directed away from the flanging edge (3) and which causes the flange (2) to be stretched.

7. The method according to any one of the preceding claims and at least one of the following features:

(i) the end-facing pressing area (13; 23; 33) of the flanging member (10; 20; 30; 40) presses the flange (2) against an abutment (5; 6; 7; 18; 19; 28, 29) which is stationary relative to the flange (2) or is moved together with the flanging member (10; 20; 30; 40) in the advancing direction (V);

(ii) the circumferential pressing area (14; 24; 34) of the flanging member (10; 20; 30; 40) according to Claim 2 presses the flange (2) against an abutment (5; 6; 7; 18; 19; 28, 29) which is stationary relative to the flange (2) or is moved together with the flanging member (10; 20; 30; 40) in the advancing direction (V).

8. A tool for flanging a work piece, comprising:

a) a bearer;

b) and a flanging member (10; 20; 30; 40) which is mounted on the bearer in such a way that it can be rotated about a rotational axis (R),

characterised in that

c) the flanging member (10; 20; 30; 40) comprises an end-facing pressing area (13; 23; 33) which is at least substantially orthogonal to the rotational axis (R), wherein the end-facing pressing area (13; 23; 33) of the flanging member (10; 20; 30; 40) can be pressed, at least substantially parallel to the rotational axis (R), against a flange (2) of the work piece (1) in order to bead the flange (2),

d) and an inclination (α) which the end-facing pressing area (13; 23; 33) can exhibit relative to a radial onto the rotational axis (R) measures 10° at most.

9. The tool according to the preceding claim, characterised in that the flanging member (10; 20; 30; 40) comprises a circumferential pressing area (14; 24; 34) which extends about the rotational axis (R) and is arranged in relation to the end-facing pressing area (13; 23; 33) such that it can roll off, during beading, on a strip (4) of the work piece (1) which borders the flange (2) at the flanging edge (3).

10. The tool according to the preceding claim, characterised in that the end-facing pressing area (13; 23; 33) and the circumferential pressing area (14; 24; 34) together form a hollow (16; 26; 36) in which the flanging edge (3) can be accommodated while the flange (2) is beaded, wherein the hollow (16; 26; 36) is preferably shaped such that the flanging edge (3) conforms to the hollow (16; 26; 36).

11. The tool according to any one of the preceding two claims and at least one of the following features:

(i) the end-facing pressing area (13; 23; 33) and the circumferential pressing area (14; 24; 34) point at an angle (α) of at least 50° to each other;

(ii) the end-facing pressing area (13; 23; 33) and the circumferential pressing area (14; 24; 34) point at an angle (α) of at most 140° to each other.

12. The tool according to any one of the preceding claims, comprising a support member (8; 9) which is supported on the bearer and via which an external force can be applied to the flanging member (10; 20; 30; 40) on a rear side which faces axially away from the end-facing pressing area (13; 23; 33), in order to press the end-facing pressing area (13; 23; 33) against the flange (2), wherein the support member (8; 9) is preferably mounted in such a way that it can be rotated, in order to be able to roll off on the rear side when the external force is exerted.

13. The tool according to any one of the preceding claims, comprising an abutment structure (5; 6; 7) which is arranged stationary or is held such that it cannot be moved relative to the work piece (1) during beading, and onto which a lower side of the flange (2), which faces away from the end-facing pressing area (13; 23; 33), can be placed during beading, and which preferably comprises an abutment edge around which the flange (2) can be beaded.

14. The tool according to any one of the preceding claims, comprising an abutment member (18; 19; 28, 29) which can be moved together with the flanging member (10; 20; 30; 40) relative to the work piece (1) in an advancing direction (V) and is preferably supported on the bearer and comprises an abutment area for the work piece (1), wherein the end-facing pressing area (13; 23; 33) of the flanging member (10; 20; 30; 40) and the abutment area of the abutment member (18; 19; 28, 29) face each other and are preferably parallel to each other while the flange (2) is beaded.

15. The tool according to the preceding claim and at least one of the following features:

(i) the abutment member (18; 19) is mounted in such a way that it can be rotated about an axis (R") which is parallel to the rotational axis (R) of the flanging member (10; 20; 30; 40) or can be projected in parallel onto the rotational axis (R) of the flanging member (10; 20; 30; 40);

(ii) a lower side of the flange (2), which faces away from the end-facing pressing area (13; 23; 33), can be placed onto the abutment area of the abutment member (18; 19; 28);

(iii) the abutment member (18; 19; 28) comprises an abutment edge around which the flange (2) can be beaded;

(iv) the abutment member (29) is mounted in such a way that it can be rotated about an axis (R") which points orthogonally with respect to the rotational axis (R) of the flanging member (10; 20; 30; 40) or which can be projected in parallel onto an axis which is orthogonal to the rotational axis (R) of the flanging member (10; 20; 30; 40);

(v) while the flange (2) is beaded, the abutment member (29) supports a strip (4) of the work piece (1) which borders the flange (2) at the flanging edge (3) against the pressing force (F) exerted by the end-facing pressing area (13; 23; 33);

(vi) the abutment member (28) is formed as a sliding member which slides over the work piece (1) as the flange (2) is beaded, wherein a lubricant supply can be provided in order to be able to guide a lubricant into a sliding gap between the work piece (1) and the abutment member (28);

(vii) the abutment member (18; 19; 28) comprises another abutment area which faces the circumferential pressing area (14; 24; 34) according to Claim 9, in order to support the work piece (1) opposite the circumferential pressing area (14; 24; 34).

Revendications

1. Procédé de bordage d'une pièce, comportant les étapes consistant à :

a) déplacer un élément de bordage (10 ; 20 ; 30 ; 40) tournant autour d'un axe de rotation (R) le long d'un rebord (2) de la pièce (1) dans une direction d'avance (V),

b) presser l'élément de bordage (10 ; 20 ; 30 ; 40) contre le rebord (2) pendant ce mouvement d'avance avec une force de pression (F) et

c) rabattre ainsi progressivement le rebord (2) dans la direction d'avance (V) autour d'une arête de bordage (3) située dans la direction d'avance (V), caractérisé en ce que

d) l'élément de bordage (10 ; 20 ; 30 ; 40) ayant une surface de pression frontale (13 ; 23 ; 33) et une arête de pression circonférentielle (15 ; 25 ; 35) autour de la surface de pression frontale (13 ; 23 ; 33) est pressé contre le rebord (2) avec la force de pression (F) pendant le mouvement d'avance,

e) et l'axe de rotation (R) est au moins sensiblement orthogonal au rebord rabattu (2), de telle sorte qu'un mouvement relatif que l'élément de bordage (10 ; 20 ; 30 ; 40) réalise avec la surface de pression frontale (13 ; 23 ; 33) par rapport au rebord rabattu (2), est au moins sensiblement un mouvement de glissement.

2. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l'élément de bordage (10 ; 20 ; 30 ; 40) roule pendant le rabattement avec une surface de pression circonférentielle (14 ; 24 ; 34) s'étendant autour de l'axe de rotation (R) sur une bande (4) de la pièce (1) adjacente au rebord (2) le long de l'arête de bordage (3).

3. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l'élément de bordage (10 ; 20 ; 30 ; 40) rabat le rebord (2) lors d'une étape de bordage unique d'un angle choisi dans la plage de 50° à 140°.

4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'arête de bordage (3) est formée la première fois au moyen de la surface de pression frontale (13 ; 23 ; 33) et de l'arête de pression (15 ; 25 ; 35) qui exercent une pression contre le rebord (2).

5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'arête de bordage (3) s'étend autour d'un axe de pièce parallèle à l'axe de rotation (R) de l'élément de bordage (10 ; 20 ; 30 ; 40), de préférence de manière concave par rapport à l'axe de rotation (R).

6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lors du rabattement, l'élément de bordage (10 ; 20 ; 30 ; 40) tourne dans un sens de rotation tel que la surface de pression frontale (13 ; 23 ; 33) exerce sur le rebord (2), au niveau de son côté situé en avant dans la direction d'avance (V), une force s'éloignant de l'arête de bordage (3), laquelle force entraîne une extension du rebord (2).

7. Procédé selon l'une des revendications précédentes et présentant au moins l'une des caractéristiques suivantes :

(i) l'élément de bordage (10 ; 20 ; 30 ; 40) presse le rebord (2) avec la surface de pression frontale (13 ; 23 ; 33) contre un élément d'appui (5 ; 6 ; 7 ; 18 ; 19 ; 28, 29) qui est spatialement fixe par rapport au rebord (2) ou qui se déplace conjointement avec l'élément de bordage (10 ; 20 ; 30 ; 40) dans la direction d'avance (V),

(ii) l'élément de bordage (10 ; 20 ; 30 ; 40) presse le rebord (2) avec la surface de pression circonférentielle (14 ; 24 ; 34) selon la revendication 2 contre un élément d'appui (5 ; 6 ; 7 ; 18 ; 19 ; 28, 29) qui est spatialement fixe par rapport au rebord (2) ou qui se déplace conjointement avec l'élément de bordage (10 ; 20 ; 30 ; 40) dans la direction d'avance (V).

8. Outil de bordage d'une pièce comportant :

a) un support

b) et un élément de bordage (10 ; 20 ; 30 ; 40) monté sur le support de manière à pouvoir tourner autour d'un axe de rotation (R),
caractérisé en ce que

c) l'élément de bordage (10 ; 20 ; 30 ; 40) comporte une surface de pression frontale (13 ; 23 ; 33) au moins sensiblement orthogonale à l'axe de rotation (R), au moyen de laquelle l'élément de bordage (10 ; 20 ; 30 ; 40) peut être pressé contre le rebord (2) pour rabattre un rebord (2) de la pièce (1) de manière au moins sensiblement parallèle à l'axe de rotation (R),

d) et une inclinaison (α) que la surface de pression frontale (13 ; 23 ; 33) peut avoir par rapport à une radiale sur l'axe de rotation (R) et égale à 10° maximum.

9. Outil selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'élément de bordage (10 ; 20 ; 30 ; 40) comporte une surface de pression circonférentielle (14 ; 24 ; 34) s'étendant autour de l'axe de rotation (R), qui est agencée par rapport à la surface de pression frontale (13 ; 23 ; 33) de telle sorte qu'elle peut être roulée sur une bande (4) de la pièce (1) adjacente au rebord (2) pendant le rabattement.

10. Outil selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la surface de pression frontale (13 ; 23 ; 33) forme une gorge (16 ; 26 ; 36) avec la surface de pression circonférentielle (14 ; 24 ; 34), dans laquelle l'arête de bordage (3) peut être reçue lors du rabattement du rebord (2), la gorge (16 ; 26 ; 36) étant de préférence formée de telle sorte que l'arête de bordage (3) épouse la forme de la gorge (16 ; 26 ; 36).

11. Outil selon l'une des deux revendications précédentes et présentant au moins l'une des caractéristiques suivantes :

(i) la surface de pression frontale (13 ; 23 ; 33) et la surface de pression circonférentielle (14 ; 24 ; 34) forment un angle (α) d'au moins 50° l'une par rapport à l'autre,

(ii) la surface de pression frontale (13 ; 23 ; 33) et la surface de pression circonférentielle (14 ; 24 ; 34) forment un angle (α) d'au plus 140° l'une par rapport à l'autre.

12. Outil selon l'une des revendications précédentes, incluant un élément d'appui (8 ; 9) pouvant venir en appui sur le support, au moyen duquel l'élément de bordage (10 ; 20 ; 30 ; 40) peut exercer une force extérieure sur un côté arrière axialement opposé à la surface de pression frontale (13 ; 23 ; 33) afin de presser la surface de pression frontale (13 ; 23 ; 33) contre le rebord (2), dans lequel l'élément d'appui (8 ; 9) est de préférence monté de manière rotative afin de pouvoir rouler sur le côté arrière lorsque la force extérieure est exercée.

13. Outil selon l'une des revendications précédentes, incluant une structure d'appui (5 ; 6 ; 7) maintenue immobile par rapport à la pièce (1) pendant le rabattement ou agencée de manière spatialement fixe, structure d'appui sur laquelle le rebord (2) peut porter avec un côté inférieur opposé à la surface de pression frontale (13 ; 23 ; 33) et comportant de préférence une arête d'appui autour de laquelle le rebord (2) peut être rabattu.

14. Outil selon l'une des revendications précédentes, incluant un appui (18 ; 19 ; 28, 29) de préférence en appui sur le support, conjointement mobile avec l'élément de bordage (10 ; 20 ; 30 ; 40) par rapport à la pièce (1) dans une direction d'avance (V), avec une surface d'appui pour la pièce (1), dans lequel la surface de pression frontale (13; 23 ; 33) de l'élément de bordage (10 ; 20 ; 30 ; 40) et la surface d'appui de l'appui (18 ; 19 ; 28, 29) sont dirigées l'une vers l'autre pendant le rabattement du rebord (2), et sont de préférence parallèles l'une à l'autre.

15. Outil selon la revendication précédente et présentant au moins l'une des caractéristiques suivantes :

(i) l'appui (18 ; 19) est monté de manière à pouvoir tourner autour d'un axe (R") qui est parallèle à l'axe de rotation (R) de l'élément de bordage (10 ; 20 ; 30 ; 40) ou qui peut être projeté parallèlement sur l'axe de rotation (R) de l'élément de bordage (10 ; 20 ; 30 ; 40),

(ii) le rebord (2) peut porter sur la surface d'appui de l'élément d'appui (18 ; 19 ; 28) avec un côté inférieur opposé à la surface de pression frontale (13 ; 23 ; 33),

(iii) l'élément d'appui (18 ; 19 ; 28) comporte une arête d'appui autour de laquelle le rebord (2) peut être rabattu,

(iv) l'élément d'appui (29) peut être monté de manière à pouvoir tourner autour d'un axe (R") qui est orthogonal à l'axe de rotation (R) de l'élément de bordage (10 ; 20 ; 30 ; 40) ou qui peut être projeté parallèlement sur un axe orthogonal à l'axe de rotation (R) de l'élément de bordage (10 ; 20 ; 30 ; 40),

(v) l'élément d'appui (29) supporte la pièce (1) lors du rabattement du rebord (2) dans une bande (4) adjacente au rebord (2) sur l'arête de bordage (3) dans le sens contraire à la force de pression (F) exercée par la surface de pression frontale (13 ; 23 ; 33),

(vi) l'élément d'appui (28) est formé comme un élément glissant qui glisse sur la pièce (1) pendant le rabattement du rebord (2), dans lequel une alimentation en lubrifiant peut être prévue afin de pouvoir guider un lubrifiant dans un espace de glissement entre la pièce (1) et l'élément d'appui (28),

(vii) l'élément d'appui (18 ; 19 ; 28) comporte une surface d'appui supplémentaire qui est dirigée vers la surface de pression circonférentielle (14 ; 24 ; 34) selon la revendication 9 afin de pouvoir supporter la pièce (1) face à la surface de pression circonférentielle (14 ; 24 ; 34).

Zeichnung