[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verbinden von Blechschalen zu
einem Gehäuse eines Werkstücks mittels Falzen an Rändern der Blechschalen.
[0002] Auf verschiedenen Gebieten der Technik werden Werkstücke eingesetzt, bei denen ein
innerer Körper, wie beispielsweise ein Rohr einer Fluidleitung von einem aus Blechschalen
gebildeten Gehäuse umgeben ist. Der zwischen dem Gehäuse und dem inneren Körper gebildete
Hohlraum ist meistens mit einem Dämm- oder Isoliermaterial gefüllt. Zur Verbindung
der Blechschalen sind an diesen Ränder ausgebildet, die durch eine Vielzahl von Schweißpunkten
entlang der Ränder oder formschlüssige Verbindungsmittel miteinander befestigt sind.
Diese Verbindungstechniken erfordern je nach Art teuere Fertigungseinrichtungen oder
aufwändige manuelle Tätigkeiten mit mehreren mittels verschiedener Werkzeuge durchzuführenden
Arbeitsschritten, die zeitintensiv und ebenfalls mit hohen Kosten behaftet sind.
[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Verbinden von Blechschalen
zu einem Gehäuse eines Werkstücks mittels Falzen an Rändern der Blechschalen zu schaffen,
mittels der in einem gemeinsamen Werkzeug die Arbeitsschritte für eine Falzverbindung
automatisch durchführbar sind.
[0004] Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Verbinden von Blechschalen zu einem
Gehäuse eines Werkstücks mittels Falzen an Rändern der Blechschalen mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst.
[0005] Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass das Werkstück lediglich
einmal aufgenommen und in das Werkzeug eingelegt werden muss und dann die vollständige
Falzverbindung mit allen dafür erforderlichen Schritten in diesem Werkzeug hergestellt
wird. Dadurch wird eine präzise Fertigung mit gleichbleibender Fertigungsqualität
erreicht.
[0006] In weiterer Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Einrichtung zum
Abkanten mindestens eine Abkantbacke umfasst. Diese Abkantbacke ist vorgesehen, um
den ersten Verformungsschritt einer Falzverbindung, nämlich das Umbiegen des überstehenden
Randabschnitts um ca. 90 °, auszuführen. Außerdem ist in der Vorrichtung mindestens
eine Führungsbacke vorgesehen, die der Abkantbacke gegenüberliegt. Eine Abkantbacke
und eine Führungsbacke reichen aus, wenn die Blechschalen auf einer Seite über Blechstege
verbunden sind und zusammenklappbar sind, so dass nur auf der anderen Seite eine Falzverbindung
herzustellen ist. Bei zwei separaten Blechschalen, die zusammengefügt werden, sind
zwei oder mehr Abkantbacken und die entsprechende Anzahl Führungsbacken vorgesehen.
Für den zweiten Verformungsschritt zur Herstellung einer Falzverbindung, nämlich das
sogenannte Zurichten, ist vorgesehen, dass die Schrägflächen an seitlich zuführbaren
Schiebern angeordnet sind. Diese Schrägflächen weisen vorzugsweise einen Winkel von
ca. 45° zur Längsachse der Werkstückaufnahme auf, wobei der Arbeitsschritt des Zurichtens
sowohl durch eine Bewegung zum Werkstückhalter hin als auch parallel zu dessen Längsachse
möglich ist.
[0007] In weiterer Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass der Werkstückhalter
und die Werkzeugaufnahme mittels Stellmitteln relativ zum Werkzeugoberteil bzw. Werkzeugunterteil
verstellbar sind. Solche Stellmittel können beispielsweise mechanische Elemente, wie
Stangen und Federn oder pneumatische Stellelemente oder Schrittmotoren sein. Außerdem
ist es zweckmäßig, dass Sperrelemente zum Eingriff zwischen dem Werkzeugoberteil und
dem Werkzeughalter vorgesehen sind. Ebenso können Sperrelemente zwischen der Werkstückaufnahme
und dem Werkzeugunterteil vorgesehen werden. Solche Sperrelemente sind vorzugsweise
quer zur Längsachse des Werkstückhalters bzw. der Werkstückaufnahme bewegliche Schieber.
[0008] Als Einrichtung zum Stützen der Ränder können Stützelemente vorgesehen sein, die
begrenzt verschiebbar zwischen den Führungsbacken und dem Werkzeughalter angeordnet
sind. Alternativ hierzu können Stützstempel mit an deren Stirnseiten ausgebildeten
Stützflächen vorgesehen sein, die auf den Führungsbacken angeordnet sind. Sofern die
neben der Vertiefung in der Werkstückaufnahme verlaufenden Randflächen breit genug
sind, können diese auch als Einrichtung zum Stützen der Ränder der Blechschalen dienen.
[0009] Außerdem ist es vorteilhaft, dass zumindest zwischen einer Abkantbacke und dem Werkstückhalter
ein Niederhalter angeordnet ist, der relativ zum Werkstückhalter und zur Abkantbacke
verschiebbar ist. Mittels diesem Niederhalter kann als letzter Arbeitsschritt ein
Umlegen des Bords der Falzverbindung um etwa 90° erfolgen. Selbstverständlich ist
es auch möglich, zwischen jeder Abkantbacke und dem Werkstückhalter einen Niederhalter
vorzusehen.
[0010] Außerdem ist es zweckmäßig, dass die mindestens zwei Führungsbacken auf dem Werkzeugunterteil
angeordnet sind und zwischen diesen die Werkstückaufnahme vorgesehen ist. Alternativ
hierzu ist es aber auch möglich, dass der Werkstückhalter und die Werkstückaufnahme
jeweils zwischen einer Abkantbacke und einer Führungsbacke angeordnet sind, wobei
dann bezogen auf eine Verbindungsebene die jeweiligen Anordnungen spiegelbildlich
sind. Bei der Fertigung solcher Gehäuse aus Blechschalen an einem Werkstück kann es
in manchen Fällen vorteilhaft sein, dass auf einer Seite der Werkstückaufnahme eine
Führungsbacke am Werkzeugunterteil und die Abkantbacke am Werkzeugoberteil angeordnet
sind und auf der anderen Seite der Werkstückaufnahme die Führungsbacke am Werkzeugoberteil
und die Abkantbacke am Werkzeugunterteil angeordnet sind.
[0011] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigt:
- Fig. 1
- ein Werkzeug zum Verbinden von Blechschalen zu einem Gehäuse eines Werkstücks mit
einem Werkstückhalter und einer Werkstückaufnahme in geöffnetem Zustand,
- Fig. 2
- das Werkzeug in einer Stellung mit einem vollständig abgesenkten Werkzeugoberteil
und erster Umformung der Blechschalenränder,
- Fig. 3
- das Werkzeug in einer Position mit zur Werkstückaufnahme bewegten Schiebern und zweiter
Umformung der Blechschalenränder mittels der Schieber,
- Fig. 4
- das vollständige Schließen des Falzes mittels Pressung der Blechschalenränder zwischen
Niederhaltern und Stützelementen,
- Fig. 5
- das Umlegen des Bords am Falz,
- Fig. 6
- eine Ausführungsvariante des Werkzeugs zum Verbinden von Blechschalen zu einem Gehäuse
eines Werkstücks in der Position gemäß Fig. 1,
- Fig. 7
- das Werkzeug gemäß Fig.6 in einer Stellung mit einem vollständig abgesenkten Werkzeugoberteil
und erster Umformung der Blechschalenränder,
- Fig. 8
- das Werkzeug in einer Position mit zur Werkstückaufnahme bewegten Schiebern und zweiter
Umformung der Blechschalenränder mittels der Schieber,
- Fig. 9
- das vollständige Schließen des Falzes mittels Pressung der Blechschalenränder zwischen
Werkstückhalter und Stützstempel,
- Fig. 10
- das Werkzeug in der geöffneten Position nach dem Herstellen der Falzverbindung,
- Fig. 11
- eine Ausführungsvariante des Werkzeugs gemäß Fig. 7,
- Fig. 12
- einen Schnitt durch ein Werkzeug zum Falzen von Blechrandabschnitten auf einer Seite
nach oben und auf der anderen Seite nach unten,
- Fig. 13
- eine Ausführungsvariante des Werkzeugs zum Verbinden von Blechschalen zu einem Gehäuse
eines Werkstücks in der Position gemäß Fig. 1 oder 6,
- Fig. 14
- eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit XIV in Fig. 13,
- Fig. 15
- das Werkzeug gemäß Fig. 13 in einer Stellung mit vollständig abgesenktem Werkzeugoberteil,
- Fig. 16
- das Werkzeug gemäß Fig. 13 mit seitlich zugeführten Schiebern für die zweite Umformung,
- Fig. 17
- das Werkzeug gemäß Fig. 16 nach der zweiten Umformung,
- Fig. 18
- das vollständige Schließen des Falzes,
- Fig. 19
- das Umlegen eines Bords am Falz.
[0012] Die Fig. 1 zeigt ein Werkzeug 1, das im Wesentlichen aus einem Werkzeugoberteil 2
mit daran befestigten Abkantbacken 3, 3* und einem zwischen diesen verschiebbar gehaltenen
Werkstückhalter 4 sowie einem ortsfesten Werkzeugunterteil 5 mit darauf befestigten
Führungsbacken 6, 6* und in einer zwischen diesen verschiebbar gehaltenen Werkstückaufnahme
7 besteht. Das Werkzeugoberteil 2 mit dem jeweils von diesen getragenen Bauteilen
ist senkrecht zu einer Ebene E bewegbar, d.h. in Richtung auf das Werkzeugunterteil
5 absenkbar. In das geöffnete Werkzeug wird gemäß Fig. 1 ein zu fertigendes Werkstück
10 eingelegt. Dieses Werkstück 10 umfasst ein inneres Rohr 8 und ein Gehäuse 9, wobei
zwischen dem Rohr 8 und dem Gehäuse 9 ein Hohlraum 11 gebildet ist, der beispielsweise
mit einem Isolations- bzw. Dämmmaterial gefüllt sein kann. Das Gehäuse 9 besteht aus
zwei Blechschalen 12 und 13, die nach außen gebördelte Ränder aufweisen, an denen
die Blechschalen 12, 13 aneinanderliegen. Das Werkstück 10 liegt in einer an der oberen
Stirnseite der Werkstückaufnahme 7 ausgebildeten Vertiefung 14. Über dem Werkstück
10 befinden sich in einem ausreichenden Abstand zwei Niederhalter 15, 15*, die zwischen
den Abkantbacken 3, 3* und dem Werkstückhalter 4 geführt sind. Der Abstand 16 ist
die Distanz der Abkantbacken 3, 3* zueinander. Der Werkstückhalter 4 und die Werkstückaufnahme
7 haben eine gemeinsame Längsachse L.
[0013] In der in Fig. 1 gezeigten relativen Lage des Werkzeugoberteils 2 zu der Werkstückaufnahme
7 ermöglicht der gegebene Abstand das Einlegen des Werkstücks 10 in die Vertiefung
14 der Werkstückaufnahme 7 zum Zwecke des Verbindens der beiden Blechschalen 12, 13
mittels Falzen, um auf diese Weise ein mechanisch stabiles Gehäuse zu bilden. Seitlich
neben der Werkstückaufnahme 7 sind Stützelemente 17, 17* vorgesehen, die in einem
Abstand 18 zwischen den Führungsbacken 6, 6* verschiebbar gehalten sind. Die Werkstückaufnahme
7 weist zu beiden Seiten Stufen 19 auf, so dass ein Abschnitt 20 mit geringerer Dicke
gebildet ist, der zwischen entsprechenden Abschnitten 21 der Stützelemente 17, 17*
gleitverschieblich geführt ist. Die Werkstückaufnahme 7 steht mit ihrem unteren Ende
7' in Wechselwirkung mit einer durch das Werkzeugunterteil 5 geführten Stange 22,
die mit ihrem anderen Ende auf einer Druckfeder 23 abgestützt ist. Das untere Ende
der Stützelemente 17, 17* steht in Wechselwirkung mit durch das Werkzeugunterteil
5 geführten Bolzen 24, die jeweils von Druckfedern 25 kraftbeaufschlagt sind.
[0014] Die zwischen Werkstückhalter 4 und Abkantbacken 3, 3 geführten Niederhalter 15, 15*
sind mit einem nach innen gerichteten Vorsprung 26, 26* versehen, der jeweils in eine
Nut 27, 27* an der Oberfläche des Werkstückhalters 4 ragt. Die Länge der Nut 27, 27*
in vertikaler Richtung ist wesentlich größer, als die Dicke des Vorsprungs 26, 26*,
so dass eine begrenzte Verschiebbarkeit des Werkstückhalters 4 zu den Niederhaltern
15, 15* gegeben ist. Die dem Werkzeugoberteil 2 zugewandte Seite des Werkstückhalters
4 steht mit einer durch das Werkzeugoberteil 2 ragenden Stange 32 in Wechselwirkung,
wobei das andere Ende der Stange 32 von einer Druckfeder 33 beaufschlagt ist. An dem
Ende des Werkstückhalters 4, das dem Werkstück 10 zugewandt ist, weist der Werkstückhalter
4 eine Vertiefung 28 auf, deren Kontur der Blechschale 12 entspricht. In den Abkantbacken
3, 3* sind an dem Ende, das an dem Werkzeugoberteil 2 liegt, Schieber 29, 29* angeordnet,
die sich in der in Fig. 1 gezeigten äußeren Lage vollständig außerhalb des Abstandes
16 befinden. Am innen liegenden Ende weisen die Schieber 29, 29* einen durch eine
Schulter 30, 30* gebildeten Vorsprung 31, 31* auf.
[0015] Nachdem das Werkstück 10 in das Werkzeug 1 eingelegt ist, wie sich dies aus Fig.
1 ergibt, werden die notwendigen Arbeitsschritte zum Verbinden der Blechschalen 12,
13 anhand der Figuren 2 bis 5 näher beschrieben. Dabei erfolgt zunächst ein Absenken
des Werkzeugoberteils 2 mit den von diesen getragenen Bauteilen in Richtung auf das
Werkzeugunterteil 5, so dass die Stirnseite der Niederhalter 15, 15* auf den Rändern
der Blechschale 12 zur Anlage kommt, und dann der Werkstückhalter 4 die Blechschale
umschließt und sich ebenfalls auf den Blechschalenrändern abstützt. Es ergibt sich
dabei eine relative Verschiebung der Niederhalter 15, 15* zum Werkstückhalter 4, so
dass die Vorsprünge 26, 26* am oberen Ende der Nuten 27, 27* anliegen.
[0016] Das Werkzeugoberteil wird nach unten bewegt, wodurch eine Verschiebung des Werkstückhalters
4 und der Niederhalter 15, 15* erfolgt, bis diese an dem Werkzeugoberteil 2 zur Anlage
kommen. Durch weiteres Absenken des Werkzeugoberteils 2 wird der Werkstückhalter 4
gegen die Blechschale 12 bewegt, so dass diese in der Vertiefung 28 aufgenommen wird.
Dabei stehen sich der Werkstückhalter 4 und die Werkstückaufnahme 7 an der Verbindungsebene
E gegenüber.. Da die Kraft der Feder 33 stärker ist, als die der Federn 23, 25 wird
bei weiterem Absenken des Werkzeugoberteils 2 die Werkstückaufnahme 7 in Richtung
auf das Werkzeugunterteil 5 bewegt, so dass die Ränder der Blechschale 13 an den Stirnflächen
der Stützelemente 17, 17* zur Anlage kommen. Durch weiteren Abwärtshub stützen sich
die Stufen 19 der Werkstückaufnahme 7 an den Abschnitten 21, 21* der Stützelemente
17, 17* ab, und sowohl die Stützelemente 17, 17* als auch die Werkstückaufnahme 7
schlagen an dem Werkzeugunterteil 5 an. Letzteres hat zur Folge, dass die Stange 22
und die Bolzen 24 im Werkzeugunterteil 5 verschoben sind, so dass sie auf der Unterseite
um ein entsprechendes Maß hervorstehen. Mit weiterer Bewegung des Werkzeugoberteils
2 nach unten werden auch die Abkantbacken 3, 3* so weit nach unten gefahren, dass
sie die äußeren Abschnitte der Blechschalenränder der Blechschale 12 am Außenrand
der Stützelemente 17, 17* mindestens annährend rechtwinklig nach unten abkanten. Diese
Verschiebung bedingt auch eine Verschiebung der Stange 32 im Werkzeugoberteil 2, so
dass die Stange 32 an dessen Oberseite hervorsteht, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist.
[0017] Dann wird das Werkzeug nach einem Zwischenhub in die in Fig. 3 gezeigte Position
gefahren, wobei durch die Druckfedern 23, 25 die Stange 22 und die Bolzen 24 wieder
relativ zu den Führungsbacken 6, 6* verschoben sind. Das Werkzeugoberteil 2 ist nun
in einer Stellung, in der das obere Ende der Stange 32 wieder bündig mit der Oberkante
des Werkzeugoberteils 2 ist. In dieser Stellung des Werkzeugoberteils 2 sind die Abkantbacken
3, 3* über die Ebene der Blechschalenränder angehoben, aber der Werkstückhalter 4
und der Niederhalter 15, 15* liegen noch an der Blechschale bzw. deren Rändern. Weiter
sind in Fig. 3 die radialen Schieber 29, 29* zur Stange 32 hin verschoben, so dass
deren jeweiliger Vorsprung 31, 31* sich in geringem Abstand zur Stange 32 befindet.
Damit ragen die Schieber 29, 29* so weit in den Abstand 16 hinein, dass sie in Anlage
mit den oberen Stirnflächen von Werkstückhalter 4 und Niederhalter 15, 15* gebracht
sind und somit eine Längsverschiebung in den Abkantbacken 3, 3* blockieren. Außerdem
sind zwei linear von der Seite zur Werkstückaufnahme 7 bewegte Schieber 34, 34* in
Stellung gebracht, die in Distanzstücken 37, 37* angeordnet sind. Diese Distanzstücke
37, 37* sind in den Abstand zwischen Abkantbacken 3, 3* und Führungsbacken 6, 6* in
Richtung auf die Werkstückaufnahme bewegbar. Hierfür ist es erforderlich, dass die
Abkantbacken 3, 3* einen Abstand zu den Distanzstücken 37, 37* aufweisen, der ausreicht,
um eine Abwärtsbewegung des Werkzeugoberteils 2 zu ermöglichen. Diese Schieber 34,
34* weisen jeweils eine Schrägfläche 35, 35* mit einem Winkel von ca. 45° zur Längsachse
der Schieber 34, 34* auf. Da im ersten Verformungsschritt gemäß Fig. 2 die Ränder
der Blechschale 12 nach unten abgewinkelt wurden, verlaufen die Schrägflächen 35,
35* von der Werkstückaufnahme 7 weg nach oben.
[0018] Die Fig. 3 zeigt das so genannte Zurichten, wobei das Werkzeugoberteil 2 abgesenkt
wird und somit die Schrägflächen 35, 35* eine Kraft auf die abgewinkelten Abschnitte
der Ränder ausüben und diese in Richtung auf die Werkstückaufnahme 7 um die Ränder
der Blechschale 13 biegen, bis sie einen Winkel von ca. 45° zur Längsachse der Werkzeugaufnahme
7 einnehmen. Während des Umbiegens mittels der Schieber 34, 34* sind die Ränder der
Blechschale 12 auf ihrer Oberseite mittels der Niederhalter 15, 15* abgestützt. Alternativ
wäre es auch möglich, die in den Distanzstücken 37, 37* gehaltenen Schieber 34, 34*
statt mit einer Schrägfläche mit einem Radius zu versehen und einen solchen Schieber
zur Werkstückaufnahme zu bewegen und auf diese Weise das Biegen der Ränder um einen
Winkel von 45° oder größer zu erreichen.
[0019] Nachdem die Schieber 34, 34* mit den Distanzstücken 37, 37* wieder seitlich nach
außen bewegt worden sind und auch die radialen Schieber 29, 29* wieder außerhalb des
Abstands 16 liegen, wird das Werkzeugoberteil 2 nach unten bewegt, so dass die Abkantbacken
3, 3* wieder die Ränder der Blechschalen umgeben, wie dies aus Fig. 4 ersichtlich
ist. Das Werkzeugoberteil 2 wird so weit nach unten bewegt, dass die Stirnflächen
der Stützelemente 17, 17* auf den nach innen gebogenen Abschnitt der Ränder der Blechschale
12 treffen und durch eine restliche Bewegung in dieser Richtung den Falz schließen.
[0020] Sofern gewünscht, kann das Werkzeug 1 geöffnet werden, wobei das Werkstück 10 auf
der Werkstückaufnahme 7 liegt und die durch das Falzen der Blechschalen gebildeten
Borde seitlich überstehen. In dieser Position können die Borde der Falzverbindungen
mit Schweißpunkten versehen werden, die beispielsweise mit einer Schweißzange erzeugt
werden.
[0021] Ausgehend von der Stellung gemäß Fig. 4 kann - sofern die Borde breit genug sind
- nun noch ein Umlegen der Borde der Falzverbindungen erfolgen, falls das Abstehen
der Borde im Wesentlichen senkrecht zur Gehäusewand nicht gewünscht wird oder beim
späteren Einsatz des Werkstücks 10 störend ist. Das Umlegen der Borde führt zu einem
besseren Halt der Falzverbindung. Hierzu ist es erforderlich, dass die Stützelemente
17, 17* in Bezug auf die Werkstückaufnahme 7 in einer etwas abgesenkten Position bleiben,
wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Dabei weisen die Stufen 19, 19* der Werkstückaufnahme
7 einen Abstand zum Abschnitt 21 der Stützelemente 17, 17* auf. Um diesen Abstand
aufrechtzuerhalten, sind zwischen das untere Ende der Werkstückaufnahme 7 und das
Werkzeugunterteil 5 Distanzstücke 36 geschoben, wodurch die Werkstückaufnahme 7 abgestützt
ist. Es werden dann die Schieber 29, 29* etwas in den Abstand 16 hineingeschoben,
und zwar so weit, dass die Schultern 30, 30* hinter die Niederhalter 15, 15* greifen
und die Vorsprünge 31, 31* an der Außenfläche des Werkstückhalters 4 anliegen, wie
dies aus Fig. 5 ersichtlich ist. Dann wird das Werkzeugoberteil 2 nach unten bewegt
und mit diesem auch die Abkantbacken 3, 3* und die Niederhalter 15, 15*, die dann
den Bord des Falzes umlegen, im vorliegenden Beispiel um 90° nach unten gerichtet.
[0022] In Fig. 6 ist ein Werkzeug 1 dargestellt, das im Wesentlichen aus einem Werkzeugoberteil
2 und daran aufgenommenen Abkantbacken 43, 43* und einem zwischen diesen verschiebbar
gehaltenen Werkstückhalter 44 sowie einem ortsfesten Werkzeugunterteil 5 mit daran
befestigten Führungsbacken 46, 46* und einer zwischen diesen verschiebbar gehaltenen
Werkstückaufnahme 47 besteht. In den Abkantbacken 43, 43* sind benachbart zum Werkzeugoberteil
2 Schieber 39, 39* angeordnet, die sich in der in Fig. 6 gezeigten äußeren Position
außerhalb eines Abstandes 48 befinden, der zwischen den Abkantbacken 43, 43* gebildet
ist. Der Werkstückhalter 44 weist an seinem zur Werkstückaufnahme 47 gerichteten Ende
eine Vertiefung 40 auf, neben der seitliche Niederhalteflächen 41 ausgebildet sind.
Das dem Werkzeugoberteil 2 zugewandte Ende des Werkstückhalters 44 steht mit der Stange
32 in Wechselwirkung, wobei das andere Ende der Stange 32 von der Druckfeder 33 beaufschlagt
ist.
[0023] In der in Fig. 6 gezeigten relativen Lage des Werkzeugoberteils 2 zum Werkzeugunterteil
5 ermöglicht der gegebene Abstand zwischen dem Werkstückhalter 44 und der Werkstückaufnahme
47 das Einlegen des Werkstücks 10 in eine Vertiefung 42 an der Oberseite der Werkstückaufnahme
47. An der Oberseite der Führungsbacken 46, 46* sind seitlich neben der Werkstückaufnahme
47 sich erstreckende Stützstempel 49, 49* angeformt, an deren oberen Enden Stützflächen
50, 50* ausgebildet sind. Das untere Ende der Werkstückaufnahme 47 steht mit der Stange
22 in Wechselwirkung, deren anderes Ende von der Druckfeder 23 beaufschlagt ist. Wie
aus Fig. 6 ersichtlich ist, sind die seitlichen Ränder neben der Vertiefung 42 sehr
schmal, so dass eine exakte Positionierung der Blechschalen 12, 13, die das Gehäuse
bilden, kaum möglich ist. Um das Positionieren zu erleichtern, kann zu diesem Zweck
die Werkstückaufnahme 47 abgesenkt werden, so dass sich die Stützflächen 50, 50* auf
derselben Höhe befinden, wie die Ränder der Vertiefung 42, so dass Auflageflächen
für die Ränder der Blechschale 13 vorhanden sind.
[0024] Nachdem das Werkstück 10 in die Vertiefung 42 der Werkstückaufnahme 47 eingelegt
ist, kann der erste Verformungsschritt der Blechschalenränder ausgeführt werden, was
anhand der Fig. 7 erläutert wird. Hierzu erfolgt ein Absenken des Werkzeugoberteils
2 mit den von diesem getragenen Bauteilen in Richtung auf das Werkzeugunterteil 5,
so dass in der Vertiefung 40 des Werkstückhalters 44 die Blechschale 12 aufgenommen
wird und die Niederhalteflächen 41 zur Anlage an den Blechschalenrändern gelangen.
Bei weiterer Bewegung des Werkzeugoberteils 2 nach unten wird die Werkstückaufnahme
47 von dem Werkstückhalter 44 zum Werkstückunterteil 5 bewegt, bis sie an diesem anliegt.
Dann sind die Ränder der Blechschalen 12, 13 gegeneinander gepresst, und die Abkantbacken
43, 43* werden so weit nach unten geschoben, dass die überstehenden Abschnitte der
Ränder der Blechschale 12 mittels der Abkantbacken 43, 43* am Außenrand der Stützstempel
49, 49* mindestens annährend rechtwinklig nach unten abgekantet werden. In dieser
Position, in der die Werkstückaufnahme 47 gegen das Werkzeugunterteil 5 und der Werkstückhalter
44 gegen das Werkzeugoberteil 2 gepresst sind stehen die Stangen 22, 32 jeweils auf
der Außenseite von Werkzeugunterteil und Werkzeugoberteil heraus.
[0025] Dann wird das Werkzeug 1 in die in Fig. 8 gezeigte Position gefahren, wobei zunächst
das Werkzeugoberteil 2 so weit angehoben wird, dass die Abkantbacken 43, 43* sich
oberhalb der Blechschalenränder befinden. Aufgrund der Kraft der Druckfeder 33 hält
die Stange 32 den Werkstückhalter 44 in Anlage am Werkstück 10. Die Schieber 39, 39*
sind in Richtung auf die Stange 32 verschoben und blockieren so eine Relativbewegung
des Werkstückhalters. Die Werkstückaufnahme 47 folgt dieser Aufwärtsbewegung aufgrund
der Kraft der Druckfeder 23. Da sich das Werkstück 10 in einer höheren Position befindet,
als die Stützflächen 50, 50* wird ein Abstand gebildet, in den die von Distanzstücken
37, 37* gehaltenen Schieber 34, 34* von der Seite her eingerückt werden. Die Distanzstücke
37, 37* sind auf den Führungsbacken 46, 46* verschiebbar geführt und passen in den
Abstand zwischen Abkantbacken 43, 43* und Führungsbacken 46, 46*. Da die Schieber
34 mit in einem Winkel von ca. 45° zur Längsachse des Schiebers 34 geneigten Schrägflächen
35, 35* versehen sind, wie dies auch in Fig. 3 der Fall ist, erfolgt der als Zurichten
bezeichnete zweite Verformungsschritt der Blechschalenränder, nämlich das Biegen der
um 90° nach unten abgekanteten Abschnitte um ca. 45° zu der Werkstückaufnahme 47 hin.
Die Verformung erfolgt durch das seitliche Fahren der der Distanzstücke mit den Schiebern
34, 34* in Richtung auf die Werkstückaufnahme 47.
[0026] Nachdem die Distanzstücke 37, 37* mit den Schiebern 34, 34* wieder seitlich nach
außen bewegt worden sind und auch die Schieber 39, 39* wieder außerhalb des Abstandes
48 liegen, wird das Werkzeugoberteil 2 nach unten bewegt, so dass der Werkstückhalter
44 das Werkstück 10 und die Werkstückaufnahme 47 nach unten drückt, bis die Werkstückaufnahme
am Werkzeugunterteil 5 anliegt. Durch weiteres Absenken des Werkzeugoberteils 2 gelangen
die Stützflächen 50, 50* der Stützstempel 49, 49* auf den nach innen umgebogenen Abschnitt
der Ränder der Blechschale 12 und durch eine restliche Bewegung des Werkzeugoberteil
2 nach unten wird der Falz vollständig geschlossen. Dabei umgeben die Abkantbacken
43, 43* wieder die Ränder der Blechschalen, wie dies aus Fig. 9 ersichtlich ist.
[0027] Da nun der Falz erzeugt ist, wird das Werkzeug geöffnet, wie dies in Fig. 10 dargestellt
ist, wobei sich das Werkzeugoberteil 2 in der höchsten Position befindet. Da die Borde
der Falzverbindungen seitlich über die Breite der Werkstückaufnahme 47 überstehen,
können in dieser Position weitere Arbeitsgänge zur Sicherung der Falzverbindungen
durchgeführt werden, beispielsweise das Anbringen von Schweißpunkten oder das Abwinkeln
oder Umlegen des Bords an der Falzverbindung mittels eines Biegewerkzeugs. Die Zugänglichkeit
des an den Blechrändern gebildeten Bords ist durchaus gegeben.
[0028] Die Fig. 11 zeigt eine Ausführungsvariante des Werkzeugs 1, das dafür vorgesehen
ist, auf den unterschiedlichen Seiten des Gehäuses 9 des Werkstücks 10 an den Rändern
der Blechschalen 12, 13 auf der einen Seite eine nach oben geformte Falzverbindung
und auf der anderen Seite eine nach unten geformte Falzverbindung zu erzeugen. Zu
diesem Zweck ist am Werkzeugoberteil 2 auf der rechten Seite des Werkstückhalters
54 eine Abkantbacke 53* mit einem Schieber 51 angeordnet, wohingegen auf der linken
Seite des Werkstückhalters 54 eine Führungsbacke 56 mit einem Stützstempel 58 vorgesehen
ist. Der Werkstückhalter 54 ist bezogen auf die Mittellängsachse M unsymmetrisch,
wobei auf der rechten Seite neben einer Vertiefung 52 eine Niederhaltefläche 59 vorgesehen
und auf der linken Seite ein spitzer Rand geformt sind. Auf der Seite mit dem spitzen
Rand des Werkstückhalters 54 befindet sich der Stützstempel 58. Am Werkzeugunterteil
5 ist eine Werkstückaufnahme 57 angeordnet, die spiegelbildlich zum Werkstückhalter
54 ausgebildet, bezüglich der Länge jedoch kürzer ist. Die Werkstückaufnahme 57 ist
mit einer Vertiefung 55 versehen, in der das Werkstück 10 aufgenommen ist. Ebenso
sind die am Werkzeugunterteil 5 befestigten Führungsbacke 56* und Abkantbacke 53 von
gleicher Kontur, aber spiegelbildlich zu den am Werkzeugoberteil befestigten Bauelementen.
Bei dem in Fig. 11 gezeigten Arbeitsgang wird der Blechrand auf der linken Seite nach
oben und der Blechrand auf der rechten Seite nach unten mittels der Abkantbacken 53,
53* umgeformt. Die Werkstückhalter 54 und Werkstückaufnahme 57 sind jeweils durch
federbelastete Stangen 60 abgestützt.
[0029] Die Fig. 12 zeigt eine Ausführung des Werkzeugs 1, bei dem an dem Werkzeugoberteil
2 auf der linken Seite eine Abkantbacke 43 und auf der rechten Seite eine Führungsbacke
46* angeordnet sind. Entsprechend liegen diesen eine am Werkzeugunterteil 5 befestigte
Abkantbacke 43* und Führungsbacke 46 gegenüber. Zwischen Abkantbacke 43 und Führungsbacke
46* ist ein Werkstückhalter 64 verschiebbar angeordnet, der bezogen auf die Längsachse
L unsymmetrisch ausgebildet ist. In Ausnehmungen 61, 62 der Abkantbacke 43 und Führungsbacke
46* sind Schieber 63 angeordnet, deren Funktion derjenigen der Schieber 39, 39* in
Fig. 8 entspricht. Zwischen Abkantbacke 43* und Führungsbacke 46 ist eine Werkstückaufnahme
67 verschiebbar angeordnet, die ebenfalls bezogen auf die Längsachse L unsymmetrisch
ist. Im Abstand zwischen Abkantbacke und Führungsbacke ist auf jeder Seite ein Distanzstück
37, 37* mit einem darin fest aufgenommenen Schieber 34, 34* dargestellt, wobei diese
zum Zwecke des Umbiegens des Blechabschnitts um 45° zum Werkstück 10 hin bewegt werden.
Da durch die Abkantbacke 43 der Blechrand um 90° nach unten verformt worden ist, besitzt
der Schieber 34 eine nach oben verlaufende Schrägfläche 35, während der Schieber 34*
eine nach unten verlaufende Schrägfläche 35* besitzt, da die Abkantbacke 43* den Blechrand
um 90° nach oben verformt hat. Auch die Abkantbacke 43* und Führungsbacke 46 weisen
Aüsnehmungen 61, 62 mit darin angeordneten Schiebern 63 auf. Die Arbeitsweise dieses
Werkzeugs 1 entspricht derjenigen, wie sie zu den Figuren 6 bis 10 beschrieben ist,
mit dem einzigen Unterschied, dass beim Werkzeug gemäß Fig. 12 an den auf beiden Seiten
befindlichen Rändern jeweils spiegelbildliche Arbeitsschritte ausgeführt werden, d.h.
auf der linken Seite wird ein Falz nach unten und auf der rechten Seite ein Falz nach
oben erzeugt.
[0030] In den beschriebenen Ausführungsbeispielen sind als Stellmittel für die Stangen und
Bolzen Druckfedern dargestellt. Selbstverständlich können auch andere Stellmittel
vorgesehen werden, insbesondere Pneumatikzylinder, Stellmotoren oder dergleichen.
Das Werkzeug kann beispielsweise in eine Presse eingebaut werden, die als Antrieb
des Werkzeugs für die Hubbewegung dient. Es ist jedoch auch möglich, das Werkzeug
in einer Vorrichtung mit einem Antriebsaggregat, beispielsweise einem Pneumatik- oder
Hydraulikzylinder einzusetzen. Weiterhin ist es möglich, das Werkzeug mit einem eigens
dafür geschaffenen Rahmen und einem Antrieb zu versehen, so dass diese Kombination
eine stets fertig einsetzbare Einheit bildet und das Werkzeug nicht erst in einer
Presse oder Arbeitsvorrichtung installiert werden muss.
[0031] In Fig. 13 ist ein Werkzeug 1 dargestellt, das im Wesentlichen aus dem Werkzeugoberteil
2 und daran aufgenommenen Abkantbacken 3*, 43 und einem zwischen diesen verschiebbar
gehaltenem Werkstückhalter 64 sowie dem Werkzeugunterteil 5 mit daran befestigten
Führungsbacken 46, 46* und der zwischen diesen verschiebbar gehaltenen Werkstückaufnahme
47 besteht. Am unteren Ende weist der Werkstückhalter 64 eine Vertiefung 63 auf. Das
Werkzeugunterteil 5 mit den von diesem getragenen Teilen entspricht der Ausführung
in Fig. 6. Aus diesem Grund stimmen auch die Bezugszeichen für gleiche Teile mit denjenigen
der Fig. 6 überein. Am Werkzeugoberteil 2 entspricht die auf der rechten Seite gezeigte
Abkantbacke 3* derjenigen in Fig. 1, wobei zwischen der Abkantbacke 3* und dem Werkstückhalter
64 ein Niederhalter 15* angeordnet ist. Dieser Niederhalter 15* ist relativ zum Werkstückhalter
64 begrenzt verschiebbar, so wie dies zur Fig. 1 beschrieben ist. In der Abkantbacke
3* ist der Schieber 29* angeordnet, der genauso ausgebildet ist wie in Fig. 1 und
auch dieselbe Funktion erfüllt. Die auf der linken Seite in Fig. 13 gezeigte Abkantbacke
43 mit dem darin angeordneten Schieber 39 entspricht exakt der Ausführung in Fig.
6. In der in Fig. 13 gezeigten relativen Lage des Werkzeugoberteils 2 zum Werkzeugunterteil
5 ist der Abstand zwischen dem Werkstückhalter 64 und der Werkstückaufnahme 47 groß
genug, dass ein Werkstück 10 in die Vertiefung 42 an der Oberseite der Werkstückaufnahme
47 eingelegt werden kann.
[0032] Die Fig. 14 zeigt in vergrößerter Darstellung die Einzelheit XIV in Fig. 13. In der
Vertiefung 42 der Werkstückaufnahme 47 liegt das Werkstück 10, das ein inneres Rohr
8 und ein Gehäuse 9 umfasst. Zwischen dem Rohr 8 und dem Gehäuse 9 ist ein Hohlraum
11 gebildet, der beispielsweise mit einem Isolations- bzw. Dämmmaterial gefüllt sein
kann. Das Gehäuse 9 besteht aus zwei Blechschalen 12, 13, die nach außen gebördelte
Ränder 61, 62 aufweisen, an denen die Blechschalen 12, 13 aneinander liegen. Im Ausführungsbeispiel
der Fig. 14 ist der Rand 61 der Blechschale 12 breiter als der Rand 62 der Blechschale
13, es ist jedoch auch möglich, beide Ränder 61, 62 in gleicher Breite auszuführen.
[0033] Nachdem das Werkstück 10 in die Vertiefung 42 der Werkstückaufnahme 47 eingelegt
ist, kann der erste Verformungsschritt ausgeführt werden, was anhand der Fig. 15 erläutert
wird. Hierzu erfolgt ein Absenken des Werkzeugoberteils 2 mit den von diesem getragenen
Bauteilen in Richtung auf das Werkzeugunterteil 5, so dass in der Vertiefung 63 des
Werkstückhalters 64 die Blechschale 12 aufgenommen wird und der Niederhalter 15* einerseits
und die Niederhaltefläche 41 andererseits zur Anlage an den Blechschalenrändern gelangen.
Bei weiterer Bewegung des Werkzeugoberteils 2 nach unten wird die Werkstückaufnahme
47 von dem Werkstückhalter 64 und dem Niederhalter 15* zum Werkstückunterteil 5 bewegt,
bis sie an diesem anliegt. Auf diese Weise werden die Ränder 61, 62 (vgl. Fig. 14)
der Blechschalen 12, 13 gegeneinander gepresst. Dann werden die Abkantbacken 3*, 43
so weit nach unten geschoben, dass die überstehenden Ränder 61 der Blechschale 12
mittels der Abkantbacken am Außenrand der Stützstempel 49, 49* mindestens annähernd
rechtwinklig nach unten abgekantet werden.
[0034] Die Fig. 16 zeigt das Werkzeugoberteil 2 in einer hochgefahrenen Position und auch
die Werkstückaufnahme 47 ist von der Druckfeder 23 in die Ausgangsposition zurückgeführt
worden. An den Rändern 61 der Blechschale 12 sind die abgekanteten Abschnitte zu erkennen.
Die Schieber 29*, 39 sind zu der Stange 32 hin verschoben und blockieren so eine Relativbewegung
des Werkstückhalters 64. Distanzstücke 37, 37* mit darin gelagerten Schiebern 34,
34* werden von der Seite her eingerückt.
[0035] Danach wird gemäß Fig. 17 das Werkzeugoberteil 2 wieder abgesenkt, bis sich die Abkantbacken
3*, 43 auf den Distanzstücken 37, 37* abstützen und der Werkstückhalter 64 mit dem
Niederhalter 15* auf den Rändern der Blechschale 12 liegen. Durch die Schieber 34,
34*, die mit einem Winkel von ca. 45° zur Längsachse des Schiebers geneigten Schrägflächen
35, 35* versehen sind, erfolgt das Zurichten der Ränder der Blechschale 12 als zweiter
Verformungsschritt, nämlich um weitere 45° zur Werkstückaufnahme 47 hin.
[0036] Danach wird das Werkzeugoberteil 2 leicht angehoben, so dass die Distanzstücke 37,
37* mit den Schiebern wieder seitlich nach außen bewegt werden können. Auch die Schieber
29* und 39 sind wieder von der Stange 32 weg bewegt. Danach wird das Werkzeugoberteil
2 nach unten bewegt, wie dies in Fig. 18 dargestellt ist. Dabei drückt der Werkstückhalter
64 das Werkstück 10 und die Werkstückaufnahme 47 nach unten, bis die Werkstückaufnahme
am Werkzeugunterteil 5 aufliegt. Durch weiteres Absenken des Werkzeugoberteils 2 gelangen
die Stützflächen 50, 50* der Stützstempel 49, 49* auf den nach innen gebogenen Abschnitt
der Ränder der Blechschale 12 und durch eine restliche Bewegung des Werkzeugoberteils
2 nach unten wird der Falz vollständig geschlossen.
[0037] Auf der rechten Seite in Fig. 19 kann nun ein Umlegen des Bords der Falzverbindung
erfolgen. Hierzu wird ein Schieber 65 zwischen die Unterseite der Werkstückaufnahme
47 und das Werkzeugunterteil 5 geschoben, damit keine Relativbewegung zwischen den
Führungsbacken 46, 46* und der Werkstückaufnahme 47 erfolgt. Der in der Abkantbacke
3* angeordnete Schieber 29* wird nach innen verschoben, so dass die Schulter 30* hinter
den Niederhalter 15* greift. Dann wird das Werkzeugoberteil 2 nach unten bewegt, wodurch
der Niederhalter 15* den Bord des rechten Falzes umlegt, im vorliegenden Beispiel
um 90°.
[0038] In Fig. 13 bis 19 ist lediglich ein Niederhalter 15* dargestellt. Es ist jedoch auch
möglich, rechts und links Niederhalter anzuordnen, so dass ein Umlegen des Bords der
Falze auf beiden Seiten möglich ist. In diesem Fall werden alle vom Werkzeugoberteil
2 getragenen Teile spiegelbildlich zur Längsachse L des Werkstückhalters 64 ausgebildet.
Ein wesentlicher Vorteil der Ausführungsvariante gemäß Fig. 13 bis 19 ist darin zu
sehen, dass eine Kombination der einfachen Ausführung, wie sie in Fig. 6 gezeigt ist,
mit der Möglichkeit des Umlegens des Bords eines Falzes oder beider Falze geschaffen
ist.
1. Vorrichtung zum Verbinden von Blechschalen (12, 13) zu einem Gehäuse (9) eines Werkstücks
(10) mittels Falzen an den Rändern der Blechschalen (12, 13), umfassend ein Werkzeug
(1) mit einem ortsfesten Werkzeugunterteil (5) und einem in Richtung auf dieses beweglichen
Werkzeugoberteil (2), wobei auf dem Werkzeugunterteil (5) eine Werkstückaufnahme (7,
47, 57) angeordnet ist, die senkrecht zum Werkzeugunterteil (5) verschiebbar ist und
an ihrem oberen Ende eine Vertiefung (14, 42, 52) aufweist, in der das Werkstück (10)
aufgenommen wird, und wobei ein verschiebbar gelagerter Werkstückhalter (4, 44, 54,
64) der Werkstückaufnahme (7, 47, 57) gegenüberliegend angeordnet ist und außerdem
eine Einrichtung zum Stützen der Ränder der Blechschalen (12, 13) auf einer Seite
einer Verbindungsebene (E) und eine Einrichtung zum Abkanten auf der anderen Seite
vorgesehen sind, und wobei eine Einrichtung zum Zurichten der zu falzenden Abschnitte
an den Rändern der Blechschalen (12, 13) vorgesehen ist, die Schrägflächen (35) aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Abkanten mindestens eine Abkantbacke (3, 3*; 43, 43*; 53, 53*),
vorzugsweise zwei oder mehrere Abkantbacken (3, 3*; 43, 43*; 53, 53*) umfasst.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass je Abkantbacke (3, 3*; 43, 43*; 53, 53*) eine Führungsbacke (6, 6*; 46, 46*; 56,
56*) vorgesehen ist, die der jeweiligen Abkantbacke (3, 3*; 43, 43*; 53, 53*) gegenüberliegt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Zurichten seitlich zuführbare Schieber (34, 34*) umfasst, an
denen die Schrägflächen (35, 35*) ausgebildet sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstückhalter (4, 44, 54) und die Werkzeugaufnahme (7, 47, 57) mittels Stellmitteln
relativ zum Werkzeugoberteil (2) bzw. Werkzeugunterteil (5) verstellbar sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass Sperrelemente zum Eingriff zwischen dem Werkzeugoberteil (2) und dem Werkstückhalter
(4, 44, 54) vorgesehen sind, wobei vorzugsweise die Sperrelemente als quer oder längs
zum Werkstückhalter bzw. der Werkzeugaufnahme bewegbare Schieber (29, 29*; 39, 39*;
51, 51*) ausgebildet sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass Sperrelemente (36, 36*, 63, 65) zum Eingriff zwischen der Werkstückaufnahme (7, 47)
und dem Werkzeugunterteil (5) angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Stützen der Ränder durch Stützelemente (17, 17*) gebildet ist,
die begrenzt verschiebbar zwischen den Führungsbacken (6, 6*) und dem Werkzeughalter
(7) angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Stützen der Ränder durch Stützstempel (49, 49*) mit an deren
Stirnseiten ausgebildeten Stützflächen (50, 50*) gebildet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Stützen der Ränder durch die neben der Vertiefung (14) verlaufenden
Randflächen an der Werkstückaufnahme (7) gebildet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwischen einer Abkantbacke (3, 3*) und dem Werkstückhalter (64) ein Niederhalter
(15*) angeordnet ist, der relativ zum Werkstückhalter und zur Abkantbacke (3*) verschiebbar
ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen jeder Abkantbacke (3, 3*) und dem Werkstückhalter (4) ein Niederhalter (15,
15*) angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Führungsbacken (6, 6*; 46, 46*) auf dem Werkzeuguhterteil (5) angeordnet
sind und zwischen diesen die Werkstückaufnahme (7, 47) vorgesehen ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstückhalter (54) und die Werkstückaufnahme (57) jeweils zwischen einer Abkantbacke
(53, 53*) und einer Führungsbacke (56, 56*) angeordnet sind.
15. Vorrichtung nach einer der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Seite der Werkstückaufnahme (67) eine Führungsbacke (46) am Werkzeugunterteil
(5) und die Abkantbacke (43) am Werkzeugoberteil (2) angeordnet sind, und auf der
anderen Seite der Werkstückaufnahme (67) die Führungsbacke (46*) am Werkzeugoberteil
(2) und die Abkantbacke (43*) am Werkzeugunterteil (5) angeordnet sind.