Vorrichtung zum Umlegen einer Bördelkante eines Werkstücks durch Rollfalzen

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (2) zum Umlegen einer Bördelkante (16) eines Werkstücks (15) durch Rollfalzen mit einer Werkzeugeinheit (1), die mittels eines Antriebs gesteuert bewegbar ist. Ferner ist eine Halteeinrichtung (14) zur Halterung des Werkstücks (15) und zur Unterstützung eines Bereichs der Bördelkante (16) vorgesehen. An der Werkzeugeinheit (1) ist eine drehbar gelagerte Falzrolle (5, 6, 7) vorgesehen, die unter Druckaufbringung und bestimmter Winkelstellung entlang und in Anlage an der Bördelkante (16) zu deren Umlegung rollbar ist. Erfindungsgemäß ist die Werkzeugeinheit (1) am Antrieb an einer Schwenkachse (4) schwenkbar gelagert und um einen bestimmten Schwenkwinkel in wenigstens zwei Arbeitspositionen schwenkbar. Den wenigstens zwei Arbeitspositionen ist jeweils eine an der Werkzeugeinheit (1) drehbar gelagerte Falzrolle (5, 6, 7) zugeordnet. Die wenigstens zwei Falzrollen (5, 6, 7) weisen unterschiedlich ausgebildete und bezüglich der Bördelkantenumlegung unterschiedlich wirksame Falzrollenumfangsflächen (11, 12, 13) auf, wobei für eine wenigstens zweistufige Umlegung die Werkzeugeinheit (1) in der ersten Arbeitsposition mit der ersten Falzrolle (5) in deren Funktionsstellung und anschließend die Werkzeugeinheit (1) in der zweiten Arbeitsposition mit der zweiten Falzrolle (6) in deren Funktionsstellung entlang der Bördelkante (16) bewegbar ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umlegen einer Bördelkante eines Werkstücks durch Rollfalzen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Eine bekannte Vorrichtung zum Umlegen einer Bördelkante durch Rollfalzen (EP 0 577 876 B1) umfasst eine Werkzeugeinheit, die mittels eines Gelenkarmroboters gesteuert bewegbar ist. An der Werkzeugeinheit ist drehbar eine Falzrolle gelagert, die unter Druckaufbringung und mit bestimmter Winkelstellung entlang und in Anlage an der Bördelkante zu deren Umlegung rollbar ist.

[0003] Das Werkstück mit der vor dem Falzvorgang bereits um etwa 90° abgekanteten Bördelkante wird in eine Halteeinrichtung zur Halterung des Werkstücks und zur Unterstützung des Bereichs der Bördelkante eingelegt. Zudem ist hier die Herstellung einer Fügeverbindung zwischen zwei Blechbauteilen gezeigt, wobei mit dem Falzvorgang die Bördelkante eines äußeren Blechbauteils um einen Rand eines zweiten Blechbauteils gebördelt wird.

[0004] Der Falzvorgang erfolgt hier zweistufig, indem die zylindrische Falzrolle unter Druck mit einem Anstellwinkel dergestalt an der Bördelkante entlang geführt wird, dass diese in einer Vorfalzung um etwa 45° umgelegt wird. Anschließend wird für eine zweite Falzstufe die zylindrische Falzrolle mit ihrer Rollenachse geschwenkt dergestalt, dass für eine Endfalzung die Bördelkante vollständig um 90° umgelegt wird.

[0005] Für eine lagegenaue Führung der Falzrolle in der ersten Falzstufe als Vorfalzung wird eine mit der Falzrolle verbundene Stützrolle an einer Führungsbahn der Halteeinrichtung entlang geführt. Die von einem Gelenkarmroboter durchzuführende Führung ist dabei relativ einfach und genau zu erreichen. Die erforderliche anschließende Kippung der Falzrollenachse in Verbindung mit einem zweiten Abfahrvorgang entlang der Bördelkante erfordert dagegen aufwendige Maßnahmen. Insbesondere hebt durch diese erforderliche Kippung die Stützrolle von der Führungsbahn ab, so dass für die Endfalzvorgang eine genaue Stützrollenführung der Falzrolle nicht mehr zur Verfügung steht, was zu ungleichmäßigen und damit unbefriedigenden Falzungen führen kann.

[0006] Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Umlegen einer Bördelkante eines Werkstücks durch Rollfalzen so weiterzubilden, dass mit weniger Aufwand ein gutes Falzergebnis erzielbar ist.

[0007] Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

[0008] Gemäß Anspruch 1 ist die Werkzeugeinheit am Antrieb um eine Schwenkachse schwenkbar gelagert und um einen bestimmten Schwenkwinkel in wenigstens zwei Arbeitspositionen schwenkbar. Den wenigstens zwei Arbeitspositionen ist jeweils eine an der Werkzeugeinheit drehbar gelagerte Falzrolle zugeordnet, wobei die wenigstens zwei, den Arbeitspositionen zugeordneten Falzrollen unterschiedlich ausgebildete und bezüglich der Bördelkantenumlegung unterschiedlich wirksame Falzrollenumfangsflächen aufweisen.

[0009] Für eine wenigstens zweistufige Umlegung der Bördelkante wird für eine Vorfalzung die Werkzeugkante mit der ersten Falzrolle in deren Funktionsstellung an der Bördelkante entlang geführt. Für die anschließende Endfalzung wird dann die Werkzeugeinheit in die zweite Arbeitsposition geschwenkt und mit der zweiten Falzrolle in deren Funktionsstellung an der Bördelkante entlang geführt.

[0010] Die verwendeten Falzrollen haben unterschiedliche, für den jeweiligen Vorgang wirksame Falzrollenumfangsflächen, mit denen insbesondere Vorfalzungen und die Endfalzung durchgeführt werden können. Die dazu erforderlichen unterschiedlichen Anstellwinkel der Falzrollenumfangsflächen bezüglich der Bördelkante werden somit erfindungsgemäß durch die unterschiedlich ausgebildeten Falzrollen zur Verfügung gestellt, die lediglich in ihre gerade erforderliche Funktionsstellung geschwenkt werden müssen. Damit kann mittels eines Robotergelenkarms die Werkzeugeinheit in allen Falzstufen über die gleiche Bewegungsbahn geführt werden, im Gegensatz zum Stand der Technik, wo komplizierte Änderungen der Bewegungsbahn des Robotergelenkarms in den einzelnen Falzstufen durch die Verkippungen der Falzrolle zu berücksichtigen sind.

[0011] Eine besonders einfache geometrische Anordnung ergibt sich gemäß Anspruch 2, indem die Rollendrehachsen der wenigstens zwei Falzrollen radial zur Schwenkachse in einer senkrechten Ebene zur Schwenkachse ausgerichtet liegen und den Schwenkwinkel einschließen. Die Schwenkachse wird für einen Falzvorgang zweckmäßig etwa parallel zur aufgekanteten Bördelkante und etwa senkrecht zur an die Bördelkante angrenzenden Werkstückfläche eingestellt. Das Anfahren der unterschiedlichen Arbeitspositionen kann durch Hin- und Herschwenken der Werkzeugeinheit um die Schwenkachse erfolgen. Die Arbeitspositionen können jedoch auch durch ein Weiterdrehen in einer Richtung angefahren werden, wobei dann die Schwenkachse als Drehachse ausgebildet ist. Um die unterschiedlichen Falzrollen durch einfache Schwenkbewegungen jeweils in ihre Funktionsstellung zu bringen, ist es erforderlich, die zur Umlegung der Bördelkante wirksamen Falzrollenumfangsflächen etwa im gleichen Abstand zur Schwenkachse anzuordnen.

[0012] Grundsätzlich können die Falzrollenumfangsflächen der einzelnen Falzrollen jeweils entsprechend den vorliegenden Erfordernissen und Gegebenheiten hinsichtlich einer Vorfalzung und Endfalzung für bestimmte gewünschte Falzausbildungen ausgeführt sein. Für einfache gerade Falze sind gemäß Anspruch 3 die unterschiedlichen Falzrollenumfangsflächen in einfacher Weise als Kegelflächen mit unterschiedlichen Kegelwinkeln und/oder insbesondere für die Endfalzung als Zylinderflächen auszuführen, wodurch mit jeder der einzelnen Falzrollen unterschiedliche Anstellwinkel bezüglich der Bördelkante für eine zugeordnete stufenweise Rollfalzung erreichbar sind.

[0013] In einer besonders, bevorzugten konkreten Ausführungsform nach Anspruch 4 sind drei Falzrollen in einem Schwenkwinkelabstand von jeweils 120° vorgesehen. Eine erste Falzrolle ist dabei als Kegelrolle mit einer Kegelfläche für eine Umlegung der Bördelkante in einer ersten Vorfalzstufe um etwa 30° ausgelegt. Eine zweite Falzrolle ist entsprechend als Kegelrolle für eine zweite Vorfalzstufe mit einer Umlegung der Bördelkante um etwa 60° ausgelegt. Für die Endfalzung ist die dritte Falzrolle als Zylinderrolle ausgebildet.

[0014] Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung wird mit den Merkmalen des Anspruchs 5 erreicht, indem koaxial zu den Falzrollen Stützrollen angebracht sind, die sich auf einer vorgegebenen Führungsbahn an der Werkstück- Halteeinrichtung abstützen und dort abrollen. Da für jede Falzstufe die selbe Bewegungsbahn abgefahren wird und die unterschiedlichen Anstellwinkel bezüglich der umzulegenden Bördelkante durch die Form der einzelnen Falzrollen vorgegeben werden, kann in jeder Falzstufe die jeweilige Stützrolle an der selben Führungsbahn abrollen, wodurch in jeder Falzstufe eine gute Führung vorgegeben ist und ein insgesamt gutes Falzergebnis erzielt wird.

[0015] Die Stützrollen werden in einer einfachen Ausführungsform nach Anspruch 6 drehfest, vorzugsweise integral und materialeinheitlich mit den Falzrollen verbunden und zur Schwenkachse hinweisend angeordnet, so dass sie an einer Führungsbahn neben der Bördelkante abrollen können.

[0016] Die Werkzeugeinheit ist nach Anspruch 7 als ein eigenständiges Bauteil aufbaubar und endseitig an einen Robotergelenkarm anflanschbar. Durch unterschiedliche Flanschausbildungen kann die selbe Werkzeugeinheit ggf. mit unterschiedlichen Robotergelenkarmen kombiniert werden.

[0017] Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann sowohl für eine einfache Bördelrandausbildung als auch gemäß Anspruch 8 für eine Fügeverbindung von zwei Blechteilen verwendet werden.

[0018] Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.

[0019] Es zeigen:

Fig. 1

eine schematische, perspektivische Ansicht einer Werkzeugeinheit einer Vorrichtung zum Umlegen einer Bördelkante eines Werkstücks durch Rollfalzen,

Fig. 2

eine schematische Draufsicht auf die Werkzeugeinheit gem. Fig. 1,

Fig.

3 eine schematische Seitenansicht der Werkzeugeinheit gem. Fig. 1, und

Fig. 4

eine schematische, vergrößerte Detaildarstellung der Einzelheit A der Fig. 3.

[0020] In der Fig. 1 ist schematisch eine Werkzeugeinheit 1 einer Vorrichtung 2 zum Umlegen einer Bördelkante eines Werkstücks durch Rollfalzen perspektivisch dargestellt. Diese Werkzeugeinheit 1 ist mittels eines Antriebs, z. B. mittels eines Gelenkarmroboters gesteuert bewegbar. Dazu kann die Werkzeugeinheit 1 über den Flansch 3 an einem Robotergelenkarm angeflanscht werden, was hier jedoch aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt ist.

[0021] Die Werkzeugeinheit ist, wie dies insbesondere aus der Fig. 1 ersichtlich ist, am Antrieb um eine Schwenkachse 4 schwenkbar gelagert und kann um diese Schwenkachse 4 in bestimmten Schwenkwinkelbereichen in die entsprechenden Arbeitspositionen verschwenkt werden, was nachfolgend noch im Detail erörtert wird.

[0022] Wie dies insbesondere aus der Fig. 2 ersichtlich ist, die eine schematische Draufsicht auf die Werkzeugeinheit 1 der Fig. 1 zeigt, sind an der Werkzeugeinheit 1 beispielsweise drei drehbar gelagerte Falzrollen 5, 6 und 7 angebracht, die, wie dies insbesondere aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, unter Druckaufbringung entlang und in Anlage an einer Bördelkante 16 eines Werkstücks 15 zu deren Umlegung rollbar ist.

[0023] Wie dies den Fig. 3 und 4 weiter entnommen werden kann, weist die Vorrichtung 2 zur Halterung des Werkstücks 15 und zur Unterstützung des Bereichs der Bördelkante 16 ferner eine Halteeinrichtung 14 auf, die der Werkzeugeinheit 1 so zugeordnet ist, dass die Falzrollen 5, 6 und 7 in ihren Arbeitspositionen die Bördelkante 16 umlegen können, wie dies nachfolgend näher beschrieben wird:

[0024] Wie dies insbesondere aus der Fig. 2 ersichtlich ist, liegen die Rollendrehachsen 8, 9 und 10 der Falzrollen 5, 6 und 7 radial zur Schwenkachse 4 in einer senkrechten Ebene zur Schwenkachse 4. Die drei Falzrollen 5, 6 und 7 sind jeweils in einem Schwenkwinkelabstand von 120° angeordnet, wobei die erste Falzrolle 5 eine Kegelfläche 11 für eine Umlegung der Bördelkante 16 in einer ersten Falzstufe als erster Vorfalzung um etwa 30° aufweist. Eine derartige erste Vorfalzung erfolgt somit dann, wenn die erste Falzrolle 5 über die Werkzeugeinheit 1 in ihre entsprechende Arbeitsposition im Bereich der Halteeinrichtung 14 verschwenkt wird, was hier jedoch nicht dargestellt ist.

[0025] Anschließend kann dann die zweite Falzrolle 6, die eine Kegelfläche 12 für eine Umlegung der Bördelkante 16 in einer zweiten Falzstufe als zweiter Vorfalzung um etwa 60° aufweist, in ihre entsprechende Arbeitsposition an der Halteeinrichtung 14 verschwenkt werden, was hier ebenfalls nicht dargestellt ist.

[0026] Schließlich wird die dritte Falzrolle 7, die als Zylinderrolle mit einer Zylinderfläche 13 für eine vollständige Umlegung der Bördelkante 16 in einer dritten Falzstufe als Endfalzung um etwa 90° ausgebildet ist, in ihre in den Fig. 3 und 4 schematisch dargestellte Arbeitsposition verschwenkt.

[0027] Wie dies aus den Fig. 3 und 4 weiter ersichtlich ist, wird bei diesem Umbördeln ein äußeres Blechteil 17 durch die nacheinander stufenweise in ihre Arbeitspositionen bringbaren Falzrollen 5, 6 und 7 um ein inneres Blechteil 18 für eine Fügeverbindung der beiden Blechteile 17, 18 umgebördelt.

[0028] Die zur Umlegung der Bördelkante 16 wirksamen Falzrollenumfangsflächen der drei Falzrollen 5, 6 und 7 liegen dabei in etwa im gleichen Abstand zur Schwenkachse 4.

[0029] Wie dies aus den Figuren 1 bis 4 weiter ersichtlich ist, sind koaxial zu den Falzrollen 5, 6 und 7 Stützrollen 19, 20, 21 angebracht, die drehfest und vorzugsweise integral mit den Falzrollen 5, 6 und 7 verbunden sind und in Richtung zur Schwenkachse 4 hin versetzt angeordnet sind. Über diese Stützrollen 19, 20, 21, die sich auf einer vorgegebenen Führungsbahn an der Werkstück-Halteeinrichtung 14 abstützen und dort abrollen, ist eine gute Führung für ein sehr gutes Falzergebnis möglich. In der Darstellung der Fig. 3 und 4 ist die Stützrolle 21 direkt mit der Falzrolle 7 verbunden.

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Umlegen einer Bördelkante eines Werkstücks durch Rollfalzen,

mit einer Werkzeugeinheit, die mittels eines Antriebs, vorzugsweise mittels eines Gelenkarmroboters gesteuert bewegbar ist,

mit einer Halteeinrichtung zur Halterung des Werkstücks und zur Unterstützung des Bereichs der Bördelkante, und

mit einer an der gesteuert bewegbaren Werkzeugeinheit drehbar gelagerten Falzrolle, die unter Druckaufbringung und bestimmter Winkelstellung entlang und in Anlage an der Bördelkante zu deren Umlegung rollbar ist,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Werkzeugeinheit (1) am Antrieb um eine Schwenkachse (4) schwenkbar gelagert ist und um einen bestimmten Schwenkwinkel in wenigstens zwei Arbeitspositionen schwenkbar ist,

dass den wenigstens zwei Arbeitspositionen jeweils eine an der Werkzeugeinheit (1) drehbar gelagerte Falzrolle (5, 6, 7)zugeordnet ist,

dass die wenigstens zwei, den wenigstens zwei Arbeitspositionen zugeordneten Falzrollen (5, 6, 7) unterschiedlich ausgebildete und bezüglich der Bördelkantenumlegung unterschiedlich wirksame Falzrollenumfangsflächen (11, 12, 13) aufweisen, wobei für eine wenigstens zweistufige Umlegung die Werkzeugeinheit (1) in der ersten Arbeitsposition mit der ersten Falzrolle (5) in deren Funktionsstellung und anschließend die Werkzeugeinheit (1) in der zweiten Arbeitsposition mit der zweiten Falzrolle (6) in deren Funktionsstellung entlang der Bördelkante (16) bewegbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass die Rollendrehachsen (8, 9, 10) der wenigstens zwei Falzrollen (5, 6, 7) radial zur Schwenkachse (4) in einer senkrechten Ebene zur Schwenkachse (4) liegen und den Schwenkwinkel einschließen, und

dass die zur Umlegung der Bördelkante (16) wirksamen Falzrollenumfangsflächen (11, 12, 13) der wenigstens zwei Falzrollen (5, 6, 7) etwa im gleichen Abstand zur Schwenkachse (4) liegen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Falzrollenumfangsflächen als Kegelflächen (11, 12) mit unterschiedlichen Kegelwinkeln und/oder als Zylinderflächen (13) für unterschiedliche Anstellwinkel bezüglich der Bördelkante (16) ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

dass drei Falzrollen (5, 6, 7) in einem Schwenkwinkelabstand von jeweils 120° vorgesehen sind,

mit einer ersten Falzrolle (5), die eine Kegelfläche (11) für eine Umlegung der Bördelkante (16) in einer ersten Falzstufe als erster Vorfalzung um etwa 30° aufweist,

mit einer zweiten Falzrolle (6), die eine Kegelfläche (12) für eine Umlegung der Bördelkante (16) in einer zweiten Falzstufe als zweiter Vorfalzung um etwa 60° aufweist, und

mit einer dritten Falzrolle (7) als Zylinderrolle für eine vollständige Umlegung der Bördelkante (16) in einer dritten Falzstufe als Endfalzung um etwa 90°.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass koaxial zu den Falzrollen (5, 6, 7) Stützrollen (19, 20, 21) angebracht sind, die sich auf einer vorgegebenen Führungsbahn an der Werkstück-Halteeinrichtung (14) abstützen und dort abrollen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützrollen (19, 20, 21) drehfest, vorzugsweise integral mit den Falzrollen (5, 6, 7) verbunden sind und zur Schwenkachse (4) hinweisend angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugeinheit (1) endseitig an einem Robotergelenkarm anflanschbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,

dass in der Halteeinrichtung (14) ein erstes Werkstück als äußeres Blechteil (17) mit einer etwa um 90° abgekanteten Bördelkante (16) einlegbar ist,

dass weiter ein inneres Blechteil (18) mit einer flachen Randkante an der Bördelkante (16) anlegbar ist, und

dass für eine Fügeverbindung der beiden Blechteile (17, 18) die Bördelkante (16) stufenweise mittels der wenigstens zwei Falzrollen (5, 6, 7) umlegbar ist.

Zeichnung