DE10112656A1 - Bördeleinheit - Google Patents

Abstract

Vorgestellt wird eine aluminiumtaugliche Bördeleinheit, mit einer Blechauflage (8) und einem gegenüber dieser zweiachsig beweglich angetriebenen Ankippbacken (3) einschließlich einer den vom Außenblech (1) hochstehenden Bördelflansch (5) über das Innenblech (2) vorbördelnden, geneigten Ankippfläche (4), die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, dass der Ankippbacken zu Beginn der Vorbördelphase im wesentlichen parallel und anschließend mit einer umgekehrt zum Anstellwinkel zwischen Bördelflansch und Ankippfläche zunehmend größeren, senkrechten Bewegungskomponente bis hin zu einer am Ende der Vorbördelphase rein senkrechten Bewegungsrichtung bezüglich der Blechauflage programmgeführt in jeder Achse getrennt steuerbar angetrieben ist. Auf diese Weise wird beim Verbördeln von Aluminiumblechen eine Rissbildung vermieden und eine hohe Maßhaltigkeit und Oberflächenqualität der Bördelnaht garantiert.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bördeleinheit, insbesondere für Aluminium- Blechteile, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bördelnähte an Großserien-, etwa Kraftfahrzeug-Karosserieteilen werden im allgemeinen in zwei aufeinanderfolgenden Arbeitsschritten hergestellt, nämlich einem Vorbördelschritt, in welchem der Bördelflansch bis auf weniger als 45° angekippt wird, und einem Fertigbördelschritt, in welchem der so vorgebogene Bördelflansch über dem Innenblech zugedrückt wird. Zu diesem Zweck sind Bördeleinheiten mit getrennten Ankipp- und Zudrückbacken bekannt, die je­ weils ein- oder über ein Hebelsystem zweiachsig beweglich auf einer kinema­ tisch fest vorgegebenen, im wesentlichen linearen oder kreisbogenförmigen Bewegungsbahn durch einen zugeordneten Einzelantrieb auf- und zugesteuert werden. Bei diesen bekannten Bördeleinheiten ist die in der Ankippphase auf den Bördelflansch einwirkende Stauchkraft jedoch starken Schwankungen un­ terworfen und liegt entweder so hoch, dass eine übermäßige Kaltverformung und demzufolge eine Rissbildung im Wurzelbereich des Bördelflansches, ins­ besondere bei Aluminiumblechteilen, auftritt, oder fällt so weit ab, dass das Außenblech im Übergangsbereich zur Wurzel des Bördelflansches von der Bördelauflage abgehoben und fehlverformt wird. Die Folge ist eine verminderte Oberflächenqualität und Maßhaltigkeit der Blechteile an der Bördelnaht.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bördeleinheit der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welcher auch Aluminium- oder ähnlich biegeempfindliche Blechteile auf qualitativ hochwertige Weise verbördelt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebene Bördeleinheit gelöst.

Erfindungsgemäß wird durch den kinematisch entkoppelten Zweiachsantrieb des Ankippbackens in Verbindung mit der speziellen, durch entsprechende Ansteuerung der beiden voneinander getrennten Achsantriebe erzielten Bahn­ kurve die auf den Bördelflansch einwirkende Stauchkraft in der Vorbördelphase stark vergleichmäßigt und in einem Größenbereich gehalten, in dem einerseits unzulässige Kaltverformungseffekte und somit Rissbildungen bei Aluminium­ blechen wirksam unterbunden werden, andererseits aber das Außenblech im Wurzelbereich des Bördelflansches so fest an die Blechauflage angedrückt wird, dass die Biegezone auf den Wurzelbereich beschränkt bleibt und die an­ grenzenden Außenblechabschnitte nicht mitverbogen werden. Das Ergebnis ist eine hohe Maßhaltigkeit und Oberflächenqualität der miteinander verbördelten Blech- und vor allem Aluminiumblechteile.

Im Hinblick auf eine konstruktiv besonders einfache Zweiachssteuerung des Ankippbackens enthält diese vorzugsweise einen Hubschlitten einschließlich eines Linearantriebs sowie einen am Hubschlitten begrenzt drehbar gelagerten Backenträger mit einem zugeordneten Schwenkantrieb. In weiterer, baugünsti­ ger Ausgestaltung der Erfindung übernimmt die Zweiachssteuerung nicht nur die Ankipp-, sondern auch die Zustellbewegung des Ankippbackens in die Ar­ beitsposition.

Zusätzlich zum Ankippbacken, durch den der Bördelflansch auf etwa 30-45° gegenüber dem Innenblech vorgebogen wird, enthält die Bördeleinheit vor­ zugsweise auch einen Fertigbördelbacken mit einer zur Bördelauflage parallel verlaufenden und beim Zudrücken des Bördelflansches zu dieser senkrecht bewegten Bördelfläche. Dabei sind beide Backen in weiterer baulicher Verein­ fachung zweckmäßigerweise starr miteinander verbunden und durch die Zwei­ achssteuerung nacheinander in die Arbeitsposition und anschließend jeweils längs der Vor- bzw. Fertigbördelbahn verfahrbar. Im Hinblick auf eine exakte, inkrementale Bewegungssteuerung sind für den Zweiachsantrieb vorzugsweise hydraulisch betätigte Stellmotoren vorgesehen.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Diese zeigt in stark schematisierter Darstellung in

Fig. 1 eine Bördeleinheit nach der Erfindung in der Seitenan­ sicht; und

Fig. 2a-d einen Ausschnitt der in Fig. 1 gezeigten Bördeleinheit im Bereich des Ankippbackens in aufeinanderfolgenden Vor­ bördelschritten.

Die in den Figur gezeigte Bördeleinheit dient zum Verbördeln zweier Aluminium- Blechteile, etwa der Außenhaut 1 und des Innenblechs 2 einer Kraftfahrzeug- Motorhaube, in zwei aufeinanderfolgenden Arbeitsschritten, nämlich einem Vorbördelschritt mit Hilfe eines Ankippbackens 3 mit einer geneigten Ankippflä­ che 4, durch die der von der Außenhaut 1 hochstehende Bördelflansch 5 bis auf etwa 40° gegenüber dem Innenblech 2 abgebogen wird, und einem Fertig­ bördelschritt mit Hilfe eines weiteren Bördelbackens 6 mit einer im wesentlichen parallel zu den Blechteilen 1, 2 verlaufenden Fertigbördelfläche 7, durch die der Bördelflansch 5 im Anschluss an die Vorbördelphase über dem Innen­ blech 2 zugedrückt wird.

Zu diesem Zweck enthält die Bördeleinheit eine stationäre, außenhautkonfor­ me Blechauflage 8, einen am Maschinenbett 9 vertikal verschieblich geführten Hubschlitten 10 einschließlich eines hydraulisch betriebenen Hubaktuators 11 und einen am Hubschlitten 10 kippbeweglich gelagerten Backenträger 12, an dem die beiden Bördelbacken 3, 6 vertikal versetzt zueinander befestigt sind, einschließlich eines dem Backenträger 12 zugeordneten, ebenfalls hydraulisch betätigten Schwenkaktuators 13 zur Kipplagensteuerung des Backenträgers 12, sowie ein zentrales Steuergerät 14, durch welches die Stellbewegungen der Aktuatoren 11, 13 nach einem vorgewählten Steuerprogramm aufeinander abgestimmt werden.

Zu Beginn des Bördelvorgangs wird zunächst der Ankippbacken 3 durch ent­ sprechende, programmgesteuerte Zustellbewegungen der Aktuatoren 11, 13 am Bördelflansch 5 positioniert (Fig. 2a), und anschließend wird die Vorbör­ delphase dadurch eingeleitet, dass die Ankippfläche 4 - wiederum durch ent­ sprechende, programmgeführte Ansteuerung der Aktuatoren 11, 13 - anfäng­ lich im wesentlichen parallel zur Bördelauflage 8 vorgeschoben und dement­ sprechend der Bördelflansch 5 um die Flanschwurzel 15 abgebogen wird. Wie aus den Fig. 2a bis 2d ersichtlich, nimmt der Anstellwinkel α zwischen der An­ kippfläche 4 des Ankippbackens 3 und dem Bördelflansch 5 im Laufe der Vor­ bördelphase kontinuierlich ab. Dennoch wird die mit dem Anstellwinkel α rei­ bungsbedingt zusammenhängende, in Richtung des Bördelflansches 5 wirken­ de Stauchkraft S im gesamten Ankippvorgang dadurch in einem engen Bereich knapp unterhalb der Kaltverformungsgrenze des Aluminiumblechs gehalten, dass der anfänglich parallelen Vorschubbewegung des Ankippbackens 3 eine umgekehrt zum Anstellwinkel α zunehmend größere Bewegungskomponente senkrecht zur Blechauflage 8, also in Einfahrrichtung des Hubaktuators 11, derart überlagert wird, dass der Ankippbacken 3 am Ende der Ankippphase (Fig. 2d) eine rein senkrechte Bewegungsrichtung aufweist, wie dies in Fig. 2 durch die Richtungspfeile R₁ bis R₄ dargestellt ist. Auf diese Weise wird einer­ seits eine Kaltverformung und damit eine Rissbildung im kritischen Wurzelbe­ reich 15 des Aluminiumblechs 1 beim nachfolgenden Zudrücken des Bör­ delflansches 5 wirksam verhindert und andererseits sichergestellt, dass die Außenhaut 1 im Wurzelbereich 15 während des Ankippvorgangs ständig so fest an die Blechauflage 8 angedrückt bleibt, dass sie sich nicht von der Blech­ auflage 8 abheben und der Biegevorgang sich dann in die an den Wurzelbe­ reich 15 angrenzenden Flächenabschnitte der Außenhaut 1 fortpflanzen kann.

Die sich ergebende, im wesentlichen elliptische Bahnkurve wird von dem An­ kippbacken 3 aufgrund einer in der Vorbördelphase inkrementalen Ansteue­ rung der beiden Achsantriebe 11, 13 mit hoher Genauigkeit durchlaufen. Durch die Zweiachssteuerung mit kinematisch voneinander getrennten Achsantrieben 11, 13 ist es möglich, die Bahnkurve des Ankippbackens 3 in weiten Grenzen frei zu programmieren und somit unter Beachtung einer im wesentlichen kon­ stanten, geringfügig unterhalb der Kaltverformungsgrenze verbleibenden Stauchkraft je nach Anwendungsfall, also etwa je nach Blechmaterial, Wand­ stärke und Länge des Bördelflansches 5 oder Neigungswinkel der Ankippfläche 4, unterschiedlich zu gestalten.

Nach Beendigung der Ankippphase wird der Fertigbördelbacken 6 in die Ar­ beitsposition zugestellt und der Bördelflansch 5 durch eine zur Bördelauflage 8 rein senkrechte Absenkbewegung der Bördelfläche 7, also alleinige Ansteue­ rung des Hubantriebs 11, über das Innenblech 2 zugedrückt, wobei der entstehende Bördelschlauch durch die zuvor am Wurzelbereich 15 eingebrachte Dicht- und Klebstoffmasse 16 gleichförmig ausgefüllt wird.

Das Ergebnis ist eine aluminiumtaugliche Bördeleinheit, die eine maßgenaue, von qualitätsmindernden Oberflächenfehlern freie Bördelnaht liefert.

Claims (6)

1. Bördeleinheit, insbesondere für Aluminium-Blechteile, mit einer Blech­ auflage und einem gegenüber dieser zweiachsig beweglich angetriebe­ nen Ankippbacken einschließlich einer den vom Außenblech hochste­ henden Bördelflansch über das Innenblech vorbördelnden, geneigten Ankippfläche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ankippbacken (3) zu Beginn der Vorbördelphase im wesentlichen parallel und anschließend mit einer umgekehrt zum Anstellwinkel (a) zwischen Bördelflansch (5) und Ankippfläche (4) zunehmend größeren, senkrechten Bewegungskomponente bis hin zu einer am Ende der Vor­ bördelphase rein senkrechten Bewegungsrichtung bezüglich der Blech­ auflage (8) programmgeführt in jeder Achse getrennt steuerbar angetrie­ ben ist.

2. Bördeleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bewegungssteuerung des Ankippbackens (3) ein Hubschlitten (10) einschließlich eines Linearantriebs (11) sowie ein am Hubschlitten be­ grenzt drehbar gelagerter Backenträger (12) mit einem zugeordneten Schwenkantrieb (13) vorgesehen sind.

3. Bördeleinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Ankippbewegung auch die Zustellbewegung des Ankipp­ backens (3) in die Arbeitsposition durch den Zweiachsantrieb (11, 13) gesteuert ist.

4. Bördeleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der Bördelflansch (5) am Ende der Vorbördelphase auf etwa 30-45° ge­ genüber dem Innenblech (2) abgebogen und durch eine zur Börde­ lauflage (8) im wesentlichen parallel verlaufende und zu dieser senk­ recht bewegte Bördelfläche (7) fertiggebördelt ist.

5. Bördeleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der Ankippbacken (3) starr mit einem weiteren, das Fertigbördeln bewir­ kenden Bördelbacken (6) verbunden ist und beide Bördelbacken (3, 6) durch den Zweiachsantrieb (11, 13) nacheinander in die Arbeitsposition und anschließend jeweils längs der Vor- bzw. Fertigbördelbahn verfahr­ bar sind.

6. Bördeleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, dass als Zweiachsantrieb (11, 13) hydraulisch betätigte Stellmotoren vorge­ sehen sind.