DE102007025854B3 - Vorrichtung zum randseitigen Verbinden von Blechen - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zum randseitigen Verbinden von Blechen, insbesondere Karosserieblechen in Automobilen, zumindest beinhaltend ein Falzbett zur Aufnahme mindestens zweier Bleche, Falzbacken, die in Wirkverbindung mit zugehörigen Falzbackenträgern stehen sowie mindestens ein thermisches Fügewerkzeug und mindestens eine Masseelektrode, wobei zumindest das Fügewerkzeug nicht am Falzbacken befestigt ist und als lineare Zustelleinrichtung einen vom Falzbett weg gerichteten Hebel beinhaltet und der Hebel außerhalb des Falzbettes einen Drehpunkt aufweist, um welchen das Fügewerkzeug nach Art eines Kniehebels in eine Betriebs- bzw. Außerbetriebsstellung schwenkbar ist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum randseitigen Verbinden von Blechen, insbesondere Karosserieblechen in Automobilen.
- Durch die
US 5,611,133 A sowie dieUS 5,752,304 A ist einerseits ein Falzverfahren und andererseits eine Falzmaschine bekannt geworden. Ein äußeres und ein inneres Metallvorformteil werden zwischen unteren und oberen Formhälften positioniert, wobei die Formhälften anschließend zusammengefahren und die Vorformlinge innerhalb der Form eingespannt werden. Anschließend findet ein Vorfalzen eines Eckbereiches des äußeren Metallteiles statt. Im Anschluss daran findet ein Fertigfalzvorgang des vorgefalzten Bereiches statt. In einem nicht gefalzten Bereich ist mindestens eine Schweißeinrichtung vorgesehen, die die beiden Bleche durch Punktschweißen miteinander verbindet. - Die
WO 99/03634 - Durch die
EP 1 038 627 B1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Buckelschweißverbindung zwischen Blechteilen bekannt geworden. In einer der zu schweißenden Platten wird ein Buckel von dreieckförmigem Querschnitt vorgeformt. Die Platten werden übereinander gelegt, so dass sie sich überlappen. Im Bereich des Buckels wird ein Falz erzeugt. Das Zusammenschweißen der Platten erfolgt an der Stelle des Buckels mit einem Stromstoß von einer kurzen Dauer, wobei der Strom von der Seite der Druckeinheit zur oben liegenden Platte zugeführt und von der unten liegenden Platte abgeleitet wird. - Die
DE 199 27 208 B4 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum randseitigen Verbinden von Blechen, insbesondere von Karosserieblechen im Automobilbau, wobei der Rand eines Außenbleches über den Rand eines Innenbleches gefalzt wird, die Ränder zusammengepresst werden und vor dem Falzen der Rand wenigstens eines der Bleche mit eingeprägten Vorsprüngen versehen wird. Die Vorsprünge werden während des Zusammenpressens durch eine an der Bördelbacke angeordnete Elektrode durch Buckelschweißen mit dem jeweils anderen Blech verbunden. Diese an sich kompakte Bauform bringt den Nachteil mit sich, dass die Handhabung der Bleche innerhalb der Vorrichtung erschwert wird. - Der Erfindung liegt, ausgehend von der
DE 199 27 208 B4 , die Aufgabe zugrunde, eine alternative konstruktive Bauform einer Falz- und Fügemaschine bereit zu stellen, die bei optimaler Handhabung der Bleche innerhalb der Vorrichtung dennoch eine vereinfachte Verbindung derselben im Bereich des Falzes erlaubt. - Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum randseitigen Verbinden von Blechen, insbesondere Karosserieblechen in Automobilen, zumindest beinhaltend ein Falzbett zur Aufnahme mindestens zweier Bleche, Falzbacken, die in Wirkverbindung mit zugehörigen Falzbackenträgern stehen sowie mindestens ein thermisches Fügewerkzeug und mindestens eine Masseelektrode, wobei zumindest das Fügewerkzeug nicht am Falzbacken befestigt ist und als lineare Zustelleinrichtung einen vom Falzbett weg gerichteten Hebel beinhaltet und der Hebel außerhalb des Falzbettes einen Drehpunkt aufweist, um welchen das Fügewerkzeug nach Art eines Kniehebels in eine Betriebs- bzw. Außerbetriebsstellung schwenkbar ist.
- Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind den zugehörigen Unteransprüchen zu entnehmen.
- Gegenüber dem Stand der Technik sind somit folgende Vorteile gegeben:
- – die zu falzenden Bleche lassen sich problemlos innerhalb der Vorrichtung handhaben und falzen, da keine störenden Fügeelemente gegeben sind
- – die thermische Verbindung der Bleche im Bereich des Falzes erfolgt bei geschlossenen Werkzeugteilen, d. h. in verspanntem Zustand der Bleche
- – direkte Integration einer thermischen Fügeeinheit in einer Falzvorrichtung
- – indirektes Fügen (Schweißen) eines Falzflansches durch einseitiges Aufsetzen der Schweißelektroden
- – Schweißkrafteinleitung über ein mechanisches Kniehebelprinzip
- – Erzeugung einer Nachsetzbewegung der Schweißelektroden durch mechanische Federn
- – anstelle von mehreren im Bereich von Werkzeugteilen positionieren als Schweißwerkzeuge ausgebildeten Fügewerkzeugen können auch Lötwerkzeuge zum Einsatz gelangen.
- Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:
-
1 Draufsicht auf einen Teilbereich einer Falzmaschine; -
2 bis4 Verschiedene Teilansichten bzw. Schnitte des Fügewerkzeuges. -
1 zeigt in der Draufsicht einen Teilbereich einer Falzvorrichtung1 . Erkennbar ist ein Falzbett2 , Falzbacken3 , Falzbackenträger4 sowie ein Fügewerkzeug5 , das in diesem Beispiel als Schweißwerkzeug ausgebildet ist. Das Fügewerkzeug5 kann in gleicher Weise auch durch ein Lötwerkzeug gebildet werden. Am freien Ende eines Hebels6 (Schweißarm), siehe4 , ist eine Schweißelektrode7 vorgesehen. Neben dem Hebel6 erstreckt sich ein Hebelelement8 (Massearm), an dessen freiem Ende eine Masseelektrode9 ,9' angeordnet ist. Der Hebel6 und das Hebelement8 ,8' sind auf einer gemeinsamen Achse10 angeordnet. - Die
2 bis4 zeigen verschiedene Teilansichten bzw. Schnitte des Fügewerkzeuges5 . Erkennbar sind folgende Bauteile: das Falzbett2 , Falzbacken3 , Falzbackenträger4 , Hebel6 , Hebelement8 , Schweißelektrode7 , Masseelektrode9 sowie die gemeinsame Achse10 . Hebel6 und Hebelelement8 sind nach Art eines Kniehebels um die Schwenkachse10' der Achse10 kippbar. -
2 zeigt die Außerbetriebstellung des Fügewerkzeuges5 . Zur simultanen Verschwenkung von Hebel6 und Hebelelement8 um die Schwenkachse10' kommt in diesem Beispiel ein Vorhubzylinder11 zum Einsatz, der mit einem, eine erste schräge Ebene12 aufweisenden, Unterkeil13 in Wirkverbindung steht. Ein vertikal angeordneter Führungsbolzen14 mit oberer Kappe15 wirkt mit einer eine zweite schräge Ebene16 beinhaltenden Oberkeil17 zusammen. Im Bereich des Führungsbolzens14 sind Schraubenfedern18 (nur angedeutet) vorgesehen. Des Weiteren ist ein Rückhubzylinder19 oberhalb des Hebels6 positioniert, dessen Kolbenstange20 an ihrem freien Ende eine Abdeckung21 trägt. -
3 zeigt das Aufsetzen der Schweißelektrode7 auf den Falz22 . Ebenfalls erkennbar ist die Masseelektrode9 , die auf einem Innenblech23 aufliegt. Der Hebel6 samt Hebelelement8 ist nun um die Schwenkachse10' in seine Betriebsstellung geschwenkt, wobei hier die größte Kraft auf den Falz22 ausgeübt wird. -
4 zeigt den Vorgang des Schweißens, indem die Schweißelektrode7 den Falz22 zusammendrückt und dieser Bereich thermisch gefügt wird. In diesem Zustand hat der Hebel6 seinen maximalen Schwenkwinkel erreicht. Innerhalb der Vorrichtung1 , d. h. auf dem Falzbett2 , liegen zwei Bleche23 ,23' auf, die im Bereich des Falzes22 miteinander verbunden werden. Der Hebel6 wird im Bereich einer im Falzbacken3 vorgesehenen Aussparung24 in Richtung des Falzes22 geführt. Unterhalb des Hebels6 , respektive des Hebelelementes8 , befindet sich ein Gelenkhebel25 , der mit der Achse10 versehen ist. - Durch die Integration mehrerer Schweißeinheiten
5 in die Falzvorrichtung1 ergibt sich folgender Prozessablauf:
Ausgehend von einem vorgefalzten Bauteilflansch am Außenblech23' wird dieser am Falzbacken3 durch eine Aufwärtsbewegung des Falzbettes2 fertig gefalzt. Der Falz22 wird am Innenblech23 angelegt, mit Einschränkung der im Falzbacken3 ausgesparten Schweißstelle24 , an der die Schweißelektrode7 berührungsfrei in den Falzbacken3 eintauchen kann. - Im Anschluss werden nun die Schweißelektroden
7 auf den Falz22 aufgesetzt. Dies geschieht über das Ansteuern der zwei Zylinder11 ,19 des Fügewerkzeuges5 . Während sich der Rückhubzylinder19 nach oben bewegt und die Bewegung der Schweißarme6 frei gibt, führt die Kolbenstange des Vorhubzylinders11 eine Bewegung nach links aus. Durch diese Bewegung wird der Unterkeil13 gegen den Oberkeil17 gedrückt. Die über die Keilübersetzung umgelenkte Kraft drückt den Führungsbolzen14 und die Kappe15 gegen die stromführenden Arme6 ,8 ,8' . Dabei werden über diese, fixiert und drehend gelagert im Gelenkhebel25 , die Schweißelektroden7 auf den Falz22 des Außenblechs23' aufgesetzt. Durch die anstehende Kraft des Vorhubzylinders11 wird jeweils in den Schraubenfeder(n)18 eine Vorspannkraft aufgebaut. Diese Kraft ist notwendig, um den Falz22 am Außenblech auf eine Verprägung im Innenblech23 zu drücken und einen zum Schweißen notwendigen elektrischen Kontakt zwischen beiden Blechen23 ,23' herzustellen. Durch Anlegen eines Stromimpulses an alle stromführenden Arme6 ,8 ,8' werden mittels ohmschen Übergangswiderstandes zwischen Falz22 des Außenblechs23' und Verprägung im Innenblech23 beide Teile miteinander verschweißt. Dies geschieht durch Aufschmelzen der Verprägung, wobei diese zusammensackt. Die für das Widerstandsschweißen während des Schweißens notwendige Prozesskraft wird durch ein Nachsetzen aller stromführenden Bauteile der Schweißeinheit – Schweißelektroden7 ,9 ,9' Schweißarme6 ,8 ,8' sichergestellt. Alle stromführenden Teile sind elektrisch gegenüber dem Lagergestell isoliert. Nach dem Kollabieren der Verprägung liegt der Falz22 des Außenbleches23' auf dem Innenblech23 auf, die Stromzufuhr wird unterbrochen und die Schweißung ist beendet. Im Anschluss wird durch ein Zurückbewegen des Vorhubzylinders11 die gesamte Bewegungskette bis zu den Schweißelektroden7 ,9 kraftlos gesetzt und der Unterkeil13 freigefahren. Im Anschluss fährt der Rückhubzylinder19 nach unten und hebt damit die Schweißelektroden7 ,9 über die Schweißarme6 ,8 und die Gelenkhebel25 von den Blechen23 ,23' ab und arretiert diese. Im Anschluss fährt das Falzbett2 wieder nach unten und der Falzprozess wird beendet. -
- 1
- Falzvorrichtung
- 2
- Falzbett
- 3
- Falzbacken
- 4
- Falzbackenträger
- 5
- Fügewerkzeug
- 6
- Hebel (Schweißarm)
- 7
- Schweißelektrode
- 8. 8'
- Hebelelement (Massearm)
- 9, 9'
- Masseelektrode
- 10
- Achse
- 10'
- Schwenkachse (Schwenkpunkt)
- 11
- Vorhubzylinder
- 12
- erste schräge Ebene
- 13
- Unterkeil
- 14
- Führungsbolzen
- 15
- Kappe
- 16
- zweite schräge Ebene
- 17
- Oberkeil
- 18
- Schraubenfedern
- 19
- Rückhubzylinder
- 20
- Kolbenstange
- 21
- Abdeckung
- 22
- Falz
- 23
- Innenblech
- 23'
- Außenblech
- 24
- Aussparung
- 25
- Gelenkhebel
Claims (10)
- Vorrichtung zum randseitigen Verbinden von Blechen (
23 ,23' ), insbesondere Karosserieblechen in Automobilen, zumindest beinhaltend ein Falzbett (2 ) zur Aufnahme mindestens zweier Bleche (23 ,23' ), Falzbacken (3 ), die in Wirkverbindung mit zugehörigen Falzbackenträgern (4 ) stehen sowie mindestens ein thermisches Fügewerkzeug (5 ) und mindestens eine Masseelektrode (9 ), wobei zumindest das Fügewerkzeug (5 ) nicht am Falzbacken (3 ) befestigt ist und als lineare Zustelleinrichtung einen vom Falzbett (2 ) weg gerichteten Hebel (6 ) beinhaltet und der Hebel (6 ) außerhalb des Falzbettes (2 ) einen Schwenkpunkt (10' ) aufweist, um welchen das Fügewerkzeug (5 ) nach Art eines Kniehebels in eine Betriebs- oder Außerbetriebsstellung schwenkbar ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügewerkzeug (
5 ) durch ein Schweiß- (7 ) oder ein Lötwerkzeug gebildet ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Falzbacke (
3 ) mit einer Aussparung (24 ) versehen ist, in welche der mit dem Fügewerkzeug (5 ) zusammenwirkende Hebel (6 ) oder die lineare Zustelleinrichtung in Richtung des Falzes (22 ) zustellbar ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (
6 ) an Rahmenteilen der Vorrichtung (1 ) gelenkig gelagert ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (
6 ) oder die lineare Zustelleinrichtung über Betätigungselemente (11 ,14 ,19 ) oder Hilfsmittel (13 ,15 ,17 ) aus einer Außerbetriebsstellung in eine Betriebsstellung und umgekehrt führbar ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein über ein Medium betätigbarer Zylinder (
11 ) über Hilfsmittel (13 ,15 ,17 ) mit einem ersten Betätigungselement (14 ) in Wirkverbindung steht, so dass der Hebel (6 ) oder die lineare Zustelleinrichtung bei Aktivierung des Zylinders (11 ) in seine Betriebsstellung führbar ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein weiteres Betätigungselement (
19 ,20 ), das dem ersten Betätigungselement (14 ) gegenüberliegt und nach dem Fügen des Falzes (22 ) den Hebel (6 ) oder die lineare Zustelleinrichtung in seine Außerbetriebsstellung zurückbewegt. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsmittel (
13 ,17 ) durch mit schrägen Ebenen (12 ,16 ) versehene Keile gebildet sind, von denen einer durch Bauteile (13 ) des Zylinders (11 ) in Richtung des anderen Keiles (17 ) zustellbar ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass am Hebel (
6 ) Federelemente (18 ) vorgesehen sind. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseelektrode (
9 ) außerhalb des Hebels (6 ) an einen Hebelement (8 ) vorgesehen ist, das etwa parallel zum Hebel (6 ) verläuft und um die gleiche Schwenkachse (10' ) wie der Hebel (6 ) bewegbar ist.
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