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Patent Searching and Data


Title:
FOLDING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/206787
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a folding device for folding sheet metal parts (3, 5) lying on a folding bed (11) by means of a folding unit, which has at least a preliminary and/or final folding segment (8, 16) and a control unit (45), by means of which a folding force (FF) can be applied to the folding bed (11) and/or the preliminary and/or final folding segment (8, 16) in the folding process in such a way that a folding joint extending over a folding length (lF) is formed between the two sheet metal parts (3, 5). According to the invention, an evaluating unit (43) having pressure sensor elements (33, 35, 37, 39) is provided in order to sense a folding force distribution (FF(l)) over the folding length (lF), which pressure sensor elements are spaced apart from each other along the folding length (lF) and are arranged in a force flow path between the folding bed (11) and the folding unit.

Inventors:
VOLLNHALS, Ralf (Schaeffbraeustrasse 7, Ingolstadt, 85049, DE)
LUXENBURGER, Oliver (Lannerstrasse 2, Ingolstadt, 85057, DE)
HABERMEIER, Anton (Lindenstrasse 16, Hepberg, 85120, DE)
Application Number:
EP2016/001018
Publication Date:
December 29, 2016
Filing Date:
June 16, 2016
Export Citation:
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Assignee:
AUDI AG (85045 Ingolstadt, DE)
International Classes:
B21D39/02
Domestic Patent References:
2013-10-10
Foreign References:
DE102006009292A12007-09-13
DE102012022332A12013-05-16
US20020157441A12002-10-31
Attorney, Agent or Firm:
AUDI AG (Patentabteilung, Ingolstadt, 85045, DE)
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Claims:
Patentansprüche

Falzvorrichtung zum Falzen von auf einem Falzbett (1 1 ) liegenden Blechteilen (3, 5) mittels einer Falzeinheit, die zumindest ein Vor- und/oder Fertigfalzsegment (8, 16) und eine Stelleinheit (45) aufweist, mittels der das Falzbett (1 1 ) und/oder das Vor- und/oder

Fertigfalzsegment (8, 16) im Falzprozess mit einer Falzkraft (FF) beaufschlagbar ist, und zwar unter Bildung einer über eine Falzlänge (lF) langgestreckten Falzverbindung zwischen den beiden Blechteilen (3, 5), dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung eine

Falzkraftverteilung (FF(I)) über die Falzlänge (lF) eine Auswerteeinheit (43) mit Drucksensorelementen (33, 35, 37, 39) bereitgestellt ist, die entlang der Falzlänge (IF) voneinander beabstandet sind und in einem Falzkraftpfad zwischen dem Falzbett (11 ) und der Falzeinheit angeordnet sind.

Falzvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswerteeinheit (43) ein Falzkraft-Schwellwert (Fs) hinterlegbar ist, und dass im Falzprozess der Falzkraft-Schwellwert (Fs) mit der

Falzkraftverteilung (FF(I)) vergleichbar ist, und dass mittels der

Auswerteeinheit (43) ein Signal (S) generierbar ist, sofern die erfasste Falzkraftverteilung (FF(I)) zumindest teilweise kleiner als der Falzkraft- Schwellwert (Fs) ist.

Falzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (43) in einem Regelkreis (R) eingebunden ist, bei dem die Auswerteeinheit (43) in Signalverbindung mit der

Stelleinheit (45) ist, und dass mittels des Regelkreises (R)

insbesondere die Größe der im Falzprozess auf die Blechteile (3, 5) wirkenden Falzkraft (FF) in Abhängigkeit von der erfassten

Kraftverteilung (FF(IF)) einstellbar ist.

Falzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Auswerteeinheit (43) generierte Signal (S) ein Stellsignal zur Ansteuerung der Stelleinheit (45) ist, und dass bei Vorliegen des Stellsignals (S) die Falzkraft (FF) mittels der Stelleinheit (45) erhöhbar ist.

Falzvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (43) das Stellsignal (S) solange generiert, bis die Kraftverteilung (FF(I)), durchgängig über die gesamte Falzlänge (IF), oberhalb des Falzkraft-Schwellwerts (Fs) liegt.

Falzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das die Falzeinheit zumindest ein Fertigfalzsegment (16) mit einem Tragrahmen (19) aufweist, an dem eine Anzahl von entlang der Falzlänge (IF) beabstandeten Falzbacken (25) montiert ist, und dass die Falzbacken (25) unter Zwischenlage eines gemeinsamen Formkörpers (27) auf die Blechteile (3, 5) einwirken.

Falzvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Falzbacken (25) unter Zwischenordnung eines

Drucksensorelements (33, 35, 37, 39) am Tragrahmen (19) montiert ist, mit dem die im Falzprozess auf den jeweiligen Falzbacken (25) wirkende Teilfalzkraft (Fi, F2, F3, F4) erfassbar ist, und dass die

Gesamtheit der Teilfalzkräfte (Fi, F2, F3, F4) die Falzkraftverteilung (FF(IF)) bildet. Falzvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Falzbacken (25) unter Zwischenschaltung eines um eine Kippachse (K) schwenkbaren Wippenelements (31 ) am Tragrahmen (19) der Falzeinheit montiert ist, und dass im Falzprozess eine etwaige Blechdicken-Toleranz in den Blechteilen (3, 5) durch eine

Kippbewegung des Wippenelements (31 ) ausgleichbar ist.

Description:
Falzvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Falzvorrichtung nach dem Oberbegriff des

Patentanspruches 1.

Im Fahrzeug-Karosseriebau können Blechteile mittels einer Falzverbindung gefügt werden. Beispielhaft können die sich überlappenden Umfangsränder von Blechteilen, zum Beispiel ein inneres Blechteil und ein äußeres Blechteil einer Fahrzeugtür, in einem Falzprozess zusammengefügt werden, und zwar unter Bildung einer entlang des Fahrzeugtür-Außenumfangs umlaufenden Falzverbindung.

Aus der DE 10 2006 009 292 A1 ist eine gattungsgemäße Falzvorrichtung bekannt, bei der die auf einem Falzbett liegenden Blechteile mittels einer Falzeinheit zusammenfügbar sind. Die Falzeinheit weist ein Vorfalzsegment und ein Fertigfalzsegment auf. Mit dem Vorfalzsegment kann ein Randsteg des ersten Blechteils um den Blechrand des zweiten Blechteils vorgefalzt werden. Anschließend kann mittels des Fertigfalzsegmentes der bereits umgebogene Randsteg des ersten Blechteils in feste Anlageverbindung mit dem Blechrand des zweiten Blechteils fertiggefalzt werden. Hierfür wird das Fertigfalzsegment mit einer vorgegebenen Falzkraft beaufschlagt.

Für eine qualitativ einwandfreie Falzverbindung es erforderlich, dass die auf die Blechteile beaufschlagte Falzkraft ausreichend groß ist. Bei einer zu geringen Falzkraft ergibt sich keine einwandfreie Falzverbindung, wodurch die gefalzte Blechteilanordnung einem Materialausschuss zugeführt werden muss.

BESTÄTIGUNGSKOPIE In der Großserienproduktion von zum Beispiel Fahrzeugtüren können die zusammenzufügenden Blechteile einer Blech-Charge toleranzbedingt geringfügige Schwankungen in der Blechdicke aufweisen. Im Hinblick auf eine Prozesssicherheit werden daher die zu falzenden Blechteile im

Falzprozess mit einer weit überhöhten Falzkraft (d.h. unter hohem

Energieaufwand) gefalzt, um etwaige Blechdicken-Toleranzen

auszugleichen. Entsprechend muss die Antriebseinheit des Falzsegmentes im Falzprozess mit einer übermäßig großen elektrischen Leistungsaufnahme betrieben werden, um die überhöhte Falzkraft zu generieren.

Aus der DE 10 2012 022 332 A1 ist eine Falzvorrichtung bekannt, die eine Auswerteeinheit aufweist, mittels der ein Materialversagen an Falzkanten detektierbar ist. Aus der WO 2013/149894 A1 ist ein robotergeführtes

Falzwerkzeug bekannt, dem eine Auswerteeinheit zugeordnet ist, mittels der zur Kompensation von Roboterelastizitäten eine Andrückkraft während des Falzprozesses nachsteuerbar ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Falzvorrichtung

bereitzustellen, bei der die Prozesssicherheit in einfacher Weise gesteigert ist und/oder bei der in einfacher Weise der Energieaufwand bei der Falzkraft- Generierung im Falzprozess reduzierbar ist.

Die Aufgabe der Erfindung ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den

Unteransprüchen offenbart.

Die Erfindung beruht auf dem Sachverhalt, dass im Stand der Technik das Falzbett und/oder das Vor-/Fertigfalzsegment mittels eines Zustellmotors über einen Falzhub linear zugestellt werden, und zwar ohne genaue Kenntnis der sich ergebenden Falzkraftverteilung, die im Falzprozess über die Falzlänge auf die zu fügenden Blechteile einwirkt und die in Abhängigkeit von Blechdicken-Toleranzen variiert. Vor diesem Hintergrund ist gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 zur Erfassung einer

Falzkraftverteilung eine Auswerteeinheit mit Drucksensorelementen bereitgestellt. Die Drucksensorelemente sind entlang der Falzlänge voneinander beabstandet und in einem Falzkraftpfad zwischen dem Falzbett und der Falzeinheit angeordnet.

Die Erfindung kann bevorzugt in einer Falzvorrichtung (Falzmaschine) realisiert sein, die sowohl ein Vorfalzsegment als auch ein Fertigfalzsegment aufweist, die jeweils in einzelne Falzbacken unterteilt sind. In einem ersten Vorfalzhub wird ein nach oben abstehender, vor dem Beginn des

Falzvorgangs um zum Beispiel 90° abgewinkelter Randsteg des ersten Blechteils durch das Vorfalzsegment um den Blechrand des zweiten

Blechteils vorgefalzt. Darauf folgt ein Fertigfalzhub, bei dem das

Fertigfalzsegment mit einer Falzkraft den vorgefalzten Randsteg des ersten Blechteils in Falzverbindung mit dem zweiten Blechteil drückt, wodurch der Blechrand des zweiten Blechteils vollständig vom Falz des ersten Blechteils umfasst ist.

Wie oben bereits erwähnt, ist es für eine einwandfreie Falzverbindung erforderlich, dass das Falzsegment zumindest mit einer vorgegebenen Falzkraft auf die Blechteile einwirkt. Die Falzkraft wird durch entsprechende Ansteuerung der Stelleinheit auf einen Zustell-Elektromotor des

Falzsegmentes generiert. Zur Überwachung und/oder Nachregelung der dort generierten Falzkraft kann in der Auswerteeinheit zumindest ein Falzkraft- Schwellwert hinterlegt sein. Im Falzprozess wird der Falzkraft-Schwellwert mit der erfassten Falzkraftverteilung verglichen. Sofern die erfasste

Falzkraftverteilung zumindest teilweise kleiner als der Falzkraft-Schwellwert ist, erzeugt die Auswerteeinheit ein Signal, auf dessen Grundlage die auf die Blechteile einwirkende Falzkraft so lange erhöht wird, bis die Falzkraftverteilung, durchgängig über die gesamte Falzlänge, oberhalb des Falzkraft-Schwellwertes liegt. Bevorzugt kann die Überwachung und/oder gegebenenfalls Nachregelung der Falzkraft in einem vollautomatischen Nachstellprozess erfolgen. In diesem Fall kann die Auswerteeinheit in einem Regelkreis eingebunden sein, bei dem die Auswerteeinheit in Signalverbindung mit der Falzsegment- Stelleinheit ist. Mittels des Regelkreises ist die Größe der im Falzprozess auf die Blechteile wirkenden Falzkraft in Abhängigkeit von der erfassten, sich über die Falzlänge ergebenden Falzkraftverteilung selbsttätig einstellbar.

In einer technischen Ausführung kann in dem Regelkreis das von der

Auswerteeinheit generierte Signal als Stellsignal zur Ansteuerung der

Falzsegment-Stelleinheit genutzt werden. Bei Vorliegen des Stellsignals wird die Falzkraft mittels der Stelleinheit erhöht. Bei NichtVorliegen des

Stellsignals kann dagegen die von der Stelleinheit generierte Falzkraft während des Falzprozesses unverändert bleiben. Die Erfindung ist sowohl in einem Einrichtprozess als auch in einem

Serienprozess anwendbar. Der Einrichtprozess ist vor Beginn der

Serienfertigung in einer Tuschier- oder Erprobungsfalzpresse durchführbar. Hierbei kann ein Werkzeugmacher in einfacher Weise durch optische

Auswertung der erfassten Falzkraftverteilung die Falzsegmente manuell nachbearbeiten, um eine möglichst konstante Falzkraftverteilung oberhalb des Falzkraft-Schwellwertes zu erzielen. Im Serienprozess kann dagegen in einem vollautomatischen Nachstellvorgang die auf die Blechteile einwirkende Falzkraft bis zum Erreichen des Falzkraft-Schwellwertes erhöht werden. Insgesamt wird mit der Erfindung eine einwandfreie Falzqualität sowie eine Reduzierung von Ausschussteilen im Vergleich zum Stand der Technik beschleunigt erreicht.

In einer technischen Umsetzung kann die Falzeinheit zumindest ein

Falzsegment mit einem Tragrahmen aufweisen. An dem Tragrahmen ist eine Anzahl von entlang der Falzlänge beabstandeten Falzbacken montiert. Im Falzprozess wirken die Falzbacken unter Zwischenlage eines gemeinsamen, flächigen Formkörpers auf die zu falzenden Blechteile ein. Bevorzugt kann jeder der Falzbacken unter Zwischenordnung eines Drucksensorelementes am Tragrahmen montiert sein. Auf diese Weise kann die im Falzprozess auf jeden Falzbacken wirkende Teilfalzkraft erfasst werden. Die Gesamtheit der Teilfalzkräfte bildet Falzkraftverteilung.

Zur weiteren Steigerung der Prozesssicherheit (das heißt zur weiteren

Reduzierung von Ausschussteilen) können die Falzbacken unter

Zwischenschaltung eines schwimmend gelagerten Wippenelementes am Tragrahmen der Falzeinheit montiert sein. Das Wippenelement kann in einer technischen Realisierung um eine Kippachse schwenkbar am Tragrahmen angelenkt sein. Im Falzprozess kann somit unter Kippbewegung des

Wippenelementes eine Blechdicken-Toleranz in den zu falzenden Blechteilen ausgeglichen werden. Die Blechdicken-Toleranz kann in einer

Größenordnung von zum Beispiel 5/100 mm liegen, so dass bereits eine sehr geringfügige Ausgleichsbewegung der Falzbacken in einem Bereich von einem 1/10 mm ausreichend ist,

Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen

wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können - außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen - einzeln oder aber auch in beliebiger

Kombination miteinander zur Anwendung kommen. Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 und 2 jeweils Prinzipskizzen, die einen mit einer Falzmaschine

durchführbaren Falzprozess veranschaulichen;

Fig. 3 ausschnittsweise eine Falzmaschine mit einem

Fertigfalzsegment sowie einem Falzbett;

Fig. 4 ein Diagramm, in dem eine sich während der Falzprozesses ergebende Falzkraftverteilung gezeigt ist; und Fig. 5 eine Ansicht entsprechend der Fig. 2 gemäß einem zweiten

Ausführungsbeispiel.

In den Fig. 1 und 2 ist zum einfacheren Verständnis der Erfindung zunächst grob schematisch eine Arbeitsfolge in einer Falzmaschine während des Falzprozesses veranschaulicht, bei dem das zu falzende Werkstück 1 eine Fahrzeugtür ist, die aus einem inneren Blechteil 3 und einem äußeren Blechteil 5 aufgebaut ist. In der Fig. 1 werden die zwei lose auf einem

Falzbett 7 liegenden Blechteile 3, 5 mittels eines Niederhalters 7 fixiert.

Anschließend erfolgt ein Vorfalzhub A, bei dem ein nach oben abstehender und vor dem Beginn des Vorfalzhubes um 90° gegenüber dem inneren Blechteil 3 gebogener Falzsteg 9 durch ein einschwenkendes

Vorfalzsegment 8 umgebogen wird. Darauf folgt ein Fertigfalzhub B (Fig. 2), bei dem die vorgefalzten Blechteile 3, 5 mit einem Niederhalter 13 gegen das Falzbett 11 gedrückt werden. Im Fertigfalzhub B wird das Falzbett 11 mittels eines Zustellmotors 15 (Fig. 2) mit einer vordefinierten Falzkraft F F sowie unter Zwischenlage der zu fügenden Blechteile 3, 5 gegen ein ortsfest gehaltertes Fertigfalzsegment 16 zugestellt. Im Fertigfalzhub B wird der vorgefalzte Falzsteg 9 des äußeren Blechteils 5 gegen das innere Blechteil 3 gedrückt, und zwar unter Bildung einer über eine Falzlänge IF (Fig. 2) langgestreckten Falzverbindung zwischen den beiden Blechteilen 3, 5.

In der Fig. 2 ist der grundsätzliche Aufbau des Fertigfalzsegmentes 16 veranschaulicht. Demzufolge weist das Fertigfalzsegment 16 einen

Tragrahmen 19 auf, der in der Fig. 2 beispielhaft ein Winkelprofil mit einem oberen horizontalen Tragschenkel 21 und einem davon abgewinkelten vertikalen Tragschenkel 23 ist. Am Tragrahmen 19 des Fertigfalzsegmentes 16 sind insgesamt vier, entlang der Falzlänge l F voneinander beabstandete Falzbacken 25 montiert. Die Falzbacken 25 wirken unter Zwischenlage eines gemeinsamen flächigen Formkörpers 27 auf die zu falzenden Blechteile 3, 5 ein. In der Fig. 2 ist der flächige Formkörper 27 über einen Werkzeugspalt 29 vom unteren Falzbett 1 1 beabstandet dargestellt.

Die vier Falzbacken 25 sind in der Fig. 2 nicht unmittelbar am Tragrahmen 19 der Falzeinheit montiert, sondern unter Zwischenschaltung eines

Wippenelementes 31 , das um eine Kippachse K geringfügig schwenkbar am vertikalen Tragschenkel 23 des Tragrahmens 19 angelenkt ist. Während des Falzprozesses kann durch eine Ausgleichsbewegung des Wippenelementes 31 eine Blechdicken-Toleranz in den zu falzenden Blechteilen 3, 5

ausgeglichen werden.

Die Falzbacken 25 sind jeweils unter Zwischenordnung eines

Drucksensorelementes 33, 35, 37, 39 sowie unter Zwischenordnung von Schimsplatten 41 am Wippenelement 31 montiert, mit deren Hilfe zusätzlich Bauteil- oder Blechdicken-Toleranzen ausgleichbar sind. Die

Drucksensorelemente 33 bis 39 sind in der Fig. 2 in Signalverbindung mit einer Auswerteeinheit 43. Während des Falzprozesses erfassen die

Drucksensorelemente 33 bis 39 die auf die einzelnen Falzbacken 25 wirkenden Teilfalzkräfte Fi , F 2 , F 3 , F 4 , woraus die Auswerteeinheit 43 eine Falzkraftverteilung F F (I) über die Falzlänge IF ermittelt. Eine solche

Falzkraftverteilung F F (I) ist beispielhaft in dem später beschriebenen

Diagramm der Fig. 3 gezeigt.

Die Auswerteeinheit 43 ist in der Fig. 2 Bestandteil eines Regelkreises R, bei dem die Auswerteeinheit 43 in Signalverbindung mit einer Stelleinheit 45 ist. Mittels der Stelleinheit 45 ist im Falzprozess der Zustellmotor 15 des

Falzbettes 1 1 ansteuerbar. Bei entsprechender Ansteuerung ist das Falzbett 1 1 im Fertigfalzhub B mit der Falzkraft F F gegen das ortsfest gehalterte Fertigfalzsegment 16 zustellbar. Mit Hilfe des Regelkreises R kann während eines Falzvorgangs die auf das Falzbett 1 1 wirkende Falzkraft F F vollautomatisch nachgeregelt werden, und zwar in Abhängigkeit von der, von der Auswerteeinheit 43 erfassten

Falzkraftverteilung F F (I). Beispielhaft ergibt sich während des Falzprozesses im Fertigfalzhub B die in dem Diagramm der Fig. 3 mit durchgezogener Linie gezeigte Falzkraftverteilungskurve F F (I), die durch die sensorisch erfassten Teilfalzkräfte F- \ bis F 4 definiert ist.

Im Diagramm der Fig. 3 liegt die Teilfalzkraft Fi in der mit durchgezogener Linie gezeigten Falzkraftverteilungskurve F F (I) unterhalb eines in der

Auswerteeinheit 43 hinterlegten Falzkraft-Schwellwertes F s , der für eine einwandfreie Falzverbindung nicht unterschritten werden soll. Zur Erhöhung der Teilfalzkraft F-ι generiert die Auswerteinheit 43 ein Stellsignal S, auf dessen Grundlage die Stelleinheit 45 eine Falzkraft-Vorgabe für den

Zustellmotor 15 des Falzbettes 1 1 erhöht, und zwar solange bis die

Teilfalzkraft Fi oberhalb des Falzkraft-Schwellwertes F s liegt. Diese Betriebssituation ist in der Fig. 3 durch die in der Fig. 3 punktiert dargestellte Falzkraftverteilungskurve F F (I) veranschaulicht, die sich nach der Fälzkraft- Erhöhung ergibt. Die punktiert dargestellte Falzkraftverteilungskurve FF(I) liegt, durchgängig über die gesamte Falzlänge IF, oberhalb des Falzkraft- Schwellwertes Fs, so dass eine einwandfreie Falzverbindung gewährleistet ist.

In der Fig. 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel gezeigt, das im

Wesentlichen identisch aufgebaut ist wie das in der Fig. 2 gezeigte

Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zur Fig. 2 ist in der Fig. 4 die

Auswerteeinheit 43 nicht in einem geschlossenen Regelkreis R eingebunden, so dass kein vollautomatisches Nachstellen der Falzkraft F F während des Falzprozesses ermöglicht ist. Anstelle dessen kann die in der

Auswerteeinheit 43 erfasste Falzkraftverteilung F F (I) zum Beispiel während eines Einrichtprozesses vom Werkzeugmacher optisch ausgewertet werden und auf dessen Grundlage gegebenenfalls unter Verwendung von

Schimsplatten 41 die Falzkraftverteilung F F (I) beeinflusst werden.