Unter dem Begriff Falzen oder Bördeln wird hier das randseitige Umformen eines Bauteiles und/oder das Verbinden von mehreren Bauteilen, vorzugsweise von Blechen durch Vor- und Fertigfalzen verstanden. Im Karosseriebau werden hierzu insbesondere ein Außen- und ein Innenblech miteinander verbunden. Das Vor- und Fertigfalzen kann am gesamten Umfang eines Bauteiles z. B. einer Fahrzeugtür oder auch an Teilen eines Bauteiles, vorzugsweise im Bereich des Radhauses eines Pkw-Seitenteiles durchgeführt werden.

Beim Falzen einer Tür werden üblicherweise Innen- und Außenblech auf einem Falzbett positioniert, nacheinander die Vor- und Fertigfalzbacke von außen nach innen bis in die Falzposition bewegt und dort fest' positioniert und der eigentliche Falzvorgang durch Anheben des Falzbettes gegen die Falzbacken durchgeführt. Als Antrieb für die Bewegung des Falzbettes gehört es zum Stand der Technik, einen Keilantrieb unter dem Falzbett zu positionieren, der über eine Spindel und einen elektromotorischen Antrieb bewegt wird (vgl. EP 1 202 827 Bl). Eine nach einem ähnlichen Prinzip arbeitende Falzvorrichtung ist in der US 5,150,508 A beschrieben, wobei Falzhub und die benötigte Falzkraft durch einen zentralen unter dem Falzbett liegenden Hydraulikzylinder aufgebracht wird.

Aus der DE 44 18 684 AI ist ein Verfahren zur Verbindung von Blechen mittels Bördeln bekannt, wobei die zu verbindenden Teile in einer Presse in wenigstens einer Vor- und Fertigbördelung bearbeitet werden und der Falzhub durch Absenken des Pressenstößels auf das feste Unterwerkzeug erreicht wird. In einer ersten Umformphase erfolgt eine Vorbördelung mittels einer Vorbördelkante eines verfahrbaren Schiebers, der anschließend radial nach außen fährt. Für die zweite Umformphase wird das Bördelwerkzeug für die Fertigbördelung anschließend von außen nach innen verfahren.

In der DE 199 47 518 Cl ist ein Verfahren zum Vor- und Fertigfalzen beschrieben, wobei die auf einem Falzbett aufliegenden Bauteile durch eine Schwenkbewegung oder durch eine lineare Verschiebebewegung der Falzbacken vorgefalzt werden, die Falzbacken in der Endstellung des Vorfalzens festgehalten und anschließend das Falzbett mit den vorgefalzten Bauteilen zum Fertigfalzen durch eine Hubbewegung gegen die Falzbacken gepresst wird. Zur Ausführung der Schwenkbewegung der Falzbacken gehört ein elektromotorischer Antrieb zum Stand der Technik, der über eine Exzenterscheibe eine Viergelenkkette antreibt, an der die Falzbacken befestigt sind. Problematisch ist hierbei, dass bei einer rotierenden Bewegung der Falzbacken es zu einer Verschiebung der Bauteile kommen kann. Das gilt vor allem dann, wenn kein Niederhalter vorhanden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Falzen vorzuschlagen, wobei au eine Bewegung der sehr großen und schweren Werkzeuge wie Falzbett oder Pressenstempel verzichtet wird und eine Verschiebung der Bauteile während des Falzvorganges vermieden wird.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist in den Ansprüchen 1 und 2 angegeben. Die Unteransprüche 3 - 10 enthalten sinnvolle Ausführungsvarianten der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass vor Beginn des Falzvorganges das Blech oder die Bleche auf einem festen Falzbett positioniert und durch einen Niederhalter fixiert wird bzw. werden und anschließend mit ein oder mehreren Linearantrieben kombinierte, vorzugsweise horizontale und vertikale Bewegungen unter Zuhilfenahme eines Keilelementes ausgeführt werden, um nacheinander die Vor- und Fertigfalzbacke in Position zu bringen und durch eine lineare, vorzugsweise vertikale Bewegung der Falzbacken den Falzhub auszuführen. Die Linearantriebe führen vorzugsweise jeweils nur eine horizontale Bewegung aus und bei einer Relativbewegung zwischen dem Keilelement und den Falzbackenträgern macht der Falzbackenträger die vertikale Bewegung für den Falzhub der Falzbacken. Die notwendige Kraft für den Falzvorgang wird ausschließlich über den Keil aufgebracht. Die horizontale und die vertikale Bewegung zur Positionierung der Falzbacken und Durchführung des Falzhubes kann erfindungsgemäß auch mit nur einem Linearantrieb ausgeführt werden, wobei die Verschiebebewegungen zwischen Grundgestell, Schlitten, Keilelement und Falzbackenträger jeweils durch Absteckungen gesteuert werden. Die Absteckungen sorgen dafür, dass eine Relativbewegung zwischen zwei Elementen blockiert oder freigegeben wird. Der Antrieb des oder der Linearmotoren erfolgt vorzugsweise pneumatisch. Er kann aber auch elektromotorisch oder hydraulisch ausgeführt werden. Die Erfindung wird anhand der beigefügten Fig. 1 - 19 beispielsweise näher erläutert. Es zeigen die Fig. 1 - 9 und 11 - 17 jeweils schematisch im Schnitt die erfindungsgemäße Falzvorrichtung in verschiedenen Verfahrensstufen. Bei den Fig. 1 - 9 werden zwei Linearantriebe 11, 12 zur Bewegung des Schiebers 9 und des Keilelementes 10 benötigt. Bei der Ausführungsform nach den Fig. 11 - 17 ist nur ein Linearantrieb 21 dafür vorgesehen.

Die Fig. 1 zeigt die Vorrichtung in der Grundstellung, in der es möglich ist, das untere Blech 1 und das obere Blech 2 auf ein ortsfestes Falzbett 3 aufzulegen. Das Falzbett 3 ist fest mit dem Grundgestell 13 bzw. 23 verbunden, wobei nach Fig. 18 das Grundgestell 13 auf einem Bearbeitungstisch 33 angeordnet ist. Auf das Falzbett 3 können entweder nur ein ungefalztes Bauteil, im vorliegenden Fall das Blech 1 oder auch zwei Bleche 1, 2 nacheinander oder gemeinsam aufgelegt werden. In dieser Position nach der Fig. 1 kann auch das fertige Bauteil nach dem Falzen wieder aus der Anlage entnommen werden. In der Fig. 1 befinden sich der Niederhalter 4 in der zurückgeschwenkten Position.

In Fig. 2 ist der Niederhalter 4 auf dem oberen Blech 2 positioniert. Dazu wurde er über den Antrieb 15 und die Viergelenkkette 5 seitlich auf das Falzbett 3 zubewegt und auf das Blech 2 abgesenkt. Zusätzlich ist durch Betätigung des Linearantriebes 12 der Schieber 9 in Pfeilrichtung bewegt worden. Diese Bewegung wurde durch die in die Aussparung 16 hineinragende Absteckung 17 begrenzt, weil die Absteckung 17 am Anschlag 16a anliegt. Mit der Bewegung des Schiebers 9 sind auch der Falzbackenträger 8, das Keilelement 10 und der Linearantrieb 11 in Pfeilrichtung nach links bewegt worden, sodass die am Falzbackenträger 8 angeordnete Vorfalzfläche 6 über dem rechtwinklig nach oben gebogenen Ende des Bleches 1 angeordnet ist.

Für das Vorfalzen nach Fig. 3 wird dann zusätzlich der Linearantrieb 11 betätigt und damit das Keilelement 10 relativ zum Falzbackenträger 8 in Pfeilrichtung nach links bewegt. Das Keilelement 10 bewegt sich dabei mit der Führung 10a innerhalb des Schlittens 9. Die schrägen Gleitflächen 10b des Gleitelementes 10 bewegen sich ebenfalls relativ zum Falzbackenträger 8 nach links, sodass gleichzeitig der Falzbackenträger 8 in Pfeilrichtung nach unten bewegt wird und die Vorfalzfläche 6 den Vorfalzvorgang durchführt. Die schrägen Gleitflächen 10b könnten auch nach unten gebogen sein, sodass die Bewegung des Falzbackenträgers 8 nach unten sich bei einer Bewegung des Lineartriebes 11 in entgegengesetzter Richtung ergäbe. Nach Fig. 4 wird dann der Linearantrieb 11 in seine Ausgangsstellung zurückbewegt, wobei auch das Keilelement 10 sich innerhalb des Falzbackenträgers 8 zurückbewegt und diesen in Pfeilrichtung nach oben bewegt. Außerdem ist nach Fig. 4 auch bereits der Linearantrieb 12 mit dem Schieber 9 und der Absteckung 17 in seine Ausgangsstellung in Pfeilrichtung zurückbewegt worden.

Nach Fig. 5 ist zusätzlich die Absteckung 17 in Pfeilrichtung aus der Aussparung 16 heraus und der Antrieb 15 in Pfeilrichtung in seine Ausgangsstellung zurückbewegt worden, wobei damit auch der Niederhalter 4 zurückgeschwenkt ist.

Für das anschließende Fertigfalzen wird nach Fig. 6 mit Hilfe des Linearantriebes 12 der Schieber 9 in Pfeilrichtung soweit bewegt, dass der Fertigfalzbacken 8 mit der Fertigfalzfläche 7 über dem vorgefalzten Rand des Bleches 1 angeordnet ist. Die Vorderkante des Schiebers 9 liegt jetzt am Anschlag 28 des Grundgestells 13 an.

Für das Fertigfalzen wird nach Fig. 7 der Linearantrieb 11 betätigt und das Keilelement 10 relativ zum Falzbackenträger 8 in Pfeilrichtung bewegt, sodass auch der Falzbackenträger 8 in Pfeilrichtung nach unten und damit die Fertigfalzfläche 7 auf das Blech 1 vollständig abgesenkt wird.

Nach Fig. 8 sind die beiden Linearantriebe 11 und 12 vollständig in ihrer Ausgangslage und auch der Falzbackenträger 8 in seine obere Stellung zurückbewegt worden. In dieser Stellung nach Fig. 8 kann das fertige Bauteil entfernt und wie in Fig. 1 angegeben ein neues zu falzendes Bauteil wieder aufgelegt werden.

Fig. 9 zeigt eine geänderte Ausführungsform im Vergleich zu Fig. 7, wobei zusätzlich die Unterkante des Falzbackenträgers 8 auf dem Anschlag 29 auf dem Grundgestell 23 aufliegt.

In Fig. 10 ist das Keilelement 10 mit dem zugehörigen Linearantrieb 11 als Einzelteil mit einer schematischen Aufteilung der Kräfte dargestellt. Um bei einer bestimmten vom Linearantrieb 11 ausgeübten Kraft F _z die effektiv beim Fertigfalzen ausgeübte Falzkraft F _F zu bestimmen, kann bei vorgegebenem Winkel α aus dem dargestellten Kräfteparallelogramm die Falzkraft F _F abhängig von dem Reibwert μ zwischen Keil 10 und Schieber 9 bzw. Falzbackenträger 8 auf einfache Weise nach folgender Formel berechnet werden: F _F = F _z /(tan α + 2 arctan μ) . Der Winkel α zwischen Führung 10a und Gleitflächen 10b kann 6° bis 60°, vorzugsweise 10° bis 15° betragen. Andererseits lässt sich auf einfache Weise bei vorgegebener Kraft F _z des Linearantriebes 11 und gewünschter Falzkraft F _F der erforderliche Winkel α der Gleitflächen 10b auf einfache Weise errechnen.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 11 - 17 ist jeweils nur ein Linearantrieb 21 statt der zwei Linearantriebe 11 und 12 nach den Fig. 1 - 9 für die Bewegung des Schiebers 19, des Keilelementes 10 und des Falzbackenträgers 18 vorgesehen. Stattdessen werden zwei zusätzliche Absteckungen 22 und 26 benötigt. Fig. 11 zeigt wiederum die Ausgangslage zum Auflegen der Bleche 1 und 2 auf das Falzbett 3, wobei der Niederhalter 14 sich noch in der Ausgangsposition befindet.

Nach Fig. 12 ist der Niederhalter 14 mit Hilfe des Antriebes 15 auf das Blech 2 abgesenkt. Zusätzlich ist bereits mit Hilfe des Linearantriebes 21 der Schieber 19 mit dem Keilelement 10, dem Falzbackenträger 18 in Pfeilrichtung soweit nach vorne bewegt worden, dass die Vorfalzfläche 6 über dem Rand des Bleches 1 angeordnet ist. Die Absteckung 22 ist in der Aussparung 20 bis an den Anschlag 20a gebracht.

Nach Fig. 13 ist die Absteckung 26 aus der Aussparung 27 in den Falzbackenträger 18 heraus bewegt und nach einer weiteren Bewegung des Linearantriebes 21 das Keilelement 10 relativ zum Schieber 19 und zum Falzbackenträger 18 soweit bewegt worden, dass mit Absenken des Falzbackenträgers 18 die Vorfalzfläche 6 dem Vorfalzvorgang ausgeführt hat.

Nach Fig. 14 sind sowohl der ünearantrieb 21 als auch der Antrieb 15 in Ihrer Ausgangsstellung zurückgefahren, sodass sowohl der Falzbackenträger 18 angehoben und . zurückgefahren als , auch der Niederhalter 14 in seine Ausgangsstellung zurückbewegt worden sind.

Nach Fig. 15 ist der Linearantrieb 21 soweit in Pfeilrichtung bewegt worden, dass die Absteckung 24 in die Aussparung 25 ins Grundgestell 23 abgesenkt werden kann. Zwischenzeitlich war während des Bewegungsvorganges die Absteckung 26 in die Aussparung 27 gefahren, um den Falzbackenträger 18 gegenüber dem Schieber 19 zu verriegeln. Nach Fig. 15 ist die Absteckung 26 bereits wieder zurückgefahren.

Nach Fig. 16 ist der Linearantrieb 21 noch ein weiteres Stück vorgefahren, sodass sich das Keilelement 10 relativ zum Schieber 19 und Falzbackenträger 18 in Pfeilrichtung weiter bewegt hat und mit der Absenkung des Falzbackenträgers 18 bis zum Anschlag 30 die Fertigfalzfläche 7 vollständig abgesenkt ist. Nach Fig. 17 ist der Linearantrieb 21 soweit zurückgefahren, dass der Falzbackenträger 18 angehoben ist und die Absteckung 26 wieder in die Aussparung 27 bewegt werden kann. Nach Anhebung der Absteckung 25 aus der Aussparung 24 kann dann der Linearantrieb 21 Vollständig in seine Ausgangslage zurückgefahren werden, wobei dann auch das Bauteil gewechselt werden kann.

In den Fig. 18 und 19 ist perspektivisch eine Vorrichtung zum Vor- und Fertigfalzen dargestellt, die z. B. einen bestimmten Bereich eines Kfz-Bauteiles, im dargestellten Beispiel ein sog. Radhaus, falzen kann. Nach Fig. 18 ist dazu auf einem Bearbeitungstisch 33 mit Spannern 32 ein nur teilweise dargestelltes Bauteil 31, im vorliegenden Fall eines Seitenteiles eines Pkw, dargestellt. Das an seinem Rand zu falzende Blech 1 liegt dabei auf dem Falzbett 3 auf und wird vom Niederhalter 4 gehalten. Andeutungsweise sind dabei auch der Falzbackenträger 8 und die Viergelenkkette 5 zur Betätigung des Niederhalters 4 zu sehen.

Fig. 19 zeigt eine andere perspektivische Ansicht im Vergleich zur Fig. 18 der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei insbesondere jeweils zwei parallel nebeneinander angeordnete Linearantriebe 11 und Linearantriebe 12 zu sehen sind. Teilweise ist ebenfalls die Führung 10a des Keilelementes 10 dargestellt. Mit dem Niederhalter 4 wird mit Hilfe einer Viergelenkkette 5 und dem Antrieb 15 auf das Blech 2 gedrückt, wobei die Spannkraft des Niederhalters 4 einstellbar ist.

Gegenüber dem Stand der Technik ergeben sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens u. a. folgende Vorteile:

- Durch eine kompakte Bauweise ist ein Falzen mit Niederhalter auch in engen Bereichen, wie z. B. das Radhausfalzen an einer Seitenwand eines Automobils möglich.

- Bei kleinen Falzbereichen ergeben sich günstige Einsatzmöglichkeiten.

- Mittels eines einzigen Linearantriebes kann eine kombinierte, horizontale und vertikale Bewegung ausgeführt werden, wobei insbesondere ein pneumatischer Antriebszylinder als Linearantrieb 11, 12, 21 verwendet werden kann. Durch die Anordnung des Keilelementes 10 wird durch die vertikale Bewegung des Falzbackenträgers 8, 18 der Krafthub beim Falzen und durch die Bewegung des Schiebers 9, 19 eine horizontale Bewegung als Positionshub ausgeführt. - Die relative Falzbewegung erfolgt senkrecht zur Blechebene, sodass mögliches Verschieben auf dem Falzbett 3 vermieden wird.

- Zusätzlich verhindert der Niederhalter auch beim Vorfalzen ein Verschieben des Bauteiles.

Bezugszeichenliste

1 Blech (auf 3 aufliegend)

2 Blech

Falzbett (mit 13, 23 fest verbunden)

4 Niederhalter (über 5 mit 13, 23 gelenkig verbunden)

5 Viergelenkkette (zum Schwenken von 4)

Vorfalzfläche

Fertigfalzfläche

Falzbackenträger (vgl. Fig. 1 - 9)

Schieber (vgl. Fig. 1 - 9)

10 Keilelement

0a Führung (von 10 in 9, 19)

0b Gleitflächen (von 10 in 8, 18)

1 Linearantrieb (für 10)

2 Linearantrieb (für 9)

3 Grundgestell (ortsfest, vgl. Fig. 1 - 9)

4 Niederhalter (vgl. Fig. 11 - 17)

5 Antrieb (für 5)

6 Aussparung (in 13, 23, mit Anschlag 16a für 17, vgl. Fig. 1 - 9) 6a Anschlag (17 in 16)

7 Absteckung (an 9, zur Verriegelung von 9 in 16)

8 Falzbackenträger (vgl. Fig. 11 - 17)

9 Schieber (vgl. Fig. 11 - 17)

0 Aussparung (in 13, für 22 mit Anschlag 20a, vgl. Fig. 11 - 17) 0a Anschlag (für 22 in 20)

1 Linearantrieb (für 10)

2 Absteckung (an 19, zur Verriegelung von 22 in 20)

3 Grundgestell (vgl. Fig. 11 - 17)

4 Absteckung (an 19, zur Verriegelung von 24 in 25)

5 Aussparung (in 13 für 24)

6 Absteckung (an 19, zur Verriegelung von 18 in 27)

7 Aussparung (in 18)

8 Anschlag (für 9, 19 an 13, 23) Anschlag (an 23 für 8 für Fertigfalzen)

Anschlag (an 9, 19 für Vorfalzen und Fertigfalzen) Bauteil (eines PKW)

Spanner

Bearbeitungstisch