DE102009024344B4

DE102009024344B4 - Verfahren und Werkzeug zum Bördeln eines Werkstücks

Info

Publication number: DE102009024344B4
Application number: DE200910024344
Authority: DE
Inventors: Markus Wess; Friedhelm Kirsch; Rene Kahlke
Original assignee: EDAG GmbH and Co KGaA
Current assignee: FFT EDAG Produktionssysteme GmbH and Co KG
Priority date: 2009-06-09
Filing date: 2009-06-09
Publication date: 2011-02-24
Anticipated expiration: 2029-06-10
Also published as: EP2440343A2; EP2440343B1; WO2010142703A3; DE102009024344A1; WO2010142703A2

Abstract

Verfahren zum Bördeln eines Werkstücks, bei dem
a) ein um eine Rotationsachse (R) rotierendes Bördelglied (10; 20; 30) längs eines Flansches (2) des Werkstücks (1) in eine Vortriebsrichtung (V) bewegt und
b) der Flansch (2) dadurch in Vortriebsrichtung (V) fortschreitend um eine in die Vortriebsrichtung (V) weisende Bördelkante (3) umgelegt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
b) das Bördelglied (10; 20; 30) mit einer Stirndruckfläche (13; 23; 33) und einer um die Stirndruckfläche (13; 23; 33) umlaufenden Druckkante (15; 25, 35) während dieser Vortriebsbewegung mit einer Druckkraft (F) gegen den Flansch (2) gedrückt und
d) und die Rotationsachse (R) zumindest im Wesentlichen orthogonal zu dem umgelegten Flansch (2) weist, so dass eine Relativbewegung, die das Bördelglied (10; 20; 30) mit der Stirndruckfläche (13; 23; 33) relativ zu dem umgelegten Flansch (2) ausführt, zumindest im Wesentlichen eine Gleitbewegung ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verfahren und ein Werkzeug zum Bördeln eines Werkstücks mittels eines Bördelglieds, das gegen einen Flansch des Werkstücks drückend längs des Flansches vorwärts bewegt wird und dadurch den Flansch in Vortriebsrichtung fortschreitend umlegt. Das Werkstück kann insbesondere ein Blechformteil sein.
In industriellen Fertigungen, beispielsweise der Serienfertigung von Automobilen, gewinnt das Rollbördeln an Bedeutung. Durch Rollbördeln können insbesondere Falzverbindungen erzeugt werden, beispielsweise eine Falzverbindung zwischen einem Außenhautteil eines Fahrzeugs und einem Innenteil. Das Rollbördeln ist in dieser besonderen Verwendung ein Rollfalzen. Durch Rollbördeln können nicht nur Falzverbindungen geschaffen werden, sondern auch abragende Flansche für andere Arten des Fügens oder vollständig ungelegte Bördelflansche zur Schaffung runder Bördelkanten oder auch nur teilweise umgelegte Flansche für andere Zwecke. Das Bördeln mit einem den umzulegenden Flansch abfahrenden Bördelglied, wie beispielsweise das Rollbördeln, hat gegenüber dem konventionellen Kanten, Biegen oder Ziehen in einer Presse den Vorteil geringerer Investionskosten und höherer Flexibilität hinsichtlich des mehrdimesionalen Verlaufs der Bördelkante. Andererseits sind auch dem Rollbördeln in Bezug auf den Verlauf der Bördelkante Grenzen gesetzt. So hat es sich beispielsweise als problematisch erwiesen, an einem stirnseitigen Rand eines um eine Achse gekrümmten Werkstücks, beispielsweise eines röhrenförmigen Werkstücks, einen nach außen abragenden Flansch zu erzeugen, wenn der Krümmungsradius im gekrümmten Werkstückbereich eine gewisse Größe unterschreitet. Die Bördelkante neigt bei solch einer Bördeloperation zu Verwerfungen nach innen. Ein weiteres Problem ist der beim Rollbördeln erreichbare Umformgrad. So ist der Winkel, um den der Flansch in einem Bördelschritt, d. h. in einem einzigen Lauf des Bördelglieds umgelegt werden kann, auf einen Bereich von etwa 30° bis 45° beschränkt. Soll der Flansch um 90° oder größere Winkel, beispielsweise vollständig um 180° umgelegt werden, sind nacheinander mehrere, aufeinander aufbauende Bördelschritte erforderlich. Verfahren und Vorrichtungen zum Bördeln von Werkstücken, insbesondere auch in mehreren Bördelschritten, werden beispielsweise in der EP 1 420 908 B1 , der EP 1 685 915 B1 und der EP 0 802 001 B1 beschrieben.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Flansch eines Werkstücks mittels eines den Flansch abfahrenden Bördelglieds sauber umzulegen, so dass eine konturtreue, verwerfungsfreie Bördelkante erhalten wird. Vorzugsweise soll der Winkel, um den der Flansch in einem Bördelschritt verzugsfrei oder zumindest verzugsarm umgelegt werden kann, im Vergleich mit dem Rollbördeln vergrößert werden.
Die Erfindung geht von einem Verfahren und einem Werkzeug aus, bei dem ein um eine Rotationsachse rotierendes Bördelglied längs eines Flansches des Werkstücks in eine Vortriebsrichtung bewegt, eine Stirndruckfläche des Bördelglieds während der Vortriebsbewegung mit einer Druckkraft gegen den Flansch gedrückt und der Flansch durch die andrückende Stirndruckfläche und eine um diese umlaufende Druckkante des Bördelglieds in Vortriebsrichtung fortschreitend, vorzugsweise kontinuierlich fortschreitend, um eine in die Vortriebsrichtung weisende Bördelkante umgelegt wird. Der Flansch kann bereits von einem an den Flansch grenzenden Streifen mit einer Neigung abknicken, so dass bereits vor dem Bördeln eine Bördelkante oder zumindest eine kantenartige Rundung vorhanden ist, längs der das Bördelglied beim erfindungsgemäßen Bördeln bewegt wird. Die Erfindung eignet sich jedoch insbesondere auch für ein Bördeln, durch das die Bördelkante überhaupt erstmalig erzeugt wird. Der umzulegende Flansch kann daher den angrenzenden Streifen des Werkstücks mit einer im Vergleich zu der zu schaffenden Bördelkante weichen Wölbung oder gerade verlängern, wie dies in bevorzugten Verwendungen der Fall ist.
Nach der Erfindung weist die Rotationsachse des Bördelglieds während des Bördelns zumindest im Wesentlichen orthogonal zu dem umgelegten Flansch, so dass das Bördelglied nicht wie beim Rollbördeln auf dem Flansch abrollt, sondern mit der Stirndruckfläche über den Flansch gleitet. Die Relativbewegung, die das Bördelglied mit seiner Stirndruckfläche im Druckkontakt mit dem Flansch relativ zu diesem ausführt, ist zumindest im Wesentlichen eine Gleitbewegung. Ein etwaiger Rollkontakt, der nicht kategorisch ausgeschlossen werden soll, hat für die Umformung allenfalls eine untergeordnete Bedeutung. Bevorzugt ist die Stirndruckfläche orthogonal zur Rotationsachse des Bördelglieds und plan, so dass sie mit dem Flansch nur Gleitkontakt hat und sich im Druckkontakt quasi schleifend auf dem Flansch dreht, während das Bördelglied am vorlaufenden äußeren Rand der Stirndruckfläche, seiner Druckkante, den Flansch um die Bördelkante umlegt.
Ein erfindungsgemäßes Werkzeug umfasst einen Träger und das von dem Träger um die Rotationsachse drehbar gelagerte Bördelglied mit der zu der Rotationsachse wie für das Verfahren bevorzugt orthogonalen und planen Stirndruckfläche, die in Bezug auf die Rotationsachse radial außen in die Druckkante des Bördelglieds übergeht. Das Bördelglied kann im Bereich seiner Druckkante mit einem kleinen Krümmungsradius von der Stirndruckfläche in eine beim Bördeln vorzugsweise freie Umfangsfläche des Bördelglieds übergehen, also eine scharfe Druckkante aufweisen. Die Druckkante kann aber auch vergleichsweise weich gekrümmt sein mit einem Krümmungsradius von mehreren Millimeter, durchaus bis zu etwa 20 mm. Eine scharfe Druckkante mit einem Krümmungsradius von nur wenigen Millimentern, vorzugsweise 2 bis 10 mm, gegebenenfalls auch nur in Form einer um die Rotationsachse umlaufenden Anphasung, wird jedoch bevorzugt, um den Flansch unmittelbar nach der an der Druckkante eingeleiteten Umformung in den Druckkontakt mit der Stirndruckfläche zu bringen.
Der beim erfindungsgemäßen Bördeln im Werkstück ablaufende Umformprozess ist mit demjenigen des Rollbördelns nicht vergleichbar. Zum einen wird die zum Umlegen erforderliche Kraft nicht längs einer axialen Rollkontaktlinie einer Bördelrolle eingeleitet, sondern an einer vorlaufenden Seite einer um die Rotationsachse des Bördelglieds umlaufenden Druckkante. Zum anderen wird der Flansch im Druckkontakt mit der Druckkante und gleich im Anschluss mit der Stirndruckfläche von der Bördelkante weg zum Rand des Flansches hin gestreckt, vorzugsweise im vorlaufenden Bereich der Stirndruckfläche, also im Bereich zwischen der Rotationsachse und der in Bezug auf die Vortriebsrichtung vorlaufenden Seite des Bördelglieds. Im Ergebnis wird eine besonders konturtreue, verzugsarme bis verzugsfreie Bördelkante erhalten. Diese Vorteile treten besonders zutage, wenn sich die Bördelkante um eine zur Rotationsachse des Bördelglieds parallele Werkstückachse erstreckt, wie dies beispielsweise bei röhrenförmigen Werkstücken der Fall ist. Die vorhandene ”Kurve” bleibt auch an der Bördelkante erhalten. In diesem Sinne ist das Verfahren Kontur erhaltend, konturtreu. Es entstehen auch keine Verwerfungen wie etwa Beulen. Die Bördelkante kann sich in Bezug auf die Rotationsachse des Bördelglieds konvex krümmen, so dass der Flansch in den Innenbereich der gekrümmten Bördelkante umgelegt wird. Bevorzugter ist die Bördelkante in Bezug auf die Rotationsachse des Bördelglieds konkav gekrümmt, erstreckt sich also auch um die Rotationsachse des Bördelglieds, so dass der Flansch nach außen umgelegt wird und daher im gekrümmten Werkstückbereich eine zusätzliche Streckung erfährt.
Der Flansch wird bei dem Bördeln vorzugsweise gegen eine Anlage gedrückt, die das Werkstück insbesondere auch im Bereich der Bördelkante stützen kann, so dass der Flansch um eine entsprechend der Bördelkante geformte Anlagekante der Anlage umgelegt und mit seiner Unterseite an eine Oberseite der Anlage angelegt wird. Die Oberseite der Anlage ist der Stirndruckfläche des Bördelglieds zugewandt, vorzugsweise axial gegenüberliegend, so dass zwischen der Oberseite der Anlage und der Stirndruckfläche ein Spalt verbleibt, in dem der Flansch im Druckkontakt mit der Stirndruckfläche auch gezogen und dadurch gestreckt wird. Beim erfindungsgemäßen Bördeln finden daher in bevorzugten Ausführungen auch Umformprozesse wie bei einem Tiefziehen statt.
Die Anlage kann mit dem Bördelglied gemeinsam in die Vortriebsrichtung bewegt werden, synchron mit dem Bördelglied. In ebenfalls vorteilhaften Ausführungen ist die Anlage relativ zum Werkstück ortsfest, also unbeweglich. Die Anlage dient in beiden alternativen Ausführungen als Matrize, einmal als mit dem Bördelglied gemeinsam relativ zum Werkstück bewegliche und das andere Mal als relativ zum Werkstück unbewegliche Matrize. Bei dem Bördeln kann das Werkstück und im Falle einer relativ zum Werkstück unbeweglichen Anlage auch diese absolut ortsfest sein und das Werkzeug mit dem Bördelglied im Raum dem Verlauf der Bördelkante folgend bewegt werden. Die Verhältnisse können jedoch auch umgekehrt werden, so dass das Bördelglied bei dem Bördeln im Raum absolut ortsfest, allerdings um die Rotationsachse drehbar, angeordnet ist und das Werkstück und im Falle einer relativ zum Werkstück ortsfesten Anlage auch diese längs des Bördelglieds dem Verlauf der Bördelkante entsprechend bewegt wird oder werden. Ferner können auch das Werkstück und das Bördelglied während des Bördelns in koordinierter Weise dem Verlauf der Bördelkante entsprechend relativ zueinander und jeweils auch absolut im Raum bewegt werden.
Das Bördelglied kann in einfachen Ausführungen als auf das Werkstück wirkende Wirkelemente nur die Stirndruckfläche und die Druckkante aufweisen. So kann das Bördelglied beispielsweise einfach als Kreisscheibe mit der Stirndruckfläche an einer Stirnseite und um diese umlaufend der Druckkante geformt sein. In bevorzugten Ausführungen weist das Bördelglied jedoch noch wenigstens eine weitere Wirkfläche auf, die bei dem Bördeln in Kontakt mit dem Werkstück ist. Diese weitere Wirkfläche ist eine um die Rotationsachse erstreckte Umfangsfläche, mit der das Bördelglied beim Bördeln auf dem Werkstück abrollt und die das Bördelglied längs der Bördelkante führt. Vorzugsweise rollt die Umfangswirkfläche in einem Streifen des Werkstücks ab, der sich längs der Bördelkante erstreckt und bei der Bördelkante unmittelbar an den Flansch grenzt, von diesem also nur über die Bördelkante beabstandet ist. Die Umfangswirkfläche ist vorzugsweise unmittelbar bei der Bördelkante des Werkstücks mit dem Werkstück im Rollkontakt, während das Bördelglied den Flansch umlegt. Auch auf diese Weise wird dafür gesorgt, dass die Bördelkante in ihrer Längsrichtung konturtreu und verwerfungsarm, am besten verwerfungsfrei, ausgeformt wird. Die Umfangswirkfläche bildet eine weitere Druckfläche des Bördelglieds und wird daher im weiteren auch als Umfangsdruckfläche bezeichnet. Sie erfüllt in den besonders bevorzugten Ausführungen neben der bereits genannten Führungsfunktion für das Bördelglied auch eine Stützfunktion für das Werkstück.
Falls der Flansch wie bevorzugt über eine Kante einer Anlage umgelegt und im Druckkontakt mit der erfindungsgemäßen Stirndruckfläche gezogen wird, bildet die Anlage vorzugsweise auch der Umfangsdruckfläche radial gegenüberliegend eine Gegendruckfläche für einen flächen- oder linienhaften Kontakt. Falls die Anlage während des Bördelns relativ zum Werkstück unbeweglich ist, ist sie vorzugsweise in einem flächenhaften Kontakt mit dem Werkstück. Falls sie gemeinsam mit dem Bördelglied im Raum bewegt oder mit diesem stationär angeordnet ist, kann sie mit dem Werkstück ebenfalls in einem flächenhaften Kontakt sein, in einem Gleitkontakt, oder alternativ in einem Linienkontakt, nämlich dann, wenn sie als Anlagerolle gebildet ist, die an dem an die Bördelkante grenzenden Werkstückstreifen abrollt.
Die Stirndruckfläche und die Umfangsdruckfläche sind relativ zueinander so angeordnet, dass eine von der Stirndruckfläche weg nach außen gerichtete Flächenormale und eine von der Rotationsachse weg nach außen gerichtete Flächenormale der Umfangsdruckfläche aufeinander zu gerichtet sind. In den bevorzugten Ausführungen, in denen das Bördelglied die Stirndruckfläche und die Umfangsdruckfläche aufweist, kann das Bördelglied insbesondere einen stielförmigen Axialabschnitt mit der Umfangsfläche und einen demgegenüber verbreiterten tellerförmigen Axialabschnitt aufweisen, an dessen der Umfangsdruckfläche zugewandten Unterseite die Stirndruckfläche geformt ist. Das Bördelglied kann insbesondere aus einem stielförmigen Axialabschnitt und einem sich axial daran unmittelbar anschließenden Tellerabschnitt bestehen, so dass es im Ganzen pilzförmig mit einem Stiel und einem demgegenüber breiteren Teller ist.
Die Stirndruckfläche ist in bevorzugten Ausführungen in Bezug auf die Rotationsachse rotationssymmetrisch, was dementsprechend auch für die Druckkante gilt. Die Umfangsdruckfläche ist vorzugsweise über ihre gesamte axiale Länge, mit der sie beim Bördeln im Rollkontakt mit dem Werkstück steht, in Bezug auf die Rotationsachse rotationssymmetrisch. Bevorzugt ist das Bördelglied zumindest überall dort rotationssymmetrisch, wo es beim Bördeln mit dem Werkstück in Kontakt ist.
Die Stirndruckfläche geht in bevorzugten Ausführungen über eine Kehle bzw. Rundung in die Umfangsdruckfläche über, wobei die Kehle oder Rundung in weiter bevorzugter Ausführung an dem Querschnitt der zu erzeugenden Bördelkante angepasst geformt ist. Die Stirndruckfläche und vorzugsweise auch die Umfangsdruckfläche läuft vorzugsweise tangential in die Kehle ein, zumindest wird es bevorzugt, wenn im Übergangsbereich, also in der Kehle kein Hinterschnitt vorhanden ist. Das Bördelglied steht bei solch einer Formgebung im Bereich der Stirndruckfläche, im Bereich der Umfangsdruckfläche und auch im Bereich der Kehle, des Übergangs der beiden Druckflächen, mit dem Werkstück im Druckkontakt, vorzugsweise längs einer zusammenhängenden Linie.
In ersten Ausführungen ist die Umfangsdruckfläche zylindrisch und somit zumindest im Wesentlichen orthogonal zu der Stirndruckfläche. Mit solch einem Bördelglied kann der Flansch in einem einzigen Bördelschritt um 90° umgelegt werden, so dass er anschließend in einem Winkel von 90° von dem angrenzenden Streifen des Werkstücks, gegen den die Umfangsdruckfläche beim Bördeln drückt, abragt. Die Umfangsdruckfläche kann alternativ aber auch konisch sein, entweder sich axial in Richtung auf die Stirndruckfläche verbreitern, um den Flansch um einen Winkel kleiner als 90° umzulegen, oder aber sich axial in Richtung auf die Stirndruckfläche verjüngen, um den Flansch in einem einzigen Bördelschritt um einen Winkel umzulegen, der größer als 90° ist. Die Umfangsdruckfläche kann im zentralen Längsschnitt des Bördelglieds gesehen auch eine Krümmung aufweisen. Die Stirndruckfläche und die Umfangsdruckfläche können in zentralen Längsschnitten des Bördelglieds gesehen in grundsätzlich jedem beliebigen Winkel größer als 0° und kleiner als 180° zueinander weisen, zweckmäßig sind jedoch Winkel von wenigstens 50°. Falls die Umfangsdruckfläche mit der Stirndruckfläche einen Winkel von 50° einschließt, kann der Flansch immerhin in einem einzigen Bördelschritt um 140° umgelegt werden, falls der Flansch nämlich vor dem erfindungsgemäßen Bördeln den über die Bördelkante angrenzenden Streifen des Werkstücks axial gerade verlängert. Versuche haben völlig überraschend ergeben, dass die Erfindung das Umlegen eines Flansches um solch große Winkel auch in Krümmungsbereichen eines Werkstücks erlaubt, und die Bördelkante dennoch konturtreu und frei von Beulen oder sonstigen Verwerfungen erzeugt wird. Andererseits ist die Erfindung auch zum Bördeln in Anwendungsfällen geeignet, in denen ein Flansch nur wie beim Rollbördeln üblich in einem Bördelschritt von höchstens 45° umgelegt wird.
Um das Bördelglied axial zu entlasten, kann am Träger ein Stützglied axial abgestützt sein, an dem das Bördelglied an einer von der Stirndruckfläche axial abgewandten Rückseite mit einer äußeren Stützkraft beaufschlagbar ist, um die Stirndruckfläche gegen den Flansch zu drücken. Das Stützglied kann eine einzelne Rolle, insbesondere eine zylindrische oder konische Rolle, eine Kugel oder ein anders geformter Rotationskörper sein, der an der Rückseite des Bördelglieds bei dessen Rotationsbewegung abrollt. Anstatt eines Einzelstützglieds kann das Bördelglied an seiner Rückseite auch mittels eines Kranzes von um die Rotationsachse des Bördelglieds angeordneten Rotationskörpern gestützt sein. Solch ein um die Rotationsachse des Bördelglieds erstreckter Drehkranz kann insbesondere in der Art eines Axiallagers, beispielsweise eines Axialkugellagers, gebildet sein, über das das Bördelglied am Träger axial abgestützt ist, wobei das Bördelglied auch nur über ein Axialdrehlager am Träger abgestützt sein kann. Solch ein Lager kann vorteilhafterweise in Doppelfunktion die Drehlagerung und axiale Abstützung des Bördelglieds am Träger bilden. Obgleich eine Abstützung über einen Rollkörper bevorzugt wird, soll nicht ausgeschlossen werden, dass die Abstützung nur als Gleitabstützung gebildet sein kann.
Die Erfindung eignet sich für das Bördeln von Blechprofilen, beispielsweise Winkelprofilen, Rohren und Röhren, ferner auch zum Bördeln von Karosserieteilen von Fahrzeugen, insbesondere Automobilen, sowie Anbauteilen von Fahrzeugen, beispielsweise beweglichen Anbauteilen wie Türen, Hauben, Klappen und Schiebedächern oder im eingebauten Zustand nicht beweglichen Anbauteilen wie etwa in Karosserieseitenteile integrierte Radhäuser. Die Erzeugung von Flanschen an Auspuffrohren ist ein weiteres Anwendungsbeispiel. Die Erfindung kann zwar mit Vorteil im Fahrzeugbau eingesetzt werden, ist hierauf jedoch nicht beschränkt. Sie ist überall dort von besonderem Vorteil, wo in einem einzigen oder zumindest nur wenigen Bördelschritten eine saubere Bördelung an Werkstücken erzeugt werden soll. So ist die Erfindung auch von Vorteil für das Bördeln metallischer Gehäuse, beispielsweise von Gehäusen für Solarzellen und -kollektoren. Vorteilhafte Anwendungsfelder eröffnen sich auch im Bereich von Küchen- und Hausgeräten, beispielsweise zum Bördeln von Öfen wie z. B. metallischer Öfeneinsätze und metallischer Komponenten von Waschmaschinen. Die Erfindung eignet sich zum Bördeln von beispielsweise Stahlblechen, insbesondere auch zum Bördeln von Edelstahlblechen, aber auch zum Bördeln von Leichtmetallblechen wie etwa Alublechen.
Bevorzugte Merkmale werden auch in den Unteransprüchen und deren Kombinationen beschrieben.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren erläutert. An den Ausführungsbeispielen offenbar werdende Merkmale bilden jeweils einzeln und in jeder Merkmalskombination die Gegenstände der Ansprüche und auch die vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen vorteilhaft weiter. Es zeigen:
1 eine Bördelanordnung eines ersten Ausführungsbeispiels in einer perspektivischen Sicht,
2 die Bördelanordnung der 1 in einer Draufsicht,
3 die Bördelanordnung der 1 in einem Schnitt,
4 die Bördelanordnung der 1 in einem Schnitt und mit einem zusätzlichen Stützglied einer ersten Variante,
5 die Bördelanordnung der 1 in einem Schnitt und mit einem zusätzlichen Stützglied einer zweiten Variante,
6 eine Bördelanordnung in einem zweiten Ausführungsbeispiel in einem Schnitt,
7 eine Bördelanordnung in einem dritten Ausführungsbeispiel in einem Schnitt,
8 eine Bördelanordnung in einem vierten Ausführungsbeispiel in einem Schnitt,
9 eine Bördelanordnung in einem fünften Ausführungsbeispiel in einem Schnitt,
10 eine Bördelanordnung in einem sechsten Ausführungsbeispiel in einem Schnitt bei Ausführung eines ersten Bördelschnitts,
11 die Bördelanordnung der 10 im Schnitt und bei Ausführung eines zweiten Bördelschnitts und
12 eine Bördelanordnung eines siebten Ausführungsbeispiels in einer Ansicht.
1 zeigt eine Bördelanordnung eines ersten Ausführungsbeispiels, mit der an einem Werkstück 1 ein winkelig abragender Flansch 2 durch Bördeln geformt wird. Bei dem Werkstück 1 handelt es sich um ein Blechprofil. Es ist um eine zentrale Werkstückachse gekrümmt und weist zwei gerade Schenkel auf, die tangential in einen gekrümmten Bereich einlaufen, der die beiden Schenkel miteinander verbindet. An einem axialen Ende des Werkstücks 1 wird durch Bördeln besagter Flansch 2 um eine Bördelkante 3 umgelegt, so dass der umgelegte Flansch 2 in Bezug auf den Krümmungsbereich des Werkstücks 1 nach außen absteht. Das Werkstück 1 ist vor dem Bördeln über die Bördelkante 2 hinweg einfach gerade, der Flansch 2 ist noch ”offen”. Die Bördelkante 3 wird durch das Bördeln erst geformt.
Bei dem Bördeln wird der Flansch 2 mit einem Bördelglied 10 eines nicht weiter dargestellten Bördelwerkzeugs um die dabei geschaffende Bördelkante 3 umgelegt. Das Bördelglied 10 wirkt mit einer relativ zum Werkstück 1 nicht beweglichen Anlagestruktur 5 zusammen, die bei dem Bördeln eine Matrize für das Werkstück 1 bildet. Die Anlagestruktur 5 weist an einer Oberseite eine Anlagefläche auf, an die der Flansch 2 sich bei dem Umlegen mit seiner Unterseite anlegt. Die Anlagestruktur 5 bildet ferner eine Anlagekante, um die der Flansch 2 unter Schaffung der Bördelkante 3 umgelegt wird, und an einer Innenseite eine weitere Anlagefläche für das Werkstück 1, insbesondere für einen längs der Bördelkante 3 bis unmittelbar zu der Bördelkante 3 sich erstreckenden Streifen 4 des Werkstücks 1. Vor dem Bördeln bilden der Streifen 4 und der Flansch 2 eine glatte Fläche, im Ausführungsbeispiel eine axial gerade Fläche. Nach dem Bördeln sind der Streifen 4 und der Flansch 2 genau durch die Bördelkante 2 voneinander getrennt, d. h. der Streifen 4 geht über die Bördelkante 3 in den umgelegten Flansch 2 über.
Das Bördelwerkzeug umfasst einen Träger, der an einem im Raum gesteuert oder geregelt beweglichen Aktor, beispielsweise an einem Ende eines Roboterarms eines Industrieroboters, befestigt ist. Der Träger ist vorzugsweise lösbar mittels einer Kupplung am Aktor befestigt und umfasst entsprechend eine Kupplungshälfte dieser Kupplung. Die Kupplung ist vorzugsweise so gebildet, dass der Aktor den Träger automatisch an- und abdocken kann.
Das Bördelglied 10 ist auf dem Träger um eine Rotationsachse R drehbar gelagert, vorzugsweise frei drehbar. Das Bördelglied 10 besteht aus einem Teller 11 und einem im Vergleich mit dem Teller 11 schlankeren Stiel 12, der von dem Teller 11 axial abragt. Der Teller weist an einer dem Stiel 12 zugewandten Unterseite eine Stirndruckfläche 13 auf, mit der das Bördelglied 10 bei dem Bördeln mit einer zu der Rotationsachse R parallelen Druckkraft gegen den Flansch 2 gedrückt wird. Die äußere Umfangsfläche des Stiels 12 dient bei dem Bördeln als Umfangsdruckfläche 14, indem das Bördelglied 10 auf dem Streifen 4 des Werkstücks 1 längs der Bördelkante 3 abrollt. Das Bördelglied 10 wird im Ergebnis mit der axialen Druckkraft an seiner Stirndruckfläche 13 in den Druckkontakt mit dem Flansch 2 und mit einer hierzu quer gerichteten Querkraft an seiner Umfangsdruckfläche 14 in den Rollkontakt gedrückt. Zum Bördeln wird das Bördelglied 10 längs der Bördelkante 3 und der darunter befindlichen Anlagekante der Anlagestruktur 5 in die Vortriebsrichtung V bewegt, so dass es mit seiner Umfangsdruckfläche 14 auf dem Streifen 4 des Werkstücks 1 abrollt und mit seiner Stirndruckfläche 13 über den umgelegten Flansch 2 gleitet und relativ zu dem Flansch 2 somit eine rotatorische Gleitbewegung ausführt. In 1 nähert sich das Bördelglied 10 dem Krümmungsbereich des Werkstücks 1.
In 2, in der die Bördelanordnung in einer Draufsicht dargestellt ist, hat das Bördelglied 10 den Krümmungsbereich des Werkstücks 1 erreicht und auch bereits über eine Teillänge des Krümmungsbereichs den Flansch 2 umgelegt. Der in der Draufsicht unter dem Teller 11 befindliche Bereich des Flansches 2, auf den das Bördelglied 10 mit seiner Stirndruckfläche 13 drückt, ist strichliiert dargestellt. Die Stirndruckfläche 13 führt in einem vorlaufenden Flächenbereich relativ zu dem Flansch 2 eine nach außen gerichtete Gleitbewegung aus, so dass sie in ihrem vorlaufenden Flächenbereich den Flansch 2 zieht und dadurch streckt mit einer Kraft, die von der axialen Druckkraft abhängt, mit der die Stirndruckfläche 13 auf den Flansch 2 gedrückt wird.
Das Bördelglied 10 weist um die Stirndruckfläche 13 umlaufend eine Druckkante 15 auf, die die Stirndruckfläche 13 radial außen begrenzt. Der Teller 11 geht an seiner Unterseite über die Druckkante 15 in axialer Richtung in eine bei dem Bördeln freie Umfangsfläche über. Das Bördelglied 10 gelangt bei dem Umformprozess an seiner vorlaufenden Seite zuerst mit seiner Druckkante 15 unmittelbar an der Bördelkante 3 in Kontakt mit dem Flansch 2 und übt auf diesen mit der Druckkante 15 eine von der Bördelkante 3 weg nach außen gerichtete Zugkraft und auch eine Biegekraft aus, bevor unmittelbar im Anschluss die Stirndruckfläche 13 ebenfalls an der vorlaufenden Seite des Bördelglieds 10 in den in Bezug auf die Rotationsachse R rein axialen Druckkontakt gelangt. Durch den hinter der Druckkante 15 bereits bestehenden flächigen Druckkontakt wird der Flansch 2 unmittelbar vor der Druckkante 15 bereits um einen gewissen Winkel umgelegt, sozusagen vorauseilend. Die Druckkante 15 und Stirndruckfläche 13 wirken im Ergebnis vorteilhaft zusammen, so dass auch Bördelkanten 3 mit gekrümmtem Verlauf, insbesondere konkav in Bezug auf die Rotationsachse R gekrümmte, also um die Rotationsachse R gekrümmte Bördelkanten 3, sauber ausgeformt werden. Aufgrund der abrollenden Umfangsdruckfläche 14 wird das Bördelergebnis noch verbessert. Allerdings ist die Querkraft, mit der das Bördelglied 10 gegen den Streifen 4 gedrückt wird, vorzugsweise kleiner als die axiale Druckkraft, mit der die Stirndruckfläche 13 auf den Flansch 2 drückt.
3 zeigt die Bördelanordnung der 1 und 2 in einem Schnitt, der die Rotationsachse R des Bördelglieds 10 enthält. Die im Druckkontakt vom Bördelglied 10 über die Stirndruckfläche 13 auf den umgelegten Flansch 2 ausgeübte axiale Druckkraft ist mit F bezeichnet. Sie ist zur Rotationsachse R parallel. Der in Vortriebsrichtung V (1 und 2) weiter vor dem Bördelglied 10 befindliche und daher noch vollständig aufgerichtete Flansch ist strichliiert dargestellt und mit 2' bezeichnet.
Die Stirndruckfläche 13 ist plan und erstreckt sich wie gesagt orthogonal zur Rotationsachse R. Sie geht über die Druckkante 15 mit kleinem Krümmungsradius in die freie Umfangsfläche des Tellers 11 über. Radial innen geht sie mit ebenfalls kleinem Radius unter Ausbildung einer Kehle 16 in die Umfangsdruckfläche 14 über. Beim Bördeln hat das Bördelglied beginnend mit der Druckkante 15 über die Stirndruckfläche 13 und die Kehle 16 bis einschließlich der Umfangsfläche 14 durchgehenden Druckkontakt mit dem Werkstück 1, nämlich mit dessen Flansch 2, der durch das Bördeln erzeugten Bördelkante 3 und dem angrenzenden Streifen 4. Die Oberflächenkontur der Wirkelemente 13–16 begrenzt mit der Anlagestruktur 5 einen Spalt. Das Werkstück 10 füllt den Spalt, ist also an und beidseits der Bördelkante 3 mit seiner Innenseite an die Anlagestruktur 5 und mit seiner Außenseite an das Bördelglied 10 angeschmiegt bzw. zwischen dem Bördelglied 10 und der Anlagestruktur 5 eingeklemmt. Auch diese im Umformbereich des Werkstücks 1 durchgehende Kontaktlinie, insbesondere des Bördelglieds 10, bevorzugt unterstützt durch die Anlagestruktur 5, trägt ebenfalls zur Verbesserung des Bördelergebnisses bei.
Die Kehle 16 ist so geformt, dass sowohl die Stirndruckfläche 13 als auch die Umfangsdruckfläche 14 in guter Näherung tangential in die Kehle 16 einlaufen und keine Ausbauchung nach innen, in Richtung auf die Rotationsachse R entsteht. Es wäre jedoch durchaus denkbar, die Kehle 16 nach radial innen auszubauchen, wobei in solch einer Abwandlung die Anlagekante der Anlagestruktur 5 entsprechend ausgebaucht sein kann, um beispielsweise eine im Querschnitt wulstförmig ausgebauchte Bördelkante 3 zu formen. Durch eine Ausbauchung der Kehle 16 nach innen kann in noch einer Abwandlung ein Klemmen des Werkstücks unmittelbar bei der Bördelkante 3 verhindert und dadurch das Fließverhalten des Werkstückmaterials beeinflusst werden.
4 zeigt die Bördelanordnung des ersten Ausführungsbeispiels in einer ersten Variante einer Weiterentwicklung. Um die Druckkraft F nicht allein über die axiale Abstützung des Bördelglieds 10 aufbringen zu müssen, ist am Träger des Bördelwerkzeugs ein Stützglied 8axial abgestützt, das während des Bördelns eine axiale Stützkraft auf das Bördelglied 10 ausübt. Das Stützglied 8 ist so angeordnet, dass es gegen eine von der Stirndruckfläche 13 axial abgewandte rückwärtige freie Stirnfläche des Bördelglieds 10 in Richtung der Druckkraft F drückt und dadurch die axiale Abstützung des Bördelglieds 10 am Träger entlastet. Das Stützglied 8 ist ferner so angeordnet, dass es dem Flansch 2 axial gegenüber in Richtung der Druckkraft F gegen das Bördelglied 10 drückt und dieses sozusagen zwischen dem Stützglied 8 und dem Flansch 2 eingeklemmt ist, sich allerdings unter dem Stützglied 8 um seine Rotationsachse R drehen kann. Das Stützglied 8 ist vorteilhafterweise ein Rollstützglied, das auf dem Träger um eine Rotationsachse R' drehbar gelagert ist, wobei die Rotationsachse R' so ausgerichtet ist, dass das Stützglied 8 an der Rückseite des Bördelglieds 10 abrollt, wenn dieses sich um die Rotationsachse R dreht. In der in 4 dargestellten ersten Variante mit kreiszylindrischen Stützglied 8 weist die Rotationsachse R' orthogonal zur Rotationsachse R.
5 zeigt die Bördelanordnung des ersten Ausführungsbeispiels in einer zweiten Variante der Weiterentwicklung. Die zweite Variante entspricht in weiten Teilen der in 4 dargestellten ersten Variante. Sie unterscheidet sich von dieser lediglich durch die Ausrichtung der Rotationsachse R' des modifizierten Stützglieds 9. Während das Stützglied 8 der ersten Variante eine zylindrische Umfangsrollfläche aufweist, ist die Umfangsrollfläche des Stützglieds 9 in Bezug auf die Rotationsachse R' konisch. Die Rotationsachsen R und R' schneiden einander daher nicht im rechten Winkel, vielmehr weist die Rotationsachse R' schräg zur Rotationsachse R. Im Übrigen gelten die Ausführungen zur ersten Variante.
6 zeigt in einem die Rotationsachse R enthaltenden Schnitt eine Bördelanordnung eines zweiten Ausführungsbeispiels, die sich von der Bördelanordnung des ersten Ausführungsbeispiels allerdings nur dadurch unterscheidet, dass der Flansch 2, um einen Winkel umgelegt wird, der kleiner als 90° ist. Beispielhaft wird der Flansch 2 aus dem aufgerichteten Zustand um einen Winkel von etwa 60° umgelegt. Das Bördelglied 20 und die Anlagestruktur 6 sind gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechend modifziert. Das Bördelglied 20 entspricht im Bereich des Tellers 21 dem ersten Ausführungsbeispiel. Der Stiel 22 ist im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel bezüglich der Rotationsachse R jedoch nicht zylindrisch, sondern konisch und verbreitert sich radial in Richtung auf die Stirndruckfläche 23. Die wieder plane Stirndruckfläche 23 und die konische Umfangsdruckfläche 24 weisen entsprechend dem Winkel, um den der Flansch 2 umgelegt wird, zueinander, im Ausführungsbeispiel unter einem Winkel α von etwa 130°. Das Gleiche gilt für die als Gegendruckflächen dienenden Anlageflächen der angepasst geformten Anlagestruktur 6. Im Übrigen gelten die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel, insbesondere weist die Rotationsachse R wieder orthogonal zum umgelegten Flansch 2. Es kann zusätzlich auch eines der Stützglieder 8 und 9 vorgesehen sein.
7 zeigt eine Bördelanordnung eines dritten Ausführungsbeispiels, in dem der Flansch 2 in einem einzigen Bördelschritt um einen Winkel umgelegt wird, der größer als 90° ist. Im Ausführungsbeispiel wird der Flansch 2 um einen Winkel von etwa 120° umgelegt. Die Stirndruckfläche 33 des modifizierten Bördelglieds 30 ist wieder plan und orthogonal zur Rotationsachse R, die wie im ersten und im zweiten Ausführungsbeispiel bei dem Bördeln orthogonal zum umgelegten Flansch 2 weist. Modifiziert ist beim Bördelglied 10 lediglich dessen Stiel 32, der in Anpassung an die Bördelaufgabe in Bezug zur Rotationsachse R konisch ist und sich von der Stirndruckfläche 33 weg radial aufweitet, so dass die konische Umfangsdruckfläche 34 und die plane Stirndruckfläche 33 dem Winkel des Umlegens entsprechend unter einem Winkel α von etwa 70° zueinander weisen, also einen Winkel α von etwa 70° miteinander einschließen. Die Anlagestruktur 7 ist im Bereich ihrer Anlagekante und ihren beiden Gegendruckflächen angepasst geformt, also kongruent, die beiden Gegendruckflächen schließen somit den gleichen Winkel α ein. Im Übrigen gelten die zum ersten Ausführungsbeispiel gemachten Ausführungen. Das Bördelglied 30 ist ebenfalls mit einem der Stützglieder 8 und 9 kombinierbar, wie für das erste Ausführungsbeispiel anhand der 4 und 5 erläutert wurde.
8 zeigt eine Bördelanordnung eines vierten Ausführungsbeispiels. Das Bördelwerkzeug umfasst das Bördelglied 10 des ersten Ausführungsbeispiels. Im Unterschied zu den bisherigen Ausführungsbeispielen, in denen eine relativ zum Werkstück 1 nicht bewegliche Matritze in Form einer der Anlagestrukturen 5, 6 und 7 verwendet wird, kommt im vierten Ausführungsbeispiel ein beim Bördeln synchron mit dem Bördelglied 10 längs der Bördelkante 2 bewegtes Anlageglied 16 zum Einsatz. Das Anlageglied 16 kann insbesondere am Träger des Bördelwerkzeugs abgestützt sein. Es weist im dargestellten Schnitt, der die Rotationsachse R des Bördelglieds 10 enthält, eine an die Unterseite des Bördelglieds 10 angeschmiegte Kontur auf, so dass es wie die Anlagestrukturen 5, 6 und 7 mit dem Bördelglied 10 beim Umlegen einen Klemmspalt für das Werkstück 1 bildet. Das Anlageglied 16 ist um eine Rotationsachse R'' drehbar, die schräg zur Rotationsachse R weist und diese vorzugsweise schneidet. Es führt beim Bördeln mit seinen beiden der Stirndruckfläche 13 und der Umfangsdruckfläche 14 gegenüberliegenden Anlageflächen eine Roll-Gleit-Bewegung und im Bereich seiner Anlagekante im Wesentlichen eine reine Rollbewegung relativ zum Werkstück 1 aus.
9 zeigt eine Bördelanordnung nach einem fünften Ausführungsbeispiel, bei dem die Matritze in Form eines Anlageglieds 17 ebenfalls synchron mit dem Bördelglied 10 in die Vortriebsrichtung V bewegt wird. Im Unterschied zum vierten Ausführungsbeispiel ist die Rotationsachse R'' des Anlageglieds 17 parallel zu der Rotationsachse R des Bördelglieds 10. Das Anlageglied 17 weist eine plane Stirnfläche auf, gegen die der Flansch 2 mit seiner Unterseite zur Anlage gelangt, und eine kreiszylindrische Umfangsfläche, die beim Bördeln der Umfangsdruckfläche 14 gegenüberliegend auf dem Streifen 4 des Werkstücks 1 abrollt. Aufgrund der Orientierung der Rotationsachse R'' besteht im Bereich des Streifens 4 nur Rollkontakt und im Bereich des Flansches 2 nur Gleitkontakt mit dem Werkstück 1. Im Übergangsbereich, der Bördelkante 3, hat das Anlageglied 17 Roll-Gleit-Kontakt mit dem Werkstück 1. Im Übrigen gelten die Ausführungen zum ersten und zum vierten Ausführungsbeispiel.
Auch bei den Bördelanordnungen des vierten und des fünften Ausführungsbeispiels kann das jeweilige Bördelglied 10 an seiner von der Stirndruckfläche 13 abgewandten Rückseite mittels eines Stützglieds 8 oder 9 (4 und 5) gestützt werden. Auch insoweit gelten die dortigen Ausführungen gleichermaßen für das vierte und das fünfte Ausführungsbeispiel. Des weiteren können auch bei Verwendung einer gemeinsam mit dem Bördelglied bewegten Matritze Bördelglieder entsprechend dem Bördelglied 20 oder dem Bördelglied 30 des zweiten und des dritten Ausführungsbeispiels und angepasst geformte, mitbewegte Anlageglieder zum Einsatz gelangen. Anstelle eines drehbaren Anlageglieds kann in noch einer Abwandlung das mitbewegte Anlageglied am Träger des Bördelwerkzeugs nicht drehbar angeordnet sein, so dass es an der Außenseite des Werkstücks 1 längs der Bördelkante 3 gleitet, während das Bördelglied 10, 20 oder 30 den Flansch 2 um und an das mitbewegte Anlagegleitglied anlegt.
Die 10 und 11 zeigen eine vom ersten Ausführungsbeispiel abgeleitete Bördelanordnung eines sechsten Ausführungsbeispiels, mittels der eine Falzverbindung geschaffen wird. Mittels der Bördelanordnung werden das Werkstück 1 und ein weiteres Werkstück 1' formschlüssig miteinander verbunden, indem der Flansch 2 des Werkstücks 1 in zwei Bördelschritten um insgesamt 180° umgelegt und dadurch eine Falztasche geformt wird, in die ein Randstreifen des Werkstücks 1' hineinragt. Indem die beiden Werkstücke 1 und 1' mittels solch einer Falzverbindung längs eines äußeren Umfangsrands gefügt werden, werden die Werkstücke 1 und 1' im Ganzen gesehen formschlüssig zueinander fixiert. Auf diese Weise können beispielsweise Anbauteile von Automobilen, wie etwa Türen, Motorhauben, Heckklappen oder auch unbeweglich mit der Außenhaut eines Automobils verbundene oder zu verbindende Werkstücke wie beispielsweise ein Schiebedachrahmen mit einer Dachhaut, gefügt werden. Im Ausführungsbeispiel bildet das Werkstück 1 einen Schiebedachrahmen und das Werkstück 1' die Dachhaut eines Automobils.
Das Werkstück 1 ist an einer Unterseite an einem Falzbett 27 abgestützt und weist einen um die Dachöffnung umlaufenden, von der Unterseite zumindest im Wesentlichen senkrecht abragenden Steg auf, der in seinem Verlauf um die Dachöffnung unterbrochen sein oder eine variierende Höhe aufweisen kann. Der Flansch 2 bildet einen äußeren Rand dieses Stegs. Vor dem in 10 dargestellten ersten Bördelschritt ist der Steg bis einschließlich des vom Flansch 2 gebildeten äußeren Rands einfach gerade, so dass der Flansch 2 zur Bildung der Falztasche um 180° umgelegt werden muss. Dies geschieht in nur zwei Bördelschritten.
10 zeigt die Bördelanordnung während des ersten Bördelschritts, in dem das Bördelglied 10 wie zum ersten Ausführungsbeispiel beschrieben den Flansch 2 um 90° umlegt. Das Bördelglied 10 kommt in Kombination mit einem Anlageglied 18 zum Einsatz, das wie zum vierten und fünften Ausführungsbeispiel beschrieben gemeinsam mit dem Bördelglied 10 in der gezeigten relativen Position in die Vortriebsrichtung V bewegt wird. Das Anlageglied 18 ist als Gleitstein gebildet. Es ist am Träger des Bördelwerkzeugs angeordnet. Das Anlageglied 18 bildet eine der Stirndruckfläche 13 axial gegenüberliegende erste Anlagefläche, gegen die der Flansch 2 angelegt wird, und der Umfangsdruckfläche 14 gegenüberliegend eine zweite Anlagefläche, mit der es den von der Unterseite des Werkstücks 1 abragenden Steg im Bereich des Kontaktstreifens 4 gegen die Umfangsdruckfläche 14 quer zur Rotationsachse R abstützt. Das Anlagegleitglied 18 ragt fingerartig in das im ersten Bördelschritt geformte U-Profil des Werkstücks 1. Um die Reibung zu verringern kann eine Schmiermittelzuführung vorgesehen sein, beispielsweise am oder im Anlagegleitglied 18, über die in den Spalt zwischen dem Werkstück 1 oder 1' und dem Anlagegleitglied 18 Schmiermittel eingebracht wird.
11 zeigt das Bördelglied 10 während des anschließenden zweiten Bördelschritts, dem Fertigbördelschritt, in dem der im ersten Bördelschritt um 90° umgelegte Flansch 2 um weitere 90° und somit vollständig bis gegen den in die so gebildete Falztasche ragenden Randstreifen des Werkstücks 1' umgelegt wird. Das Bördelglied 10 nimmt relativ zum Falzbett 27 eine gegenüber dem ersten Bördelschritt um 90° gekippte Lage ein, so dass die Rotationsachse R wieder orthogonal zum Randflansch 2 weist. Die Bördelkante 3 ist auch beim Fertigbördelschritt in einem angeschmiegten Kontakt mit der Kehle 16 des Bördelglieds 10, das daher mit der Bördelkante 3 Rollkontakt und im Bereich der Stirndruckfläche 13 wieder Gleitkontakt mit dem Flansch 2 hat. Im zweiten Bördelschritt wirkt das Bördelglied 10 mit einem Anlageglied 19 zusammen, das den vom Falzbett 27 aufragenden Steg des Werkstücks 1 gegen die Druckkraft F des Bördelglieds 10 abstützt. Das Anlageglied 19 ist ein am Träger des Bördelwerkzeugs um die Rotationsachse R'' drehbar gelagertes Anlagerollglied. Die Rotationsachsen R und R'' sind zueinander orthogonal und schneiden einander.
12 zeigt eine Bördelanordnung eines siebten Ausführungsbeispiels in einer Ansicht. Die Bördelanordnung ist von der Bördelanordnung des ersten Ausführungsbeispiels abgeleitet. Insbesondere wird mit dem Bördelglied 10 des ersten Ausführungsbeispiels gearbeitet. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist die Bördelkante 3 um eine quer zur Rotationsachse R weisende Achse gekrümmt. In Bezug auf die Stirndruckfläche 13 ist sie konvex gekrümmt, krümmt sich also von dem momentanen Ort der Rotationsachse R aus gesehen nach beiden Seiten von der Stirndruckfläche 13 weg. Das Werkstück 1 kann zusätzlich um eine zur Rotationsachse R parallele Werkstückachse gekrümmt sein, insbesondere konkav in Bezug auf die Rotationsachse R.
Bezugszeichenliste

1: Werkstück
1': Werkstück
2: Flansch
3: Bördelkante
4: Streifen
5: Anlagestruktur
6: Anlagestruktur
7: Anlagestruktur
8: Stützglied
9: Stützglied
10: Bördelglied
11: Teller
12: Stiel
13: Stirndruckfläche
14: Umfangsdruckfläche
15: Druckkante
16: Kehle
17
18
19
20: Bördelglied
21: Teller
22: Stiel
23: Stirndruckfläche
24: Umfangsdruckfläche
25: Druckkante
26: Kehle
27
28
29
30: Bördelglied
31: Teller
32: Stiel
33: Stirndruckfläche
34: Umfangsdruckfläche
35: Druckkante
36: Kehle
F: Druckkraft
R: Rotationsachse des Bördelglieds
R': Rotationsachse des Stützglieds
R'': Rotationsachse des Anlageglieds
V: Vortriebsrichtung

Claims

Verfahren zum Bördeln eines Werkstücks, bei dem a) ein um eine Rotationsachse (R) rotierendes Bördelglied (10; 20; 30) längs eines Flansches (2) des Werkstücks (1) in eine Vortriebsrichtung (V) bewegt und b) der Flansch (2) dadurch in Vortriebsrichtung (V) fortschreitend um eine in die Vortriebsrichtung (V) weisende Bördelkante (3) umgelegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass b) das Bördelglied (10; 20; 30) mit einer Stirndruckfläche (13; 23; 33) und einer um die Stirndruckfläche (13; 23; 33) umlaufenden Druckkante (15; 25, 35) während dieser Vortriebsbewegung mit einer Druckkraft (F) gegen den Flansch (2) gedrückt und d) und die Rotationsachse (R) zumindest im Wesentlichen orthogonal zu dem umgelegten Flansch (2) weist, so dass eine Relativbewegung, die das Bördelglied (10; 20; 30) mit der Stirndruckfläche (13; 23; 33) relativ zu dem umgelegten Flansch (2) ausführt, zumindest im Wesentlichen eine Gleitbewegung ist.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem das Bördelglied (10; 20; 30) während des Umlegens mit einer um die Rotationsachse (R) erstreckten Umfangsdruckfläche (14; 24; 34) an einem längs der Bördelkante (3) an den Flansch (2) grenzenden Streifen (4) des Werkstücks (1) abrollt.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem das Bördelglied (10; 20; 30) den Flansch (2) in einem einzigen Bördelschritt um einen aus dem Bereich von 50° bis 140° gewählten Winkel umlegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Bördelkante (3) mittels der gegen den Flansch (2) drückenden Stirndruckfläche (13; 23; 33) und Druckkante (15; 25; 35) erstmals geformt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sich die Bördelkante (3) um eine zu der Rotationsachse (R) des Bördelglieds (10; 20; 30) parallele Werkstückachse erstreckt, vorzugsweise konkav in Bezug auf die Rotationsachse (R).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Bördelglied (10; 20; 30) bei dem Umlegen in solch eine Drehrichtung dreht, dass die Stirndruckfläche (13; 23; 33) an ihrer in Vortriebsrichtung (V) vorlaufenden Seite auf den Flansch (2) eine von der Bördelkante (3) weg gerichtete Kraft ausübt, die eine Streckung des Flansches (2) bewirkt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche und wenigstens einem der folgenden Merkmale: (i) das Bördelglied (10; 20; 30) drückt den Flansch (2) mit der Stirndruckfläche (13; 23; 33) gegen eine Anlage (5; 6; 7; 16; 17; 18; 19), die relativ zum Flansch (2) ortsfest ist oder sich gemeinsam mit dem Bördelglied (10; 20; 30) in die Vortriebsrichtung (V) bewegt; (ii) das Bördelglied (10; 20; 30) drückt den Flansch (2) mit der Umfangsdruckfläche (14; 24; 34) nach Anspruch 2 gegen eine Anlage (5; 6; 7; 16; 17; 18; 19), die relativ zum Flansch (2) ortsfest ist oder sich gemeinsam mit dem Bördelglied (10; 20; 30) in die Vortriebsrichtung (V) bewegt.
Werkzeug zum Bördeln eines Werkstücks mit a) einem Träger b) und einem an dem Träger um eine Rotationsachse (R) drehbar gelagerten Bördelglied (10; 20; 30), dadurch gekennzeichnet, dass c) das Bördelglied (10; 20; 30) eine zu der Rotationsachse (R) orthogonale, plane Stirndruckfläche (13; 23; 33) aufweist, mit der das Bördelglied (10; 20; 30) zum Umlegen eines Flansches (2) des Werkstücks (1) parallel zu der Rotationsachse (R) gegen den Flansch (2) drückbar ist.
Werkzeug nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Bördelglied (10; 20; 30) eine um die Rotationsachse (R) erstreckte Umfangsdruckfläche (14; 24; 34) aufweist, die in Bezug auf die Stirndruckfläche (13; 23; 33) so angeordnet ist, dass sie bei dem Umlegen auf einem bei der Bördelkante (3) an den Flansch (2) grenzenden Streifen (4) des Werkstücks (1) abrollbar ist.
Werkzeug nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirndruckfläche (13; 23; 33) mit der Umfangsdruckfläche (14; 24; 34) eine Kehle (16; 26, 36) bildet, in der bei dem Umlegen des Flansches (2) die Bördelkante (3) aufnehmbar ist, wobei die Kehle (16; 26, 36) vorzugsweise so geformt ist, dass sich die Bördelkante (3) an die Kehle (16; 26, 36) anschmiegt.
Werkzeug nach einem der zwei vorhergehenden Ansprüche und wenigstens einem der folgenden Merkmale: (i) die Stirndruckfläche (13; 23; 33) und die Umfangsdruckfläche (14; 24; 34) weisen unter einem Winkel (α) von wenigstens 50° zueinander; (ii) die Stirndruckfläche (13; 23; 33) und die Umfangsdruckfläche (14; 24; 34) weisen unter einem Winkel (α) von höchstens 140° zueinander.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend ein am Träger abgestütztes Stützglied (8; 9), mit dem das Bördelglied (10; 20; 30) an einer von der Stirndruckfläche (13; 23; 33) axial abgewandten Rückseite mit einer äußeren Kraft beaufschlagbar ist, um die Stirndruckfläche (13; 23; 33) gegen den Flansch (2) zu drücken, wobei das Stützglied (8; 9) vorzugsweise drehbar gelagert ist, um bei Ausübung der äußeren Kraft auf der Rückseite abrollen zu können.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine ortsfest angeordnete oder während des Umlegens relativ zum Werkstück (1) unbeweglich gehaltene Anlagestruktur (5; 6; 7), an die der Flansch (2) bei dem Umlegen mit einer von der Stirndruckfläche (13; 23; 33) abgewandten Unterseite anlegbar ist und die vorzugsweise eine Anlagekante aufweist, um die der Flansch (2) umlegbar ist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend ein mit dem Bördelglied (10; 20; 30) gemeinsam relativ zu dem Werkstück (1) in eine Vortriebsrichtung (V) bewegliches, vorzugsweise am Träger abgestütztes Anlageglied (16; 17; 18; 19) mit einer Anlagefläche für das Werkstück (1), wobei die Stirndruckfläche (13; 23; 33) des Bördelglieds (10; 20; 30) und die Anlagefläche des Anlageglieds (16; 17; 18; 19) bei dem Umlegen des Flansches (2) einander zugewandt, vorzugsweise parallel zueinander sind.
Werkzeug nach dem vorhergehenden Anspruch und einem der folgenden Merkmale: (i) das Anlageglied (16; 17) ist um eine Achse (R') drehbar gelagert, die zu der Rotationsachse (R) des Bördelglieds (10; 20; 30) parallel oder auf die Rotationsachse (R) des Bördelglieds (10; 20; 30) parallel projizierbar ist; (ii) der Flansch (2) ist mit einer von der Stirndruckfläche (13; 23; 33) abgewandten Unterseite an die Anlagefläche des Anlageglieds (16; 17; 18) anlegbar; (iii) das Anlageglied (16; 17; 18) weist eine Anlagekante auf, um die der Flansch (2) umlegbar ist; (iv) das Anlageglied (19) ist um eine Achse (R'') drehbar gelagert, die zu der Rotationsachse (R) des Bördelglieds (10; 20; 30) orthogonal weist oder auf eine zur Rotationsachse (R) des Bördelglieds (10; 20; 30) orthogonale Achse parallel projizierbar ist; (v) das Anlageglied (19) stützt bei dem Umlegen des Flansches (2) das Werkstück (1) in einem bei der Bördelkante (3) an den Flansch (2) grenzenden Streifen (4) gegen die von der Stirndruckfläche (13; 23; 33) ausgeübte Druckkraft (F); (vi) das Anlageglied (18) ist als Gleitglied gebildet, das bei dem Umlegen des Flansches (2) über das Werkstück (1) gleitet, wobei eine Schmiermittelzuführung vorgesehen sein kann, um ein Schmiermittel in einen Gleitspalt zwischen Werkstück (1) und Anlageglied (18) führen zu können; (vii) das Anlageglied (16; 17; 18) weist eine weitere Anlagefläche auf, die der Umfangsdruckfläche (14; 24; 34) nach Anspruch 9 zugewandt ist, um das Werkstück (1) der Umfangsdruckfläche (14; 24; 34) gegenüberliegend abzustützen.