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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zum mechanischen Fügen, Stanzen, Lochen, Prägen oder
dergleichen gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Derartige Vorrichtungen, die einen
Stößel aufweisen,
mit dem eine Hubbewegung zur Durchführung eines mechanischen Vorgangs
zum Fügen, Stanzen,
Lochen, Prägen
oder dergleichen durchgeführt
wird, sind beispielsweise bei Automobilherstellern als Fügevorrichtungen
im Einsatz. Die Vorrichtungen weisen einen C-Bügel auf, der es erlaubt, die Vorrichtung
an diesem zu halten und eine automatisierte Verwendung mit Roboterarmen
vorzusehen, indem der Roboterarm an den C-Bügel angeflanscht ist. Sofern
ein elektromechanischer Antrieb verwendet wird, so weisen die bekannten
Vorrichtungen allerdings eine sehr große räumliche Erstreckung (Störkontur)
in Richtung der Hubbewegung auf.
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Nachteilig dabei ist, daß die bekannten
Vorrichtungen bei elektromechanischem Antrieb aufgrund der großen räumlichen
Erstreckung in eine Richtung unhandlich sind. Zudem sind die bekannten Vorrichtungen
für eine
Verwendung mit einem Roboterarm, der an dem C-Bügel der Vorrichtung angeflanscht
ist, ungünstig
und schwierig zu handhaben, da der Schwerpunkt der Vorrichtung außerhalb
des Anflanschbereichs an der Vorrichtung liegt und somit große Fliehkräfte auf
den Roboterarm ausgeübt
werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es daher, eine Vorrichtung zum mechanischen Fügen oder
dergleichen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die
kompakter ist und deren Handhabung aufgrund besserer Massenverhältnisse günstiger
ist.
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Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst.
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Hierdurch wird eine Vorrichtung zum
mechanischen Fügen
oder dergleichen geschaffen, bei der die Anordnung des elektromechanischen
Antriebs relativ zum C-Bügel
und dem Stößel so gewählt ist,
daß ein
günstiger
Schwerpunkt der Vorrichtung erzielt wird. Der Schwerpunkt der elektromechanischen
Antriebseinheit liegt nämlich
relativ nah am Schwerpunkt des C-Bügels.
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Bei der Hubverlängerung in der Antriebseinheit
kommt es nur zu einer geringen Lageänderung des Gesamtschwerpunktes
in Verbindung mit dem C-Bügel.
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Der Antrieb ist vorzugsweise mittig über dem Seitenschenkel
angeordnet, um zu erreichen, daß der
Schwerpunkt der Vorrichtung möglichst
in der Ebene des C-Bügels liegt.
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Bevorzugt weist der C-Bügel einen
Mittelsteg auf, in dem der Schwerpunkt der Vorrichtung liegt, damit
die Anflanschung eines Roboterarms sehr nah am Schwerpunkt erfolgen
kann, um Fliehkräfte
auf ein Minimum zu reduzieren. Des weiteren wird über den
Mittelsteg eine verbesserte Stabilität des C-Bügels erreicht.
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Mit einer bevorzugten Ausrichtung
der Längsausdehnung
des Antriebs im wesentlichen parallel zum Stößel ist eine einfache Kopplung
des Antriebs und des Stößels bspw. über einen
Zahnriemen möglich.
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Mit einer anderen vorzugsweisen senkrechten
Erstreckung der Längsausdehnung
des Antriebs zum Stößel ist
eine noch günstigere
Schwerpunktslage der Vorrichtung erreichbar, der Schwerpunkt wird weiter
zum Mittelschenkel verschoben. In einem solchen Fall erfolgt die
Kopplung des Antriebs mit dem Stößel bevorzugt über ein
Winkelgetriebe.
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Bevorzugt weist der Stößel eine
kostengünstige,
effiziente Verdrehsicherung auf, bei der eine Polygonscheibe mit
dem Stößel verbunden
ist, der mit einer Polygonglocke während der gesamten Hubbewegung
in Eingriff steht.
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Um dem von der Verdrehsicherung der
Polygonscheibe auf das Gehäuse
eingeleiteten Drehmoment entgegenzuwirken, ist der betroffene Bereich der
Polygonglocke vorzugsweise über
eine verstärkt ausgebildete
Schraube, die auch als Verbindungselement der Gehäuseteile
dient, abgestützt.
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Bevorzugt weist die Polygonglocke
einen als Deckel ausgestalteten Anschlag für den Stößel auf, mit dem eine Hubverlängerung
und eine Null-Lage des Stößels festgelegt
werden kann.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung
sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu
entnehmen.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand
der in den beigefügten
Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele
näher erläutert.
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1 zeigt
schematisch eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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2 zeigt
schematisch eine Draufsicht der Vorrichtung von 1.
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3 zeigt
schematisch eine weitere Seitenansicht der Vorrichtung von 1.
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4 zeigt
schematisch eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung von 1.
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5 zeigt
schematisch einen vergrößerten Ausschnitt
der Vorrichtung von 1 in
einer teilweisen Schnittdarstellung.
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6 zeigt
schematisch einen vergrößerten Ausschnitt
der Vorrichtung von 1 in
einer Seitenansicht.
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7 zeigt
schematisch einen vergrößerten Ausschnitt
der Vorrichtung von 1 in
der Draufsicht.
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8 zeigt
schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Die 1 bis 7 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung zum mechanischen Fügen, Stanzen, Lochen, Prägen oder
dergleichen. Dazu ist ein Werkzeugsatz vorgesehen, der zwei Werkzeugteile 1, 2 beinhaltet.
Einer der Werkzeugteile 1 wird von einem Stößel 3 getragen
und ist am Ende des Stößels 3 angeordnet.
Mit dem Stößel 3 sind
Hübe in
einer Hubrichtung ausführbar,
so daß eine
relative Hubbewegung gegenüber
dem Werkzeugteil 2 durchführbar ist. Während der
Hubbewegung wirkt das Werkzeugteil 1 mit dem in Richtung der
Hubbewegung des Arbeitskolbens 3 vorgesehenen Werkzeugteil 2 zusammen.
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Die Werkzeugteile 1, 2 können bspw.
einen Werkzeugsatz zum mechanischen Fügen, der aus einem Stempel
und einer Matrize besteht, bilden.
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Der Stößel 3 ist Teil einer
Stößeleinrichtung 4,
die von einem Gehäuse
umgeben ist. Der Stößel 3 ist
an einem C-Bügel 5,
der zwei Seitenschenkel 6, 7 und einen Mittelschenkel 8 aufweist,
befestigt. Die Seitenschenkel 6, 7 und der Mittelschenkel 8 liegen in
einer Ebene und definieren einen Innenbereich des C-Bügels 5 in dieser Ebene.
Der Innenbereich des C-Bügels 5 ist
durch die äußere Umrandung
der Seitenschenkel 6, 7, des Mittelschenkels 8 und
einer Verbindungslinie zwischen den beiden offenen Enden der Seitenschenkel 6, 7 begrenzt.
Der Stößel 3 der
Stößeleinrichtung 4 ist
am offenen Ende des Seitenschenkels 6 angeordnet und verläuft in seiner Längsrichtung
im wesentlichen parallel zum Mittelschenkel 8 und im wesentlichen
senkrecht zu den Seitenschenkeln 6, 7. Gemäß 3 ist der Stößel 3 sowie
die Stößeleinrichtung 4 mittig
zum Seitenschenkel 6 angeordnet.
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Zum Ausführen der Hubbewegung des Stößels 3,
der sich in der Stößeleinrichtung 4 erstreckt, ist
eine elektromechanische Antriebseinheit 9 vorgesehen, die
eine Kupplungseinheit 10 und einen Antrieb 11 umfaßt, die
in 5 näher dargestellt
sind.
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Gemäß den 1 bis 5 ist
der Antrieb 11 versetzt zur Hubrichtung des Stößels 3 am
Seitenschenkel 6 positioniert. Der Antrieb 11 ist
in Richtung des Mittelschenkels 8 an der Außenseite
des Seitenschenkels 6 des C-Bügels 5 angeordnet,
wobei der Antrieb 11 möglichst
nahe am Seitenschenkel 6 des C-Bügels 5 ist.
Der Antrieb 11 sitzt sozusagen „huckepack" auf dem C-Bügel 5 neben der Stößeleinrichtung 4 auf.
Wie aus 3 ersichtlich,
ist der Antrieb 11 mittig über dem Seitenschenkel 6 angeordnet.
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Die Position des Schwerpunkts 12 der
elektromechanischen Antriebseinheit 9, umfassend Kupplungseinheit 10 und
Antrieb 11, ist in 1 mit einem
Kreuz gekennzeichnet.
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Die Positionierung des Antriebs 11 erfolgt
unter Verkürzung
des Abstandes zwischen dem Schwerpunkt 12 der elektromechanischen
Antriebseinheit 9 und einem Schwerpunkt 13 des
C-Bügels 5, dessen
Lage in 1 ebenfalls
durch ein Kreuz gekennzeichnet ist.
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In dem Ausführungsbeispiel ist der Antrieb 11 am
C-Bügel 5 über ein
Verbindungselement 14 abgestützt. Die Längsrichtung des Antriebs 11 erstreckt
sich parallel zur Richtung der Hubbewegung des Stößels 3.
In 1 sind der Schwerpunkt 13 des C-Bügels 5 und
der Gesamtschwerpunkt 15 der Vorrichtung durch Kreuze gekennzeichnet,
wobei der Gesamtschwerpunkt 15 der Vorrichtung innerhalb des
Innenbereichs des C-Bügels 5 liegt
und sich schräg
unterhalb des Antriebs 11 in Richtung des Mittelschenkels 8 befindet.
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Im Bereich der Kupplungseinheit 10 beinhaltet
die Stößeleinrichtung 4 gemäß 5 ein Teilgehäuse 16,
das den Stößel 3 beabstandet
zu seinem Umfang umgibt und einen einstückig damit ausgebildeten Aufnahmebereich 17 aufweist,
in dem der Antrieb 11 teilweise mit einem Ende aufgenommen
ist. Im Bereich des Teilgehäuses 16,
nahe am nicht dargestellten Seitenschenkel 6 des C-Bügels 5,
ist der Stößel 3 mit
dem Antrieb 11 über
die Kupplungseinheit 10 gekoppelt. Die Kopplung liegt sehr
nahe am Seitenschenkel 6 des C-Bügels 5 vor.
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Der Stößel 3 erstreckt sich
in Längsrichtung über das
Teilgehäuse 16,
ein Stößelgehäuse 18 und einen
Teil einer Polygonglocke 19. An dem Teilgehäuse 16 sind
das Stößelgehäuse 18 und
die Polygonglocke 19 einander gegenüberliegend angeflanscht. Das
Stößelgehäuse 18 ist
am nicht dargestellten Seitenschenkel 6 des C-Bügels 5 befestigt. Eine
Spindelmutter 23 ist über
ein Radial/Axial-Lager 20, das in einer Ausnehmung des
Stößelgehäuses 18 angeordnet
ist, und über
ein Radial/Axial-Lager 21 in dem Teilgehäuse 16 in
der Stößeleinrichtung 4 gelagert.
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Zumindest im Bereich des Teilgehäuses 16 ist
der Stößel 3 als
Spindel ausgestaltet. Die Spindel steht in Eingriff mit der Spindelmutter 23,
die die Spindel in Längsrichtung
teilweise umgibt. Die Spindelmutter 23 erstreckt sich von
einem Bereich des Stößelgehäuses 18 bis
zu einem Teil des Teilgehäuses 16.
Die Spindelmutter 23 ist im Stößelgehäuse 18 in einer Lagerschale 20,
die sich in einer Ausnehmung des Stößelgehäuses 18 befindet,
und im Teilgehäuse 16 in
einer Lagerschale 24 gelagert.
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Die Spindelmutter 23 ist
mit dem Antrieb 11 gekoppelt. Der Antrieb 11 weist
eine Antriebswelle 25 auf, die über eine Motor-/Getriebeeinheit 36 antreibbar
ist. Die Antriebswelle 25 trägt an ihrem Ende, das im Aufnahmebereich 17 für den Antrieb 11 angeordnet
ist, eine Zahnriemenscheibe 26. Die Zahnriemenscheibe 26 ist
mittels einer Kupplung 27 an der Antriebswelle 25 befestigt.
Die Spindelmutter 23 und die Zahnriemenscheibe 26 stehen
beide gemeinsam in Eingriff mit einem, die Drehbewegung der beiden koppelnden
Zahnriemen 28.
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Am vom Werkzeugteil 1 beabstandeten Ende
des Stößels 3 ist
eine Polygonscheibe 29 form- und kraftschlüssig mit
dem Stößel 3 über eine Schraube 30 verbunden.
Die Polygonscheibe 29 weist an ihrem äußeren Umfang ein nicht näher dargestelltes
Außenpolygonprofil
auf, das im wesentlichen dem ebenfalls nicht dargestellten Innenpolygonprofil
am inneren Umfang der Polygonglocke 19 entspricht. Der
Stößel 3 und
die Polygonglocke 19 stehen somit über die Polygonscheibe 29 in
Eingriff miteinander. Über
den gesamten Hub des Stößels 3 läuft das
Außenpolygonprofil
der Polygonscheibe 29 in dem Innenpolygonprofil der Polygonglocke 19,
wodurch der Stößel 3 im
Gehäuse
der Stößeleinrichtung 4 nicht
rotiert, sondern verdrehgesichert ist.
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In den 6 und 7 werden die Polygonglocke 19 und
das Stößelgehäuse 18 über eine
Paßbohrung 32 formschlüssig mit
dem Teilgehäuse 16 mittels
Schrauben 31, vorzugsweise Schulterpaßschrauben, lagerichtig bzw.
verdrehgesichert verbunden. Die Schraube 31 ist verstärkt gegenüber den
anderen drei die Polygonglocke 19 mit dem Teilgehäuse 16 verbindenden
Schrauben ausgestaltet.
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Des weiteren weist die Polygonglocke 19 gemäß 5 einen Deckel 33 an
dem dem C-Bügel 5 beabstandeten
Ende auf, der kraftschlüssig über Schrauben
mit der Polygonglocke 19 verbunden ist. In den 1 und 3 ist mit der Bezugsziffer 34 bezeichnet
gestrichelt dargestellt, daß die
Hubbewegung des Stößels 3 in
Richtung vom Werkzeug 2 weg vergrößert werden kann, indem die
Stößeleinrichtung 4 an
der Polygonglocke 19 eine Verlängerung aufweist.
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In den 1 und 4 ist ein, die beiden Seitenschenkel 6, 7 verbindender
Mittelsteg 35 im Innenbereich des C-Bügels 5 vorhanden,
in dem der Gesamtschwerpunkt 15 der Vorrichtung räumlich liegt
und an den ein nicht dargestellter Roboterarm anflanschbar ist.
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Bei dem in 8 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel
der Vorrichtung erstreckt sich die Längsrichtung des Antriebs 11 im
wesentlichen senkrecht zum Stößel 3.
Dazu weist der Antrieb 11 im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel
ein Winkelgetriebe zur Kopplung der Drehbewegung von Spindelmutter 23 und
Antriebswelle 25 als Kupplungseinheit 10 auf.
Im übrigen
gelten die Ausführungen
zum ersten Ausführungsbeispiel
hier entsprechend.