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Die Erfindung betrifft einen Halter für eine Fügevorrichtung mit einem ersten Schenkel und einem zweiten Schenkel, der durch ein Drehgelenk um eine Achse drehbar mit dem ersten Schenkel verbunden ist und mit diesem in einer vorgegebenen Betriebsstellung, in der beide Schenkel fest aneinander abgestützt sind, einen C-förmigen Rahmen bildet, wobei das freie Ende des ersten Schenkels eine Aufnahme für eine Fügevorrichtung und das freie Ende des zweiten Schenkels eine Aufnahme für ein mit der Fügevorrichtung zusammenwirkendes Gegenwerkzeug aufweist.
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Halter der angegebenen Art dienen zur Aufnahme von Fügevorrichtungen für die Herstellung von Fügeverbindungen, beispielsweise von Niet- und Stanznietverbindungen. Derartige Fügevorrichtungen weisen einen mit einem Antrieb versehenen Stempel und ein Gegenwerkzeug, z.B. in Form einer Matrize auf. Stempel und Matrize werden an dem Halter koaxial zueinander gehalten und gegen die bei dem Fügevorgang auftretenden Reaktionskräfte abgestützt. An die koaxiale Ausrichtung von Stempel und Matrize werden hohe Ansprüche gestellt, da hiervon die Festigkeit und das Aussehen der hergestellten Fügeverbindung in starkem Maße abhängig ist. Die koaxiale Ausrichtung von Fügevorrichtung und Gegenwerkzeug muss in der die Fügeverbindung herstellenden Betriebsstellung gegeben sein. Für das Heranführen der Fügeeinrichtung an die Fügeteile und für das Wegführen von diesen kann der Halter mit Hilfe seines Drehgelenks in eine andere Form gebracht werden, durch die der Abstand zwischen der Fügevorrichtung und dem Gegenwerkzeug vergrößert wird, damit sie an Vorsprüngen oder anderen Hindernissen im Bereich der Fügeteile vorbei bewegt werden können.
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Aus
US 1 404 126 ist eine Nietvorrichtung mit einem Halter der eingangs genannten Art bekannt. Die Werkzeuge der Nietvorrichtung sind hierbei nicht koaxial, sondern in einem Winkel zueinander angeordnet. Auch hierbei kommt es jedoch darauf an, dass die Fügeflächen der Werkzeuge beim Fügevorgang genau einander gegenüberliegen, damit eine gleichmäßige Verformung des Nietbolzens gewährleistet ist.
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Aus
EP 1 163 963 B1 ist eine Nietsetzmaschine mit einem im Wesentlichen C-förmigen Rahmen bekannt, der an einem ersten Ende einen bewegbare Stempel und an einem zweiten Ende einen Matrizenhalter mit einer auf diesem angeordneten Matrize aufweist. Der Matrizenhalter ist an dem Rahmen bewegbar gelagert und kann von einer ersten Stellung, in der die Matrize während Befestigungsvorgängen dem Stempel gegenüberliegt, in eine zweite Stellung bewegt werden, in der die Matrize in einer von dem Stempel entfernten Lage ist und der Abstand zwischen Matrize und Stempel vergrößert ist. Auf diese Weise steht ein zusätzlicher Raum zum Einführen größerer und komplexerer Werkstücke in die Rahmenöffnung und zum Entnehmen daraus zur Verfügung. Der Matrizenhalter ist an einem Achszapfen schwenkbar gelagert und weist an seiner Unterseite eine Positionierhilfe auf, mit der er in der zum Fügen bestimmten Betriebsstellung in die zur Aufnahme des Stempeldrucks geeignete Position gebracht wird.
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In der Druckschrift
DE 197 43 277 A1 ist eine Einstellhilfe für eine Fügeeinrichtung beschrieben, bei der in einer Aufnahmebohrung in einem Schenkel eines C-Rahmens zur Halterung eines Stempelwerkzeuges zwei Exzenterbuchsen angeordnet sind. Die Exzenterbuchsen weisen die gleiche Exzentrizität auf und werden zum Einstellen der Koaxialität bzw. zum Ausgleich von Fluchtungsfehlern mit einem Hakenschlüssel gegeneinander verdreht. Die eingestellte Drehlage der Exzenterbuchsen ist mittels einer in Ausfräsungen am Umfang der Exzenterbuchsen einsetzbaren Schraube arretierbar.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Halter der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem eine koaxiale Einstellung der Aufnahmen für die Fügevorrichtung und das Gegenwerkzeug einfach durchführbar und kostengünstig erreichbar ist. Dabei muss gewährleistet sein, dass die eingestellte Koaxialität dauerhaft und bei Bewegung der Schenkel des Halters erhalten bleibt.
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Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch einen Halter mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Halters sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.
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Bei dem Halter nach der Erfindung ist die Position des ersten Schenkels gegenüber dem zweiten Schenkel an dem Drehgelenk in Längsrichtung der Achse des Drehgelenks einstellbar.
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Durch die erfindungsgemäße Einstellbarkeit des Drehgelenks können die getrennt voneinander gefertigten Schenkel des Halters beim Zusammenbau auf einfache Weise an dem Drehgelenk in einer Richtung eingestellt werden. Die Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeit der verschiedenen Teile des Halters können daher weniger anspruchsvoll sein und erlauben grobere Fertigungstoleranzen. Die axiale Einstellung an dem Drehlager lässt sich mit einer einfachen Einstellvorrichtung durchführen und erfordert nur wenig zusätzlichen Bauaufwand.
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Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann außerdem die Position des ersten Schenkels gegenüber dem zweiten Schenkel in einer zur Achse senkrechten Richtung mittels einer zweiten Einstellvorrichtung an dem Drehgelenk einstellbar sein. Durch diese zweite Einstellmöglichkeit kann die Relativposition der Werkzeugaufnahme des ersten Schenkels zur Werkzeugaufnahme des zweiten Schenkels in zwei zueinander senkrechten Raumrichtungen eingestellt werden, so dass die für die Fügevorrichtung und das Gegenwerkzeug bestimmten Aufnahmen an den Schenkeln in der für das Fügen vorgegebenen Betriebsstellung sehr genau koaxial zueinander eingestellt werden können.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung des Rahmens weist der erste Schenkel einen gegabelten ersten Lagerabschnitt mit zwei Lagerschenkeln auf, die einen zweiten Lagerabschnitt des zweiten Schenkels umgreifen, wobei das Drehgelenk in miteinander fluchtenden Bohrungen in den Lagerschenkeln und dem zweiten Lagerabschnitt angeordnet ist. Diese Gestaltung ermöglicht eine einfache und robuste Ausführung des Drehgelenks und eine zur Mittelebene des Rahmens symmetrische Aufteilung der von dem Drehgelenk zu übertragenden Kräfte.
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Eine vorteilhafte Gestaltung des Drehgelenks kann nach der Erfindung einen Achszapfen aufweisen, der in einer Bohrung des zweiten Schenkels befestigt ist und mit seinen Enden auf beiden Seiten aus dem Lagerabschnitt des zweiten Schenkels herausragt, wobei auf den Enden des Achszapfens Lager axial verschiebbar angeordnet sind, die in den Bohrungen der Lagerschenkel des ersten Schenkels befestigt und dazu ausgebildet sind, den ersten Schenkel axial und radial an dem Achszapfen abzustützen. Die axiale Position der Lager ist hierbei gegenüber dem Achszapfen mittels der ersten Einstellvorrichtung einstellbar.
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Die erfindungsgemäße Gestaltung des Drehgelenks ist unter Verwendung einfacher Standardbauteile kostengünstig herstellbar und einfach zu montieren. Sie ermöglicht weiterhin eine vorteilhafte Ausgestaltung der ersten Einstellvorrichtung, die an beiden Enden des Achszapfens angeordnete Einstellelemente aufweisen kann, welche die axiale Position der Lager gegenüber dem Achszapfen in Richtung des jeweiligen Endes des Achszapfens begrenzen. Die Einstellelemente können von einer Einstellschraube mit einem eine Anlagefläche für ein Lager aufweisenden Flansch und einer Konterschraube gebildet sein, wobei beide Schrauben in stirnseitigen Gewindebohrungen des Achszapfens angeordnet sind.
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Die zweite Einstellvorrichtung weist nach der Erfindung Exzenterbuchsen auf, die in den Bohrungen in den Lagerschenkeln verdrehbar angeordnet sind und in denen die Lager aufgenommen sind. Durch Verdrehen der Exzenterbuchsen in den Bohrungen der Lagerschenkel kann die Lagermitte innerhalb der Bohrungen verstellt und damit die Position des ersten Schenkels gegenüber dem Achszapfen und damit gegenüber dem zweiten Schenkel in radialer Richtung eingestellt werden.
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Die Exzenterbuchsen haben vorzugsweise einen mit Öffnungen oder Aussparungen versehenen Ringflansch, der sich jeweils auf der Außenseite der Lagerschenkel befindet und an dem die Drehstellung der Exzenterbuchsen mittels einer in eine Öffnung oder Aussparung eingreifenden Schraube arretierbar ist. Hierdurch sind die Exzenterbuchsen von außen leicht zugänglich und auf einfache Weise verstellbar.
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Als Lager dienen nach der Erfindung vorzugsweise Gleitlager mit einer Innenbuchse und einer Außenbuchse, die mit kongruenten Kugelgleitflächen miteinander in Eingriff sind. Durch diese Gestaltung der Gleitlager werden Klemmkräfte und hohe Spannungen durch Verformung der Schenkel und des Achszapfens unter hoher Last vermieden. Außerdem kann eine unsymmetrische Verstellung der Gleitbuchsen ausgeglichen werden. Die Erfindung ist aber nicht auf die Verwendung solcher Lager beschränkt, sondern kann auch mittels konischer Gleitlager oder Axialkräfte aufnehmender Wälzlager ausgeführt werden.
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Zur Aufnahme der Fügevorrichtung und des Gegenwerkzeugs können der erste und der zweite Schenkel an ihren feien Enden mit Aufnahmebohrungen versehen sein, deren Mittelachsen jeweils in einer die Mittelachsen der Bohrungen rechtwinklig schneidenden Ebene liegen und in der für das Fügen vorgegebenen Betriebsstellung der Schenkel parallel sind und einen minimalen Abstand voneinander haben. Der Abstand muss kleiner sein als die maximale axiale und radiale Verstellbarkeit des Drehlagers, damit sichergestellt ist, dass die Aufnahmebohrungen mit Hilfe der Einstellvorrichtungen in eine koaxiale Lage gebracht werden können.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigen
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1 eine perspektivische Ansicht eines Rahmens nach der Erfindung und
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2 einen Querschnitt durch das Drehgelenk des Rahmens gemäß 1.
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1 zeigt einen Rahmen 1, der einen ersten Schenkel 2 und einen zweiten Schenkel 3 aufweist, die durch ein Drehgelenk 4 um eine Achse A drehbar miteinander verbunden sind. Der erste Schenkel 2 hat eine im Wesentlichen gerade, langgestreckte Form und erstreckt sich quer zur Achse A. Ein Ende 5 des Schenkels 2 ist zur Bildung eines Lagerabschnitts in zwei Lagerschenkel 6, 7 gegabelt, die in koaxialen Bohrungen Lager des Drehgelenks 4 aufnehmen. Das andere freie Ende 8 des Schenkels 2 ist mit einer Aufnahme 9 für eine Fügevorrichtung versehen. Die Aufnahme 9 hat eine zylindrische Bohrung 10, in die die Fügevorrichtung mit einem zylindrischen Abschnitt einsetzbar ist. Die Bohrung 10 hat eine Achse B, die in der zur Achse A senkrechten Mittelebene des Schenkels 2 liegt. Etwa in der Mitte ist der Schenkel 2 auf der dem Schenkel 3 abgekehrten Seite mit einem Lagerauge 11 versehen, das zum Anschließen einer Betätigungs- und Abstützvorrichtung dient, durch welche der Schenkel 2 gegenüber dem Schenkel 3 gedreht und in der in 1 gezeigten Betriebsstellung für das Fügen fest an dem Schenkel 3 abgestützt werden kann.
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Der zweite Schenkel 3 hat im Wesentlichen die Form eines rechten Winkels, wobei das Ende 12 des einen Winkelschenkels einen mit dem Drehgelenk 4 verbundenen Lagerabschnitt bildet, der zwischen den Lagerschenkeln 6, 7 angeordnet ist. Der andere Winkelschenkel bildet mit seinem freien Ende 13 eine Aufnahme 14 für ein Gegenwerkzeug, beispielsweise eine Matrize 15. In der Nähe des Drehgelenks 4 weist der Schenkel 3 eine Befestigungsstelle 16 zur Befestigung einer Handhabungsvorrichtung, beispielsweise der Hand eines Industrieroboters, auf. An der Handhabungsvorrichtung befindet sich auch die Betätigungs- und Abstützvorrichtung zum Drehen und Abstützen des ersten Schenkels 2.
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2 zeigt das Drehgelenk 4 und die Vorrichtungen zu seiner Einstellung. Das Drehgelenk 4 weist einen Achszapfen 20 auf, der mit einem mittleren Abschnitt in eine Bohrung 21 im Schenkel 3 spielfrei eingesetzt ist. Zur axialen Fixierung liegt der Achszapfen 20 mit einem angeformten Ringbund 22 an einer Seite des Schenkels 3 an. Auf der entgegengesetzten Seite des Schenkels 3 ist eine Mutter 23 auf einen Gewindeabschnitt des Achszapfens 20 geschraubt, die an dem Schenkel 3 anliegt und den Ringbund 22 in Anlage an dem Schenkel 3 hält. Auf den beiden von dem Schenkel 3 abstehenden Enden des Achszapfens 20 sind Lager 24, 25 gleicher Ausführung angeordnet. Die Lager 24, 25 haben eine Innenbuchse 26 und eine Außenbuchse 27, die mit kongruenten Kugelgleitflächen miteinander in Eingriff sind. Die Lager 24, 25 bilden somit Gleitlager, die sowohl in radialer als auch in axialer Richtung Kräfte übertragen können. Die Außenbuchsen 27 der Lager 24, 25 sind in Exzenterbuchse 28 angeordnet, die sich jeweils in einer Bohrung 29 in den Lagerschenkeln 6, 7 des Schenkels 2 befinden. Die Außenbuchsen 27 der Lager 24, 25 sind in den Exzenterbuchsen 28 durch einen Anschlagbund 30 und einen federnden Sicherungsring 31 axial fixiert.
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An ihren äußeren Enden haben die Exzenterbuchsen 28 einen Ringflansch 32, der in einer Ringausnehmung auf der Außenseite des jeweiligen Lagerschenkels 6, 7 angeordnet ist. Der Ringflansch 32 ist mit einer Anzahl von in regelmäßigem Abstand voneinander angeordneten Bohrungen 33 zur Aufnahme einer in eine Gewindebohrung im Lagerschenkel 6 bzw. 7 einschraubbare Arretierungsschraube 34 versehen.
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Die Einstellvorrichtung zur Einstellung der Position des Schenkels 2 in axialer Richtung gegenüber dem Schenkel 3 umfasst Einstellschrauben 35, 36, die mit einem Gewindeabschnitt 37 in Gewindebohrungen eingeschraubt sind, die sich in den Stirnseiten der beiden Enden des Achszapfens 20 befinden. Die Einstellschrauben 35, 36 haben Flansche 38, die Anlageflächen für die Innenbuchsen 26 auf den Außenseiten der Lager 24, 25 bilden. Mittels Konterschrauben 39, die in Gewindebohrungen im Achszapfen 20 eingreifen. werden die Einstellschrauben 35, 36 gegen Lösen gesichert.
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Wie aus 2 zu ersehen, sind die Außenbuchsen 27 beider Lager 24, 25 jeweils über den Anschlagbund 30, die Exzenterbuchse 28 und den Ringflansch 32 nach innen in Richtung des Schenkels 3 an den Lagerschenkeln 6, 7 abgestützt. In der Gegenrichtung stützen sich die Lager 24, 25 mit ihren Innenbuchsen 26, die über die Stirnflächen des Achszapfens 20 hinausragen, an den Flanschen 38 der Einstellschrauben 36 ab. Soll der Schenkel 2 gegenüber dem Schenkel 3 in 2 nach links verstellt werden, so wird zunächst nach Lösen der linken Konterschraube 39 die linke Einstellschraube 35 um den zu verstellenden Betrag herausgeschraubt und anschließend nach Lösen der rechten Konterschraube 39 die rechte Einstellschraube 36 um den entsprechenden Betrag tiefer in die Gewindebohrung im Achszapfens 20 hineingeschraubt. Hierbei wird durch die rechte Einstellschraube 36 das rechte Lager 25 und mit ihm der Schenkel 2 und mit diesem das linke Lager 24 so weit nach links verschoben, bis es mit seiner Innenbuchse 27 wieder an der linken Einstellschraube 35 anliegt. Durch eine solche Verstellung kann die Aufnahme 9 des Schenkels 2 in Richtung X gegenüber der Matrize 15 eingestellt werden.
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Zur Verstellung der Position des Schenkels 2 radialer Richtung gegenüber dem Schenkel 3 in werden nach Lösen der Arretierungsschrauben 34 beide Exzenterbuchsen 28 um einen bestimmten Drehwinkel in den Bohrungen 29 im gleichen Drehsinn verdreht. Das Verdrehen der Exzenterbuchsen 28 bewirkt eine parallele Verschiebung der Achse der Bohrungen 29 gegenüber der Achse des Achszapfens 20 in zwei Raumrichtungen. Für die Einstellung der Aufnahme 9 gegenüber der Matrize 15 in Richtung Y ist die Verschiebung in der zur Achse B senkrechten Richtung relevant. Die maximale Verstellung der Aufnahme 9 in Richtung Y ist auf das Zweifache der Exzentrizität der Exzenterbuchsen 28 begrenzt.
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Mittels der Exzenterbuchsen 28 kann auch die parallele Ausrichtung der Aufnahme 9 zur Aufnahme 14 eingestellt werden, indem die Exzenterbuchsen um verschiedene Drehwinkel oder gegensinnig gedreht werden. Allerdings kann eine solche Verstellung auch zu einer Verstellung in X-Richtung führen, die dann mit Hilfe der Einstellschrauben 35, 36 korrigiert werden muss.
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Je nach Gestaltung der an das Lagerauge 11 angeschlossenen Abstütz- und Betätigungseinrichtung kann eine Verstellung des Schenkels 2 in Richtung Y auch an der Abstütz- und Betätigungseinrichtung eine Justierung erforderlich machen, damit die für das Fügen vorgegebenen Betriebsstellung des Schenkels 2 beibehalten bleibt.
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Wie die vorstehende Beschreibung zeigt, kann mit Hilfe der an dem Drehgelenk 4 ausgebildeten Einstellvorrichtungen die Relativposition der Aufnahmen 9, 14 für die Fügevorrichtung und für das Gegenwerkzeug in den Richtungen X und Y eingestellt und dadurch eine genaue koaxiale Ausrichtung der Aufnahmen 9, 14 zueinander herbeigeführt werden. Die Einstellung ist an gut zugänglichen Stellen des Rahmens 1 einfach durchführbar und kann durch Arretierungs- und Konterschrauben dauerhaft gesichert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 1404126 [0003]
- EP 1163963 B1 [0004]
- DE 19743277 A1 [0005]
