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Gattung
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Die Erfindung betrifft eine Positioniereinheit zur Verwendung im Karosseriebau mit einem Gehäuse, einem dem Gehäuse zugeordneten, in entgegengesetzten, geradlinigen Bewegungsrichtungen durch einen Linearantrieb – durch eine abwechselnd beidseitig durch Druckluft zu beaufschlagende Kolben-Zylinder-Einheit oder durch einen Elektromotor – angetriebenen länglichen Antriebsteil, das einen Positioniertisch bewegt und wenigstens einer Verriegelungsvorrichtung, die den Positioniertisch in der jeweiligen Endstellung bewegungssicher blockiert,
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Stand der Technik
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Positioniereinheiten gehören zum Stand der Technik. Vorbekannte Positioniereinheiten besitzen ebenfalls ein Gehäuse und einen diesem Gehäuse zugeordneten Positioniertisch, der durch eine Kolbenstange geradlinig in entgegengesetzten Bewegungsrichtungen angetrieben wird, und zwar durch eine abwechselnd beidseitig durch Druckluft zu beaufschlagende Kolben-Zylinder-Einheit. In den Endstellungen wird der Positioniertisch bei einer vorbekannten Bauart durch je mindestens eine separate Kniehebelspannvorrichtung blockiert, die das Bewegungsspiel in Spannstellung praktisch aufhebt. Hierfür sind relativ komplizierte Steuerungen und ein erhöhter Bauaufwand erforderlich.
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Bei einer anderen Bauart wird der Positioniertisch in den Endstellungen durch formschlüssige Steckverbindungen blockiert, was ebenfalls aufwendig ist.
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Aus der
EP 1 586 433 A1 und der
WO 2011/003694 A1 sind sogenannte Formschließeinheiten vorbekannt. Die aus der
EP 1 586 433 A1 bekannte Formschließeinheit soll insbesondere für eine Spritzgießmaschine zur Anwendung kommen, mit einer feststehenden und einer linear beweglichen Formaufspannplatte sowie mit einem Stangenantrieb für die Verfahrbewegung und die Verriegelung der beweglichen Formspannplatte in der Schließlage, wobei der Stangenantrieb ein drehbar angetriebenes, erstes und ein drehfest angeordnetes, zweites Getriebeteil, von denen das eine in Richtung der Drehachse an einer Basis abgestützt und das andere axial verschieblich geführt und bewegungsschlüssig mit der beweglichen Formspannplatte gekuppelt ist, sowie mindestens ein die Getriebeteile kraftübertragend miteinander verbindende, endseitig an exzentrisch zur Drehachse positionierten Lagerstellen der Getriebeteile schwenkbeweglich angeschlossenes Stangenelement enthält. Im Antriebszug zwischen Stangentrieb und beweglicher Formspannplatte ist ein von dem axial verschieblichen Getriebeteil des Stangentriebs schwenkbeweglich angetriebener, endseitig einerseits an der Basis und andererseits an der beweglichen Formspannplatte angelenkter Kniehebelmechanismus angeordnet. Das Stangenelement ist endseitig unmittelbar mit dem Rotor des Drehantriebs über eine an diesem exzentrisch zu Drehachse angeordnete Lagerstelle gekoppelt. Als Drehantrieb kommt ein elektrischer Hohlwellenmotor zur Anwendung. Der Kniehebelmechanismus ist durch das axial verschiebliche Getriebeteil in die die Formaufspannplatte verriegelnde Stecklage verschwenkbar. Das Stangenelement ist außerdem in oder nahe der Stecklage des Kniehebelspannmechanismus parallel zur Drehachse ausgerichtet. Der Stangenantrieb weist zwei symmetrisch zur Drehachse aneinander diametral gegenüberliegenden Lagerstellen angeschlossene Stangenelemente auf. Der Kniehebelspannmechanismus weist mindestens einen freien Gelenkpunkt und einen antriebschlüssig mit dem axial verschieblichen Getriebeteil gekoppelten, nach Maßgabe des Hubverstärkungsverhältnisses im Bereich zwischen den basisfesten und den freien Gelenkpunkt angeordneten Gelenkpunkt auf. Dabei soll der Kniehebelmechanismus als Doppelhebelmechanismus ausgebildet sein und als Drehhebelmechanismus mit einem basisseitigen ersten, einem aufspannplattenseitigen zweiten und einem diese Gelenke miteinander verbindenden dritten Hebel in Form eines an einer linear beweglichen Zwischenplatte angelenkten Doppelhebels ausgebildet sein.
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Auch die Bauart nach der
WO 2011/003694 A1 soll für Formen an Spritzgießmaschinen zur Anwendung kommen. Diese Kniehebel-Schließeinheit für Spritzgießmaschinen besteht im Wesentlichen aus einer feststehenden Formspannplatte und einer beweglichen Formspannplatte sowie einer Stützplatte. Die Vorrichtung weist ein kraftleitendes Hebelpaar als Haupthebel zwischen den Stützplatten und der beweglichen Formspannplatte auf, mit einem mittels eines ersten Antriebes linear entlang der Maschinenlängsachse verfahrbaren Kreuzkopf sowie mit Verbindungshebeln zwischen dem Kreuzkopf und dem oder den Haupthebeln, mit denen die Haupthebel in einem durchgesteckten Zustand bringbar sind. Diese Kniehebel-Schließeinheit soll dadurch gekennzeichnet sein, dass ein oder mehrere weitere mit den Verbindungshebeln in Wirkverbindung stehende Antriebe vorgesehen sind, mit denen die Verbindungshebel gegenüber dem Kreuzkopf und/oder gegen über den Haupthebeln im Wesentlichen in einer Richtung orthogonal zur Maschinenlängsachse verfahrbar sind, um die Haupthebel in den durchgestreckten Zustand bringen zu können, und/oder zwischen den Haupthebeln und dem Kreuzkopf sind in ihrer Lage veränderbare Verbindungshebel vorgesehen, wobei für die Verbindungshebel jeweils wenigstens ein weiterer Antrieb vorgesehen ist, mit denen die Länge des jeweiligen Verbindungshebels veränderbar ist, um die Haupthebel in den durchgestreckten Zustand bringen zu können. Als Antriebe zum Verfahren der Verbindungshebel dienen Kolben-Zylinder-Einheiten, die an oder in dem Kreuzkopf vorgesehen sind. Als weitere Antriebe zum Verfahren der Verbindungshebel sollen Exzenter-Antriebe an oder in dem Kreuzkopf zur Anwendung gelangen.
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Die
DE 43 03 365 B4 betrifft ein selbsttätig sperrendes Sperrelement mit einem Antrieb und einem in einem Führungsgehäuse translatorisch zwischen zwei Endpositionen hin- und herschiebbaren Stößel, wobei der Stößel zweiteilig mit einem antriebsseitigen Teil und einem abtriebsseitigen Teil ausgebildet ist und beide Teile über einen Stift miteinander gekoppelt sind, der während der Stellbewegung mittels einer kulissenartigen Führung bei Erreichen wenigstens einer der Endposition in eine Sperrstellung verschiebbar ist, aus der er nur durch eine Bewegung des antriebseitigen Teils lösbar ist. Derartige Stellabtriebe sollen in Zentralverriegelungsanlagen von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, bei denen die Endstellungen des Stößels der Verriegelungs- und Endriegelungsstellung des Schlosses entsprechen.
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Aus der
DE 199 30 990 C1 ist eine kraftangetriebene Kniehebelspannvorrichtung, insbesondere zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie vorbekannt, mit einem Spannkopf und einem sich in axialer Verlängerung daran anschließenden Zylinder, in dem ein abwechselnd beidseitig durch Druckmitteldruck, insbesondere durch Luftdruck, zu beaufschlagender Kolben längsverschieblich und dichtend geführt ist, der mit einer Kolbenstange den Zylinder und den Spannkopf axial durchgreift, wobei am freien Ende der Kolbenstange eine Kniehebelgelenkanordnung befestigt ist, die einen Spannarm schwenkbeweglich antreibt, wobei der Kniehebelspannvorrichtung eine Spannerkonsole zum Befestigen und Haltern der Kniehebelspannvorrichtung zugeordnet ist, wobei diese als koaxial zu dem Spannkopf angeordnetes materialmäßiges einstückig mit dem Zylinder zu einem Bauteil vereinigtes einheitliches Gehäuse ausgebildet ist.
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Aufgabe
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Positioniereinheit der vorbekannten Gattung dahingehend zu verbessern, dass bei kompakter Bauform und demgemäß geringem Bauaufwand eine zuverlässige Blockierung des Positioniertisches in den jeweiligen Endstellungen automatisch erzielbar ist.
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Lösung
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Die Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 wiedergegebenen Merkmale gelöst.
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Einige Vorteile
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Die erfindungsgemäße Positioniervorrichtung lässt sich mit besonderem Vorteil im Karosseriebau der Kfz-Industrie verwenden. Diese Vorrichtung besitzt auf gegenüberliegenden Gehäuseseiten jeweils einen Winkelhebel, wobei die Winkelhebel durch das längliche Antriebsteil mit dem Positioniertisch mitbewegt werden. In den Endstellungen schwenkt der eine oder andere Hebelarm mit einem entsprechenden Fortsatz in eine im Inneren des Gehäuses vorgesehene Ausformung und wird bevorzugt dabei um einen geringen Betrag, zum Beispiel zwei Grad oder weniger, über Totpunktlage bewegt, so dass sich je nach Bewegungsrichtung in den Endlagen eine automatische Kniehebelverriegelung ergibt, ohne dass in umständlicher Weise durch eine separate Steuerung Kniehebelspannvorrichtungen zu betätigen wären oder Absteckvorrichtungen, zum Beispiel Steckbolzen, jeweils in entsprechende Blockieröffnungen eingesteckt und wieder entfernt zu werden brauchten. Vielmehr schwenken die auf gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses vorgesehenen Hebel selbsttätig in ihre jeweilige Blockiervorrichtung und sichern dadurch den Positioniertisch gegen eine unbeabsichtigte Bewegung. Durch entgegengesetzten Antrieb des länglichen Antriebsteils, zum Beispiel eine Kolbenstange einer abwechselnd beidseitig durch Druckmitteldruck, insbesondere durch Druckluft zu beaufschlagende Kolben-Zylinder-Einheit schwenkt jeder Winkelhebel mit seinem Ansatz aus der Ausformung des Gehäuses oder einem im Inneren des Gehäuses angeordneten Teils heraus, so dass der Kniehebelverschluss auf beiden Seiten durch die Hebel gleichzeitig aufgehoben wird. Bei der Bewegung in Längsachsrichtung des Gehäuses sind beide Kniehebel somit in Lösestellung und schwenken abwechselnd in den Endstellungen in Verriegelungsstellung zuverlässig automatisch ein. Die äußeren Abmessungen des Gehäuses werden nicht vergrößert. Die Kniehebel bewegen sich synchron mit dem Positioniertisch und damit auch mit dem länglichen Antriebsteil in entgegengesetzten Hubrichtungen.
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Besonders vorteilhaft ist dabei, dass auf jeder Seite des Gehäuses je eine Führungsplatte angeordnet ist, die das Gehäuse auf gegenüberliegenden Seiten einschließt und die mit dem Positioniertisch vorzugsweise funktionell einstückig, zum Beispiel durch Schrauben, lösbar verbunden sind. Diese Führungsplatten weisen in Längsachsrichtung des Gehäuses gesehen, kreisbogenförmige verlaufende Längsschlitze als Kulissenführungen auf, in die der jeweilige Hebelarm des betreffenden Winkelhebels mit einer Schwenkachse eingreift. Die Schwenkachsen verlaufen vorzugsweise quer durch das Gehäuse und greifen auf der gegenüberliegenden Seite in den entsprechenden Kulissenschlitz der hier vorgesehenen Führungsplatte ein. Wenn in einer Endstellung die eine Schwenkachse sich in der dem Positionierschlitten am nächsten kommende Lage befindet, befindet sich gleichzeitig die andere Schwenkachse des anderen Kulissenschlitzes am unteren Ende des betreffenden Kulissenschlitzes, das heißt in seiner dem Positioniertisch entfernteren Lage und umgekehrt. Es erfolgt also stets ein Wechselspiel, je nachdem in welcher Position die Winkelhebel schwenken und der Kniehebelverschluss mit der entsprechenden Aussparung des Gehäuses zusammenwirkt. Das längliche Antriebsteil kann hierzu im mittleren Bereich an den Achsen angreifen, so dass die Achsen je nach Endstellung jeweils frei in die eine oder andere Richtung schwenken können. Zwischen den Endstellungen schwenken die Achsen in einem mittleren Bereich, so dass sie sich quasi in den nierenförmigen Kulissenführungsschlitzen gegenüberstehen.
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Patentanspruch 2 beschreibt eine Lösung, bei welcher dem Gehäuse in den Endstellungen jeweils ein Endanschlag zugeordnet ist. Diese Endanschläge können auch Industriestoßdämpfer sein, um die Bewegung des Positioniertisches abzubremsen, besonders, wenn sich auf diesem eine Last, zum Beispiel ein Karosserieteil, befinden sollte.
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In Patentanspruch 3 ist eine Ausführungsform beschrieben, bei welcher die jeweiligen Schwenkachsen um einige Grade, zum Beispiel um 0,5 bis 3 Grad, vorzugsweise 2 Grad, über Totpunktlage in ihre Verriegelungsstellung, sprich in Aussparungen am Gehäuse oder eines im Gehäuse befindlichen Teils verriegelnd eingeschwenkt werden. Dadurch bleibt die jeweilige Endlage auch bei Ausfall von Energie, zum Beispiel Druckluft, erhalten. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Vorrichtung in unterschiedlichen, von der Horizontalen abweichenden Winkelstellungen, zum Beispiel vertikal oder unter einen anderen Winkel im Raum, auch senkrecht, eingebaut wird und entsprechende Lasten auf dem Positioniertisch angeordnet sind.
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Patentanspruch 4 beschreibt eine Ausführungsform, bei welcher die Schwenkachsen durch in Wälzlagern, insbesondere Nadellagern gelagerte Rollen reibungsarm in den Kulissenschlitzen geführt sind. Auch der Positioniertisch 3 kann durch derartige Rollen, die in Wälzlagern gelagert sind, in Längsachsrichtung des Gehäuses angeordnet sein.
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Patentanspruch 5 beschreibt eine weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung. Bei der Ausführungsform nach Patentanspruch 6 wird der Kniehebel über Totpunktlage gefahren, so dass sich eine Selbsthaltefunktion ergibt. Patentanspruch 7 beschreibt eine kompakte Ausführungsform der Erfindung.
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In der Zeichnung ist die Erfindung – teils schematisch – an Ausführungsbeispielen veranschaulicht. Es zeigen:
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1 eine Positioniereinheit in der Draufsicht mit angeflanschter Kolben-Zylinder-Einheit (ohne Steuerleitung für die Druckluft und Steuervorrichtung);
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2 eine Seitenansicht zu 1;
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3 eine schematische Darstellung der Verriegelung der Positioniereinheit in einer Endstellung (ohne Antrieb);
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4 die aus 3 ersichtliche Positioniereinheit in entgegengesetzter Endstellung, ebenfalls verriegelt;
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5 einen Schnitt nach der Linie V-V der 6;
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6 eine Draufsicht auf die aus den 3 bis 5 ersichtliche Positioniereinheit;
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7 eine Stirnansicht auf die aus den 3 bis 6 ersichtliche Positioniereinheit;
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8 einen Schnitt nach der Linie VIII-VIII der 4;
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9 die aus 3 ersichtliche Positioniereinheit in perspektivischer Darstellung, in einer Endstellung;
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10 die aus 4 ersichtliche Positioniereinheit in perspektivischer Darstellung in der anderen Endstellung und
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11 die insbesondere aus den 1 und 2 ersichtliche Vorrichtung mit angeflanschter Kolben-Zylinder-Einheit in perspektivischer Darstellung.
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Mit dem Bezugszeichen 1 ist insgesamt eine Positioniereinheit bezeichnet, die ein Gehäuse 2 und einen Positioniertisch 3 aufweist, der in Längsachsrichtung des Gehäuses 2, also in Richtung X bzw. Y um ein begrenztes Maß hubbeweglich an der Oberseite des Gehäuses 2 angeordnet ist.
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Das Gehäuse 2 ist an mindestens einer Stirnseite offen ausgebildet. Einer Öffnung ist ein Antrieb 4 zugeordnet, der bei der dargestellten Ausführungsform als Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet ist. Diese Kolben-Zylinder-Einheit wird gesteuert abwechselnd beidseitig durch Druckluft beaufschlagt. Im Innenraum der Kolben-Zylinder-Einheit ist ein nicht dargestellter Kolben längsverschieblich und dichtend geführt, der ein längliches Antriebsteil 5 in Richtung X bzw. Y gesteuert antreibt. Statt einer Kolben-Zylinder-Einheit kann auch ein geeigneter anderer Linearantrieb, insbesondere auch ein Elektro-Motor, Verwendung finden.
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Das längliche Antriebsteil 5 durchgreift die stirnseitige Öffnung im Gehäuse 2 und ist über ein Kupplungsteil 6 mit einer Hebelanordnung lösbar gekuppelt. Diese Hebelanordnung besteht aus zwei Winkelhebeln 7, 7a, von denen aus 5 nur einer dieser Winkelhebel 7 zu erkennen ist. Auf jeder Seite des Gehäuses 2 befindet sich somit je einer dieser Winkelhebel 7 bzw. 7a im Inneren des Gehäuses 2 und ist jeweils über eine Achse 8 getrieblich dem längenverschieblichen Antriebsteil 5 zugeordnet. Die im rechten Winkel mit ihren Längsachsen zueinander angeordneten Hebel der Winkelhebel 7, 7a sind für den Winkelhebel 7 mit dem Bezugszeichen 9 bzw. 10 bezeichnet. Der nicht ersichtliche Winkelhebel ist gleich groß und gleich geformt und genau diametral auf der gegenüberliegenden Seite der jeweils anderen Gehäuseseite angeordnet und vorzugsweise über die gleiche Achse 8 getrieblich dem länglichen Antriebsteil 5 zugeordnet. Jeder Winkelhebel 7, 7a ist über eine Schwenkachse 11 bzw. 12 mit dem jeweils auf der anderen Gehäuseseite befindlichen Winkelhebel gekuppelt, so dass vorzugsweise beide Winkelhebel 7 und 7a jeweils die gleichen Achsen 8, 11 und 12 besitzen und die jeweils koaxial zueinander angeordneten Bohrungen in den Endbereichen der Hebel 9 und 10 paarweise miteinander gekuppelt sind. Im Endbereich können die Schwenkachsen 11 und 12 jeweils mit mindestens einer vorzugsweise in Wälzlagern, insbesondere Nadellagern, reibungsarm gelagerten Rolle versehen sein. Es ist auch möglich, in den Endbereichen jeweils zwei derartige Laufrollen vorzusehen.
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Die Schwenkachse 11 greift mit ihren Rollen in einen bogenförmig, insbesondere kreisbogenabschnittförmigen gebogenen Kulissenschlitz 13 und die Schwenkachse 12 in einen spiegelbildlich dazu angeordneten, vorzugsweise im gleichen Radius verlaufenden, ebenfalls nierenförmig geformten Kulissenschlitz 14 ein. Die Kulissenschlitze 13, 14 sind jeweils gleich geformt, gleich groß und erstrecken sich über jeweils den gleichen Kreisbogen. Die Kulissenstifte sind an Führungsplatten 19, 20 vorgesehen. Auf jeder Gehäuseseite ist je eine Führungsplatte 19 bzw. 20 angeordnet. Die Führungsplatten 19, 20 sind dem Positioniertisch 3 zugeordnet und mit diesem verfahrbar. Die Führungsplatten 19, 20 sind durch Schrauben an dem Positioniertisch 3 angeordnet und plattenförmig gestaltet und umschließen das Gehäuse 2.
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Wie man aus einem Vergleich der 3 und 4 erkennt, befindet sich die Schwenkachse 11 in der in 3 gezeichneten Endstellung im oberen Bereich des Kulissenschlitzes 13 und in der entgegengesetzten Hubstellung, also in 4 befindet sich diese Schwenkachse 11 am unteren Ende des Kulissenschlitzes 13, während die Schwenkachse 12, die sich in 3 am unteren Ende (in der Zeichnungsebene gesehen) befindet, in der Endstellung nach 4 nunmehr am oberen Ende des Kulissenschlitzes 14 befindet. Das bedeutet, dass die Schwenkachsen 11 und 12 entgegengesetzte Bewegungen ausführen, aber den gleichen Bogenwinkel in entgegengesetzte Richtungen zurücklegen, je nach Hubrichtung in Richtung X oder Y des längenverstellbaren Antriebsteils 5.
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Das Gehäuse besitzt im Bereich der Endstellungen Ausformungen 15 und 16. In der Endlage gemäß 3 greift die Schwenkachse 11 ggf. mittelbar in die Ausformung 15 und in der Endstellung gemäß 4 greift die Schwenkachse 12 ggf. mittelbar in die Ausformung 16 des Gehäuses 2 oder einem darin angeordneten anderen Teil mit entsprechenden Ausformungen, formschlüssig ein.
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Der Schwenkwinkel α beträgt bei der dargestellten Ausführung 88 Grad. Dabei werden die Winkelhebel zwei Grad über Totpunkt gefahren, so dass der Winkel β bei der dargestellten Ausführungsform zwei Grad entspricht. Die auf den gegenüberliegenden Längsseiten des Gehäuses befindlichen Hebel 9 und 10 bilden somit zusammen mit den Ausformungen 15 und 16 Kniehebelverschlüsse, die je nach Hubstellung in den Endlagen des länglichen Antriebsteils 5 selbsttätig verriegelnd wirken. Wird der Antrieb 4 in entgegengesetzten Richtungen gesteuert, lösen sich diese Kniehebelverbindungen selbsttätig, das heißt, die Winkelhebel 7, 7a schwenken in eine mittlere Stellung ihrer Hebel 9 und 10, so dass der Positioniertisch 3 verfahren werden kann. In den Endstellungen sind außerdem Anschläge 17 und 18 vorgesehen, um den Hub des Positioniertisches 3 in Richtung X bzw. Y zu begrenzen. Diese Anschläge können Puffer, aber auch Industriestoßdämpfer sein, um ein zu hartes Anschlagen des Positioniertisches 3 zu verhindern. Durch die doppelten Kniehebelgelenke wird ein sicheres Blockieren des Positioniertisches 3 in den jeweiligen Endstellungen erreicht, so dass auch bei Anordnung derartiger Positioniereinheiten in von der Horizontalen abweichenden Einbaulage sich eine sichere Blockierstellung erzielen lässt, auch unter schweren Lasten, die auf den Positioniertisch (3) angeordnet sind, zum Beispiel Karosserieteile oder ganze Karosserien im Karosseriebau der Kfz-Industrie.
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Die in den Patentansprüchen und in der Beschreibung beschriebenen sowie aus der Zeichnung ersichtlichen Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Positioniereinheit
- 2
- Gehäuse
- 3
- Positioniertisch
- 4
- Antrieb, Linearantrieb, Kolben-Zylinder-Einheit
- 5
- Antriebsteil, längliches
- 6
- Kupplungsteil
- 7
- Winkelhebel
- 7a
- Winkelhebel
- 8
- Achse
- 9
- Hebel
- 10
- Hebel
- 11
- Schwenkachse
- 12
- Schwenkachse
- 13
- Kulissenschlitz
- 14
- Kulissenschlitz
- 15
- Ausformung
- 16
- Ausformung
- 17
- Anschlag
- 18
- Anschlag
- 19
- Führungsplatte
- 20
- Führungsplatte
- X
- Hubrichtung
- Y
- Hubrichtung
- α
- Schwenkwinkel
- β
- Schwenkwinkel
