DE4008064C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftzange zum Fügen oder Umformen von Teilen mit zwei über einen Antrieb gegeneinander bewegbaren Armen, an deren freien Enden jeweils ein Wirkorgan für das Fügen oder Umformen angeordnet ist.

Für die Ausführung bestimmter Füge- oder Umformverfahren wie Durchsetzfügen, Nieten, Einpressen, Bördeln, Falzen, Prägen, Punktschweißen oder dgl. ist ein Kraftzange mit einem in sich geschlossenen Kraftfluß erforderlich. Je nach den auftretenden Kräften und der Länge der Arme der Kraftzange erfolgt eine gewisse Aufbiegung, die aber insbesondere bei Arbeiten mit hohen Qualitätsanforderungen gering sein muß und bspw. unter 0,1 mm liegen muß. Je größer die Füge- oder Umformkraft, aber auch die Rachentiefe der Kraftzange, desto stabiler und schwerer muß diese gebaut sein, um die erforderliche geringe Aufbiegung einzuhalten. Schwere Kraftzangen sind aber insbesondere beim Einsatz für Montageroboter besonders nachteilig und erschweren die Handhabung erheblich.

Aus dem DE-GM 86 24 959.2 ist eine Motorzange bekannt, bei welcher die die Wirkorgane tragenden Arme an einer entlang einer Führungskulisse mittels einer Antriebsspindel bewegbaren Zugmutter angelenkt gehalten sind. Eine Zustellung der Wirkorgane erfolgt durch gegeneinander Verschwenken der Arme, so daß die Wirklinie der Wirkorgane abhängig der Armstellung, d. h. des zwischen den Armen eingeschlossenen Winkels, variabel ist, so daß ein maßgenaues Arbeiten der Zange in jeder Armstellung nicht möglich ist.

Ferner sind aus einem Prospekt der Fa. DE-STA-CO Druckschrift Pk 11-3 Pneumatik-Kraftelemente mit einer Zustellstange bekannt, an der endseitig ein Wirkorgan befestigbar ist. Bei orthogonaler Anordnung vierer solche Kraftelemente kann eine Kraftzange in Art eines Spannfutters gebildet werden, die jedoch insbesondere aufgrund ihrer ausladenden Anordnung nicht für Montageroboter geeignet ist.

In Vermeidung der geschilderten Nachteile liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kraftzange der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß auch bei großer auftretender Ausbiegung der Arme trotzdem ein exaktes maßgenaues Arbeiten der Kraftzange gewährleistet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei der vorliegenden Erfindung die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Markmale vorgesehen.

Dadurch sind die die Wirkorgane tragenden Arme praktisch biegemomentenfrei. Die eigentliche Kraftübertragung erfolgt über die Kraftarme, deren Aufbiegung dann ohne Einfluß auf die Arbeitsqualität bleibt.

Besonders vorteilhaft kann der Kraftfluß zwischen den Enden der Kraftarme, den Enden der die Wirkorgane tragenden frei bewegbaren Arme und den gegeneinander bewegbaren Wirkorganen in einer Wirkebene oder einer Wirklinie verlaufen. Dadurch werden die frei bewegbaren Arme praktisch kräfte- und momentenfrei, so daß deren Verstellbewegung zur Steuerung des Antriebs der Kraftarme dienen kann.

Besonders vorteilhaft können die frei gegeneinander bewegbaren Arme über eine Parallelführung gegeneinander verschiebbar geführt sein. Die Relativbewegung der Wirkorgane kann so einfach und exakt ermittelt und für die Steuerung der Kraftarme direkt verwendet werden.

Vorteilhafterweise kann der Antrieb über einen Endschalter oder Näherungsschalter steuerbar sein, wobei insbesondere die Beendigung des Arbeitsvorgangs exakt steuerbar ist.

Der Antrieb kann aber auch über ein Wegmeßsystem gegebenenfalls unter individueller Anpassung an besondere Gegebenheiten steuerbar sein.

Zur Erledigung unterschiedlicher Montage- oder Formarbeiten können in besonders vorteilhafter Weise die frei gegeneinander bewegbaren Arme mit den an ihren Enden ggf. austauschbar gehaltenen Wirkorgane als leicht austauschbare Baueinheit ausgebildet sein. Die besonders steif und aufwendig auszubildende Antriebseinheit (Zange) mit ihren beiden Kraftarmen kann so für die unterschiedlichsten Zwecke eingesetzt werden. Es müssen dann nur die wesentlich billiger herzustellenden Baueinheiten an die jeweiligen Erfordernisse angepaßt ausgebildet werden. Die vielfältigsten Füge- und Formarbeiten können so mit geringem Investitionsaufwand besonders variabel und leicht anpaßbar an unterschiedliche Bedinungen durchgeführt werden.

Besonders montagefreundlich kann die Baueinheit zwischen die Kraftarme einschiebbar ausgebildet sein.

Es kann aber auch eine mechanische Kopplung gegebenenfalls zusätzlich vorgesehen sein.

Eine momentenfreie Kraftübertragung zwischen den Enden der über den Antrieb gegeneinander bewegbaren Kraftarme und den Wirkorganen selbst, oder den die Wirkorgane tragenden Enden der frei gegeneinander bewegbaren Arme in der Wirkebene bzw. Wirklinie liegende Koppelpunktgelenke, vorzugsweise in Form von Walzen oder Kugeln vorgesehen sein.

Besonders gewichtsparend kann die Baueinheit über die Koppelgelenke zwischen den Kraftarmen sowohl leicht auswechselbar als auch ausgerichtet gehalten sein.

Besonders vorteilhaft kann die Kraftzange selbst als Baugruppe ausgebildet mit mindestens einem genormten Anschluß für einen Industrieroboter versehen sein. Zur Erweiterung der Einsatzmöglichkeiten können besonders vorteilhaft zwei unabhängige Anschlüsse für einen senkrechten und einen horizontalen Industrieroboteranschluß vorgesehen sein.

Weitere erfindungsgemäße Ausbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen und werden mit ihren Vorteilen anhand der beigefügten Zeichnung in der nachstehenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Kraftzange, und

Fig. 2 eine Vorderansicht.

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel einer Kraftzange weist zwei über einen nicht dargestellten Antrieb gegeneinander bewegbare Kraftarme 1, 1′ auf, die relativ biegesteif ausgebildet sind. Die Kraftarme 1, 1′ sind in einem Trägergehäuse 2 gegeneinander bewegbar gehalten. Zwischen den beiden Kraftarmen 1, 1′ sind zwei weitere Arme 3, 3′ ebenfalls gegeneinander verschiebbar auf einer Parallelführung, im Ausführungsbeispiel in Form von zwei zueinander parallelen Führungsstangen 4, 4′, verschiebbar geführt. Die Enden der Arme 3, 3′ tragen Wirkorgane 5, 5′ zum Fügen oder zum Umformen, wie Nieten, Einpressen, Bördeln, Falzen, Prägen, Punktschweißen oder dgl. Die Arbeitspunkte 6, 6′ der Wirkorgane 5, 5′ liegen in einer Wirklinie 7, die parallel zu den Führungsstangen 4, 4′ symmetrisch zwischen diesen verläuft.

Die Enden der Kraftarme 1, 1′ sind über Koppelgelenke 8, 8′ mit den freien Enden der weiteren Arme 3, 3′ gekoppelt. Im Ausführungsbeispiel sind die Koppelgelenke 8, 8′ einfach in Nuten angeordnete Walzen. Über diese Koppelgelenke 8, 8′ erfolgt eine Kraftübertragung von den Kraftarmen 1, 1′ in der Wirklinie 7 fluchtend zu den Arbeitspunkten 6, 6′, so daß die weiteren Arme 3, 3′ praktisch kräfte- und momentenfrei sind. Die weiteren Arme 3, 3′ sind über Federn 9, 9′ auseinandergedrückt, so daß die Koppelgelenke 8, 8′ ohne weitere besondere Befestigungsmittel stets kraftschlüssig zusammengehalten sind.

Zwischen den Armen 3, 3′ ist zweckmäßigerweise auf einer der Führungsstangen 4, 4′ ein Endschalter 10 vorgesehen, über den bei Erreichen eines einstellbaren Minimalabstands der Arme 3, 3′ der Antrieb für die Kraftarme 1, 1′ stillsetzbar oder die Antriebsrichtung umkehrbar ist. Zusätzlich können zum Schutz der Wirkorgane Endanschläge 13, 13′ zwischen den Armen 3, 3′ vorgesehen sein. Die Steuerung des Antriebs kann aber auch anstelle des Endschalters 10 individuell anpaßbar über ein Wegmeßsystem erfolgen.

Die Arme 3, 3′ mit den sie führenden Führungsstangen 4, 4′ sind, als leicht austauschbare Baueinheit 11 ausgebildet, zwischen die Kraftarme 1, 1′ einschiebbar (Kupplungspunkte 8′ und 12′), wobei dann die gesamte Baueinheit 11 durch die Vorspannung der Federn 9, 9′ und die Koppelgelenke 8, 8′ zwischen den Kraftarmen 1, 1′ leicht auswechselbar gehalten ist, gegebenenfalls über weitere Koppelgelenke 12, 12′. Zur Anpassung an unterschiedliche Aufgaben können auch nur die Wirkorgane 5, 5′ ausgetauscht werden.

Am Trägergehäuse 2 sind zur Befestigung der Kraftzange, bspw. an einem Industrieroboter, zwei Anschlüsse 14, 14′ vorgesehen, um so wahlweise eine horizontale oder vertikale Montage am Industrieroboter zu ermöglichen. Über die Anschlüsse 14 bzw. 14′ werden die gesamten erforderlichen Versorgungsleitungen und Anschlüsse geführt, so daß bei einem Kraftzangenwechsel automatisch auch die erforderlichen Anschlüsse gelöst bzw. geschlossen werden.

Claims (13)

1. Kraftzange zum Fügen oder Umformen von Teilen mit zwei über einen Antrieb gegeneinander bewegbaren Armen (3, 3′), an deren freien Enden jeweils ein Wirkorgan (5, 5′) für das Fügen oder Umformen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß insgesamt vier Arme (1, 1′, 3, 3′) vorgesehen sind, die paarweise gegeneinander bewegbar sind, daß die zwei die Wirkorgane (5, 5′) tragenden Arme (3, 3′) frei, ggf. nur gegen Federwirkung gegeneinander bewegbar sind, daß die zwei anderen, ebenfalls gegeneinander bewegbaren Arme als Kraftarme (1, 1′) über den Antrieb gegeneinander bewegbar sind, und daß die Enden dieser Kraftarme (1, 1′) auf die an den Enden der freien Arme (3, 3′) befestigten Wirkorgane (5, 5′) wirken, so daß die Kraftarme (1, 1′) die freien Arme (3, 3′) und die Wirkorgane (5, 5′) gemeinsam gegeneinander bewegbar sind.

2. Kraftzange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftfluß zwischen den Enden der Kraftarme (1, 1′), den Enden der die Wirkorgane (5, 5′) tragenden, frei bewegbaren Arme (3, 3′) und den gegeneinander bewegbaren Wirkorganen (5, 5′) in einer Wirkebene oder einer Wirklinie (7) verläuft.

3. Kraftzange nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Kraftarme (1, 1′) über die Lage der frei gegeneinander bewegbaren Arme (3, 3′) steuerbar ist.

4. Kraftzange nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die frei gegeneinander bewegbaren Arme (3, 3′) über eine Parallelführung gegeneinander verschiebbar geführt sind.

5. Kraftzange nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb über einen Endschalter (10) oder Näherungsschalter und/oder ein Wegmeßsystem steuerbar ist.

6. Kraftzange nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die frei gegeneinander bewegbaren Arme (3, 3′) mit den an ihren Enden ggf. austauschbar gehaltenen Wirkorganen (5, 5′) als leicht austauschbare Baueinheit (11) ausgebildet sind.

7. Kraftzange nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit (11) zwischen die Kraftarme (1, 1′) einschiebbar ausgebildet ist.

8. Kraftzange nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur momentenfreien Kraftübertragung zwischen den Enden der über den Antrieb gegeneinander bewegbaren Kraftarme (1, 1′) und den Wirkorganen (5, 5′) selbst, oder den die Wirkorgane (5, 5′) tragenden Enden der frei gegeneinander bewegbaren Arme (3, 3′) in der Wirkebene bzw. Wirklinie (7) liegende Koppelgelenke (8, 8′) vorzugsweise in Form von Walzen oder Kugeln vorgesehen sind.

9. Kraftzange nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit (11) über die Koppelgelenke (8, 8′) zwischen den Kraftarmen (1, 1′) sowohl leicht auswechselbar als auch ausgerichtet gehalten ist.

10. Kraftzange nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie selbst als Baugruppe ausgebildet mit genormten Anschlüssen (14, 14′) für einen Industrieroboter versehen ist.

11. Kraftzange nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwei unabhängige Anschlüsse (14, 14′) für einen senkrechten sowie einen horizontalen Anschluß vorgesehen sind.

12. Kraftzange nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Endschalter (10) frei auf einer der Parallelführungen zwischen den Armen (3, 3′) vorgesehen ist.

13. Kraftzange nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den frei gegeneinander bewegbaren Armen (3, 3′) Endanschläge (13, 13′) und/oder ein Wegmeßsystem vorgesehen sind.