DE9215475U1 - Vorrichtung zum Fügen von Blechen - Google Patents

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kraft- und/oder formschlüssigen Fügen von Blechen oder dergleichen.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 38 22 377 oder der DE-U-91 08 991 bekannt.

Dabei werden die Bleche zwischen einen Stempel und eine zugehörige Matrize der Vorrichtung eingelegt und der Stempel anschließend über eine Kolben-Zylindereinheit gegen die Matrize geführt. Aufgrund des verursachten Stauch-/Preßvorganges wird eine dauerhafte Verbindung der Bleche erreicht.

Ein solches Fügeverfahren wird auch als Durchsetzfügen bezeichnet. Ein verwandtes Verfahren ist das sogenannte Stanznieten. Dabei durchschneidet die Niete das eine Blech und formt sich schließlich im anderen Blech aus.

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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist für beide Arten von Verfahren anwendbar.

Wenngleich sich die bekannten Fügevorrichtungen grundsätzlich bewährt haben, so besteht dennoch ein Bedürfnis, den Fügevorgang zu automatisieren, damit eine entsprechende Fügevorrichtung auch mit hoher Taktzahl, zum Beispiel an einem Roboter zum Fügen von Blechen in der Automobilindustrie oder dergleichen eingesetzt werden kann.

Dabei hat die Erfindung erkannt, daß sich dieses Ziel durch eine spezielle, abgestimmte Steuerung der Kolben-Zylindereinheit mit relativ geringem Aufwand erreichen läßt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum kraft- und/oder formschlüssigen Fügen von Blechen umfaßt in ihrer allgemeinsten Ausführungsform folgende Merkmale:

eine Kolben-Zylindereinheit,

dabei durchragt der Kolben den Zylinder einseitig und weist an seinem vorkragenden, freien Ende eine Aufnahme für einen Stempel oder eine Matrize der Fügeeinheit auf, der Zylinder ist so gestaltet, daß er, der Aufnahme des Kolbens gegenüberliegend, eine eigene Aufnahme für das korrespondierende Fügebauteil aufweist. Ist der Kolben beispielsweise mit einem Stempel ausgebildet, so trägt die Aufnahme des Zylinders die zugehörige Matrize beziehungsweise umgekehrt,

die Vorrichtung weist ferner eine Steuereinrichtung auf, die, in zeitlicher Abfolge, den hydraulischen, pneumatischen oder elektrischen Antrieb des Kolbens und Zylinders wie folgt steuert:

in der Ausgangsposition stehen die Aufnahmen beziehungsweise der Stempel und die Matrize der Kolben/Zylindereinheit im Abstand zueinander, die zu fügenden Bleche sind in den Zwischenraum eingelegt, zunächst wird dann der Kolben beziehungsweise dessen Fügebauteil gegen die zu fügenden Bleche geführt , indem zum Beispiel Druck auf den Kolben ausgeübt wird, sobald das Fügebauteil des Kolbens die Bleche erreicht hat, kann der Kolben nicht weiter vorbewegt werden, so daß bei Aufrechterhaltung des Drucks nun der Zylinder mit seinem Fügebauteil gegen die Bleche geführt wird, wobei er sich in umgekehrter Richtung zur vorhergehenden Kolbenbewegung bewegt, unter weiterer Aufrechterhaltung des Drucks erfolgt eine weitere Bewegung der Fügebauteile gegeneinander, so daß nun der Fügevorgang erfolgt, sobald der Fügevorgang abgeschlossen ist, wird der Kolben nun in umgekehrter Richtung wie im ersten Verfahrensschritt bewegt, wobei sich sein Fügebauteil aus der Fügeverbindung löst, bevor der Kolben gestoppt wird,

daraufhin bewegt sich der Zylinder in umgekehrter Richtung zur vorhergehenden Kolbenbewegung in seine Ausgangslage zurück.

Die Vorrichtung befindet sich nun in ihrer Ausgangslage und sie kann aus dem Eingriffsbereich mit den Blechen weggeschwenkt oder die gefügten Bleche können entnommen werden.

Die Vorrichtung ermöglicht ein vollautomatisches Fügen von Blechen mit hoher Taktzahl. Hierdurch wird es möglich, die Vorrichtung beispielsweise an einen Industrieroboter

anzuschließen. Auf diese Weise werden mit der Vorrichtung Anwendungsbereiche erschlossen, in denen es auf eine schnelle Abfolge von Fügeverbindungen ankommt. Hierzu zählt beispielsweise die Automobilindustrie. Dort läßt sich die Vorrichtung zum Beispiel zum Fügen von Karosserieblechen vorteilhaft einsetzen.

Nach einer Ausführungsform ist die Vorrichtung mit einem Anschlag ausgebildet, der den Verschiebeweg des Kolbens begrenzt, wenn sich dieser aus der Fügeverbindung löst.

Um die Aufnahmen beziehungsweise Stempel und Matrize von Kolben und Zylinder gegenüberliegend und miteinander fluchtend auszurichten, muß der Zylinder in besonderer Weise gestaltet werden. Dazu sieht eine Ausführungsform vor, daß der Zylinder einen C-förmigen Arm aufweist, der sich vom Zylinder weg erstreckt und dessen freies Ende die Aufnahme trägt. Bezieht man den Zylinderteil, in dem sich der Kolben bewegt, in die Geometrie ein, so ergibt sich im Schnitt dieses C-Profil.

Bei dieser geometrischen Gestaltung ist es von Vorteil, die Axialbewegung des Zylinders zusätzlich zu stabilisieren, um auf jeden Fall eine absolut fluchtende Ausrichtung von Stempel und Matrize zu erreichen. Dazu wird vorgeschlagen, den Zylinder mit einem Ansatz auszubilden, der von einem separaten Bauteil geführt wird. Dieses separate Bauteil besteht vorzugsweise aus einem parallel zur Bewegungsrichtung der Fügeeinheit verlaufenden Führungselement, zum Beispiel einer oder mehreren Führungsschiene ( &eegr; ) .

Die Führungsschiene wird dann beispielsweise endseitig in einem Rahmen (einer Aufnahme) gehalten und der Ansatz des Zylinders bewegt sich zwischen diesen Endpositionen des Führungselementes.

Auf diese Weise ist eine exakt lineare Führung des Zylinders möglich. Die dazu korrespondierende Führung des Kolbens im Zylinder wird einerseits durch den Kolbenring und andererseits durch den Durchtrittsbereich des Kolbens durch den Zylinder sichergestellt.

Nach einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, daß zwischen den endseitigen Anschlägen der Führungsschiene und dem Ansatz des Zylinders Dämpfungsmittel angeordnet sind, damit der Zylinder bei seiner Bewegung nicht abrupt gegen die genannten Anschläge stößt und damit Querkräfte auf den Arm des Zylinders, der den Stempel oder die Matrize trägt, ausgeübt werden. Die Dämpfungsmittel sorgen auch dafür, daß der Zylinder nach einem Fügevorgang beziehungsweise zwischen zwei Fügevorgängen immer wieder in seine Ausgangslage zurückgeführt wird und gleichen das Eigengewicht der Vorrichtung sowie Gravitationskräfte aus, wenn die Vorrichtung in Schräglage montiert ist. Grundsätzlich läßt sich die Vorrichtung in jeder beliebigen Stellung positionieren.

Die Dämpfungsmittel können im einfachsten Fall Federn sein, zum Beispiel Druckfedern, die konzentrisch um die Führungsstange verlaufen. Ebenso ist es aber auch möglich, Dämpfungskolben (hydraulisch, pneumatisch, elektrisch) an dieser Stelle vorzusehen.

Bei einer solchen Ausführungsform bietet es sich an, den obengenannten Anschlag für den Kolben am Führungselement beziehungsweise dessen Aufnahmerahmen auszubilden. Es ist aber auch ohne weiteres möglich, den Anschlag für den Kolben durch ein diskretes Bauteil zur Verfügung zu stellen.

Die Vorrichtung ist einfach aufgebaut. Ein besonderer Vorteil besteht auch darin, daß bekannte Fügeeinrichtungen, wie sie zum Beispiel in der DE-U-91 08 991 beschrieben sind, in erfindungsgemäßer Weise umgebaut werden können.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche sowie den sonstigen Anmeldungsunterlagen. Dazu gehört auch die Möglichkeit, den Arm am Zylinder zweiteilig auszubilden, so wie dies in der DE-U-91 08 991 beschrieben wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

In den Figuren 1 bis 4 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung in unterschiedlichen Arbeitspositionen dargestellt, und zwar lediglich schematisch, da die konstruktiven Details der einzelnen Bauteile dem Fachmann geläufig sind und beispielsweise dem eingangs genannten Stand der Technik entnommen werden können.

Figur 1 zeigt die Vorrichtung in der Ausgangsstellung. Zu erkennen ist ein Kolben 10 und ein zugehöriger Zylinder Der Kolben weist an seinem im Zylinder 12 befindlichen Ende einen Kolbenring 10a auf und durchragt mit seinem anderen Ende den Zylinder 12, wobei das freie, vorkragende Ende 10b des Kolbens 10 eine Aufnahme 14 besitzt, in der ein Stempel 16 angeordnet ist.

Der Zylinder 12 weist einen C-förmigen Arm 18 auf, an dessen freiem Ende eine Aufnahme 20 eingelassen ist, in der sich eine Matrize 22 befindet.

Vom Zylinder 12 verläuft (in der Figur nach unten) weiter ein Ansatz 24, der - parallel zum Kolben 10 - eine Bohrung 26 aufweist, durch die eine Führungsstange 28 ragt, die endseitig in einem Rahmen 30 geführt ist, wobei der in der Figur linke Abschnitt des Rahmens 30 nach oben verlängert ist, der in diesem verlängerten Abschnitt 30a eine Bohrung 32 aufweist, durch die der Arm 18 des Zylinders 12 ragt und oben mit geringem Abstand unterhalb der Kolbenstange 10 endet.

Zwischen dem Ansatz 24 und den benachbarten Rahmenabschnitten sind Federn 34 angeordnet, deren Funktion nachstehend noch näher beschrieben wird.

Die Kolben-Zylindereinheit 10, 12 ist hier hydraulisch ausgebildet, wobei der hydraulische Druck über eine (nicht dargestellte) Steuereinheit gesteuert wird.

In der Ausgangslage der Vorrichtung gemäß Figur 1 liegen Stempel 16 und Matrize 22 im Abstand zueinander und im Zwischenraum sind zwei zu fügende Bleche 36, 38 angeordnet.

Im ersten Verfahrensschritt wird nun ein hydraulischer Druck auf den Kolben 10 ausgeübt, der sich daraufhin in Pfeilrichtung Pl (nach links) bewegt, bis der Stempel 16 das Blech 38 berührt. Der weitere Weg des Kolbens 10 ist jetzt behindert, gleichzeitig steht aber weiter Druck an, so daß sich nun der Zylinder 12 in Pfeilrichtung P2 nach rechts bewegt, wie sich aus der Zusammenschau der Figuren 2 und 3 ergibt, bis die Matrize gegen das Blech 36 anliegt. Bei der weiteren Zylinderbewegung in Pfeilrichtung P2 kommt es in der Folge zum Fügevorgang.

Sobald dieser abgeschlossen ist, wird die Druckrichtung der Kolben-Zylindereinheit 10, 12 geändert, so daß nun Druck auf der Ringseite des Zylinders ansteht, der dafür sorgt, daß gemäß Figur 4 der Kolben 10 in Pfeilrichtung P3 (nach rechts) bewegt wird und sich dabei aus der Fügeverbindung löst. Der Weg des Kolbens 10 in Pfeilrichtung P3 wird dabei durch einen Anschlag 36 begrenzt, der vom linken oberen Rahmenabschnitt 30 gebildet wird.

Auch jetzt steht wieder weiter Druck auf der Ringseite des Zylinders, wobei sich der Kolben 10 allerdings nicht weiter

bewegen kann, so daß in der Folge der Zylinder 12 in Pfeilrichtung P4 (Figur 4) bewegt wird und sich damit auch die Matrize 22 aus der Fügeverbindung löst.

Danach können die Bleche entnommen beziehungsweise die Vorrichtung weggeschwenkt werden, bevor ein neuer Fügevorgang beginnt.

Während der gesamten Bewegung des Zylinders 12 wird dieser entlang der Führungsstange 28 zusätzlich geführt und durch die Federn 34 wird die Bewegung gleichzeitig gedämpft.

Der Rahmen 30 ist über Schrauben 40 an einem Werkzeughalter befestigt.

Claims (10)

1.1 einer Kolben-Zylindereinheit (10, 12),

1.1.1 der Kolben (10) durchragt den Zylinder (12) einseitig und weist an seinem vorkragenden, freien Ende (10b) eine Aufnahme (14) für ein Fügebauteil (Stempel (16) oder Matrize (22)) auf,

1.1.2 der Zylinder (12) ist so gestaltet, daß er, der Aufnahme (14) des Kolbens (10) gegenüberliegend, eine Aufnahme (20) für das korrespondierende Fügebauteil (Matrize oder Stempel) aufweist,

1.2 einer Steuereinrichtung, die, zeitlich aufeinanderfolgend, den hydraulischen, pneumatischen oder elektrischen Antrieb des Kolbens (10) und Zylinders (12) so steuert, daß

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1.2.1 der Kolben (10) beziehungsweise dessen Fügebauteil (16) gegen die zu fügenden Bleche (36, 38) geführt wird,

1.2.2 der Zylinder (12) anschließend mit seinem Fügebauteil (22) gegen die Bleche (36, 38) geführt wird,

1.2.3 durch weitere Bewegung der Fügebauteile (22, 14) gegeneinander der Fügevorgang erfolgt,

1.2.4 der Kolben (10) in umgekehrter Richtung gemäß Merkmal 1.2.1 bewegt wird und sich der korrespondierende Fügebauteil (16) dabei aus der Fügeverbindung löst, bevor der Kolben (10) in seinem weiteren Weg gestoppt wird,

1.2.5 der Zylinder (12) in umgekehrter Richtung gemäß Merkmal 1.2.2 in seine Ausgangslage zurückbewegt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit einem Anschlag (36) zur Begrenzung des Verschiebeweges des Kolbens (10) gemäß Merkmal 1.2.4.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Zylinder (12) einen C-förmigen Arm (18) aufweist, dessen freies Ende die Aufnahme (20) trägt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Zylinder (12) einen Ansatz (24) aufweist, der entlang eines parallel zur Bewegungsrichtung der Fügeeinheit verlaufenden Führungselementes (28) verschiebbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der das Führungselement (28) aus mindestens einer Führungsschiene besteht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die Führungsschiene (28) zwischen endseitigen Anschlägen verläuft.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der zwischen den endseitigen Anschlägen und dem Ansatz (24) Dämpfungsmittel (34) angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Dämpfungsmittel (34) Federn sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Dämpfungsmittel (34) hydraulische oder pneumatische Kolben sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, bei der der Anschlag (36) am Führungselement (28) beziehungsweise dessen Aufnahmerahmen (30) ausgebildet ist.