DE10157048A1 - Mechanischer Kraftverstärker - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen mechanischen Kraftverstärker mit zwei im rechten Winkel zueinander angeordneten Führungen (1. 2) aus jeweils einer Führungsschiene (3, 3') und einem in der Führungsschiene laufenden Führungswagen (4, 4'). Erfindungsgemäß ist zwischen den beiden Führungen (1, 2) eine aus einer Schiene (6) und einem Wagen (7) bestehende dritte Führung (5) angeordnet, deren Wirkrichtung zu den im rechten Winkel angeordneten Führungen (1, 2) um einen verstellbaren Anstellwinkel (alpha) geneigt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen mechanischen Kraftverstärker mit zwei im rechten Winkel zueinander angeordneten Führungen aus jeweils einer Führungsschiene und einem in der Führungsschiene laufenden Führungswagen. Die Führungswagen sind durch eine Keilanordnung kinematisch gekoppelt. Die Kraftverstärkung beruht auf dem physikalischen Prinzip, dass Ein- und Ausgangsweg umgekehrt proportional zu Ein- und Ausgangskraft sind, wobei der Keilwinkel α bzw. der Tangens α das jeweilige Übersetzungsverhältnis bestimmt.

Mechanische Kraftverstärker, bei denen Keilanordnungen verwendet werden, sind aus DE 29 13 506 A1, DE 37 08 021 A1 sowie DE 39 25 226 A1 bekannt. Bei den bekannten Anordnungen sind die Betätigungsrichtung des krafteinleitenden Primärgliedes und die Wirkrichtung des Sekundärgliedes identisch. Das Primärglied und das Sekundärglied weisen gegeneinander bewegbare Keilflächen auf. Zwischen den Keilflächen können Walzen oder Kugeln angeordnet sein. Die Kraftverstärkung ist durch die unveränderlichen geometrischen Verhältnisse vorgegeben und nicht variabel. Nachteilig ist ferner, dass das Primärglied im Innern von zylindrischen Anordnungen geführt ist und aufgrund der sich dadurch ergebenen geometrischen Verhältnissen eine Verlängerung des Keils zur Vergrößerung des Stellweges nicht möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen mechanischen Kraftverstärker anzugeben, dessen Übersetzungsverhältnis betriebsmäßig veränderbar ist. Der Kraftverstärker soll insbesondere geeignet sein für Pressenvorrichtungen in Montageautomaten, bei denen z. B. über Kurvenscheiben und Zug/Druck-Betätigungselemente in Verbindung mit pneumatischen Rückstellfedern alle Arbeitshübe weggebunden sind.

Die Erfindung wird bei einem mechanischen Kraftverstärker mit zwei im rechten Winkel zueinander angeordneten Führungen aus jeweils einer Führungsschiene und einem in der Führungsschiene laufenden Führungswagen erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zwischen den beiden Führungen eine aus einer Schiene und einem Wagen bestehende dritte Führung angeordnet ist, deren Wirkrichtung zu den im rechten Winkel angeordneten Führungen um einen verstellbaren Anstellwinkel geneigt ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anordnung sind in den nachgeordneten Ansprüchen 2 bis 9 angegeben.

Durch die Verstellbarkeit des Anstellwinkels der zwischen Primärglied und Sekundärglied angeordneten Führung ist die Kraftverstärkung der erfindungsgemäßen Anordnung mit wenigen Handgriffen veränderbar. Dies hat entscheidende Vorteile gegenüber herkömmlichen, in der Kraftübersetzung festgelegten mechanischen Verstärkern. So hat der Kunde die Möglichkeit, die am Pressenstempel, also am Sekundärglied, wirkenden Kräfte einzustellen und zu verändern. Beim Hersteller wirkt sich die technische Lösung eines verstellbaren Anstellwinkels insofern positiv aus, dass alle Teile der Pressenvorrichtung unabhängig vom Kundenwunsch vorgefertigt werden können. Lediglich das Mittel zur Einstellung des Anstellwinkels, im einfachsten Fall ein Abstandsstück, ist auftragsabhängig anzufertigen und zu montieren. Damit ist eine wesentliche Verkürzung der Fertigungszeiten kundenwunschabhängiger Produkte möglich.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher er­ läutert. Es zeigen schematisch:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen An­ ordnung,

Fig. 2 und 3 weitere Ausgestaltungen der erfindungsge­ mäßen Anordnung, ebenfalls im Schnitt.

Die in den Figuren dargestellten mechanischen Kraft­ verstärker weisen zwei im rechten Winkel zueinander angeordnete Führungen 1, 2 aus jeweils einer Führungs­ schiene 3, 3' und einem in der Führungsschiene laufenden Führungswagen 4, 4' auf. Die Führungen 1, 2 werden im Folgenden auch als horizontale Führung 1 und vertikale Führung 2 bezeichnet. Zwischen den Führungen 1, 2 ist eine dritte, in ihrer Wirkrichtung zu diesen Führungen geneigt und in ihrem Anstellwinkel α verstellbare Führung 5, bestehend aus Schiene 6 und Wagen 7, angeordnet.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist am Führungswagen 4 ein Lagerbock 8 befestigt, in dem die Schiene 6 der dritten Führung 5 mittels eines Lagerbolzens 9 drehbar gelagert ist und in dem seitlich und in der Höhe versetzt ein mittels eines Bolzens 10 drehbares Abstandsstück 11 gelagert ist, das an der Schiene 6 der dritten Führung 5 befestigbare Kontaktflächen 12a, 12b, 12c, 12d aufweist. Das Abstandsstück 11 ist je nach Anwendungsfall in unterschiedlicher Drehlage mit einer der Kontaktflächen, z. B. mit der Kontaktfläche 12c, an die dem Abstandsstück 11 zugewandte Seite der Schiene 6 fest angeschraubt. Es resultiert eine starre Verbindung zwischen dem Lagerbock 8, dem Abstandsstück 11 und der Schiene 6 mit dem darin geführten Wagen 7. Dabei ist die Schiene 6 unter einem Anstellwinkel α ausgerichtet, der zur Drehlage des Abstandsstückes 11 korrespondiert. Das führt dazu, dass ein Stempel 13, der mit dem Wagen 7 mittels eines Lagerbolzens 14 verbunden und auf dem Führungswagen 4' der vertikalen Führung 2 fest angeordnet ist, eine mit dem Faktor 1/tanα folgende Kraftverstärkung erfährt. Der Stempel 13 arbeitet auf ein Werkstück 15, das auf einem Amboss 16 abgestützt ist, der die Reaktionskräfte über Gestellteile 17 in ein Untergestell 18 ableitet.

Das Abstandsstück weist mindestens zwei Kontaktflächen 12a bis d auf, die in unterschiedlichen Abständen zu dem den Drehpunkt des Abstandsstückes 11 bildenden Bolzen 10 angeordnet sind und je nach Drehlage des Abstandsstückes 11 verschiedene Anstellwinkel α der dritten Führung 5 und damit unterschiedlich große Kraftverstärkungen am Stempel 13 bewirken. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel sind durch die Kontaktflächen 12a bis d vier Einstellmöglichkeiten vorgesehen. Ausgehend von einer Eingangskraft werden Kräfte um das zweifache, gut dreifache, gut vierfache und das zehnfache verstärkt. Zum Umbau werden Schrauben, die die Schiene 6 mit dem Abstandsstück 11 verbinden, gelöst. Das Abstandsstück 11 wird in die gewünschte Position gedreht und wieder mit der Schiene 6 verschraubt. Zusätzlich zu diesem Umbau ist zu beachten, dass sich damit der Stößelweg ändert. Der Abstand zum Werkstück 15 kann sowohl am Stempel 13 als auch am Amboss 16 eingestellt und angepasst werden.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist am Führungswagen 4 der horizontalen Führung 1 ebenfalls ein Lagerbock 8 befestigt, in dem die Schiene 6 der dritten Führung 5 mittels eines Lagerbolzens 9 drehbar gelagert ist. Zwischen dem Lagerbock 8 und der Schiene 6 ist ein Getriebe 19 angeordnet, mit dem der Anstellwinkel α der Schiene 6 stufenlos verstellbar ist.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist zwischen der Schiene 6 der dritten Führung 5 und dem Führungswagen 4 der horizontalen Führung 1 ein austauschbares keilförmiges Distanzstück 20 angeordnet. Eine Keilfläche des Distanzstückes 20 ist mit dem Führungswagen 4 der horizontalen Führung. 1 und die andere Keilfläche mit der Schiene 6 der dritten Führung 5 jeweils fest verbunden. Das Distanzstück 20 ist auswechselbar gegen Distanzstücke mit anderen Winkeln. Auch bei dieser Ausführung ist in der Schiene 6 ein Wagen 7 geführt, der durch ein Drehgelenk 14 mit dem Führungswagen 4' der benachbarten, vertikalen Führung bzw. einem auf diesen Führungswagen 4' fest angeordneten Stempel 13 verbunden ist.

Bei allen beschriebenen Ausführungen ist der das Primärglied bildende Führungswagen 4 der horizontalen Führung 1 fest mit der Seele 21 eines Zug/Druck-Betätigungselementes 22 verbunden, welches sowohl den Arbeitshub (Kraftverstärkung) als auch den Rückhub bewirkt. Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, dass der Führungswagen 4 an einen Antrieb angeschlossen ist, der oszillierende Linearbewegungen ausführt. Geeignet sind beispielsweise Schubkurbelgetriebe, Exzentergetriebe und dgl. Ferner kann der das Primärglied bildende Führungswagen 4 auch von einem nur in Arbeitsrichtung wirkenden Antrieb bewegt werden, während die Rückstellung durch eine Rückstellfeder, je nach Ausführung eine Zug- oder Druckfeder, erfolgt.

Claims (9)

1. Mechanischer Kraftverstärker mit zwei im rechten Winkel zueinander angeordneten Führungen (1, 2) aus jeweils einer Führungsschiene (3, 3') und einem in der Führungsschiene laufenden Führungswagen (4, 4'), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Führungen (1, 2) eine aus einer Schiene (6) und einem Wagen (7) bestehende dritte Führung (5) angeordnet ist, deren Wirkrichtung zu den im rechten Winkel angeordneten Führungen (1, 2) um einen verstellbaren Anstellwinkel (α) geneigt ist.

2. Mechanischer Kraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Führungswagen (4) einer der zueinander rechtwinklig angeordneten Führungen (1 oder 2) ein Lagerbock (8) befestigt ist, in dem die Schiene (6) der dritten Führung (5) mittels eines Lagerbolzens (9) drehbar gelagert ist.

3. Mechanischer Kraftverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Lagerbock (8) seitlich sowie zum Lagerbolzen (9) höhenversetzt ein um einen Bolzen (10) drehbares Abstandsstück (11) gelagert ist, welches mindestens zwei an der Schiene (6) der dritten Führung (5) befestigbare Kontaktflächen (12a bis d) aufweist, wobei die Kontaktflächen (12a bis d) in unterschiedlichen Abständen zu dem den Drehpunkt des Abstandsstückes (11) bildenden Bolzen (10) angeordnet sind und je nach Drehlage des Abstandsstückes (11) verschiedene Anstellwinkel (α) der dritten Führung (5) bewirken.

4. Mechanischer Kraftverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Lagerbock (8) und der Schiene(6) ein Getriebe (19) angeordnet ist, mit dem der Anstellwinkel (α) der Schiene (6) stufenlos verstellbar ist.

5. Mechanischer Kraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Schiene (6) der dritten Führung (5) und dem Führungswagen (4) der benachbarten Führung (1) ein austauschbares keilförmiges Distanzstück (20) angeordnet ist, wobei eine Keilfläche des Distanzstückes (20) mit dem Führungswagen (4) und die andere Keilfläche mit der Schiene (6) fest verbunden ist.

6. Mechanischer Kraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wagen (7) der dritten Führung (5) durch ein Drehgelenk (14) mit dem Führungswagen (4') der benachbarten Führung (2) verbunden ist.

7. Mechanischer Kraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungswagen (4) einer der zueinander rechtwinklig angeordneten Führungen fest mit der Seele (21) eines Zug/Druck- Betätigungselementes (22) verbunden ist.

8. Mechanischer Kraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungswagen (4) einer der zueinander rechtwinklig angeordneten Führungen (1 oder 2) an einem Antrieb angeschlossen ist, der oszillierende Linearbewegungen ausführt.

9. Mechanischer Kraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungswagen (4) einer der zueinander rechtwinklig angeordneten Führungen (1 oder 2) an einen nur in Arbeitsrichtung wirkenden Antrieb angeschlossen und von einer Rückstellfeder beaufschlagt ist.