DE102011116654A1

DE102011116654A1 - Vorrichtung zum Stanznieten und Durchsetzfügen unter beengten Platzverhältnissen

Info

Publication number: DE102011116654A1
Application number: DE102011116654A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-10-21
Filing date: 2011-10-21
Publication date: 2013-04-25
Anticipated expiration: 2031-10-22
Also published as: DE102011116654B4

Abstract

Handelsübliche Werkzeuge verhindern wegen ihrer Baugröße oft den Zugang zu Fügepunkten an engen Stellen und erschweren kürzere Taktzeiten Die Erfindung schlägt vor, nicht den Stempel der Vorrichtung, sondern die gegenüberliegende Matrize zu verfahren, und als Antrieb eine Kurvenscheibe mit unterschiedlicher Steigung einzusetzen. Dadurch ist eine kompakte Bauweise, eine günstige Massenverteilung und ein optimierter Bewegungsablauf zu realisieren. Anwendungsgebiete sind Verbindungen von Stahl- und Aluminiumblechen; besonders geeignet sind die vorgeschlagenen Lösungen für robotergeführte Werkzeuge, z. B. im Karosseriebau.

Description

Gegenstand der Erfindung sind Vorrichtungen zum Stanznieten oder Durchsetzfügen. Bei beiden Verfahren werden zwei oder mehr dünnwandige Werkstücke miteinander verbunden, meist Bleche aus Stahl oder Aluminium. Beim Stanznieten wird ein Niet, in der Regel als „Halbhohlniet” ausgebildet, ohne vorhergehende Lochung mittels eines Stempels in die Werkstücke eingepresst; beim Durchsetzfügen – gelegentlich auch „Clinchen” oder „Toxen” genannt – bildet der Stempel allein durch lokale Umformung eine reib- und formschlüssige Verbindung zwischen den Blechteilen. Bei beiden Verfahren ist erforderlich, dass auf der dem Stempel gegenüber liegenden Werkstück-Seite eine Matrize vorhanden ist, d. h. ein Gegenhalter, der die vom Stempel aufgebrachten Kräfte abstützt und die örtliche Verformung der Werkstücke beeinflusst. Weiterhin sind bei bekannten Vorrichtungen dieser Art vorhanden:

– ein Antrieb, der den Stempel verfährt und die erforderliche Kraft erzeugt (Elektromotor oder Hydraulikzylinder, z. T. auch Pneumatikzylinder)
– ggf. ein Getriebe, das die Drehung eines Motors in eine Linearbewegung des Stempels umformt und das Drehmoment ggf. verstärkt,
– eine Führung für den Stempel, die eine axiale Verschiebung zulässt und Querkräfte aufnimmt,
– ein Niederhalter, der die Werkstücke während des Fügevorgangs gegeneinander und gegen die Matrize presst,
– ein Federpaket, ggf. auch ein druckbeaufschlagter Kolben, um die Anpresskräfte des Niederhalters aufzubringen,
– ggf. eine Führung, um eine koaxiale Verschiebung des Niederhalters gegenüber dem Stempel zu ermöglichen,
– ein Maschinengestell, meist als C-förmiger Rahmen ausgebildet, das die oben genannten Bauteile miteinander verbindet und die auftretenden Kräfte und Momente aufnehmen kann,
– und – bei Stanzniet-Werkzeugen – eine Nietzuführung.

Bei allen aus industriellen Anwendungen bekannten Vorrichtungen sind Stempel-Führung, Stempel-Antrieb, Niederhalter, Federpaket, Niederhalter-Führung und ggf. die Nietzuführung in unmittelbarer Nähe zur Stempel – Längsachse angeordnet; dadurch weisen derartige Werkzeuge auf der Seite des Stempels eine große Bauhöhe auf, die bei beengten Raumverhältnissen hinderlich ist und Verbindungen durch Stanznieten oder Durchsetzfügen oft unmöglich macht. Zum Beispiel lässt sich eine Stanznietverbindung bei einer Werkstück-Form entsprechend 2 mit handelsüblichen Geräten nicht herstellen, weil die Nietposition wegen der großen Bauhöhe nicht zugänglich ist. Ein weiterer Nachteil ist, dass die große Bauhöhe mit einer ungünstigen Massenverteilung verbunden ist; das bedeutet, bei schnellen Dreh- und Nickbewegungen muss bei robotergeführten Werkzeugen mit größeren Massenträgheitsmomenten gerechnet werden.
In der Offenlegungsschrift DE 10 2009 049 745 A1 ist eine Schweißzange beschrieben, bei der durch die Drehung einer Scheibe mit spiralförmiger Nut ein kompakt bauender Antrieb und dadurch ein geringer Platzbedarf realisiert werden soll. Im Hauptanspruch dieser Erfindung ist auch die Anwendung für Clinchen und Stanznieten erwähnt, tatsächlich aber sind in den Ausführungsbeispielen nur Punktschweißgeräte beschrieben, bei denen die Spiralnut lediglich die Ausgleichsbewegung zwischen den beiden Elektroden bewirkt, während für den eigentlichen Arbeitshub beim Schweißen ein weiterer Antrieb vorgesehen ist. Die entsprechenden Darstellungen in 3 und 4 der genannten Offenlegungsschrift lassen nicht erkennen, dass die Geräte wegen des dort beschriebenen Antriebs besonders kompakt bauen. In der Regel ist beim Stanznieten und Durchsetzfügen zunächst ein größerer Zustell-Hub bei geringem Kraftbedarf auszuführen, bis Niederhalter und Matrize beidseitig an den Blechteilen anliegen; danach ist eine große Kraft (bei kleinem Hub) erforderlich, um den Niet einzupressen (bzw. beim Durchsetzfügen die Verformung herbeizuführen) und die Vorspannung des Niederhalters zu überwinden. Wenn die Übersetzung des in DE 10 2009 049 745 beschriebenen Antriebs für große Kräfte ausgelegt sein soll, muss die Spiralnut eine flache Steigung, also geringe Abstände zwischen den einzelnen Windungen haben. Für einen größeren Hub sind daher mehrere Umdrehungen erforderlich. Um die in der Praxis üblichen Kräfte von 30 bis 50 kN übertragen zu können, muss die Kurvenrolle einen bestimmten Mindestdurchmesser haben, was eine entsprechend breite Nut verlangt, also auch größere Windungsabstände und somit größere Steigung. Höhere Übersetzungen sind daher nur zu erreichen, wenn die Spiralnut maximal eine Umdrehung, also einen geringen Hub macht. Bei größeren Hüben, also mehreren Umdrehungen, ist dagegen unter praxisgerechten Bedingungen nur eine kleinere Übersetzung, also eine geringe Kraft realisierbar.
In der Patentschrift DE 103 19 411 B4 ist ein C-förmiger Werkzeugrahmen aus zwei gegeneinander zu verfahrenden Rahmenteilen beschrieben; diese Anordnung ermöglicht zwar eine niedrige Bauhöhe, hat aber den Nachteil, dass die erforderliche Führungseinrichtung der beiden Rahmenteile eine hohe Momentenbelastung aufnehmen muss, insbesondere bei großer Auskragung, die bei größeren Abständen der Fügepunkte vom Werkstückrand erforderlich ist. Die für die Festigkeit erforderliche Bauhöhe der beiden Schenkel des C-Rahmens verhält sich in etwa proportional zur Quadratwurzel aus der Kragweite (näherungsweise ein Rechteck-Querschnitt vorausgesetzt); die Führungslänge aber, z. B. der Abstand der oberen und unteren Führungsrollen, muss – gleiche Belastbarkeit vorausgesetzt – linear zur Kragweite steigen. Damit muss die Bauhöhe bei größerer Kragweite stärker steigen, als aus Festigkeitsgründen für den Rahmen erforderlich wäre.
Weiterhin wird in der Druckschrift DE 103 19 411 B4 ein Antrieb mittels Kurvengetriebe vorgeschlagen, das für die verschiedenen Phasen der Stempelbewegung durch Anpassung der Kurvensteigungen unterschiedliche Kraft-Übersetzungen bietet. Auch dieser Vorschlag lässt eine niedrige Bauhöhe zu; nachteilig ist jedoch die lineare Anordnung, die zu einer großen Baulänge quer zur Stempelachse führt und bei Antrieb durch einen Elektromotor einen größeren mechanischen Aufwand erfordert.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, solche Vorrichtungen zum Stanznieten und Durchsetzfügen zu schaffen, die gegenüber bisher bekannten Geräten eine deutlich verringerte Baugröße sowohl auf der Matrizenseite als auch auf der Stempelseite aufweisen und so auch an schwer zugänglichen Positionen Blechverbindungen ermöglichen. Das bedeutet konkret: Niedrige Werte für die Maße h, h(s), h(m), d und f (siehe dazu 1); Ein weiteres Ziel besteht darin, kürzere Zykluszeiten insbesondere bei robotergeführten Werkzeugen zu erreichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs erfüllt. Darin wird vorgeschlagen, nicht den Stempel zu verfahren, sondern stattdessen die Matrize, und die Kraft auf die Matrize durch die Drehung einer Kurvenscheibe mit unterschiedlicher Kurvensteigung, also unterschiedlicher Übersetzung zu bewirken. Daraus ergeben sich mehrere Möglichkeiten einer kompakten Bauweise für die Führung der Matrize und den Antrieb der Kurvenscheibe. Die vorgeschlagenen Lösungen haben den Vorteil, dass die Bauhöhe h(s) auf der Stempelseite gegenüber den handelsüblichen Geräten sehr niedrig gehalten werden kann, weil hier nicht mehr Führung und Antriebsmechanismus für den Stempel untergebracht werden müssen, und dass auf der Matrizenseite ebenfalls eine niedrige Bauhöhe h(m) realisierbar ist. Weiterhin ist vorteilhaft,

– dass die Bauhöhe bei großer Auskragung des C-Rahmens auf Stempel- und Matrizenseite lediglich durch die Anforderungen an Dauerfestigkeit und Steifigkeit bestimmt wird und nicht durch den Platzbedarf der verschiedenen Werkzeug-Komponenten,
– dass die kompakte Bauweise zu geringeren Massenträgheitsmomenten beiträgt,
– dass die mehrstufige Übersetzung eine Optimierung des Bewegungsablaufs der Matrize und damit kürzere Zykluszeiten ermöglicht,
– und dass wegen der hohen Übersetzung im Arbeitshub ein kleinerer Antrieb eingesetzt werden kann.

In 1 bis 9 ist die Erfindung in verschiedenen Varianten dargestellt, wobei als Maschinengestell jeweils ein C-Rahmen angenommen wird. Die platzsparenden Merkmale der Erfindung sind aber auch für Maschinengestelle anderer Bauart zu nutzen.
1 zeigt das Funktionsprinzip der Erfindung sowie die wichtigsten Maße, die den Platzbedarf der Vorrichtung kennzeichnen;
2 bis 5 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele für die Kinematik der Matrizen-Führung sowie für die Anordnung der Kurvenscheibe;
6 bis 9 zeigen verschiedene Vorschläge, wie die Drehung der Kurvenscheibe unter platzsparenden Gesichtspunkten durch elektrische, pneumatische oder hydraulische Antriebe zu realisieren ist;
In 1 steht das Werkzeug bereit, um an der Position 19 die beiden Werkstücke 6 und 7 mit einer Stanznietung zu verbinden (wie sie bereits in Position 18 vorhanden ist). Der Stempel 2 ist fest mit dem oberen Schenkel 23 des C-Rahmens 8 verbunden. Im Niederhalter 3, der sich gegen die Vorspannkraft des Federpaketes 4 koaxial zum Stempel verschieben lässt, ist ein Niet 1 fixiert, der zuvor über die Nietzuführung 5 in diese Position gebracht wurde. Die Nietzuführung ist hier nur schematisch angedeutet; aus der Patentliteratur und von handelsüblichen Geräten sind dazu verschiedene Lösungen bekannt. Bei einem Werkzeug zum Durchsetzfügen entfallen Niet und Nietzuführung, ansonsten ist der prinzipielle Aufbau ähnlich.
Auf der anderen Seite der Werkstücke ist gegenüber dem Stempel 2 im unteren Schenkel 24 des C-Rahmens 8 eine Matrize 9 verschiebbar gelagert. Sie wird getragen von einem Matrizenhalter 10, der koaxial zum Stempel 2 zu bewegen ist und dabei linear oder zumindest annähernd linear geführt wird. Als Führung 11 ist hier schematisch ein Gleitlager angedeutet; in den Ausführungsbeispielen 2 bis 5 sind weitere konstruktive Lösungen für die Führung des Matrizenhalters dargestellt. Mit dem Matrizenhalter 10 steht eine Kurvenrolle 13 in Verbindung, die mittels der Kurvenscheibe 14 zu verschieben ist. Die Kurvenscheibe 14 hat mindestens zwei Bereiche mit unterschiedlicher Steigung. Am Anfang des Arbeitszyklus steht die Kurvenrolle in Kontakt mit dem Kurvenbereich 15, der eine große Steigung aufweist und daher bei einem kleinen Drehwinkel der Kurvenscheibe einen großen Hub der Matrize bewirkt. Dazu ist nur eine geringe Kraft erforderlich, insbesondere um die Rückstellfeder 12 zu überwinden. Wenn die Kurvenrolle 13 am Anfang des Kurvenbereiches 16 angelangt ist, liegen Matrize und Niederhalter an beiden Seiten der Werkstücke 6 und 7 an. Für den anschließenden Einpress- bzw. Verformungsvorgang wird eine große Kraft benötigt, die durch eine geringe Steigung bei großem, Drehwinkel des Kurvenbereichs 16 realisiert wird und so nur ein niedriges Drehmoment zum Antrieb der Kurvenscheibe 14 erfordert. Während die Matrize verfahren wird, ist zeitgleich oder zeitversetzt eine gegenläufige Bewegung des C-Rahmens 8 oder – je nach Aufhängung – ein Anheben der Werkstücke 6 und 7 erforderlich. Für diese Ausgleichsbewegungen sind verschiedene Lösungen bekannt, die teilweise bei 2 beschrieben sind. Es ist vorteilhaft, wenn die Achse der Kurvenrolle 13 um ein Maß „e” gegenüber der Drehachse 17 der Kurvenscheibe 14 versetzt ist; dadurch lässt sich eine niedrige Bauweise sowie eine Doppel-Anordnung von Kurvenscheibe und Kurvenrolle ermöglichen, wodurch die Belastungen auf Lager, Kurvenrollen und Kurvenscheiben jeweils halbiert werden. Die Gesamt-Bauhöhe h setzt sich zusammen aus dem stempelseitigen Maß h(s), dem matrizenseitigen Maß h(m) und der Öffnungsweite w, die im wesentlichen benötigt wird, um die Werkstück-Konturen 20 und 21 zu umfahren. Die Kragweite k ist durch die Geometrie der Werkstücke vorgegeben; bei gegebener Einpresskraft ist sie maßgebend für die Mindest-Bauhöhen von h(s) und h(m), mit denen die erforderliche Dauerfestigkeit und Steifigkeit des C-Rahmens gewährleistet ist. Zur Verbesserung der Zugänglichkeit bei beengten Platzverhältnissen ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die Maße d und f (zwischen Matrizen- bzw. Stempelachse und der äußeren Störkontur) möglichst gering gehalten werden.
2a bis 2d zeigen das Ausführungsbeispiel eines Stanznietwerkzeuges mit einer wälzgelagerten Matrizenführung; sinngemäß gilt die nachfolgende Beschreibung ebenfalls auch für das Durchsetzfügen. In 2a bis 2c ist das Werkzeug in drei verschiedenen Situationen des Bewegungsablaufs dargestellt. In 2a steht das Werkzeug bereit, um die beiden Werkstücke 6a und 7a (hier z. B. Hohlprofile) an der Position 19 zu verbinden. Die Einzelkomponenten Niet 1, Stempel 2, Niederhalter 3, Federpaket 4 und Nietzuführung 5 sind, wie bereits bei 1 beschrieben, im stempelseitigen Teil des C-Rahmens 8 installiert. Zwischen Niederhalter 3 und Matrize 9 ist ausreichend Abstand vorgesehen, um die Werkstück-Konturen 20a und 21a umfahren zu können.
Der Matrizenhalter 10a ist verschiebbar gelagert in einem offenen Linearkugellager (11a) mit Segment-Ausschnitt. Die Kurvenrolle 13 ist über die Konsole 26, die durch den Segment-Ausschnitt des Linearkugellagers hindurchgreift, mit dem Matrizenhalter 10a verbunden und wird im Abstand g parallel zur Matrizenachse 22 geführt. Statt des beispielhaft dargestellten Linearkugellagers 11a können auch andere Systeme, z. B. Linear-Rollenlager, Kugelumlauf- oder Laufrollenführungen eingesetzt werden. Die Kurvenrolle 13 wird, wie bereits bei 1 beschrieben, über Kurvenbereiche mit unterschiedlicher Steigung (15 und 16) verschoben. Durch eine kurze Drehung der Kurvenscheibe 14 (hier z. B. um ca. 90°) wird die Matrize, wie in 2b dargestellt, um den Weg s₁ verschoben, hier z. B. um 40 mm. Dabei ist außer Gewicht und Reibung nur die Kraft der (hier nicht dargestellten) Rückzugsfeder 12 zu überwinden. Gleichzeitig mit dem Matrizenhub (ggf. auch unmittelbar vorher) wird der C-Rahmen 8 durch eine Ausgleichsbewegung um den Betrag s₂ abgesenkt (oder die Werkstücke angehoben). Die Ausgleichsbewegung kann bei robotergeführten Anlagen durch einen Vertikalhub des Roboters erfolgen, oder bei handgeführten Werkzeugen durch ein Gewichtsausgleichssystem. Im anschließenden Arbeitshub dreht sich die Kurvenscheibe weiter um einen Winkel von etwa 270°. Dadurch fährt die Matrize um die Strecke s₄ (z. B. 6 mm beim Stanznieten oder 3 mm beim Durchsetzfügen) in die Endposition s₃, während der C-Rahmen gleichzeitig um die Strecke s₄ abgesenkt wird. In der Strecke s₄ ist der Einpressweg des Niets (bzw. Eindringtiefe des Stempels) sowie die Verformung des C-Rahmens berücksichtigt. Durch Rückwärtsdrehung fährt die Kurvenscheibe wieder in ihre Grundstellung It. 2a zurück. Der Matrizenhalter wird dabei mittels Federkraft zurückgezogen. Denkbar wäre auch eine formschlüssige Rückstellung, indem die Kurvenrolle in einer Nut zwangsgeführt wird; jedoch wird dadurch die Bauhöhe h(m) wesentlich erhöht. 2d zeigt einen Schnitt entlang der Linie A-A aus 2a. In diesem Beispiel ist dargestellt, wie die Fügekraft auf zwei Kurvenrollen und zwei Kurvenscheiben verteilt wird. Das erforderliche Drehmoment wird übertragen durch die (hier nur angedeuteten) Antriebsräder 25, die eine gemeinsame Achse 17 mit den Kurvenscheiben 14 haben und mit einem Ketten- oder Zahnriementrieb oder einem Stirnradgetriebe in Verbindung stehen. Der zugehörige Antrieb kann im Bereich 27 des C-Rahmens montiert werden (siehe dazu 6–9).
3a und 3b zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Matrizenhalter 10b die Form eines Hebels hat, der um einen möglichst weit entfernten Drehpunkt 28 schwenken kann. Vorzugsweise besteht die Kurvenrolle 13 aus einer mittig gelagerten Welle, die an beiden Seiten des Matrizenhalters 10b symmetrisch mit zwei Kurvenscheiben 14 in Kontakt steht. In 3a ist die Grundstellung des Werkzeugs dargestellt. 3b zeigt die Position des Werkzeugs am Ende des Einpressvorgangs. Die Lage des Hebel-Drehpunkts 28 am Gestell 8 ist so gewählt, dass in dieser Position Stempelachse 30 und Matrizenachse 22 in einer Flucht liegen; Matrizen-Oberseite und Werkstück-Unterseite sind dann parallel; d. h. das Lot 29 vom Drehpunkt 28 auf die Matrizenachse liegt in der Ebene, die durch die Kontaktfläche Matrize/Werkstücke gebildet wird. Die Abweichung von einer idealen Linearführung ist dann in diesem Arbeitspunkt am kleinsten und kann praktisch vernachlässigt werden. Die geringe Schrägstellung der Matrizen gegenüber der Werkstück-Unterseite während des Einpressvorgangs kann ggf. durch eine leichte Wölbung der Matrizen-Oberseite kompensiert werden.
Der in 3a und 3b dargestellte Vorschlag hat den Vorteil, dass keine durch Querkräfte belastete Linearführung (wie in 2) benötigt wird.
In 4 bildet der Matrizenhalter 10c das Koppelglied eines Viergelenk-Getriebes mit den Drehpunkten 28a, 28b, 32a, 32b und den beiden parallelen Kurbeln 31a und 31b. Die Lage der Kurbel-Drehpunkte 28a und 28b am Gestell 8 ist so gewählt, dass das Lot 33 von 28a auf die Matrizenachse 22 den Anlenkpunkt 32a dann schneidet, wenn der halbe Einpress-Hub (bzw. Verformungshub) erreicht ist. Bei dieser Anordnung ist die Abweichung von einer Linearbewegung vernachlässigbar klein, z. B. beträgt der maximale Abstand zwischen Matrizenachse 22 und Stempelachse 30 am Beginn und Ende des Einpressvorgangs bei den tatsächlichen Größenverhältnissen des Beispiels ca. 0,02 mm.
Bei dem Vorschlag von 5a und 5b bewegt sich der Matrizenhalter 10d in einer Linearführung 11a, wird aber nicht wie in 2 direkt über die Kurvenrolle 13 verschoben, sondern mittels des Kipphebels 34. Vorzugsweise ist der Drehpunkt 28 des Kipphebels 34 am Gestell 8 so gewählt, dass das Lot von Drehpunkt 28 auf die Matrizenachse 22 dann durch die Kontaktfläche 35 zwischen Matrizenhalter 10d und Kipphebel 34 verläuft, wenn der Einpress-Hub die halbe Wegstrecke zurückgelegt hat; bei dieser Anordnung ist die Relativbewegung zwischen Kontaktfläche 35 und Matrizenhalter 10d während der Einpress-Bewegung minimal.
6, 7 und 8 zeigen Vorschläge für elektromotorische, hydraulische oder pneumatische Antriebe der Matrize mit Hilfe von Kettentrieben, wobei die nachfolgenden Beschreibungen sinngemäß auch für Zahnriemenantriebe gelten können, die alternativ einzusetzen wären. Vorzugsweise werden alle Komponenten von Kurvenscheibengetriebe und Kettentrieb spiegelbildlich angeordnet, um die auftretenden Kräfte und Drehmomente zu halbieren.
In 6 ist das Kettenrad 37 koaxial mit der Kurvenscheibe 14 verbunden und steht über die Kette 36 in formschlüssiger Verbindung zum Kettenrad 38, das von einem Elektromotor 42 über die Kegelräder 40 und 41 und die gemeinsame Welle 39 angetrieben wird. Innerhalb des C-Rahmens ist ein Bereich 27 vorgesehen, der als Zwischenraum oder Hohlraum ausgebildet ist und die Komponenten des Antriebs aufnimmt. Für Montage und Wartung ist eine demontierbare Platte 43 vorhanden, die gleichzeitig auch als Befestigungsflansch für Roboterachsen oder handgeführte Werkzeugaufhängungen dient.
In 7 wird der Kettenstrang 36 über mehrere Umlenkräder 44 geführt und direkt durch einen elektrischen Linearantrieb 45 verfahren, alternativ auch durch einen kolbenstangenlosen Pneumatik-Zylinder. Auch normale pneumatisch oder hydraulisch betätigte Zylinder sind dazu geeignet, allerdings mit dem Nachteil eines größeren Platzbedarfs.
8 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit Antrieb durch Schneckengetriebemotor (42, 46, 47), in Verbindung mit einem als schwenkbaren Hebel ausgebildeten Matrizenträger 10b, der unter 3a und 3b beschrieben ist.
In 9 wird die Kurvenscheibe 14 über mehrere miteinander in Eingriff stehende Zahnräder 48, 49, 50 angetrieben, beispielsweise in Verbindung mit einem Schnecken- oder Schraubengetriebe 46 und 47.
Bezugszeichenliste

1: Niet
2: Stempel
3: Niederhalter
4: Federpaket
5: Nietzuführung
6; 6a: Werkstücke (oben)
7; 7a: Werkstücke (unten)
8: C-Rahmen
9: Matrize
10; 10a: Matrizenhalter
10b: Hebel als Matrizenhalter
10c: Koppelglied als Matrizenhalter
10d: Matrizenhalter (für Kipphebel)
11: Linearführung (allgemein)
11a: Linearkugellager mit Segment-Ausschnitt
12: Rückstellfeder für Matrizenhalter
13: Kurvenrolle
14: Kurvenscheibe
15: Kurvenbereich mit großer Steigung
16: Kurvenbereich mit flacher Steigung
17: Drehachse der Kurvenscheibe
18: Vorhandene Stanznietverbindung
19: Position für neue Stanznietung
20; 20a: Werkstück-Kontur (oben)
21; 21a: Werkstück-Kontur (unten)
22: Matrizenachse
23: Stempelseitiger Schenkel des C-Rahmens
24: Matrizenseitiger Schenkel des C-Rahmens
25: Antriebsräder der Kurvenscheibe(allgem.)
26: Konsole für Kurvenrolle
27: Bereich im C-Rahmen für Antriebe usw.
28: Drehpunkt für Hebel 10b
28a; 28b: Kurbel-Drehpunkt am Viergelenk-Getriebe
29: Lot von 28 auf Matrizenachse 22
30: Stempelachse
31a: Kurbel am Viergelenk-Getriebe
31b: wie 31a
32a: Anlenkpunkte der Koppel
32b: wie 32a
33: Lot von 28a auf die Matrizenachse 22
34: Kipphebel
35: Kontaktfläche Kipphebel/Matrizenhalter
36: Kettenstrang (alternativ: Zahnriemen)
37: Kettenrad (an der Kurvenscheibe)
38: Kettenrad (am Getriebeausgang)
39: Getriebe-Welle
40: Kegelrad (abtriebsseitig)
41: Kegelrad (eingangsseitig)
42: Elektromotor
43: Abdeckplatte/Roboterflansch
44: Umlenkrad (für Kette oder Zahnriemen)
45: Linearantrieb
46: Schneckenrad
47: Schnecke
48: Zahnrad (an der Kurvenscheibe)
49: Zahnrad (Zwischenposition)
50: Zahnrad (Getriebeausgang)
d: Abstand Stempel zur Außenkontur
e: Achsabstand Kurvenrolle/Kurvenscheibe
f: Abstand Matrize zur Außenkontur
g: Achsabstand Kurvenrolle/Matrize
h: Gesamt-Bauhöhe
h(s): Bauhöhe stempelseitig
h(m): Bauhöhe matrizenseitig
k: Kragweite des C-Rahmens
w: Öffnungsweite des C-Rahmens

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009049745 A1 [0003]
DE 102009049745 [0003]
DE 10319411 B4 [0004, 0005]

Claims

Vorrichtung zum Stanznieten oder Durchsetzfügen – mit einem Stempel (2), – einer koaxial zum Stempel auf der gegenüberliegenden Seite der Werkstücke angeordneten Matrize (9), – einem Maschinengestell, das vorzugsweise als C-förmiger Rahmen (8) ausgebildet ist und die Stempel- und Matrizenseite der Vorrichtung verbindet, – ggf. mit einem Niederhalter (3) und zugehörigem Federpaket (4), und – ggf. mit einer Nietzuführung (5), dadurch gekennzeichnet, – dass die Matrize (9) in Relation zum C-Rahmen (8) verfahrbar ist und der Stempel (2) fest mit dem C-Rahmen verbunden ist, und – dass die Matrize (9) bzw. ein die Matrize tragender Matrizenhalter (10; 10a; 10b; 10c; 10d) durch die Drehung einer Kurvenscheibe (14) bewegt wird, und – dass auf der Kurvenscheibe mindestens zwei Bereiche (15; 16) mit unterschiedlicher Kurvensteigung vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Matrizenhalter (10, 10a, 10b, 10c oder 10d) mit einer Kurvenrolle (13) verbunden ist, und dass die Kurvenrolle durch die Drehung der Kurvenscheibe (14) bewegt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize bzw. ein die Matrize tragender Matrizenhalter (10) durch die Kraft einer Rückstellfeder in die Ausgangslage zurückgeführt wird, wenn sich die Drehrichtung der Kurvenscheibe umkehrt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Matrizenhalter (10a) in einem Linear-Wälzlager (11a;) mit Segment-Ausschnitt geführt ist und dass eine Konsole (26), die Matrizenhalter und Kurvenrolle (13) verbindet, innerhalb des Segment-Ausschnitts axial zu verschieben ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Matrizenhalter (10d) in einem Linear-Wälzlager (11a;) mit Segment-Ausschnitt geführt ist und dass ein Kipphebel (34) durch den Segment-Ausschnitt hindurch ragt und den Matrizenhalter verschieben kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Matrizenhalter (10b) die Form eines Hebels hat, der an einem Ende die Matrize (9) trägt und am anderen Ende am Punkt (28) drehbar gelagert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Matrizenhalter durch das Koppelglied (10c) eines 4-Gelenk-Getriebes gebildet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenscheibe (14) mit einem Ketten- oder Zahnriementrieb (36; 37; 38) zusammenwirkt, der durch einen pneumatischen, hydraulischen oder elektrischen Drehantrieb (42) angetrieben wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenscheibe (14) über mehrere miteinander in Eingriff stehende Zahnräder (48; 49; 50) durch einen Drehantrieb (42) angetrieben wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenscheibe (14) mit einem Ketten- oder Zahnriementrieb (36; 37; 44) zusammenwirkt, und dass die Kette bzw. der Zahnriemen (36) durch einen Linearantrieb (45) bewegt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Kontur des C-Rahmens (8) ein Bereich (27) vorgesehen ist, der einen Hohlraum oder Zwischenraum bildet und in dem die Antriebskomponenten nach Anspruch 8 bis 10 angeordnet werden können.