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In der Fertigungs- und Montagetechnik sind manuell betätigte Handhebelpressen zum Fügen von Bauteile in sehr großen Stückzahlen im Einsatz. Handhebelpressen werden vor allem bei der Fertigung von Musterteil bzw. Kleinserien eingesetzt, wo die Investition einer Servopresse nicht wirtschaftlich ist.
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Handhebelpressen gibt es in verschiedenen technischen Ausführungen. Am häufigsten findet man Kniehebel- und Zahnstangenpressen vor.
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Bei Zahnstangenpressen wird durch das Betätigen des Handhebels die Presspinole durch eine Zahnstange angetrieben. Hierbei wird die Bewegung des Handhebels mittels eines Ritzels linear auf die Zahnstange übertragen. Die Zahnstange ist entweder fest mit der Presspinole verbunden, oder ist Bestandteil der Presspinole selbst. Bei einer Handhebelpresse mit Zahnstangenantrieb wird ein linearer Weg der Presspinole in Abhängigkeit des Handhebels ausgeführt. Die Presskraft ist linear der Kraft, welche über den Handhebel eingebracht wird.
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Bei einer Kniehebelpresse wird durch den Handhebel ein Kniehebelmechanismus betätigt, welcher direkt mit der Pinole verbunden ist. Durch den Kniehebelmechanismus erfährt die Pinole einen sinusförmigen Kraft- und Wegverlauf. In der Endstellung der Kniehebelpresse können sehr große Presskräfte erzeugt werden.
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Im Regelfall wird beim Einsatz einer Handhebelpresse der Fügevorgang auf einen festen Anschlag ausgeführt. Ein großer Nachteil solcher Handhebelpressen ist jedoch, dass es keine Informationen über die Presskräfte in Abhängigkeit des Pressweges während eines Pressprozesses gibt. Wie beispielsweise aus der
DE 39 30 475 A1 bekannt ist, kommt es bei Pressprozessen jedoch zu einer Verformung der Presse selbst, deren Ausmaß von den wirkenden Presskräften abhängt, welche wiederum z.B. wegen Bauteiltoleranzen von Fall zu Fall spürbar variieren können. Beispielsweise wirken beim Aufpressen eines Rings mit Untermaß innerhalb seines Toleranzbereichs auf einen Stift mit Übermaß innerhalb seines Toleranzbereichs sehr viel höhere Presskräfte als beim Aufpressen eines Rings mit Übermaß innerhalb seines Toleranzbereichs auf einen Stift mit Untermaß innerhalb seines Toleranzbereichs, was dann zu einer spürbar abweichenden Endposition des Rings führt.
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Somit kann keine Aussage über die Qualität der Fügeverbindung gemacht werden. Bekannte Handhebelpressen eignen sich somit nicht für Fügeprozesse, welche definierten Qualitätsanforderungen unterworfen sind.
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Die Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Nachrüstkit für eine Handhebelpresse, ein Verfahren zum Nachrüsten einer Handhebelpresse und eine Handhebelpresse bereitzustellen, mit denen der Einsatzbereich bekannter Handhebelpressen auf Anwendungen ausgedehnt werden kann, bei denen definierte Qualitätsanforderungen an den Pressprozess erfüllt werden müssen. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Nachrüstkit für eine Handhebelpresse mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Verfahren zum Nachrüsten einer Handhebelpresse mit den Merkmalen des Anspruchs 14 und eine Handhebelpresse mit den Merkmalen des Anspruchs 15.
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Das erfindungsgemäße Nachrüstkit dient zum Nachrüsten einer konventionellen Handhebelpresse, die üblicherweise ein Grundgestell und einen Pinolenstock, in dem Presspinole und Antriebsmechanismus verbaut sind, aufweist.
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Zum erfindungsgemäßen Nachrüstkit gehört mindestens ein Wegmesssystem mit einer Grundträgerplatte, einer Linearführung mit mindestens einem Führungswagen, einem Lesekopf und einem Maßband. Dabei ist das Maßband auf die Grundträgerplatte montiert und der Lesekopf an dem Führungswagen angeordnet, und zwar entweder unmittelbar oder über eine mit dem Führungswagen verbundene mechanische Struktur, z.B. eine zwischen Lesekopf und Führungswagen angeordnete Verbindungsplatte.
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Zu den notwendigen Bestandteilen eines erfindungsgemäßen Nachrüstkits gehört ferner ein Ausleger zur direkten oder indirekten mechanischen Kopplung der Presspinole mit dem Führungswagen. Dabei wird unter einer direkten mechanischen Kopplung verstanden, dass eine unmittelbare Verbindung mit dem Führungswagen vorhanden ist, während unter einer indirekten mechanischen Kopplung die Kopplung über eine mit dem Führungswagen verbundene mechanische Struktur, z.B. die oben erwähnte Verbindungsplatte, zu verstehen ist.
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Durch das Nachrüsten einer Handhebelpresse mit den vorstehend erwähnten Bestandteilen wird erreicht, dass der tatsächlich realisierte Pressweg zumindest näherungsweise nachvollzogen werden kann. Zudem wird das Umrüsten der Handhebelpresse durch das angebaute Messsystem entscheidend erleichtert, da die Höhe des Pinolenstocks 11 durch das Messsystem exakt auf die Bauteilhöhe eingestellt werden kann. Die Rüstzeiten werden bei einer Produktumstellung erheblich reduziert.
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Die Genauigkeit der Wegmessung kann insbesondere dadurch gesteigert werden, dass das Maßband und/oder die Linearführung auf an oder in der Grundträgerplatte vorgesehenen Montageflächen mit Anschlagflächen angeordnet sind. Damit ist eine exaktere Ausrichtung von Maßband und Linearführung relativ zueinander erreichbar.
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Typischerweise kommt es im Betrieb einer Handhebelpresse ständig zu Pinolenbewegungen, die bei erfindungsgemäß nachgerüsteten Handhebelpressen zu ständigen Bewegungen des Lesekopfes führen, an dem oftmals Kabel, z.B. zur Stromversorgung oder zur Datenübertragung an eine bevorzugt als Bestandteil des Nachrüstkits bereitgestellte Steuer- oder Auswerteelektronik, die insbesondere auch als Computer oder Steuerrechner ausgeführt sein kann, angeordnet sind. Um eine Ermüdung und Beschädigung dieser Kabel durch diese Bewegungen zu vermeiden, ist in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Lesekopf Kabel aufweist, die mittels einer Energieführungskette abgeführt werden.
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Besonders bevorzugt ist es weiterhin, wenn die Linearführung zwei Führungswagen aufweist, mit denen der Lesekopf über eine Verbindungsplatte verbunden ist. Mit anderen Worten verbindet also die Verbindungsplatte, an der der Lesekopf angeordnet ist, die beiden Führungswagen miteinander. Auch diese Maßnahme reduziert die Messfehler des Wegmesssystems.
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Eine besonders einfache und zugleich sichere Verbindung zwischen dem Ausleger und der Presspinole der nachzurüstenden Handhebelpresse kann erreicht werden, wenn am Ausleger ein Klemmflansch zum Aufnehmen eines Abschnitts der Presspinole angeordnet ist. Zur Übertragung der Bewegung der Presspinole auf das Wegmesssystem ist bevorzugt eine Anlagefläche vorgesehen, was insbesondere für das Bereitstellen einer Verbindung, die nicht starr ist, wesentlich ist, denn beim Druckaufbau in der Handhebelpresse während des Pressvorgangs kommt es zu Verformungen, die, wenn sie über eine starre Verbindung übertragen würden, den Führungswagen verkippen und seine Laufeigenschaften beeinträchtigen könnten.
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Eine besonders vorteilhafte Art, sicherzustellen, dass trotz dieser Verformungen während des Pressprozesses eine Bewegung der Pinole adäquat über den Ausleger an das Wegmesssystem weitergeleitet wird sieht vor, dass an einem der Führungswagen oder an der Verbindungsplatte ein erster Stift oder Messeinsatz mit einem Kugelkopf zum Herstellen eines mechanischen Kontakts zu der Anlagefläche des Auslegers vorgesehen ist.
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Noch unmittelbarer und unempfindlicher gegen den negativen Einfluss einer Verformung der Presse während des Pressvorgangs wird die Weiterleitung der Bewegung der Pinole über den Ausleger an das Wegmesssystem, wenn an einem der Führungswagen oder an der Verbindungsplatte ein Mittel zur Beaufschlagung der Anlagefläche des Auslegers mit einer Andruckkraft an den ersten Stift mit Kugelkopf vorgesehen ist. Dieses Mittel kann bevorzugt als federnd gelagerter zweiter Stift mit einem Kugelkopf realisiert werden.
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Ein besonders bevorzugtes Nachrüstkit weist ferner als weiteres Bestandteil eine Adapterplatte zur Befestigung der Grundträgerplatte an der Handhebelpresse auf, wobei die erste Adapterplatte einen Abschnitt aufweist, der als Lagerplatte der Handhebelpresse verwendbar ist. Dies erlaubt eine sehr einfache Montage der Grundträgerplatte an der nachzurüstenden Handhebelpresse und senkt die Anforderungen an die Konfektionierung, weil statt einer individuellen Anpassung der Grundträgerplatte an die im Markt verbreiteten Handhebelpressen eine universelle Grundträgerplatte vorgesehen werden kann und lediglich dem Nachrüstkit eine auf den Handhebelpressentyp, für den das Nachrüstkit gedacht ist, angepasste Adapterplatte beigefügt werden muss.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn das Nachrüstkit auch eine Kraftmesseinheit, insbesondere eine Kraftmessdose umfasst. Dadurch wird es möglich, die von der Kraftmesseinheit gemessenen Informationen an eine Steuer- und/oder Auswerteelektronik weiterzuleiten, die sie dann mit an sie weitergeleiteten, durch das Wegmesssystem gemessenen Informationen zum Pressweg zu einem Kraft-Weg-Diagramm aufbereiten kann.
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Zweckmäßigerweise kann das Nachrüstkit auch eine zweite Adapterplatte zum Ausrichten der Kraftmessdose enthalten. Durch eine solche Adapterplatte kann die Ausrichtung der Kraftmessdose relativ zum Fußbereich der Presse optimiert werden, was die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der mit der Kraftmessdose gewinnbaren Kraftdaten erhöht.
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Die Grundträgerplatte des Nachrüstkits kann weitergebildet werden, indem man an der Grundträgerplatte, bevorzugt in einer möglichst gut sichtbaren Position, insbesondere im Kopfbereich der Grundträgerplatte, also dem bei installiertem Nachrüstkit nach oben zeigenden Bereich der Grundträgerplatte ein transparentes Kunststoffelement anordnet, das von einer oder mehreren Lichtquellen in unterschiedlichen Farben beleuchtbar ist. Besonders bevorzugt ist dabei die Beleuchtung mittels einer 4 Farben-LED.
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Durch diese Maßnahme kann ermöglicht werden, dass Resultate einer Auswertung der durch die mit dem Nachrüstkit bereitgestellten Sensorik, insbesondere das Wegmesssystem und die Kraftmessdose, gemessenen Weg- und/oder Kraftdaten durch eine Steuer- und/oder Auswerteelektronik noch während des Pressvorgangs in ein optisches Signal umgesetzt werden. Beispielsweise kann eine rote Beleuchtung für ein hergestelltes Teil, das eine gegebene Qualitätsanforderung nicht erfüllt – beispielsweise ein Teil bei dem an Daten des Wegmesssystems festgestellt wurde, dass ein zu geringer Pressweg zurückgelegt wurde oder bei dem sich aus den Daten der Kraftmessdose ergibt, dass nicht die erforderliche Presskraft erreicht wurde, aktiviert werden, während grüne Beleuchtung anzeigt, dass die Normparameter beim Pressvorgang erreicht wurden.
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Auf diese Weise kann durch den Einsatz des Nachrüstkits eine einfache Handhebelpresse so verbessert werden, dass beim Herstellungsprozess eine sofortige Qualitätskontrolle möglich wird und Ausschuss unmittelbar, ohne nachgelagerte Qualitätskontrolle ausgesondert werden kann.
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Insbesondere wird, wenn man mit dem Nachrüstkit auch noch ein Lesegerät wie z.B. einen Barcodescanner der Handhebelpresse beifügt, möglich, mit einer Handhebelpresse zu fügenden Teile mit einem Code, z.B. einem Barcode zu versehen und den gefügten Teilen dann die bei ihrem jeweiligen Fügeprozess gemessenen Messwerte zuzuordnen, was insbesondere für sicherheitsrelevante Teile wesentlich ist.
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Zur weiteren Verbesserung der Messgenauigkeit insbesondere des Wegmesssystems ist es hilfreich, wenn die Grundträgerplatte ein Nivellierelement zur Ausrichtung der Grundträgerplatte an einer Führungsfläche der Handpresse aufweist. Dieses kann z.B. durch eine oder mehrere Gewindebohrungen in der Grundträgerplatte realisiert werden, in die Schrauben eingedreht werden, die sich an einer Oberfläche der Handhebelpresse abstützen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Nachrüsten einer Handhebelpresse mit einem Nachrüstkit nach einem der vorstehenden Ansprüche weist zumindest die Schritte:
- a. Bereitstellen einer Handhebelpresse, die ein Grundgestell und einen Pinolenstock, in dem Presspinole und Antriebsmechanismus verbaut sind, aufweist, und eines erfindungsgemäßen Nachrüstkits,
- b. Ersetzen einer Lagerplatte der Handhebelpresse mit einer ersten Adapterplatte zur Befestigung der Grundträgerplatte des Wegmesssystems des Nachrüstkits,
- c. Befestigen der Grundträgerplatte des Wegmesssystems des Nachrüstkits an der ersten Adapterplatte,
- d. Ausrichten der Grundträgerplatte des Wegmesssystems des Nachrüstkits an der Führungsfläche des Grundgestells der Handhebelpresse, und
- e. Herstellen der mechanischen Verbindung des Auslegers des Nachrüstkits mit der Presspinole der Handhebelpresse und mit dem Führungswagen oder der Verbindungsplatte
auf. Anzumerken ist dabei, dass unter Umständen zweckmäßig sein kann, die Schritte d) und e) in umgekehrter Reihenfolge oder iterativ mehrfach nacheinander zu durchlaufen, was durch die vorstehende Aufreihung der Schritte nicht ausgeschlossen werden soll. Mit anderen Worten soll die Durchnummerierung nicht zwingend genau diese Reihenfolge bei der Durchführung des Verfahrens vorschreiben.
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Durch das Durchführen dieser Verfahrensschritte lässt sich auf einfache Weise eine sensorische Kontrolle über den Pressprozess, insbesondere den Pressweg, implementieren und somit der Einsatzbereich einer handelsüblichen Handhebelpresse erweitern. Fügt man zusätzlich noch eine Kraftmessdose im unteren Bereich des Grundgestells der Handhebelpresse hinzu und justiert diese, so können auch Kraftmessdaten erfasst werden. Durch das Schaffen von Datenverbindungen, die auch drahtlos ausgeführt sein können, mit einer beispielsweise als PC ausgeführten Steuer- und Auswerteelektronik wird zudem eine Analyse der Messdaten, insbesondere von Kraft-Weg-Diagrammen ermöglicht.
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Die erfindungsgemäße Handhebelpresse weist, wie für Handhebelpressen üblich, ein Grundgestell und einen Pinolenstock, in dem Presspinole und Antriebsmechanismus verbaut sind, auf. Erfindungswesentlich ist, dass an dem Grundgestell ein erfindungsgemäßer Nachrüstkit so verbaut ist, dass das Wegmesssystem des Nachrüstkits mit Grundträgerplatte, Linearführung mit mindestens einem Führungswagen, Lesekopf und Maßband, bei dem das Maßband auf die Grundträgerplatte montiert ist und bei dem der Lesekopf an dem Führungswagen angeordnet ist, lösbar angeordnet ist, und dass der Ausleger des Nachrüstkits eine direkte oder indirekte mechanische Kopplung der Presspinole mit dem Führungswagen herstellt.
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Durch das Nachrüstkit wird der Anwendungsbereich der Handhebelpresse in der oben beschriebenen Weise erweitert. Zudem ist dadurch, dass es sich beim Nachrüstkit um hinzufügbare und abnehmbare Anbauteile handelt, eine hohe Flexibilität gegeben, die es erlaubt, in einem Werkzeugpark mit einer gegebenen Zahl von Handhebelpressen eine geringere Zahl von Nachrüstkits jeweils der oder den Pressen, die gerade für Aufgaben mit hohen Qualitätsanforderungen verwendet werden, zuzuordnen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1a: Eine erste Ansicht einer Handhebelpresse nach dem Stand der Technik,
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1b: eine zweite Ansicht der Handhebelpresse aus 1a,
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1c: eine dritte Ansicht der Handhebelpresse aus 1a,
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2: eine Übersichtsdarstellung eines Nachrüstkits,
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3a: eine Ansicht des Wegmesssystems eines Nachrüstkits,
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3b: das Wegmessystem aus 3a mit entfernter Energieführungskette, Haltern und Verbindungsplatte zur klareren Illustration des Aufbaus des Wegmesssystems,
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4: eine Detaildarstellung des Nivellierelements der Grundträgerplatte,
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5: eine Ansicht einer Handhebelpresse mit angebautem Nachrüstkit mit abgenommenem Gehäuse für die auf der Grundträgerplatte angeordneten Komponenten,
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6: eine Ansicht der Handhebelpresse aus 5, mit angebautem Gehäuse für die auf der Grundträgerplatte angeordneten Komponenten.
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In den Figuren werden gleiche Bezugszeichen für gleiche Komponenten derselben Ausführungsform verwendet. Insbesondere wird um zu betonen, dass es sich in 5 um eine mit einem erfindungsgemäßen Nachrüstkit nachgerüstete Presse handelt, in dieser Figur ebenfalls auf die Bezugszeichen der Handhebelpresse aus dem Stand der Technik zurückgegriffen.
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Eine Handhebelpresse 1 nach dem Stand der Technik, wie sie in den 1a bis 1c dargestellt ist, besteht normalerweise aus einem Grundgestell 10 und einem Pinolenstock 11. Im Pinolenstock 11 ist im Wesentlichen die Presspinole 12, der Antriebsmechanismus 13 sowie der Handhebel 14 verbaut. Das Grundgestell 10 in Verbindung mit dem Pinolenstock 11 hat in der Regel und insbesondere in dieser exemplarischen Darstellung die Form eines C-Gestells.
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Der in den 1a bis 1c lediglich von außen gezeigte Antriebsmechanismus 13 kann unterschiedliche ausgeführt sein, z.B. wie in den Figuren skizziert als Kniehebelmechanismus.
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Bei Zahnstangenpressen wird durch das Betätigen des Handhebels 14 die Presspinole 12 durch eine Zahnstange angetrieben. Hierbei wird die Bewegung des Handhebels 14 mittels eines Ritzels linear auf die Zahnstange übertragen. Die Zahnstange ist entweder fest mit der Presspinole 12 verbunden, oder ist Bestandteil der Presspinole 12 selbst. Bei einer Handhebelpresse mit Zahnstangenantrieb wird ein linearer Weg der Presspinole 12 in Abhängigkeit des Handhebels 14 ausgeführt. Die Presskraft ist proportional zu der Kraft, welche über den Handhebel 14 eingebracht wird.
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Bei einer Kniehebelpresse wird durch den Handhebel 14 ein Kniehebelmechanismus betätigt, welcher direkt mit der Presspinole 12 verbunden ist. Durch den Kniehebelmechanismus erfährt die Presspinole 12 einen sinusförmigen Kraft- und Wegverlauf. In der Endstellung der Kniehebelpresse können sehr große Presskräfte erzeugt werden.
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Üblicherweise bieten die handelsüblichen Handhebelpressen 1 die Möglichkeit, den Pinolenstock 11 höhenvariabel zu verstellen, um Bauteile mit unterschiedlichen Bauhöhen verpressen zu können. Ein Beispiel für einen solchen Verstellmechanismus ist ebenfalls in den 1a bis 1c dargestellt.
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Um diesen exemplarischen Verstellmechanismus zu realisieren befindet sich am Grundgestell 10 eine Führungsfläche 15 für den Pinolenstock 11. Im Pinolenstock 11 ist eine Gewindestange 16 fest eingebracht. Am Kopfteil des Grundgestells ist eine Lagerplatte 17 mit einer Durchgangsbohrung angebracht. Die Gewindestange 16 des Pinolenstocks taucht in die Durchgangsbohrung der Lagerplatte 17 ein. Ein Sterngriff 18 mit Innengewinde wird über die Gewindestange 16 eingedreht bis dieser an der Lagerplatte 17 ansteht. Nun wird das Gewicht des Pinolenstocks 11 von der Lagerplatte 17 aufgenommen. Durch Drehen am Sterngriff 18 kann nun die Höhe des Pinolenstocks 11 verändert werden. Ist eine ideale Montageposition für einen Fügeprozess eingestellt, wird der Spindelstock mittels Klemmschrauben 19 fest mit dem Grundgestell 10 verbunden werden.
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Die beschriebene technische Ausführung der Höhenverstellung einer Handhebelpress kann je nach Hersteller und/oder Modell unterschiedlich ausgeführt sein, das Funktionsprinzip ist jedoch immer ähnlich.
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Im Regelfall wird beim Einsatz einer Handhebelpresse 1, wie sie in den 1a bis 1c dargestellt ist, der Fügevorgang auf einen festen Anschlag ausgeführt. Ein großer Nachteil solcher Handhebelpressen ist jedoch, dass es keine Informationen über die Presskräfte in Abhängigkeit des Presseweges während eines Pressprozesses gibt. Somit kann keine Aussage über die Qualität der Fügeverbindung gemacht werden. Handhebelpressen eignen sich somit nicht für Fügeprozesse, welche gewissen Qualitätsmerkmalen unterworfen sind.
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2 zeigt die Bestandteile eines Nachrüstkits 1000 für eine Handhebelpresse. Das dargestellte Nachrüstkit 1000 umfasst notwendige Bestandteile, nämlich das Wegmesssystem 100 und den Ausleger 200, und optionale Bestandteile, nämlich Adapterplatte 300 und Kraftmesseinheit 400. Um die durch die Installation eines solchen Nachrüstkits 1000 geschaffenen zusätzlichen Möglichkeiten vollständig auszunutzen sollte ferner eine nicht dargestellte Steuer- und/oder Auswerteelektronik, Verwendung finden, der die Messdaten der Sensorik, also von Wegmesssystem 100 und, soweit vorhanden, Kraftmesseinheit 400, zugeleitet wird. Diese Steuer- und/oder Auswerteelektronik kann z.B. als PC, Industrie-PC oder Laptop ausgeführt sein, auf dem eine entsprechende Steuer- und/oder Auswertesoftware läuft. Damit können dann auch wegabhängige Kraftinformationen verarbeitet und graphisch dargestellt werden. Die notwendigen Verbindungen, die in den Figuren nicht gezeigt werden, können als Kabel oder drahtlos ausgeführt werden.
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Beispielsweise können mit Hilfe der Standard-Software aiQ-Control von IEF-Werner Vorgaben, Grenzwerte, Hüllkurven etc. vorgegeben werden. Diese werden mit den ermittelten Prozessdaten verglichen. Anhand der Sollvorgaben kann nun eine Auswertung des Fügeprozess erfolgen. Die Fügeverbindungen können in „Gut-„ und „Schlechtteile“ klassifiziert werden. Diese Software erfasst während des Fügevorgangs die Messdaten (Weg, Kraft) und speichert die Messdaten pro Fügevorgang ab. Die erfassten Messdaten werden gemäß den Qualitätsvorgaben bewertet und in Form von Gut- oder Schlechtteile selektiert.
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Die Software aiQ-Control kann verschiedene „Rezepte“ für unterschiedliche Bauteile verwalten. Werden sicherheitsrelevante Bauteile für die Automobil-, oder Medizinbereich gefügt sind diese oft mit einem „Code“ (Datamatrix, Barcode etc.) ausgestattet. Die Software aiQ-Control ist in der Lage diese Kodierungen mittels eines Lesegerätes zu verarbeiten und die erfassten Messwerte diesem Bauteil eindeutig zuzuordnen.
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Anhand der 3a und 3b soll nun ein möglicher Aufbau des Wegmesssystems 100 des Nachrüstkits 1000 erläutert werden. Um ein Wegmesssystem an eine handelsübliche Handhebelpresse 1, ohne großen Montageaufwand anbauen zu können, wird auf einer Grundträgerplatte 130 eine reibungsoptimierte Linearführung 131 mit zwei Führungswagen 132 angeordnet.
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Die Wegmessung erfolgt durch einen Lesekopf 134 und einem Maßband 135. Die Weginformation ist also in absoluter Form auf dem Maßband 135 enthalten. Durch die absolute Weginformation sind die Weginformation jederzeit vorhanden, ohne eine Referenzfahrt ausführen zu müssen.
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Das Maßband 135 wird bevorzugt in der Form angebracht, dass der gesamte Höhenbereich des Pinolenstocks 11 inklusive des Arbeitshubes der Presspinole 12 erfasst werden kann. Diese Art der Anordnung hat den großen Vorteil, dass die Arbeitshöhe des Pinolenstocks 11 exakt erfasst wird. Somit kann der Pinolenstock 11 für verschiedenste Bauteile reproduzierbar eingestellt werden.
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Das Maßband 135 sowie die Linearführung 131 werden in speziell dafür vorgesehen Montagebereichen mit entsprechenden Anschlagflächen 136 auf die Grundträgerplatte 130 montiert. Durch die Anschlagflächen 136 für das Maßband 135 sowie für die Linearführung 131 kann hochgradige Laufparallelität von Linearführung 131 und Maßband 135 gewährleistet werden.
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Der Lesekopf 134 des Wegmesssystems 100 ist mit einer Verbindungplatte 137 mit den beiden Führungswagen 132 der Linearführung 131 verbunden. Der Lesekopf 134 hat durch diese Anordnung den optimalen Leseabstand zum Maßband 135 um die Weginformationen exakt zu erfassen. Die auf diese Weise erzielbare Auflösung des Absolutwertmesssystem beträgt 0,001μm.
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Das Kabel des Lesekopfes 134, das die Energieversorgung des Lesekopfes und einen Datentransfer gewährleisten kann, wird mittels einer Energieführungskette 133 abgeführt. Die Energieführungskette 133 ist mit einem Halter 138 an die Verbindungsplatte 137 adaptiert. Das andere Ende der Energieführungskette 133 ist mit einem Halter 139 an die Grundträgerplatte 130 adaptiert.
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An die Verbindungsplatte 137 ist ein handelsüblicher Messeinsatz mit Kugelkopf 140 eingeschraubt. Dieser Messeinsatz dient zur Kopplung des Wegmesssystems 100 mit dem Ausleger 200, welcher nach Installation des Nachrüstkits mit der Presspinole 12 verbunden ist.
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Wie in 2 gut zu erkennen ist, weist der Ausleger 200 einen Auslegerarm 241 auf, der in einem Endbereich mit einem Klemmflansch 242 ausgestattet ist, um eine einfache Adaption an die Presspinole 12 zu ermöglichen. Durch diese Art der Anbindung an die Presspinole 12 wird der zurückgelegte Pinolenweg bei einem Fügevorgang direkt an den Auslegerarm 241 übertragen.
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Am Auslegerarm 241 des Auslegers 200 ist ferner in diesem Ausführungsbeispiel eine gehärtet und geschliffene Messfläche 243 angeschraubt. Die Messfläche 243 dient als Anlagefläche und somit als Übertragungsfläche für den Messeinsatz mit Kugelkopf 140. Der Auslegerarm 241 ist hinsichtlich seiner Form so ausgebildet, dass die Grundfunktionen der Handhebelpresse 1 nicht beeinflusst werden, was für unterschiedliche Handhebelpressen 1 unterschiedlicher Hersteller durch eine Anpassung der Form des Auslegers 200 bzw. von dessen Auslegerarm gewährleistet werden kann. Insbesondere muss durch die Formgebung sichergestellt werden, dass die Zugänglichkeit der Klemmschraube 20 für die Fixierung des Oberwerkzeuges, sowie die Funktion der Rückholfeder 21 der Handhebelpresse 1 nicht beeinträchtigt werden.
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Wie man besonders gut in 3a erkennt, ist ein Gewindestift mit gefedertem Kugelkopf 144 wird in der Art in die Verbindungsplatte 137 eingebracht, dass die Federkraft des Gewindestiftes mit gefedertem Kugelkopf 144 den Kugelkopf 140 des Messeinsatzes sicher an die Messfläche 243 mit einer definierten Kraft andrückt.
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Der Vorteil dieser mechanischen Kopplung von Presspinole 12 und Wegmesssystem 100 liegt darin, dass sämtliche Fluchtungsfehler in Bezug zur Achse der Presspinole 11, welche beim Anbau der Grundträgerplatte 130 an das Grundgestell 10 der Handhebelpresse 1 entstehen, automatisch kompensiert werden. Somit wird das Wegmesssystem 100 vor Verspannungen, welche das Wegmesssystem 100 schädigen würden, zuverlässig geschützt. Ein weiterer Vorteil dieser mechanischen Kopplung ist, dass keine Querkräfte auf den Lesekopf 134 des Wegmesssystems 100 wirken können, welche den erfassten Positionswert verfälschen würden.
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Wie man besonders gut an der Detaildarstellung gemäß 4 erkennt, ist in die Grundträgerplatte 130 ein Nivellierelement 146 eingebracht. Das Nivellierelement 146 besteht in diesem Beispiel aus einer Gewindehülse M12x1 147, einer Kugelscheibe 148 sowie einer Klemmschraube 149. Die Ausrichtung der Grundträgerplatte 130 wird an einer Führungsfläche 15 des Grundgestelles 10 der Handhebelpresse 1 vorgenommen.
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In der Ausführungsform, die in 3a gezeigt ist, ist im Kopfbereich der Grundträgerplatte 130 ein hier plattenförmig ausgeführtes transparentes Kunststoffelement 154 angeschraubt. Dieses Kunststoffelement 154 wird mit einer als 4 Farben-LED ausgeführten Lichtquelle 155 vom Innenbereich ausgeleuchtet, die von einer nicht dargestellten Steuer- und/oder Auswerteelektronik (z.B. einem PC auf dem die aiQ-control Software läuft), die in Signalkommunikation mit dem Wegmesssystem 100 steht, angesteuert werden kann. Das transparente Kunststoffelement 154 hat die Eigenschaft das eingespeiste Licht an seine Außenflächen zu führen.
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Somit erhält man ein großflächiges Lichtsignal, welches sich hervorragend zur Prozessvisualisierung eignet. Das Lichtsignal kann von allen Seiten gut erkannt werden. Entspricht ein Fügevorgang den Qualitätsanforderungen, wird dies durch ein grünes Lichtsignal signalisiert. Wird eine Fügeverbindung als Ausschuss ausgewertet, wird der LED-Baustein Rot aktiviert.
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Diese einfache jedoch sehr effektive Anzeige ermöglicht dem Bedienpersonal eine Selektion von Gut- und Schlechtteilen ohne dass diese eine Inaugenscheinnahme und Bewertung des jeweiligen Produktes durch den Bediener erfordert. Dies senkt die Anforderungen an das Bedienpersonal und kann dazu beitragen, die Produktivität der Handhebelpresse 1 zu erhöhen.
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Unter Bezugnahme auf 2 soll nun auf die Kraftmesseinheit 400 eingegangen werden. Zur Erfassung der Presskraft wird hier z.B. ein piezoelektrischer Kraftsensor in Gestalt einer Kraftmessdose 452 verwendet. Üblicherweise wird an mindestens einer Stelle im Signalweg ferner ein nicht dargestellter Signalverstärker zum Einsatz kommen.
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Je nach Typ der Handhebelpresse 1 (also herstellerabhängig) wird die Kraftmessdose 452 mittels einer zweiten Adapterplatte 453 an die Fußfläche des Grundgestells 10 der Handhebelpresse 1 angeschraubt. Die zweite Adapterplatte 453 erlaubt ein Ausrichten der Kraftmessdose 452 in der Art, dass die Mitte der Kraftmessdose 452 exakt zur Mitte der Presspinole 12 fluchtet. Bei einigen Handhebelpressen 1 kann die Kraftmessdose 452 im Fußbereich der Handhebelpresse 1 platzsparend integriert werden. Die Kraftmessdose 452 steht über nicht dargestellte Verbindungsmittel, die als Kabel oder drahtlos ausgeführt sein können, ebenfalls in Signalkommunikation mit der nicht dargestellten Steuer- und/oder Auswerteelektronik.
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Unter Bezugnahme insbesondere auf 5 wird nun der Nachrüstprozess beschrieben, ausgehend von einer bereitgestellten Handhebelpresse 1 und einem bereitgestellten Nachrüstkit 1000.
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Um die Grundträgerplatte 130 an das Grundgestell 10 der Handhebelpresse 1 anbauen zu können, wird die originale Lagerplatte 17 gegen eine Adapterplatte 300 ausgewechselt. Die Adapterplatte 300 weist daher einen ersten Abschnitt 301 auf, der weitgehend analog zur Lagerplatte 17 des jeweiligen Typs von Handhebelpresse 1 ausgebildet ist und insbesondere deren Funktion gleichwertig erfüllen kann. Ferner weist die Adapterplatte 300 einen zweiten Abschnitt 302 auf, der in der Art ausgebildet ist, dass die Grundträgerplatte 130 des Wegmesssystems 100 an diese angeschraubt werden kann.
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Wie bereits erwähnt, ist in der Grundträgerplatte 130 ein Nivellierelement 146 eingebracht, das aus einer Gewindehülse M12x1 147, einer Kugelscheibe 148 sowie einer Klemmschraube 149 besteht. Bevorzugt wird eine Ausrichtung der Grundträgerplatte 130 an der Führungsfläche des Grundgestelles der Handhebelpresse 15 vorgenommen.
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Ist die Grundträgerplatte 130 parallel zur Führungsfläche 15 des Grundgestells 10 der Handhebelpresse 1 ausgerichtet, kann eine Gewindebohrung M4 in das Grundgestell 10 der Handhebelpresse 1 eingebracht werden. Um die Position der Gewindebohrung einfach zu bestimmen kann im ausgerichteten Zustand der Grundträgerplatte 130 die Gewindehülse M12x1 147 des Nivellierelements 146 als „Bohrlehre“ verwendet werden.
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Ist das Gewinde M4 im Grundgestell 10 der Handhebelpresse 1 eingebracht, kann die Kugelscheibe 148 und die Gewindehülse M12x1 147 mit Hilfe der Klemmschraube 149 mit dem Grundgestell 10 verschraubt werden. Durch Verdrehen der Gewindehülse M12x1 147 kann nun die Grundträgerplatte 130 in der Art ausgerichtet werden, dass die Linearführung 131 der Grundträgerplatte 130 parallel zur Führungsfläche 15 des Pinolenstocks 11 der Handhebelpresse 1 verläuft. Die Kugelscheibe 148 gleicht Formschrägen der Anschraubfläche des Grundgestells 10 aus.
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Im nächsten Schritt wird der Messeinsatz mit Kugelkopf 140 in die Verbindungsplatte 137 eingeschraubt und der Ausleger 200 über den Klemmflansch 242 mit der Presspinole 12 verbunden, um die Bewegung der Presspinole 12 auf den Lesekopf 134 des Messsystems zu übertagen. Durch Zustellen des Gewindestiftes mit gefedertem Kugelkopf 144 wird der Kugelkopf des Messeinsatzes 140 an die Messfläche 243 des Auslegers 200 mit einer konstanten Kraft angelegt. Die Übertragung der Presspinolenbewegung wird also mit dem Messeinsatz mit Kugelkopf 140 sowie der Messfläche 243 am Auslegerarm 241 realisiert. Hierbei handelt es sich um eine schwimmende Übertragung, so dass keinerlei Verspannungen oder Querkräfte entstehen, welche das empfindliche Wegmesssystem 100 beschädigen könnten. Die Form des Auslegerarms 241 wird je nach verwendeter handelsüblicher Handhebelpresse 1 angepasst.
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Wird nun der Pinolenstock 11 über die gesamte Hublänge verstellt, kann einfach überprüft werden ob sich der Kugelkopf 140 des Messeinsatzes relativ zur Messfläche 243 des Auslegers 200 bewegt. Je geringer die Relativbewegung von Kugelkopf 140 und Messfläche ausfallen, desto genauer ist die Linearführung 131 und somit auch der Lesekopf 134 des Wegmesssystems 100 zum Pinolenstock 11 bzw. zur Presspinole 12 ausgerichtet. Idealerweise ist keine Relativbewegung zwischen Kugelkopf 140 des Messeinsatzes und Messfläche 243 feststellbar. In diesem Fall werden die genausten Positionswerte erfasst. Stellt man größere Relativbewegungen fest, empfiehlt es sich, die Grundträgerplatte 130 erneut zu justieren.
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Mit Hilfe einer Blechverkleidung 150 sowie einer Abschlußplatte 151 wird die Grundträgerplatte 130 verkleidet, wie man in 6 erkennt. Somit wird das Messsystem 100 effektiv vor Beschädigungen geschützt.
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Um Sensorik zur Kraftmessung bereitzustellen wird im Fußbereich der Handhebelpresse 1 zur Ermittlung der Presskraft eine Kraftmesseinheit 400 installiert. Die Kraftmesseinheit 400 weist einen piezoelektrischen Kraftsensor in Gestalt der Kraftmessdose 452 sowie einen nicht dargestellten Signalverstärker auf. Die Kraftmessdose 452 kann einfach mit Hilfe eine Zentrierdorns zentrisch zur Mitte der Presspinole 12 ausgerichtet werden. Je nach Herstellertyp der Handhebelpresse 1 wird der Kraftsensor mittels einer entsprechend angepassten zweiten Adapterplatte 453 im Fußbereich der Handhebelpresse angebaut. Einige Handhebelpressen 1 ermöglichen die platzsparende direkte Integration der Kraftmessdose 452 im Fußbereich.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Handhebelpresse
- 10
- Grundgestell
- 11
- Pinolenstock
- 12
- Presspinole
- 13
- Antriebsmechanismus
- 14
- Handhebel
- 15
- Führungsfläche
- 16
- Gewindestange
- 17
- Lagerplatte
- 18
- Sterngriff
- 19
- Klemmschrauben
- 20
- Klemmschraube
- 21
- Rückholfeder
- 100
- Wegmesssystem
- 130
- Grundträgerplatte
- 131
- Linearführung
- 132
- Führungswagen
- 133
- Energieführungskette
- 134
- Lesekopf
- 135
- Maßband
- 136
- Anschlagflächen
- 137
- Verbindungsplatte
- 138
- Halter
- 139
- Halter
- 140
- Messeinsatz mit Kugelkopf
- 144
- Gewindestift mit gefedertem Kugelkopf
- 146
- Nivellierelement
- 147
- Gewindehülse M12x1
- 148
- Kugelscheibe
- 149
- Klemmschraube
- 150
- Blechverkleidung
- 151
- Abschlussplatte
- 154
- transparentes Kunststoffelement
- 155
- Lichtquelle
- 200
- Ausleger
- 241
- Auslegerarm
- 242
- Klemmflansch
- 243
- Messfläche
- 300
- Adapterplatte
- 301
- erster Abschnitt
- 302
- zweiter Abschnitt
- 400
- Kraftmesseinheit
- 452
- Kraftmessdose
- 453
- zweite Adapterplatte
- 1000
- Nachrüstkit
