DE19651329B4

DE19651329B4 - Hochleistungs-Leichtbauzange

Info

Publication number: DE19651329B4
Application number: DE1996151329
Authority: DE
Inventors: Werner Prof. Dr.-Ing.habil. Hufenbach; Lothar Dr.-Ing. Kroll
Original assignee: INNOTEC CONSULT GmbH; Technische Universitaet Dresden
Current assignee: Leichtbau Zentrum Sachsen GmbH
Priority date: 1996-12-11
Filing date: 1996-12-11
Publication date: 2007-10-25
Anticipated expiration: 2016-12-12
Also published as: DE19651329A1

Abstract

Hochleistungs-Leichtbauzange, für die Anwendung beim Stanznieten, Druckfügen, Schneiden und Punktschweißen sowohl für den Robotereinsatz als auch für den manuellen Betrieb, bestehend aus
zwei Wangen (1) mit Arbeitszylinder (2) und Gegenhalter (2') und integrierten Werkzeugen (3) wie Stempel, Schneide, Messer, Matrize, Elektrode oder Fügeelementen,
die mittels Anflanschungen (9) an Wangenstirnseiten (A, A') angebracht sind,
einer an Drehpunkten der Wangen (1) angeordneten Halterung (8) und mindestens einem Reaktionszylinder (5) zwischen Enden (B, B') der Wangen (1),
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wangen (1) mittels durch eine einachsig verstärkte Wickelstruktur gebildete Zugschlaufen (4) an der Halterung (8) zusammengehalten werden, und dass die Wangen (1) als hybrider Hochleistungs-Leichtbaubiegeträger aus Stützkern (6) und Bandage (7) ausgebildet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochleistungs-Leichtbauzange gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist bekannt, dass Zangen für den hier vorgesehenen Verwendungszweck in sehr massiver Ausführung hergestellt werden, um die Gefahr des stirnseitigen Aufbiegens beim Arbeitsvorgang zu verhindern und um einen erheblichen Qualitätsverlust des Füge- und Arbeitsprozesses zu vermeiden. Zum großen Nachteil wird dabei im betrieblichen Einsatz das beträchtliche Gewicht und die damit einhergehende schwere Handhabbarkeit, was beim Einsatz in automatisierten Anlagen erhebliche, technisch kaum noch realisierbare Roboterstellkräfte erfordert und gar manuell von einer Person nicht zu bewältigen ist.
Aus der US 4 947 017 ist eine Hochleistungs-Leichtbauzange bekannt, die aus zwei Wangen mit Arbeitszylinder und Gegenhalter und integrierten Werkzeugen besteht, die an den Wangenstirnseiten angeflanscht sind. Die Wangen sind Teile eines u-förmigen Rahmen, dessen Basis die Wangen auf Abstand zusammenhält. Bei dieser steif ausgeführten Anordnung der Wangen wird die Anpresskraft mit einer Kolben-Zylinder-Anordnung am Werkzeug erzeugt, womit nur vergleichsweise geringe Kräfte übertragen werden können.
Die Anordnung eines Reaktionszylinders zwischen den Enden der Wangen ist aus der US 4 879 447 bekannt geworden. Die Wangen der Zange schwenken jeweils um ein eigenes Drehlager. Die beiden Drehlager sind durch eine Lasche miteinander verbunden, die die Wangen im Zusammenwirken mit dem Reaktionszylinder auf Abstand hält. Mit dieser Anordnung ist nur eine kleine Zangenausladung zu realisieren. Die Werkzeuge liegen nach dem Öffnen der Zange nicht mehr in einer Flucht.
Auch aus der DE 35 24 342 C2 ist ein Reaktionszylinder bekannt geworden. Die Wangen der Zange werden durch Anschläge auf Abstand gehalten. Als Zangenscharnier ist bei dieser Lösung ein Lagerkörper aus elastischem Material vorgesehen. Als Zugbegrenzung sind Metallketten oder Metalldrähte in den Lagerkörper eingearbeitet. Bei einer möglichen großen Zangenausladung ist die Steifigkeit und Festigkeit der Anordnung für hohe zu übertragende Kräfte nicht ausreichend groß genug.
Darüber hinaus ist aus der EP 0 576 739 A1 noch eine Leichtbauausbildung der Wangen bekannt, wobei die Wangen dieser Schweißzange als Leichtbaubiegeträger aus Faserverbundwerkstoff mit einem Leichtmetallstützkern ausgebildet sind. Die Halterung des Drehpunktes ist in der Druckschrift nicht näher erläutert.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Hochleistungs-Leichtbauzange anzugeben, deren Zangenausladung möglichst groß – großer Arbeitsraum – ist, und mit der bei geringem Gewicht und für vorgegebene Fluchtungstoleranz mindestens gleiche Anpresskräfte F₁ wie mit einer konventionellen massiven Ausführung erreichbar sind.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Hochleistungs-Leichtbauzange mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich aus den im Unteranspruch 2 genannten Merkmalen.
Die im Patentanspruch 1 dargelegte Anordnung im Zusammenhang mit den hochsteifen Biegewangen ermöglicht es, das angestrebte Ziel von großer Ausladung und hoher Prozessqualität zu vereinbaren. Durch Online-Steuerung des Reaktionszylinders kann darüber hinaus in den Arbeitsvorgang ständig regulierend eingegriffen werden. Weitere Vorteile ergeben sich unmittelbar aus der hier realisierten Leichtbauweise.
Dazu zählen insbesondere:

– Energieeinsparung beim zyklischen Roboterbetrieb
– Hohe Taktzeiten
– Gutes Positionierverhalten
– Möglichkeit des Einsatzes von Klein-Robotern
– Hohe Wirtschaftlichkeit und Effizienz
– Kompakte Bauform
– Ergonomische Bauweise

Mit diesen Vorteilen wird eine neue Generation von Leichtbauzangen für Hochleistungsanwendungen realisiert.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine Darstellung zur Veranschaulichung des Wirkprinzips
2 eine erfindungsgemäße Anordnung in vereinfachter schematischer Darstellung
3 eine erfindungsgemäße Anordnung mit wirkebenparalleler Zweischlaufenanordnung in zwei Ansichten
4 eine erfindungsgemäße Anordnung mit wirkebensenkrechter Einzelschlaufenanordnung in zwei Ansichten
Den gegenkraftgesteuerten Wirkmechanismus der Hochleistungs-Leichtbauzange zeigt schematisch 1 für den verformten und unverformten Zustand. Die Zugschlaufe 4 dient als Lagerung der beiden Wangen mit der Haltekraft H, wobei die Halterung 8 gleichzeitig den Drehpunkt des Wangenhebels bildet. Dabei bieten sich zwei Varianten der Schlaufenführung an: wirkebenparallele Zweischlaufenanordnung gemäß der 3 und wirkebensenkrechte Einzelschlaufenanordnung gemäß der 4. Die Funktion des Reaktionszylinders 5 besteht in der Aufnahme und der Online-Steuerung der Reaktionskräfte F₂(F₁, t) in der Weise, dass die an der Stirnseite der Wangen technologisch vorgegebenen Maximalwerte von Durchbiegung f und Winkelversatz α nicht überschritten werden, um eine hohe Füge- bzw. Prozessqualität zu gewährleisten. Als moderne Leichtbaustoffe eignen sich sowohl für die Zugschlaufe 2 als auch die Wangen-Bandage 7 insbesondere hochfeste und hochsteife Faserverbundwerkstoffe mit einachsiger Verstärkung in Hauptkraftflussrichtung.
Derartige Balkenstrukturen sind, insbesondere in vorgespannter Form, prädestiniert für Anwendung des Leichtbauzangen-Prinzips etwa bei Fügezangen, Schweißzangen und Scheren. Die Wangen bestehen aus einem leichten Stützkern (6) und einer Bandage (7) aus hochsteifen und hochfesten Werkstoffen. Die Wange bildet einen hybriden Biegeträger und ist für sich genommen auch anwendbar auf andere Leichtbaukonstruktionen.

Claims

Hochleistungs-Leichtbauzange, für die Anwendung beim Stanznieten, Druckfügen, Schneiden und Punktschweißen sowohl für den Robotereinsatz als auch für den manuellen Betrieb, bestehend aus zwei Wangen (1) mit Arbeitszylinder (2) und Gegenhalter (2') und integrierten Werkzeugen (3) wie Stempel, Schneide, Messer, Matrize, Elektrode oder Fügeelementen, die mittels Anflanschungen (9) an Wangenstirnseiten (A, A') angebracht sind, einer an Drehpunkten der Wangen (1) angeordneten Halterung (8) und mindestens einem Reaktionszylinder (5) zwischen Enden (B, B') der Wangen (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Wangen (1) mittels durch eine einachsig verstärkte Wickelstruktur gebildete Zugschlaufen (4) an der Halterung (8) zusammengehalten werden, und dass die Wangen (1) als hybrider Hochleistungs-Leichtbaubiegeträger aus Stützkern (6) und Bandage (7) ausgebildet sind.
Hochleistungs-Leichtbauzange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandage (7) eine Wickelbande aus Faserverbundwerkstoffen ist und der Stützkern (6) aus Leichtmetall besteht.