DE3641065A1 - Vorschubeinheit und arbeitseinrichtung mit einer vorschubeinheit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorschubeinheit, welche die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruches 1 aufweist, sowie eine Arbeits­ einheit, welche die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruches 15 aufweist.

Bei bekannten Vorschubeinheiten der in Rede stehenden Art wird die erste Antriebseinrichtung durch einen Pneumatikzylinder und die zweite Antriebseinrichtung durch einen Hydraulikzylinder ge­ bildet. Der Pneumatikzylinder hat dabei die Aufgabe, schnelle Stellbewegungen auch über große Verstellwege zu bewirken, während der Hydraulikzylinder den anschließenden Krafthub bewirken soll, weshalb ihm ein Regelventil zugeordnet ist, mit dem jede erfor­ derliche Kolbenposition und Kolbengeschwindigkeit automatisch eingestellt werden kann. Diese bekannten Vorschubeinheiten sind jedoch mit einer Reihe von Nachteilen behaftet. Insbesondere ist bei schnellen Stellbewegungen wegen unvermeidbarer Schwingungen der Fluidsäulen die Positioniergenauigkeit unzureichend. Aber auch ein Druckabfall in dem zwischen beiden Stangen zur Kraft­ übertragung vorhandenen Hydraulikmittelpolster bei einer schnel­ len Stellbewegung des Pneumatikzylinders ist störend, da das Öl dann zum Schäumen neigt.

Bei den bekannten Arbeitseinheiten, die üblicherweise als Roboter ausgebildet sind, lassen sich mit der Vorschubeinrichtung nur relativ geringe Kräfte ausüben, da diese Kräfte von dem die Vor­ schubeinrichtung tragenden Arm aufgenommen werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorschubeinheit zu schaffen, mit der die gesamte Stellbewegung in einen Eilhub und einen Krafthub mit konstanter Hubgeschwindigkeit oder Hubkraft unterteilt werden kann, wobei der Eilhub gedämpft überschwin­ gungsfrei und positionsgenau an jeder beliebigen Stelle des Hubes zum Stillstand gebracht werden kann. Außerdem soll die neue Posi­ tion gegen äußere Störkräfte gesichert sein.

Diese Aufgabe löst eine Vorschubeinheit mit den Merkmalen des An­ spruches 1.

Die schaltbare Kupplung, mittels deren die beiden Stangen mitein­ ander kuppelbar sind, ermöglicht eine von der zweiten Stange völ­ lig unabhängige Bewegung der ersten Stange, da erst dann, wenn die erste Stange die gewünschte Position erreicht hat und damit der Eilhub beendet ist, beide Stangen zur Ausführung des Krafthu­ bes gekuppelt zu werden brauchen. Die erste Stange kann deshalb problemlos auch bei schnellen Verstellbewegungen überschwingungs­ frei und positionsgenau verstellt werden, und zwar auch dann, wenn der Hubzylinder ein Pneumatikzylinder ist, wie dies vorzugs­ weise der Fall ist, da mittels eines Pneumatikzylinders bei ge­ ringem Gewicht hohe Verstellgeschwindigkeiten erreichbar sind.

Um die Größe des Eilhubes, sein Übergang in den Schleichhub, sowie die Aufteilung des Gesamthubes beliebig wählen zu können, sind vorzugsweise die Kupplung und die Stangen so ausgebildet, daß die eine Stange in jeder beliebigen Position relativ zur anderen Stange mit dieser kuppelbar ist; dies möglichst so, daß vor dem Formschluß ein Reibschluß erfolgt, der die Kupplungs­ backen zugleich wie Bremsbacken wirken läßt.

Für viele Anwendungsfälle ist es vorteilhaft, als zweite An­ triebseinrichtung einen Hydraulikzylinder vorzusehen. Statt eines Hydraulikzylinders kann die zweite Antriebseinrichtung aber auch beispielsweise einen Elektromotor aufweisen, mittels dessen die drehbar gelagerte zweite Stange antreibbar ist. Handelt es sich bei dem Elektromotor um einen Schrittmotor, dann ist außerdem eine definierte Verstellbewegung und eine genaue Positionierung problemlos.

Die Kupplung weist vorzugsweise wenigstens ein radial bezüglich der Stangen bewegliches Kupplungselement auf, das bei geschlos­ sener Kupplung in Stangenlängsrichtung formschlüssig mit beiden Stangen in Eingriff steht. Die Innenwand der zumindest auf einem Teil ihrer Länge hohl ausgebildeten Stange ist hierzu zweckmäßi­ gerweise mit einer sich in Stangenlängsrichtung erstreckenden Zahnung versehen. Diese Zahnung kann auch durch Ringnuten oder vorzugsweise ein Innengewinde gebildet sein. Bei einer Ausbildung als Innengewinde kann auch in einfacher Weise eine Drehbewegung der einen Stange, wie sie bei der Verwendung eines Elektromotors als Antriebseinrichtung erzeugt wird, in eine Hubbewegung umge­ setzt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat die Kupplung einen pneumatisch betätigbaren Kolben, dessen Bewegung zumindest in seine eine Endstellung eine zwangsläufige radiale Verschiebung jedes vorhandenen Kupplungselementes bewirkt. Selbstverständlich könnte die Kupplung aber auch einen elektromagnetischen oder hydraulischen Antrieb haben. In allen Fällen kann der Kupplung ein bistabiles oder ein monostabiles Verhalten gegeben werden. Die Vorschubeinheit ist ferner vorteilhafterweise so ausgebildet, daß auch bei nicht wirksamer Kupplung die eine Stange mittels der anderen Stange in ihre Ausgangsstellung zurückgestellt werden kann.

Um die Position und den Verstellweg wenigstens der einen Stange erfassen zu können, ist diese auf ihrer Mantelfläche mit Markie­ rungen versehen, welche eine in Stangenlängsrichtung verlaufende Skala bilden. Auf diese Skala ist ein Sensor ausgerichtet. In der Regel ist es ausreichend, die den Eilhub ausführende Stange in dieser Weise auszurüsten. Selbstverständlich kann aber auch die andere Stange mit solchen Markierungen versehen sein, auf die ein zweiter Sensor ausgerichtet ist.

Die erfindungsgemäße Vorschubeinheit ist insbesondere für eine Montage für Lagerbuchsen, Kugellager, Stifte, Nieten und der­ gleichen sowie beispielsweise für die Herstellung von Preßver­ bindungen geeignet. Um die hierfür notwendigen Werkzeuge ankup­ peln zu können, kann man am einen Ende der Vorschubeinheit eine Verbindungsvorrichtung für solche Werkzeuge vorsehen.

Da beispielsweise bei Fügevorgängen eine sehr genaue Ausrichtung des vom Werkzeug erfaßten Teils auf das andere Teil notwendig ist, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform die Verbindungs­ form so ausgebildet, daß durch eine schwimmende Lagerung auf ei­ nem Luftkissen das Werkzeug in dem für eine Selbstzentrierung er­ forderlichen Ausmaße verschiebbar und schwenkbar ist.

Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, eine Arbeitsein­ richtung zum Ausführen eines eine Druckkraft benötigenden automa­ tischen Arbeits-, Montage- oder Fügevorgangs zu schaffen, welche sich das zu verarbeitende Basisteil, vor dem Arbeitsvorgang selbst vorlegen und mit diesem kontrolliert ein oder mehrere Teile fügen kann. Diese Arbeitseinrichtung soll einerseits in der Lage sein, hohe Druckkräfte erzeugen zu können, andererseits eine hohe Ar­ beitsgeschwindigkeit erreichen.

Diese Aufgabe löst eine Arbeitseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 15.

Durch die Abstützung der Vorschubeinheit während des eine Druck­ kraft benötigenden Arbeitsvorganges an einer Abstützeinrichtung wird die Führungseinrichtung, bei der es sich vorzugsweise um einen Roboter handelt, durch die Druckkraft nicht beansprucht. Die Führungseinrichtung braucht nur die Vorschubeinrichtung und das zur Arbeitsstelle zu transportierende Werkstück tragen und positionieren können. Für die Führungseinrichtung können daher kostengünstige und massenarme Lineareinheiten verwendet werden, wodurch sich auch hohe Geschwindigkeiten bei der Bewegung der Führungseinrichtung erreichen lassen.

Die Vorschubeinheit ist vorzugsweise eine solche der erfindungs­ gemäßen Art, da diese geringe bewegte Massen hat sowie ein schnelles Ab- und Umschalten ermöglicht, was beispielsweise für ein sicheres und genaues Fügen wichtig ist, sowie den Vorschub bei konstanter Hubkraft oder konstanter Hubgeschwindigkeit aus­ führen kann, was für eine automatische Kontrolle des Arbeitsvor­ ganges, insbesondere eines Fügevorganges, wichtig ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat die Abstützeinrichtung für die Anlage der Vorschubeinheit eine Anlagefläche in Form ei­ ner eine Verschiebung quer zur Vorschubrichtung gestattenden ebenen Fläche. Ist diese Anlagefläche mit ein Koordinatensystem bildenden Markierungen versehen, die mittels einer sich mit der Vorschubeinheit bewegenden Sensoreinrichtung lesbar sind, dann kann die Feinpositionierung der Vorschubeinheit auf die Arbeits­ stelle mit Hilfe dieser Markierungen erfolgen. Diese Sensorein­ richtung kann in einer Vertiefung der an die Anlagefläche der Ab­ stützeinrichtung anlegbaren Endfläche in der Vorschubeinheit an­ geordnet sein.

Sofern mit der erfindungsgemäßen Arbeitseinrichtung automatisch Fügevorgänge ausgeführt werden sollen, ist eine Überwachung der wirksamen Kraft unerläßlich. Vorzugsweise ist deshalb die Vor­ schubeinheit mit einem Drucksensor ausgerüstet, welcher die Kraft aufnimmt, mit der sich die Vorschubeinheit an der Anlagefläche der Stützeinrichtung abstützt. Diese Kraft wird vorteilhafterwei­ se im Bereich des sich an der Anlagefläche abstützenden Endes der Vorschubeinheit ermittelt. Daher ist bei einer bevorzugten Aus­ führungsform der Drucksensor mit der an diesem Ende der Vorschub­ einheit angeordneten Sensoreinrichtung zu einer Baueinheit ver­ einigt, die vorzugsweise austauschbar ist.

Um trotz einer Anlage der Vorschubeinrichtung an der Anlagefläche die für eine Verschiebung erforderlichen Kräfte so gering wie möglich zu halten, weist die Vorschubeinheit bei einer bevorzug­ ten Ausführungsform an diesem Ende Wälzkörper auf. Mit Hilfe einer schaltbaren Haltevorrichtung, welche beispielsweise magne­ tisch oder mit Unterdruck arbeitet, kann man die Vorschubeinheit in der gewünschten Position gegen die Anlagefläche ziehen und festlegen.

Durch eine solche Festlegung wird auch die Führungseinrichtung von dem Gewicht der Vorschubeinheit entlastet.

Um eine Anlage der Vorschubeinheit an der Anlagefläche zu gewähr­ leisten kann man die Vorschubeinheit längsverschiebbar in einer Führungsbuchse der Führungseinrichtung anordnen und wenigstens eine Feder vorsehen, welche die Vorschubeinheit in Richtung gegen die Anlagefläche drückt.

Die Vorschubeinheit kann als die vertikale Z-Achse eines Portalroboters verwendet werden, wobei die Abstützeinrichtung die Funktion des Portals mit übernimmt und die horizontalen X-Y- Achsen die Aufgabe der Führungseinrichtung erfüllen.

Im folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dar­ gestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine schematisch dargestellte Ansicht der Ar­ beitseinheit,

Fig. 2 einen Längsschnitt der Vorschubeinheit der Arbeitseinrichtung in der an der Abstützein­ richtung abgestützten Position.

Eine Arbeitseinheit zum automatischen Fügen und Pressen, welche nicht nur den Füge- oder Preßvorgang automatisch ausführt, son­ dern sich auch die einzupressenden oder zu fügenden Teile selbst vorlegt, weist einen als Ganzes als 1 bezeichneten Roboter und ein zugehöriges, als Ganzes als 2 bezeichnetes Portal auf. Der als Ganzes mit 3 bezeichnete Gelenkarm des Roboters 1 ist um eine vertikale Achse schwenkbar und trägt an seinem freien Ende eine Buchse 4, in der in begrenztem Maße längsverschiebbar eine als Ganzes mit 5 bezeichnete Vorschubeinheit spielfrei geführt ist. Die Vorschubrichtung dieser Vorschubeinheit 5 liegt in der Längs­ richtung der Buchse 4. Wie Fig. 2 zeigt, sind vorgespannte Federn 6 einerseits an der Buchse 4 und andererseits an der Vorschub­ einheit 5 derart abgestützt, daß sie einen möglichst großen Über­ stand des rückwärtigen Endes der Vorschubeinheit 5 über die Buchse 4 aufrecht zu erhalten suchen. Mit dem anderen Ende der Vorschubeinheit 5 ist lösbar ein Greifwerkzeug 7 gekuppelt, das in einem gleichachsig zur Vorschubeinheit 5 liegenden Mittelteil einen nicht dargestellten Pneumatikzylinder enthält, mittels dessen Greifer 7′ betätigbar sind, welche im Ausführungsbeispiel eine Buchse 8 innen erfassen und in Anlage an einer der Vorschub­ einheit 5 abgekehrten Druckübertragsfläche eines baulich mit dem Greifwerkzeug 7 vereinigten Preßwerkzeuges 9 halten.

Im Ausführungsbeispiel ist das Portal 2 auf einen Arbeitstisch 11 aufgesetzt, welcher eine Spannvorrichtung 12 trägt, mittels deren das auf den Arbeitstisch aufgelegte Werkstück, bei denen sich im Ausführungsbeispiel um den Ring 13 handelt, in der für den Füge­ vorgang richtigen Position gehalten wird. Von dem Arbeitstisch 11 erstrecken sich nach oben vier Gewindestangen 14, welche in wähl­ barem Abstand über dem Arbeitstisch 11 eine ebene Druckplatte 15 tragen. Selbstverständlich könnte das Portal 2 auch eine andere konstruktive Ausbildung haben, da es nur die Aufgabe hat, eine Anlagefläche für das rückwärtige Ende der Vorschubeinheit 5 zu bilden. Ferner wäre es selbstverständlich auch möglch, das Portal 2 so auszubilden, daß seine Höhe motorisch veränderbar ist.

Die ebene und parallel zum Arbeitstisch 11 liegende Unterseite der Druckplatte 15, welche die Anlagefläche 15′ für die Vorschub­ einheit 5 bildet, ist mit Markierungen 16 versehen, welche ein Koordinatensystem bilden und der erforderlichen genauen Ausrich­ tung der Vorschubeinheit 5 auf das im Ausführungsbeispiel durch den Ring 13 gebildete Werkstück dienen.

Die Ringe 13 werden durch eine nicht dargestellte Fördereinrich­ tung zugeführt und vom Roboter vorgelegt. Der Roboter 1 erfaßt mit seinem Greifwerkzeug 7 an einer nicht dargestellten Aufnahme­ stelle ein Werkstück, bei dem es sich im Ausführungsbeispiel um die Buchse 8 handelt, und bewegt dann die Vorschubeinheit 5 zu­ sammen mit der Buchse 8 in den Zwischenraum zwischen der Druck­ platte 15 und dem Arbeitstisch 11.

Dabei wird das rückwärtige Ende der Vorschubeinheit 5 in Anlage an die Anlagefläche 15′ der Druckplatte 15 gebracht, wobei die längsverschiebbare Lagerung der Vorschubeinheit 5 in der Buchse 4 und die Federn 6 die Anforderung an die Genauigkeit des Abstandes der Buchse 4 von der Anlagefläche 15′ reduzieren und sicher­ stellen, daß sich die Vorschubeinheit 5 an der Anlagefläche 15′ abstützt, was die Voraussetzung dafür ist, daß der Gelenkarm 3 nicht mit der von der Vorschubeinheit 5 erzeugten Druckkraft be­ lastet wird. Nachdem die Vorschubeinheit 5 genau auf den Ring 13 ausgerichtet worden ist, wird die Buchse 8 in den Ring 13 einge­ preßt. Danach gibt die Spannvorrichtung 12 den Ring 13 frei, damit dieser zusammen mit der Buchse 17 vom Roboter 1 zu einer Ablage­ stelle gebracht und dort abgelegt werden kann. Selbstverständlich könnte der Abtransport auch mit einer anderen Transportvorrich­ tung erfolgen. Nunmehr wiederholt sich der zuvor beschriebene Arbeitszyklus des Roboters 1.

Der in der Buchse 4 gelagerte Teil der Vorschubeinheit 5 wird durch das Zylindergehäuse eines Pneumatikzylinders 17 gebildet. Das Zylindergehäuse des Pneumatikzylinders 17 ist an seinem dem Greifwerkzeug 7 zugekehrten Ende mittels einer Ringplatte 18 dicht verschlossen, welche die Längsverschiebbarkeit der Vor­ schubeinheit 5 in der Buchse 4 in der einen Richtung begrenzt. Das rückwärtige Ende dieses Zylindergehäuses wird durch eine ebenfalls ringscheibenförmige Zwischenplatte 19 gebildet, welche die Längsverschiebbarkeit der Vorschubeinheit 5 in der Buchse 4 in der anderen Richtung begrenzt. Die Zwischenplatte 19 ver­ schließt auch das gleichachsig zum Pneumatikzylinder 17 angeord­ nete Zylindergehäuse eines Hydraulikzylinders 20 und verbindet diesen mit dem Pneumatikzylinder 17 zu einer Baueinheit. Die der Zwischenplatte 19 abgekehrte Stirnwand des Hydraulikzylinders 20, die das rückwärtige Ende der Vorschubeinheit 5 bildet, ist mit einer zentralen Ausnehmung versehen, in die auswechselbar eine plattenförmige Baueinheit 21 eingesetzt ist. Diese Baueinheit 21 weist auf der dem Hydraulikzylinder 20 abgekehrten Seite beweg­ lich gelagerte Kugeln 22 auf, welche die Vorschubeinheit 5 an der Anlagefläche 15′ abstützen und eine reibungsarme Verschiebung er­ möglichen. In die der Anlagefläche 15′ zugewandte Seite der Bau­ einheit ist zentral eine Sensoreinrichtung 23 eingesetzt, welche die Markierungen 16 erkennt und damit eine Positionierung der Vorschubeinheit 5 mit Hilfe der Markierungen 16 ermöglicht. Auf der am Hydraulikzylinder 20 anliegenden Seite der Baueinheit 21 ist ein Drucksensor 24 angeordnet, welcher die in Längsrichtung der Vorschubeinheit 5 wirksame Druckkraft ermittelt, was notwendig ist, um feststellen zu können, ob der Fügevorgang vorschrifts­ mäßig ausgeführt wird.

Am Hydraulikzylinder 20 könnte eine schaltbare Halteeinrichtung vorgesehen sein, welche in ihrem wirksamen Zustand magnetisch oder mittels Unterdruck die Vorschubeinheit 5 mit hohem Reibungs­ schluß gegen die Anlagefläche 15′ preßt und außerdem den Gelenkarm 13 von dem Gewicht der Vorschubeinheit 5 entlastet.

Der ringförmige Kolben 25 des Pneumatikzylinders 17 ist am hin­ teren Ende einer ersten Stange 26 vorgesehen, welche als Hohl­ zylinder ausgebildet ist, der an seinem dem Kolben 25 abgekehrten Ende eine Stirnwand 26′ aufweist. Die Innenwand der ersten Stange 26, deren Innendurchmesser größer ist als der Innendurchmesser des Kolbens 25, ist mit einem sich vom Kolben 25 bis zur Stirn­ wand 26′ erstreckenden Innengewinde 27 versehen. Auf ihrer Außen­ mantelfläche ist die erste Stange 26, welche mit ihrem durch die Stirnwand 26′ verschlossenen Ende stets aus dem Zylindergehäuse herausragt, mit Markierungen 28 versehen, welche eine sich in Stangenlängsrichtung erstreckende Skala bilden. Ein fest mit dem Zylindergehäuse des Pneumatikzylinders 17 verbundener Sensor 29 ist auf die Markierungen 28 ausgerichtet. Mittels des Sensors 29 und der Markierungen 28 kann die Position der ersten Stange 26 und ihr Hub erfaßt werden.

Der Kolben 30 des Hydraulikzylinders 20 ist fest mit dem einen Ende einer gleichachsig zur ersten Stange 26 angeordneten zweiten Stange 31 verbunden, welche die Zwischenplatte 18 durchdringt und in die erste Stange 26 eintaucht. Der Ringraum zwischen der In­ nenwand der ersten Stange 26 und der zweiten Stange 31 ist gegen die Zwischenplatte 18 hin abgedichtet. Ebenso sind Dichtungen im Bereich des Durchtritts der zweiten Stange 31 durch die Zwischen­ platte 19 vorgesehen. Sofern dennoch nicht ausgeschlossen werden kann, daß Hydrauliköl oder Luft diese Dichtungen passieren kann, ist die Zwischenplatte 19 mit Radialbohrungen 19′ versehen, durch welche ausgetretenes Hydrauliköl oder Luft abgeführt werden kann.

An dem dem Kolben 30 abgekehrten Ende der zweiten Stange 31 ist eine schaltbare, im Ausführungsbeispiel bistabile Kupplung 32 an­ geordnet, mittels deren in jeder beliebigen Stellung die zweite Stange 31 mit der ersten Stange 26 formschlüssig verbindbar ist. Die Kupplung 32 weist hierzu ein gegen die Stirnwand 26′ hin offenes Zylindergehäuse 33 auf, in dem ein Kolben 34 längsver­ schiebbar angeordnet ist. In der Außenmantelfläche des Zylinder­ gehäuses 33 sind in Umfangsrichtung versetzt Ausnehmungen vorge­ sehen, die je ein Kupplungselement 35 radial verschiebbar aufneh­ men. Die Kupplungselemente 35 haben an ihrer Außenseite unvoll­ ständige Gänge eines Außengewindes, das mit dem Innengewinde 27 korrespondiert. Ist die Kupplung 32 unwirksam, dann befinden sich, wie in Fig. 2 dargestellt, die Kupplungselemente 35 im Ab­ stand vom Innengewinde 27. Im wirksamen Zustand der Kupplung 32 sind hingegen die Kupplungselemente 35 so weit radial nach außen verschoben, daß sie mit dem Innengewinde 27 in Eingriff stehen und dadurch die beiden Stangen 26 und 31 formschlüssig in Stan­ genlängsrichtung miteinander verbinden. Die Verschiebung der Kupplungselemente 25 radial nach außen erfolgt mittels Kugeln 36, welche in Radialbohrungen des Zylindergehäuses 33 geführt sind und je in eine Vertiefung im Außenmantel des Kolbens 34 eingrei­ fen, sofern die Kupplung in ihrem unwirksamen Zustand ist. Durch eine Verschiebung des Kolbens 34 gegen die Stirnwand 26′ hin wer­ den die Kugeln 36 nach außen gedrückt, bis sie in Anlage an die Außenmantelfläche des Kolbens kommen. Eine Feder 37 hält den Kol­ ben 34 in dieser Stellung. Wird der Kolben dann wieder in die in Fig. 2 dargestellte Stellung bewegt, bringt eine Ringfeder 38 die Kupplungselemente 35 wieder in die in Fig. 2 dargestellte Posi­ tion, in der sie außer Eingriff mit dem Innengewinde 27 sind.

Die Druckluftzufuhr zum Kolben 34 erfolgt für eine Bewegung in diejenige Stellung, in welcher die Kupplung wirksam ist, über ein den Kolben 34 von der Stirnwand 26 her zentral durchdringendes Rohr 39, das in eine zentrale Sacklochbohrung der zweiten Stange 31 eindringt und an eine Querbohrung 40 in der Stirnwand 26′ an­ geschlossen ist. Für die Bewegung des Kolbens 34 in der entgegen­ gesetzten Richtung ist in der Stirnwand 26′ eine zweite Bohrung vorgesehen, deren innere Mündungsöffnung auf die freiliegende Stirnfläche des Kolbens 34 gerichtet ist.

Eine das Greifwerkzeug 7 und das Preßwerkzeug 9 lösbar mit der ersten Stange 26 verbindende Verbindungsvorrichtung weist einen pyramidenförmigen Teil 43 auf, an dessen verjüngtes Ende sich ein Verbindungszapfen anschließt, der in eine zentrale Öffnung der Stirnwand 26′ eingreift und mit dieser dicht und fest verbunden ist. Der andere Teil 44 der Verbindungsvorrichtung nimmt den Teil 43 in der Art eines Gehäuses auf. Sein Innenraum ist an die Form des Teiles 43 des Fügeteils 8 zum Basisteil 13 angepaßt, jedoch geringfügig größer, damit eine Selbstzentrierung möglich ist. Damit die für diese Selbstzentrierung erforderliche Relativ­ bewegung reibungsarm erfolgen kann, sind die Seitenflächen des Teiles 43 sowie dessen Grundseite mit Vertiefungen versehen, in welche Bohrungen münden, die andererseits mit dem Innenraum des Rohres 39 in Verbindung stehen. Hierdurch wird zwangsläufig eine schwimmende Lagerung wirksam gemacht, so bald der Kolben 34 in der Kupplung 32 mit Druckluft im Sinne eines Schließens der Kupp­ lung beaufschlagt wird. Ist die Selbstzentrierung erfolgt, kann man die Luftzufuhr abstellen; das Preßwerkzeug zentriert sich nunmehr im entlasteten Zustand über Teil 43 auf die Mittelachse der Vorschubeinheit 5. Die Luft kann dann durch Entlüftungsboh­ rungen entweichen, welche den abnehmbaren Boden 44′ des Teiles 44 durchdringen. Dadurch, daß der Boden 44′ lösbar mit dem Teil 44 verbunden ist, ist ein Werkzeugaustausch in einfacher Weise mög­ lich.

Da sowohl der pneumatische Zylinder 17 als auch der hydraulische Zylinder 20 doppelt wirkend ausgebildet sind, weisen beide zwei nur schematisch dargestellte Anschlüsse 45 auf. Nachdem die Vor­ schubeinheit 5 in der Arbeitsstellung positioniert worden ist, wird der Kolben 25 des Pneumatikzylinders 17 im Sinne eines Aus­ fahrens seiner Stange 26 betätigt. Dieses Ausfahren erfolgt mit großer Geschwindigkeit und wird mit Hilfe der Markierungen 28 und des Sensors 29 überwacht, da die erste Stange 26 stillgesetzt wird, sobald ihr Hub den vorgesehenen Betrag erreicht hat. Selbstverständlich kann der Kolben 25 schon vor Erreichen der entsprechenden Stellung mit einem Gegendruck beaufschlagt werden, um den Abbremsvorgang zu verkürzen, der jedoch ebenso wie der Beschleunigungsvorgang wegen der geringen zu bewegenden Massen relativ klein ist. Am Ende des Eilhubes der ersten Stange 26 wird die Kupplung 32 aktiviert und dadurch mit der ersten Stange 26 die zweite Stange 31 fest verbunden, welche bis zu diesem Zeit­ punkt ihre Position nicht verändert hat. Das Einpressen der Buch­ se 8 in den Ring 13 erfolgt nun mit konstanter Geschwindigkeit oder mit konstanter Kraft.

Im erstgenannten Falle wird die Kraft in Abhängigkeit vom Weg, im zweiten Fall die Geschwindigkeit in Abhängigkeit vom Weg kontrol­ liert, um Fügefehler erkennen zu können. Am Ende des Fügevorgangs wird die Kupplung 32 wieder gelöst und der Kolben des Pneumatik­ zylinders 17 wieder in die in Fig. 2 dargestellte Ausgangsstel­ lung zurückgeführt. Dabei nimmt die Stirnwand 26′ das Zylinder­ gehäuse 23 der Kupplung 32 und zusammen mit diesem die zweite Stange 31 und den Kolben 30 wieder in die Ausgangslage zurück.

Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten sowie auch die nur allein aus der Zeichnung entnehmbaren Merkmale sind als wei­ tere Ausgestaltungen Bestandteile der Erfindung, auch wenn sie nicht besonders hervorgehoben und insbesondere nicht in den An­ sprüchen erwähnt sind.

Claims (25)

1. Vorschubeinheit mit einem eine erste Antriebeinrich­ tung bildenden Hubzylinder, dessen Kolben mit einer sich in der Bewegungsrichtung des Kolbens erstreckenden ersten Stange fest verbunden ist, und mit einer zweiten Antriebseinrichtung, die eine gleichachsig zur ersten Stange angeordnete, bewegliche zweite Stange aufweist, wobei die eine der beiden Stangen in die zumindest auf einem Teil ihrer Länge hohl ausgebildete andere Stange eintaucht und beide Stangen relativ zueinander bewegbar sind, gekennzeichnet durch eine schaltbare Kupplung (32), mittels deren die beiden Stangen (26, 31) miteinander mechanisch kuppel­ bar sind.

2. Vorschubeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kupplung (32) und die Stangen (26, 31) eine die eine Stange (26) in jeder beliebigen Position relativ zur anderen Stange (31) formschlüssig und/oder kraftschlüssig zu verbinden gestattende Ausbildung haben.

3. Vorschubeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Hubzylinder ein Pneumatikzylinder (17) ist.

4. Vorschubeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die zweite Antriebseinrichtung ein Hydraulikzylinder (20) ist, dessen Kolben (34) mit der längsver­ schiebbaren zweiten Stange (31) verbunden ist.

5. Vorschubeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Antriebseinrichtung einen Elektromotor, vorzugsweise einen Schrittmotor, aufweist, mittels dessen die drehbar gelagerte zweite Stange antreibbar ist.

6. Vorschubeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (32) wenigstens ein radial bezüglich der Stange (31) bewegliches Kupplungselement (35) aufweist, das bei geschlossener Kupplung in Stangenlängs­ richtung formschlüssig mit beiden Stangen (26, 31) in Eingriff steht.

7. Vorschubeinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Innenwand der zumindest auf einem Teil ihrer Länge hohl ausgebildeten Stange (26) mit einer sich in Stangenlängs­ richtung erstreckenden Zahnung, vorzugweise in Form eines Innen­ gewindes (27), für den Eingriff des Kupplungselementes (35) ver­ sehen ist.

8. Vorschubeinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß das Kupplungselement (35) wenigstens einen unvollständi­ gen Gang eines mit dem Innengewinde (27) korrespondierenden Außengewindes aufweist.

9. Vorschubeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (32) einen vorzugsweise pneumatisch betätigbaren Kolben (34) aufweist, dessen Bewegung zumindest in seine eine Endstellung eine zwangsläufige radiale Verschiebung jedes vorhandenen Kupplungselementes (35) bewirkt.

10. Vorschubeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen Mitnehmer (26′) der zumindest auf einem Teil ihrer Länge hohlen Stange (26) für eine Mitnahme der anderen Stange (31) in die Ausgangsstellung bei geöffneter Kupp­ lung (32).

11. Vorschubeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die eine, längsverschiebbare Stange (26) auf ihrer Mantelfläche, vorzugsweise die auf einem Teil ihrer Länge hohle Stange (26) auf ihrer Außenmantelfläche, eine in Stangenlängsrichtung verlaufende Skala bildende Markierungen (28) trägt, auf die ein Sensor (29) ausgerichtet ist.

12. Vorschubeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß an ihrem einen, vorzugsweise durch das freie Ende der zumindest auf einem Teil ihrer Länge hohlen Stange (26) gebildeten Ende eine Verbindungsvorrichtung (43, 44) für ein Werkzeug (7, 9) vorgesehen ist.

13. Vorschubeinheit nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verbindungsvorrichtung ein starr mit der Vor­ schubeinheit und ein starr mit dem Werkzeug verbundenes Teil (43, 44) aufweist, von denen das eine mittels eines Luftkissens schwimmend und quer zur Vorschubrichtung verschieblich auf dem anderen lagerbar ist.

14. Vorschubeinheit nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das eine Teil (43) die Form eines Kegel- oder Pyra­ midenstumpfes, hat das andere Teil (44) als Hohlkörper mit einer korrespondierenden Innenmantelfläche ausgebildet ist und das eine Teil (43) mit Vertiefungen in seiner Mantelfläche versehen ist, in welche Luftzufuhrkanäle münden.

15. Arbeitseinrichtung zum Ausführen eines eine Druck­ kraft benötigenden automatischen Arbeits-, Montage- oder Fügevor­ ganges mit einer die Druckkraft erzeugenden Vorschubeinheit, ins­ besondere einer Vorschubeinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubeinheit (5) an einer Führungseinrichtung (1) vorgesehen ist, mittels deren sie in die für den Arbeitsvorgang richtige Position bewegbar ist, und daß im Abstand von der Arbeitsstelle (11) eine Abstützeinrichtung (2) angeordnet ist, an der die Vorschubeinheit (5) zur Aufnahme ihrer Reaktionskraft in der für den Arbeitsvorgang richtigen Position abstützbar ist.

16. Arbeitseinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Führungseinrichtung ein Roboter (1) ist.

17. Arbeitseinrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützeinrichtung (2) zur Anlage der Vorschubeinheit (5) eine Anlagefläche (15′) in Form einer eine Verschiebung quer zur Vorschubrichtung gestattenden ebenen Fläche hat.

18. Arbeitseinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anlagefläche (15′) mit ein Koordinatensystem bildenden Markierungen (16) versehen ist, die mit einer sich mit der Vorschubeinheit (5) bewegenden Sensoreinrichtung (23) lesbar sind.

19. Arbeitseinrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sensoreinrichtung (23) in einer Vertiefung der an die Anlagefläche (15′) anlegbaren Endfläche der Vorschubein­ heit (5) angeordnet ist.

20. Arbeitseinrichtung nach Anspruch 19, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in einer die Kraft auf die Abstützeinrichtung (2) übertragenden Materialpartie der Vorschubeinheit (5), vor­ zugsweise an dem an die Anlagefläche (15′) anlegbaren Ende der Vorschubeinheit (5), ein Kraftsensor (24) angeordnet ist.

21. Arbeitseinrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sensoreinrichtung (23) und der Kraftsensor (24) zu einer vorzugsweise austauschbaren Baueinheit (21) vereinigt sind.

22. Arbeitseinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubeinheit (5) über Wälzkörper (22) an der Anlagefläche (15′) abgestützt ist.

23. Arbeitseinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 22, gekennzeichnet durch eine schaltbare Haltevorrichtung, die im wirksamen Zustand die Vorschubeinheit (5) kraftschlüssig gegen die Anlagefläche (15′) zieht.

24. Arbeitseinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubeinheit (5) längs­ verschiebbar in einer Führungsbuchse (4) der Führungseinrichtung (1) angeordnet ist, an der wenigstens eine Feder (6) angreift, welche die Vorschubeinheit (5) in Richtung gegen die Anlagefläche (15′) drückt.

25. Arbeitseinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützeinrichtung (2) zug­ leich das Portal eines Portalroboters bildet, dessen Vertikal­ achse von der Vorschubeinheit (5) gebildet wird.