DE4139347A1 - Druckfuegespannvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckfügespannvorrichtung für das bleibend feste Zusammenfügen zweier zueinander wäh­ rend des Druckfügens zusammengespannter Bleche mittels einer stationären Matrize, gegen die ein Patrizenstempel drückbar ist.

Bezüglich des sogenannten Druckfügens zum bleibend festen Verbinden zweier Bleche wird auf die EP 02 15 449 und 02 84 902 verwiesen. Bisher mußten die zu verbindenden Teile in eine Spannvorrichtung eingelegt und gespannt werden. Danach fuhr die Vorrichtung in die sogenannte Heftstation, wo die Teile zunächst miteinander in ihrer Lage geheftet wurden. Danach wurde in einer zweiten Sta­ tion das eigentliche Verbinden der Teile miteinander vor­ genommen. Versuche, das Spannen und das Druckfügen in der gleichen Vorrichtung durchzuführen, schlugen aus ver­ schiedenen Gründen fehl. Zum einen wird zum Druckfügen selbst eine wesentlich höhere Kraft benötigt als zum Spannen, und zum anderen gab es Werkzeugbeschädigungen, wenn beispielsweise keine Teile in die Vorrichtung einge­ legt waren und das kombinierte Werkzeug betätigt wurde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckfüge­ spannvorrichtung zu schaffen, die es, ohne daß irgendet­ was versetzt oder verstellt werden muß, ermöglicht, beide Vorgänge, nämlich Zusammenspannen der beiden Bleche bzw. Platten und Verbinden durch Druckfügen in der gleichen Vorrichtung durchzuführen und dies verbunden mit der Maß­ gabe, daß beim Druckfügen ein größerer Druck ausgeübt werden kann als beim Spannen.

Diese Aufgabe ist mit einer Druckfügespannvorrichtung nach der Erfindung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich nach den Unteransprüchen.

Mit dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung werden also zunächst die beiden zu verbindenden Platten in der ge­ wünschten Lage zueinander durch Zusammenspannen fixiert, wonach der Fügehub an den zusammengespannten Blechen er­ folgt, was noch näher erläutert wird. Dabei muß, wie ge­ sagt und gefordert, keinerlei Veränderung an der Vorrich­ tung vorgenommen werden. Da Punktverschweißungen eben­ falls eine entsprechende Druckaufbringung an der Schweiß­ stelle verlangen, ist im übrigen die erfindungsgemäße Spannvorrichtung auch für Punktverschweißungen verwend­ bar, wobei lediglich die Matrize und der Patrizenstempel als Punktschweißelektroden auszubilden sind. Vorzugsweise wird die Spannmechanik in Form einer an sich bekannten Kniehebelspannmechanik ausgebildet.

Um die Druckfügespannvorrichtung so kompakt und raumspa­ rend wie möglich auszubilden und die Einspannseite der Vorrichtung freizuhalten, ist vorgesehen, daß die Druck­ hebelmechanik in bezug auf die Matrizen/Patrizenanordnung hinter und über der Kniehebelspannmechanik angeordnet ist.

Obgleich die Antriebe auch elektrische sein können, kom­ men, wie bei Spannvorrichtungen in der Mehrzahl der Falle üblich, bevorzugt für die Antriebe Betätigungszylinder mit beidseitig für den Vorschub und den Rückzug beauf­ schlagbaren Kolben in Frage. In diesem Falle, d. h., bei Ausbildung der Antriebe als Druckzylinder, ist vorteil­ haft mindestens der den einen Antrieb bildende Zylinder als Flachzylinder ausgebildet und dieser mit seiner Flachseite dem anderen Zylinder zugeordnet. Dabei dient der Flachzylinder (bspw. mit ovalen Querschnitt) als Be­ tätigungszylinder für die Kniehebelspannmechanik, die, wie erwähnt, nur die erforderliche Spannkraft für das Zu­ sammenspannen der beiden Bleche aufzubringen hat.

Die Kniehebelspannmechanik ist vorteilhaft so ausgelegt und ausgebildet, daß diese bei Klemmspannung in sich eine Übertotpunktverriegelungsstellung einnimmt, was keiner näheren Erläuterung bedarf, da hinlänglich bekannt. Was nun das Herausfahren aus dieser Übertotpunktstellung be­ trifft, so besteht eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung darin, daß der Druckarm der Druckhebelmechanik auf der Seite der Kniehebelspannmecha­ nik mit einer bogenförmigen Ausnehmung versehen und diese über dem Ende des Stellgliedes der Kniehebelspannmechanik angeordnet ist. Beim Öffnen der ganzen Vorrichtung nach erfolgtem Druckfügen bzw. Punktschweißen legt sich da­ durch die Ausnehmung auf das Ende des Stellgliedes der Kniehebelspannmechanik auf und drückt diese bei drucklos gemachtem Antrieb aus der Übertotpunktsverriegelung her­ aus, d. h., der Rückstellhub für die Kniehebelspannmecha­ nik kann mit geringer als sonst üblicher Druckbeaufschla­ gung erfolgen.

Die erfindungsgemäße Druckfügespannvorrichtung und wei­ tere vorteilhafte Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungs­ beispieles näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung,

Fig. 2 teilweise im Schnitt und ebenfalls in Seiten­ ansicht die Vorrichtung gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 die Vorrichtung gemäß Fig. 1 im Schnitt längs Linie III-III in Fig. 2.

Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, ist in einem mit zwei separaten und nacheinander separat betätigbaren Antrieben 3, 4 versehenen Kopfstück 5 des Ausführungsbei­ spieles eine mit dem ersten Antrieb 3 betätigbare Kniehebelspannmechanik 6 angeordnet, deren den Patrizen­ stempel 2 enthaltendes und am Kopfstück 5 schwenkbar ge­ lagertes Endglied 7 gegen die am Kopfstück 5 stationär angeordnete Matrize 2 schwenkbar ist. Der Kniehebelspann­ mechanik 6 ist eine mit dem zweiten Antrieb 4 betätigbare Druckhebelmechanik 8 zugeordnet, deren Druckarm 9 über einen als Druckglied ausgebildeten und am Endglied 7 schwenkbar gelagerten Kipphebel 10 mit dem Endglied 7 ge­ lenkig verbunden ist.

Die Öffnungsstellung der Vorrichtung ist dabei in Fig. 2 zum Teil strichpunktiert angedeutet. In dieser Stellung werden die beiden zu verbindenden Bleche (nicht darge­ stellt) auf die Matrize 2 bzw. den Matrizenhalter 17 auf­ gelegt. Nun wird zunächst bei belüftetem Antrieb 4 der Antrieb 3 mit Druck beaufschlagt, wobei die Bewegung des Stellgliedes 14 (Kolbenstange) über ein Zwischenglied 6′ in eine Schwenkbewegung des Endgliedes 7 auf den Matri­ zenhalter 17 zu umgesetzt wird, d. h., die beiden Bleche werden unverrückbar zwischen den) Endglied 7 und dem Ma­ trizenhalter 17 eingespannt. Das Endglied 7 (Spannarm) schwenkt dabei um die Achse 7′, die im Kopfstück 5 sitzt. Da das Endglied 7 über den Kipphebel 10 mit dem Druckarm 9, wie dargestellt, verbunden ist, wird die Druckhebelme­ chanik 8, bestehend aus dem Stellglied 15 (Kolbenstange des Antriebs 4) und dem Druckarm 9 in die übertotpunkts­ verriegelte Schließ- bzw. Spannstellung des Endgliedes 7 mitgeschleppt.

Nunmehr wird der Zylinder 4′ mit Druck beaufschlagt, wo­ bei die Hubbewegung des Stellgliedes 15 via Druckarm 9 in eine Kippbewegung (vom Punkt A nach B) des um die Achse 10′ am Endglied 7 schwenkbaren Kipphebels 10 umgesetzt wird. Mit dieser Kippbewegung wird aber mit einer Druck­ rolle 18 Druck auf den Patrizenstempel 2 ausgeübt, der die beiden Bleche dann durch Druckfügung in der Matrize l miteinander verbindet.

Zum Öffnen der Vorrichtung wird der Zylinder 4′ bzw. des­ sen Kolben von der anderen Seite beaufschlagt, wodurch der Patrizenstempel 2 aus der Fügestelle herausgezogen wird. Der Druckarm 9 trifft dabei mit seiner bogenförmi­ gen Ausnehmung 13 auf das Zwischenglied 6′ bzw. das Ende des Stellgliedes 14, wodurch die Übertotpunktsverriegelung der Kniehebelstellmechanik 6 bzw. des Endgliedes 7 gelöst wird. Entsprechend gesteuert ist beim öffnen der Zylinder 3′ druckfrei gestellt, und die Druckhebelmecha­ nik 9 schleppt, da über den Kipphebel 10 gekoppelt, die Spannmechanik SM bzw. 6 einfach mit in die Öffnungsstel­ lung, bei der dann die verbundenen Bleche entnommen wer­ den können.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist dem im End­ glied 7 auswechselbar gelagerten Patrizenstempel 2 betä­ tigungsseitig ein Mitnehmerstück 11 am Endglied 7 zuge­ ordnet, und der Kipphebel 10 ist mit einem mit dem Mit­ nehmerstück 11 in Wirkverbindung bringbarer Hubfortsatz 12 versehen.

Damit wird beim Rückstellhub des Zylinders 4′ und der da­ mit beginnenden Kippbewegung des Kipphebels 10 im Uhrzei­ gersinn um die Achse 10′ das Mitnehmerstück 11 vom Hub­ fortsatz 12 angehoben und damit der Patrizenstempel 2 aus der Druckfügestelle herausgezogen.

Für die Einstellung des Fügehubes ist, wie ebenfalls aus Fig. 2 ersichtlich, am Kopfstück 5 axial über dem Stell­ glied 15 ein einstellbarer Fügehubbegrenzungsanschlag 16 vorgesehen. Zum Einstellen bzgl. der zu verarbeitenden Blechstärken ist außerdem vorteilhaft ein entsprechend bemessenes Vierkantpaßstück (22) zwischen dem Gelenk­ fortsatz 7′′ des Endgliedes 7 und dem Matrizenhalter 17 bzw. dem diesen tragenden Kragstück 17′ angeordnet. Die Bemessung des Paßstückes 22 und der Fügehubbegrenzungsan­ schlag 16 müssen natürlich genau aufeinander abgestimmt sein. Außerdem wird mit diesen Elementen dafür gesorgt, daß bei ggf. nicht eingelegten Blechen keine Beschädigun­ gen an Patrize und Matrize auftreten können.

Die Matrize 1 selbst ist auswechselbar in einem ebenfalls auswechselbar am Kopfstück 5 angeordneten Matrizenhalter 17 angeordnet, der seinerseits höheneinstellbar am Kopf­ stück 5 sitzt, und damit unterschiedlichen Blechstärken Rechnung tragen zu können. Für diese Einstellbarkeit sitzt der Matrizenhalter 17 auf einem Kragstück 17′, das mittels Schrauben 19 am Kopfstück 5 fixiert wird. Eine bodenseitige Stellschraube 20 sorgt dabei für eine aus­ reichende Fixierung gegen den aus entgegengesetzter Rich­ tung wirksam werdenden Fügedruck. Für die notwendigen Folgesteuerungen der Antriebe 3, 4 sorgen, wie in Fig. 1 dargestellt, entsprechend angeordnete Endstellungssenso­ ren 18 (bspw. Mikroschalter), deren Kabelführungen ge­ meinsam über einen Kabelanschluß 21 zur Steuerung der Druckbeaufschlagung der Antriebe 3, 4 führen.

Claims (12)

1. Druckfügespannvorrichtung für das bleibend feste Zu­ sammenfügen zweier zueinander während des Druckfügens zusammengespannter Bleche mittels einer stationären Matrize (1), gegen die ein Patrizenstempel (2) drück­ bar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in einem mit zwei separaten und nacheinander se­ parat betätigbaren) Antrieben (3, 4) versehenen Kopf­ stück (5) der Vorrichtung eine mit dem ersten Antrieb (3) betätigbare Spannmechanik (SM) angeordnet ist, deren den Patrizenstempel (2) enthaltendes und am Kopfstück (5) schwenkbar gelagertes Endglied (7) ge­ gen die am Kopfstück (5) stationär angeordnete Ma­ trize (1) schwenkbar ist, und daß der Spannmechanik (SM) eine mit dem zweiten Antrieb (4) betätigbare Druckhebelmechanik (8) zugeordnet ist, deren Druckarm (9) über einen als Druckglied ausgebildeten und am Endglied (7) schwenkbar gelagerten Kipphebel (10) mit dem Endglied (7) gelenkig verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannmechanik (SM) in Form einer Kniehebel­ spannmechanik (6) ausgebildet ist, bestehend aus ei­ nem Stellglied (14), einem Zwischenglied (6′) und aus dem am Kopfstück (5) gelagerten, den Spannhebel bil­ denden Endglied (7).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckhebelmechanik (8) in bezug auf die Ma­ trizen/Patrizenanordnung hinter und über der Kniehe­ belspannmechanik (6) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbildung der Antriebe (3, 4) als Druckzy­ linder (3′, 4′) mindestens der den Antrieb (3) bil­ dende Zylinder (3′) als Flachzylinder ausgebildet und dieser mit seiner Flachseite dem anderen Zylinder (4′) zugeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem im Endglied (7) auswechselbar gelagerten Pa­ trizenstempel (2) betätigungsseitig ein Mitnehmer­ stück (11) am Endglied (7) zugeordnet und der Kipphe­ bel (10) mit einem mit dem Mitnehmerstück (11) in Wirkverbindung bringbarer Hubfortsatz versehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckarm (9) auf der Seite der Kniehebel­ spannmechanik (6) mit einer bogenförmigen Ausnehmung (13) versehen und diese über dem Ende des Stellglie­ des (14) der Kniehebelspannmechanik (6) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß axial über dem Stellglied (15) der Druckhebelme­ chanik (8) am Kopfstück (5) ein einstellbarer Füge­ hubbegrenzungsanschlag (16) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize (1) auswechselbar in einem ebenfalls auswechselbar am Kopfstück (5) angeordneten Matrizen­ halter (17) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Matrizenhalter (17) einstellbar am Kopfstück (5) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize (1) und der Patrizenstempel (2) als Punktschweißelektroden ausgebildet sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Kniehebelspannmechanik (6) als auch die Druckhebelmechanik (8) mit Endstellungssensoren (18) versehen sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gelenkfortsatz (7′′) des Endgliedes (7) und dem Matrizenhalter (17, 17′) ein Vierkantpaß­ stück (22) angeordnet ist.