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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum so genannten
Clinchen (Durchsetzfügen)
von Blechen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, insbesondere zum
Clinchen von Fahrzeugblechteilen, worauf sich die folgende Beschreibung lediglich
in beispielhafter Weise bezieht.
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Wie
bekannt ist, umfassen Fahrzeugblechteile, z.B. Türbleche, einen Innenrahmen;
sowie ein Außenblech,
das die Außenkontur
der Karosserie bildet und eine durch eine Reihe von Laschen ausgebildete
Randkante aufweist, wobei die Laschen um 180° auf die Randkante des Innenrahmens
gebogen sind. Im Einzelnen werden die Laschen bei Drücken des
Außenblechs,
so dass ein Winkel von etwa 90° zum
Rest des Blechs gebildet wird, gebildet und werden durch Ausführen von
zwei aufeinander folgenden Biegevorgängen von in etwa 45° zur Kante
des Innenrahmens geclincht.
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Es
ist bekannt, dass Clinchen durch synchrones Bewegen der Clinchwerkzeuge
mittels Hebeln, die von hydraulischen Aktoren betätigt werden,
ausgeführt
wird.
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Eine
andere Lösung
mit hydraulischen Aktoren wird in
EP
1 136 153 offenbart, worauf der Oberbegriff von Anspruch
1 beruht, und umfasst einen C-Typ-Rahmen, der ein Vorbördelwerkzeug
und ein Bördelwerkzeug
trägt und
in einer Arbeitsstellung vorbewegt werden kann. Das Vorbördelwerkzeug wird
durch einen an dem C-Typ-Rahmen
vorgesehenen Schwenkzylinder vorbewegt, und anschließend wird
eine die zu bördelnde
Platte tragende Pressform durch einen Hydraulikzylinder einer Hebevorrichtung, der
an dem C-Typ-Rahmen vorgesehen ist, angehoben, um den Vorbördelvorgang
auszuführen.
Dann wird nach dem Absenken der Pressform und dem Nachbehandeln
des Vorbördelwerkzeugs
die Pressform wieder angehoben und zwischen der Pressform und dem
Bördelwerkzeug
wird ein abschließendes Bördeln ausgeführt.
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Bekannte
Lösungen
der obigen Art sind aber recht komplex und erfordern Hydraulikanlagen,
die relativ schwer zu steuern sind, um die erwünschten Verformungseigenschaften
zu erreichen, sind teuer in der Wartung und können aufgrund von Änderungen
der Eigenschaften des in der Anlage umgewälzten Öls und/oder aufgrund von Austreten
von Öl
aus der Anlage keine einheitliche Kraft an den Clinchwerkzeugen
ausüben.
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Um
die obigen Nachteile zu beseitigen, wurden Einrichtungen entwickelt,
bei denen die Clinchwerkzeuge durch Schwenkelemente gelagert werden,
die durch Nocken betätigende
Anordnungen betrieben werden.
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Zum
Beispiel offenbart
EP 0 724 922 das Ausführen von
zwei aufeinander folgenden Biegevorgängen durch zwei Bördelwerkzeuge,
die in Folge in Betrieb kommen und von Nocken angetrieben werden,
die an einer sich drehenden Antriebswelle angebracht sind.
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Bei
tatsächlichem
Einsatz behindern aber bekannte Einrichtungen dieser Art aufgrund
der unvermeidbaren Größe der Einrichtung
als Ganzes nahe dem Plattenauflagebereich das Laden und Entladen
der geclinchten Platten.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Blech-Clincheinrichtung
an die Hand zu geben, die zum Vorsehen einer unkomplizierten, kostengünstigen
Lösung
der obigen Probleme ausgelegt ist und die gleichzeitig äußerst robust und
präzis
ist.
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Erfindungsgemäß wird eine
Einrichtung zum Clinchen von Blechen nach Anspruch 1 an die Hand gegeben.
Anspruch 14 betrifft eine Clinch-Anordnung, die zwei erfindungsgemäße Clinch-Einrichtungen
umfasst.
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Eine
Ausführung
der Erfindung wird beispielhaft unter Bezug auf die Begleitzeichnungen
beschrieben. Hierbei zeigen:
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1 eine
Ansicht einer bevorzugten Ausführung
einer erfindungsgemäßen Blech-Clinch-Einrichtung
in der Perspektive, wobei der Übersichtlichkeit
halber Teile ausgelassen wurden;
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2 bis 4 schematische
Seitenansichten der Einrichtung von 1 in drei
verschiedenen Betriebsstellungen, wobei der Übersichtlichkeit halber Teile
ausgelassen wurden;
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5 bis 7 Ansichten
größeren Maßstabs von
drei Nocken der Einrichtung der obigen Zeichnungen;
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8 eine
Seitenansicht kleineren Maßstabs
der Einrichtung von 1, wobei der Übersichtlichkeit
halber Teile ausgelassen wurden.
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Die
Ziffer 1 in den Begleitzeichnungen bezeichnet als Ganzes
eine Anordnung zum Clinchen von Blechen und insbesondere zum Fertigstellen
der Kanten von Fahrzeugblechteilen 2, die einen Innenrahmen 3 und
ein Außenblech 4 umfassen.
Das zu clinchende Außenblech 4 wird
zum Beispiel auf einer Presse gebildet und umfasst einen dem Innenrahmen 3 zugewandten
mittleren Teil 5 und an jeder Seite seines Außenumfangs
eine (in 2 durch eine Strichlinie gezeigte)
abstehende Lasche 6, die mit dem Teil 5 einen
Winkel von etwa 90° bildet.
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Clinching
wird zum Beispiel an einer Station ausgeführt, die einen mittleren Bereich 7 zum
Lagern von Blech 2; sowie eine Reihe von Anordnungen 1 umfasst,
die um den Bereich 7 angeordnet sind und gesteuert werden,
um alle Seiten des Außenumfangs des
Außenblechs 4 gleichzeitig
zu clinchen.
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Die
teilweise in 1 gezeigte Anordnung 1 umfasst
zwei Seite an Seite befindliche Einrichtungen 8, 9,
die jeweilige Gelenkwellen 10 umfassen, die koaxial sind,
miteinander durch ein Kreuzgelenkt 11 konstanter Geschwindigkeit
verbunden sind und durch einen Einzelantrieb 13, der bevorzugt
einen Elektromotor mit einer elektromagnetischen Bremse umfasst,
um eine Achse 12 gedreht werden.
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Der
Einfachheit halber betrifft die folgende Beschreibung die Einrichtung 8,
die sich von der Einrichtung 9 nur durch den unterstützenden
Antrieb 13 unterscheidet und daher eigenständig zum
Clinchen von relativ kurzen Laschen 6 verwendet werden kann.
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Die
Einrichtung 8 umfasst einen Boden 15, der in einer
festen Position mit der Station verbunden, z.B. angeschraubt ist;
und einen Rahmen 16, der durch eine Reihe von elektrisch
geschweißten Stahlplatten
gebildet ist, den Antrieb 13 in einer nicht näher dargestellten
Weise lagert und die Welle 10 lagert, die mittels Lagern
angelenkt ist, die relativ starken radialen Lasten widerstehen können.
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Der
Rahmen 16 ist mittels einer Führung von bevorzugt Kugelumlaufausführung und
einer Gleitvorrichtung 17, die zwei parallele, in Querrichtung
beabstandete Führungen 18 umfasst
und die ein Bewegen des Rahmens 16 in einer horizontalen
Richtung 19, die im Wesentlichen senkrecht zur Lasche 6 zum Clinchen
ist, zwischen einer vorderen Grenzposition neben dem Bereich 7 (2 und 3)
und einer eingefahrenen Grenzposition fern vom Bereich 7 (4)
ermöglicht,
mit dem Boden 15 verbunden.
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Unter
Bezug auf 8 wird der Rahmen 16 durch
einen Aktor 20, der sich in einer Zwischenposition zwischen
Antrieb 13 und Boden 15 befindet und durch einen
Pneumatikzylinder gebildet ist, der einen an einem seitlichen Teil 22 des
Bodens 15 befestigten Mantel 21a und eine an einem
Ende des Rahmens 16 befestigte und entlang einer Achse 23 parallel
zur Richtung 19 gleitende Stange 21b umfasst, zwischen
Stellungen bewegt. Im Einzelnen tragen der Teil 22 und
der Rahmen 16 jeweilige abstehende Anschlagelemente 24a, 24b,
die miteinander in Berührung
gebracht werden, um einen Anschlag für die eingefahrene Stellung
des Rahmens 16 zu bilden.
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Unter
Bezug auf die 2 bis 4 wird der Rahmen 16 durch
eine Anschlagvorrichtung 25, die einen Sitz 26 umfasst,
der in einem an dem Boden 15 befestigten Halteelement 27 ausgebildet
ist, in der vorderen Grenzposition gehalten, und ein Stift 28,
der eine zur Achse 12 senkrechte vertikale Achse 30 aufweist,
ist zwischen der Welle 10 und dem Boden 15 angeordnet
und ist in axial gleitender Weise an einer an dem Rahmen 16 befestigten
Führung 29 montiert. Der
Stift 28 wird durch eine Nocken- und Stößelvorrichtung 32 betätigt, so
dass er sich axial zwischen einer abgesenkten eingerückten Position
und einer angehobenen Freigabeposition, die mit dem Sitz 26 greifen
bzw. ihn freigeben, bewegt. Die Vorrichtung 32 umfasst
eine in einer festen Position an der Welle 10 angebrachte
Scheibe 33, die radial durch eine geformte Außenfläche begrenzt
ist, die einen Nocken 34 (5) bildet,
an dem eine Stößelrolle
bzw. ein Nockenstößel 35,
der an dem oberen Ende des Stifts 28 angelenkt ist, rollt.
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Die
Rolle 35 wird durch einen Hebel 38, der einen
Zwischenteil umfasst, der an dem Rahmen 16 um eine Achse
parallel zur Achse 12 angelenkt ist, radial nach oben an
den Nocken 34 gedrückt.
Der Hebel 38 umfasst auch zwei gegenüberliegende Arme 40, 41;
der Arm 40 ist an dem oberen Ende des Stifts 28 angelenkt;
und der Arm 41 wird durch eine vorgespannte Spiralfeder 42,
die zwischen dem Arm 41 und einer an dem Rahmen 16 befestigten
Schulter 43 angeordnet ist, nach unten geschoben.
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An
dem der Rolle 35 gegenüberliegenden Ende
endet der Stift 28 mit einer Sperre 44, die an dem
Hinterende (d.h. an der gegenüberliegenden Seite
zu Bereich 7) durch eine Fläche 45 begrenzt ist, die
in Richtung 19 mit einer komplementären Fläche 46 des Sitzes 26 zusammenwirkt,
wenn sich der Stift 28 in der abgesenkten Position befindet,
und axial verjüngt
und bevorzugt konisch ist, um das Einführen und Herausziehen von Stift 28 zu
unterstützen.
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Wenn
der Rahmen 16 in der vorderen Position arretiert ist, wird
die Lasche 6 durch jeweilige bekannte Werkzeuge 48, 49 zwei
aufeinander folgenden Biegevorgängen
bzw. so genannten „Vorclinch-„ und „Clinch-„Vorgängen unterzogen,
um die Lasche 6 bezüglich
des Teils 5 um einen ersten und zweiten Winkel von etwa
45° entlang
einer Biegelinie parallel zur Achse 12 zu verformen.
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Die
Werkzeuge 48, 49 umfassen jeweilige Messer 50, 51,
die hin zu Bereich 7 ragen, und sind mit jeweiligen lagernden
Schlitten 52, 53 lösbar verbunden, von denen Schlitten 52 in
dem Rahmen 16 aufgenommen ist, zwischen Bereich 7 und
Welle 10 in Richtung 19 angeordnet ist und vertikal
zwischen dem Schlitten 53 und dem Boden 15 angeordnet
ist.
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Die
Schlitten 52, 53 sind durch jeweilige Kraftübertragungen 54, 55 in
der Form von angelenkten Vierecken, insbesondere angelenkten Parallelogrammen,
die jeweils eine vordere und eine hintere Verbindungsstange 56a, 56b und
eine obere und eine untere Verbindungsstange 57a, 57b umfassen und
die unter der Steuerung jeweiliger Nocken- und Stößelbetätigungsvorrichtungen 60, 61 ein
Bewegen der Messer 50, 51 parallel zueinander
in einer Ebene senkrecht zur Achse 12 vor und zurück entlang
jeweiliger Strecken ermöglichen,
an dem Rahmen 16 angelenkt.
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Die
Vorrichtungen 60, 61 umfassen jeweilige Scheiben 62, 63,
die an der Welle 10 in festen Positionen angebracht sind,
voneinander und von der Scheibe 33 axial beabstandet sind
und durch geformte Außenflächen, die
zwei Nocken 64 (6) und 65 (7)
bilden, die jeweilige Stößelrollen
oder Nockenstößel 66, 67 rollen,
radial begrenzt sind.
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Die
Rolle 66 ist an einem hinteren Ende des Schlittens 52 angelenkt,
berührt
den Nocken 64 an einem Punkt, der im Wesentlichen mit der
Achse 12 und dem Messer 50 ausgerichtet ist, und
wird durch eine vorgespannte Spiralfeder 68, die ein einer
horizontalen Stange 69 befestigt ist, radial an den Nocken 64 gedrückt. Im
Einzelnen ist die Stange 69 senkrecht zur Achse 12 und
weist ein an dem Schlitten 52 angelenktes vorderes Ende 70 auf;
und die Feder 68 ist zwischen einer Anschlagmutter 71,
die an dem hinteren Ende der Stange 69 befestigt ist, und
einem Anhang 73, der an dem Rahmen 16 befestigt
ist und durch den die Stange 69 befestigt ist, angeordnet.
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Die
Rolle 67 berührt
dagegen den Nocken 65 an einem gegenüberliegenden Punkt zu den Rollen 35, 66 und
ist an dem hinteren Arm 75 eines Hebels 76 angelenkt,
dessen vorderer Arm durch die Verbindungsstange 57a gebildet
wird. Die Rolle 67 wird durch eine vorgespannte Spiralfeder 78,
die an einer vertikalen Stange 79 angebracht und zwischen
einem an dem unteren Ende der Stange 79 befestigten Anschlag 83 und
einem an dem Rahmen 16 befestigten Anhang 65,
durch den die Stange 79 montiert ist, angeordnet. Das obere
Ende 80 der Stange 79 ist an dem hinteren Arm 81 eines
Hebels 82 angelenkt, dessen vorderer Arm durch die Verbindungsstange 57b ausgebildet
ist.
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Nun
wird ein Betriebszyklus der Einrichtung 8 bezüglich einer
Ruheposition beschrieben, wobei der Rahmen 16 auf die eingefahrene
Stellung gesetzt wird, damit das Blech 2 geladen und an
Bereich 7 befestigt werden kann, und die Rollen 35, 66, 67 werden
auf Nocken 34, 64, 65 entlang jeweiliger
Sektoren 90a, 90b, 90c von konstantem
Radius (5 bis 7) ruhend
angeordnet, um die Messer 50, 51 in der eingefahrenen
Grenzposition zu halten. Nach Betätigen des Aktors 20,
um den Rahmen 16 in die vordere Stellung zu bewegen, wird
der Antrieb 13 betätigt,
um die Welle 10 zu drehen (gegen den Uhrzeigersinn in den 2 bis 7)
und so die Nocken 34, 64, 65 synchron
zu betätigen.
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Zunächst rollt
die Rolle 35 entlang des Nockens 34 auf einen
Sektor 91a hinauf, der einen größeren konstanten Radius als
Sektor 90a hat, und drückt
den Stift 28 in Eingriff mit Sitz 26 und arretiert so
den Rahmen 16 bezüglich
des Bodens 15 (2 und 5).
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Unter
Bezug auf die 2 und 6 rollt
die Rolle 66 dann entlang eines Sektors 91b von
zunehmendem Radius des Nockens 64, um das Messer 50 hin
zur Lasche 6 zu bewegen, und dann entlang eines Sektors 92b,
der weniger stark als Sektor 91b an Radius zunimmt, um
das Messer 50 in Kontakt mit der Lasche 6 zu bewegen
und den ersten Biegevorgang um 45° („Vorclinchen") auszuführen. Die
Rolle 66 rollt dann entlang eines Sektors 93b von
konstantem Radius, um das Messer 50 in der vorderen Grenzposition
zu halten, und dann zurück
zum Sektor 90b entlang eines Sektors 94b von abnehmendem
Radius, um den Schlitten 52 zurückzuziehen.
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Unter
Bezug auf die 3 und 7 rollt nach
Beenden des „Vorclinch"-Vorgangs die Rolle 67 nacheinander
entlang einer Reihe von Sektoren 91c, 92c, 93c, 94c,
die die gleichen Funktionen wie jeweilige Sektoren 91b, 92b, 93b, 94c haben,
um das Messer 51 zu bewegen und den Vorgangs des zweiten
Biegens um 45° („Clinching") auszuführen.
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Wie
in den 4 und 5 gezeigt wird, rollt die Rolle 35 am
Ende des Zyklus zurück
zu Sektor 90a, um den Stift 28 aus dem Sitz 26 freizugeben und
somit den Rahmen 16 freizugeben. Sobald der Antrieb 13 angehalten
wird, wird der Aktor 20 betätigt, um den Rahmen 16 in
die eingefahrene Ruhestellung zum Entfernen von Blech 2 von
Bereich 7 zu bewegen.
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Die
Vorrichtung 17 sieht daher an der Clinch-Station das Erhalten
eines recht beträchtlichen
Raums zum Laden, Arretieren und Entfernen des Blechs 2 vor,
während
gleichzeitig Stabilität,
Festigkeit und daher ein relativ hoher Grad an Betriebsgenauigkeit
der Einrichtung 8 sichergestellt werden.
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Tatsächlich ermöglicht das
Bewegen von Rahmen 16, Welle 10, Vorrichtungen 32, 60, 61 und Schlitten 52, 53 zusammen
das Festlegen einer präzisen
vorderen Arbeitsstellung des Rahmens 16 bezüglich des
Bodens 15, das Minimieren der Anzahl an Nocken, die die
Schlitten 52, 53 betätigen, und somit das Reduzieren
von Fehlern beim Positionieren der Messer 50, 51,
was durch Spiel und Verschleiß verursacht
wird.
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Neben
dem Arretieren des Rahmens 16 in einer präzisen vorbestimmten
Arbeitsstellung trägt
die Vorrichtung 25 auch die während der Vorgänge des „Vorclinchens" und „Clinchen" erzeugten Lasten.
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Die
Einrichtung 8 ist äußerst unkompliziert, da
sie eine relativ kleine Anzahl an Bestandteilen umfasst und die
Vorrichtung 25 mittels einer Vorrichtung 32, die
den Vorrichtungen 60, 61 ähnelt, betätigt.
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Die
Einrichtung 8 ist höchst
zuverlässig,
da die Messer 50, 51 und der Stift 28 voll
mechanisch ohne komplexe Elektronik oder andere Steuerungen durch
eine einzige Betätigungswelle 10,
die direkt durch einen einzigen Antrieb 13 gedreht wird,
gesteuert werden.
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Das
Verwenden einer einzigen Welle 10, die alle Nocken 34, 64, 65 trägt, verringert
auch stark ein Spiel zwischen den Bestandteilen der Einrichtung 8.
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Die
Einrichtung 8 ist auch dank der relativen Winkelstellung
der Rollen 35, 66, 67 äußerst kompakt und
ist durch die Austauschbarkeit und Auswählbarkeit der Werkzeuge 48, 49 und
der Nocken 34, 64, 65 gemäß der Größe und des
Widerstands des zu biegenden Materials sehr vielseitig.
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Die
Anordnung 1 ermöglicht
das Biegen relativ langer Laschen unter Verwenden eines einzigen Antriebs 13 und
das Aufrechterhalten einer perfekten Zeitsteuerung der Drehung der
Wellen 10 der Einrichtungen 8 und 9.
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Offensichtlich
können
an der Anordnung 1 und den Einrichtungen 8, 9,
die hierin beschrieben wurden, Änderungen
vorgenommen werden, ohne jedoch vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen,
der durch die beigefügten
Ansprüche
festgelegt wird.
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Insbesondere
können
sich die Nocken von den dargestellten unterscheiden, z.B. können sie statt
durch Außenflächen der
Scheiben 33, 62, 63 durch geformte Nuten
ausgebildet sein und/oder können
synchron durch etwas anderes als die beschriebene Welle 10 betätigt werden.
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Ferner
kann der Rahmen 16 durch etwas anderes als den Aktor 20 zwischen
der vorderen und der eingefahrenen Stellung bewegt werden, und/oder die
Schlitten 52, 53 können anders als beschrieben, z.B.
mittels Führungsvorrichtungen,
an dem Rahmen 16 angebracht werden.