DE2915327C2 - Arbeitsmaschine mit Fingerschutzeinrichtung für das bewegbare Oberwerkzeug - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezweckt die Verbesserung und Weiterbildung der Arbeitsmaschine zum Einsetzen von Nieten, Druckknöpfen od. Ösen nach dem Patent 25 56 516.6.
• Diese Maschine nach dem Hauptpatent besteht aus einem gegen ein Unterwerkzeug bewegbaren Oberwerkzeug, das von einer Hauptantriebswelle über einen Exzenter angetrieben wird. Das Oberwerkzeug ist von einer als zangenartiger Werkstückniederhalter ausgebildeten Fingerschutzeinrichtung umgeben, die über eine Steuernocke und einen Kniehebel gegenüber dem Oberwerkzeug voreilend angetrieben ist. Auf die Hauptantriebswelle wirkt ein elektrischer Antriebsmotor mit einer Schalteinrichtung für eine Bremse. Zum Antrieb der Fingerschutzeinrichtung ist der aus zwei Winkelhebeln bestehende, an einer Lagerachse des Maschinengehäuses schwenkbar gelagerte und in Strecklage wirkende Kniehebel mit der Hauptantriebswelle über den Steuernocken so verbunden, daß die Bewegung des Arbeitsstößels und der Fingerschutzeinrichtung gleichzeitig beginnt, danach aber bereichsweise unterschiedlich schnell verläuft. Die Schalteinrichtung für die Bremse ist an den beiden Hebeln des Kniehebels befestigt.
• Nach dem Hauptpatent ist also die Arbeitsmaschine mit einer am starren Auslegerarm befestigten Stoffauflage ausgestattet, die somit gegenüber dem ebenfalls im starren Auslegerarm feststehend angeordneten Unterwerkzeug keine Relativbewegung ausführen kann. Wird bei diesen Anordnungsverhältnissen nach dem Hauptpatent der als Fingerschutz wirkende zangenartige Werkstückniederhalter bei der Verarbeitung von Gegenständen extremer Bauhöhe auf das Werkstück abgesenkt, so kann es vorkommen, daß der Verarbeitungsvorgang wegen der großen Bauhöhe schon in einem Abstand von der Werkstückauflage beginnt, der größer ist, als der Sicherheitsabstand. Der nach dem Hauptpatent gestaltete Antrieb des Handschutzmittels wird also eine Bearbeitung hoher Werkstücke nicht zulassen, da der zu verarbeitende Gegenstand an sich wie ein im Bewegungsweg des Fingeschutzes liegender Gegenstand wirkt und zum Abschalten des Maschinenantriebs führt. Will man mit der Anordnung nach dem Hauptpatent also hohe Gegenstände verarbeiten, so ist es erforderlich, die Antriebsmittel für den Fingerschutz abzuändern, derart, daß der Sicherheitsabstand nicht auf die Werkstückauflage, sondern auf einen in anderer Höhe gelegenen Bezugspunkt bezogen wird.
• Die Beseitigung dieses Nachteils des Hauptpatents ist der Zweck der vorliegenden Erfindung, der die Aufgabe zugrunde gelegt ist, die Werkstückauflage gegenüber dem Unterwerkzeug abschwenkbar zu machen und die Abschwenkbewegung der Werkstückauflage in Abhängigkeit von der Bewegung des Pressenstößels so zu steuern, daß der Sicherheitsabstand des Fingerschutzes selbsttätig gegenüber dem Auslegerarm eingehalten. wird.
• Die Lösung dieser Aufgabe bei einer gattungsgemäßen Arbeitsmaschine erfolgt durch die Merkmale des Kennzeichenteils des Anspruchs 1.
• Es empfiehlt sich weiterhin, die Vorspannung der Verschieblichkeit des Unterwerkzeugs im Auslegerarm einstellbar zu machen, damit der maximale Druck für das Nietteil auch dann nicht überschritten wird - und das Nietgut somit nicht deformiert wird -, wenn nach Einstellung der Arbeitsmaschine auf zweilagige Werkstücke auf die Bearbeitung eines vierlagigen Werkstücks übergegangen wird.
• Wegen Einzelheiten der Aufgabenlösung wird auf die Patentansprüche und die nachfolgende Beschreibung verwiesen.
• Die zeichnerischen Unterlagen stellen dar
• Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel der vollständigen Arbeitsmaschine in perspektivischer Darstellung,
• Fig. 2 eine schematische Darstellung der Arbeitsmaschine nach Fig. 1 in der Beschickungs- oder Ruhestellung,
• Fig. 3 Ansicht wie Fig. 2, jedoch während eines Arbeitshubes, wobei der Schwenkarm noch in seiner oberen Ausgangsstellung steht,
• Fig. 4 Ansicht wie Fig. 2, jedoch am Ende eines Arbeitshubes, wobei der Schwenkarm in seiner unteren Stellung und der Pressenstößel in Tiefstellung steht,
• Fig. 5 eine schematische Darstellung des vorderen Teiles des Auslegerarmes, mit dem auf Anschlag ausgefahrenen Schwenkarm,
• Fig. 7 Ansicht gemäß Fig. 4, jedoch für das zweite Ausführungsbeispiel.
• Die Arbeitsmaschine zum Ansetzen von Nieten, Druckknöpfen, Ösen u. dgl., an welcher die Erfindung verwirklicht wird, besteht aus einem Maschinenständer 1, auf dem der Pressenkörper 2 in günstiger Arbeitshöhe montiert ist. Seitlich am Pressenkörper 2 sind nicht dargestellte Magazine angeordnet, die über Zuführungsschienen 15 die zu verarbeitenden Teile den im Zuführungsschieber 12 angeordneten Einschubwerkzeugen 13 zuleiten und dort in die richtige Einsetzposition bringen. Der das Oberwerkzeug 7 tragende Pressenstößel 6 ist am Pressenkörper 2 gegen das Unterwerkzeug 14 bewegbar geführt und wird im Falle der formschlüssigen Ausführung des Antriebsexzenters 4 von diesem selbst, im Falle einer kraftschlüssigen Arbeitsweise durch eine Rückholfeder in die obere Ruhestellung oder Ausgangsstellung gebracht. Das Unterwerkzeug 14 ist mit der Werkstückauflage 19 im vorderen Teil des Auslegerarms 11 untergebracht, dessen hinterer Teil als Führung für den Zuführungsschieber 12 ausgebildet ist und vorne die Einschubwerkzeuge 13 trägt. Der als zangenartiger Werkstückniederhalter ausgebildete Fingerschutz 10 umschließt das Oberwerkzeug 7 und wird mittels des Lenkers 27 mit dem aus dem Kniehebelgetriebe 9 und der auf der Hauptantriebswelle 3 befestigten Steuerkurve 8 bestehenden Fingerschutzantrieb im Sinne des Hauptpatents verbunden. Die Arbeitsbewegung des Pressenstößels 6 wird von der Hauptantriebswelle 3 mittels des Antriebsexzenters 4 abgeleitet. Dieser bisher beschriebene Aufbau der Arbeitsmaschine entspricht noch dem Gegenstand des Hauptpatents.
• Abweichend vom Hauptpatent ist nach der Erfindung die Werkstückauflage 19 nicht mehr starr am Auslegerarm 11, sondern auf einem Schwenkarm 18 befestigt, der mit seinem anderen Ende an einem Lagerauge 16 mittels eines quer zum Schwenkarm 18 sich erstrekkenden Bolzens 17 schwenkbar gelagert ist. Das Lagerauge 16 bildet einen Teil des Auslegerarmes 11, so daß der Schwenkarm 18 am und im Auslegerarm 11 angeordnet ist. Zur von der Pressenstößelbewegung abhängigen Steuerung der Schwenkbewegung des Schwenkarms 18 wird der Antrieb des bei derartigen Maschinen üblichen Zuführungsschiebers 12 verwendet: Zu diesem besonderen Zweck wird in den Zuführungsschieber 12 eine offene Kurvennut 21 eingearbeitet, mit der eine am Schwenkarm 18 angeordnete Steuerrolle 20 zusammenwirkt. Die Kurvennut 21 ist an ihrem dem Lagerbolzen 17 zugekehrten geschlossenen Ende mit parallel verlaufenden oberen und unteren Führungsflächen versehen, die im Abstand des Durchmessers der Steuerrolle 20 liegen. Die obere Führungsfläche der Kurvennut 21 setzt sich über den ganzen Bewegungsraum des Zuführungsschiebers 12 nach vorne fort, während die untere Führungsfläche der Kurvennut 21 von einer bestimmten Stelle an nach vorne abfällt. Die Kurvennut 21 ist also so gestaltet, daß bei Stellung der Steuerrolle 20 im Teil mit parallelen Führungsflächen der Schwenkarm 18 mit der Werkstückauflage 19 in seiner oberen Endlage gehalten und dort gegen eine Abwärtsbewegung verriegelt ist. Erst wenn die Steuerrolle 20 im Bereich der abfallenden unteren Führungsfläche der Kurvennut 21 liegt, bekommt der Schwenkarm 18 und die Werkstückauflage 19 die Möglichkeit, unter der Wirkung des Pressenstößels 6 nach unten auszuweichen.
• Die waagerechte Bewegung des am vorderen Ende mit den Einschubwerkzeugen 13 versehenen Zuführungsschiebers 12 wird von einem am Pressenstößel 6 angeordneten Gabelstück 25 abgeleitet, wobei mittels einer Rolle 24 ein bei 23 gehäusefest gelagerter zweiarmiger Steuerhebel 22 in Schwenkbewegung versetzt wird, die mittels eines vom Zuführungsschieber 12 getragenen Gelenkbolzens 26 und einer zugehörigen Führung am Ende des Steuerhebels 22 in eine waagerechte Bewegung des Zuführungsschiebers 12 umgewandelt wird. Die beschriebenen Getriebemittel sind so bemessen, daß zu Beginn des Arbeitsvorgangs gemäß Fig. 2 der Zuführungsschieber 12 in seiner vorderen Endstellung sich befindet und der Schwenkarm 18 mit Werkstückauflage 19 in ihrer oberen Stellung verriegelt sind. Mit Beginn der Pressenstößelbewegung wird der Zuführungsschieber 12 nach links gemäß Fig. 2 verschoben, wobei der Schwenkarm 18 und die Werkstückauflage 19 zunächst noch einige Zeit in der oberen verriegelten Lage stehen bleiben, wie Fig. 3 zeigt, wobei allerdings die Einschubwerkzeuge 13 bereits außerhalb der Arbeitsstelle liegen. Bei weiterem Fortschritt der Pressenstößelbewegung gelangt die Steuerrolle 20 in den abfallenden Teil der Kurvennut 21, so daß nunmehr unter der Wirkung des Pressenstößels der Schwenkarm 18 und die Werkstückauflage 19 nach unten ausweichen, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist.
• Da die Ausweichbewegung des Schwenkarms 18 von dem im Auslegerarm 11 angeordneten Unterwerkzeug 14 mitgemacht werden muß, ist letzteres im Auslegerarm 11 in der Richtung der Pressenstößelbewegung beweglich gelagert. Da das Unterwerkzeug 14 beim Arbeitsvorgang gegenüber dem Oberwerkzeug 7 des Pressenstößels 6 ein Widerlager bilden muß, erfolgt die Ausweichbewegung des Unterwerkzeugs 14 gegen ein Vorspannmittel, das gemäß den Fig. 1, 4 und 5 aus einer Feder 34 besteht, die über einen am Auslegerarm 11 gelagerten und als Winkelhebel ausgebildeten Druckausgleichshebel 29 auf das untere Ende des Unterwerkzeugs 14 wirkt. Vorzugsweise wird die Feder 34 als ein auf einer Führungsstange 35 angeordnetes einstellbares Federpaket ausgebildet. Auf dem Lagerbolzen 30 des Druckausgleichshebels 29 ist ein auf dem Lagerbolzen 30 winklig verstellbarer Klemmhebel 31 durch Klemmsitz verstellbar, aber festsitzend verbunden. Der Klemmhebel 31 trägt an seinem Vorderende einen Anschlagstift 32, an welchem die Abwärtsbewegung des Schwenkarms 18 gestoppt wird und welcher durch Verdrehung des Klemmhebels 31 um die Achse des Lagerbolzens 30 einstellbar ist zur Anpassung an unterschiedliche Werkstückdicken. Wegen der Möglichkeit der Federkrafteinstellung des Federpakets 34 ist eine Überlastsicherung gegeben, so daß der auf das Unterwerkzeug 14 ausgeübte Widerlagerdruck des Druckausgleichshebels 29 nicht größer wird, als dies die zulässige Deformierung der aufzusetzenden Teile zuläßt.
• Mit dem beschriebenen erfindungsgemäßen Schwenkarmantrieb wird somit ermöglicht, daß der Schwenkarm 18 mit der vorne von ihm getragenen Werkstückauflage 19 so lange in seiner oberen Stellung stehen und verriegelt bleibt, bis der voreilend angetriebene Fingerschutz 10 den Sicherheitsabstand zu der Werkstückauflage 19 erreicht hat. Auch bei extrem hohen Werkstücken ist die Sicherheit gewährleistet, da die Verformungsarbeit auch bei solchen Gegenständen bei abgesenktem Fingerschutz 10 und unter Ausweichbewegung der Werkstückauflage 19 durchgeführt wird. Die Erfindung ermöglicht, daß beim Ansetzvorgang die Werkstückauflage 19 mindestens um den Betrag der Werkstückdicke und der Verkürzung des Niethalses der anzusetzenden Teile nach unten ausweicht, um ein Verziehen, bzw. Ausbeulen des Werkstücks zu vermeiden. Durch die Anordnung des Druckausgleichshebels 29 können unterschiedlich dicke Werkstücke ohne Verstellen der Arbeitsmaschine verarbeitet werden.
• Die Fig. 6 und 7 zeigen an einem zweiten Ausführungsbeispiel eine Variante für den Antrieb des Schwenkarms 18, bei welchem die Kurvennut 21 in dem Zuführungsschieber 12 vermieden wird. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel wird der Schwenkarm 18 durch einen Gelenkkopf 39 und eine zweiteilige Betätigungsstange 37, 38 angetrieben. Die Betätigungsstangen 37, 38 tragen einen Mitnehmer 41 und sind in einem am Antriebshebel 5 der Arbeitsmaschine befestigten Gelenkbolzen 40 geführt. Eine Druckfeder 42 drückt die Betätigungsstange 37 nach oben, so daß in der Ausgangslage des Antriebshebels 5 der Mitnehmer 41 nicht am Gelenkbolzen 40 anliegt. Bei Betätigung der Maschine wird der Fingerschutz 10 voreilend angetrieben, wobei sich der Pressenstößel 6 bis zur Erreichung des Sicherheitsabstandes nur geringfügig nach unten bewegt hat und der Antriebshebel 5 sich dabei nur soviel verlagert hat, daß der Gelenkbolzen 40 noch nicht auf dem Mitnehmer 41 aufsitzt, und daß durch Ausdehnen der vorgespannten Druckfeder 42 der Schwenkarm 18 noch in oberster Stellung steht. Im weiteren Verlauf des Abwärtshubes des Pressenstößels 6 und der Verlagerung des Antriebshebels 5 setzt der Gelenkbolzen 40 auf den Mitnehmer 41 auf und drückt diesen nach unten, so daß auch der Schwenkarm 18 und die Werkstückauflage 19 nach unten ausschwenken. Fährt der Schwenkarm 18 in seiner tiefsten Stellung auf den Anschlag (vgl. Stift 32 in Fig. 5) auf, so wird der noch verbleibende Überhub der Betätigungsstangen 37 und 38 gemäß Fig. 6 durch einen zwischen diesen beiden Stangen 37 und 38 als Verbindungsstück angeordneten gefederten Längenausgleich 43 aufgenommen. Fährt der Pressenstößel 6 wieder in die Ruhelage zurück, so geht auch der Antriebshebel 5 in seine Ausgangslage zurück, wobei durch Einwirkung der Druckfeder 42 der Schwenkarm 18 wieder in die obere Ausgangsstellung gezogen wird und der gefederte Längenausgleich 43 wieder zurückgestellt wird. Durch Anlage des Schwenkarms 18 an der Maschinenabdeckung 44 ist die obere Lage des Schwenkarms 18 präzisiert.
• Selbstverständlich können bei beiden Ausführungsvarianten an Stelle der winkelhebelförmigen Antriebsglieder für den Fingerschutz 10 auch gerade Antriebslaschen eingesetzt werden.
• Die Funktion der erfindungsgemäßen Anordnung wird zusätzlich am 1. Ausführungsbeispiel wie folgt kurz umrissen:
• Fig. 1 und 2 zeigen die Arbeitsmaschine in der sogenannten Ausgangs- oder Beschickungsstellung. Nach Einschalten der Maschine wird der Fingerschutz 10 voreilend gegenüber dem Pressenstößel 6 auf die Werkstückauflage 19 abgesenkt. Bei Erreichen des Sicherheitsabstands des Fingerschutzes 10 hat die Hauptantriebswelle 3 nur eine geringfügige Bewegung ausgeführt, so daß gemäß Fig. 3 die Steuerrolle 20 noch im engen Teil der Kurvennut 21 und der Schwenkarm 18 somit in seiner oberen Stellung liegt, wobei allerdings die Einschubwerkzeuge 13 bereits die Arbeitsstelle verlassen haben.
• Bei weiterer Umdrehung der Hauptantriebswelle 3 senkt sich der Pressenstößel 6 weiter ab und beginnt seine Verformungsarbeit. Dabei gelangt die Steuerrolle 20 in den erweiterten Teil der Kurvennut 21 und läßt gemäß Fig. 4 den Schwenkarm 18 in seine Tiefstellung absinken. Bei dieser Bewegung wird das Unterwerkzeug 14 im Auslegerarm 11 gegen die Wirkung der Feder 34 eine Ausweichbewegung durchführen. Der Widerstand gegen diese Ausweichbewegung ist wegen der Größe der Kraft der Feder 34 so groß, daß das Unterwerkzeug 14 für den Arbeitsvorgang hinreichend widerstandsfähig ist.
• Nach Beendigung des Arbeitshubs gelangen die Werkzeuge 7, 14 in ihre Ausgangsstellung zurück. Bei Einzelhub bleibt die Arbeitsmaschine automatisch in der Ruhestellung stehen, während bei Dauerhub ein kontinuierlicher Weiterlauf mit einem neuen Arbeitsvorgang möglich ist.

Claims (6)

1. Arbeitsmaschine mit einem gegen ein Unterwerkzeug bewegbaren als Arbeitsstößel ausgebildeten Oberwerkzeug, insbesondere Maschine zum Einsetzen von Nieten, Druckknöpfen oder Ösen, bei welcher der Antrieb des Oberwerkzeuges von einer Hauptantriebswelle über einen Exzenter erfolgt, und welche eine das Oberwerkzeug umgreifende, gegenüber letzterem über eine Steuernocke und einen Kniehebel voreilend angetriebene als zangenartiger Werkstückniederhalter ausgebildete Fingerschutzeinrichtung aufweist, sowie mit einem auf die Hauptantriebswelle wirkenden elektrischen Antriebsmotor mit einer Schalteinrichtung für eine Bremse versehen ist, wobei nach dem Patent P 25 56 516 zum Antrieb der Fingerschutzeinrichtung ein aus zwei Winkelhebeln bestehender an einer Lagerachse des Maschinengehäuses schwenkbar gelagerter und in Strecklage wirkender Kniehebel mit der Hauptantriebswelle über einen Steuernocken so verbunden ist, daß die Bewegung des Arbeitsstößels und der Fingerschutzeinrichtung gleichzeitig beginnt, danach aber bereichsweise unterschiedlich schnell verläuft und die Schalteinrichtung an den beiden Hebeln des Kniehebels befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Werkstückauflage (19) am vorderen Teil eines am Auslegerarm (11) mit seinem hinteren Ende bei (17) schwenkbar gelagerten Schwenkarm (18) angeordnet ist, daß durch Getriebemittel (20-24; 37-42) die Schwenklage dieses Schwenkarms (18) in Abhängigkeit von der Bewegung eines Pressenstößels (6) steuerbar ist, und daß das Unterwerkzeug (14) im Auslegerarm (11) in der Bewegungsrichtung des Pressenstößels (6) unter Vorspannung verschieblich gelagert ist.

2. Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebemittel für die Verschwenkung des Schwenkarms (18) aus einem am Pressenstößel (6) befestigten Gabelstück (25), einem mittels einer Rolle (24) von der Gabel des Gabelstücks (25) angetriebenen und mittels Lagerbolzen (23) gehäusefest gelagerten winkelförmigen Steuerhebel (22) bestehen, daß weiterhin mittels eines im Steuerhebel (22) angeordneten Schlitzes und eines Gelenkbolzens (26) der Zuführungsschieber (12) senkrecht zur Richtung der Pressenstößelbewegung angetrieben wird und daß zum Zusammenwirken mit einer am Schwenkarm (18) angeordnete Steuerrolle (20) der Zuführungsschieber (12) eine offene Kurvennut (21) aufweist, deren Öffnungsweite nach dem offenen Ende hin vergrößert ist.

3. Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebemittel für die Verschwenkung des Schwenkarms (18) aus einer einerseits am Antriebshebel (5) mittels eines Gelenkbolzens (40) schwenkbar und längsverschieblich gelagerten Betätigungsstange (37, 38) und einem vom Schwenkarm (18) getragenen Gelenkkopf (39) bestehen, daß ferner die Betätigungsstange (37) durch eine Druckfeder (42) und einen Mitnehmer (41) mit dem Antriebshebel (5) kraftschlüssig gekuppelt ist, und daß zwischen den beiden Betätigungsstangen (37 und 38) ein gefederter Längenausgleich (43) angeordnet ist.

4. Arbeitsmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende des Unterwerkzeugs (14 ) mittels eines Druckausgleichshebels (29) gegen eine am Maschinenständer (1) abgestützte Feder (34) in Wirkverbindung steht.

5. Arbeitsmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (34) als ein auf einer Führungsstange (35) angeordnetes Federpaket ausgebildet und der Druckausgleichshebel (29) als ein am Auslegerarm (11) mittels Lagerbolzen (30) schwenkbar befestigter Winkelhebel ausgebildet ist.

6. Arbeitsmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Lagerbolzen (30 ) ein in seiner Winkelstellung verstellbarer Klemmhebel (31) angeordnet ist, und daß am einen freien Ende dieses Klemmhebels (31) ein mit dem Schwenkarm (18) zusammenwirkender Anschlagstift (32) angeordnet ist.