DE4008064C1

DE4008064C1 -

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Publication number: DE4008064C1
Application number: DE19904008064
Authority: DE
Inventors: Johannes Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart De Woessner
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1990-03-14
Filing date: 1990-03-14
Publication date: 1991-09-26
Anticipated expiration: 2010-03-15
Also published as: WO1991013724A1

Abstract

Pincers for jointing or reshaping parts have two arms (3, 3') which can be moved antagonistically by a drive. Each arm has an operative element (5, 5') for the jointing or reshaping on its free end. To ensure dimensionally exact operations even when the arms are widely spread, the pincers have a total of four arms (1, 1', 3, 3') which can be moved antagonistically in pairs. The two arms (3, 3') carrying the operative elements (5, 5') can move freely, possibly only against the force of a spring, and the other two arms, which may also be able to move antagonistically, are lever arms (1, 1') of the effort which can be moved antagonistically through the drive. The ends of these lever arms (1, 1') act on the operative elements (5, 5') fastened to the ends of the free arms (3, 3') so that the lever arms (1, 1'), the free arms (3, 3') and the operative elements (5, 5') can all together be moved antagonistically.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftzange zum Fügen oder Umformen von Teilen mit zwei über einen Antrieb gegeneinander bewegbaren Armen, an deren freien Enden jeweils ein Wirkorgan für das Fügen oder Umformen angeordnet ist.The invention relates to forceps for joining or forming of parts with two via one drive against each other movable arms, at the free ends of each an active organ is arranged for joining or forming.

Für die Ausführung bestimmter Füge- oder Umformverfahren wie Durchsetzfügen, Nieten, Einpressen, Bördeln, Falzen, Prägen, Punktschweißen oder dgl. ist ein Kraftzange mit einem in sich geschlossenen Kraftfluß erforderlich. Je nach den auftretenden Kräften und der Länge der Arme der Kraftzange erfolgt eine gewisse Aufbiegung, die aber insbesondere bei Arbeiten mit hohen Qualitätsanforderungen gering sein muß und bspw. unter 0,1 mm liegen muß. Je größer die Füge- oder Umformkraft, aber auch die Rachentiefe der Kraftzange, desto stabiler und schwerer muß diese gebaut sein, um die erforderliche geringe Aufbiegung einzuhalten. Schwere Kraftzangen sind aber insbesondere beim Einsatz für Montageroboter besonders nachteilig und erschweren die Handhabung erheblich.For the execution of certain joining or forming processes such as Clinching, riveting, pressing, flanging, folding, embossing, Spot welding or the like is a forceps with one in itself closed power flow required. Depending on the occurring Forces and the length of the arms of the forceps occur certain bend, but especially when working with high quality requirements must be low and, for example, under Must be 0.1 mm. The greater the joining or forming force, however also the throat depth of the forceps, the more stable and heavier this must be built to the required low Compliance with bend. Heavy forceps are, however especially when used for assembly robots disadvantageous and complicate the handling considerably.

Aus dem DE-GM 86 24 959.2 ist eine Motorzange bekannt, bei welcher die die Wirkorgane tragenden Arme an einer entlang einer Führungskulisse mittels einer Antriebsspindel bewegbaren Zugmutter angelenkt gehalten sind. Eine Zustellung der Wirkorgane erfolgt durch gegeneinander Verschwenken der Arme, so daß die Wirklinie der Wirkorgane abhängig der Armstellung, d. h. des zwischen den Armen eingeschlossenen Winkels, variabel ist, so daß ein maßgenaues Arbeiten der Zange in jeder Armstellung nicht möglich ist.From DE-GM 86 24 959.2 a pliers is known which the arms carrying the active organs along one a guide link movable by means of a drive spindle Pull nut are kept articulated. A delivery of the Active organs are made by swiveling the arms against each other, so that the line of action of the organs depends on the arm position, d. H. of the angle enclosed between the arms, variable is so that the pliers work accurately in each Arm position is not possible.

Ferner sind aus einem Prospekt der Fa. DE-STA-CO Druckschrift Pk 11-3 Pneumatik-Kraftelemente mit einer Zustellstange bekannt, an der endseitig ein Wirkorgan befestigbar ist. Bei orthogonaler Anordnung vierer solche Kraftelemente kann eine Kraftzange in Art eines Spannfutters gebildet werden, die jedoch insbesondere aufgrund ihrer ausladenden Anordnung nicht für Montageroboter geeignet ist.Furthermore, a brochure from DE-STA-CO has printed Pk 11-3 pneumatic force elements with one feed rod known, to the end of an active member can be attached. At The orthogonal arrangement of four such force elements can be one Forceps are formed in the manner of a chuck that however, especially not because of their expansive arrangement is suitable for assembly robots.

In Vermeidung der geschilderten Nachteile liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kraftzange der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß auch bei großer auftretender Ausbiegung der Arme trotzdem ein exaktes maßgenaues Arbeiten der Kraftzange gewährleistet ist.In avoiding the disadvantages outlined present invention the task of a forceps of the type mentioned to improve so that even large occurring bending of the arms still an exact accurate working of the forceps is guaranteed.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei der vorliegenden Erfindung die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Markmale vorgesehen.To solve this problem, the present invention the features specified in the characterizing part of claim 1 intended.

Dadurch sind die die Wirkorgane tragenden Arme praktisch biegemomentenfrei. Die eigentliche Kraftübertragung erfolgt über die Kraftarme, deren Aufbiegung dann ohne Einfluß auf die Arbeitsqualität bleibt.As a result, the arms carrying the active organs are practical free of bending moments. The actual power transmission takes place via the power arms, the bending of which then has no influence on the Quality of work remains.

Besonders vorteilhaft kann der Kraftfluß zwischen den Enden der Kraftarme, den Enden der die Wirkorgane tragenden frei bewegbaren Arme und den gegeneinander bewegbaren Wirkorganen in einer Wirkebene oder einer Wirklinie verlaufen. Dadurch werden die frei bewegbaren Arme praktisch kräfte- und momentenfrei, so daß deren Verstellbewegung zur Steuerung des Antriebs der Kraftarme dienen kann.The flow of force between the ends can be particularly advantageous the power arms, the ends of those carrying the active organs freely movable arms and the mutually movable organs run in an effective plane or an effective line. As a result, the freely movable arms are practically powerful and torque free, so that their adjustment movement to control the Power arm drive can serve.

Besonders vorteilhaft können die frei gegeneinander bewegbaren Arme über eine Parallelführung gegeneinander verschiebbar geführt sein. Die Relativbewegung der Wirkorgane kann so einfach und exakt ermittelt und für die Steuerung der Kraftarme direkt verwendet werden.The freely movable against each other can be particularly advantageous Arms over a parallel guide slidable against each other be led. The relative movement of the active organs can easily and precisely determined and for controlling the Power arms can be used directly.

Vorteilhafterweise kann der Antrieb über einen Endschalter oder Näherungsschalter steuerbar sein, wobei insbesondere die Beendigung des Arbeitsvorgangs exakt steuerbar ist.The drive can advantageously be operated via a limit switch or proximity switches can be controlled, in particular the Completion of the work process is precisely controllable.

Der Antrieb kann aber auch über ein Wegmeßsystem gegebenenfalls unter individueller Anpassung an besondere Gegebenheiten steuerbar sein.However, the drive can also have a position measuring system if necessary with individual adaptation to special Conditions can be controlled.

Zur Erledigung unterschiedlicher Montage- oder Formarbeiten können in besonders vorteilhafter Weise die frei gegeneinander bewegbaren Arme mit den an ihren Enden ggf. austauschbar gehaltenen Wirkorgane als leicht austauschbare Baueinheit ausgebildet sein. Die besonders steif und aufwendig auszubildende Antriebseinheit (Zange) mit ihren beiden Kraftarmen kann so für die unterschiedlichsten Zwecke eingesetzt werden. Es müssen dann nur die wesentlich billiger herzustellenden Baueinheiten an die jeweiligen Erfordernisse angepaßt ausgebildet werden. Die vielfältigsten Füge- und Formarbeiten können so mit geringem Investitionsaufwand besonders variabel und leicht anpaßbar an unterschiedliche Bedinungen durchgeführt werden.To complete different assembly or molding work can in a particularly advantageous manner freely against each other movable arms with the ends, if necessary, interchangeable held active organs as an easily replaceable unit be trained. The particularly stiff and complex trainee drive unit (pliers) with their two Low-energy can be used for a wide variety of purposes be used. It only has to be much cheaper units to be manufactured to the respective requirements be trained adapted. The most diverse joining and Forming can be done with little investment particularly variable and easily adaptable to different Conditions are carried out.

Besonders montagefreundlich kann die Baueinheit zwischen die Kraftarme einschiebbar ausgebildet sein.The assembly can be installed particularly easily between the Force arms can be designed to be insertable.

Es kann aber auch eine mechanische Kopplung gegebenenfalls zusätzlich vorgesehen sein.However, mechanical coupling may also be necessary be additionally provided.

Eine momentenfreie Kraftübertragung zwischen den Enden der über den Antrieb gegeneinander bewegbaren Kraftarme und den Wirkorganen selbst, oder den die Wirkorgane tragenden Enden der frei gegeneinander bewegbaren Arme in der Wirkebene bzw. Wirklinie liegende Koppelpunktgelenke, vorzugsweise in Form von Walzen oder Kugeln vorgesehen sein. A torque free transmission between the ends of the power arms movable against each other and the Active organs themselves, or the ends carrying the active organs the freely movable arms in the working plane or Coupling point joints lying in the line of action, preferably in the form be provided by rollers or balls.

Besonders gewichtsparend kann die Baueinheit über die Koppelgelenke zwischen den Kraftarmen sowohl leicht auswechselbar als auch ausgerichtet gehalten sein.The assembly can be particularly weight-saving via the coupling joints between the power arms are both easy to replace and aligned.

Besonders vorteilhaft kann die Kraftzange selbst als Baugruppe ausgebildet mit mindestens einem genormten Anschluß für einen Industrieroboter versehen sein. Zur Erweiterung der Einsatzmöglichkeiten können besonders vorteilhaft zwei unabhängige Anschlüsse für einen senkrechten und einen horizontalen Industrieroboteranschluß vorgesehen sein.The forceps themselves can be particularly advantageous as an assembly trained with at least one standardized connection for one Industrial robots. To expand the Applications can be particularly advantageous two independent connections for one vertical and one horizontal industrial robot connection may be provided.

Weitere erfindungsgemäße Ausbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen und werden mit ihren Vorteilen anhand der beigefügten Zeichnung in der nachstehenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigtFurther training according to the invention are the dependent claims can be seen and their advantages based on the attached drawing in the description below explained. It shows

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Kraftzange, und Fig. 1 is a side view of a forceps, and

Fig. 2 eine Vorderansicht. Fig. 2 is a front view.

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel einer Kraftzange weist zwei über einen nicht dargestellten Antrieb gegeneinander bewegbare Kraftarme 1, 1′ auf, die relativ biegesteif ausgebildet sind. Die Kraftarme 1, 1′ sind in einem Trägergehäuse 2 gegeneinander bewegbar gehalten. Zwischen den beiden Kraftarmen 1, 1′ sind zwei weitere Arme 3, 3′ ebenfalls gegeneinander verschiebbar auf einer Parallelführung, im Ausführungsbeispiel in Form von zwei zueinander parallelen Führungsstangen 4, 4′, verschiebbar geführt. Die Enden der Arme 3, 3′ tragen Wirkorgane 5, 5′ zum Fügen oder zum Umformen, wie Nieten, Einpressen, Bördeln, Falzen, Prägen, Punktschweißen oder dgl. Die Arbeitspunkte 6, 6′ der Wirkorgane 5, 5′ liegen in einer Wirklinie 7, die parallel zu den Führungsstangen 4, 4′ symmetrisch zwischen diesen verläuft.The embodiment shown in FIGS . 1 and 2 of a forceps has two force arms 1 , 1 'which can be moved relative to one another via a drive (not shown) and which are designed to be relatively rigid. The force arms 1 , 1 'are held in a carrier housing 2 against each other. Between the two force arms 1 , 1 ', two further arms 3, 3 ' are also mutually displaceable on a parallel guide, in the embodiment in the form of two mutually parallel guide rods 4 , 4 ', guided. The ends of the arms 3 , 3 'carry active elements 5 , 5 ' for joining or shaping, such as riveting, pressing, flanging, folding, embossing, spot welding or the like. The working points 6 , 6 'of the active elements 5 , 5 ' are in one Line of action 7 , which runs parallel to the guide rods 4 , 4 'symmetrically between them.

Die Enden der Kraftarme 1, 1′ sind über Koppelgelenke 8, 8′ mit den freien Enden der weiteren Arme 3, 3′ gekoppelt. Im Ausführungsbeispiel sind die Koppelgelenke 8, 8′ einfach in Nuten angeordnete Walzen. Über diese Koppelgelenke 8, 8′ erfolgt eine Kraftübertragung von den Kraftarmen 1, 1′ in der Wirklinie 7 fluchtend zu den Arbeitspunkten 6, 6′, so daß die weiteren Arme 3, 3′ praktisch kräfte- und momentenfrei sind. Die weiteren Arme 3, 3′ sind über Federn 9, 9′ auseinandergedrückt, so daß die Koppelgelenke 8, 8′ ohne weitere besondere Befestigungsmittel stets kraftschlüssig zusammengehalten sind.The ends of the power arms 1 , 1 'are coupled via coupling joints 8 , 8 ' to the free ends of the further arms 3 , 3 '. In the embodiment, the coupling joints 8 , 8 'simply arranged in grooves rollers. About this coupling joints 8 , 8 'there is a power transmission from the force arms 1 , 1 ' in line of action 7 in alignment with the working points 6 , 6 ', so that the other arms 3 , 3 ' are practically free of forces and moments. The other arms 3 , 3 'are pressed apart by springs 9 , 9 ', so that the coupling joints 8 , 8 'are always held together without further special fastening means.

Zwischen den Armen 3, 3′ ist zweckmäßigerweise auf einer der Führungsstangen 4, 4′ ein Endschalter 10 vorgesehen, über den bei Erreichen eines einstellbaren Minimalabstands der Arme 3, 3′ der Antrieb für die Kraftarme 1, 1′ stillsetzbar oder die Antriebsrichtung umkehrbar ist. Zusätzlich können zum Schutz der Wirkorgane Endanschläge 13, 13′ zwischen den Armen 3, 3′ vorgesehen sein. Die Steuerung des Antriebs kann aber auch anstelle des Endschalters 10 individuell anpaßbar über ein Wegmeßsystem erfolgen.Between the arms 3 , 3 'is expediently provided on one of the guide rods 4 , 4 ' a limit switch 10 , via which the drive for the power arms 1 , 1 'can be stopped or the drive direction can be reversed when an adjustable minimum distance of the arms 3 , 3 ' is reached . In addition, end stops 13 , 13 'can be provided between the arms 3 , 3 ' to protect the active members. The drive can also be controlled individually instead of the limit switch 10 via a position measuring system.

Die Arme 3, 3′ mit den sie führenden Führungsstangen 4, 4′ sind, als leicht austauschbare Baueinheit 11 ausgebildet, zwischen die Kraftarme 1, 1′ einschiebbar (Kupplungspunkte 8′ und 12′), wobei dann die gesamte Baueinheit 11 durch die Vorspannung der Federn 9, 9′ und die Koppelgelenke 8, 8′ zwischen den Kraftarmen 1, 1′ leicht auswechselbar gehalten ist, gegebenenfalls über weitere Koppelgelenke 12, 12′. Zur Anpassung an unterschiedliche Aufgaben können auch nur die Wirkorgane 5, 5′ ausgetauscht werden.The arms 3 , 3 'with the leading guide rods 4 , 4 ' are formed as an easily replaceable unit 11 , between the power arms 1 , 1 'insertable (coupling points 8 ' and 12 '), then the entire unit 11 by the bias the springs 9 , 9 'and the coupling joints 8 , 8 ' between the power arms 1 , 1 'is held easily replaceable, if necessary via further coupling joints 12 , 12 '. To adapt to different tasks, only the active organs 5 , 5 'can be exchanged.

Am Trägergehäuse 2 sind zur Befestigung der Kraftzange, bspw. an einem Industrieroboter, zwei Anschlüsse 14, 14′ vorgesehen, um so wahlweise eine horizontale oder vertikale Montage am Industrieroboter zu ermöglichen. Über die Anschlüsse 14 bzw. 14′ werden die gesamten erforderlichen Versorgungsleitungen und Anschlüsse geführt, so daß bei einem Kraftzangenwechsel automatisch auch die erforderlichen Anschlüsse gelöst bzw. geschlossen werden.On the carrier housing 2 , two connections 14 , 14 'are provided for fastening the forceps, for example on an industrial robot, so as to enable horizontal or vertical mounting on the industrial robot. Via the connections 14 and 14 ', all of the required supply lines and connections are routed, so that the required connections are automatically released or closed when changing the forceps.

Claims

1. Forceps for joining or reshaping parts with two arms ( 3 , 3 ') which can be moved relative to one another by a drive, at the free ends of which an active member ( 5 , 5 ') is arranged for the joining or reshaping, characterized in that overall Four arms ( 1 , 1 ', 3 , 3 ') are provided, which can be moved in pairs relative to one another, that the two arms ( 3 , 3 ') carrying the active members ( 5 , 5 ') are freely movable, possibly only against spring action are that the two other arms, which can also be moved relative to one another, can be moved relative to one another as power arms ( 1 , 1 ') via the drive, and that the ends of these power arms ( 1 , 1 ') are connected to the ends of the free arms ( 3 , 3 ') Attached active members ( 5 , 5 ') act so that the force arms ( 1 , 1 '), the free arms ( 3 , 3 ') and the active members ( 5 , 5 ') can be moved together.

2. Forceps according to claim 1, characterized in that the force flow between the ends of the force arms ( 1 , 1 '), the ends of the arms ( 5 , 5 ') carrying, freely movable arms ( 3 , 3 ') and each other movable active organs ( 5 , 5 ') in an active plane or line ( 7 ).

3. Forceps according to claim 1 or 2, characterized in that the drive of the force arms ( 1 , 1 ') on the position of the freely movable arms ( 3 , 3 ') is controllable.

4. Forceps according to one of claims 1 to 3, characterized in that the freely movable arms ( 3 , 3 ') are guided against each other via a parallel guide.

5. Forceps according to claim 3, characterized in that the drive can be controlled via a limit switch ( 10 ) or proximity switch and / or a position measuring system.

6. Forceps according to one of claims 1 to 5, characterized in that the freely movable arms ( 3 , 3 ') with the optionally interchangeably held at their ends active members ( 5 , 5 ') designed as an easily replaceable unit ( 11 ) are.

7. Forceps according to claim 6, characterized in that the structural unit ( 11 ) between the force arms ( 1 , 1 ') is designed to be insertable.

8. Forceps according to one of claims 1 to 7, characterized in that for the torque-free power transmission between the ends of the power arms movable against each other via the drive ( 1 , 1 ') and the active members ( 5 , 5 ') itself, or the active members ( 5 , 5 ') bearing ends of the freely movable arms ( 3 , 3 ') in the working plane or working line ( 7 ) lying coupling joints ( 8 , 8 ') are preferably provided in the form of rollers or balls.

9. Forceps according to claim 8, characterized in that the structural unit ( 11 ) via the coupling joints ( 8 , 8 ') between the force arms ( 1 , 1 ') is held both easily replaceable and aligned.

10. Forceps according to one of claims 1 to 9, characterized in that it itself is designed as an assembly with standardized connections ( 14 , 14 ') for an industrial robot.

11. Forceps according to claim 10, characterized in that two independent connections ( 14 , 14 ') are provided for a vertical and a horizontal connection.

12. Forceps according to claim 4 and 5, characterized in that the limit switch ( 10 ) is freely provided on one of the parallel guides between the arms ( 3 , 3 ').

13. Forceps according to one of claims 1 to 12, characterized in that between the freely movable arms ( 3 , 3 ') end stops ( 13 , 13 ') and / or a measuring system are provided.