EP3461569A1

EP3461569A1 - Motorisch, insbesondere elektromotorisch angetriebene kniehebellochzange

Info

Publication number: EP3461569A1
Application number: EP17001596.0A
Authority: EP
Inventors: Ralf Dall
Original assignee: Olaf und Andre Tuenkers GbR
Current assignee: Olaf und Andre Tuenkers GbR
Priority date: 2017-09-27
Filing date: 2017-09-27
Publication date: 2019-04-03

Abstract

Die Erfindung betrifft eine motorisch, insbesondere elektromotorisch angetriebene Kniehebellochzange zum Stanzen von Öffnungen in blechförmigen Werkstücken, insbesondere zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie. Es wird aufgezeigt, wie eine solche Kniehebellochzange ausgestaltet wird. Eine derartige Kniehebellochzange ermöglicht eine außerordentlich günstige Handhabung durch einen Roboter, insbesondere im Karosseriebau der Kfz-Industrie, baut raumgünstig und weist wenige robuste Teile auf, wobei das Kniehebelgelenk mit einem relativ kleinen Antrieb eine hohe Stanzkraft ermöglicht, bei geringer Geräuschentwicklung.

Description

Gattung

Die Erfindung betrifft eine motorisch, insbesondere elektromotorisch angetriebene Kniehebellochzange zum Stanzen von Öffnungen in blechförmigen Bauteilen, insbesondere zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie.

Stand der Technik

In der Industrie werden aus Umweltschutz- und Energiespargründen immer mehr die bisherigen Hydraulik- und Pneumatikstanzen durch elektrisch betriebene Stanzen ersetzt. Um die hohen Kräfte zu bewältigen, sind elektrische Antriebe bekannt, die mit Hilfe von Planetenrollengewindetrieben den Hub ausführen. Derartige Lochzangen sind schwer und weisen empfindliche Teile auf. Die ungünstige Schwerpunktlage verursacht auch eine Kopflastigkeit der Lochzangen.

Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine als Kniehebellochzange ausgebildete Lochzange so auszugestalten, dass sie bei leichter Handhabbarkeit durch einen Roboter und robuster Konstruktionen und kleinen Antriebsaggregaten hohe Stanzkräfte ermöglicht.

Lösung

Diese Aufgabe wird durch eine motorisch, insbesondere elektromotorisch, angetriebene Kniehebellochzange zum Stanzen von Öffnungen in blechförmigen Werkstücken, zum Beispiel zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie, dadurch gelöst, die über einen Roboter als Baueinheit beweglich und in Arbeitsstellung bringbar ist, mit einem im Schnitt etwa C-förmigen, bügelartigen Gehäuse, in dem ein durch einen als Elektromotor ausgebildeten elektronischen Antrieb angetriebener Exzenterantrieb angeordnet ist, der über eine Kurbel und eine Schwankachse und über ein Kniehebelgelenk und über dieses einen Lochstempel in entgegengesetzten Hubrichtungen antreibt, wobei der eine Arm des C-förmigen Gehäuses das Gegenlager für den Lochstempel und der andere Arm des C-förmigen Gehäuses über eine Schwenkachse zur Lagerung eines Hebels des Kniehebelgelenkes dient und ein anderer Hebel mit einem hubbeweglichen Teil über eine Schwenkachse gekuppelt ist, wobei dieses Teil dem C-förmigen Gehäuse zugeordnet ist und geradlinig in entgegengesetzten Richtungen in Bezug auf das Gegenlager hubbeweglich ist und diesem Teil der Lochstempel mit einem Abstreifer zugeordnet ist.

Einige Vorteile

Wie bereits in der Aufgabenstellung angemerkt, wird durch die Wirkung eines Kniehebels der Antriebsmotor kleiner, leichter und energiesparender, so dass die gesamte Kniehebellochzange preisgünstiger ausgeführt werden kann. Der Antriebsmotor kann als Elektrogetriebemotor ausgebildet sein und damit schon eine Übersetzung aufweisen, wobei eine weitere Übersetzung durch ein Zahnradgetriebe erfolgt, so dass mit dem relativ kleinen Antriebsmotor eine große Stanzkraft erzeugt werden kann, die dann noch durch das Kniehebelgelenk verstärkt wird. Die gesamte Kniehebellochzange wird durch den vorzugsweise symmetrisch gestalteten C-Bügel leichter, so dass auch der Roboter dadurch leichter und preisgünstiger gestaltet werden kann. Dabei hat man es in der Hand, den Antrieb seitlich und parallel zum C-Bügel anzuordnen, wodurch die Schwerpunktlage verbessert wird, da der Schwerpunkt der gesamten Kniehebellochzange dann in Richtung des Roboters wandert. Eine Kopflastigkeit sonst üblicher Planetengewindespindelantriebe entfällt damit. Insgesamt wird die Kniehebellochzange relativ schmal, wobei durch die Symmetrie des C-Bügels die Aufbiegung in entgegengesetzten Richtungen, also nach oben und unten, praktisch gleich ist. Die Kraft, die vom Rücken des C-Bügels auf das Kniehebelgelenk wirkt, wirkt den Aufbiegen des C-Bügels entgegen. Der Antrieb des Kniehebelgelenks über ein Zahnradgetriebe, das quasi einen Exzenterantrieb für das Kniehebelgelenk darstellt, ist robust und weist keine empfindlichen Teile auf. Außerdem kann dieses Getriebe geschützt im C-förmigen Gehäuse angeordnet werden. Ein nicht zu unterschätzender Vorteil der Kniehebelmechanik ist darin zu sehen, dass die Geschwindigkeit des Lochstempels vor dem Auftreffen auf das zu stanzende Blech immer geringer wird, wodurch man weniger Verschleiß am Lochstempel und an der Mattritze hat, wobei außerdem die Geräuschemission ebenfalls geringer ist.

Weitere erfinderische Ausgestaltungen

Weitere erfinderische Ausgestaltungen sind in den Patentansprüchen 2 bis 7 beschrieben.
Patentanspruch 2 beschreibt eine Kniehebellochzange, bei welchem in einem Raum des C-förmigen Gehäuses ein Zahnradgetriebe angeordnet ist, das über zum Beispiel ein Ritzel motorisch angetrieben ist, wobei an dem Zahnradgetriebe über eine Achse die Kurbel drehbeweglich exzentrisch gelagert ist, die über eine Kniehebelgelenkachse in entgegengesetzten Richtungen weisende Hebel antreibt, wobei der eine Hebel über eine Achse an dem unteren Arm des C-förmigen Gehäuses gelagert ist, während der andere Hebel über eine Achse an dem als Lochstempelhalterteil ausgebildeten Teil schwenkbeweglich gelagert ist, auf dem sich der Abstreifer und der Lochstempel befinden, wobei das Teil in entgegengesetzten Hubrichtungen geradlinig an einer Führung des C-förmigen Gehäuses angeordnet ist. Als Führung kann zum Beispiel eine Schwalbenschwanzführung oder dergleichen vorgesehen sein, die dieses Teil geradlinig zwangsführt. Dadurch ergibt sich eine gute Krafteinleitung in das Gehäuse. Außerdem lassen sich hohe Kräfte des Kniehebelgelenkantriebes auf den Lochstempel übertragen.
Gemäß Patentanspruch 3 ist die Kniehebellochzange dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor zum Antrieb des Kniehebelgelenks seitlich und parallel zum C-förmigen Gehäuse angeordnet ist. Dadurch ergibt sich eine schlanke, wenig raumbeanspruchende Konstruktion der Kniehebellochzange insgesamt.
Im Patentanspruch 4 ist eine Kniehebellochzange geschützt, bei welcher auf der Rückseite des C-förmigen Gehäuses eine Kupplungsplatte zum lösbaren Anordnen eines Roboters angeordnet ist, wobei der Roboter die Kniehebellochzange als Baueinheit handhabt.
In Patentanspruch 5 ist eine Kniehebellochzange beschrieben, bei welcher das C-förmige Gehäuse im Schnitt symmetrisch ausgebildet ist. Hierdurch ergibt sich eine günstige Krafteinleitung in das Gehäuse.
Patentanspruch 6 beschreibt eine Kniehebellochzange, bei welcher das C-förmige Gehäuse an einer Kupplungsplatte zur Befestigung an einem Roboter über ein Druckfederelement als Ausgleichselement angeordnet ist, wodurch sich die Kniehebellochzange im Betrieb selbständig positioniert.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der als Elektromotor ausgebildete Antrieb ein Getriebemotor ist, der bereits eine Übersetzung ermöglicht, mit der das Ritzel zum Antrieb des im C-förmigen Gehäuse angeordneten Zahnradgetriebes dient. Durch das Zahnradgetriebe selbst wird dann nochmals eine Untersetzung herbeigeführt, so dass das Kniehebelgelenk mit hoher Kraft den Lochstempel antreiben kann - Patentanspruch 7.
In der Zeichnung ist die Erfindung - teils schematisch - an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Es zeigen:

Fig. 1: Ein Teilschnitt durch eine elektrisch angetriebene Kniehebellochzange in Grundstellung
Fig. 2: einen Schnitt nach der Linie II - II der Fig. 1, teils in der Draufsicht;
Fig. 3: einen Schnitt nach der Linie III - III der Fig. 1;
Fig. 4: die aus Fig. 1 ersichtliche Kniehebellochzange, ebenfalls im Schnitt, beim Positionieren, Klemmen und Ausstanzen oder Lochen eines blechförmigen Werkstücks, und
Fig. 5: ebenfalls einen Schnitt durch einen Teil der Kniehebellochzange wie in Fig. 4, allerdings eine Darstellung nach dem Stanzen einer Öffnung in einem blechförmigen Werkstück, während der ausgestanzte Butzen gerade heraus fällt.

Mit dem Bezugszeichen 1 ist ein aus Stahl bestehender und als Gehäuse ausgestalteter C-Bügel bezeichnet, der zwei mit Abstand zueinander angeordnete, von seiner Rückseite 2 aus betrachtet zu dieser entgegengesetzt weisende materialmäßig oder funktionell einstückige Arme 3 und 4 aufweist, die bei der dargestellten Ausführungsform gleich lang sind, aber auch unterschiedliche Abmessungen aufweisen können. Dadurch weist der C-Bügel 1 eine symmetrische Grundgestaltung auf. Die beiden Arme 3 und 4 gehen in ein Gehäuseteil über, das einen Raum 5 aufweist, in dem ein Zahlradgetriebe 6 angeordnet ist, das bei der dargestellten Ausführungsform aus einem Ritzel 7 und zwei parallel und mit Abstand zueinander angeordneten und im Durchmesser erheblich größeren Zahlrädern 8 und 9 als das Ritzel 7 besteht.
Das Ritzel 7 wird durch einen seitlich an dem C-förmigen Gehäuse 1 und parallel mit seiner Längsachse zu diesem und unmittelbar daneben angeordneten elektrischen Motor 10 angetrieben, der als Getriebemotor ausgebildet und Steuer- und/oder regelbar ausgebildet ist, zum Beispiel ein Asynchronmotor ist.
Wie man aus Fig. 2 erkannt, verläuft die Längsachse 11 des Elektromotors 10 parallel zur Seitenfläche 12 des C-förmigen Gehäuses 1, so dass die gesamte Kniehebellochzange schlank und raumsparend gestaltet werden kann und damit auch unter beengten Raumverhältnissen einsetzbar ist.
Der Elektromotor 10 treibt das Ritzel 7 zum Beispiel direkt an. Dem Getriebe 6 kann eine geeignete Schmiervorrichtung zur Dauerschmierung zugeordnet sein (nicht dargestellt).
Mit 13 ist eine Art Antriebsachse für das Ritzel 7 bezeichnet, die aus dem Raum 5 über eine Dichtung, beispielsweise eine Labyrinthdichtung, abgedichtet nach außen heraustritt und über eine nicht dargestellte Kupplung mit dem als Antriebsmotor ausgebildeten Elektromotor 10 getrieblich gekuppelt ist.
Mit den Zahnrädern 8 und 9 ist über eine exzentrisch angeordnete Achse 14 eine Kurbel 15 schwingbeweglich gekuppelt, die über eine Achse 16 und Hebel 17 und 18 ein Kniehebelgelenk hin und her beweglich antreibt. Der Hebel 18 ist über eine Achse 19 mit dem Arm 4 und der Hebel 17 über eine Achse 20 mit einem zum Beispiel als Platte ausgebildeten Teil 21 verbunden, das an einer Führung 22, zum Beispiel einer als Schwalbenschwanzführung ausgebildeten Gleitführung, in Richtung X bzw. Y geradlinig zwangsgeführt ist. Die Führung 22 ist dem C-förmigen Gehäuse 1 zugeordnet und mit diesem funktionell oder materialmäßig einstückig verbunden.
Dem Teil 21 ist ein Lochstempel 23 und ein Abstreifer 24 zugeordnet.
Mit 25 ist ein blechförmigen Werkstück und mit 26 ein ausgestanzter Butzen bezeichnet, der durch ein Loch 27 des Arms 3 entsorgt werden kann.
Mit 28 ist ein Schienensystem für die Z-Achse und für die Roboteranbindung bezeichnet, während 29 ein Federausgleichsystem für die Z-Achse, für den C-Bügel 1 und für die Roboteranbindung schematisch veranschaulicht.
Fig. 1 zeigt die Grundstellung der Lochzange, bei welcher man beginnt, ein blechförmiges Bauteil, zum Beispiel im Karosseriebau der Kfz-Industrie, auf dem Abstreifer anzuordnen, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. Durch Einschalten des als Antriebsaggregat ausgebildeten Elektromotors 10 wird das Ritzel 7 in Drehbewegung versetzt und treibt die beiden Zahnräder 8 und 9 an, wodurch die Kurbel 15 aus der aus Fig. 1 ersichtlichen Lage in die aus Fig. 4 ersichtliche Stellung bewegt wird. Dabei werden die Hebel 17 und 18 des Kniehebelgelenks, in der Zeichnungsebene gesehen, über die Achse 16 nach vorne gedrückt und bewegen dadurch die Platte 21 in Richtung Y, was auch eine Hubbewegung des Lochstempels 23 mit dem Abstreifer 24 in Richtung auf das Werkstück 25 zur Folge hat. Bei der weiteren Bewegung der Zahnräder 8 und 9 (Fig. 5) stanzt der Lochstempel 23 die entsprechende Öffnung aus dem Werkstück 25 aus und der Butzen 26 fällt durch die Öffnung 27 heraus. Bei weiterer Drehbewegung gelangt das Kniehebelgelenk wieder in die Grundstellung gemäß Fig. 1.
Durch die Wirkung eines Kniehebels kann der Antriebsmotor 10 kleiner, leichter und energiesparender und damit auch preisgünstiger ausgeführt werden. Der Antriebsmotor 10 kann als Elektrogetriebemotor ausgebildet sein, kann also in sich schon eine Übersetzung aufweisen, wobei eine weitere Untersetzung durch das Zahnradgetriebe 6 erfolgt, so dass mit einem relativ kleinen Antriebsmotor 10 eine große Kraft erzeugt werden kann, die dann noch durch das Kniehebelgelenk 17, 18 verstärkt wird.
Die gesamte Kniehebellochzange wird durch den vorzugsweise symmetrisch gestalteten C-Bügel 1 leichter, was von Vorteil ist, wenn eine solche Kniehebellochzange durch einen Roboter bewegt wird. Der Roboter kann dadurch ebenfalls klein und preisgünstig ausgeführt werden.
Da der Antriebsmotor 10 seitlich und parallel an dem C-Bügel 1 angeordnet ist, ist die Schwerpunktlage verbessert, da der Schwerpunkt der gesamten Kniehebellochzange in Richtung des Roboters wandert. Die Kopflastigkeit sonst üblicher Planetengewindespindelantriebe entfällt damit. Wie man zum Beispiel aus Fig. 2 erkennt, ist die gesamte Kniehebellochzange relativ schmal ausgeführt, wobei durch die Symmetrie des C-Bügels 1 die Aufbiegung in entgegengesetzten Richtungen, also - in der Zeichnungsebene gesehen - nach oben und unten praktisch gleich ist. Die Kraft, die vom Rücken des C-Bügels 1 auf das Kniehebelgelenk wirkt, wirkt dem Aufbiegen des C-Bügels 1 entgegen. Der Antrieb des Kniehebelgelenks über ein Zahnradgetriebe, das quasi einen Exzenterantrieb für das Kniehebelgelenk darstellt, ist robust und weist somit keine empfindlichen Teile auf. Außerdem ist dieses Getriebe im Raum 5 geschützt angeordnet.
Durch die Kniehebelmechanik wird die Geschwindigkeit des Lochstempels 23 vor dem Auftreffen auf das zu stanzende Blech immer geringer, wodurch man weniger Verschleiß am Lochstempel 23 und an der Matrize hat, wobei außerdem die Geräuschemission ebenfalls geringer ist.
Die in den Patentansprüchen und in der Beschreibung beschriebenen sowie aus der Zeichnung ersichtlichen Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

Bezugszeichen

1: C-Bügel, Gehäuse
2: Rückseite
3: Arm
4: "
5: Raum
6: Zahnradgetriebe
7: Ritzel
8: Zahnrad, Teil eines Exzenterantriebes
9: " ' " " "
10: Antrieb, Elektromotor, Getriebemotor
11: Längsachse des Antriebs 10
12: Seitenfläche
13: Antriebsachse
14: Achse
15: Kurbel
16: Achse
17: Kniehebelgelenk, Hebel
18: " ' "
19: Achse, Kniehebelgelenkachse
20: " ' "
21: Teil, Platte
22: Führung
23: Lochstempel
24: Abstreifer
25: Werkstück, blechförmiges Bauteil
26: Butzen
27: Loch
28: Schienensystem
29: Federausgleichsystem

X: Bewegungsrichtung
Y: "

Claims

Motorisch, insbesondere elektromotorisch, angetriebene Kniehebellochzange zum Stanzen von Öffnungen in blechförmigen Werkstücken (25), zum Beispiel zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie, die über einen Roboter als Baueinheit beweglich und in Arbeitsstellung bringbar ist, mit einem im Schnitt etwa C-förmigen, bügelartigen Gehäuse (1), in dem ein durch einen als Elektromotor (10) ausgebildeten elektronischen Antrieb angetriebener Exzenterantrieb (8, 9) angeordnet ist, der über eine Kurbel (15) und eine Schwankachse (16) und über ein Kniehebelgelenk (17, 18, 19) und über dieses einen Lochstempel (23) in entgegengesetzten Hubrichtungen (X - Y) antreibt, wobei der eine Arm (3) des C-förmigen Gehäuses (1) das Gegenlager für den Lochstempel (23) und der andere Arm (4) des C-förmigen Gehäuses (1) über eine Schwenkachse (19) zur Lagerung eines Hebels (18) des Kniehebelgelenkes dient und ein anderer Hebel (17) mit einem hubbeweglichen Teil (21) über eine Schwenkachse (20) gekuppelt ist, wobei dieses Teil (21) dem C-förmigen Gehäuse (1) zugeordnet ist und geradlinig in entgegengesetzten Richtungen (X - Y) in Bezug auf das Gegenlager hubbeweglich ist und diesem Teil (21) der Lochstempel (23) mit einem Abstreifer (24) zugeordnet ist.
Kniehebellochzange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Raum (5) des C-förmigen Gehäuses (1) ein Zahnradgetriebe (6) angeordnet ist, das über zum Beispiel ein Ritzel (7) motorisch angetrieben ist, wobei an dem Zahnradgetriebe (6) über eine Achse (14) die Kurbel (15) drehbeweglich exzentrisch gelagert ist, die über eine Kniehebelgelenkachse (19) in entgegengesetzten Richtungen weisende Hebel (17, 18) antreibt, wobei der eine Hebel (18) über eine Achse (19) an dem unteren Arm (4) des C-förmigen Gehäuses (1) gelagert ist, während der andere Hebel (17) über eine Achse (20) an dem als Lochstempelhalterteil ausgebildeten Teil (21) schwenkbeweglich gelagert ist, auf dem sich der Abstreifer (24) und der Lochstempel (23) befinden, wobei das Teil (21) in entgegengesetzten Hubrichtungen (X - Y) geradlinig an einer Führung (22) des C-förmigen Gehäuses (1) angeordnet ist.
Kniehebellochzange nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (10) zum Antrieb des Kniehebelgelenks seitlich und parallel zum C-förmigen Gehäuse (1) angeordnet ist.
Kniehebellochzange nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Rückseite des C-förmigen Gehäuses (1) eine Kupplungsplatte zum lösbaren Anordnen eines Roboters angeordnet ist, wobei der Roboter die Kniehebellochzange als Baueinheit handhabt.
Kniehebellochzange nach Anspruch 1 oder einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das C-förmige Gehäuse (1) im Schnitt symmetrisch ausgebildet ist.
Kniehebellochzange nach Anspruch 1 oder einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das C-förmige Gehäuse (1) an einer Kupplungsplatte zur Befestigung an einem Roboter über ein Druckfederelement als Ausgleichselement angeordnet ist.
Kniehebellochzange nach Anspruch 1 oder einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (10) als Getriebemotor ausgebildet und das Zahnradgetriebe als Untersetzungsgetriebe ausgestaltet ist.