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C-Bügel: Durchbrüche ermöglichen lineare Aufbiegung

C-Bügel: Durchbrüche ermöglichen quasi-lineare Aufbiegung

Know-how bei ECKOLD seit Jahren im Einsatz

 

C-Bügel, die in ECKOLD-Systemen zum Clinchen, Stanznieten oder Durchzugprägen eingesetzt werden, scheinen auf den ersten Blick unscheinbar. Doch in ihnen steckt viel mehr Know-how, als man ahnt. Eine besondere Eigenschaft unserer C-bügelförmigen Maschinen ist ein paralleles, lineares Aufbiegungsverhalten des C-förmigen Bügelrückens. Namensgeber ist der Buchstabe „C“, an dem sehr anschaulich zu verdeutlichen ist, was mit einem solchen „C“ passiert, wenn in der Öffnung des „C“ eine Kraft entfaltet werden würde. Liegen die Flächen der Öffnung im unbelasteten Zustand parallel und winklig gegenüber, so würde bei Krafteinwirkung eine Gegenkraft entwickelt werden und die Öffnung sowie deren Flächen würden sich vermutlich wie gezeigt verändern. Dabei ginge jegliche Parallelität und Winkligkeit verloren.

 

Übertragen wir dieses Prinzip auf unsere Clinch-, Stanzniet- oder Durchzugpräge-Bügel, wäre eine Nutzung mit einem erforderlichen präzisen Ergebnis nicht möglich oder die C-förmigen Bügelrücken müssten so enorm verstärkt sein, dass ein Handling zum Beispiel an einem Industrieroboter nicht mehr möglich wäre.

 

Doch es gibt Lösungen für das Problem, die ein paralleles Aufbiegen ermöglichen. Das „Geheimnis“ liegt im Einbringen von „Durchbrüchen“ in den C-förmigen Bügelrücken, das zu einem veränderten Aufbiegungsverhalten führt.

 

An einem Beispiel eines Durchzugprägebügels möchten wir das Prinzip verdeutlichen. Das gilt natürlich für alle unsere zuvor genannten Technologien und deren Betriebsmittel, die häufig in immer wieder gleicher Weise aufgebaut sind. Diese werden sowohl an Industrierobotern als auch in Vorrichtungen oder stationär montiert.

 

 

Durch die äußere Form seiner Schenkel (S1 – S4) und das Einbringen von Durchbrüchen zeigt der C-Bügel beim Einwirken einer Kraft F ein entsprechendes Aufbiegungsverhalten, bei dem das Maß L1 sowie die Rechtwinkligkeit und Parallelität des Schenkelkopfes B zur Referenzfläche A konstant bleibt.

 

Dadurch verschiebt sich B unter Einwirkung einer Last nur linear zur Kraftrichtung Y und erzeugt keinen Winkelfehler oder eine Querverschiebung in Y-Richtung. Der Schenkelkopf B wird somit parallel zu Schenkelkopf A in Kraftrichtung verschoben.

 

Legt man den unbelasteten und belasteten Zustand übereinander, erkennt man recht deutlich das Aufbiegungsverhalten.

 

 

 

Der Wirkmechanismus für dieses Aufbiegungsverhalten steckt dabei ausschließlich in den Schenkeln bzw. in den durch die Durchbrüche entstehenden Stegen, wie in diesem Beispiel die Stege S1 – S4. In der Auslegung benötigt man prinzipiell mindestens zwei Durchbrüche, woraus sich auch die entsprechenden Stege ergeben. Zur Gewichtsreduzierung sind weitere Durchbrüche und/oder Taschen im Bügelrücken möglich. Der Wirkmechanismus wird auch noch einmal in der nachfolgenden kurzen Animation verdeutlicht.

 

 

 

 

Möglich wurde diese Auslegung der C-Bügel durch die Entwicklung der Rechentechnik und damit verbunden der Methoden zur strukturmechanischen Berechnung von Bauteilen bzgl. Spannungen und Verformungen (z. B. die Finite Elemente Methode / FEM). Damit lassen sich aber auch weitere angenehme Nebeneffekte erzielen, wie die Topologieoptimierung hinsichtlich der Einsparung von Masse.

 

Was oder wen es aber auch dazu braucht, sind erfahrene Benutzer*innen solcher Systeme, die ihr Handwerk verstehen, um optimale Lösungen zu erarbeiten. Im Ergebnis haben unsere C-Bügel folgende Eigenschaften und positiven Effekte:

 

 

Erfolgreiche Messepräsentation

 

Zur Messe BlechExpo 2019 in Stuttgart konnten wir erfolgreich unser neues Servomotorisches Clinchsystem 2 vorstellen. Darin enthalten eine Vielzahl von neuen Eigenschaften wie topologieoptimierte Clinchbügel mit linearem Aufbiegungsverhalten oder die „ECKOLD-VISU“, deren Aufgabe es u. a. ist, Prozesse zu parametrieren, überwachen, darzustellen und zu dokumentieren.

 

Ansprüche an Maschinen und deren Genauigkeiten

Um qualitative Ansprüche an Produkte zu gewährleisten, sind u. a. auch die Ansprüche an die Qualität und den standardisierten Mindestanspruch vielfach definiert. Daher gilt dieser Anspruch auch an alle Einzelteile und natürlich auch im Bereich der blechverarbeitenden und -bearbeitenden Industrie. Das berührt nicht zuletzt auch die Kosten, denn im Rahmen z. B. der automatisierten Produktion wird auch immer wieder die Effizienzfrage gestellt.

 

Galt in früheren Jahrzehnten das geflügelte Wort „Nur so genau wie nötig und nicht wie möglich“, wird diese These heute immer häufiger in Frage gestellt. Nicht aus bösem Willen, sondern weil immer mehr technische Möglichkeiten und Weiterentwicklungen immer mehr neue Erkenntnisse bieten. Diese werden sehr gern eingesetzt, wenn es um die Optimierung der Produktion, Verringerung von Fehlerquoten oder vorausschauende Wartung geht.

 

So wachsen heute mit dem Einzug von Servomotoren und zugehöriger Software zur Überwachung und Visualisierung von Prozessen die unzähligen Erkenntnisse und Auslesungsmöglichkeiten. Das bedeutet wiederum: Je früher und genauer Fehlereinflussmöglichkeiten erkannt werden, um so eher kann Einfluss genommen und können Produktionsprozesse optimiert werden. Ein vielschichtiges Thema, welches aber auch Einfluss auf die Ansprüche an Qualität und Toleranzen nimmt. Von daher könnte das geflügelte Wort der Jetztzeit auch heißen: "Wie genau ist es möglich, damit es nicht nötig ist, zu …"

 

Ansprüche an Genauigkeiten von C-Bügeln

Diese Ansprüche ergeben sich aus den Anforderungen von Kunden im Rahmen von automatisierten Fertigungen. Die Kriterien und Toleranzgrenzen werden häufig dort festgelegt, sofern diese von den Technologieanbietern zu erfüllen sind. Das hat am Ende sogar Einfluss auf die Ergebnisse von Prozessüberwachungssystemen, die Toleranzen auch abbilden müssen.

 

Beispiel Clinchen:

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