DE102013006315A1

DE102013006315A1 - Kleinteil-Vereinzelungsverfahren und -vorrichtung

Info

Publication number: DE102013006315A1
Application number: DE102013006315.9A
Authority: DE
Inventors: Markus Feierabend; Jan Weber
Original assignee: Newfrey LLC
Current assignee: Newfrey LLC
Priority date: 2013-04-12
Filing date: 2013-04-12
Publication date: 2014-10-16
Also published as: TW201446624A; WO2014166864A1

Abstract

Verfahren zum Vereinzeln und Bereitstellen von Kleinteilen (14), die einen sich entlang einer Kleinteilachse (44) erstreckenden Schaftabschnitt (S) und einen Flanschabschnitt (F) aufweisen, der einen größeren Durchmesser aufweist als der Schaftabschnitt (S), und die in Bezug auf die Kleinteilachse (44) eine erste Kleinteillängslage (14a) und eine zweite entgegengesetzte Kleinteillängslage (14b) einnehmen können, wobei die Kleinteile (14) in der ersten Kleinteillängslage (14a) bereitzustellen sind, mit den Schritten, in der ersten oder der zweiten Kleinteillängslage zugeführte Kleinteile (14) zunächst unabhängig von deren Kleinteillängslage zu vereinzeln und nach der Vereinzelung in die erste Kleinteillängslage (14a) zu versetzen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vereinzeln und Bereitstellen von Kleinteilen, die einen sich entlang einer Kleinteilachse erstreckenden Schaftabschnitt und einen Flanschabschnitt aufweisen, der einen größeren Durchmesser aufweist als der Schaftabschnitt, und die in Bezug auf die Kleinteilachse eine erste Kleinteillängslage und eine zweite entgegengesetzte Kleinteillängslage einnehmen können. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Vereinzeln und Bereitstellen von Kleinteilen dieser Art, insbesondere zur Durchführung des oben genannten Verfahrens.
Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung eine Fügeanordnung mit einem Fügewerkzeug und einer solchen Vorrichtung, um dem Fügewerkzeug ein vereinzeltes Kleinteil bereitzustellen.
Auf dem Gebiet der Fügeanordnungen ist es bspw. für den Karosseriebau bei der Herstellung von Kraftfahrzeugen bekannt, einem Fügewerkzeug Kleinteile vereinzelt und in einer vorgegebenen Lage zuzuführen. Das Zuführen der Kleinteile kann dabei bspw. mittels Blasluft erfolgen. In dem Fügewerkzeug wird das Kleinteil in eine Halteeinrichtung übernommen. Anschließend wird mittels des Kleinteils ein Fügeprozess durchgeführt. Beispiele für die hierbei verwendeten Fügewerkzeuge sind Bolzenschweiß-Werkzeuge, Niet-Werkzeuge sowie Stanzniet-Werkzeuge. Auf dem Gebiet der Bolzenschweißtechnik ist es dabei bekannt, Bolzen, die einen Schaftabschnitt und einen Flanschabschnitt aufweisen, bei einseitiger Zugänglichkeit auf eine Oberfläche eines Werkstückes (Bleches) aufzuschweißen, wobei die Bolzen anschließend als Anker für weitere Befestigungssysteme dienen. Die Bolzen können dabei bspw. als Masse-Bolzen ausgebildet sein, wobei der Schaftabschnitt hierbei in der Regel einen Gewindeabschnitt aufweist, um bspw. Kabelschuhe mittels einer Mutter zu befestigen. Bei anderen Arten von solchen Fügewerkzeugen werden Kleinteile wie Niete oder Stanzniete dazu verwendet, zwei Werkstücke miteinander zu verbinden.
Der Schaftabschnitt eines solchen Kleinteils kann hierbei vorab mit einer Mutter versehen sein, die zum Herstellen einer Masseanordnung anschließend zunächst abgeschraubt wird und nach dem Aufsetzen von Kabelschuhen wieder aufgeschraubt wird. Die erste Kleinteillängslage kann eine Lage sein, bei der der Flanschabschnitt in Zuführrichtung vorne ist, in welchem Fall die zweite Kleinteillängslage eine Lage bezeichnet, bei der der Schaftabschnitt vorne ist. Diese Definition kann jedoch auch umgekehrt sein. In manchen Fügewerkzeugen werden die Kleinteile in eine Halteeinrichtung ”von hinten” überführt, in welchem Fall die erste Kleinteillängslage in der Regel jene Lage ist, bei der der Flanschabschnitt in Zuführrichtung vorne ist. In anderen Fügewerkzeugen können Kleinteile ”von vorne” in eine Halteeinrichtung überführt werden, in welchem Fall die erste Kleinteillängslage jene ist, bei der der Schaftabschnitt in Zuführrichtung vorne ist.
Kleinteile der oben beschriebenen Art werden generell als Schüttgut angeliefert. Das Schüttgut wird üblicherweise in einen Stufenförderer gegeben, der einen Kanal oder eine Rinne aufweist, in der die Kleinteile stochastisch in einer der beiden Kleinteillängslagen aufgereiht werden. Ferner ist es generell bekannt, die Kleinteile dann von dem Kanal an ein Schienenpaar zu übergeben, dessen Abstand so gewählt ist, dass die Kleinteile sich durch die Einwirkung von Schwerkraft so verdrehen, dass die Schaftabschnitte der Kleinteile sich zwischen die Schienen erstrecken. Hiernach werden die Kleinteile einer Vereinzelungseinrichtung folglich in einer Lage zugeführt, bei der ihre Kleinteilachsen senkrecht zu der Zuführrichtung ausgerichtet sind. Die Vereinzelungseinrichtung kann hier als einfacher Schieber ausgebildet sein. Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus dem Dokument DE-OS 1 506 457 bekannt.
Das Verdrehen an dem Schienenpaar kann hierbei problematisch sein, da dieser Vorgang in der Regel in Wechselwirkung mit benachbarten Kleinteilen und während der Bewegung erfolgt.
Aus den Dokumenten US-A-5,067,632 , DE 199 34 209 C2 , DE 10 2007 042 876 A1 , DE 200 17 775 U1 und CN 201261 104 Y sind weitere Vorrichtungen bekannt, bei denen Kleinteile einer Vereinzelungseinrichtung in Form eines Schiebers oder Rotors aufgereiht in einer Lage zugeführt werden, bei der die Kleinteilachse senkrecht zu der Zuführrichtung ausgerichtet ist.
Das Dokument JP 2011-235632 A offenbart ebenfalls, Kleinteile aufgereiht zuzuführen, wobei die Kleinteile jedoch in Längsrichtung ausgerichtet sind und sämtlich bereits eine vorgegebene einheitliche Kleinteillängslage aufweisen. Die Vereinzelungseinrichtung beinhaltet einen Rotor. Ein ähnliches Konzept ist aus dem Dokument EP 2 394 777 A1 bekannt, wobei die Vereinzelungseinrichtung einen Schieber aufweist.
Schließlich offenbart das Dokument EP 1 858 659 B1 ein Fügewerkzeug, dem Verbindungselemente in gleicher Richtung aufgereiht bereitgestellt werden und an dem Fügewerkzeug vereinzelt und einer Halte- bzw. Ladevorrichtung des Fügewerkzeugs übergeben werden.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Vereinzeln und Bereitstellen von Kleinteilen, eine verbesserte Vorrichtung zum Vereinzeln und Bereitstellen von Kleinteilen sowie eine verbesserte Fügeanordnung bereitzustellen, wobei insbesondere die Verlässlichkeit der Vereinzelung und Bereitstellung erhöht ist.
Diese Aufgabe wird zum Einen durch ein Verfahren zum Vereinzeln und Bereitstellen von Kleinteilen gelöst, die einen sich entlang einer Kleinteilachse erstreckenden Schaftabschnitt und einen Flanschabschnitt aufweisen, der einen größeren Durchmesser aufweist als der Schaftabschnitt, und die in Bezug auf die Kleinteilachse eine erste Kleinteillängslage und eine zweite entgegengesetzte Kleinteillängslage einnehmen können, wobei die Kleinteile in der ersten Kleinteillängslage bereitzustellen sind, mit den Schritten, in der ersten oder der zweiten Kleinteillängslage zugeführte Kleinteile zunächst unabhängig von deren Kleinteillängslage zu vereinzeln und nach der Vereinzelung in die erste Kleinteillängslage zu versetzen.
Ferner wird die obige Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zum Vereinzeln und Bereitstellen von derartigen Kleinteilen, insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, mit einer Lage-Vereinheitlichungseinrichtung zum Vereinheitlichen der Kleinteillängslage und einer Vereinzelungseinrichtung zum Vereinzeln der Kleinteile, wobei die Lage-Vereinheitlichungseinrichtung der Vereinzelungseinrichtung nachgeschaltet ist.
Schließlich wird die obige Aufgabe gelöst durch eine Fügeanordnung mit einem Fügewerkzeug und einer erfindungsgemäßen Vereinzelungs- und Bereitstellungsvorrichtung, um dem Fügewerkzeug ein vereinzeltes Kleinteil bereitzustellen.
Bereitgestellte Kleinteile können in üblicher Weise dem Fügewerkzeug zugeführt werden, bspw. mittels Blasluft.
Durch die Maßnahme, die Vereinheitlichung der Lage in die erste Kleinteillängslage erst nach der Vereinzelung vorzunehmen, wird eine hierbei in der Regel durchzuführende Dreh- bzw. Kippbewegung des Kleinteils erst dann durchgeführt, wenn das Kleinteil vereinzelt ist. Folglich lässt sich diese Drehbewegung von anderen dynamischen Bewegungen und Wechselwirkungen mit anderen Kleinteilen entkoppeln.
Dadurch, dass es möglich ist, die Kleinteile in beliebiger Kleinteillängslage zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung zuzuführen, kann dieser Zuführabschnitt einfacher und mit robusteren Konturen realisiert werden, so dass die Verlässlichkeit der Zuführung zu der Vereinzelungseinrichtung erhöht werden kann. Die Kleinteillängslage kann aufgrund von über die Länge der Kleinteile unterschiedlichen Außendurchmessern generell von einer idealen Längslage etwas abweichen. Der Begriff der Kleinteillängslage soll daher vorliegend auch derartige Schieflagen beinhalten, die von der idealen Längslage etwas abweichen.
Folglich ist es erfindungsgemäß möglich, sowohl den Abschnitt der Zuführung von Kleinteilen zu der Vereinzelungseinrichtung verlässlicher zu realisieren, wie auch die Lage-Vereinheitlichungseinrichtung, so dass insgesamt ein verlässlicheres Bereitstellen von Kleinteilen erzielbar ist.
Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es von besonderem Vorteil, wenn der Schritt des Versetzens in die erste Kleinteillängslage beinhaltet, die Kleinteile jeweils um eine Kippachse quer zu der Kleinteilachse zu kippen.
Die Kipprichtung kann dabei in Abhängigkeit davon, welche Kleinteillängslage das Kleinteil vorher eingenommen hat, unterschiedlich sein.
Durch das Kippen wird die Kleinteillängslage der Kleinteile folglich vereinheitlicht, und zwar insbesondere in die erste Kleinteillängslage, in der die Kleinteile bspw. einem Fügewerkzeug zuzuführen sind. Nach dem Kippen sind die Kleinteile dabei vorzugsweise bereits parallel zu einer Achse ausgerichtet, entlang der die Kleinteile aus der Bereitstellungsposition abgegeben werden, also bspw. einen Fügewerkzeug zugeführt werden. Mit anderen Worten kann bspw. die Kleinteilachse der hinsichtlich ihrer Lage vereinheitlichten Kleinteile parallel zu einer Achse eines Anschlusses eines Zuführschlauches zu einem Fügewerkzeug sein.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beinhaltet der Schritt des Versetzens in die erste Kleinteillängslage, ein vereinzeltes Kleinteil über einen parallel zu der Kleinteilachse ausgerichteten Schlitz zu bewegen, dessen Breite größer gleich dem Durchmesser des Schaftabschnittes ist und dessen Breite kleiner als der Durchmesser des Flanschabschnittes ist, derart, dass das vereinzelte Kleinteil aufgrund der Schwerkraft in die erste Kleinteillängslage kippt, bei der sich der Schaftabschnitt in den Schlitz hinein erstreckt.
Bei dieser Ausführungsform wird davon Gebrauch gemacht, dass die Kleinteile vorzugsweise einen Längsschwerpunkt besitzen, der gegenüber der axialen Mitte des Flanschabschnittes in Richtung hin zu dem Schaftabschnitt versetzt ist. Hierdurch kann erreicht werden, dass die Kleinteile, die über einen Schlitz der genannten Art bewegt werden, aufgrund der Schwerkraft selbsttätig in eine einheitliche Kleinteillängslage kippen, und zwar unabhängig davon, in welcher Kleinteillängslage sie über den Schlitz bewegt werden.
Es versteht sich hierbei, dass die Ausrichtung der Kleinteillängslage sich bei dem Kippvorgang ändert, wobei sich der Begriff der Kleinteillängslage nach der Lage-Vereinheitlichung auf die Richtung bezieht, in der die Kleinteile dann abgegeben werden, und bspw. bei der Zuführung zu der Vereinzelungseinrichtung auf eine Achse bezieht, in der die Kleinteile zugeführt werden.
Generell ist es möglich, dass die Kleinteile der Vereinzelungseinrichtung in einem Zustand zugeführt werden, bei dem die Kleinteilachsen parallel zueinander ausgerichtet sind. In diesem Fall können die Kleinteile bspw. eine Zuführbahn herunterrollen.
Von besonderem Vorzug ist es jedoch, wenn die Kleinteile in Richtung ihrer Kleinteilachsen ausgerichtet und hintereinander in beliebiger Kleinteillängslage der Vereinzelungseinrichtung zugeführt werden.
Da die Kleinteile vorzugsweise im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet sind, kann die Zuführung hierbei konstruktiv einfacher ausgestaltet werden, bei gleichzeitig höherer Robustheit und folglich mit einer erhöhten Zuverlässigkeit.
Insgesamt ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ebenfalls bevorzugt, wenn der Schritt des Vereinzelns beinhaltet, ein Kleinteil parallel zur Kleinteilachse in eine Kleinteilaufnahme eines Schiebers zu bewegen, der in einer Richtung quer hierzu zwischen einer Aufnahmeposition und einer Bereitstellungsposition verschiebbar ist.
Der Begriff des Schiebers ist vorwiegend breit zu verstehen. In der Regel ist ein Schieber ein entlang einer Verschiebeachse längs verschiebliches Bauteil. Bei dem Schieber kann es sich jedoch auch um einen Drehschieber nach der Art eines Rotors handeln.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise verwendet in Verbindung mit einem Verfahren zum Zuführen von vereinzelten Kleinteilen in Form von Fügeelementen in einer ersten Kleinteillängslage zu einem Fügewerkzeug, wobei die Fügeelemente zunächst mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens vereinzelt und in der ersten Kleinteillängslage bereitgestellt werden und wobei anschließend ein vereinzeltes Fügeelement in der ersten Kleinteillängslage dem Fügewerkzeug zugeführt wird.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es bevorzugt, wenn die Vereinzelungseinrichtung einen Schieber aufweist, der zumindest zwischen einer Aufnahmeposition zur Aufnahme eines Kleinteils und einer Bereitstellungsposition zur Bereitstellung eines Kleinteils entlang einer Verschieberichtung, insbesondere entlang einer Verschiebeachse verschiebbar ist.
Mittels eines derartigen Schiebers, der wie gesagt, als Längsschieber oder als Drehschieber ausgebildet sein kann, kann die Vereinzelung auf besonders robuste Art und Weise erfolgen.
Von besonderem Vorzug ist es dabei, wenn die Verschieberichtung senkrecht zu der Kleinteilachse eines aufgenommenen Kleinteils ausgerichtet ist.
Hierdurch können in Längsrichtung zugeführte Kleinteile sicher und zuverlässig in der Kleinteilaufnahme aufgenommen werden. Eine Verschieberichtung parallel oder schräg zu der Kleinteillängslage ist aber auch möglich.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, die in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 7 eine eigene Erfindung darstellt, und zwar unabhängig von der Reihenfolge von Lage-Vereinheitlichung und Vereinzelung, beinhaltet die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Schieber, der entlang einer Verschieberichtung zwischen einer Aufnahmeposition zur Aufnahme eines Kleinteils und einer Bereitstellungsposition zur Bereitstellung eines Kleinteils verschiebbar ist, wobei die Verschieberichtung quer zu der Kleinteilachse eines aufgenommenen Kleinteils ausgerichtet ist und wobei dem Schieber in der Bereitstellungsposition eine Kippeinrichtung zugeordnet ist, mittels der ein von der Aufnahmeposition in die Abgabeposition überführtes Kleinteil um eine Kippachse verkippt wird, die parallel zu der Verschieberichtung ausgerichtet ist.
Durch eine derartige Kippeinrichtung kann eine bevorzugte Lageorientierung auf mechanisch Art und Weise erfolgen. Die Kleinteile können dabei bereits vor dem Überführen hin zu der Kippeinrichtung hinsichtlich ihrer Kleinteillängslage vereinheitlicht worden sein. Von besonderem Vorzug ist es jedoch, wenn die Kleinteile in beliebiger Kleinteillängslage hin zu der Kippeinrichtung zugeführt werden. In der Kippeinrichtung kann dann eine Vereinheitlichung der Kleinteillängslage erfolgen, wobei die Kipprichtung von der ursprünglichen Kleinteillängslage beim Übergeben in die Kippeinrichtung abhängt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist dem Schieber eine Schieberbasis zugeordnet, an der der Schieber geführt ist, wobei eine Kleinteilaufnahme des Schiebers zu der Schieberbasis hin offen ist und wobei die Schieberbasis einen der Bereitstellungsposition des Schiebers zugeordneten Schlitz aufweist, der parallel zu der Kleinteilachse eines aufgenommenen Kleinteils ausgerichtet ist, dessen Breite größer gleich dem Durchmesser des Schaftabschnittes ist und dessen Breite kleiner als der Durchmesser des Flanschabschnittes ist, derart, dass das Kleinteil in der Bereitstellungsposition aufgrund der Schwerkraft um eine vorzugsweise parallel zu der Verschiebeachse ausgerichtete Kippachse kippt, so dass sich der Schaftabschnitt in den Schlitz hinein erstreckt.
Der Schlitz bildet bei dieser Ausführungsform eine Kippeinrichtung, mittels der sich die Lage von Kleinteilen vereinheitlichen lässt.
Dadurch, dass der Schlitz an einem einstückigen Bauteil in Form der Schieberbasis ausgebildet ist, kann der Schlitz bzw. können dessen Kanten hinsichtlich ihrer Toleranzlage gut kontrolliert werden.
Im Stand der Technik erfolgt die Lage-Vereinheitlichung häufig an einem Schienenpaar, das der Vereinzelungseinrichtung vorgeschaltet ist. Da ein derartiges Schienenpaar aus zwei Bauteilen besteht, ist die Toleranzlage des dazwischen eingerichteten Zwischenraumes und der Höhe der einander gegenüberliegenden Kanten, auf denen der Flanschabschnitt aufliegt, deutlich schwerer zu kontrollieren.
Auch die Maßnahme, den Schlitz an der Schieberbasis auszubilden, trägt folglich zu einer höheren Zuverlässigkeit bei.
Durch die Maßnahme, eine Kleinteilaufnahme des Schiebers zu der Schieberbasis hin offen auszubilden, ermöglicht zudem, dass das Kleinteil bei dem Überführen in die Bereitstellungsposition über dem Schlitz angeordnet wird, so dass der Kippvorgang mit dem Überführen in die Bereitstellungsposition selbsttätig eingeleitet werden kann.
Ferner ist es hierbei bevorzugt, wenn ein Stößel in einer Richtung quer zu der Verschieberichtung in den Schlitz einfahrbar ist, um das gekippte Kleinteil mit einer Abgabeöffnung auszurichten und/oder eine Abgabekammer zu schließen.
Insbesondere für den Fall, dass die Kleinteile in der Kleinteilaufnahme die erste oder die zweite Kleinteillängslage einnehmen können, kann eine Position in Richtung quer zur Verschieberichtung nach dem Kippvorgang uneinheitlich sein. Über den Stößel, der quer zu Verschieberichtung in den Schlitz einfahren kann, kann die Abgabeposition des gekippten Kleinteils mit einer Abgabeöffnung (bspw. einem Anschluss eines Zuführschlauches) ausgerichtet werden. Ferner kann hierdurch erreicht werden, dass durch die Schieberbasis, den Schieber und den Stößel eine weitgehend geschlossene Abgabekammer gebildet wird, wobei über den Schlitz Blasluft zugeführt werden kann, um ein Kleinteil über die Abgabeöffnung von dem Schlitz und aus der Abgabekammer heraus auszustoßen, vorzugsweise in Richtung hin zu einem Fügewerkzeug.
Ferner ist es bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung insgesamt vorteilhaft, wenn die Vereinzelungseinrichtung eine Blockiereinrichtung aufweist, die einer Übergabeeinrichtung für aufgereihte Kleinteile zugeordnet und dazu ausgelegt ist, den Vorschub der aufgereihten Kleinteile bis auf ein vorderstes Kleinteil zu blockieren, das in eine Kleinteilaufnahme der Vereinzelungseinrichtung zu überführen ist.
Hierdurch kann die Zuverlässigkeit des Überführens von Kleinteilen aus der Übergabeeinrichtung in die Kleinteilaufnahme erhöht werden.
Insgesamt kann erfindungsgemäß folglich ein Vereinzeln von Kleinteilen vor einem Drehen in eine Abgabelage erfolgen. Die Dreh- bzw. Kippbewegung des Kleinteils wird dabei durch den geänderten Ablauf von anderen dynamischen Bewegungen und Wechselwirkungen mit anderen Kleinteilen entkoppelt. Die Übergabeeinrichtung zur Übergabe an die Vereinzelungseinrichtung kann mit einer robusteren Kontur, bspw. in der Form einer einfachen Rutsche realisiert werden, so dass die Empfindlichkeit gegenüber Toleranzen der Kleinteile reduziert werden kann. Die Auflagekontur, um die das Kleinteil in der Lage-Vereinheitlichungseinrichtung kippt, kann durch einen Schlitz in einer Schieberbasis und folglich in einem einzelnen Teil realisiert werden, so dass die Auflagekontur hinsichtlich ihrer Toleranzlage besser zu kontrollieren ist.
Die Kleinteile können bspw. Schweißbolzen sein. Von besonderem Vorzug ist die Verwendung von sog. Massebolzen, die als Anschluss für Masseleitungen von elektrischen Baugruppen dienen können, wie es in der Fahrzeugindustrie üblich ist. Denn hier werden derartige Massebolzen häufig an mehreren Stellen auf das Karosserieblech geschweißt, um an verschiedenen Orten eine einheitliche Masse für die unterschiedlichen elektrischen Baugruppen eines Kraftfahrzeuges zu realisieren.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fügeanordnung;
2 eine schematische Schnittansicht durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vereinzelungs- und Bereitstellungsvorrichtung, entsprechend einer Schnittansicht entlang der Linie II-II der 1;
3 eine schematische Schnittansicht entlang der Linie III-III der 2;
4 eine schematische perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Vereinzeln und Bereitstellen von Kleinteilen, integriert in eine Zuführeinrichtung für Kleinteile;
5 eine weitere Darstellung der Vorrichtung der 4 mit einem Schieber in einer Bereitstellungsposition; und
6 eine schematische Schnittansicht durch die Vereinzelungs- und Bereitstellungsvorrichtung der 4 und 5.
In 1 ist eine Fügeanordnung schematisch dargestellt und generell mit 10 bezeichnet. Die Fügeanordnung 10 weist ein Fügewerkzeug 12 auf, das bspw. als Bolzenschweiß-Werkzeug, als Niet-Werkzeug oder als Stanzniet-Werkzeug ausgestaltet sein kann. Das Fügewerkzeug 12 dient zum Durchführen eines Fügeprozesses unter Verwendung eines Kleinteils 14 in Form eines Fügeelementes. Im Falle eines Bolzenschweißprozesses wird ein derartiges Fügeelement 14 auf eine Werkstückanordnung 16 aufgeschweißt, wie es in 1 schematisch dargestellt ist. Das Kleinteil 14 beinhaltet dabei einen Flanschabschnitt F, der auf die Werkstückanordnung 16 geschweißt wird, und einen sich entlang einer Kleinteilachse erstreckenden Schaftabschnitt S, der bspw. als Gewindeabschnitt ausgebildet sein kann. Das Kleinteil 14 kann dabei insbesondere als Massebolzen ausgebildet sein. Sofern das Kleinteil als Niet oder Stanzniet ausgebildet ist, kann es in einem Fügeprozess dazu dienen, zwei Werkstücke einer Werkstückanordnung miteinander zu verbinden.
Das Fügewerkzeug 12 kann ein handgeführtes Werkzeug sein. Vorzugsweise wird das Fügewerkzeug 12 jedoch im Raum mittels eines Roboters 18 bewegt, der das Fügewerkzeug an Fügepositionen einer Werkstückanordnung 16 bewegen kann, wie es generell bekannt ist.
Die Fügeanordnung 10 beinhaltet ferner eine Zuführvorrichtung 20 zum Zuführen von vereinzelten Kleinteilen zu dem Fügewerkzeug 12. Die Zuführvorrichtung 20 weist dabei einen Schüttgutbehälter 22 auf, in dem Fügeelemente 14 als Schüttgut ungeordnet aufgenommen werden. Die Zuführvorrichtung 20 weist ferner eine Aufreihungseinrichtung 24 auf, mittels der Kleinteile 14 aus dem Schüttgutbehälter 22 entnommen werden können, wobei die Kleinteile hierbei in einer Rinne der Aufreihungseinrichtung 24 entlang ihrer Kleinteilachse ausgerichtet und aufgereiht werden, wobei die Kleinteile stochastisch eine erste Kleinteillängslage oder eine zweite Kleinteillängslage einnehmen können (in Zuführrichtung Flanschabschnitt voraus oder Schaftabschnitt voraus). Die Zuführvorrichtung 20 beinhaltet ferner eine Übergabeeinrichtung 26, die bspw. in Form einer einfachen Rutsche ausgebildet sein kann. Die in der Aufreihungseinrichtung 24 aufgereihten Kleinteile werden über die Übergabeeinrichtung 26 einer Bereitstellungseinrichtung 30 zugeführt. Die Bereitstellungseinrichtung 30 dient zum Einen zum Vereinheitlichen der Kleinteillängslage und zum Vereinzeln der Kleinteile, um dann in ihrer Kleinteillängslage vereinheitlichte und vereinzelte Kleinteile dem Fügewerkzeug 12 bereitstellen zu können. Die Bereitstellungseinrichtung 30 weist folglich in 1 eine schematisch dargestellte Vereinzelungseinrichtung 32 und eine Lage-Vereinheitlichungseinrichtung 34 auf, die ebenfalls in 1 nur schematisch angedeutet ist. Dabei ist die Lage-Vereinheitlichungseinrichtung 34 der Vereinzelungseinrichtung 32 nachgeschaltet.
Die hinsichtlich ihrer Kleinteillängslage vereinheitlichten Kleinteile können dann bspw. mittels eines Zuführschlauches 36 hin zu dem Fügewerkzeug 12 transportiert werden. Zu diesem Zweck kann die Zuführvorrichtung 20 einen Drucklufterzeuger 38 aufweisen, der über einen Blasluftschlauch 40 mit der Lage-Vereinheitlichungseinrichtung 34 verbunden ist und über den Blasluft 42 zuführbar ist, um ein vereinzeltes Kleinteil aus der Lage-Vereinheitlichungseinrichtung 34 über den Zuführschlauch 36 hin zu dem Fügewerkzeug 12 zu fördern.
In 1 ist ferner zu erkennen, dass die Kleinteile mit uneinheitlicher Kleinteillängslage (14a bzw. 14b) parallel zu ihrer Kleinteilachse 44 in die Vereinzelungseinrichtung 32 überführt werden. Zu dem Fügewerkzeug 12 werden die Kleinteile in einer vereinheitlichten Kleinteillängslage 14a zugeführt. Das Fügewerkzeug 12 weist eine Halteeinrichtung 46 auf, in die die zugeführten Kleinteile übernommen werden, um dann mittels eines solchen Kleinteils einen Fügeprozess einleiten zu können.
In den 2 und 3 ist eine bevorzugte Variante einer Bereitstellungseinrichtung 30 der oben beschriebenen Art schematisch dargestellt.
Die Bereitstellungseinrichtung 30 beinhaltet ein Gehäuse 48, das in 2 nur schematisch angedeutet ist, wobei in dem Gehäuse 48 eine Schieberbasis 50 starr aufgenommen ist. An der Schieberbasis 50 ist ein Schieber 52 verschieblich gelagert, und zwar verschieblich zwischen einer Aufnahmeposition, die in 2 und 3 bei 52A gezeigt ist, und einer Bereitstellungsposition, die in 2 und 3 bei 52B gezeigt ist.
Der Schieber 52 weist eine Kleinteilaufnahme 54 auf, in die Kleinteile 14 entlang einer Übergabeachse einführbar sind, die parallel mit der Kleinteilachse 44 ausgerichtet sein kann und quer zu einer Verschiebeachse 57 ausgerichtet ist. Das Verschieben des Schiebers 52 an der Schieberbasis 50 ist in 2 schematisch bei 56 dargestellt.
Die Kleinteilaufnahme 54 ist hin zu der Schieberbasis 50 offen. Die Schieberbasis 50 weist einen quer zu der Verschiebeachse 57 verlaufenden Schlitz 58 auf, der eine Breite B aufweist. Die Breite B ist größer als ein Durchmesser D_F des Flanschabschnittes, und kleiner als ein Durchmesser D_S des Schaftabschnittes S eines Kleinteils. Wie es in 2 und 3 dargestellt ist, wird ein in die Kleinteilaufnahme 54 aufgenommenes Kleinteil 14 von der Aufnahmeposition in die Bereitstellungsposition versetzt, wobei die Kleinteilachse 44 senkrecht zu der Verschiebeachse 57 ausgerichtet verbleibt. Sobald die Bereitstellungsposition erreicht ist (52B), gelangt das Kleinteil 14 über den Schlitz 58. Aufgrund der Schwerkraft kippt das Kleinteil an dem Schlitz, wie es in 3 bei 60 dargestellt ist, und zwar um eine schematisch angedeutete Kippachse 62, die parallel zu der Verschiebeachse 57 ausgerichtet ist. Am Ende des Kippvorganges liegt der Flanschabschnitt F auf Seitenkanten des Schlitzes 58 auf, und der Schaftabschnitt S erstreckt sich in einer Richtung quer zur Verschiebeachse 57 in den Schlitz 58 hinein. Je nach Kleinteillängslage des Kleinteils 14 beim Aufnehmen in die Kleinteilaufnahme 54 erfolgt das Kippen dabei in unterschiedlichen Richtungen, wie es in 3 bei 60 angedeutet ist.
Durch die so realisierte Kippeinrichtung wird folglich die Lage der Kleinteile vereinheitlicht, und zwar in die erste Kleinteillage 14a, in der die Kleinteile dem Fügewerkzeug 12 zur Verfügung zu stellen sind. In der Bereitstellungsposition ist die Kleinteilaufnahme 54 in einer Richtung quer zur Verschiebeachse 57 mit einer Abgabeeinrichtung verbunden, die vorliegend bspw. in Form des Zuführschlauches 36 ausgebildet ist. Folglich kann über Blasluft 42 (siehe 2) ein Kleinteil aus dem Schlitz 58 und aus der Kleinteilaufnahme 54 heraus hin zu dem Fügewerkzeug 12 transportiert werden.
Die Bereitstellungseinrichtung 30 der 2 und 3 bildet dabei eine Vereinzelungseinrichtung 32 und eine Lage-Vereinheitlichungseinrichtung 34, wobei die Lage-Vereinheitlichungseinrichtung als Kippeinrichtung ausgebildet ist und der Vereinzelungseinrichtung 32 nachgeschaltet ist.
In den 4 bis 6 ist eine weitere Ausführungsform einer Zuführvorrichtung 20 gezeigt, die hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell der Zuführvorrichtung 20 der 1 entspricht. Gleiche Elemente sind daher durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
In 4 ist zunächst zu erkennen, dass die Aufreihungseinrichtung 24 ein Kanalelement 66 mit einem dem Schüttgutbehälter 22 zugewandten Kanal beinhaltet. Das Kanalelement 66 ist über eine Hubstange 68, die an einen Hubzylinder 70 angeschlossen ist, verschwenkbar, wie es in 4 durch einen Pfeil angedeutet ist. In dem Kanal 66 aufgereihte und entlang ihrer Kleinteilachse ausgerichteten Kleinteile können auf diese Weise über eine Schwenkbewegung 72 an die Übergabeeinrichtung 26 übergeben werden, die als einfache Rutsche ausgebildet und folglich gegenüber der Horizontalen geneigt ist, so dass die Kleinteile aufgrund Schwerkraft hin zu der Bereitstellungseinrichtung 30 rutschen.
Eine Schwenkachse 74 für das Kanalelement 66 ist in 4 bei 74 gezeigt.
Der Bereitstellungseinrichtung 30 ist dabei eine Blockiereinrichtung 78 zugeordnet, die im Bereich des Übergangs zwischen der Übergabeeinrichtung 26 und der Bereitstellungseinrichtung 30 angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, den Vorschub der in der Übergabeeinrichtung 26 aufgereihten Kleinteile bis auf ein vorderstes Kleinteil zu blockieren, das in die Kleinteilaufnahme 54 der Bereitstellungseinrichtung 30 zu überführen ist. Hierdurch können Verklemmungen des Schiebers 52 beim Überführen eines aufgenommenen Kleinteils in die Bereitstellungsposition vermieden werden.
Der Übergang zwischen der Übergabeeinrichtung 26 und der Kleinteilaufnahme 54 ist in 4 bei 80 gezeigt.
Die Bereitstellungseinrichtung 30 weist bei dieser Ausführungsform ferner einen Stößel 82 auf, der über einen Stößelzylinder 84 in einer Richtung quer zur Verschiebeachse 57 beweglich ist, und zwar aus dem Schlitz 58 heraus oder in den Schlitz 58 hinein. In der ersten Position ist der Stößel 82 in einer Kontur des Gehäuses 48 aufgenommen, so dass er das Verschieben des Schiebers 52 in die Bereitstellungsposition nicht stört. In der Bereitstellungseinrichtung wird, wie oben beschrieben, ein Kleinteil gekippt, so dass es hinsichtlich seiner Kleinteillängslage vereinheitlicht wird und mit seiner Kleinteilachse mit einer Abgabeeinrichtung, bspw. in Form des Zuführschlauches 36 ausgerichtet wird.
Wenn der Schieber 52 in der Bereitstellungsposition ist, kann der Stößel 82 dann in den Schlitz 58 und in die Kleinteilaufnahme 54 eingefahren werden, um die Position des Kleinteils in einer Richtung quer zu Verschiebeachse 57 zu definieren, insbesondere mit einer Abgabeöffnung auszurichten. Der Stößel 82 kann ferner dazu geeignet sein, mit dem Gehäuse 48, der Schieberbasis 50 und dem Schieber 52 eine Abgabekammer 86 zu bilden, wie es in 5 bei 82' gezeigt ist.
6 zeigt in schematischer Form eine Schnittansicht durch die Bereitstellungseinrichtung 30 der 4 und 5, wobei ein Anschluss für Blasluft 42 zu erkennen ist, das Gehäuse, die Schieberbasis 50 und der entlang der Verschiebeachse 57 verschiebliche Schieber 52, der in 6 in der Bereitstellungsposition 52B gezeigt ist. Ferner ist hier gezeigt, dass ein Kleinteil 14a bereits an den Kanten des Schlitzes 58 verkippt ist und dessen Kleinteilachse 44 folglich mit einer Abgaberichtung ausgerichtet ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 1506457 A [0005]
US 5067632 A [0007]
DE 19934209 C2 [0007]
DE 102007042876 A1 [0007]
DE 20017775 U1 [0007]
CN 201261104 Y [0007]
JP 2011-235632 A [0008]
EP 2394777 A1 [0008]
EP 1858659 B1 [0009]

Claims

Verfahren zum Vereinzeln und Bereitstellen von Kleinteilen (14), die einen sich entlang einer Kleinteilachse (44) erstreckenden Schaftabschnitt (S) und einen Flanschabschnitt (F) aufweisen, der einen größeren Durchmesser aufweist als der Schaftabschnitt (S), und die in Bezug auf die Kleinteilachse (44) eine erste Kleinteillängslage (14a) und eine zweite entgegengesetzte Kleinteillängslage (14b) einnehmen können, wobei die Kleinteile (14) in der ersten Kleinteillängslage (14a) bereitzustellen sind, mit den Schritten, in der ersten oder der zweiten Kleinteillängslage zugeführte Kleinteile (14) zunächst unabhängig von deren Kleinteillängslage zu vereinzeln und nach der Vereinzelung in die erste Kleinteillängslage (14a) zu versetzen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Versetzens in die erste Kleinteillängslage (14a) beinhaltet, die Kleinteile (14) jeweils um eine Kippachse (62) quer zu der Kleinteilachse (44) zu kippen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schritt des Versetzens in die erste Kleinteillängslage (14a) beinhaltet, ein vereinzeltes Kleinteil (14) über einen parallel zu der Kleinteilachse (44) ausgerichteten Schlitz (58) zu bewegen, dessen Breite (B) größer gleich dem Durchmesser (D_S) des Schaftabschnittes (S) ist und dessen Breite (B) kleiner als der Durchmesser (D_F) des Flanschabschnittes (F) ist, derart, dass das vereinzelte Kleinteil (14) aufgrund der Schwerkraft in die erste Kleinteillängslage (14a) kippt, bei der sich der Schaftabschnitt (S) in den Schlitz (58) hinein erstreckt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, wobei die Kleinteile (14) in Richtung ihrer Kleinteilachsen (44) ausgerichtet und hintereinander in beliebiger Kleinteillängslage zugeführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–4, wobei der Schritt des Vereinzelns beinhaltet, ein Kleinteil (14) parallel zur Kleinteilachse (44) in eine Kleinteilaufnahme (54) eines Schiebers (52) zu bewegen, der in einer Richtung quer hierzu zwischen einer Aufnahmeposition (52A) und einer Bereitstellungsposition (52B) verschiebbar ist.
Verfahren zum Zuführen von vereinzelten Kleinteilen (14) in Form von Fügeelementen in einer ersten Kleinteillängslage (14a) zu einem Fügewerkzeug (12), wobei die Fügeelemente (14) mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–5 vereinzelt und in der ersten Kleinteillängslage (14a) bereitgestellt werden und wobei ein vereinzeltes Fügeelement (14) in der ersten Kleinteillängslage (14a) dem Fügewerkzeug (12) zugeführt wird.
Vorrichtung (30) zum Vereinzeln und Bereitstellen von Kleinteilen, die einen sich entlang einer Kleinteilachse (44) erstreckenden Schaftabschnitt (S) und einen Flanschabschnitt (F) aufweisen, der einen größeren Durchmesser aufweist als der Schaftabschnitt (S), und die in Bezug auf eine Zuführrichtung eine erste Kleinteillängslage (14a) und eine zweite entgegengesetzte Kleinteillängslage (14b) einnehmen können, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–5, gekennzeichnet durch – eine Lage-Vereinheitlichungseinrichtung (34) zum Vereinheitlichen der Kleinteillängslage und – eine Vereinzelungseinrichtung (72) zum Vereinzeln der Kleinteile (14), wobei die Lage-Vereinheitlichungseinrichtung (34) der Vereinzelungseinrichtung (32) nachgeschaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vereinzelungseinrichtung (32) einen Schieber (52) aufweist, der zumindest zwischen einer Aufnahmeposition (52A) zur Aufnahme eines Kleinteils (14) und einer Bereitstellungsposition (52B) zur Bereitstellung eines Kleinteils (14) entlang einer Verschieberichtung (57) verschiebbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschieberichtung (57) senkrecht zu der Kleinteilachse (44) eines aufgenommenen Kleinteils (14) ausgerichtet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7–9 oder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7, mit einem Schieber (52), der entlang einer Verschieberichtung (57) zwischen einer Aufnahmeposition (52A) zur Aufnahme eines Kleinteils (14) und einer Bereitstellungsposition (52B) zur Bereitstellung eines Kleinteils (14) verschiebbar ist, wobei die Verschieberichtung (57) quer zu der Kleinteilachse (44) eines aufgenommenen Kleinteils (14) ausgerichtet ist und wobei dem Schieber (52) in der Bereitstellungsposition (52B) eine Kippeinrichtung (34) zugeordnet ist, mittels der ein von der Aufnahmeposition in die Abgabeposition überführtes Kleinteil (14) um eine Kippachse (62) verkippt wird, die parallel zu der Verschiebeachse (57) ausgerichtet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8–10, dadurch gekennzeichnet, dass dem Schieber (52) eine Schieberbasis (50) zugeordnet ist, an der der Schieber (52) geführt ist, wobei eine Kleinteilaufnahme (54) des Schiebers (52) zu der Schieberbasis (50) hin offen ist und wobei die Schieberbasis (50) einen der Bereitstellungsposition des Schiebers (52B) zugeordneten Schlitz (58) aufweist, der parallel zu der Kleinteilachse (44) eines aufgenommenen Kleinteils (14) ausgerichtet ist, dessen Breite (B) größer gleich dem Durchmesser (D_S) des Schaftabschnittes (S) ist und dessen Breite (B) kleiner als der Durchmesser (D_F) des Flanschabschnittes (F) ist, derart, dass das Kleinteil (14) in der Bereitstellungsposition (52B) aufgrund der Schwerkraft um eine vorzugsweise parallel zu der Verschiebeachse (57) ausgerichtete Kippachse (62) kippt, so dass sich der Schaftabschnitt (S) in den Schlitz (58) hinein erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stößel (82) in einer Richtung quer zu der Verschieberichtung (57) in den Schlitz (58) einfahrbar ist, um das gekippte Kleinteil (14) mit einer Abgabeöffnung (86) auszurichten und/oder eine Abgabekammer zu schließen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7–12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vereinzelungseinrichtung (32) eine Blockiereinrichtung (78) aufweist, die einer Übergabeeinrichtung (26) für aufgereihte Kleinteile (14) zugeordnet und dazu ausgelegt ist, den Vorschub der aufgereihten Kleinteile (14) bis auf ein vorderstes Kleinteil zu blockieren, das in eine Kleinteilaufnahme (54) der Vereinzelungseinrichtung (32) zu überführen ist.
Fügeanordnung (10) mit einem Fügewerkzeug (12) und einer Vorrichtung (30) nach einem der Ansprüche 1–13, um dem Fügewerkzeug (12) ein vereinzeltes Kleinteil (14) bereit zu stellen.