DE1952466A1

DE1952466A1 - Geraet zur Verarbeitung von Bolzen,Stiften u.dgl.

Info

Publication number: DE1952466A1
Application number: DE19691952466
Authority: DE
Inventors: Ehrlich Don E
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 1968-10-21
Filing date: 1969-10-17
Publication date: 1970-04-30
Also published as: GB1260050A; DE1952466C3; US3526744A; DE1952466B2; FR2021179A1; JPS4827076B1

Description

Patentanwälte

Dipl.-Ing. E. Edsr Dipl.-Ing. K. Scr.iesch!:e

8 München 13
Elisabethstraße 34

TRW Inc., Cleveland, Ohio/USA Gerät zur Verarbeitung von Bolzen, Stiften u.dgl.

Das erfindungsgemäße Gerät eignet sich in erster Linie für Schweißapparate, wo ee dazu dient, einem Spannfutter des Schweißapparates die zu verschweißenden Bolzen, Stifte, Pimpel, Döckchen etc. zuzuführen.

Derartige kleine Bolzen werden heute häufig zur Anbringung von Gegenständen an Werkstücken benutzt. Die Bolzen werden mit relativ hoher Geschwindigkeit, zuweilen mehr als ein ..■ Bolzen pro Sekunde, mit dem Werkstück verschweißt. Um solche Arbeitsgeschwindigkeiten erreichen zu können, müssen die Bolzen dem Spannfutter des Schweißapparates automatisch zugeführt werden. Hierfür wurden besondere Zuführeinrichtungen entwickelt. Diese Einrichtungen enthalten einen großen

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Vorrat an Bolzen, die ausgerichtet und einer Führungebahn zugeführt werden, die mit einem Auslaßgesperre in Verbindung steht» Das Gesperre gibt die Bolzen einzeln auf einen flexiblen Förderschlauch, durch den die Bolzen zu einer hinter dem Spannfutter des Schweißapparates angeordneten Ladekammer geblasen werden. Sin hinter der Kammer liegender Stößel bewegt sich, wenn in dieser ein Bolzen liegt, vorwärts und hält den Bolzen während, des Verschweißen» mit dem Werkstück an der Stirnseite des Spannfutters fest.

¥enn die Bolzen direkt in die Ladekanaer hinter des Spannfutter geblasen werden, federn sie kräftig zurück. Da die

| Länge der Bolzen von ihrem größten Durchmesser seist nur

wenig abweicht, können sich die Bolzen in der Kammer leicht verklemmen. Während der Bolzen wieder freigemacht wird, ist der Schweißvorgang unterbrochen. Es wurde ermittelt, daß, wenn man den Stößel zum Versperren, des Kammereinlasses, während der Bolzen in die Kammer geblasen wird, in seiner vorderen Stellung hält, der Bolzen auf den Stößel trifft, ein paarmal zurückfedert und, wenn die Luft weiter eingeblasen wird, dann auf dem Stößel liegen bleibt. Wird nun der Stößel zurückgezogen, so geht der Bolzen unter einem ganz minimalen Zurückprallen in die Kammer, da sich der Bolzen auf diesem letzten Stück der Förderstrecke in die Kammer nur noch um einen dem Durchmesser des Stößels entsprechenden

' Abstand weiterbewegt. Man erreicht auf diese Veise ein äußerst kleines Zurückfedern und eine ebenso kleine Klemmneigung.

Außerdem hat sich gezeigt, daß, wenn eine kleine Schulter in der Ladekammer hinter dem Einlaß vorgesehen wird, der Bolzen offensichtlich dazu neigt, während seiner Bewegung in die Kammer hinein eine Querlage einzunehmen, wodurch ein Aufrichten während der Vorwärtsbewegung auf das Spannfutter zu auf ein Minimum reduziert und die Klemmneigung weiter herabgesetzt wird.

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Vährend durch die obengenannten Haßnahmen ein Verklemmen der Bolzen äußerst selten wird, läßt es sich dadurch doch nicht ganz ausschalten. Venn dieser Fall auch nicht oft eintritt, so wird dadurch doch die Schweißarbeit behindert. Gemäß der Erfindung wird deshalb auf den Bolzen, wenn er in die Ladekammer hinter dem Spannfutter eintritt, eine Kraft ausgeübt, die den Bolzen vom Kammereinlaß wegdrückt und ein Aufrichten und Verklemmen des Bolzens vermeidet, wenn er sich in das Spannfutter bewegt. Die Kraft wird vorzugsweise durch einen Luftstrahl erzeugt, der hinten in der Kammer auf die Rückseite des Bolzens wirkt und das vordere Ende des Bolzens vom Kammereinlaß wegdrückt. Dadurch wird verhindert, daß sich der vordere Teil des Bolzens an einer Kante des Einlasses verfängt, sich aufrichtet oder auf andere Weise in der Kammer klemmt. Durch die Erfindung wird die Klemmhäufigkeit der Bolzen während ihres Transports zum Spannfutter des Bolzenschweißapparates praktisch auf Null herabgesetzt.

Durch die Erfindung wird somit ein Verklemmen der Bolzen beim automatischen Fördern von einer entlegenen Vorratsstelle zur Spannzange des Schweißapparates im wesentlichen verhindert. Außerdem wird durch die auf einen in, die Ladekammer eines Bolzenschweißapparates eintretenden Bolzen ausgeübte Kraft dieser vom Kammereinlaß weggedrückt.

Zur Erläuterung, dieser und weiterer Merkmale der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der ein bevorzugtes Ausführungebeispiel dargestellt ist. Es zeigt:

Fig. 1 einen schematisierten Aufriß eines Bolzenschweißapparates und einer automatischen Bolzenfördereinrichtung,

Fig. 2 einen vergrößerten vertikalen Teilschnitt des Schweißapparates nach Flg. 1 und

Fig. 3 einen noch welter vergrößerten vertikalen Teilschnitt des Ladeabschnitteβ im Schweißapparat nach Fig. 2.

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Gemäß Fig. 1 werden mit einem Bolzenschweißapparat 10 kleine Bolzen auf bekannte Weise mit einem Werkstück stumpf verschweißt. Das Verschweißen der Bolzen erfolgt vorzugsweise im Lichtbogenverfahren nach der US-Patentschrift 2.191.494 (Nelson) oder 3.136.880 ( Glorioso). Außerdem können die Bolzen beispielsweise auch nach der Technik gemäß der US-Patentschrift 2,610.278 (Graham) oder mittels Widerecandsschweißung verschweißt werden.

Der Bolzenschweißapparat 10 enthält ein Grundgehäuse 12 aus dielektrischem Material mit angeformtem Handgriff 14. Das Spannwerkzeug 16 befindet sich an der Stirnseite des Schweißapparates, und nimmt einen Bolzen 18 auf, bringt ihn in die ψ richtige Lage und hält ihn während des SchweißVorganges. Das Spannwerkzeug 16 ist von einer geeigneten Funkenabschirmung 20 am Schweißfuß 22 umgeben, der von zwei Stützen 24 einstellbar getragen wird.

Das Spannwerkzeug 16 ist an der Stirnseite eines Spannfutterschenkels 26 angebracht, der hinten einen Luftzylinder 28 und einen Solenoidkern 30 enthält. Der Schweißstrom wird dem Bolzen 18 über eine flexible Schweißleitung 32, den Spannfutterschenkel 26 und das Spannwerkzeug 16 zugeführt.

Der Solenoidkern 30 reicht rückwärts in eine Luft- und Haltewicklung 34. Der Kern 30 wird zusammen mit dem Spannfutter schenkel 26 und dem Spannwerkzeug 16 zurückgezogen, wenn der Wicklung 34 über eine flexible Steuerleitung 36 Strom zugeführt wird. Die Rückwärtsbewegung des Kernes 30, die den Grad des Luft «rna des Spannwerkzeuges 16 und des Bolzens 18 bestimmt, wird durch ein einstellbares Kernstück 38 begrenzt. Nach dem Abschalten der Stromzufuhr für die Wicklung 34 führt eine Rückführ- oder Stößelfeder 40 den Bolzen auf das Werkstück zurück.

Der ganze Schweißapparat enthält einen Bolzenvorrat 42 in Form eines Vibrations-Fülltrichters, in dem die Bolzen durch

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eine Vibrationsbewegung auf* einer spiraligen Bahn bewegt, ausgerichtet und auf eine geneigte Förderbahn, 44 gebracht werden. Die Bolzen gelangen nacheinander zu einem Gesperre 46, das die Bolzen einzeln in einen flexiblen Förderschlauch 48 entläßt. Der Förderschlauch 48 besitzt einen inneren Durchlaß 50 mit im Querschnitt der«. Bolzen 19 entsprechender, aber um ein Geringfügiges größerer Form« Mittels Luft» die durch eine Leitung 52 zugeführt and Über ein Ventil 53 gesteuert wird, werden die Bolzen 18 seitlich durch den Schlauch 4b zum Schweißapparat transportiert.

Schlauch 48 ist mit rnln-Bm starren Anschlußstück 54 verbunden, das mit einer schnell lösbaren Befestigung 56 ar, der Stirnseite des Schweißapparates gehalten ist. Der Auegang "i«s Anschlußstückes 54, dessen Durchlaß dem Durchlaß 50 gleicht, steht mit einem T-förmigen Ladekammereinlaß 58 'Fig. 2 und 3) mit einer Ladekammer 60 in Verbindung, die ο icii in einem Spannfutter adapt er oder -halter 62 befindet, d«r mit dem vorderen Ende des Spannfutterschenkels 26 verbunden 1st und einen Teil des Spannwerkzeuges 16 bildet. Eine ^r:xngschulter 63 (Fig. 3) liegt ebenfalls vorzugsweise in der Kammer 62 hinter dem Einlaß 58. Ein Spannfutter 64 ist auf geeignete Weise, beispielsweise über eine Gewindeverbindung 66, mit dem Adapter 62 verbunden. Ein Durchlaß 68 im Spannfutter 64 steht am hinteren Ende mit der Ladekammer 60 und am vorderen Ende mit gegabelten Spannbacken 70 in Verbindung.

Nachdem der Bolzen 18 durch den Einlaß 58 in die Ladekammer 60 gelangt ist, wird «r vorwärts in die Backen 70 bewegt, vobei das vordere Ende über die Backen hinausragt und ein Stößel 72 auf den Bolzen drückt. Der Stößel 72 reicht nach hinten durch den Adapter 62 und durch eine Dichtung 74 bis in den Luftzylinder 28, wo er mit einem Kolben 76 verbunden ist. Der Luftzylinder ist doppelwirkend, wobei die Luft der hinteren oder blinden Seite des Kolbens über eine Leitung und der vorderen oder Kolbenstangenseite dee Zylinders durch eine Leitung 80 züge füllt wird.

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Wenn der Bolzen 18 in die Kammer 60 eintritt, versucht eine Kraft, das vordere Ende vom vorderen Ende des Einlasses 58 wegzudrücken. Zu diesem Zweck ist im Adapter ein diagonaler Durchlaß oder eine Düse 82 vorgesehen und so angeordnet, daß ein daraus austretender Luftstrahl oder -strom eine nach rückwärts gerichtete Komponente besitzt. Der Durchlaß verläuft vorzugsweise in einem Winkel von 20 - 60 Grad zur Achse des Durchlasses 68 und der Kammer 60 und liegt dem Einlaß 58 diametral gegenüber. Der Winkel ist richtig, wenn die rückwärts gerichtete Komponente des Strahles ausreicht, um die Lage des Bolzens zu steuern und wenn die nach unten gerichtete Kraft des Strahles nicht so stark ist, daß dadurch der Bolzen wieder durch den Einlaß zurückgeblasen wird. " Die von, dar Düse ausgehende Luft berührt die Unterseite des hinteren oder Kopftolles 84 des Bolzens 18, versucht diesen im Uhrzexgersina zu drehen (vgl· Zeichnung), so daß das vordere Teil oder der Schaft 86 des Bolzens nach oben und dadurch το a der Vorderkante des Einlasses 58 weggedrückt wird. Die Luftzufuhr durch die Düse erfolgt während des Bruchteiles einer Sekunde, in welchem Zeitraum die Luft auf die Vorderseite des Zylinders 28 wirkt, den Kolben und den Stößel nach hinten bewegt und den Stößel auch in der hinteren Lage hält, während der Bolzen in die Kammer eintritt.

Anstelle der Düse oder des Durchlasses 82 können verschiedene Quellen zur Luftzufuhr verwendet werden, wobei es sich jedoch empfiehlt, die Luft von der Kolbenstangenseite des Zylinders 28 aus zuzuführen, da hierzu ein Minimum zusätzlicher Herstellungsschritte erforderlich ist und mit Luft gearbeitet werden kann, die auch schon zum Betrieb des Schweißgerätes benötigt wird. Hierzu ist ein· nach hinten gehende Bohrung 88 im Adapter 62 vorgesehen, die vorne mit dem Durchlaß 82 und hinten mit einer Ausnehmung 90 des Adapters in Verbindung steht, in die das Dichtelement 7k eingeschraubt ist. Das Dichtelement ?4 besitzt einen Querdurchlaß 92, durch den Luft von der Vorderseite des Zylinders 23 und einen ringförmigen Durchlaß 94 im Dicht «leine nt 7k lu den Durchlässen 88 und 82 durchtreten kann.

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Bei einer derartigen Luftquelle genügt ist, wenn der Durchmesser des Durchlasses 32 im Bereich von O,4o6 mm bis 0,71 mm oder mehr liegt, während der Durchmesser des Durchlasses 88 zwischen 0,79 im 0/32 Zoll) bis 1,58 mm (1/16 Zoll) liegt, während der Luftdruck für den Zylinder 28 5t6 atti beträgt (80 psig). Die Durchlässe können zwar auch größer sein, wodurch jedoch die Arbeitsweise nicht verbessert wird, während sich der Luftverbrauch erhöht.

Bei einer derartigen, auf den Bolzen einwirkenden Kraft wurde die Gefahr eines Verklemmens erheblich herabgesetzt. So wurden z.B. bei einer Versuchsreihe 100.000 Bolzen 18 der Ladekammer und dem Spannfutter eines Schweißapparates zugeführt, wobei die Luft auf den in die Kammer eintretenden Bolzen einwirkte (vgl. Zeichnung), ohne daß jemals ein Verklemmen eintrat. Darauf wurde der Luftdurchlaß 82 gesperrt, anschließend wirdeη dem Schweißapparat weitere 2000 Bolzen zugeführt, wobei sich im Durchschnitt einer von je 100 Bolzen verklemmte. Nachdem der Durchlaß wieder geöffnet war, wurden weitere 100.000 Bolzen dem Schweißapparat zugeführt, ohne daß es zu einem Verklemmen kam.

Im folgenden soll die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Gerätes noch einmal zusammengefaßt werden. Venn sich der Stößel 72 in seiner vorderen Position in der Nähe der Backen 70 des Spannfutters 64 befindet, führt ein Vier-Wege-Ventil 96 der Rückseite' des Zylinders 28 Luft zu. Das Gesperre 46 wird betätigt und liefert einen Bolzen in die Mündung des Schlauches 48, während das Ventil 53 geöffnet wird und Luft den Bolzen durch den Schlauch 48, durch das Anschlußβtück in den Einlaß 58 auf die Seite des Stößels 72 bläst. Der Bolzen trifft auf die Seite des Stößels, federt einige Male und kommt auf dem Stößel zur Ruhe, während die Luft aus der Leitung 52 weiter durch den Schlauch 48 bläst. Durch Betätigen des Ventile 96 wird Luft der Vorderseite des Zylinders 28 zugeführt, wodurch der Stößel 72 in die in Fig. 2 gezeigte

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Lage zurückgezogen wird, wobei das Ende des Stößels 72 hinter den Einlaß 58 liegt· Gleichzeitig geht der Bolzen in die Ladekammer 60, wobei diese letzte Strecke in etwa dem Durchmesser des Stößels 72 gleich ist. Infolge der Kleinheit dieses Weges prallt der Bolzen 18 nur wenig oder überhaupt nicht zurück·

Während der Vorderseite des Zylinders Luft zugeführt wird, gelangt sie auch durch den Durchlaß 88 und den Durchlaß 82 in die Ladekanuaer 60, wo sie auf das hintere Teil oder den Kopf 84 des Bolzens 18 in der Kammer wirkt» Sie versucht dadurch den Schaft 86 nach oben von der vorderen Kante des Einlasses 58 wegzubewegen und verhindert, daß der Schaft diese Vorderkante des Einlasses berührt und sich aufrichtet oder klemmt. Wenn sich der Bolzen in der Kammer 60 befindet, führt das Ventil 96 wieder der Rückseite des Zylinders 28 Luft zu, wodurch der Kolben 78 vorwärtsbewegt wird, dabei den Stößel 72 mitnimmt und den Bolzen in die Stellung drückt, in der der Schaft 86 aus dem Spannfutter 6k herausragt» so daß der Bolzen mit dem Werkstück verschweißt werden kann.

Patentanwälte

.-ing. E. Eder .-Ing. K. Schieschke

8 München 13
Ellsabethstraßo 34

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Claims

Patentansprüche

Gerät zur Verarbeitung von Bolzen, Stiften, u. dgl., gekennzeichnet durch ein Spannfutter mit einem Durchlaß, durch eine hinter dem Spannfutter angeordnete Ladeeinrichtung, die eine mit dem Durchlaß verbundene Kammer und einen seitlichen Einlaß aufweist, durch eine Einrichtung, die einen Bolzen quer zur Längsrichtung des Durchlasses durch den Einlaß in die Kammer befördert und durch eine der Ladeeinrichtung zugeordnet· Einrichtung, die auf den in der Kammer befindlichen Bolzen eine Kraft ausübt, die diesen vom Spannfutter wegdrückt·

2» Gerät nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet* daß die kraftausübende Einrichtung einen mit der Kammer in Verbindung stehenden Druckmitteldurchlaß und eine Quelle eines durch den Druckmitteldurchlaß fließenden Druckmittels aufweist·

3. Gerät nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Stößel, der einen Bolzen in das Spannfutter drückt und durch eine druckluftbetätigte Einrichtung, die den Stößel bewegt und gleichzeitig die Druckmittelquelle für den Druckmitteldurchlaß darstellt.

k. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmitteldurchlaß mit derjenigen Seite der Kammer in Verbindung steht, die dem Bolzeneinlaß gegenüber liegt und so gerichtet ist, daß das Druckmittel gegen den Bolzen in der Kammer wirkt und dessen vorderes Ende vom Bolzeneinlaß wegdrückt.

5· Gerät nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen einen Schaft und einen Kopf aufweist und daß das Druckmittel auf die Unterseite des Kopfes eine Kraft ausübt, die den Schaft von der Vorderkante des Bolzeneinlasses wegbewegt.

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6. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß im Spannfutter annähernd zylindrisch ist, daß eine Ladeeinrichtung hinter den Spannfutter den Bolzen ha.lt, daß ein Förderdurchlaß in einer Position der Ladeeinrichtung ait den Bolzeneinlaß ausgerichtet ist, wobei ein dafür vorgesehener Fördersehlauch im Querschnitt dem Längsschnitt durch einen, Bolzen ähnelt, so daß der Bolzen seitlich in den Bolzeneinlaß gelangt, vobei der Bolzenschaft nach vorne auf das Spannfutter zeigt, daß während des Verschweißen« ein Stößel, der der Ladeeinrichtung zugeordnet ist, dort Bei: jm im Spannfutter hält, während das hintere Teil des Stößels hinter dem Bolzeneinlaß liegt» daß ein Kolben mit dem " Stößel verbunden ist und in einem Luftzylinder bewegbar ist, daß Einrichtungen vorhanden sind* die der Vorderseite des Zylinders zum Bewegen des Kolbens vom Spannfutter weg Luft zuführen und daß ein Druckmitteldurchlaß die Vorderseite des Zylinders mit der Ladekasaer verbindet, wobei der Druckmitteldurchlaß relativ zur Kasan er so angeordnet ist, daß die Luft mit einer nach hinten, gerichteten Komponente auf den in der Kammer befindlichen Bolzen wirkt und den Bolzenschaft vom Bolzeneizigang wegdrückt.

7· Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der

Luftdurchlaß so ausgeführt ist, daß Luft in einem Winkel ) von nicht mehr als 60 Grad zur Achs· des Spannfutterdurchlasses zugeführt wird·

Patentanwälte

Dipl.-Ing. E. £dsr Dipl.-Ing. K. ä&iesclike

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