-
Die
Erfindung bezieht sich auf ein System oder Versorgungssystem gemäß Oberbegriff
Patentanspruch 1 oder 3 für
sogenannte Stanz- oder Nietköpfe,
die vorzugsweise zur Verwendung in Arbeitsmaschinen oder -geräten, beispielsweise
in Pressen bestimmt sind.
-
Insbesondere
bei der Herstellung von Werkstücken
aus Blech und mit Werkzeugen, die in einer Presse vorgesehen sind,
ist es bekannt, Verbindungselemente usw. durch Fügen und beispielsweise anschließendes Verpressen
mit dem jeweiligen Werkstück
zu verbinden, und zwar unter Verwendung eines sogenannten Stanzkopfes,
der in dem verwendeten Werkzeug vorgesehen ist. Diese Verbindungselemente
sind z.B. Muttern oder Muttergewindestücke, beispielsweise auch solche
mit kreiszylinderförmiger
Umfangsfläche,
Gewindebolzen usw., also insbesondere Verbindungselemente, die ein
späteres Verbinden
des Werkstückes
mit anderen Elementen ermöglichen.
-
Bekannt
ist auch, Verbindungselemente in Werkstücke einzubringen, um diese
hierbei zu verbinden, z.B. durch Nieten oder Stanznieten.
-
Bekannt
ist bei Stanzköpfen
weiterhin, die Verbindungselemente als Hauptvorrat in einer Versorgungseinheit,
beispielsweise in einem Versorgungswagen bereitzustellen, der seitlich
von der Arbeitsmaschine bzw. Presse positioniert und über eine Zuführung mit
dem Stanzkopf verbunden ist. Diese Zuführung ist dabei ein flexibler
Schlauch mit einem Kanal für
die Verbindungselemente.
-
Bei
einem bekannten Versorgungssystem (
DE 42 25 282 A1 )werden die Verbindungselemente jeweils
einzeln durch den Kanal des Schlauches an den Stanzkopf „geschossen", und zwar durch
kurzzeitige Beaufschlagung der Zuführung mit einem hohen Luftdruck.
Da die Zuführung
eine relativ große Länge aufweist,
wird für
das Nachladen der Verbindungselemente von der Versorgungseinheit
an den Stanzkopf eine gewisse Zeit benötigt, die dann die kürzeste Arbeits-
oder Taktzeit der Arbeitsmaschine bzw. Presse bestimmt, wodurch
die Leistung der Arbeitsmaschine bzw. Presse stark eingeschränkt ist.
-
Das
gleichzeitige Zuführen
einer Vielzahl von Verbindungselementen oder aber das vollständige Auffüllen des
Kanals der Zuführung
mit Verbindungselementen führt
bei bekannten Systemen zu einem gegenseitigen Sperren oder Blockieren
der Verbindungselemente im Kanal und damit zu Funktionsstörungen,
und zwar insbesondere dann, wenn die Verbindungselemente eine gerundete
Außenfläche aufweisen.
Solche Funktionsstörungen
sind insbesondere bei von den Betriebskosten teuren Pressen, wie sie
z. B. in der Automobilindustrie zum Herstellen von Karosserieteilen
usw. verwendet werden, nicht zulässig,
Weiterhin ist bei den bekannten Systemen für das „Einschießen" der Verbindungselemente ein hoher Energieaufwand
notwendig.
-
Bekannt
ist ein Versorgungssystem zum Zuführen von Verbindungselementen
in Form von Einpreßmuttern
(
EP 0 703 037 A1 ),
wobei dieses bekannte System u. a. auch eine Schleuseneinrichtung besitzt,
die unmittelbar am Stanzkopf vorgesehen ist und die demzufolge mit
ihrem Ausgang an einer Führung
für die
Verbindungselemente am Stanzkopf und mit ihrem Eingang über eine
flexible Zuführung
mit der Versorgungseinheit verbunden ist.
-
Die
Schleuseneinheit besitzt in einem Gehäuse einen kanalartigen Schleusenraum
für die
Verbindungselemente, der (Schleusenraum) durch zwei Schieber wechselweise
zu der flexiblen Zuführung und
zu dem Stanzkopf hin geöffnet
bzw. gesperrt wird. Das Sperren zu der flexiblen Führung erfolgt
allerdings nicht durch Sperren des Kanals für die Verbindungselemente,
sondern durch Festklemmen eines Verbindungselementes am Eingang
des Schleusenraumes. Eine ordnungsgemäße Funktion des bekannten Systems
bzw. der dortigen Schleuse setzt also voraus, daß stets eine ausreichende Anzahl
an Verbindungselementen in der flexiblen Zuführung am Eingang der Schleuse
ansteht, um beim Öffnen
der Schleuse an ihrem Ausgang zu dem Stanz- und Nietkopf ein Sperren
dieser Schleuse an ihrem Eingang durch Festklemmen eines Bauelementes
zu gewährleisten.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Zuführ- oder
Versorgungssystem aufzuzeigen, welches die vorgenannten Nachteile
vermeidet. Zur Lösung
dieser Aufgabe ist ein Versorgungssystem entsprechend dem Patentanspruch
1 oder 3 ausgebildet. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Stanzkopf
nach Anspruch 21.
-
Eine
Besonderheit des erfindungsgemäßen Systems
besteht darin, daß im
Kanal der Zuführung ständig ein
Mediumstrom von der Versorgungseinheit an den Stanz- oder Nietkopf
fließt,
und zwar vorzugsweise ein permanenter oder im wesentlichen gasförmiger Mediumstrom,
nämlich
bevorzugt Druckluft, wobei die von diesem Medium herrührende Druckdifferenz
zwischen dem Druck im Bereich der Versorgungseinheit und im Bereich
des mit dem Stanz- oder Nietkopf verbundenen Endes der Zuführung konstant
oder im wesentlichen konstant ist.
-
Eine
weitere Besonderheit besteht darin, daß die Versorgungseinheit eine
Beladeeinheit mit Schleusenfunktion aufweist, und zwar derart, daß durch
eine Schleuseneinheit, die jeweils nur entweder zu dem Vorrat an
Verbindungselementen in der Versorgungseinheit oder zu dem Kanal
der Zuführung
hin offen ist, dieser Kanal ständig
zum Vorrat hin geschlossen ist, so daß ein konstanter oder im wesentlichen
konstanter Druckgradient oder -verlauf im Kanal des Zuführelementes
erhalten wird.
-
Durch
eine Steuereinrichtung ist die Beladeeinrichtung in der unterschiedlichsten
Form steuerbar.
-
Weiterbildungen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung wird im
Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es
zeigen:
-
1 und 2 ein
Verbindungselement in Form einer Mutter und ein von einem Blech
gebildetes Werkstück
vor dem Einsetzen dieser Mutter in ein im Werkstück vorbereitetes Loch (1)
sowie nach dem Einsetzen und Befestigen der Mutter im Werkstück durch
Verpressen (2);
-
3 in
vereinfachter Darstellung und in Seitenansicht eine Presse zusammen
mit einem in dieser Presse enthaltenen Stanzkopf sowie eine Versorgungseinheit
zum Zuführen
der Muttern an dem Stanzkopf;
-
4 den
Stanzkopf sowie die Versorgungseinheit (Versorgungswagen) mit der
dortigen Vereinzelung;
-
5 und 6 in
vergrößerten Darstellungen
die Vereinzelung für
die Muttern in zwei unterschiedlichen Schnittebenen;
-
7 eine
Darstellung ähnlich 4 bei
einer weiteren möglichen
Ausführungsform;
-
8 einen
Schnitt entsprechend der Linie A-B der 7;
-
9 in
sehr vereinfachter Darstellung und in Seitenansicht eine Zange,
vorzugsweise eine Roboterzange zum Stanznieten;
-
10 in
vereinfachter Darstellung die an der Stange vorgesehenen Zuführung zum
Vereinzeln der Nieten;
-
11 in
vereinfachter Darstellung eine Verbindung zwischen zwei Bauteilen
durch Stanznieten;
-
12 eine
Darstellung wie 9, jedoch mit einem an der Zange
vorgesehen Stanzkopf.
-
In
den Figuren ist 1 ein aus einem Blech durch Stanzen hergestelltes
Werkstück,
welches der einfacheren Darstellung wegen als flaches Werkstück wiedergegeben
ist, aber auch jede andere erforderliche Formgebung aufweisen kann.
Mit 2 ist ein Verbindungselement bezeichnet, welches bei
der dargestellten Ausführungsform
als Mutter ausgeführt ist,
die mit einem Bund 2' in
einer in das Werkstück 1 durch
Stanzen eingebrachten Öffnung 3 durch
Einsetzen (Fügen)
und durch anschließendes
Verpressen unter Verwendung eines Einpreßstößels 4 (Plunger) eines
Stanzkopfes 5 und eines Verpreßringes 6 eines Gegenwerkzeuges 7 im
Werkstück 1 befestigbar
ist. Die Muttern 2 besitzen eine kreiszylinderförmige Umfangs-
bzw. Mantelfläche
und ein Innengewinde.
-
Bei
der dargestellten Ausführungsform
erfolgt die Herstellung des Werkstückes 1 in einer Presse 8,
und zwar in einem in dieser Presse vorgesehenen Werkzeug, welches beispielsweise
ein Folgewerkzeug ist und u.a. auch das Gegenwerkzeug 7 mit dem
Preßring 6 aufweist.
Weiterhin erfolgt bei der dargestellten Ausführungsform das Einsetzen der
jeweiligen Mutter 2 in die zugehörige Öffnung 3 von unten
her.
-
Die
Presse 8 besteht im wesentlichen aus einem Pressengestell 9,
welches das Unterteil 10 der Presse bildet und an welchem
in vertikaler Richtung auf- und abbewegbar der Pressenstößel 11 geführt ist.
Am unteren Teil 10 ist eine Aufspannplatte 12 vorgesehen,
auf der direkt oder aber über
eine Zwischenplatte das untere Werkzeugteil 13 befestigt
ist. An der Unterseite des Pressenstößels 11 ist eine Aufspannplatte 14 vorgesehen,
an welcher ein oberes Werkzeugteil 15 in Form einer Stempelplatte
befestigt ist. Weiterhin weist die Presse 8 einen gefederten Niederhalter 16 auf,
der zwischen dem oberen Werkzeugteil 15 und dem unteren
Werkzeugteil 13 angeordnet ist und sich bei geschlossener
Presse 8 über die
Kraft von Niederhalterfedern 17 gegen das Werkstück 1 abstützt. Im
Niederhalter ist beispielsweise auch das als Schieber oder Stößel (Plunger)
ausgebildete Gegenwerkzeug 7 vorgesehen. Der Stanzkopf 5,
der eine komplette, d.h. vollfunktionsfähige, im Werkzeugteil 13 montierte
Baueinheit bildet, ist so ausgeführt,
daß bei
jedem Pressenhub, d.h. bei jedem Bewegungshub des Pressenstößels 11 nach unten
die erste, im Stanzkopf 5 bereitstehende Mutter mit dem
Einpreßstößel 4 des
Stanzkopfes in eine vorbereitete Öffnung 3 eingesetzt
und in dieser Öffnung
befestigt wird. Die Ausbildung eines solches Stanzkopfes ist dem
Fachmann bekannt.
-
Das
Zuführen
der Mutter 1 an dem Stanzkopf 1 erfolgt über einen
eine Zuführung 18.1 bildendenden
flexiblen Schlauch 18, der einen Kanal 19 mit
einem rechteckförmigen
Querschnitt bildet, in welchem die Muttern 2 jeweils mit
ihrer Zylinderachse senkrecht zur Längserstreckung des Schlauches 18 orientiert
und Schlauchlängsrichtung
hintereinander dem Stanzkopf 5 zugeführt werden, und zwar von einer
als Versorgungswagen 20 ausgebildeten Versorgungseinheit,
die mit Abstand von der Presse positioniert ist. Die Versorgungseinheit 20 umfaßt bei der dargestellten
Ausführungsform
u.a. einen Topf 21, der Bestandteil eines Schwingförderers
ist und in dem die Muttern 2 als ungeordnete Menge eingebracht
sind. An den Topf 21 schließt sich eine Zuführschiene 22 an,
in der die den Topf 21 in der richtigen Orientierung verlassenden
Muttern 2 in dieser Orientierung dicht aneinander anschließend einer
Beladeeinrichtung 23 zugeführt werden.
-
Eine
Besonderheit dieses die Versorgungseinheit 20 und den Schlauch 18 aufweisenden
Zuführsystems
besteht darin, daß während des
Betriebes ständig
unter Druck stehende Luft den Kanal 19 durchströmt, und
zwar von der Beladeeinrichtung 23 in Richtung Stanzkopf 5,
wie dies in den Figuren mit dem Pfeil A angedeutet ist, und daß der im
Schlauch 18 herrschende Druckverlauf, insbesondere auch
der Differenzdruck zwischen dem am Versorgungswagen 20 angeschlossenen
Schlauchende und dem am Stanzkopf 5 bzw. an einer starren
Führung 5' dieses Stanzkopfes 5 angeschlossenen
Schlauchende zeitlich konstant oder im wesentlichen konstant ist.
Da der Querschnitt des Kanals 19 so ausgeführt ist,
daß dieser
Querschnitt von den Muttern 2 nicht dicht verschlossen
ist, sondern die Förderluft
an jeder im Kanal 19 befindlichen Mutter 2 vorbei
strömen
kann, wird jeder im Kanal 19 befindliche Mutter direkt
durch die Förderluft
weiterbewegt, d.h. die Muttern 2 „schwimmen" jeweils im Strom der Förderluft
mit, so daß es
nicht zu einem gegenseitigen Verklemmen der Muttern 2 im
Kanal 19 des flexiblen Schlauches 18 kommen kann.
-
Der
Schlauch 18 ist über
eine Kupplung 24 mit dem Auslaß der Beladeeinrichtung 23 und
mit einer Kupplung 25 mit dem Anfang der starren Führung 5' des Stanzkopfes 5 lösbar verbunden.
-
Synchron
mit und/oder in Abhängigkeit
vom Pressenhub ist die Beladeeinrichtung 23 in der nachstehend
noch näher
beschriebenen Weise derart steuerbar, daß über diese Beladeeinheit jeweils
eine gewünschte
Menge an Muttern 2 in den Kanal 19 des Schlauches 18 weitergeleitet
werden. Durch entsprechende Steuerung der Beladeeinrichtung 23 sind grundsätzlich u.a.
folgende Arbeitsweisen für
das Zuführsystem
möglich:
- • In
dem mit der Kupplung 25 versehenen Ende des Schlauches 18 befindet
sich ein Teil-Vorrat an Muttern 2, während der restliche Teil des
Schlauches 18 bzw. des Kanals 19 keine Muttern
enthält. Durch
die den Teil-Vorrat bildenden Muttern, die eine Muttern-Reihe bilden,
welche sich auch in der starren Führung 5' des Stanzkopfes 5 fortsetzt,
ist sichergestellt, daß für den Stanzkopf 5 immer
eine ausreichende Anzahl an Muttern zur Verfügung steht. Nach jedem Arbeitshub
der Presse 8 oder aber nach einer vorgegebenen Anzahl von
Arbeitshüben
wird dieser Vorrat im Schlauch 18 durch Nachladen einer
vorgegebenen Anzahl neuer Muttern 2 ergänzt. Durch die den Schlauch 18 in
Richtung des Pfeiles A durchströmende
Luftdruck werden die neu zugeführten Muttern 2 jeweils
an das Ende des im Schlauch 18 befindlichen Teil-Vorrats
herangefördert.
Weiterhin werden auch die den Teil-Vorrat bildenden Muttern durch
den ständigen
Luftstrom nach jedem Pressenhub um die bei diesen Pressenhub verbrauchte
Anzahl von Muttern weiterbewegt. Durch die den Schlauch 18 ständig in
Richtung des Pfeiles A durchströmende
Förderluft
sowie durch Vermeidung von Druckschwankungen wird ein Verklemmen
der Muttern 2 im Schlauch 18 wirksam verhindert.
- • Der
Schlauch 18 ist über
seine gesamte Länge mit
Muttern 2 aufgefüllt.
Nach jedem Pressenhub oder nach einer vorgegebenen Anzahl von Pressenhüben wird über die
Beladeeinrichtung 23 eine Anzahl an Muttern 2 nachgeladen,
die gleich der am Stanzkopf 5 verbrauchten Anzahl ist.
Auch hier wird durch die den Schlauch 18 ständig in Richtung
des Pfeiles A durchströmende
Förderluft sowie
durch Vermeidung von Druckschwankungen ein Verklemmen der Muttern 2 im
Schlauch 18 wirksam verhindert.
- • Eine
weitere, bevorzugte Art der Steuerung besteht darin, daß ein gewisser
Teil-Vorrat an Muttern 2 lediglich
in der starren Führung 5' des Stanzkopfes 5 gebildet
und aufrecht erhalten wird, wobei dann nach dem Verbrauch einer
bestimmten Anzahl von Muttern 2 im Stanzkopf 5 zwei oder
mehr als zwei Muttern 2 als Pulk von der Beladeeinrichtung 23 in
den Kanal 19 nachgeladen und als Pulk über den Schlauch 18 an
den Stanzkopf 5 gefördert
werden.
-
Unabhängig von
dieser spezielleren Art der Steuerung des Zuführsystems ist es, wie bereits
ausgeführt,
notwendig, jeweils synchron mit der Arbeitsweise der Presse 8 gesteuert
eine bestimmte Anzahl von Muttern 2 in den Kanal 19 einzubringen
und hierbei insbesondere auch für
einen möglichst
konstanten Förderluftstrom
mit einem zeitlich möglichst
konstanten Druck zu sorgen. Hierfür ist die Beladeeinrichtung
mit einer Schleusenfunktion oder Schleusentechnik ausgestattet.
-
Eine
mögliche
Ausführungsform
einer solchen Beladeeinrichtung ist in den 4–6 wiedergegeben.
Die Beladeeinrichtung ist dort mit 23a bezeichnet. Diese
Beladeeinheit besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 26,
in welchem ein Kanal 27 für die Muttern 2 ausgebildet
ist. Der Kanal 27 besitzt vorzugsweise den gleichen Querschnitt
wie der Kanal 19, d.h. bei den verwendeten Muttern 2 ist auch
der Querschnitt des Kanals 27 rechteckförmig, so daß die Muttern 2 jeweils
mit ihrer Zylinder- oder Mutterachse senkrecht zur Längserstreckung
des Kanals 27 und parallel zueinander orientiert in diesem
Kanal 27 Platz finden.
-
Mit
dem einen Ende 27' schließt der Kanal 27 an
die starre Führung 22 an,
deren wirksamer Querschnitt dem Querschnitt des Kanals 27 entspricht. Das
andere Ende 27'' des Kanals 27 ist über die Kupplung 24 mit
dem Kanal 19 des Schlauches 18 verbunden.
-
Im
Gehäuse 26 sind
zwei Zylinderbohrungen 28 und 29 vorgesehen, die
mit ihren Achsen senkrecht zur Längsachse
des Kanals 27 liegen, die Mittelachse des rechteckförmigen Kanals 27 senkrecht schneiden
und mit ihren Längsachsen
parallel zu den größeren Seiten
des rechteckförmigen
Querschnittes des Kanals 27 liegen. Die beiden Zylinderbohrungen 28 und 29 sind
in der Längsrichtung
des Kanals 27 voneinander beabstandet. Dieser Achsabstand
X ist dabei gleich einem ganzzahligen Vielfachen des Durchmessers
D der Muttern 2 oder geringfügig größer, d.h. X = nD, wobei D der
Durchmesser der Muttern 2 und n eine ganze Zahl größer als 1 ist.
Bei der in den 4–6 dargestellten
Ausführungsform ist
der Achsabstand X der vierfache Durchmesser D der Muttern 2.
Jede Zylinderbohrung 28 und 29 besitzt einen Durchmesser,
der gleich oder in etwa gleich dem Durchmesser D der Muttern 2 ist.
-
In
jeder Zylinderbohrung 28 und 29 ist ein langgestreckter
Kolben 30 bzw. 31 in Achsrichtung verschiebbar
geführt,
und zwar zwischen zwei Endstellungen, in denen der jeweilige Kolben 30 bzw. 31 mit
seiner einen Stirn- oder Kolbenfläche gegen einen an dem einen
Ende der Zylinderbohrungen 28 und 29 am Gehäuse 26 vorgesehenen
und die Bohrungen 28 und 29 dort dicht abschließenden Zylinderdeckel 32 anliegt.
In der anderen Endstellung liegt jeder Kolben 30 bzw. 31 mit
seiner anderen Kolbenfläche
gegen einen die andere Seite der Bohren 28 und 29 dicht
abschließenden
Zylinderdeckel 33 an. Mit Hilfe von Dichtungs- oder Kolbenringen 34 sind
die Kolben 30 und 31 dicht in ihrer Zylinderbohrung 28 geführt, die
dann durch den jeweiligen Kolben in zwei Arbeits- oder Zylinderräume unterteilt
ist, und zwar in den in der 5 oberen
Zylinderraum 28' bzw. 29' sowie in den
in dieser Figur jeweils unteren Zylinderraum 28'' und 29''. Über Druckluftanschlüsse 35 und 36 sind
diese Zylinderräume
mit einem Druckmedium, d.h. mit Druckluft beaufschlagbar, und zwar
gesteuert über
eine nicht dargestellten Steuerventilanordnung derart, daß sich die
Kolben 30 und 31 in der nachstehend noch näher beschriebenen
Weise gegenläufig
bewegen.
-
Jeder
Kolben besitzt eine ein Fenster bildende Öffnung 37, die den
gleichen Querschnitt wie der Kanal 27 aufweist. In der
einen Stellung jedes Kolbens 30 bzw. 31, d.h.
in der bei der Darstellung der 5 unteren
Stellung (Position „Offen") liegt die Öffnung 37 deckungsgleich
mit dem Kanal 27. In der anderen Endstellung (Position „Geschlossen") jedes Kolbens 30 bzw. 31,
d.h. bei der für
die 5 gewählten
Darstellung in der oberen Endstellung ist der Kanal 27 durch
den betreffenden Kolben 30 bzw. verschlossen.
-
Durch
den beschriebenen Achsabstand X bildet der Kanal 27 zwischen
den beiden Kolben 30 und 31 einen Schleusen-Abschnitt
oder-Raum 27''', in welchem eine bestimmte Anzahl
an Muttern 2 Platz findet, und zwar n – 1 Muttern 2, wobei
n wiederum das ganzzahlige Vielfache ist und dem Quotienten X/D
entspricht.
-
Bei
der in den 4–6 beschriebenen Ausführungsform
haben in dem Schleusenabschnitt 27''' drei Muttern 2 Platz.
Um sicherzustellen, daß in der
Position „Offen" die Öffnung 37 jeweils
die Fortsetzung des Kanals 27 bildet, d.h. um ein Verdrehen des
jeweiligen Kolbens 30 bzw. 31 um die Längsachse
zu vermeiden, besitzt jeder Kolben an seiner Außenfläche eine plane Führungsfläche 38,
die an einem Führungselement 39 gleitet.
-
Wie
die 4 und 5 zeigen, ist jeder Kolben 30 und 31 mit
einer Kolbenstange 40 bzw. 41 versehen, die achsgleich
mit der Längsachse
der jeweiligen Zylinderbohrung 28 bzw. 29 liegt
und abgedichtet durch den in der 5 unteren
Zylinderdeckel 33 herausgeführt ist. Jede Kolbenstange
ist mit einem Längskanal 42 versehen,
der in einer Austrittsöffnung 43 endet,
welche bei der für
die 5 gewählten
Darstellung unterhalb des jeweiligen Fensters 37 an der
dem Ende 27'' zugewandten
Seite der Kolbenaußenfläche derart
vorgesehen ist, daß die
jeweilige Austrittsöffnung 43 in
der Schleusenstellung „Geschlossen" in dem zu dem Ende 27'' führenden Teilabschnitt des Kanals 27 liegt.
Die Längsbohrungen 42 sind über Schläuche an
eine nicht dargestellte Druckluftquelle angeschlossen.
-
Die
Steuerung der beiden, die Schleusentore oder -Elemente bildenden
Schieber oder Kolben 30 und 31 erfolgt derart,
daß immer
dann, wenn sich ein Kolben 30 bzw. 31 aus der
Schleusenstellung „Geschlossen" in die Schleusenstellung „Offen" bewegt, sich der
andere Kolben 31 bzw. 30 in der Schleusenstellung „Geschlossen" befindet. Dadurch,
daß der Durchmesser
der Zylinderbohrungen 28 und 29 und damit auch
der Außendurchmesser
der Kolben 30 und 31 gleich dem Durchmesser D
der Muttern 2 oder etwas größer ist, kann die sich gerade
in dem Fenster 37 befindliche Mutter 2 mit dem
jeweiligen Kolben 30 bzw. 31 mitbewegt werden.
-
Wie
vorstehend bereits angedeutet erfolgt die Betätigung der Kolben 30 und 31 gegenläufig. Befinden
sich im Schleusenraum oder -Abschnitt 27''' keine Muttern 2,
so wird bei in der Schleusenposition „Geschlossen" befindlichem Kolben 31 der
Kolben 30 in die Position „Offen" bewegt, wodurch insgesamt drei Muttern 2 sich
in den Schleusenabschnitt 27'' und eine Mutter 2 in
das Fenster 37 des Kolbens 30 hineinbewegen. Zum
Weiterführen
der Muttern 2 an den Schlauch 18 wird der Kolben 30 in
die Position „Geschlossen" bewegt und dann
der Kolben 31 in die Position „Offen". Durch die aus der Austrittsöffnung 43 des
Kolbens 30 austretenden Förderluft werden die Muttern 2 aus
dem Schleusenabschnitt 27''' durch das Fenster 37 des
Kolbens 31 in den Kanal 19 des Schlauches 18 bewegt.
Anschließend
wird zum erneuten Füllen
des Schleusenabschnittes 27''' der Kolben 31 in die
Stellung „Geschlossen" bewegt und der Kolben 30 dann
in die Stellung „Offen", in der dann zunächst die
im Fenster 37 des Kolbens 30 befindliche Mutter 2 in
den Schleusenbereich 27''' hineinbewegt wird und zwei weitere
Muttern aus der starren Zuführung 22 folgen,
wobei die dritte Mutter aus der starren Führung 22 wieder von
der Öffnung 37 des
Kolbens 30 aufgenommen wird usw.
-
Durch
die Austrittsöffnung 43 am
Kolben 31 wird der Luftstrom im Kanal 19 auch
bei in der Stellung „Geschlossen" befindlichem Kolben 31 aufrechterhalten.
Der Kolben 13 befindet sich in der Nähe des Endes 27' und der Kolben 31 in
der Nähe
des Endes 27''.
-
Durch
die Schleusenfunktion der beiden Kolben 30 und 31 sowie
durch die Luftaustrittsöffnungen 43 ist
ein gleichbleibender Druck bzw. Druckverlauf im Schlauch 18 gewährleistet
und insbesondere auch ein Druckabfall beim Zuführen neuer Muttern 2 in
den Schlauch 18 vermieden.
-
Die 7 und 8 zeigen
als weitere mögliche
Ausführungsform
eine Beladeeinrichtung 23b, die sich von der Beladeeinrichtung 23a dadurch
unterscheidet, daß die
Schleusenfunktion von einem Rad 44 erzeugt wird, welches
zwischen der starren Führung 22 und
der Kupplung 24 bzw. dem Kanal 19 des Schlauches 18 vorgesehen
ist und an seinem Umfang mehrere Aufnahmen oder Taschen 45 derart bildet,
daß in
jeder Tasche jeweils eine Mutter 2 Platz findet. Das Rad 44 ist
getaktet derart angetrieben, daß in
jeder Ruhestellung eine Tasche 45 sich am Ende der Führung 22 und
eine weitere Tasche 45 an dem Auslaß der Beladeeinrichtung 23b bzw.
am Anfang des Kanals 19 befindet. Das Rad 44 befindet sich
abgedichtet in einem Gehäuse 46 und
weist an seinem Umfang einen Luftaustrittsschlitz 47 auf,
der ständig
mit dem im Gehäuse 46 ausgebildeten
und in den Kanal 19 mündenden
Kanal 48 für
die Mutter 2 in Verbindung steht. Der Schlitz 47 ist
an einer Druckluftzuführung
angeschlossen, so daß ständig Förderluft
von der Beladeeinrichtung 23b in den Schlauch 18 strömt. Die
Arbeitsweise der Beladeeinrichtung 23b ist derart, daß in jeder
Ruhestellung des beispielsweise durch einen Schrittmotor angetriebenen Rades 44 die
an dem Ende der Führung 22 befindliche
Aufnahme 45 eine Mutter aufnimmt und diese Mutter dann
nach einer bestimmten Anzahl von Bewegungsschritten, d.h. bei der
dargestellten Ausführungsform
nach zwei Bewegungsschritten, an den Auslaß der Beladeeinrichtung 23b gelangt
und durch die Förderluft
in den Kanal 19 des Schlauches 18 bewegt wird.
Auch diese Ausführungsformen
stellt sicher, daß ein
ständiger
Förderluftstrom
im Schlauch 18 vorhanden ist und insbesondere beim Zuführen neuer
Muttern 2 in dem Schlauch 18 kein Druckabfall erfolgt.
-
Die 9 und 10 zeigen
eine Zange 50, die beispielsweise eine Roboterzange ist,
d.h. an einem Fertigungs-Roboter vorgesehen ist und zum Verbinden
zweier Werkstücke,
beispielsweise der in der 11 dargestellten
Werkstücke 51 und 52 aus Metallblech
durch sogenannten Stanznieten dient. Bei diesem, dem Fachmann bekannten
Verfahren werden Nieten 53 verwendet, die beim Verbinden
der Werkstücke 51 und 52 das
eine Werkstück,
beispielsweise das Werkstück 51 in
Form eines Stanzvorganges durchdringen und im anderen Werkstück 52 durch
Verformen sowohl des jeweiligen Nietes 53 als auch des
Materials dieses Werkstückes 52 formschlüssig verankert
werden, und zwar ohne daß das Werkstück 52 durchdrungen
wird. Die Zange 50 besteht hierfür aus einem C-förmigen Rahmen 54.
An der offenen Seite des Rahmens ist an einem Ende dieses Rahmens
der stanzkopfähnlich
ausgebildete Nietkopf 55 und diesem gegenüberliegend
am anderen Ende eine Nietmatritze 56 vorgesehen. Der Nietkopf 55 bildet
u.a. einen der Nietmatritze 56 gegenüberliegenden Niederhalter 57 und
besitzt einen mittig im Niederhalter 57 angeordneten Nietstempel 58 mit Vakuum-Kanal
zum Halten jeweils eines Nietes 53 bis zum vollständigen Herstellen
der Stanzniet-Verbindung. Der beispielsweise gefedert ausgebildete Niederhalter 57 und
der Nietstempel 58 werden durch einen Zylinder, beispielsweise
Hydraulikzylinder 59 betätigt.
-
Vor
jedem Nietvorgang wird bei geöffneter Zange 50 ein
Niet 53 in eine Niet- oder Bereitstellungsposition 60 gebracht,
die sich innerhalb eines Kanales des Nietkopfes 55 für den Nietstempel 58 befindet,
und zwar derart, daß der
Niet 53 mit seinem Kopf gegen die von dem freien Ende des
Nietstempels 58 gebildete Fläche anliegt und dort durch
den im Vakuum-Kanal vorhandenen Unterdruck gehalten wird. Zum Nieten
werden die Werkstücke 51 und 52 durch
Betätigung
des Zylinder 59 zwischen dem Niederhalter 57 bzw.
dessen Niederhalterfläche 61 und der
Nietmatritze 56 eingespannt. Der vom Nietstempel 58 mitbewegte
Niet 53 tritt aus dem an der Nierderhalterfläche offenen
Kanal aus, durchstanzt dann das Werkstück 51 und wird im
Werkstück 52 unter Mitwirkung
der Nietmatrize 56 in der in der 11 dargestellen
Weise verformt, und zwar bei gleichzeitiger Verformung des Materials
des Werkstück 52. Nach
jedem Nietvorgang wird nach in die Ausgangsstellung zurückgekehrtem
Nietstempel 58 ein neuer Niet 53 an die Bereitstellungsposition 60 bewegt.
-
Das
Zuführen
der Nieten 53 erfolgt beispielsweise wiederum von einer
Versorgungseinheit, beispielsweise von dem Versorgungswagen 20,
der an die Verarbeitung von Nieten 53 angepaßt ist,
aber die oben beschriebene Ausbildung aufweist, über einen Schlauch 18 an
eine starre Führung 62,
die am Nietkopf 55 vorgesehen ist und von einem Anschluß-Bereich 63,
an dem der Schlauch 18 anschließbar ist, bis an die Niet-
oder Bereitstellungsposition 60 reicht. In der starren
Führung 62 weisen
die Nieten 53 eine fest vorgegebene Orientierung auf. Weiterhin
bilden die Nieten 53 in der Führung 62 eine einspurige
Reihe, in der sie dicht aneinander anschließen, und zwar vor einer in
der 10 allgemein mit 64 bezeichneten Wechsel-Vereinzelung.
Diese Vereinzelung 64 hat Schleusenfunktion, d.h. sie umfaßt im wesentlichen
zwei beispielsweise jeweils von einem Schieber gebildeten Schleusenelemente 65 und 66 auf,
die den zwischen diesen Schleusenelementen gebildeten Schleusenraum 67 wechselweise
zu dem mit dem Schlauch 18 verbundenen Teil der starren
Führung 62 oder
zu dem die Bereitstellungsposition 60 aufweisenden Teil
der Führung
hin öffnen.
Durch den Förderluftstrom,
der sich auch in der starren Führung 62 fortsetzt,
wird jeder vereinzelte Niet 53 an eine Zwischenposition 60' vor der Bereitstellungsposition bewegt.
-
Mit
dem Pfeil 68 ist allgemein ein von einem nicht dargestellten
Zylinder betätigter
Schieber bezeichnet, mit dem der jeweils in der Wechselvereinzelung 64 vereinzelte
Niet 63 von der Zwischenposition 60' entlang der Führung 62 an die Bereitstellungsposition 60 bewegt
und dort in der für
das Nieten erforderlichen exakten Position z.B. durch schwenkbare,
federbelastete Zentrierbacken gehalten wird, die bei ordnungsgemäß zugeführtem und positionierten
Niet 53 eine bestimmte Stellung aufweisen, welche vor der
Einleitung des jeweiligen Nietvorganges von einem Sensor einer Steuereinrichtung
der Zange 50 abgefragt wird. Im einfachsten Fall sind die
Zentrierbacken schwenkbare oder verschiebbare, gefederte Klingen.
-
Das
Zuführen
der Nieten 53 erfolgt also vom Versorgungswagen 20 über den
Schlauch 18 mit der diesem Schlauch ständig durchströmenden Druck oder
Förderluft
in gleicher Weise, wie dies vorstehend für das Zuführen der Muttern 2 an
dem Stanzkopf 5 beschrieben wurde, d.h. es sind grundsätzlich u.a.
folgende Arbeitsweisen für
das Zuführsystem zum
Zuführen
der Nieten 53 möglich:
- • In
der Führung 62 vor
der Vereinzelung 64 und eventuell auch noch in dem mit
Anschlußbereich 63 verbundenen
Ende des Schlauches 18 befindet sich ein Teil-Vorrat an Nieten 53,
während
der restliche Teil des Schlauches 18 keine Nieten 53 enthält. Durch
diesen Teil-Vorrat an Nieten 53, die eine Nieten-Reihe
bilden, ist sichergestellt, daß der
Zange 50 immer eine ausreichende Anzahl an Nieten zur Verfügung steht.
Nach jedem Arbeitstakt der Zange 50 oder aber nach einer
vorgegebenen Anzahl von Arbeitstakten wird dieser Teil-Vorrat durch
Nachladen einer vorgegebenen Anzahl neuer Nieten 53 ergänzt. Durch
die den Schlauch 18 in Richtung des Pfeiles A durchströmende Luftdruck
werden die neu zugeführten
Nieten 53 jeweils an den noch vorhandenen Rest des Teil-Vorrats
herangefördert.
Durch die auch in der Führung 62 wirkende
Förderluft
werden die den Teil-Vorrat bildenden Nieten 53 nach jedem
Arbeitstakt um die bei diesen Arbeitstakt verbrauchte Anzahl an
Nieten weiterbewegt. Durch die den Schlauch 18 ständig in Richtung
des Pfeiles A durchströmende
Förderluft
sowie durch Vermeidung von Druckschwankungen wird ein Verklemmen
der Nieten 53 im Schlauch 18 wirksam verhindert.
- • Der
Schlauch 18 ist über
seine gesamte Länge mit
Nieten 53 aufgefüllt.
Nach jedem Arbeitstakt oder nach einer vorgegebenen Anzahl von Arbeitstakten
wird über
die Beladeeinrichtung 23 eine Anzahl an Nieten 53 nachgeladen,
die gleich der an der Zange 50 verbrauchten Anzahl ist. Auch
hier wird durch die den Schlauch 18 ständig in Richtung des Pfeiles
A durchströmende
Förderluft
sowie durch Vermeidung von Druckschwankungen ein Verklemmen der
Nieten 53 im Schlauch 18 wirksam verhindert.
- • Eine
weitere, bevorzugte Art der Steuerung besteht darin, daß ein gewisser
Teil-Vorrat an Nieten 53 lediglich
in der starren Führung 62 der
Zange 50 bzw. des Nietwerkzeuges 55 gebildet und
aufrecht erhalten wird, wobei dann nach dem Verbrauch einer bestimmten
Anzahl von Nieten 53 in der Zange 50 zwei oder
mehr als zwei Nieten 53 als Pulk von der Beladeeinrichtung 23 in
den Kanal 19 nachgeladen und als Pulk über den Schlauch 18 an
die Zange 50 gefördert
werden.
-
Unabhängig von
der speziellen Art der Steuerung ist es u.a. notwendig, daß der Differenzdruck der
Förderluft,
der auch noch in der starren Führung 62 wirkt,
so eingestellt ist, daß der
jeweils vereinzelte Niet 53 aus der Zwischenposition 60' nicht durch
die Förderluft,
sondern erst durch den Schieber 68 in die Bereitstellungsposition 60 gelangt,
d.h. die gefederten Zentrierbacken 69 können nicht allein durch die Förderluft,
sondern erst durch den Schieber 68 zum Positionieren eines
Nietes 53 an der Bereitstellungsposition 60 überdrückt werden.
-
Grundsätzlich besteht
bei der Zange 50 auch die Möglichkeit, auf die Vereinzelung 64 zu
verzichten und die Nieten 53 jeweils einzeln von dem Versorgungswagen 20 über den
Schlauch 18 einzuschießen,
d.h. jeweils ein Niet 53 vor jedem Stanzvorgang. Dieser
eingeschossene Niet gelangt dann bis an die Zwischenposition 60'. An die Bereitstellungsposition 60 wird
dieser Niet 53 dann wiederum mit dem Schieber 68 bewegt.
Auch bei dieser Ausführung
ist der Druck des zum Einschießen
verwendeten Förderluft-Impulses
so gewählt,
daß die
Zentrierbacken an der Bereitstellungsposition 60 von der
Förderluft nicht überdrückt werden.
-
Am
Zylinder 59 befindet sich noch eine Einrichtung 70 zur
Prozeß-Überwachung,
d.h. zur Weg- und Kraftmessung. Mit 71 ist weiterhin der
Anschluß für die Energieversorgung
bezeichnet.
-
Im
Zusammenhang mit den 9–11 wurde
die an der Zange 50 vorgesehene Nietkopf 55 beschrieben.
Wie die 12 zeigt, ist es grundsätzlich auch
möglich,
an der Zange 50 anstelle des Nietkopfes 55 den
Stanzkopf 5 vorzusehen, wobei der Einpreßstößel 4 dieses
Stanzkopfes 5 dann durch den Zylinder 59 betätigt wird.
Anstelle der Nietmatritze 56 ist an der dem Stanzkopf gegenüberliegenden Ende
des C-förmigen
Rahmens 54 das Gegenwerkzeug 6 vorgesehen.
-
Die
Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben.
Es versteht sich, daß zahlreiche Änderungen
sowie Abwandlungen möglich
sind, ohne daß dadurch
der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird.
-
- 1
- Werkstück
- 2
- Mutter
- 2'
- Bereich
- 3
- Öffnung
- 4
- Einspreßstößel
- 5
- Stanzkopf
- 5'
- starre
Führung
- 6
- Einpreßring
- 7
- Gegenwerkzeug
- 8
- Presse
- 9
- Pressengestell
- 10
- Pressenteil
- 11
- Pressenstößel
- 12
- Aufspannplatte
- 13
- Werkzeugteil
- 14
- Aufspannplatte
- 15
- Stempelplatte
- 16
- Niederhalter
- 17
- Niederhalterfeder
- 18.1
- Zuführung
- 18
- Schlauch
- 19
- Kanal
- 20
- Versorgungswagen
- 21
- Topf
- 22
- starre
Zuführung
- 23,
23a, 23b
- Beladeeinrichtung
mit Schleusenfunkion
- 24,
25
- Kupplungsstück
- 26
- Gehäuse
- 27
- Kanal
- 27', 27''
- Ende
- 27'''
- Schleusenabschnitt
- 28,
29
- Zylinderbohrung
- 30,
31
- Kolben
- 32,
33
- Zylinderdeckel
- 34
- Kolbendichtung
- 35,
36
- Druckluftzuführung
- 37
- Öffnung oder
Fenster
- 38
- Führungsfläche
- 39
- Führungsstück
- 40,
41
- Kolbenstange
- 42
- Längsbohrung
- 43
- Austrittsöffnung
- 44
- Rad
- 45
- Tasche
- 46
- Gehäuse
- 47
- Schlitz
- 48
- Kanal
- 50
- Zange
- 51,
52
- Werkstück
- 53
- Niet
- 54
- C-Rahmen
- 55
- Nietkopf
- 56
- Nietmatritze
- 57
- Niederhalter
- 58
- Nietstempel
mit Vakuum-Ansaugung
- 59
- Betätigungszylinder
(Hydraulikzylinder)
- 60
- Arbeits-
bzw. Bereitstellungsposition
- 60'
- Zwischenposition
- 61
- Nietkopfteil
- 62
- Führung
- 63
- Anschlußbereich
- 64
- Vereinzelung
- 65,
66
- Schleusenelement
- 67
- Schleusenraum
- 68
- Schieber
- 69
- Zentrierbacken
- 70
- Prozeßüberwachung
- 71
- Energieversorgung