DE3322754A1

DE3322754A1 - Maschine zur automatischen verschraubung von in bewegung befindlichen werkstuecken

Info

Publication number: DE3322754A1
Application number: DE19833322754
Authority: DE
Inventors: Wilfried Dr.-Ing. 1000 Berlin Popken
Original assignee: ANCOS STEUERUNGSTECHNIK GmbH
Current assignee: ANCOS STEUERUNGSTECHNIK GmbH
Priority date: 1983-06-24
Filing date: 1983-06-24
Publication date: 1985-01-03

Description

Anlage 2 (Beschreibung der Erfindung)
Maschine zur automatischen Verschraubung von in Bewegung befindlichen Werkstücken Die Erfindung bezieht sich auf automatische Maschinen, die Schrauben in Werkstücke einsetzen und festziehen, während sich das Werkstück in Bewegung befindet.
Bekannt sind automatische Maschinen, die das Einsetzen und Anziehen von Schrauben bei Werkstücken vornehmen, die sich im Stillstand befinden.
Die Vorteile eines kontinuierlichen Werkstücktransportes, wie beispielsweise Energieeinsparung durch Fortfall des Abbremsens und Beschleunigens der Werkstücke können jedoch nur genutzt werden, wenn die Fertigungseinrichtungen die Werkstückbewegung in den Fertigungsvorgang einbeziehen.
Wünschenswert sind einfache, automatische Maschinen, die sich während des Fertigungsvorganges der Transportgeschwindigkeit des Werkstückes, beispielsweise auf einem Transportband, anpassen.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, bezüglich der Fertigungsart "Schraubverbindungen herstellen" eine Maschine zu schaffen, die den Anforderungen neuzeitlicher Produktionsformen entspricht.
Ferner beinhaltet die Erfindung Einrichtungen, die den Ausgleich von Fertigungstoleranzen bei Schrauben und Werkstücken, sowie von Positioniertoleranzen ermöglichen.
Bekannt sind Einrichtungen, welche das Orientieren, Transportieren und Bereitstellen der Schrauben bewerkstelligen. Bekannt sind ebenfalls Schraubermotoren, die bei Erreichen eines vorgegebenen Drehmomentes und - oder Drehwinkels, die Schraubbewegung abschalten.
Im folgenden wird eine Maschine, die den Gegenstand der Erfindung enthält, anhand eines Schraubvorganges beschrieben. Ein Werkstück, in das eine Schraube eingeschraubt werden soll, wird mit Hilfe einer herkömmlichen Transporteinrichtung, wie Band, Rollen, Ketten, Glieder etc., bewegt. Die Schraubeinrichtung ist oberhalb oder seitlich von der Transporteinrichtung und dem darauf befindlichen Werkstück angeordnet. Die Schrauben werden in direkter Nähe des Schrauberkopfes bereitgestellt.
Gemäß der Erfindung transportiert ein Schieber die Schraube in eine Einrichtung, die die Schraube klemmt und während des nachfolgenden Schraubvorganges führt. Die Schraube befindet sich dann unterhalb des Schrauberkopfes. Das durch die Transporteinrichtung bewegte Werkstück betätigt einen Schalter, wenn sich das Gewindeloch unterhalb der Schraube und dem darüber wartenden Schrauberkopf befindet. Der Schalter bzw. eine angeschlossene Steuerung schaltet den Schraubermotor ein und betätigt eine Linearbewegung des Schrauberkopfes in Richtung Schraube, beispielsweise mittels eines Pneumatikzylinders.
Ein Merkmal der Erfindung ist der, entgegen der Werkstück-Transporteinrichtung angestellte und in Werkstück-Transportrichtung bewegliche, Schrauberkopf. Anstellwinkel und Beweglichkeit können durch einen konzentrisch an einer Achse aufgehängten Schraubermotor oder durch eine flexible Schrauberwelle mit seitlicher Führung erreicht werden. Die Anstellung des Schrauberkopfes entgegen der Werkstück-Transporteinrichtung ist seine Vorzugslage.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist die, mit dem Absenken des Schrauberkopfes gleichzeitig eingeschaltete oszillierende Suchbewegung der Schraube für das Gewindeloch. Hierbei wird die geklemmte Schraube quer zur Transportrichtung des Werkstückes bewegt, sodaß als Resultierende eine sinusförmige Suchbewegung entsteht. Der Bewegungshub ist kontinuierlich einstellbar und wird entsprechend der Summe von Fertigungs- und Positionierungenauigkeiten bemessen. Der Hub kann beispielsweise bei Metallschrauben 3-5 mm, bei Kunststoff-Stopfenschrauben für Starterbatterien 10-15 mm betragen. Für die Erzeugung der Hubbewegung wird ein Hubmagnet und eine Rückholfeder oder zwei wechselseitig angesteuerte Hubmagnete verwendet. Für die Ansteuerung der Magnetspulen ist ein in Frequenz, Hub und Flankensteilheit verstellbarer Impulsgenerator vorhanden.
Ist die Schraube in das Gewindeloch eingetaucht, wirkt sich die bewegliche Aufhängung von Schraubermotor und -kopf aus. Die Schraube wandert, unter Mitnahme des Schrauberkopfes, durch die Werkstückbewegung aus der Schraubenhalterung heraus. Währenddessen dringt die Schraube weiter in das Gewinde ein und wird mit dem eingestellten Drehmoment bzw. Winkel festgeschraubt, wenn die Schrauberachse annähernd senkrecht über der Schraube steht.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels. Es zeigen: Fig.1 in schaubildlicher Ansicht ein Ausführungsbeispiel des Schraubautomaten in Seitenansicht, Fig.2 eine Draufsicht der Schraubenbereitstellung im größeren MaBstab und Fig.3 die Darstellung der resultierenden Bewegung der bereitstehenden Schraube und des Werkstückes während des Gewindeloch-Suchvorganges.
Gemäß Figur 1 befindet sich das Werkstück 1 auf einer Transporteinrichtung 2. Die Transporteinrichtung wird kontinuierlich angetrieben und bewegt das Werkstück von links nach rechts. Oberhalb des Werkstücks sind an einer Montageplatte 3 der Schraubermotor 4 und ein Pneumatikzylinder 5 befestigt. Die Schrauben 6 werden über eine Rinne 7 mittels eines Schiebers (nicht sichtbar) vereinzelt und in die Schraubenklemmvorrichtung 8 transportiert. Die Feder 9 hält die flexible Schrauberwelle 10 in der Vorzugslage. Die gabelförmige Führung verhindert ein seitliches Auswandern des Schrauberkopfes 12.
In Figur 1 ist die Situation des Zeitpunktes dargestellt, zu dem der mit "X" gekennzeichnete, durch das Werkstück betätigte, Sensor der Sensorzeile 13 das Einschalten der Schraubbewegung, das Absenken des Schrauberkopfes 12 mittels Pneumatikzylinder 5 und die gemäß der Erfindung oszillierende Suchbewegung des Gewindeloches mittels der Hubmagnete 14 verursacht. Bei Erreichen der Drehmomentgrenze hebt der Pneumatikzylinder 5 den Schrauberkopf 12 mit der gabelförmigen Führungsschiene 11 wieder an und eine weitere Schraube wird mit dem Schieber in die Schraubenklemmstation 8 transportiert. Spricht der, in der Sensorzeile 13 nachfolgende Sensor an, beginnt der Schraubzyklus erneut.
Als beispielhafte Realisierung ist in Figur 2 die Draufsicht der Schraubenbereitstellung in gröBerem Maßstab veranschaulicht. Unterhalb der Schrauben-Zuführrinne 1 befindet sich das zu verschraubende Werkstück 2 auf der Transporteinrichtung (nicht dargestellt).
Das seitliche Führen des Werk stückes bewerkstelligen die Führungsschienen 3. Die Schraube 5 befindet sich in der Klemm- und Führungsvorrichtung 6 und wird als nächste in das Werkstück eingeschraubt.
Gemäß der Erfindung kann die Schraube 5 während des Verschraubens mit Hilfe der Werkstückbewegung aus der in Transportrichtung offenen Klemm- und Führungsvorrichtung 6 herauswandern. Ist dies erfolgt, wird der Schieber 7 vorwärts bewegt und transportiert die nachfolgende Schraube 8 in die Klemm- und Führungsvorrichtung 6.
Kurz vor Erreichen des neuen Schraubenloches wird die erfindungsgemäße oszillierende Suchbewegung mit Hilfe der wechselseitig angesteuerten Hubmagneten 9 eingeschaltet.
Die Darstellung der resultierenden Bewegung aus Werkstück und oszillierender Suchbewegung ist in Figur 3 wiedergegeben. Das Werkstück bewegt sich in Richtung 1. In Position 2 wird die erfindungsgemäße oszillierende Suchbewegung eingeschaltet. Der auf die Grenzen 3 eingestellte Hub ergibt sich aus der Summe der Fertigungs- und Positionierfehler von Werkstück und Schraube. Die Frequenz der Hübe 4 ist proportional abhängig von der Werkstück-Transportgeschwindigkeit. In dem in Figur 3 dargestellten Beispiel wurde das Gewindeloch in Position 5 gefunden.
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Claims

Anlage 3 (Patentansprüche) Maschine zur automatischen Verschraubung von in Bewegung befindlichen Werkstücken Patentanspruch Maschine zur automatischen Verschraubung von in Bewegung befindlichen Werkstücken, bei der der Schrauberantrieb sich der Werkstückbewegung in Richtung und Geschwindigkeit anpaßt, indem - der Schraubermotor konzentrisch an einer Achse so gelagert wird, daß sich mittels Federkraft ein Anstellwinkel entgegen der Werkstücktransporteinrichtung ergibt, wobei die Lagerungsachse eine Mitnahme des Schrauberkopfes während des Schraubvorganges durch den Werkstücktransport ermöglicht.
2. Patentanspruch Maschine zur automatischen Verschraubung von in Bewegung befindlichen Werkstücken, bei der der Schrauberantrieb sich der Werkstückbewegung in Richtung und Geschwindigkeit anpaßt, indem - der Schraubermotor mit einer flexiblen Antriebswelle ausgestattet wird, die mittels einer gabelförmigen Führung eine Mitnahme des Schrauberkopfes während des Schraubvorganges durch den Werkstücktransport ermöglicht.
3. Patentanspruch Maschine zur automatischen Verschraubung von in Bewegung befindlichen Werkstücken mit großflächigen Schrauben (z.B. Batteriestopfen) bei der - die Übertragung des Drehmomentes vom Schrauberkopf zur Schraube mittels Reibschluß, beispielsweise durch Verwendung eines Gummitellers, stattfindet.
Li. Patentanspruch Maschine zur automatischen Verschraubung von in Bewegung befindlichen Werkstücken, bei der - die geordnet herangeführten Schrauben mittels eines keilförmigen Schiebers in eine Klemm- und Führungsstation transportiert werden. Das Klemmen und Führen erfolgt mit zwei halbrunden Federstahl- oder Kunststoffblättern, die sich konisch nach unten verjüngen, wodurch sie der Schraube bei der Abwärtsbewegung kontinuierlichen Halt geben, indem sie sich aufbiegen. Erreicht die Schraube das Gewindeloch, kann sie die Klemm- und Führungsstation in Werkstücktransportrichtung durch weiteres horizontales Aufbiegen der Blätter verlassen.
5. Patentanspruch Maschine zur automatischen Verschraubung von in Bewegung befindlichen Werkstücken, bei der - der Ausgleich der Fertigungstoleranzen von Werkstück und Schraube sowie - der Ausgleich der Positioniertoleranzen von Werkstück und Schraube durch eine Einrichtung bewerkstelligt wird, die das Werkstück oder die Schraube in eine oszillierende Bewegung, quer zur Werkstück-Transportrichtung, versetzt. Die Einrichtung besitzt eine Steuerung, die ein kontinuierliches Einstellen des Hubes -entsprechend der Summe der Toleranzen -und ein kontinuierliches Einstellen der Hubfrequenz -proportional zum Schraubendurchmesserermöglicht.