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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Eindrücken von
Schrauben in Bleche, die beispielsweise für den Automobilbereich bestimmt
sind, gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Die
Befestigung einer Schraube an einem Blech mittels Eindrücken oder
Quetschen umfaßt
das Durchstoßen
des Blechs, das Einführen
der Schraube in die Öffnung
und das Verformen der Ränder
dieser Öffnung,
um deren Eindringen in eine unter dem Kopf der Schraube vorgesehene
Auskehlung zu erzwingen. Diese Verformung wird zwischen einer ringförmigen Matrize,
welche die Ränder
der Öffnung
abstützt,
und dem Kopf erhalten, welcher mittels eines Stempels gegen diese
Matrize gepreßt
wird, wobei sich das Blech zwischen dem Stempel und der Matrize
befindet. Die Bewegungsrichtung des Stempels (im folgenden als "Eindrückrichtung" bezeichnet) stimmt
mit der Richtung der Achse der Schraube überein.
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Eines
der bei diesem Verfahren zu lösenden Probleme
ist die automatische Zufuhr der Schrauben zwischen die Matrize und
den Stempel. Eine bekannte Lösung
hierfür
besteht darin, eine Transportleitung für die einzudrückenden
Schrauben zu verwenden, deren zwischen der Matrize und dem Stempel
angeordneter Endbereich zwischen einer Arbeitsstellung, in welcher
er sich in der Verlängerung
des Stempels senkrecht zu der Öffnung
erstreckt, und einer Ruhestellung, in welcher er zurückgezogen
ist, um dem Stempel den Durchgang zu ermöglichen, bewegbar ist.
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Im
Betrieb wird ein Blech, das von einem Loch zur Aufnahme einer Schraube
durchsetzt wird, zwischen dem Stempel und der Matrize angeordnet. Während der
Stempel von der Matrize um eine Entfernung beabstandet ist, die
dazu ausreicht, um zwischen dem Stempel und der Matrize den Endbereich der
Schrauben-Zuführleitung
aufnehmen, fällt
jede der Schrauben aufgrund der Schwerkraft in die Öffnung des
Blechs. Anschließend
wird der Endbereich der Leitung in die Ruhestellung zurückgezogen,
und man läßt den Stempel
auf den Kopf der Schraube in der Weise einwirken, daß eine plastische
Verformung des Blechs (gegebenenfalls zusammen mit einer ebensolchen
Verformung des Kopf der Schraube) gegen die Matrize erzeugt wird,
um das Eindrücken oder
Einquetschen durchzuführen.
Eine solche Vorrichtung erfordert einen komplizierten Aufbau, um Wechselwirkungen
der Leitung mit dem Stempel während
der Verschiebung des Stempels zu vermeiden, welche die Gefahr mit
sich brächten,
eine Zerstörung
der Vorrichtung zur Folge zu haben. Außerdem ist der Transport der
Schraube nicht durch eine Zwangsführung gesichert (da es sich
um einen Transport mittels der Schwerkraft handelt), was für die automatische
Durchführung
des Betriebs einer solchen Vorrichtung von Nachteil ist.
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Eine
Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 ist
aus der
EP 0 686 458 A1 bekannt.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zum Eindrücken
zu schaffen, die einen einfachen und zuverlässigen Aufbau aufweist und
besser für
einen automatisierten Antrieb und eine automatisierte Steuerung
geeignet ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Vorrichtung zum Eindrücken
von Schrauben gemäß Anspruch
1 gelöst.
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Durch
diesen Aufbau wird die einzudrückende
Schraube in der Leitung (insbesondere pneumatisch) bis zu einem
Element transportiert, das die Schraube zwangsgeführt mitnimmt,
um sie unter dem Eindrückkopf
bereitzustellen, wodurch sämtliche
Ungenauigkeiten in der Anordnung der Schraube relativ zu dem Blech,
zu der Matrize und zu dem Stempel eliminiert werden.
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Außerdem erzeugt
die Bewegung des Stempels längs
der Eindrückrichtung
automatisch die Drehung des Handhabungselements und begrenzt überdies
die Gefahren einer Wechselwirkung zwischen dem Handhabungselement
und dem Stempel.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung und zeichnerischen Darstellung eines besonderen, nicht
als beschränkend
aufzufassenden Ausführungsbeispiels
der Erfindung.
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1 bis 5 teilweise geschnittene Ansichten einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Eindrücken,
welche die Vorrichtung in verschiedenen Stellungen während des
Eindrückvorgangs
darstellen;
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6 eine teilweise geschnittene
Ansicht der Vorrichtung zum Eindrücken in einer Justierstellung;
und
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7 und 8 teilweise geschnittene Ansichten des
erfindungsgemäßen Aufnahmeelements
in einer Stellung zur Aufnahme der Schraube bzw. in einer Eindrückstellung.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Eindrücken
oder Quetschen ist beispielsweise dazu bestimmt, an einem Blech 1,
das zuvor mit einem durchgehenden Loch 2 versehen worden
ist, eine Schraube einzudrücken
oder einzuquetschen, die als Ganzes mit 3 bezeichnet ist
und einen mit einem Gewinde versehenen Bereich 4, welcher
dazu bestimmt ist, sich durch das Loch 2 zu erstrecken,
und einen Kopf 5 umfaßt,
welcher auf seiner dem mit einem Gewinde versehenen Bereich 4 zugewandten
Seite mit Eindrücken
oder eingezogenen Bereichen versehen ist. Das Eindrücken oder
Quetschen wird durchgeführt, indem
das Blech 1 am Umfang des Lochs 2 in der Weise
plastisch verformt wird, daß dasselbe
in die Eindrücke
oder eingezogenen Bereiche des Kopfes 5 eindringt.
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Die
Vorrichtung zum Eindrücken
ist zwischen dem beweglichen Teil und dem stationären Teil
einer Presse angeordnet. Der stationäre Teil ist im vorliegenden
Fall ein Rahmen 6, an dem eine Matrize 7 festgelegt
ist.
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Die
Vorrichtung zum Eindrücken
umfaßt
einen als Ganzes mit 9 bezeichneten Eindrückkopf,
der an dem (nicht dargestellten) beweglichen Teil der Presse so
angeordnet ist, daß er
sich senkrecht zu der Matrize 7 erstreckt und zusammen
mit dem beweglichen Teil längs
einer vertikalen Eindrückrichtung 8 zwischen
einer oberen Stellung und einer unteren Stellung relativ zu der
Matrize 7 verschiebbar ist.
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Der
Eindrückkopf 9 umfaßt ein Halteelement 10 eines
Stempels 11, wobei das Halteelement 10 an dem
beweglichen Teil der Presse angeordnet ist.
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Der
Stempel 11 ist an dem Halteelement 10 über seinen
oberen Endbereich 11.1 angeordnet, welcher unter dem Halteelement 10 in
der Weise starr festgelegt ist, daß der Stempel 11 sich
längs der Eindrückrichtung 8 gegenüber der
Matrize 7 erstreckt.
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Der
Eindrückkopf 9 umfaßt auch
eine als Ganzes mit 12 bezeichnete Vorrichtung zum Zuführen der
einzudrückenden
Schrauben zwischen den Stempel 11 und die Matrize 7.
Die Zuführvorrichtung 12 ist
mit einem unteren Endbereich einer Führungssäule 13 verbunden,
welche an dem Halteelement 10 so angeordnet ist, daß sie parallel
zu der Eindrückrichtung 8 verschiebbar
ist. Das Halteelement 10 und die Zuführvorrichtung 12 sind
somit relativ zueinander zwischen einer auseinanderliegenden Stellung und
einer beieinanderliegenden Stellung bewegbar. Eine elastische Anordnung 29 erstreckt
sich in der Säule 13,
um das Halteelement 10 von der Zuführvorrichtung 12 beabstandet
zu halten.
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Die
Zuführvorrichtung 12 umfaßt ein Element 14 zur
Aufnahme einer einzudrückenden
Schraube, welches an dem unteren Endbereich der Führungssäule 13 festgelegt
ist. Das Aufnahmeelement 14 umfaßt einen inneren Kanal 15,
der eine im wesentlichen senkrecht und koplanar zu der Eindrückrichtung 8 ausgerichtete
Längsachse 16 aufweist
und der mit einem Endbereich einer flexiblen Leitung 17 zum Transport
der einzudrückenden
Schrauben verbunden ist. Die Transportleitung 17 ist mit
einer (nicht dargestellten) Anordnung zur Lagerung und zur pneumatischen
Ausgabe der einzudrückenden Schrauben
verbunden. Das Aufnahmeelement 14 umfaßt ein Lager 18, in
dem der untere Teil 11.2 des Stempels 11 verschieblich
aufgenommen ist. Das Aufnahmeelement 14 weist einen unteren
Teil 27 auf, der eine Abstütz-Anlageplatte bildet.
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Die
Zuführvorrichtung 12 umfaßt ferner
ein Handhabungselement 19 der einzudrückenden Schraube, das ein Lager 20 umfaßt, welches
so dimensioniert ist, daß es
die einzudrückende
Schraube aufnehmen kann, und eine zu der Längsachse 16 und zu
der Eindrückrichtung 8 koplanare
Längsachse 21 aufweist.
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Das
Handhabungselement 19 umfaßt Mittel zur Sicherung einer
einzudrückenden
Schraube in dem Lager 20. Diese Mittel umfassen drei Anschläge 22,
die in dem Handhabungselement 19 so angeordnet sind, daß sie zwischen
einer in das Lager 20 vorspringenden Stellung, in welche
sie durch elastische Elemente 23 (die im vorliegenden Fall
als Stapel aus elastischen Unterlegscheiben vom Belleville-Typ ausgebildet
sind) zurückgestellt
werden, und einer aus dem Lager 20 zurückgezogenen Stellung bewegbar
sind. Die Anschläge 22 sind
in einem Winkelabstand von 120° voneinander
angeordnet. Jeder der Anschläge 22 umfaßt einen
abgeschrägten
Endbereich 22.1 und einen an den abgeschrägten Endbereich
angrenzenden zurücktretenden
Bereich 22.2. In ihrer vorspringenden Stellung begrenzen
die abgeschrägten
Endbereiche 22.1 der Anschläge 22 einen Durchgang
mit einem Querschnitt, der kleiner ist als ein quer zu der Eindrückrichtung 8 genommener
Querschnitt des Stempels 11, während die zurücktretenden
Bereiche 22.2 ein Lager für den Kopf 5 der einzudrückenden
Schraube bilden.
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Das
Handhabungselement 19 ist so an dem Aufnahmeelement 14 angeordnet,
daß es
um eine Achse 24, die sich senkrecht zu der Längsachse 16 und
zu der Eindrückrichtung 8 von
dem Schnittpunkt der Längsachse 16 und
der Eindrückrichtung 8 aus erstreckt,
zwischen einer ersten Stellung, in welcher das Lager 20 sich
in der Verlängerung
des Kanals 15 erstreckt, und einer zweiten Stellung, welche
gegenüber
der ersten Stellung um einen Winkel von 90° verdreht ist und in welcher
das Lager 20 sich in der Verlängerung des Lagers 18 und
des Stempels 11 erstreckt, schwenkbar ist. Ein in den Figuren
nicht sichtbares elastisches Rückstellelement
erstreckt sich zwischen dem Aufnahmeelement 14 und dem Handhabungselement 19,
um die elastische Rückstellung
des letzteren in seine erste Stellung gegen eine Schraube 25 zu
gewährleisten,
die einen einstellbaren Winkelanschlag bildet, welcher die erste Stellung
des Handhabungselements 19 festlegt. Das elastische Rückstellelement
ist beispielsweise eine Torsionsfeder.
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Eine
Anordnung 26 erstreckt sich zwischen dem Aufnahmeelement 14 und
dem Handhabungselement 19. Die Anordnung 26 umfaßt ein erstes
Kniehebelglied 28, das einen Endbereich, welcher mit dem
Aufnahmeelement 14 gelenkig verbunden ist, und einen entgegengesetzten
Endbereich aufweist, welcher mit einem Endbereich eines zweiten
Kniehebelglieds 30 gelenkig verbunden ist, dessen entgegengesetzter
Endbereich mit dem Handhabungselement 19 gelenkig verbunden
ist. Eine Rolle 31 ist an dem Kniehebelglied 28 zwischen
dessen beiden Endbereichen so angeordnet, daß sie um eine zu der Eindrückrichtung 8 senkrechte
Achse schwenkbar ist und sich gegenüber dem Lager 18 erstreckt,
wenn das Handhabungselement 19 sich in seiner ersten Stellung
befindet.
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Im
Betrieb der Vorrichtung wird, wenn der Eindrückkopf 9 sich in seiner
oberen Stellung befindet, die Zuführvorrichtung 12 und
das Halteelement 10 sich 10 ihrer auseinanderliegenden
Stellung befinden und das Handhabungselement sich in seiner ersten
Stellung befindet (siehe 1),
ein Blech 1, das von einem Loch 2 durchsetzt wird,
zwischen der Matrize 7 und der Abstütz-Anlageplatte 27 des
Eindrückkopfs 9,
beispielsweise von einer Bedienungsperson oder von einem nicht dargestellten
Versorgungssystem, so angeordnet, daß die Mittelachse des Lochs 2 kollinear
mit der Eindrückrichtung 8 ist.
Parallel hierzu wird eine Schraube 3 pneumatisch in die
Transportleitung 17 geblasen und in das Lager 20 eingeführt. Der
Kopf 5 bewegt dabei die abgeschrägten Endbereiche 22.1 auseinander
und greift in die zurücktretenden
Bereiche 22.2 der Anschläge 22 ein. Der Kopf 5 der
Schraube 3 kommt zum Anschlag an dem – bezogen auf die Einführungsrichtung
der Schraube 3 – hinteren
Rand der zurücktretenden
Bereiche 22.2, wobei die Anschläge 22 unter der Wirkung
der elastischen Elemente 23 in ihre vorspringende Position
zurückgekehrt
sind.
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Gleichzeitig,
oder unmittelbar danach, wird der Eindrückkopf 9 in Richtung
auf seine untere Stellung bewegt. Wenn die Abstütz-Anlageplatte 27 in Kontakt
mit dem Blech 1 kommt, welches sich seinerseits gegen die
Matrize 7 abstützt
(siehe
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2), erzeugt die Abwärtsbewegung
des Eindrückkopfs 9 eine.
Verschiebung der Führungssäule 13 relativ
zu dem Halteelement 10 in der Weise, daß das Halteelement 10 an
die Zuführvorrichtung 12 heranbewegt
wird. Darauf verschiebt sich der Stempel 11 in dem Lager 18,
und der untere Endbereich 11.2 des Stempels 11 kommt
in Kontakt mit der Rolle 31 und schiebt dieselbe nach unten,
wodurch eine Drehung der Anordnung 26 erzeugt wird, welche die
Schwenkbewegung des Handhabungsele ments 19 von seiner ersten
Stellung auf seine zweite Stellung zu zur Folge hat. Auf diese Weise
bewirkt die Anordnung 26 eine Umwandlung der linearen Bewegung
des Stempels 11 in eine Schwenkbewegung des Handhabungselements 19.
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Während die
Verschiebung des Stempels 11 relativ zu dem Aufnahmeelement 14 ihren
Fortgang nimmt, kommt die Rolle 31 in Kontakt mit der longitudinalen
Fläche
oder Mantelfläche 11.3 des
Stempels 11, so daß die
Spreizung der Anordnung 26 beendet wird (siehe 3 und 7). Das Handhabungselement 19 ist
dann in seiner zweiten Stellung, und die Längsachse 21 des Lagers 20 fällt mit
der Eindrückrichtung 8 zusammen.
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Anschließend bewegt
sich der Stempel 11 in das Lager 20 hinein und
kommt zur Anlage an den abgeschrägten
Endbereichen 22.1 der Anschläge 22 des Lagers 20 und
bewegt dieselben auseinander, so daß er den Kopf der Schraube 5 von
seiner Anlage gegen die hinteren Ränder der zurücktretenden
Bereiche 22.2 der Anschläge 22 befreit und
zur Anlage an dem Kopf 5 der einzudrückenden Schraube 3 kommt.
Der Stempel 11 schiebt die einzudrückende Schraube 3 längs der
Eindrückrichtung 8 bis
zur Durchführung
des Eindrückens
oder Quetschens (siehe 4 und 8).
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Wenn
das Eindrücken
einmal durchgeführt ist,
wird der Eindrückkopf 9 wieder
angehoben. Das Halteelement 10 bewegt sich nach oben und
nimmt dabei den Stempel 11 mit, der sich in dem Lager 18 des
Aufnahmeelements 14 verschiebt, solange die Zuführvorrichtung 12 durch
die elastische Anordnung 29, die sich in der Führungssäule 13 erstreckt,
in Anlage an dem Blech 1 gehalten wird (siehe 5). Je nach dem Wiederaufstieg
des Stempels 11 wird die Rolle 31 von einer Anlage
ge gen die longitudinale Fläche
oder Mantelfläche 11.3 des
Stempels 11 zu einer Anlage gegen den unteren Endbereich 11.2 des Stempels 11 hin
gebracht und ist darauf nicht mehr in Kontakt mit demselben. Dies
bewirkt die Drehung des Handhabungselements 19 zu seiner
ersten Stellung hin unter der Einwirkung der Rückstellfeder desselben. Wenn
der Eindrückkopf
um eine ausreichende Strecke aufwärtsbewegt worden ist, löst sich
die Abstütz-Anlageplatte 27 von
dem Blech 1, und das Blech kann entnommen werden.
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In 6 ist der Eindrückkopf 9 in
einer Justierstellung zu sehen, welche es erlaubt, Leer-Eindrückschläge durchzuführen, das
heißt,
ohne daß eine
Schraube in das Handhabungselement 19 eingeführt worden
ist.
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In
dieser Justierstellung sind das Halteelement 10 und die
Zuführvorrichtung 12 in
ihrer beieinanderliegenden Stellung verriegelt, und das Positionierelement
oder Handhabungselement 19 befindet sich in seiner zweiten
Stellung, so daß es
die Einführung
einer Schraube in das Lager 20 unmöglich macht.
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Die
Verriegelung wird mittels eines Fingers 32 erhalten, der
an einem Kolben einer Hubvorrichtung 33 angeordnet ist,
welche unter dem Halteelement 10 festgelegt ist. Der Finger 32 ist
so beweglich zwischen einer zurückgezogenen
Stellung, in der er in einer Nut 34, welche sich an der
Außenseite
längs der
Führungssäule 13 erstreckt,
aufgenommen ist, und einer ausgefahrenen Stellung, in der der Finger 32 in
einem Lager 35, das am Boden der Nut 34 auf der
Höhe des
unteren Endbereichs der Führungssäule 13 angeordnet
ist, aufgenommen ist, wenn das Halteelement 10 und die
Zuführvorrichtung
sich in ihrer beieinanderliegenden Stellung befinden (beispielsweise
am Ende eines Eindrückvorgangs,
siehe 4). Es sei darauf
hingewiesen, daß der
Finger 32 in seiner zurückgezogenen
Stellung eine Drehung der Führungssäule 13 um
deren Längsrichtung
relativ zu dem Halteelement 10 verhindert.
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Es
versteht sich, daß die
Erfindung nicht auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt ist und
daß Modifikationen
dieser Ausführungsform
vorgenommen werden können,
ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen, wie er in den Ansprüchen definiert
ist.
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Insbesondere
kann sich die Längsachse 16 der
Leitung zum Transport der einzudrückenden Schrauben parallel
zu der Eindrückrichtung 8 erstrecken,
und das Handhabungselement kann so an dem Aufnahmeelement 14 angeordnet
sein, daß es
zwischen einer Stellung, in welcher das Lager 20 sich in der
Verlängerung
des Endbereichs des Kanals 15 erstreckt, und einer Stellung,
in welcher das Lager 20 sich in der Verlängerung
des Stempels 11 erstreckt, verschiebbar ist.
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Außerdem können die
Betätigungsmittel eine
Zahnrad-Zahnstange-Anordnung umfassen, wobei die Zahnstange beispielsweise
von dem Stempel getragen sein kann.
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Die
Sicherungsmittel können
eine elastisch verformbare Hülse
umfassen, um die Anschläge
in ihrer vorspringenden Stellung zu halten. Die – in der Einführrichtung
der Schrauben gesehen – vorne
liegenden Endbereiche der Anschläge 22 können so angeordnet
sein, daß sie
den Kopf der Schraube arretieren, wobei das Zurücktreten der Anschläge durch
die Anlage des Stem pels an dem Kopf der Schraube bewirkt oder auf
andere Weise gesteuert wird.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Eindrücken von
Schrauben, umfassend eine Matrize, einen Stempel, der relativ zu
der Matrize längs
einer Eindrückrichtung
beweglich ist, und eine Vorrichtung zum Zuführen der einzudrückenden Schrauben
zwischen den Stempel und die Matrize, wobei die Vorrichtung eine
Transportleitung (17) mit einem Endbereich zur Abgabe der
Schrauben umfaßt,
der mit einem Element zur Aufnahme der einzudrückenden Schrauben verbunden
ist, welches zwischen dem Stempel und der Matrize angeordnet ist, wobei
dieses Element ein Element zur Handhabung einer darin aufgenommenen
Schraube umfaßt,
wobei das Handhabungselement ein Lager mit einer Längsachse
und Mittel zum Sichern der Schraube in dem Lager umfaßt und das
Handhabungselement indem Aufnahmeelement so angeordnet ist, daß es unter
der Einwirkung von Betätigungsmitteln
zwischen einer ersten Stellung, in der das Lager sich in der Verlängerung
des Endbereichs der Schrauben-Transportleitung erstreckt, und einer
zweiten Stellung, in der die Längsachse
des Lagers sich längs
der Eindrückrichtung
erstreckt, bewegbar ist.