DE10060415B4

DE10060415B4 - Verfahren und Vorrichtung für die Montage von Spreizmuffen zur gegenseitigen Befestigung von zwei Werkstücken

Info

Publication number: DE10060415B4
Application number: DE2000160415
Authority: DE
Inventors: Wilfried Priess
Original assignee: Priess Horstmann & Co Maschinenbau & Co KG GmbH
Current assignee: Priess Horstmann & Co Maschinenbau & Co KG GmbH
Priority date: 2000-12-05
Filing date: 2000-12-05
Publication date: 2004-09-09
Anticipated expiration: 2020-12-06
Also published as: DE10060415A1

Abstract

Verfahren für die Montage von Spreizmuffen (1) zur gegenseitigen Befestigung von zwei Werkstücken mit folgenden Schritten:
– Zuführen einer Spreizmuffe (1) zu einer Nachfülleinheit (8),
– Verlagern der Nachfülleinheit (8) von einer ersten Position in eine zweite Position, wobei die Spreizmuffe (1) in der ersten Position an die Nachfülleinheit (8) und in der zweiten Position von der Nachfülleinheit (8) an eine Einstoßeinheit (9) übergeben wird,
– Halterung der Spreizmuffe (1) an der Einstoßeinheit (9), durch einen Greifer (17) mit einer durchgängigen Bohrung (23), deren Durchmesser geringfügig kleiner als der Durchmesser eines Spreizstiftes (2) der Spreizmuffe (1) ist,
– Einsetzen der Spreizmuffe (1) in dafür vorgesehene Bohrungen, und
– Eintreiben des Spreizstiftes (2) in die Spreizmuffe (1) durch eine Einstoßeinheit (9) mit einem Pneumatikzylinder (13), der eine durchgehende Kolbenstange (14) aufweist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Montage von Spreizmuffen zur gegenseitigen Befestigung zweier Werkstücke, und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Montage eines Stahlwinkels an einer Holzplatte mittels einer Spreizmuffe.
Um zwei Werkstücke, z. B. zwei Holzplatten winklig miteinander zu verbinden, sind verschiedene Möglichkeiten denkbar. Eine Möglichkeit besteht darin, zwischen den beiden Holzplatten einen Stahlwinkel vorzusehen, der über Spreizmuffen mit den Holzplatten verbunden ist. Die Befestigung des Stahlwinkels, der auch das einzige an der Holzplatte zu befestigende Werkstück bilden kann, erfolgt üblicherweise so, dass der Stahlwinkel auf das Werkstück, z. B. die Holzplatte aufgesetzt wird und dann ein Spreizdübel von Hand durch eine in dem Stahlwinkel vorgesehene Bohrung in eine in der Holzplatte vorgesehene Bohrung eingesetzt und anschließend unter Verwendung eines geeigneten Werkzeugs aufgespreizt wird. Dieser rein manuelle Vorgang erfordert viel Zeit und ist deshalb arbeits- und kostenintensiv. Insbesondere, wenn solche Verbindungen in großer Stückzahl herzustellen sind, ist der zeitliche Aufwand bei dieser manuellen Verbindungsherstellung zu hoch und zu teuer. Darüber hinaus ist auch die Genauigkeit und Sicherheit bei dem manuellen Arbeitsgang nicht immer in ausreichenden Maße gewährleistet.

Die DE 43 45 025 A1 beschreibt eine Dübelübernahmestation bei Dübeleintreibgeräten mit einer Dübelvereinzelungs- und -fördereinrichtung und einer manuell bedienbaren Eintreibpistole. Der Eintreibpistole werden über eine Schlauchleitung die einzutreibenden Dübel zugeleitet. Zwischen der Dübelvereinzelungs- und -fördereinrichtung einerseits und der zur Eintreibpistole führenden Schlauchleitung andererseits ist die Dübelübernahmestation mit einem hin- und hergehenden Dübelhalter angeordnet, der einen von der Dübelvereinzelungs- und -förderungseinrichtung kommenden Dübel aufnimmt und der Mündungsöffnung der Schlauchleitung zustellt. Zur Ausscheidung von Dübeln von nicht bearbeitungsgerechter Länge weist der Dübelhalter zur Aufnahme des Dübels eine in ihrer Tiefe einstellbare Sackbohrung auf. An deren bodenseitigem Ende ist eine über ein Ventil zu- bzw. abschaltbare Druckluftleitung angeschlossen. Die Ebene E1 der Mündungsöffnung dieser Sackbohrung ist von der Ebene E2 der Mündungsöffnung der Schlauchleitung und/oder von der Ebene E3 der Dübelaustrittsöffnung der Dübelvereinzelungs- und -fördereinrichtung in geringem Abstand angeordnet. In jeder der vom Dübelhalter eingenommenen Stellung innerhalb seines Verschiebebereichs liegt deren Stirnseite von der Dübelaustrittsöffnung der Dübelvereinzelungs- und -fördereinrichtung.

Aus der Druckschrift US-PS 2,318,776 ist ein Metallanker bekannt, der sich bei der Montage eines Holzwerkstückes in einer Bohrung eines anderen Holzwerkstückes so verformt, dass über Widerhaken und Materialquetschungen eine feste Verbindung zwischen beiden Werkstücken entsteht. Die Widerhaken krallen sich in eines der beiden Werkstücke, während das gequetschte Material für eine kraftschlüssige Verbindung mit dem anderen Werkstück sorgt.

In der Druckschrift DE 30 13 940 A1 wird das Eintreiben von Teilen in Flächen beschrieben. Hierzu wird das einzutreibende Teil an einen Drehteller mit Ausnehmungen übergeben und darin gelagert. Der Drehteller wird sodann gedreht, bis das einzutreibende Teil die Position oberhalb des Werkstückes erreicht hat, an der das Teil in das Werkstück eingetrieben werden soll. Anschließend wird sodann das einzuschlagende Teil mittels Kolbenstange eingeschlagen.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche eine adäquate Positionierung der Spreizmuffe erzielen.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Aufgabe wird weiterhin hinsichtlich der Vorrichtung durch die im Anspruch 6 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Weitere Vorteile, Merkmale und Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels. Es zeigen:

1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

2 den in der Nachfülleinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendeten Trichter zur Aufnahme der Spreizmuffe;

3 den in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendeten Greifer zum Halten der Spreizmuffe; und.

4 die in der erfindungsgemäße Vorrichtung verwendete Spreizmuffe, und

5 und 6 alternative Ausführungsformen von in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendbaren Greifern zum Halten der Spreizmuffe.

In 1 ist eine Vorrichtung 6 zur Montage eines Stahlwinkels 5 mittels einer Spreizmuffe 1 auf einer Holzplatte 4 dargestellt. Es versteht sich von selbst, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren auch zur Verbindung anderer Werkstücke untereinander eingesetzt werden kann.
Die Vorrichtung 6 besteht aus einem Rahmen 7, an dem eine Nachfülleinheit 8 und eine Einstoßeinheit 9 befestigt sind. Oberhalb der Einstoßeinheit 9 ist bei einer "manuellen" Ausführung der Vorrichtung 6 noch ein Handgriff 10 angebracht. Dieser schützt gleichzeitig die Hand einer die Vorrichtung 6 bedienenden Person.
Die Nachfülleinheit 8 wird über einen flexiblen Schlauch 11 mit Spreizmuffen 1 versorgt. Die Spreizmuffen 1 sind dazu in einem hier nicht dargestellten Vibrationswendelförderer unorientiert gespeichert. Sie werden dort von Orientierungsschikanen geordnet auf eine Stauschiene gefördert. Am Ende der Stauschiene befindet sich ein Ende eines Schlauches 11. Hier wird eine Spreizmuffe 1 von den Nachfolgenden getrennt und mit dem Dübel 3 (vgl. 4) voran über Luftdruck durch den Schlauch 11 geschossen. Denkbar ist aber auch, dass der Transport der Spreizmuffe 1 durch den Schlauch 11 nur durch Schwerkraft erfolgt, wenn sich der Vibrationswendelförderer ständig oberhalb der Vorrichtung 6 befindet.
Das andere Ende des Schlauches 11 mündet in eine Nachfülleinheit 8, die zur Aufnahme des Spreizdübels 1 mit einem Trichter 12 versehen ist. Die Zuführung einer Spreizmuffe 1 über den Schlauch 11 zum Trichter 12 der Nachfülleinheit 8 erfolgt nur dann, wenn der Trichter 12 auch frei ist.
Der Trichter 12 ist innen so geformt, dass die Spreizmuffe 1 nach ihrem Weg durch den Schlauch 11 in einer vorbestimmten Orientierung verfügbar ist. Damit die Spreizmuffe 1 mit ihrem Dübel 3 und dem darüber liegenden Bund beim Hineinfallen in den Trichter 12 an dessen in Förderrichtung vorn liegender Kante 22 nicht hängen bleibt und abrutschen kann, ist diese Kante 22 abgerundet ausgebildet. Eine scharfe Kante kann verhindern, das die Spreizmuffe 1 komplett in den Trichter 12 hineinfällt.
An der Vorrichtung ist weiterhin eine Einstoßeinheit 9 vorgesehen. Diese besteht aus einem Pneumatikzylinder 13 mit einer durchgehenden Kolbenstange 14. Die durchgehende Kolbenstange 14 ist innen mit einer Bohrung versehen, durch die eine verlängerte Kolbenstange 15 eines Einstoßzylinders 16 bewegt wird. Der Einstoßzylinder 16 ist am oberen Ende der durchgehenden Kolbenstange 14 befestigt. Am unteren Ende der Kolbenstange 14 ist ein Greifer 17 montiert, der die Spreizmuffe 1 aufnehmen kann. Dazu ist in den Greifer 17 eine durchgängige Bohrung 23 eingebracht, die im Durchmesser geringfügig kleiner ist, als der Durchmesser eines an der Spreizmuffe 1 vorgesehenen Spreizstiftes 2. Einerseits wird die Spreizmuffe 1 mit der Bohrung 23 kraftschlüssig im Greifer 17 gehalten, so dass sie dem Greifer 17 nicht entfallen kann, andererseits dient die durchgängige Bohrung 23 dazu, die verlängerte Kolbenstange 15 des Einstoßzylinders 16 durchzulassen, um den Spreizstift 2 in den Dübel 3 der Spreizmuffe 1 einzutreiben. Die Bohrung 23 ist leicht konisch, so dass der Spreizstift 2 nur in einem Bereich 24 des Greifers 17 mit ca. 3 mm Überschneidungslänge aufgenommen wird. Durch die geringe Kontaktfläche wird vermieden, dass der Spreizstift 2 bei der Übergabe der Spreizmuffe 1 von der Nachfülleinheit 8 an die Einstoßeinheit 9 schon in den Dübel 3 eingetrieben und so durch den bereits gespreizten Dübel 3 ein Einführen in die Werkstückbohrungen unmöglich wird. Weiterhin zentriert der Trichter 23 den Spreizstift 2, wenn er nicht korrekt im Trichter 12 liegen sollte, was sicherstellt, dass wirklich bei jedem Abholvorgang die Spreizmuffe 1 von der Nachfülleinheit 8 an die Einstoßeinheit 9 übergeben wird.
Denkbar sind auch andere Spannmöglichkeiten des Spreizstifts 2, wie z.B. über eine Zangenbewegung, die mit pneumatischen Greifersystemen realisiert werden kann, oder spezielle Ein sätze, z.B. aus Kunststoff, bei denen der Greifer 17 im Aufnahmebereich ähnlich geformt ist wie der Dübel 3. Wird der Spreizstift 2 zwischen die Schenkel dieser Aufnahme geschoben, so werden diese zur Seite gedrückt. Durch die Rückstellkraft der Schenkel oder auch mit Unterstützung einer Ringfeder wird die Spreizmuffe 1 dann im Greifer 17 gehalten.
Zur Befestigung des Stahlwinkels 5 an der Holzplatte 4 wird die Vorrichtung 6 so von Hand positioniert, dass die Spreizmuffe 1, die sich im Greifer 17 befindet, in die übereinander liegenden Bohrungen der Holzplatte 4 und des Stahlwinkels 5 eingeführt werden kann. Durch das manuelle Herunterdrücken der Vorrichtung 6 wird die Spreizmuffe 1 bis auf den Grund bewegt und anschließend die durchgehende Kolbenstange 14 um die Wegstrecke y nach oben bewegt . Nach dem Zurücklegen dieser Wegstrecke y wird ein elektrischer Sensor 18 so geschaltet, dass eine Ablaufsteuerung gestartet wird. Ein zusätzlicher Schalter zum Starten des Ablaufs kann dadurch vermieden werden. Des Weiteren wird der Ablauf nicht gestartet, wenn sich keine Spreizmuffe 1 im Greifer 17 befindet, weil in diesem Fall die durchgehende Kolbenstange 14 nur um die Wegstrecke x bewegt wird und dieser Weg nicht ausreichend ist, um den Sensor zu schalten. Denkbar ist sicherlich auch die Möglichkeit den Vorgang mit einem zusätzlichen Schalter zu starten.
Die Ablaufsteuerung lässt die verlängerte Kolbenstange 15 des Einstoßzylinders 16 gegen den Widerstand einer Feder 19 ausfahren. Mit Hilfe eines großen Luftstromes wird die Kolbenstange 15 so schnell ausgefahren, dass der Kraftstoß den Spreizstift 2 mit einem Schlag in den Dübel 3 eintreibt. Nach dem Ausfahren. der verlängerten Kolbenstange 15 wird diese über die gespannte Feder 19 wieder in ihre Ausgangsstellung gefahren. Hierbei wird durch das Herunterdrücken der Sensor 18 von der Schaltstellung "betätigt" in die Schaltstellung "unbetätigt" geschaltet. Dies ergibt eine Be wegung des Einschlagstiftes 15 um den Bewegungsbetrag y. Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung angehoben wird, wird die Kolbenstange 14 nach unten um die in 1 eingezeichnete Strecke y bewegt, was den Sensor 18 erneut betätigt. Dies löst den zuvor beschriebenen Nachfüllvorgang aus. Dabei wird Luftdruck von der Oberseite des Einstoßzylinders 16 weggenommen, und die Feder 19 drückt die Kolbenstange 15 nach oben. Gleichzeitig wird Luftdruck den Pneumatikzylinder 13 angelegt, was eine nach oben gerichtete Bewegung der Kolbenstange 14 zur Folge hat.
Die durchgehende Kolbenstange 14 wird anschließend eingefahren und der Trichter 12 mit einer neuen Spreizmuffe 1 über einen Kolben 20 eines weiteren Pneumatikzylinders 21 unter den Greifer 17 geschoben. Über den folgenden Schritt wird die Kolbenstange 14 wieder ausgefahren, so dass der Greifer 17 sich über den Spreizstift 2 schiebt. Nach der erfolgten Aufnahme der Spreizmuffe 1 durch den Greifer 17 wird die Kolbenstange 14 wieder ein-, die Kolbenstange 20 mit dem jetzt leeren Trichter 12 wieder zurückgefahren und dann die durchgehende Kolbenstange 14 wieder ausgefahren, so dass eine neue Spreizmuffe 1 zur Montage bereit steht.
Beim Einfahren des leeren Trichters 12 über die Kolbenstange 20 im Zylinder 21 wird, wie oben bereits erwähnt, vom nicht dargestellten Vibrationswendelförderer eine weitere Spreizmuffe 1 über den Schlauch 11 in den Trichter 12 befördert, so dass nach dem erneuten Durchlauf des soeben beschriebenen Ablaufs für den Greifer 17 wieder eine Spreizmuffe 1 zur Verfügung steht.
Die Vorrichtung kann sowohl automatisch als auch manuell betrieben werden. "Automatisch" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Positionierung der Vorrichtung 6 in Relation zu den Werkstücken ohne menschliches Zutun auf einer Maschine erfolgt. "Manuell" bedeutet dagegen, dass die Positionierung der Vorrichtung 6 von einem Menschen durchgeführt wird.
Es handelt sich im letzteren Fall um ein Handgerät. Alternativ wäre es möglich, die erfindungsgemäße Vorrichtung als Festgerät auszubilden und das Werkstück manuell oder automatisch unter der Vorrichtung zu positionieren.
In den 5 und 6 sind alternative Ausführungsformen von Greifern 17' und 17'' dargestellt.
Der Greifer 17' gemäß 5 weist eine vorzugsweise durch Federvorspannung in eine Haltestellung vorbelastete Kugel oder einen Stift 25 auf, der den Spreizstift 2 der Spreizmuffe 1 reibschlüssig halten kann.
Bei der Ausführungsform gemäß 6 weist der Greifer 17'' eine Blattfederanordnung 26 zum gleichen Zwecke auf, die über eine Schraube am Greifergehäuse fixiert ist und durch eine Ausnehmung in den Trichterbereich eingereift, in dem der Spreizstift 2 bei der Aufnahme durch den Greifer 17'' zu liegen kommt.

Claims

Verfahren für die Montage von Spreizmuffen (1) zur gegenseitigen Befestigung von zwei Werkstücken mit folgenden Schritten: – Zuführen einer Spreizmuffe (1) zu einer Nachfülleinheit (8), – Verlagern der Nachfülleinheit (8) von einer ersten Position in eine zweite Position, wobei die Spreizmuffe (1) in der ersten Position an die Nachfülleinheit (8) und in der zweiten Position von der Nachfülleinheit (8) an eine Einstoßeinheit (9) übergeben wird, – Halterung der Spreizmuffe (1) an der Einstoßeinheit (9), durch einen Greifer (17) mit einer durchgängigen Bohrung (23), deren Durchmesser geringfügig kleiner als der Durchmesser eines Spreizstiftes (2) der Spreizmuffe (1) ist, – Einsetzen der Spreizmuffe (1) in dafür vorgesehene Bohrungen, und – Eintreiben des Spreizstiftes (2) in die Spreizmuffe (1) durch eine Einstoßeinheit (9) mit einem Pneumatikzylinder (13), der eine durchgehende Kolbenstange (14) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreizmuffen (1) lagerichtig und vereinzelt zugeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreizmuffe (1) vor dem Eintreiben freigegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Eintreiben des Spreizstiftes (2) schlagartig erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–4, wobei die Verlagerung der Nachfülleinheit (8), die Freigabe der Spreizmuffe (1) und das Eintreiben des Spreizstiftes (2) fluidbetrieben, insbes. pneumatisch erfolgt.
Vorrichtung für die Montage von Spreizmuffen (1) zur gegenseitigen Befestigung von zwei Werkstücken – mit einer Zuführeinrichtung für die Spreizmuffen (1); – mit einer Nachfülleinheit (8), und – mit einer Einstoßeinheit (9) mit einem Greifer (17) zur Halterung der Spreizmuffe (1) und zum Eintreiben eines der Spreizmuffe (1) zugeordneten Spreizstifts (2), wobei der Greifer (17) eine durchgängige Bohrung (23) vorsieht, deren Durchmesser geringfügig kleiner ist als der Durchmesser des Spreizstiftes (2) und wobei die Einstoßeinheit (9) einen Pneumatikzylinder (13) mit einer durchgehenden Kolbenstange (14) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die lagerichtige, vereinzelte Zuführung der Spreizmuffe (1) über einen Vibrationswendelförderer, über Orientierungsschikanen und über eine Stauschiene erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei zwischen der Stauschiene und der Nachfülleinheit (8) ein Schlauch (11) zur Förderung der Spreizmuffe (1) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Förderung der Spreizmuffe (1) durch den Schlauch (11) durch Luftdruck oder durch Schwerkraft erfolgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die Nachfülleinheit (8) mit einem verschiebbaren Trichter (12) zur Aufnahme der Spreizmuffe (1) versehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei eine in Bewegungsrichtung der Spreizmuffe (1) vorn liegende Kante (22) des Trichters (12) abgerundet oder abgeschrägt ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, wobei der Trichter (12) über den Kolben (20) eines Pneumatikzylinders (21) zwischen seiner ersten und seiner zweiten Position verschiebbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, wobei die durchgehende Kolbenstange (14) mit einer inneren Bohrung versehen ist, in der eine verlängerte Kolbenstange (15) eines Einstoßzylinders (16) verschiebbar aufgenommen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, wobei die verlängerte Kolbenstange (15) des Einstoßzylinders (16) gegen die Kraft einer Feder (19) ausfahrbar ist, die vorzugsweise so dimensioniert ist, dass das Einschlagen des Spreizstifts (12) schlagartig durchführbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 14, wobei der Einstoßzylinder (16) am oberen Ende der durchgehenden Kolbenstange (14) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 15, wobei am unteren Ende der verlängerten Kolbenstange (14) der Greifer (17) zur Aufnahme der Spreizmuffe (1) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 16, wobei sich die Bohrung (23) in Einstoßrichtung des Spreizstiftes (2) konisch erweitert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 17, wobei die Halterung der Spreizmuffe (1) durch ein vorzugsweise pneumatisches Greifersystem oder durch spezielle Einsätze, z. B. aus Kunststoff, erfolgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 18, wobei eine Ablaufsteuerung zur folgerichtigen Ausführung der einzelnen Arbeitsschritte vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 19, wobei ein vorzugsweise elektrischer Sensor (18) vorgesehen ist, der die Ablaufsteuerung startet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 20, wobei der Sensor (18) nur dann aktiviert wird und die Ablaufsteuerung startet, wenn sich eine Spreizmuffe (1) im Greifer (17) befindet.