DE10390182B4

DE10390182B4 - Vorrichtung und Verfahren zum Zuführen eines bolzenförmigen Elements mit einem Kopf zu einer Verarbeitungseinheit

Info

Publication number: DE10390182B4
Application number: DE10390182T
Authority: DE
Inventors: Gotthard Dipl.-Ing. Weber (FH)
Original assignee: Richard Bergner Verbindungstechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Richard Bergner Holding & Co Kg De GmbH
Priority date: 2002-01-25
Filing date: 2003-01-27
Publication date: 2007-02-01
Anticipated expiration: 2023-01-28
Also published as: AU2003206782A1; WO2003061870A1; DE10390182D2

Abstract

Vorrichtung zum Zuführen eines bolzenförmigen Elements (S) mit einem Kopf (K) zu einer Verarbeitungseinheit (2), insbesondere zum Zuführen einer Schraube (S) zu einem Setzkopf (2) einer Presse (1), wobei das bolzenförmige Element (S) entlang einer Schussrichtung (R1) der Vorrichtung zuführbar ist und diese einen Förderkanal (16) aufweist, der zur Aufreihung mehrerer bolzenförmiger Elemente (S) mit aneinander liegenden Köpfen (K) und deren Weiterförderung zur Verarbeitungseinheit (2) vorgesehen ist, wobei fluchtend mit der Schussrichtung (R1) ein Anschlussstück (12) vorgesehen ist, das an einer Mündungsstelle (14) an den Förderkanal (16) angeschlossen ist und quer in diesen mündet,
dadurch gekennzeichnet,
dass
– an der Mündungsstelle (14) ein Anschlag (13) für das mit dessen Kopf (K) voran zuzuführende bolzenförmige Element (S) angeordnet ist, wobei
– der Anschlag (13) eine Halteposition für das bolzenförmige Element (S) festlegt und derart ausgebildet ist, dass das bolzenförmige Element (S) in der Halteposition am Anschlag...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zuführen eines bolzenförmigen Elements mit einem Kopf zu einer Verarbeitungseinheit, insbesondere zum Zuführen einer Schraube zu einem Setzkopf einer Presse, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11.

Befestigungselemente, wie z. B. Schrauben, werden häufig maschinell einer Verarbeitungsmaschine oder einer Verarbeitungseinheit in einer Bearbeitungsmaschine zugeführt. Aus der DE 30 04 549 C2 ist z. B. eine Vorschubeinrichtung zum diskontinuierlichen, schrittweisen Zuführen von einem oder mehreren länglichen Werkstücken auf einem vorgegebenen Weg an eine oder mehrere Verarbeitungsmaschinen, z. B. Abschermaschinen, Stanz-, Stoß-, Präge-, Press- oder Stempelmaschinen, Bohrmaschinen und/oder Schweißmaschinen, bekannt. Das Werkstück wird der Verarbeitungsma schine hierbei in dessen Längsrichtung zugeführt. Die Vorrichtung ist daher nicht für eine Verarbeitungsmaschine, z. B. eine Presse, geeignet, die für eine Querzuführung eines Werkstücks, z. B. einer Schraube oder eines Bolzens, konstruiert ist.

Eine Vorrichtung zum Zuführen bolzenförmiger Elemente in deren Querrichtung zu einer Presse ist z. B. aus der EP 0 771 245 B1 bekannt. Hierbei wird ein bolzenförmiges Element in einer Ladebuchse aufgenommen, die in mehreren Richtungen verschiebbar ist. Die Vorrichtung ist damit aufwändig aufgebaut. Durch die Förderung jedes einzelnen bolzenförmigen Elements mittels der in mehreren Achsen beweglichen Ladebuchse ist zudem die Förderleistung der Vorrichtung, d.h. die erreichbare Taktrate, eingeschränkt.

Aus der DE 39 37 903 A1 ist eine Verarbeitungseinheit zu entnehmen, der gleichzeitig über eine obere und eine untere Zuführung Schrauben zugeführt werden, und zwar auf dem Kopf stehend bzw. am Kopf hängend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zuführen einer Schraube zu einer Bearbeitungseinheit mit wenig konstruktivem Aufwand und mit einer hohen Taktrate zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Hierzu weist die Vorrichtung ein Anschlussstück auf, das fluchtend mit einer Schussrichtung verläuft, in der ein bolzenförmiges Element der Vorrichtung über einen Schlauch zuführbar ist. Das Anschlussstück mündet quer in einen Förderkanal. An der Mündungsstelle ist ein Anschlag zum Stoppen des mit dessen Kopf voran zuzuführenden Elements angeordnet. Zur Weiterförderung des Elements zu einer Verarbeitungseinheit ist ein Vorschubelement vorgesehen. Um das bolzenförmige Element an der Mündungsstelle in genau definierter Lage an den Förderkanal zu übergeben, ist dieses vorteilhafterweise am Anschlag in einer Halteposition haltbar. Hierzu sind insbesondere mechanische oder magnetische Halteelemente vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich wird das Element zweckdienlicherweise durch anstehenden Überdruck im Anschlussstück und/oder durch Unterdruck am Anschlag fixiert.

Die Zuführung mit dem Kopf voran hat den Vorteil, dass eine Beschädigung des bolzenförmigen Elements, insbesondere eines Gewindes einer Schraube, bei der Aufnahme in die Vorrichtung ausgeschlossen ist. Im Sinne einer hohen erreichbaren Taktrate ist es des Weiteren von Vorteil, dass zur Aufnahme des Elements keinerlei innerhalb der Vorrichtung bewegbare Ladebuchse erforderlich ist. Das bolzenförmige Element wird daher unmittelbar mit dem Kopf voran in den Förderkanal eingeschossen.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Weiterförderung des bolzenförmigen Elements vom Anschlag an der Mündungsstelle durch den Förderkanal zu einer Bearbeitungseinheit auf einfache Weise dadurch ermöglicht, dass das Anschlussstück einen Schlitz aufweist. Das bolzenförmige Element, das in dessen Längsrichtung in einer Schussrichtung der Vorrichtung bis zum Anschlag zuzuführen ist, ist ab dem Anschlag quer zur Schussrichtung durch den Schlitz des Anschlussstücks hindurch in einer Querrichtung weiter zur Verarbeitungseinheit förderbar. Nach Aufnahme des bolzenförmigen Elements am Anschlag und vor dessen Weiterförderung durch den Förderkanal zur Verarbeitungseinheit ist keine Positions- oder Orientierungsänderung des Elements erforderlich. Der Fördervorgang ist daher mit hoher Taktrate durchführbar.

Um eine unkontrollierte Weiterbewegung des Elements nach der Mündungsstelle sicher zu verhindern ist nach einer vorteilhaften Weiterbildung alternativ oder zusätzlich zur Halterung am Anschlag ein Halteelement im Anschluss an die Mündungsstelle vorgesehen, das bevorzugt als in den Förderkanal hineinreichendes Druckstück ausgebildet ist.

Die Schussrichtung, in der das bolzenförmige Element in die Vorrichtung eingebracht wird, ist zumindest annähernd senkrecht zur Querrichtung, in der das Element vom Anschlag an der Mündungsstelle aus weitergefördert wird. Um das Element mit möglichst wenigen weiteren Umlenkungen zur Verarbeitungseinheit weiterzufördern, ist der Förderkanal nach der Mündungsstelle vorteilhafterweise bogenförmig ausgeführt. Durch die bogenförmige Ausgestaltung ist zudem eine kompakte Bauweise möglich und die Gesamteinbaulänge der Vorrichtung gering gehalten. Der Vorschub des Elements im Förderkanal wird bevorzugt auf einfache Weise durch einen in den bogenförmigen Abschnitt des Förderkanals eingreifenden Dreharm als Vorschubelement bewirkt, wobei der Dreharm durch einen Hubzylinder betätigbar ist. Anstelle eines bogenförmigen Abschnitts des Förderkanals kann auch ein gerader Abschnitt des Förderkanals zum Einschießen des bolzenförmigen Elements vorgesehen sein. In diesem Fall ist das Vorschubelement direkt durch den Hubzylinder linear betätigbar.

Zur Führung des bolzenförmigen Elements im Förderkanal ist bevorzugt eine T-Nut vorgesehen, in der der Kopf des Elements verschiebbar gehalten ist. Der Förderkanal weist also eine Geometrie auf, die es erlaubt, die bolzenförmigen Elemente insbesondere an ihrem Kopf hängend zu transportieren. Im Förderkanal werden typischerweise mehrere unmittelbar hintereinander liegende bolzenförmige Elemente geführt. Durch die Führung an deren Kopf werden die einzelnen Elemente zwangsläufig lagerichtig zur Verarbeitungseinheit transportiert.

Zum Magazinieren und Zuführen der bolzenförmigen Elemente ist ein Zuführgerät vorgesehen, wobei bevorzugt ein Schlauch als Zufuhrleitung zu einer den Förderkanal umfassenden Zuführvorrichtung vorgesehen ist. Die Elemente werden dabei insbesondere vereinzelt zugeführt.

Des Weiteren ist vorzugsweise eine Steuereinheit zur Steuerung der Betriebsprozesse vorgesehen. Diese Steuereinheit dient in erster Linie zur Synchronisierung von Zuführ gerät, Zuführvorrichtung und schließlich der Taktung der Presse. Besonders vorteilhaft ist es, dieses Steuergerät nicht an der Presse selbst, sondern am Zuführgerät vorzusehen, weil die Presse bei jedem Pressenhub stoßbelastet ist und so an ihr fixierte Teile in Schwingung versetzt. Dieses Schwingen entfällt durch die Anbringung der Steuerung am externen Zuführgerät. Zur Verbindung zwischen Steuerung, Zuführgerät und Presse können mehrere Leitungen vorgesehen sein, insbesondere in Form von Kommunikations- oder Versorgungsleitungen, beispielsweise in Form von Signalleitungen oder Stanzkopfsteuerleitungen.

Die Aufgabe wird weiterhin erfindungsgemäß gelöst durch das Verfahren nach Anspruch 13. Die im Hinblick auf die Vorrichtung aufgeführten Vorteile und bevorzugten Weiterbildungen sind sinngemäß auch auf das Verfahren anzuwenden.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
1 schematisch eine Presse mit einem Setzkopf als Verarbeitungseinheit sowie eine Zuführvorrichtung für bolzenförmige Elemente, und
2 in schematischer Seitenansicht die Zuführvorrichtung gemäß 1.
Einander entsprechende Teile sind. in beiden Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt als Verarbeitungsmaschine eine Presse 1 mit einem insbesondere als sogenanntes Setzmodul ausgebildeten Setzkopf 2 als Verarbeitungseinheit. Die Presse 1 weist ein Werkzeugoberteil 3 und ein Werkzeugunterteil 4 auf, an das als Vorrichtung zum Zuführen von (nicht dargestellten) bolzenförmigen Elementen mit einem Kopf, insbesondere Schrauben, eine Zuführvorrichtung 5 angeschlossen ist. Die Zuführvorrichtung 5 führt die bolzenförmigen Elemente dem Setzkopf 2 über ein variables Verbindungsmodul 6 zu. Das Verbindungsmodul 6 ist hierzu aus einzelnen, modularen Teilstrecken gebildet, so dass in einfacher Weise unterschiedliche Längen einstellbar sind, um die Verwendung der Zuführvorrichtung 5 in unterschiedlichen Bearbeitungsmaschinen in einfacher Weise zu ermöglichen. Die Zuführvorrichtung 5 umfasst eine Förderstrecke 16 (vgl. 2), die im Verbindungsmodul 6 bis zum Setzkopf 2 reicht. Im Betrieb liegen in dieser Förder- oder Sammelstrecke die bolzenförmigen Elemente unmittelbar aneinander gereiht in definierter Orientierung und werden getaktet durch die Zuführvorrichtung 5 zum Setzkopf 2 vorgeschoben.
Die bolzenförmigen Elemente werden pneumatisch in die Zuführvorrichtung 5 in Schussrichtung R1 aus einem Sortier- und Zuführgerät 7 über einen an der Zuführvorrichtung 5 angeschlossenen Zuführschlauch 8 eingeschossen. Anstelle eines Schlauches kann auch ein starrer Zuführkanal vorgesehen sein. Das Sortier- und Zuführgerät 7, das beispielsweise einen Vibrationsförderer umfasst, und die Presse 1 sind darüber hinaus über eine Signalleitung 9 und eine Stanzkopfsteuerleitung 10 miteinander verbunden. Dem Zuführgerät 7 ist neben einer Bedieneinheit 7A eine Steuereinheit 7B zugeordnet, die zur Steuerung des Betriebsprozesses und insbesondere der Synchronisation zwischen Sortier- und Zuführgerät 7, Zuführvorrichtung 5 und Taktung der Presse 1 dient. Im Ausführungsbeispiel ist die Steuereinheit 7B des Sortier- und Zuführgerätes 7.
Die 2 zeigt die Zuführvorrichtung 5, der eine Anzahl Schrauben S als bolzenförmige Elemente mit deren Kopf K voran sukzessive über den Zuführschlauch 8 zugeführt werden. Der Zuführschlauch 8 ist mittels einer Kupplung 11 mit einem Anschlussstück 12 verbunden, in dem eine im Sortier- und Zuführgerät 7 vereinzelte Schraube S durch Gasdruck im Zuführschlauch 8 in Schussrichtung R1 weiter vorgeschoben wird, bis diese an einem Anschlag 13 gestoppt wird und sich damit in Halteposition befindet. Der Anschlag 13 befindet sich an einem an dieser als Mündungsstelle 14 bezeichneten Stelle quer zum Anschlussstück 12 verlaufenden bogenförmigen Abschnitt 15 eines Förderkanals 16.
In der Halteposition an der Mündungsstelle 14 wird die Schraube S in nicht näher dargestellter Weise durch anstehenden Überdruck im Zuführschlauch 8, durch Unterdruck am Anschlag 13, durch eine Magnethalterung am Anschlag 13 und/oder durch ein oder mehrere mechanische Halteelemente fixiert. Um einen Unterdruck am Anschlag 13 anlegen zu können, ist mindestens eine Bohrung 17 vorgesehen. Der Anschlag 13 kann Feder- und/oder Dämpfungseigenschaften aufweisen, um ein weiches Auffangen der zugeführten Schraube S zu gewährleisten.
Im Bereich der Mündungsstelle 14 weist das Anschlussstück 12 einen Schlitz 18 auf, durch den die Schraube S in einer senkrecht zur Schussrichtung R1 verlaufenden Querrichtung R2 in den Förderkanal 16 weiter förderbar ist. Um ein unkontrolliertes Nachrutschen der Schraube S von der Mündungsstelle 14 in den Förderkanal 16 zu verhindern, ragt in den bogenförmigen Abschnitt 15 ein als gefedertes Druckstück ausgebildetes Halteelement 19 hinein. Alternativ oder zusätzlich kann ein aktiv, beispielsweise pneumatisch, betätigbares Brems- oder Stoppelement oder eine Rücklaufsperre im Förderkanal 16 vorgesehen sein.
In den bogenförmigen Abschnitt 15 des Förderkanals 16 greift ein um einen Drehpunkt 20 bewegliches und als Dreharm ausgebildetes Vorschubelement 21 ein, das durch einen Hubzylinder 22 betätigbar ist. Der maximale Drehwinkel des Vorschubelements 21 beträgt weniger als 90°, so dass auf einfache Weise eine Umsetzung der Linearbewegung des Hubzylinders 22 in eine Drehbewegung des Vorschubelements 21 realisierbar ist. Hierzu ist mit dem Hubzylinder 22 eine Schubstange 23 verbunden. Zum Anschluss der Schubstange 23 an den Dreharm 21 weist dieser ein Langloch 24 auf. Anstelle des dargestellten Antriebs des Vorschubelements 21 kann beispielsweise auch ein Zahnstangenantrieb mit einer vom Hubzylinder 22 betätigbaren Zahnstange vorgesehen sein, wobei in diesem Fall der Dreharm 21 eine mit der Zahnstange korrespondierende Verzahnung aufweist oder mit einem Zahnrad verbunden ist. Mit der teilweise bogenförmigen Ausbildung des Förderkanals 16 ist eine horizontale Weiterförderung der Schraube S zum Stanzkopf 2 ohne weitere Umlenkung möglich.
Die Bewegung des Vorschubelements 21 ist mit der Zuführung einzelner Schrauben S durch den Zuführschlauch 8 synchronisiert. Das Vorschubelement 21 befindet sich jeweils vor dem sogenannten Nachladen einer Schraube S durch den Zuführschlauch 8 zur Zuführvorrichtung 5 in einer Position, in der Darstellung oberhalb des Anschlags 13, die es ermöglicht, nach dem Stoppen der Schraube S am Anschlag 13 diese weiter in Richtung zur Presse 1 zu fördern. Im Förderkanal 16 werden die Schrauben S jeweils an deren Kopf K in einer T-Nut 25 geführt. Durch das freie Hängen der aneinanderge reihten Schrauben S in der T-Nut 25 ist der Förderkanal 16 auf einfache Weise mit einer Überwachungseinrichtung, beispielsweise einem optischen Sensor, ausrüstbar.

1: Presse, Bearbeitungsmaschine
2: Stanzkopf, Bearbeitungseinheit
3: Werkzeugoberteil
4: Werkzeugunterteil
5: Zuführvorrichtung
6: Verbindungsmodul
7: Sortier- und Zuführgerät
7A: Bedieneinheit
7B: Steuereinheit
8: Zuführschlauch
9: Signalleitung
10: Stanzkopfsteuerleitung
11: Kupplung
12: Anschlussstück
13: Anschlag
14: Mündungsstelle
15: Bogenförmiger Abschnitt
16: Förderkanal
17: Bohrung
18: Schlitz
19: Halteelement
20: Drehpunkt
21: Vorschubelement, Dreharm
22: Hubzylinder
23: Schubstange
24: Langloch
25: T-Nut
K: Kopf
R1: Schussrichtung
R2: Querrichtung
S: Schraube, bolzenförmiges Element

Claims

Vorrichtung zum Zuführen eines bolzenförmigen Elements (S) mit einem Kopf (K) zu einer Verarbeitungseinheit (2), insbesondere zum Zuführen einer Schraube (S) zu einem Setzkopf (2) einer Presse (1), wobei das bolzenförmige Element (S) entlang einer Schussrichtung (R1) der Vorrichtung zuführbar ist und diese einen Förderkanal (16) aufweist, der zur Aufreihung mehrerer bolzenförmiger Elemente (S) mit aneinander liegenden Köpfen (K) und deren Weiterförderung zur Verarbeitungseinheit (2) vorgesehen ist, wobei fluchtend mit der Schussrichtung (R1) ein Anschlussstück (12) vorgesehen ist, das an einer Mündungsstelle (14) an den Förderkanal (16) angeschlossen ist und quer in diesen mündet, dadurch gekennzeichnet, dass – an der Mündungsstelle (14) ein Anschlag (13) für das mit dessen Kopf (K) voran zuzuführende bolzenförmige Element (S) angeordnet ist, wobei – der Anschlag (13) eine Halteposition für das bolzenförmige Element (S) festlegt und derart ausgebildet ist, dass das bolzenförmige Element (S) in der Halteposition am Anschlag (13) mechanisch, magnetisch, und/oder durch Unter- oder Überdruck gegen die Schwerkraft haltbar ist und dass das bolzenförmige Element (S) aus der Halteposition heraus im Förderkanal (16) hängend transportierbar ist, und – zur Weiterförderung des bolzenförmigen Elements (S) zur Verarbeitungseinheit (2) ein Vorschubelement (21) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen im Anschlussstück (12) an der Mündungsstelle (14) vorgesehenen Schlitz (18) zur Weiterförderung des bolzenförmigen Elements (S) quer zu dessen Erstreckung und quer zur Schussrichtung (R1) in einer Querrichtung (R2) zur Verarbeitungseinheit (2).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an die Mündungsstelle (14) ein Halteelement (19) für das bolzenförmige Element (S) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (19) als in den Förderkanal (16) hineinreichendes Druckstück ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussstück (12) in einen bogenförmigen Abschnitt (15) des Förderkanals (16) mündet.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorschubelement als Dreharm (21) ausgebildet ist, der in den bogenförmigen Abschnitt (15) des Förderkanals (16) eingreift.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Dreharm (21) durch einen Hubzylinder (22) betätigbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Förderkanal (16) eine T-Nut (25) zur Führung des Kopfes (K) des bolzenförmigen Elements (S) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch ein Zuführgerät (7) zum Magazinieren und Zuführen mehrerer bolzenförmiger Elemente (S).
Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen Schlauch (8) als Zuführleitung zwischen Zuführgerät (7) und einer den Förderkanal (16) umfassenden Zuführvorrichtung (5), insbesondere zum stückweisen Zuführen jeweils eines einzelnen bolzenförmigen Elements (S).
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (7B) zur Steuerung der Betriebsprozesse, insbesondere der Synchronisation des Zuführgeräts (7) mit einer den Förderkanal (16) umfassenden Zuführvorrichtung bzw. mit der Taktung der Presse (1).
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, • dass die Steuereinheit (7B) am Zuführgerät (7) angeordnet ist und • dass das Zuführgerät (7) und die Presse (1) über mehrere Leitungen miteinander verbunden sind, beispielsweise eine Signalleitung (9) und eine Stanzkopfsteuerleitung (10).
Verfahren zum Zuführen eines bolzenförmigen Elements (S) mit einem Kopf (K) zu einer Bearbeitungseinheit (2), insbesondere zum Zuführen einer Schraube (S) zu einem Setzkopf (2) einer Presse (1), bei dem mehrere bolzenförmige Elemente (S) mit aneinander liegenden Köpfen (K) in einem Förderkanal (16) aufgereiht und zur Verarbeitungseinheit (2) weitergefördert werden, wobei das bolzenförmige Element (S) von einem Zuführgerät (7) mit dem Kopf (K) voraus unmittelbar in den Förderkanal (16) eingeschossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das bolzenförmige Element (S) an einem Anschlag (13) in einer Halteposition gegen die Schwerkraft machanisch, magnetisch und/oder durch Unter- oder Überdruck gehalten wird, und dass das bolzenförmige Element (S) aus der Halteposition heraus mit einem Vorschubelement (21) im Förderkanal (16) hängend transprotiert wird.