DE29811591U1

DE29811591U1 - Vorrichtung zum Einbringen von Verbindungselementen in Werkstücke

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Priority date: 1998-07-01
Filing date: 1998-07-01
Publication date: 1999-01-07
Anticipated expiration: 2008-07-02

Description

Dipl.-Ing. A. Wasmeier

Dipl.-lng. H. Graf

Zugelassen beim Europäischen Patentamt + Markenamt · Professional Representatives before the European Patent Office + Trade Mark Office

Patentanwälte Postfach 10 08 26 93008 Regensburg

Deutsches Patentamt
Zweibrückenstr. 12

80297 München

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Maschinenbau Dieter Schmidt Ditthornstraße

"JßO55 Regensburg

Titel:

Vorrichtung zum Einbringen von Verbindungselementen in Werkstücke

Konten: Bayerische Vereinsbank (BLZ 750 200 73) 5 839 Postgiroamt München (BLZ 700 100 80) 893 69-801 Gerichtsstand Regensburg

A18400.DOC

01.07.98 13:35

Vorrichtung zum Einbringen von Verbindungselementen in Werkstücke

Die Neuerung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff Schutzanspruch

Aufgabe der Neuerung ist es, eine Vorrichtung aufzuzeigen, die zum Einbringen von Verbindungselementen, beispielsweise von Muttern, Bolzen, Nieten usw. in Werkstücke, insbesondere Werkstücke aus Blech oder in Bleche geeichnet ist und auch das Verarbeiten kleiner Losgrößen wirtschaftlich ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung entsprechend dem Schutzanspruch 1 ausgeführt.

Bei der erfindungsgemäße Vorrichtung können die dem Fachmann bekannten Stanz- und Nietköpfe Verwendung finden (z.B. DE 42 25 282 C2), die bisher nur zum Herstellen von Werkstücken aus Blech in Pressen eingesetzt werden können, und zwar zum Herstellen von Produkten in größeren Losgrößen.

Bei der Neuerung werden diese Stanz- und Nietköpfe außerhalb einer Presse, d.h. in der neuerungsgemäßen Vorrichtung bzw. in der dortigen Arbeitsstation eingesetzt, und zwar unter Verwendung jeweils eines geeigneten Antriebs, beispielsweise Kniehebel-Antriebs für die Stanz- und Nietköpfe bzw. deren Stempel.

Weiterbildungen der Neuerung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Neuerung wird im folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in vereinfachter Darstellung und Seitenansicht eine Vorrichtung zum Einbringen von Verbindungselementen in flache Werkstücke, vorzugsweise Bleche gemäß der Neuerung;

Fig. 2 in vereinfachter Darstellung eine Draufsicht auf die Vorrichtung der Fig. 1; Fig. 3 eine Detaildarstellung einer Zuführung für die Verbindungselemente;

Fig. 4 in vereinfachter Darstellung und in Draufsicht ein Blech mit vorgestanzten Öffnungen, wobei in eine dieser Öffnungen ein Verbindungselement beispielsweise in Form einer Mutter eingesetzt und dort durch Verpressen befestigt ist;

Fig. 5 in vereinfachter vergrößerter Darstellung einen Schnitt durch das Blech im Bereich eines in diesem Blech verankerten Verbindungselementes.

Die in den Figuren 1 - 3 allgemein mit 1 bezeichnete Vorrichtung dient zum Einbringen von Verbindungselementen in Werkstücke, wobei die Vorrichtung durch ihre flexible Ausgestaltung insbesondere auch zum rationellen Verarbeiten von kleinen Losgrößen geeignet ist.

Zur Vereinfachung der Orientierung und Beschreibung sind in den Figuren die drei senkrecht zueinander verlaufenden Raumachsen, nämlich die X-Achse, Y-Achse und Z-Achse angegeben, wobei die horizontale Ebene durch die X-Achse und Y-Achse definiert ist, d.h. die XY-Ebene ist.

Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Werkstücke Bleche 2 und die Verbindungselemente Bolzen 3, die durch Einsetzen in vorbereitete Löcher 4 der Bleche 2 und durch Verpressen, d.h. durch bleibende Verformung des Material der Bleche 2 in der jeweiligen Öffnung 4 befestigt werden, und zwar in gleicher Weise, wie dies dem Fachmann aus dem zur Verwendung in Pressen bestimmten Stanzköpfen bekannt ist.

Die Vorrichtung 1 ist modular aufgebaut und besteht im wesentlichen aus einem Einsetzmodul 5, an dem die Bleche 2 der Vorrichtung 1 als Stapel oder einzeln zugeführt oder in diese eingelegt werden, sowie aus einem Entnahmemodul 6, an dem die mit den Verbindungselementen 3 versehenen Bleche 2 entnommen werden. Zwischen dem Einsetzmodul 5 und dem Entnahmemodul 6 sind Arbeitsmodule 7 vorgesehen, die zum Einsetzen und zum Fixieren der der Verbindungselemente 3 dienen. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Anzahl der in einem Blech

anzubringenden Verbindungselemente 3 entsprechend insgesamt drei Arbeitsmodule 7 vorgesehen, und zwar in einer Transportrichtung A bzw. in der X-Achse aufeinander folgend nach dem Einsetzmodul 5 und in dieser Transportrichtung A vor dem Entnahmemodul 6.

Für die Bewegung der Bleche 2 durch die Vorrichtung 1 ist ein Transportsystem 8 vorgesehen, welches einen Transport der Bleche 2 in der Transportrichtung A ermöglicht, zugleich aber auch ein Ausrichten jedes Bleches 2 in einer Achsrichtung (Y-Achse), die senkrecht zu der Transportrichtung A aber in der Ebene der Bleche 2 bzw. der Transportebene (XY-Ebene) liegt, wie dies in der Figur 2 mit dem Doppelpfeil B angedeutet ist. Vorzugsweise ist das Transportsystem 8 weiterhin so ausgebildet, daß auch ein Ausrichten der Bleche 2 zumindest bezüglich eines Randes ist zu der Transportrichtung A möglich ist, so daß jedes von dem Einsetzmodul 5 an die Arbeitsmodule 7 weitertransportierte Blech 2 eine möglichst genaue, vorgegebene Orientierung aufweist.

An dem Einsetzmodul 5 und auch an dem Entnahmemodul 6 ist jeweils ein Einlegetisch 9 bzw. 10 oder aber eine Greifereinrichtung usw. vorgesehen, mit der die Bleche 2 auf den Transporteur 9 aufgelegt bzw. von diesem entnommen werden. Der Einlegetisch 9 bzw. der Entnahmetisch 10 oder aber entsprechende Greifer können beispielsweise so ausgebildet sein, daß diese das Ausrichten der Bleche 2 vornehmen oder zumindest unterstützen.

Zwischen dem Einsetzmodul 5 und dem in Transportrichtung A folgenden ersten Arbeitsmodul 7 ist eine elektrische Teileerkennung 11 vorgesehen, die im einfachsten Fall das Vorhandensein eines Bleches 2 in den Arbeitsmodulen 7 und die Orientierung der Bleche überwacht und mit einer Steuerelektronik 12 zusammenwirkt.

Bei der dargestellten Ausführungsform wird mit der Teileerkennung 11 zugleich auch bei jedem unter dieser Einrichtung hindurchgeführten Blech die Lage der mit den Verbindungselementen 3 zu bestückenden Öffnungen 4 bezogen auf vorgegebene

Bezugskanten jedes Bleches 2 erfaßt und dann in der Steuerelektronik 12 hieraus Steuerdaten für die Arbeitsmodule 7 zum Einsetzen der Verbindungselemente 3 in der nachstehend noch näher beschriebenen Weise abgeleitet werden.

Jedes Arbeitsmodul 7 besitzt bei der dargestellten Ausführungsform einen Stanzkopf 13, der so ausgeführt ist, daß er das Einsetzen des jeweiligen Verbindungselementes in eine Öffnung 4 und das anschließende Fixieren durch Verpressen im Material des Bleches 2 ermöglicht. Für jeden Stanzkopf und weitere diesem zugeordnete Funktionselemente ist ein Servoantrieb bzw. Verstelleinrichtung 14 vorgesehen, mit der der Stanzkopf 13 gesteuert durch die Steuerelektronik 12 parallel zur Transportebene in der Y-Achse, d.h. senkrecht zur Transportrichtung A bewegbar ist. Jeder Stanzkopf 13 besitzt weiterhin einen Speicher 13', der zur Aufnahme eines Vorrates an Verbindungselementen 3 ausgeführt ist. Zum Nachladen der Verbindungselemente 3 in den jeweiligen Speicher 13' ist bei der dargestellten Ausführungsform jedes Arbeitsmodul 7 mit einer Zuführung 15 versehen, die einen Vibrations- oder Schwingtopf aufweist, der zur Aufnahme einer ungeordneten Menge der Verbindungselemente 3 dient und an den der jeweilige Stanzkopf 13 mit seinem Speicher 13 durch entsprechendes Verfahren in der Y-Achse andocken kann, worauf dann durch Aktivieren der Zuführung 15 in den entsprechenden Speicher 13' Verbindungselemente in der genau vorgegebenen Orientierung nachgeladen werden.

Der vorzugsweise einen Rechner aufweisenden Steuerelektronik 1 2 ist weiterhin eine Eingabetastatur 16 sowie ein Bildschirm 17 zugeordnet.

Die Verwendung von gesonderten Zuführungen 15 für jedes Arbeitsmodul 7 ermöglicht es insbesondere auch, unterschiedlichste Verbindungselemente 3 jeweils in den Blechen 2 an den Öffnungen 4 zu montieren.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung 1 läßt sich beispielsweise, wie folgt, beschreiben: Die Bleche 2 sind in der vorstehend erwähnten Weise mit den Öffnungen 4 vorbereitet bzw. vorgestanzt. Beim Vorbeibewegen an der Teileerkennung 11 wird mit dieser die

Lage der Öffnungen 4 an jedem Blech 2 erkannt und beispielsweise in Form von Koordinaten in der XY-Ebene bezogen auf zwei Kanten des jeweiligen Bleches an die Elektronik 12 übermittelt oder in dieser errechnet, die dann mit Hilfe dieser Daten einerseits den Transporteur 8 oder einen an den Arbeitsmodulen 7 vorgesehenen Teil dieses Transporteurs und andererseits die Servoeinrichtungen 14 derart steuert, daß jeder Stanzkopf 13 sein Verbindungselement 3 in die diesen Verbindungselement zugeordnete Öffnung 4 einsetzt und dort fixiert. Die Positionierung des jeweiligen Bleches 2 in der X-Achse erfolgt dabei durch den Transporteur 8 und in der Y-Achse durch den zugehörigen Servoantrieb 14.

Durch entsprechende Eingabe an der Tastatur 16 kann die die Vorrichtung 1 bedienende Person bestimmen, in welche Öffnung 4 welches Verbindungselement 3 durch welches Arbeitsmodul 7 eingesetzt wird. Vorzugsweise werden dann diese Eingaben als Arbeitsprogramm für eine bestimmte Charge von Werkstücken bzw. Blechen 2 abgespeichert, so daß dann zumindest ein weitestgehendes selbstständiges bzw. automatisches Arbeiten der Vorrichtung 1 nach diesem Arbeitsprogramm möglich ist.

Grundsätzlich besteht weiterhin auch die Möglichkeit, daß die Lage der Öffnungen 4 und damit die Positionen, an denen Verbindungselemente 3 an den Blechen 2 vorzusehen sind, bereits in die Steuerelektronik 12 einprogrammiert sind. In diesem Fall wird dann durch die Teileerkennung 11 lediglich überprüft, ob sich die Öffnungen 4 in den Blechen 2 tatsächlich an den vorprogrammierten Positionen vorhanden sind und es erfolgt dann über die Teileerkennung 11 ggf. eine Korrektur bei der Steuerung der Arbeitsmodule 7 bzw. der Servosteuerungen 14 und des Transporteurs 8.

Vorstehend wurde davon ausgegangen, daß die Werkstücke bzw. Bleche 2 bereits mit Öffnungen 4 zum Einsetzen der Verbindungselemente 3 versehen sind. Grundsätzlich besteht aber auch die Möglichkeit, Stanzköpfe 13 zu verwenden, die das Verarbeiten von selbststanzenden Verbindungselementen, beispielsweise von Stanzmuttern ermöglichen. In diesem Fall sind dann z.B. die Positionen der Verbindungselemente an

den Blechen 2 vorprogrammiert und die Teileerkennung 11 steuert die korrekte Positionierung jedes Bleches 2 an dem betreffenden Arbeitsmodul 7.

Weiterhin eignet sich die Vorrichtung 1 bei entsprechender Ausbildung der Stanzköpfe 13 auch zum Anbringen von Nieten.

Bei der dargestellten Ausführungsform wurde weiterhin davon ausgegangen, daß drei Arbeitsmodule 7 vorgesehen sind. Grundsätzlich kann die Anzahl der Arbeitsmodule hiervon auch unterschiedlich gewählt sein, und zwar jeweils entsprechend den erforderlichen Arbeiten.

Weiterhin wurde vorstehend davon ausgegangen, daß die Stanzköpfe 13 an jedem Arbeitsmodul 7 lediglich in der horizontalen Y-Achse mit Hilfe der Servoeinrichtung bzw. Querverstellung 14 bewegbar sind, während die Positionierung in der X-Achse durch den Transporteur 8 erfolgt. Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, daß jeder Stanzkopf 13 sowohl in der Y-Achse, als auch in der X-Achse verstellbar ist, und zwar durch die Steuerelektronik 12. Die Verstellbarkeit jedes Stanzkopfes 13 in zwei Achsrichtungen bedeutet zwar einen größeren Aufwand, ermöglicht es dann aber, daß gleichzeitig mehrere Verbindungselemente 3 montiert werden.

Vorstehend wurde weiterhin davon ausgegangen, daß das Nachladen der Verbindungselemente in den Speicher 13' des jeweiligen Stanzkopfes 13 durch Heranfahren dieses Stanzkopfes an die Zuführung 15 erfolgt. Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, daß jeder Stanzkopf 13 über eine flexible Verbindung, beispielsweise einen Schlauch mit der Zuführung 15 ständig zum Nachladen der Verbindungselemente verbunden ist.

Die Verbindungselemente 3 werden in die Öffnungen 4 in Richtung der Z-Achse eingesetzt.

	Bezugszeichen liste	Vorrichtung
1	Werkstück bzw. Blech
2	Verbindungselement bzw. Bolzen
3	Öffnung
4	Einsetzmodul
5	Entnahmemodul
6	Arbeitsmodul
7	Transporteur
8	Einlegetisch
9	Entnahmetisch
10	Teileerkennung
11	Steuerelektronik
12	Stanzkopf
13	Speicher
13'	Querverstellung
14	Zuführung
15	Eingabe
16	Bildschirm
17

A18400 DOC

Claims

• · Schutzansprüche

1. Vorrichtung zum Einbringen von Verbindungselementen (3) in Werkstücke, insbesondere Bleche (2), unter Verwendung wenigstens eines, an mindestens einer Arbeitsstation (7) vorgesehenen Stanz- oder Nietkopfes (13), mit dem die Verbindungselemente (3) in einer Fügerichtung (Z-Achse) in die Werksücke eingebracht und dort fixiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Stanz- oder Nietkopf (13) an der Arbeitsstation (7) zumindest in einer Achsrichtung (Y-Achse) senkrecht zur Fügerichtung (Z-Achse) relativ zum Werkstück (2) einstellbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsstation von wenigstens einem Arbeitsmodul (7) gebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen modularem Aufbau, bestehend aus einem Einsetzmodul (5), einem Entnahmemodul (6) und wenigstens einem zumindest eine Arbeitsstation bildenden Arbeitsmodul (7).

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der wenigstens einen Arbeitsstation (7) und/oder an einer Zuführung zu dieser Arbeitsstation wenigstens eine elektronische Teilerkennung (11) zur Ermittlung der Lage von Bezugs-Punkten und/oder -Linien bzw. -Kanten des jeweiligen Werkstückes (2) und/oder zur Ermittlung der Lage von Öffnungen (4) im Werkstück (2) zum Einsetzen der Verbindungselemente (3) und/oder zur Steuerung von Vorschüben (8, 14) für das Werkstück (2) oder für den Stanz- oder Nietkopf (13) an der wenigstens einen Arbeitsstation (7) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Transporteur (8) zum Transportieren der Werkstücke (2) an die wenigstens eine Arbeitsstation (7) sowie zum Abführen der Werkstücke (2) von der

Arbeitsstation.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Arbeitsstation (7) eine Zuführung (15) zum Zuführen der Verbindungselemente (3) aufweist, und daß der wenigstens eine Stanz- oder Nietkopf (13) einen mit diesem Kopf mitbewegten Speicher (13') besitzt, in welchen die Verbindungselemente (3) von der Zuführung (15) nachladbar sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (13') zum Nachladen der Verbindungselemente (3) an die Zuführung (1 5) andockbar ist.