DE3218384A1

DE3218384A1 - Werkzeug und vorrichtung zum aufnehmen und einfuehren von bolzen unterschiedlicher laenge

Info

Publication number: DE3218384A1
Application number: DE19823218384
Authority: DE
Inventors: Frank Alfred Delanson N.Y. Desantis; Bela Louis Connecticut Musits
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1981-05-18
Filing date: 1982-05-15
Publication date: 1982-12-02
Also published as: GB2099749B; US4455044A; IT8221306A0; JPS57201176A; FR2505703A1; IT1152182B; GB2099749A; JPH0341293B2; FR2505703B1

Description

Werkzeug und Vorrichtung zum Aufnehmen und Einführen von Bolzen unterschiedlicher Länge

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug und eine Vorrichtung der im Oberbegriff der Patentansprüche 1 bzw. 8 angegebenen Art, die insbesondere für eine automatische Montagemaschine bestimmt sind.

Während des Montageprozesses müssen oft Verbindungsbolzen an ihren richtigen Stellen eingesetzt werden. In einem diskontinuierlichen Prozeß (Postenverfahren) müssen unterschiedliche Modelle montiert werden; diese Modelle haben häufig Verbindungsbolzen unterschiedlicher Länge. Beispielsweise werden Kleinmotoren in verschiedenen Größen postenweise

hergestellt. Verbindungsbolzen läßt man—-

durch Löcher in den Lagerschilden und durch Löcher in Flanschen an dem Ständergehäuse fallen. Die Bolzen werden von oben her gegen Drehung festgehalten, und Schlagschrauber, in die Muttern eingeführt worden sind, wer-

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den in Drehung versetzt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Werkzeug und eine Vorrichtung zu schaffen, bei denen die Möglichkeit besteht,Verbindungsbolzen unterschiedlicher Länge aufzunehmen und einzuführen, um dadurch Werkzeugwechsel"zu vermeiden und Einsparungen an Zeit zu erzielen, die bei jedem Fließband, auf dem Modelle gemischt montiert werden, vorteilhaft sind.

Das Aufnahme- und Einführwerkzeug nach der Erfindung, das Befestigungselemente, wie Bolzen und Schrauben, unterschiedlicher Länge handhabt, besteht aus einem Werkzeuggehäuse, einer Schiebestange, die an ihrem unteren Ende einen Steckschlüsselkopf zum Aufnehmen des Kopfes eines Befestigungselements aufweist, und zwei federbelasteten Backen. Die Backen sind an dem Gehäuse unterhalb der Schiebestange angebracht, können geöffnet und geschlossen werden und führen eine begrenzte Schwenkbewegung aus, um den Schaft des Befestigungselements zwischen sich aufzunehmen und festzuhalten. Das Befestigungselement wird durch die Backen hindurch nach unten geschoben und in eine Baugruppe eingeführt, wenn die Schiebestange zu den und zwischen die Backen bewegt wird. Die Länge des Gehäuses und der Schiebestange legen die Länge des längsten Befestigungselements fest, das zu handhaben ist.

Die zur Veranschaulichung dargestellte Ausführungsform ist eine programmierte Montagemaschine, die Verbindungsbolzen unterschiedlichster Längen aufnimmt und einführt. Diese einen Roboter darstellende Montagemaschine hat einen Greifer (oder eine "Hand"), der mit einem einfahrbaren Stellantrieb ausgerüstet ist, und die Vorrichtung enthält einen Halter, der mit Bolzen gefüllt ist. Das

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Werkzeug wird durch den Greifer aufgenommen, über den Halter gesetzt und dann nach unten bewegt, um das Befestigungselement aufzunehmen, das zwischen den federbelasteten Backen gehalten wird, während es zu der Einführstelle bewegt wird. Der Stellantrieb drückt die als Steckschlüssel ausgebildete Schiebestange zu den Backen und zwischen dieselben, die an beiden Enden abgeschrägte Flächen und V-förmige Nuten zum Einführen des Bolzens in eine Baugruppe haben. Der Zug-Bolzen wird von oben her festgehalten, wenn eine Mutter aufgeschraubt und angezogen wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des

Bolzenaufnahme- und -einführwerkzeuges,

Fig. 2 das Werkzeug in Vorderansicht und

teilweise im Längsschnitt,

Fig. 3 eine Teillängsschnittansicht einer

Greifertrommel, die eine Schiebestangenkeilnut und -arretierschraube zeigt,

Fig. 4 eine Unteransicht des Werkzeuges,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch Backen und

Parallelogranungestänge ungefähr nach i der Linie 5-5 in Fig. 4,

Fig. 6 eine Seitenansicht des durch den Grei-

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fer gehaltenen und einen Bolzen aus dem Halter aufnehmenden Werkzeuges,

Fig. 7 eine Teilseitenansicht des Greifers,

eines Stellantriebsstiftes und der Schiebestange,

die Fig. 8 und 9 Bolzen unterschiedlicher Länge,

die durch die federbelasteten Backen festgehalten werden und deren Köpfe sich in dem Steckschlüsselende der Schiebestange befinden, und

Fig. 10 die Schiebestange und die federbe

lasteten Backen beim Einführen des Bolzens.

Gemäß den Fig. 1-3 hat das Bolzenaufnahme- und -einfuhrwerkzeug 11 ein Werkzeuggehäuse 12, das aus einem Greiferabschnitt oder einer Greifertrommel 13, mittels welchem das Werkzeug durch einen als aufweitbares Spannfutter ausgebildeten Greifer aufgenommen und von einer Stelle zur anderen bewegt wird, und aus zwei nach unten vorstehenden Armen 14 und 15 besteht. Eine als Steckschlüssel ausgebildete Schiebestange 16 ist in dem Gehäuse in der Mitte des Greiferabschnitts 13 verschiebbar und nichtdrehbar gelagert. Die Schiebestange 16 ist in einer Büchse 17 in einer mittigen Bohrung 18 verschiebbar und hat an ihrem unteren Ende einen als Buchse ausgebildeten Schlüsselkopf 19, der den Kopf des Bolzens aufnimmt. Eine Arretierschraube 20 in dem Greiferabschnitt 13 dringt in eine sich in Längsrichtung erstreckende Keilnut 21 in der Schiebestange 16 ein und ist radial einstell-

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bar, damit so viel Spiel vorhanden ist, daß die Schiebestange sich frei nach oben und unten verschieben kann. Die Schiebestange 16 hält den Kopf des Bolzens fest, während die Mutter von unten her auf dessen Gewindeende aufgeschraubt und angezogen wird, und ist gerade ausreichend drehbar, damit sie auf den Bolzenkopf ausgerichtet werden kann, wenn der Bolzen aufgenommen wird.

Zwei federbelastete Backen 22 und 23 sind an dem Werkzeuggehäuse so angebracht, daß sie geöffnet und geschlossen werden und eine begrenzte Schwenkbewegung ausführen können, um den . Bolzen aufzunehmen und festzuhalten, bis er durch die Schiebestange 16 eingeführt ist. Führungen 24 und 25 für bewegbare Stifte sind an jedem Ende an den Gehäusearmen 14 und 15 befestigt, während unterhalb von ihnen Führungen 26 und 27 für feste Stifte an den Gehäusearmen befestigt sind. Ein Parallelogrammgestänge 28 auf einer Seite der Backen 22 und 23 ist unten an einem festen Stift 29 an der Schiene 26 und oben an einem Stift 30 angelenkt·, der sich vertikal geführt durch einen Schlitz 31 in der Schiene 24 bewegt. An den übrigen Ecken der Raute gehen Gelenkstifte 32 und 33 durch Bohrungen in den Backen 22 bzw. 23 hindurch und sind durch eine Feder 34 verbunden, die die Backen in geschlossener Stellung hält. Auf der anderen Seite der beiden Backen (vgl. Fig. 4 und 5) ist ein gleiches Parallelogrammgestänge 35 vorgesehen, und eine Feder 36 verbindet die äußeren Enden der Gelenkstifte 32 und 33 mi^einander.

Wenn sich die Schiebestange 16 zwischen den Backen nach unten bewegt, um den Bolzen einzuführen oder ein Befestigungselement aufzunehmen, werden die federbelasteten Backen 22 und 23 auseinander gedrückt, und der bewegbare Stift 30 gleitet in dem Führungsschlitz 31 nach unten (wobei die ensprechenden Teile auf der anderen Seite die gleiche Bewegung

ausführen), wenn die Parallelogrammgestänge 28 und 35 in Richtung der Breite aufgeweitet werden. An den Backen 22 und 23 sind oben und unten abgeschrägte Flächen 37 und vorgesehen, um das Eindringen der Schiebestange oder des Bolzens ■ zu erleichtern, und einander gegenüberliegende V-Nuten 39 und 40 in den einander berührenden Backenflächen nehmen den Schaft des Bolzens auf und zentrieren ihn, wenn er aufgenommen wird.

Dieses Werkzeug ist in der Lage, Verbindungsbolzen verschiedenster Längen zu handhaben. Die Länge des Werkzeuggehäuses 12 und der Schiebestange 16 bestimmen die Länge der Bolzen, die mit diesem Werkzeug aufgenommen und eingeführt werden können. Die Schiebestange 16 wird benutzt, um den Zugbolzen einzuführen und die Änderung in der scheinbaren Länge des Bolzens während des Aufschraubens und Anziehens einer Mutter zu kompensieren. Die Erfindung kann zum Aufnehmen und Einfüh-.ren von Zugbolzen während der manuellen oder automatisierten Montage von irgendwelchen Teilen oder Produkten benutzt werden, die Bolzen, Schrauben oder ähnliche Befestigungselemente erfordern.

Das Aufnehmen eines Bolzens auf einer automatisierten Montagemaschine ist in Fig. 6 gezeigt. Das Aufnahme- und Einführwerkzeug 11 ist, wenn es nicht in Gebrauch ist, in einem Regal auf der Seite der Montagevorrichtungsgrundplatte der Montagemaschine gelagert, und an anderer Stelle auf der Grundplatte befindet sich ein Bolzenhalter 41, der bereits vorher mit mehreren Zugbolzen 42 gefüllt worden ist. Die Zugbolzen stehen vertikal in dem Halter, und zwar mit dem Bolzenkopf nach oben. Zur richtigen Zeit während der Montage des Kleinmotors wird das Werkzeug 11 durch die "Hand" der programmierten Montagemaschine aufgenommen, bei der es sich üblicherweise um einen druckluftbetätigten, als

aufweitbares Spannfutter mit geteilten Fingern ausgebildeten Greifer 43 handelt, der auf Befehl in der x- und in der y-Richtung nach oben und nach unten bewegbar ist. Gemäß Fig. 7 hat der Greifer einen doppelt abgefasten Zentrier- und Stellantriebsstift 44, der durch einen Ein-Richtungs-Luftkolben nach unten bewegt wird. Das Ende des Stiftes 44 wird von einer Aussparung 45 in dem oberen Ende der Schiebestange 16 aufgenommen, und auf Befehl werden der Stift und die Schiebestange durch den Luftkolben nach unten bewegt. Während des Bolzenaufnahmevorganges wird die Schiebestange 16 nach oben gedrückt, und der Stift 44 und das obere Ende der Schiebestange 16 werden aufwärts in den Greifer 43 eingefahren. Am Ende des Einführvorganges befindet sich die Schiebestange 16 zwischen den federbelasteten Backen 22 und 23 in ihrer in Fig. 6 gezeigten maximal unteren Stellung. Zum Aufnehmen des Werkzeuges wird der Greifer 43 in die Senkbohrung 46 am oberen Ende des Werkzeuges eingeführt und aufgeweitet. Das Werkzeug 11 wird über den Halter 41 gebracht, wobei sich der Bolzenkopf in dem Schlüsselkopf 19 am Ende der Schiebestange befindet.

Der Greifer 43 drückt das Werkzeug 11 nach unten zu dem BoI-zenhalter 41, wobei sich die federbelasteten Backen 22 und 23 relativ zu der Schiebestange und dem oberen Ende des Zugbolzens 42 verschieben. Der Bolzen dringt in das Werkzeug ein und wird am Ende des Aufnahmevorganges zwischen den federbelasteten Backen 22 und 23 festgehalten, wie es in Fig. 8 gezeigt ist. Der Schaft des Befestigungselements befindet sich in den einander gegenüberliegenden V-Nuten 39 und 40 (Fig. 4 und 5), und das Befestigungselement ist für den Einführvorgang zentriert. Das obere Ende der Schiebestange 16 verschwindet im notwendigen Ausmaß in dem Greifer. In Fig. 8 ist ein relativ kurzer Bolzen 42 gezeigt. Fig. 9 zeigt das Aufnehmen eines viel längeren Zugbolzens

42', in welchem Fall die Schiebestange 16 weiter in den Greifer eingefahren wird. In Fig. 2 legen die Länge der nach unten vorstehenden Arme 14 und 15 und die Länge der sich in Längsrichtung erstreckenden Keilnut 21 in der beweglichen Schiebestange 16 das längste Befestigungselement fest, das gehandhabt werden kann.

Die federbelasteten Backen 22 und 23 halten den Zugbolzen fest, während er von seiner Aufnahmestelle zu seiner Einführstelle bewegt wird. Der Stellantriebsstift 44 (Fig. 7) wird durch den Luftkolben nach unten bewegt, wobei die Schiebestange 16 und der Zugbolzen 42' nach unten durch die federbelasteten Backen gedrückt werden, wie es in Fig. 10 gezeigt ist. Die Schiebestange 16 berührt die abgeschrägte Fläche 3 7 an den Backen und drückt diese bei ihrer Abwärtsbewegung auseinander. Die Backen können eine begrenzte Schwenkbewegung um die Gelenkstifte 32 und 33 frei ausführen und halten den Bolzen 42' fest, bis sich die Schiebestange weiter nach unten bewegt hat. Der Zugbolzen wird in ein Loch in einem Motorlagerschild 47 eingeführt und durch miteinander fluchtende Löcher in an dem Ständergehäuse 48 befestigten Flanschen hindurchgeführt. Wenn der Zugbolzen in diese Baugruppe vollständig eingeführt ist, wird er von oben her durch den Steckschlüssel 16 festgehalten, und eine Mutter wird von unten her auf den Bolzen aufgeschraubt und angezogen. Der Zugbolzen wird für das Einführen genau positioniert, weil er an zwei Stellen festgehalten wird, nämlich an dem Bolzenkopf durch die Stange 16 und längs des Schaftes durch die Backen 22 und Weitere Informationen über die Schrittfolge beim Montieren des Kleinmotors, die automatisierte Montagemaschine und das Aufschrauben und Anziehen der Muttern finden sich in einer deutschen Patentanmeldung, für die die Priorität der US-Patentanmeldung, Serial No. 169 024, vom 17. Juli 1980

in Anspruch genommen worden ist.

Ein Bolzen, eine Schraube oder ein ähnliches Befestigungselement kann manuell durch das Werkzeug 11 aufgenommen und eingeführt werden. Die federbelasteten Backen 22 und 23
werden über den Kopf des Befestigungselements gebracht, und, wenn das gesamte Werkzeug nach unten gedrückt wird, gleitet der Bolzenkopf an der abgeschrägten Fläche 38 an dem
unteren Ende der Backen entlang und drückt diese auseinander, so daß die Backen an dem Kopf des Befestigungselements vorbeigleiten und den Schaft des Befestigungselements einspannen. Zum Einführen des Befestigungselemente wird die
Schiebestange 16 manuell nach unten gedrückt, wobei sie
ihrerseits das Befestigungselement durch die federbelasteten Backen hindurch nach unten drückt.

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Claims

Ansprüche :

M .^Werkzeug zum Aufnehmen und Einführen von Bolzen, Schrauben und ähnlichen Befestigungselementen unterschiedlicher Länge, gekennzeichnet durch:
ein Werkzeuggehäuse (12);

eine Schiebestange (16) in dem Gehäuse mit einem als Buchse ausgebildeten Schlüsselkopf (19) an ihrem unteren Ende zum Aufnehmen des Kopfes des Befestigungselements; zwei federbelastete Backen (22, 23); und eine Einrichtung (28) zum Befestigen der Backen an dem Gehäuse (12) derart, daß sie geöffnet und geschlossen werden und eine begrenzte Schwenkbewegung ausführen können, um das Befestigungselement zwischen den Backen aufzunehmen und festzuhalten und das Befestigungselement bei Bewegung der Schiebestange (16) zu den Backen und zwischen dieselben in eine Baugruppe (48) einzuführen.
2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Backen (22, 23) einander gegenüberliegende abgeschrägte

Flächen (37, 38) an beiden Enden und einander gegenüberliegende V-Nuten (39, 4 0), die den Schaft des Befestigungselemente aufnehmen, haben.
3. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung ein Parallelogrammgestänge (28) aufweist, an welchem die Backen (22, 23) angelenkt sind.
4. Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12) einen Greiferabschnitt (13) hat, so daß das Werkzeug (11) durch einen Montagemaschinengreifer (43) aufgenommen werden kann, und daß die Schiebestange (16) durch einen Stellantrieb (44) an dem Greifer (43) bewegbar ist.
5. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Gehäuses (12) und die Länge der Schiebestange (16) von dem längsten Befestigungselement, das aufzunehmen und einzuführen ist, abhängig sind.
6. Werkzeug zum Aufnehmen und Einführen von Verbindungsbolzen unterschiedlicher Länge, gekennzeichnet durch: ein Werkzeuggehäuse (12) mit einer Greifertrommel (13) und zwei nach unten vorstehenden Armen (14, 15); eine als Steckschlüssel ausgebildete Schiebestange (16) in der Mitte der Greifertrommel (13), die sich in das Gehäuse (12) erstreckt und an ihrem unteren Ende einen als Buchse (19) ausgebildeten Schlüsselkopf zum Aufnehmen des Kopfes des Bolzens hat; und

zwei federbelastete Backen (22, 23), die an Parallelogrammgestängen (28) angelenkt sind, welche ihrerseits an Führungsschienen (24, 25, 26, 27) angelenkt sind, die an den Gehäusearmen (14, 15) befestigt sind, wobei die Backen so

gehaltert sind, daß sie geöffnet und geschlossen werden und eine begrenzte Schwenkbewegung ausführen können, um den Bolzen zwischen den Backen aufzunehmen und festzuhalten und den Zugbolzen in eine Baugruppe (48) einzuführen, wenn die Schiebestange (16) abwärts zwischen die Backen bewegt wird, um den . Bolzen durch die Backen hindurch nach unten zu drücken.
7. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Backen (22, 23) einander gegenüberliegende abgeschrägte Flächen (37, 38) an beiden Enden und einander gegenüberliegende V-Nuten (39, 40) zum Aufnehmen des Schaftes des Zugbolzens haben und daß die Länge der Schiebestange (16) und die Länge des Gehäuses (12) von dem längsten der aufzunehmenden und einzuführenden Zugbolzen unterschiedlicher Länge abhang ig s ind.
8. Vorrichtung zum automatischen Aufnehmen und Einführen von Bolzen, Schrauben und ähnlichen Befestigungselementen unterschiedlicher Länge, gekennzeichnet durch:

ein Aufnahme- und Einführwerkzeug (11); einen Halter (41) für die Befestigungselemente (42); und eine Greifeinrichtung (43) mit einem einfahrbaren Stellantrieb (44);

wobei das Werkzeug ein Gehäuse (12), eine Schiebestange (16) in dem Gehäuse mit einem als Buchse (19.) ausgebildeten Schlüsselkopf an ihrem unteren Ende zum Aufnehmen des Kopfes des Befestigungselementes, zwei federbelastete Bakken (22, 23) und Einrichtungen (28) zum Befestigen der Bakken an dem Gehäuse (12) derart, daß diese geöffnet und geschlossen werden und eine begrenzte Schwenkbewegung ausführen können, aufweist;
wobei das Werkzeug (11) weiter einen Greiferabschnitt (13)

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aufweist, durch den das Werkzeug aufgenommen und über den Halter (41) gebracht werden kann; und wobei die Greifeinrichtung (43) zum Aufnehmen und Festhalten des Befestigungselements zwischen den Backen das Werkzeug vertikal nach unten bewegt und wobei der Stellantrieb (44) dann die Schiebestange (16) zu den Backen und zwischen dieselben bewegt, um das Befestigungselement in eine Baugruppe (48) einzuführen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung Parallelogrammgestänge (28) aufweist, an denen die Backen (22, 23) angelenkt sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Backen (22, 23) abgeschrägte Flächen (37, 38) an beiden Enden und einander gegenüberliegende V-Nuten (39, 40) zum Aufnehmen des Schaftes des Befestigungselements (42) haben.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Gehäuses (12) und die Länge der Schiebestange (16) das längste Befestigungselement bestimmen, das aufgenommen und eingeführt werden kann.