DE4423165A1 - Vorrichtung zum Bereitstellen von Befestigungselementen - Google Patents
Vorrichtung zum Bereitstellen von BefestigungselementenInfo
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- B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
- B21J15/00—Riveting
- B21J15/10—Riveting machines
- B21J15/30—Particular elements, e.g. supports; Suspension equipment specially adapted for portable riveters
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bereitstel
len von Schaft und Kopf aufweisenden Nieten oder der
gleichen Befestigungselementen nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
Aus EP-A-567 240 ist es bekannt, Werkstücke dadurch mit
einander zu verbinden, daß sie mit ihrer Verbindungs
stelle in einem Eintreibgerät für ein Befestigungsele
ment, beispielsweise Niete oder Nagel, bereitgehalten
werden, wobei ein Stößel oder Hammer des Eintreibgeräts
ein vor seinem Kopf bereitgehaltenes Befestigungsele
ment in die Werkstücke einschlägt. Die Befestigungsele
mente werden dabei nacheinander einem Gurt entnommen,
in welchem die Befestigungselemente in einer Reihe und
gleicher Orientierung beabstandet bevorratet sind. Sind
alle Befestigungselemente aus einem Gurt entnommen, ist
der Gurt nicht mehr verwendbar, daher wertlos und muß
kostenträchtig entsorgt werden.
Ein weiteres Problem besteht in der Beibehaltung der
richtigen Orientierung der Befestigungselemente längs
einer Wegstrecke, die vom Ort des Austreibens je eines
Befestigungselements aus dem Gurt bis zum Eintreiben
desselben in das Werkstück reicht. Diese Wegstrecke
kann nicht beliebig klein gemacht werden, weil die zu
verbindenden Werkstücke, beispielsweise Blechteile an
Kfz-Karosserien, oft dreidimensionale Formen haben und
daher verhindern, daß die Bereitstellung der Befesti
gungselemente vor dem Stößel in unmittelbarer Nachbar
schaft der Verbindungsstelle an den Werkstücken vorgese
hen werden kann. Besonders solche Befestigungselemente
mit Schaft und Kopf, deren Schaftlänge gleich oder klei
ner als der Kopfdurchmesser ist, neigen dazu, längs der
genannten Wegstrecke zu taumeln und damit ihre erforder
liche Orientierung zu verlieren, wenn nicht besondere
Führungseinrichtungen längs der Wegstrecke vorgesehen
sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei der
eingangs genannten Vorrichtung Maßnahmen vorzusehen,
die die Beibehaltung der Orientierung der einzelnen Be
festigungselemente längs der genannten Wegstrecke
sicher stellen.
Bei der genannten Vorrichtung ist dazu erfindungsgemäß
vorgesehen, daß die Reihe aus einem Haufen ungeordneter
Befestigungselemente gebildet wird und daß jedes Befe
stigungselement von vorne in eine vor dem Stößel ange
ordnete und mit dem Stößel vorübergehend gekoppelte Hal
tevorrichtung eingefügt wird. Dadurch wird erreicht,
daß die Haltevorrichtung mit dem Stößel bis in unmittel
bare Nähe der zu verbindenden Werkstücke mitgenommen
und erst dann das Befestigungselement aus der Haltevor
richtung gelöst und in das Werkstück eingetrieben wird.
Ferner entfällt bei der Erfindung die Benutzung der er
wähnten Gurte, so daß deren Reste nicht mehr entsorgt
werden müssen.
In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist der
Übergabemechanismus mit einem Schwingzuführgerät etwa
nach DE-B-42 39 683 gekoppelt, und zwar bevorzugt über
einen Schlauch oder Kanal, dessen Querschnittsform der
Form der Befestigungselemente angepaßt ist. Durch den
Schlauch oder Kanal wird die einheitliche Orientierung
der nacheinander das Schwingzuführgerät verlassenden Be
festigungselemente in einer für die Zwecke der Erfin
dung geeigneten Weise während des Heranführens an den
Stößel beibehalten.
Eine besonders einfache Ausführungsform der Erfindung
sieht vor, daß der Übergabemechanismus einen zwischen
einer Aufnahmeposition und einer Übergabeposition beweg
lichen Arm aufweist, der eine dem Schaft der Befesti
gungselemente angepaßte Aufnahme besitzt, wobei die
Übergabeposition im Stößelweg und die Aufnahmeposition
neben dem Stößelweg sich befinden. Der Arm kann dann
entweder durch eine translatorische oder, wenn er ein
Schwenkarm ist, durch Drehbewegung ein aufgenommenes Be
festigungselement in den Stößelweg und dann in die Hal
tevorrichtung transportieren. Der Antrieb eines derarti
gen Arms kann entweder elektrisch mittels Stellmotoren,
pneumatisch oder ölhydraulisch über geeignete Kolben-Zy
linder-Einheiten realisiert werden, so daß hierfür
wenig Aufwand erforderlich ist.
Für die Haltevorrichtung empfiehlt sich ein Kugelkranz,
dessen Kugeln radial elastisch in einem den Stößel umge
benden Mundstück des Eintreibgeräts gehalten sind, wel
ches längs des größten Teils der genannten Wegstrecke
mit dem Stößel gekoppelt ist.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind
in den Unteransprüchen angegeben.
Nachstehend wird die Erfindung anhand des in der beige
fügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im
einzelnen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer teilweise geschnittenen
mit den Merkmalen der Erfindung ausgerüsteten
Vorrichtung;
Fig. 2 eine Seitenansicht der teilweise geschnittenen
Fangstation aus der Vorrichtung nach Fig. 1;
Fig. 3 eine Ansicht der Fangstation längs der Linie
III-III aus Fig. 2;
Fig. 4 eine Schnittansicht der Fangstation längs der
Linie IV-IV aus Fig. 3; und
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Einzelheit
für die Vorrichtung nach Fig. 1.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines im Ganzen
mit 10 bezeichneten Eintreibgeräts beschrieben, mit wel
chem zwei nicht dargestellte Werkstücke durch Vernieten
verbunden werden können. Die zugehörigen Niete sind in
den Fig. 1 bis 3 mit 1, 2, 3, 4, 5, 6 bezeichnet,
wobei die Länge des Schaftes 8 eines Niets kleiner ist
als der Durchmesser seines Kopfes 7.
Das Eintreibgerät 10 besitzt ein feststehendes Haupt
12, aus welchem ein Übergangsteil 14 um eine Wegstrecke
D nach unten ausgefahren und wieder zurückgeholt werden
kann. Das Übergangsteil 14 besitzt am freien unteren
Ende einen Niederhalter 16, der in seiner axialen Mitte
einen langgestreckten Stößel oder Hammer 18 beherbergt.
Die untere Totpunktstellung des ausgefahrenen Niederhal
ters 16 ist in Fig. 1 gestrichelt bei 16a angedeutet.
An dem Haupt 12 des Eintreibgeräts 10 ist ein sogenann
ter C-Rahmen 13 befestigt, welcher vom Haupt 12 ausge
hend in einem großen Bogen bis unterhalb der unteren
Totpunktstellung des Niederhalters reicht und dort mit
einem auf den Niederhalter zuweisenden und auf dessen
Achse 17 ausgerichteten Formträger 15 versehen ist.
Werden zwei zu vernietende Blechteile auf den Formträ
ger 15 aufgelegt, wird ein Arbeitshub des Niederhalters
16 ausgelöst, woraufhin er in die untere Totpunktstel
lung 16a fährt und anschließend wird der Stößel 18 mit
einem axialen Kraftimpuls beaufschlagt, der einen Niet
in die zu verbindenden Werkstücke eintreibt. Danach
fahren der Stößel 18 und der Niederhalter 16 wieder in
die obere Ruhestellung zurück.
Zum Bereitstellen der einzelnen, von dem Stößel einzu
treibenden Niets dient die im Ganzen mit 20 bezeichnete
und in nicht dargestellter Weise beispielsweise am
Haupt 12 befestigte Vorrichtung. Sie besteht aus einem
massiven Block 22, der eine zur Achse 17 parallele
Durchgangsbohrung 24 aufweist. In dieser Bohrung ist
eine zweiteilige Welle 26, 28 um einen vorgegebenen
Winkel verdrehbar. Auf den aus der Bohrung 24 nach oben
vorstehenden Abschnitt des oberen, in der Bohrung 24
axial unverschiebbar gehaltenen Wellenteils 26 ist ein
sich quer zur Wellenachse erstreckender Hebel 27 aufge
keilt, der in nicht dargestellter Weise mit dem Kolben
einer feststehenden Kolben-Zylinder-Einheit beweglich
verbunden ist. Der verjüngte untere Abschnitt des Wel
lenteils 26 dringt in einen ausgebohrten Abschnitt des
unteren Wellenteils 28 ein, dessen Mantel einen sich
axial erstreckenden Längsschlitz 25 von einer Länge we
nigstens gleich d aufweist. In dem Längsschlitz 25 ist
ein mit dem Wellenteil 26 fest verbundener Zapfen 23
eingefangen. Mittels diesem werden daher Drehungen des
Wellenteils 26 auf den Wellenteil 28 übertragen, wobei
der Wellenteil 28 relativ zum Wellenteil 26 wenigstens
um die Strecke d axial verschieblich bleibt.
Am unteren, aus der Bohrung 24 vorstehenden Ende des
Wellenteils 28 ist ein Schwenkarm 30 drehfest veran
kert, der sich quer zur Achse 29 der Welle 26, 28 er
streckt. An seinem freien Ende trägt der Schwenkarm 30
eine Aufnahme 40 für je einen Niet 5, welche im wesent
lichen zwei gegenüberliegende und um ein Gelenk 42 be
grenzt verschwenkbare Greifer 44, 46 besitzt. Die Grei
fer werden durch einen O-Ring 45 zusammengehalten, der
in Nuten der Greifer 44, 46 oberhalb des Gelenks 42 ein
gefangen ist. Am oberen freien Ende definieren die Grei
fer eine Aufnahmemulde für den Schaft 8 eines Niets 5,
wobei der Kopf 7 des Niets 5 oberhalb der Greifer 44,
46 verbleibt. Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, ist der Ab
stand der vertikalen Mittellinie der Aufnahme 40 von
der Achse 29 gleich dem Abstand der Achsen 17 und 29.
Daher ist der Schwenkarm 30 bei entsprechender Betäti
gung der erwähnten, am Hebel 27 angreifenden Kolben-Zy
linder-Einheit zwischen einer in Fig. 1 dargestellten
Übergabeposition und einer in Fig. 2 dargestellten Auf
nahmeposition um die Achse 29 verschwenkbar, wobei in
der Übergabeposition die Achse der Aufnahme mit der
Achse 17 fluchtet.
Der innerhalb der Bohrung 24 befindliche, nicht ausge
bohrte Abschnitt des Wellenteils 28 besitzt eine Eindre
hung in Umfangsrichtung, in welche ein Stift 52 eines
bei 54 am Block 22 angelenkten zweiarmigen Hebels 50
radial eingreift. An dem aus Block 22 nach außen vorste
henden gegenüberliegenden Ende des Hebels 50 ist der
Kolben einer am Block 22 befestigten Kolben-Zylin
der-Einheit 56 angelenkt. Der Hebel 50 erstreckt sich
ersichtlich durch eine so weite Öffnung 21 im Block 22,
daß bei Betätigung der Kolben-Zylinder-Einheit 56 der
Hebel 50 um den Gelenkzapfen 54 im wesentlichen in
einer vertikalen Ebene verschwenken kann und dabei den
Wellenteil 28 in Richtung der Achse 29 mitnimmt.
Gemäß Fig. 2 mündet ein von dem Ausgabeende eines nicht
dargestellten Schwingzuführgeräts ausgehender Kunst
stoffschlauch 72 in einer Fangstation 70.
Ein geeignetes Schwingzuführgerät ist in der deutschen
Patentschrift 42 39 683 beschrieben, welches aus einem
Haufen ungeordneter Niete eine Reihe gleich orientier
ter Niete erzeugen kann. Der Inhalt der genannten Pa
tentschrift wird hier in Bezug genommen. Der Quer
schnitt des Schlauches 72 ist der Nietenform angepaßt,
so daß die Niete durch den Schlauch 72 unter Druckluft
antrieb zwar gefördert werden können, jedoch ihre Orien
tierung längs des Förderweges nicht verlieren.
Wie Fig. 2 zeigt, sitzt das Ende des Schlauches 72 in
einem Aufnahmeblock 74, in welchem zwei gegenüberliegen
de Aufnahmeleisten 76, 78 in Höhe kurz unterhalb des
Kopfes 7 der ankommenden Niete eingebettet sind. Da die
lichte Weite zwischen den Aufnahmeleisten 76, 78 größer
als der Durchmesser des Schaftes 8 jedoch kleiner als
der Durchmesser des Kopfes 7 ist, gelangen die Niete,
auf den Aufnahmeleisten 76, 78 hängend, in drei winkel
mäßig um 900 zueinander versetzte, auf gleicher Höhe an
geordnete Zangen 82, 84, 86, von denen jede an einem
oberen Gelenkzapfen 81, 83, 85 angelenkt ist und alle
Zangen von einem unterhalb der Gelenkzapfen 81, 83, 85
in einer Nut eingefangenen und die Zangen umgebenden
O-Ring 88 zusammengehalten werden. Die Zangen 82, 84,
86 sind daher gegen die Wirkung des O-Rings 88 nach
außen abschwenkbar. Die Zangen 82, 84, 86 halten je
weils einen Niet unterhalb seines Kopfes fest, bis er
durch einen mit einem Antrieb gekoppelten Schieber 90
aus der Umklammerung der Zangen 82, 84, 86 nach unten
ausgetrieben wird. Der Schieber 90 ist längs einer ver
tikalen Achse 92 durch den genannten Antrieb 94 verti
kal verschieblich, wobei die Mittelachse der Aufnahme
40 in der Aufnahmeposition des Schwenkarms 30 (Fig. 2)
mit der Achse 92 fluchtet. Wenn der Schieber 90 durch
Druck auf den Kopf 7 eines Niets abwärts fährt, drückt
der Schieber 90 den Niet 2 aus der Umklammerung durch
die Zangen 82, 84, 86 nach unten heraus, die durch
Schwenken um die Zapfen 81, 83, 85 nach außen auswei
chen können, so daß der Niet gemäß Fig. 2 mit dem
Schaft 8 voran in die jetzt unmittelbar unter den
Zangen befindliche Aufnahme 40 vom Schieber 90 gescho
ben wird.
Der Niederhalter 16 weist ein Mundstück 58 auf, in wel
chem eine Haltevorrichtung 60 für je einen Niet ange
ordnet ist. Die Haltevorrichtung 60 besteht aus einem
Kranz von Kugeln 62, 64, welche in einem runden Käfig
durch einen alle Kugeln umgebenden O-Ring 65 gehalten
sind. Jede Kugel tritt mit einer vorderen Kugelkappe
aus dem Käfig radial einwärts hervor, kann jedoch bei
spielsweise durch Zwischentreten eines Nietkopfes gegen
die Wirkung des O-Rings 65 radial ausweichen und den
Nietkopf passieren lassen und sich anschließend an den
Nietschaft anlegen. Ferner kann der Stößel 18 beim Her
ausschießen eines Niets 6 zwischen den Kugeln 62, 64
hindurchtreten.
Fig. 5 zeigt schematisch in Draufsicht einen Auslauf 71
eines Schwingzuführgeräts, auf dem auf beabstandeten
parallelen Leisten 73, 75 eine Reihe gleichorientierter
Niete hängend bereitgehalten sind. Der Abstand der Lei
sten 73, 75 ist größer als der Schaftdurchmesser und
kleiner als der Kopfdurchmesser der Niete, deren vorder
ster mit 77 bezeichnet ist. Quer zur Nietenreihe befin
det sich neben dem Niet 77 die Eingangsöffnung des
Schlauches 72 und gegenüber derselben die Auslaßöffnung
eines Druckluftkanals 79. Vor der Öffnung des Schlauchs
72 ist die dieser benachbarte Leiste 73 längs einer dem
Schaftdurchmesser des Niets 77 entsprechenden Breite un
terbrochen. Der Kanal 79 ist an eine nicht dargestellte
Druckluftquelle angeschlossen und weist einen bewegli
chen Schieber auf, der den Kanal 79 zur Abgabe eines
Druckluftimpulses kurzzeitig öffnen kann.
Nicht dargestellt ist eine Steuerung für die Vorrich
tung, die den erwähnten Antrieben (Kolben-Zylinder-Ein
heiten) sowie dem Schieber im richtigen Zeitpunkt die
notwendigen Betätigungsimpulse liefert.
Die Vorrichtung arbeitet wie folgt:
Ein aus dem Schlauch 72 ausgegebener Niet 1 gelangt über die Aufnahmeleisten 76, 78 zwischen die bereitste henden Zangen 82, 84, 86. Der Niet 2 wird durch Nieder fahren des Schiebers 90 aus der Fangstation in die Auf nahme 40 übergeben, wenn der Schwenkarm 30, wie durch geeignete Fühler feststellbar, sich in der Aufnahmeposi tion befindet und gegen die Unterseite der Zangen 82, 84, 86 durch entsprechende Betätigung der Kolbenzylin dereinheit 56 angelegt ist. Ist ein Niet in der Aufnah me 40 angekommen, erhalten die mit den Hebeln 50, 27 ge koppelten Antriebe Betätigungsimpulse, so daß die Welle 26, 28 mit Schwenkarm 30 aus der Aufnahmeposition in die Übergabeposition einschwenkt, sofern durch geeigne te Fühler festgestellt ist, daß der Niederhalter 16 sich in seiner oberen Totpunktstellung befindet. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, erhält die Kolben-Zylin der-Einheit 56 von der erwähnten Steuerung einen Impuls, so daß deren Kolben ausfährt und der Wellenteil 28 um das Stück d axial nach oben fährt. Die Strecke d ist definiert durch den vertikalen Abstand der Oberflä che eines Nietkopfes in der Aufnahme 40 in der Übergabe position zu der Oberfläche eines Nietkopfes in der Hal tevorrichtung 60.
Ein aus dem Schlauch 72 ausgegebener Niet 1 gelangt über die Aufnahmeleisten 76, 78 zwischen die bereitste henden Zangen 82, 84, 86. Der Niet 2 wird durch Nieder fahren des Schiebers 90 aus der Fangstation in die Auf nahme 40 übergeben, wenn der Schwenkarm 30, wie durch geeignete Fühler feststellbar, sich in der Aufnahmeposi tion befindet und gegen die Unterseite der Zangen 82, 84, 86 durch entsprechende Betätigung der Kolbenzylin dereinheit 56 angelegt ist. Ist ein Niet in der Aufnah me 40 angekommen, erhalten die mit den Hebeln 50, 27 ge koppelten Antriebe Betätigungsimpulse, so daß die Welle 26, 28 mit Schwenkarm 30 aus der Aufnahmeposition in die Übergabeposition einschwenkt, sofern durch geeigne te Fühler festgestellt ist, daß der Niederhalter 16 sich in seiner oberen Totpunktstellung befindet. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, erhält die Kolben-Zylin der-Einheit 56 von der erwähnten Steuerung einen Impuls, so daß deren Kolben ausfährt und der Wellenteil 28 um das Stück d axial nach oben fährt. Die Strecke d ist definiert durch den vertikalen Abstand der Oberflä che eines Nietkopfes in der Aufnahme 40 in der Übergabe position zu der Oberfläche eines Nietkopfes in der Hal tevorrichtung 60.
Der Aufwärtshub des Schwenkarms 30 um die Strecke d
führt den Niet 5 in die Haltevorrichtung 60 zwischen
die Kugeln 62, 64 ein, wie am Niet 6 in Fig. 1 darge
stellt ist. Der Schwenkarm 30 senkt sich anschließend
durch Umsteuern der Kolben-Zylinder-Einheit 56 um die
Strecke d ab und kehrt in die Aufnahmeposition (Fig. 2)
zurück. Anschließend fährt der Niederhalter 16 mit Hal
tevorrichtung 60 nach unten bis zur unteren Totpunkt
stellung, wonach der Stößel 18 durch einen separaten An
trieb im Haupt 12 den Niet 6 aus der Haltevorrichtung
60 heraus und auf den Formkörper 15 schießt. Die dort
befindlichen Blechteile werden dadurch wie bekannt ver
nietet.
Die Rückkehr des Schwenkarms 30 in die Aufnahmeposition
wird von der Steuerung erfaßt, die daraufhin einen Betä
tigungsimpuls an den Schieber im Kanal 79 abgibt. Der
dadurch erzeugte Druckluftimpuls treibt den Niet 77 von
den Leisten 73, 75 in den Schlauch 72, durch den der
Niet in die Fangstation 70 geschossen wird. Damit steht
ein neuer Niet für das Eintreibgerät 10 bereit.
Claims (9)
1. Vorrichtung zum Bereitstellen von Schaft und Kopf
aufweisenden Befestigungselementen, beispielsweise
Niete (1, . . ., 6) oder dergleichen, deren Schaftlänge
insbesondere gleich oder kleiner dem Kopfdurchmes
ser ist, vor einem an den Kopf (7) angepaßten
Stößel (18) einer Eintreibmaschine (10) mit einem
Übergabemechanismus, der jeweils ein Befestigungs
element aus einer Reihe gleich ausgerichteter
Befestigungselemente derart vor den Stößel (18)
transportiert, daß der Kopf (7) am Stößel (18) und
der Schaft (8) parallel zum Stößel (18) angeordnet
sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihe aus
einem Haufen ungeordneter Befestigungselemente ge
bildet wird und daß jedes Befestigungselement von
vorne in eine vor dem Stößel (18) angeordnete Halte
vorrichtung (60) eingefügt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß der Übergabemechanismus mit einem Schwing
zuführgerät gekoppelt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich
net, daß der Übergabemechanismus mit dem Schwing
zuführgerät über einen Schlauch (72) oder Kanal ge
koppelt ist, dessen Querschnittsform der Form der
Befestigungselemente angepaßt ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Übergabemechanismus
einen zwischen einer Aufnahmeposition (Fig. 2) und
einer Übergabeposition (Fig. 1) beweglichen Arm
(30) aufweist, welcher eine dem Schaft (8) angepaß
te Aufnahme (40) besitzt, wobei sich die Übergabepo
sition im Stößelweg und die Aufnahmeposition neben
dem Stößelweg befinden.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich
net, daß der Arm ein Schwenkarm (30) ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, da
durch gekennzeichnet, daß der Schlauch in einer
Fangstation (70) mündet, welche der Befestigungsele
mentenform angepaßte, bewegliche Zangen (82, 84,
86) aufweist, die über der Aufnahme (40) in der
Aufnahmeposition angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung
(60) einen Kugelkranz aufweist, dessen Kugeln (62,
64) radial elastisch in einem Mundstück (58) der
Eintreibmaschine (10) gehalten sind.
8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (40)
radial elastische, den Schaft ergreifende Greifer
(44, 46) aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, da
durch gekennzeichnet, daß der Schwenkarm (30) an
einer Welle (26, 28) befestigt ist, welche mittels
eines Antriebs (56) drehbar und wenigstens teilwei
se axial verschiebbar ist.
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