DE4423165A1 - Vorrichtung zum Bereitstellen von Befestigungselementen - Google Patents

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.

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.