WO2003043772A1 - Zuführvorrichtung für ein befestigungselement und verfahren für ihren betrieb - Google Patents

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WO2003043772A1
WO2003043772A1 PCT/EP2002/012750 EP0212750W WO03043772A1 WO 2003043772 A1 WO2003043772 A1 WO 2003043772A1 EP 0212750 W EP0212750 W EP 0212750W WO 03043772 A1 WO03043772 A1 WO 03043772A1
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WO
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fastening element
catch
positioning piston
positioning
piston
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Application number
PCT/EP2002/012750
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English (en)
French (fr)
Inventor
Dieter Mauer
Original Assignee
Newfrey Llc
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/20—Stud welding
    • B23K9/206—Stud welding with automatic stud supply

Definitions

  • the invention relates to a feed device for a fastening element comprising a positioning piston for positioning a fastening element, a catch clip for pre-positioning the fastening element for the positioning piston and a housing for holding the positioning piston and the catch clip, the housing having a feed channel for feeding the fastening element to the catch clip and the Positioning piston for positioning the fastener is displaceable relative to the housing.
  • the invention further relates to a method for feeding a fastener.
  • a reliable feeding of the fastening element to the positioning piston is required for the automated positioning of a fastening element on a workpiece.
  • Reliable feeding requires precise pre-positioning of the fastener. Precise pre-positioning is particularly difficult if the fastening elements to be positioned are difficult to grasp and can easily tilt or tilt.
  • An exact spatial supply of the fastener plays during the positioning process, for example in a welding or soldering process, a role and influences the type of connection achieved.
  • an inaccurate feed can lead to malfunctions in the positioning of the fastening element, which means increased wear of the positioning tool.
  • an inaccurate feeding can lead to an imprecise positioning and thus to an imprecise seat of the fastening element, which can make repositioning of the fastening element necessary and is associated with effort and costs, in particular if a production process is interrupted as a result.
  • the utility model DE 296 17 208 Ul describes a stud holder for a stud welding device in which resilient holding fingers of different lengths extend in the longitudinal direction of a stud passage and can grip the stud. Due to the spring effect, this stud holder is primarily only suitable for narrow and elongated studs.
  • a stud setting machine in which a stud is fed to the stud welding device via a feed channel, the stud being held by a stud stop for prepositioning, and the stud being gripped by a stud collet.
  • the bolt collet moves the bolt in the direction of the workpiece and pushes the bolt stop aside with the bolt.
  • the bolt will be spatially displaced by the acting forces of the bolt stop or can be tilted so that, particularly with only moderate holding forces of the positioning piston, the position of the bolt or its axial orientation is determined only imprecisely.
  • the feed device comprises a positioning piston for holding a fastening element during the setting process, a catch clip for pre-positioning the fastening element for the positioning piston and a housing for holding the positioning piston and the catch clip, the housing having a feed channel for feeding the fastening elements to the catch clip and the Positioning piston for positioning the fastening element is displaceable relative to the housing, the positioning piston being coupled to the catch bracket in such a way that when the positioning piston moves back and forth, the catch bracket can be opened and closed essentially independently of the axial forward movement of the fastening element. With the aid of the feed channel, a fastening element is fed to the catch clip.
  • the fastening element can be supplied, for example, with the help of a magazine or via a hose operated by compressed air.
  • the purpose of the catch clip is to catch the fastening element, ie to grip it, and to pre-position it for the positioning piston.
  • the fastening element opens the catch clip a little, in order then to snap it into the catch pocket.
  • the positioning piston carries out the actual positioning or setting process by gripping the fastening element and moving it in the direction of the workpiece.
  • the fastening element can then be connected to the workpiece.
  • the distance between the fastening element and the workpiece required in a setting method can be set or the required spatial path of the fastening element with respect to the workpiece can be specified in time.
  • the interaction of the catch bracket and the positioning piston ensures a high reproducibility of the position and the axial alignment of the fastening element, even with short fastening elements with a large diameter or with fastening elements with a diameter that changes greatly over the length. Tilting or tilting of the fastening element in the feed device is avoided, as a result of which faults in the setting process are avoided and wear of the feed device is reduced.
  • the pre-positioning of the fastening element using the catch clip enables a high degree of positioning accuracy of the fastening element in the positioning piston.
  • the ratio of a typical length of a fastening element to its diameter is less than 2: 1, in particular 1.5: 1, preferably 1: 1.
  • the fastening element can be, for example, a rivet, a ground bolt, or a weld nut.
  • the positioning piston is coupled to the catch clip so that the positioning piston can open and close the catch clip.
  • the catch clip is therefore not opened with the aid of the fastening element, but directly through the positioning piston.
  • the positioning piston and the catch bracket thus form a double pliers or double bracket, which combines a high repetition rate of the setting method with a high positioning accuracy of the fastening elements on the workpiece. Due to the high positioning accuracy during the setting process, a precise fit of the fastening element is achieved.
  • the positioning piston has a guide and the clip has an inner contour with a pressure section, the guide pressing against the pressure section during the forward movement of the positioning piston to open the catch clip.
  • a coupling between the positioning piston and the catch bracket is achieved by the guide and the pressure section of the inner contour. This coupling means that when the positioning piston moves forward, for example in direction of the workpiece, the catch bracket is opened by the positioning piston regardless of the fastener.
  • the catch clamp is closed when the positioning piston is retracted, preferably by spring force.
  • the fastening element By opening the catch bracket, the fastening element is released from the catch clip, so that the positioning piston can then position the fastening element.
  • the fastening element is positioned, for example, by welding the fastening element.
  • the positioning piston is suitably arranged in the catch clip in such a way that the catch clip opens up due to its forward movement.
  • the fastening element is then positioned, in particular connected to the workpiece in terms of joining technology.
  • the fastener can be connected to the workpiece using an arc welding process, resistance welding, or soldering.
  • the advantage of the coupling between the positioning piston and the catch bracket is that the fastening element experiences no further forces apart from the holding forces of the positioning piston.
  • the guide is formed by widening the outside diameter of the positioning piston. With the help of the widened outer diameter of the positioning piston, a force is exerted on the pressure section of the catch clip when it moves forward before the fastening element is pushed through the opened catch clip.
  • the guide has an oblique edge with respect to the catch clip. It is irrelevant whether the guide or the pressure section or both are beveled. It is only important that the guide ensures that the catch clip is opened with as little friction as possible.
  • the pressure section and the guide can roll on one another with the aid of mounted rollers or balls, which reduces wear on the surfaces that conduct one another and thus increases the durability of the feed device.
  • the catch clip has a catch pocket for catching the fastening element.
  • the catch clip has the task of securely catching a fastener, such as that supplied by compressed air, and pre-positioning it correctly so that the positioning piston can pick up the fastener with high precision before the setting process.
  • the catch bag contributes to a reliable pre-positioning while catching.
  • This catch bag is advantageously adapted to the fastening element to be accommodated.
  • the catch pocket forms the profile of the fastening element, in particular the front outer part of the fastening element. The connection enables reliable fastening of the fastening element as well as a sufficiently precise pre-positioning of the fastening element for the positioning piston.
  • the catch clip is formed by at least two legs pivotably mounted on the housing educated.
  • the legs are able to hold the fastener and release the fastener.
  • the legs When moving forward, the legs are tilted so that the fastener is released.
  • the positioning piston pushes the fastener towards the workpiece.
  • the catch clip has a spring for clamping the fastening element.
  • the fastening element With the help of the spring, the fastening element is clamped when catching and during pre-positioning for the positioning piston. Due to the elasticity of the catch bracket induced by the spring, the fastening element is securely caught.
  • the positioning piston has clamping arms for holding the fastening element.
  • the tensioning arms can be designed as particularly rigid bending springs with which the fastening element is securely held and precisely positioned.
  • the tensioning arms have the function of compensating for any inaccuracies in the prepositioning of the fastening element and of moving the fastening element to a predetermined position. The more precise the pre-positioning is, the stiffer the clamping arms can be selected, which leads to a higher precision in the positioning. In electric welding processes, the higher rigidity of the clamping arms leads to better contact resistance between the tool and the fastening element, which reduces tool wear.
  • the clamping arms have insertion chamfers for guiding the fastening element into the positioning piston.
  • the fastening piston can be easily picked up by the positioning plunger. They help the positioning piston to accommodate the fastener in the event of inaccurate pre-positioning.
  • the fastening element is a weldable or solderable bolt, in particular with a ratio of length to diameter of less than 2, preferably less than 1.
  • the fastening element can be a weldable or solderable nut.
  • the method according to the invention for positioning a fastening element on a workpiece comprises the following method steps: a fastening element is fed to the catch clip via a feed channel and caught by the catch clip by latching in the catch pocket; the catch bracket pre-positions the fastening element for the positioning piston and the positioning piston grasps the fastening element; the catch bracket is opened and closed during the forward and backward movement of the positioning piston essentially independently of the axial forward movement of the fastening element, and the fastening element is moved in the direction of the workpiece; the fastening element is connected to the workpiece using a conventional joining method; the positioning piston moves back to its starting position, the catch bracket closes.
  • the positioning piston is tubular.
  • the inside diameter of the positioning piston roughly corresponds to the outside diameter of the upper end of the fastening element to be positioned.
  • a fast feeding of the fastening element to the catch clip is expedient.
  • the catch clip must be matched to the shape of the fastening element so that the fastening element is caught quickly and safely.
  • the positioning piston grips the fastening element in the catch bracket.
  • the pre-positioning of the fastening element results in a higher accuracy of the positioning of the fastening element by the positioning piston.
  • the interaction of the positioning piston and the catch bracket prevents additional forces on the fastening element and the clamping arms that go beyond holding.
  • the positioning piston opens the catch clip while the fastener is moved towards the workpiece. When the fastening element is displaced in the direction of the workpiece, the fastening element is held firmly and securely by the positioning piston.
  • FIG. 1 shows a feed device according to the invention, in which a catch clip holds a fastening element
  • FIG. 2 shows the feed device according to FIG. 1, in which the positioning piston with the fastening element is displaced in the direction of the workpiece;
  • FIG. 3 shows the feed device according to FIGS. 1 and 2, in which the positioning piston is displaced away from the workpiece;
  • FIG. 4 shows a view of the detail A marked in FIG. 3.
  • Fig. 1 shows a feed device according to the invention schematically in longitudinal section with a catch clip 5, which holds a fastening element 2 with the aid of a catch pocket 8, and with a positioning piston 6, which has gripped the fastening element 2 with the aid of clamping arms 13.
  • the fastening element 2 is fed via a feed channel 4 to the catch clip 5 before the positioning piston 6, after the pre-positioning of the fastener 2 through the catch pocket 8 of the catch clip 5, grips the fastener 2.
  • the catch bracket 8 has on a bearing 17 pivotally mounted legs 7 which press against the fastening element 2 with the aid of a spring 9.
  • the spring 9 is designed as a spiral spring running in a circumferential groove around the catch bracket 5.
  • the legs 7 have catch pockets 8 which are matched to the shape of the fastening element 2 in order to achieve a particularly precise pre-positioning of the fastening element 2.
  • the catch clip 5, the positioning piston 6 and the feed channel 4 are connected to a housing 3, the positioning piston 6 being displaceable relative to the housing 3, in particular being able to move back and forth in the direction of a workpiece 11.
  • the clamping arms 13 are equipped at their ends with insertion chamfers 14, which make it easier to grip the fastening element 2.
  • the positioning piston 6 has a conical guide 10 with an inclined edge 12, with which the legs 7 can be tilted with the aid of a pressure section 15.
  • FIG. 2 shows the feed device according to the invention according to Fig. 1 with the difference that the positioning piston 6 is displaced in the direction of the workpiece 11.
  • the legs 7 were opened by the positioning piston 6 independently of the movement of the fastening element 2 against the force of the spring 9.
  • the fastening element 2 is held by the tension arms 13.
  • FIG. 3 shows a feed device according to FIGS. 1 and 2, in which the positioning piston 6 is displaced away from the workpiece 11, whereby the feed channel 4 is released for the feed of the fastening element 2.
  • the fastening element 2 is held by the catch clip 5 and is pre-positioned by the latter, so that the positioning piston 6 can then grip the fastening element 2 with its clamping arms 13, to which the insertion chamfers 14 contribute in an advantageous manner.
  • FIG. 4 shows a view of the detail A marked in FIG. 3 with the leg 7 which has the catch pocket 8 in which the fastening element 2 is locked.
  • the latching mechanism of the catcher pocket 8 is produced by the interaction of the upper edge 18 of the catcher pocket 8, the lower edge 19 of the catcher pocket 8 and the spring 9, by the fastening element 2 adapting in its shape to the catcher pocket 8 and in this with the spring 9 is held.
  • the fastening element 2 is pre-positioned, that is to say introduced into the catch pocket 8, the leg 7 is first pushed slightly away from the fastening element 2 to the side; it is then held securely in the trough formed by the upper 18 or lower edge 19 of the catch pocket 8. Snap 2 acts a precise axial alignment of the fastener 6.
  • the opening of the catch 5 is not caused by the fastener 2 but by the positioning piston 6.
  • the pre-positioning of the fastening element 2 for the positioning piston 6 is thus separate from the positioning of the fastening element 2 in the direction of a workpiece 11.
  • the invention relates to a feed device 1 comprising a positioning piston 6 for holding a fastening element 2 during positioning, a catch clip 5 for pre-positioning the fastening element 2 for the positioning piston 6 and a housing 3 for holding the positioning piston 6 and the catch clip 5, whereby the housing 3 has a feed channel 4 for feeding the fastening elements 2 to the catch bracket 5 and the positioning piston 6 for positioning the fastening element 2 is displaceable relative to the housing 3, the catch clamp 5 being essentially independent of the axial movement when the positioning piston 6 moves back and forth Forward movements of the fastener 2 is evident and closable.
  • the invention is characterized in that the coupling of the positioning piston 6 and catch clip 5 enables particularly fast and reliable positioning of a fastening element 2, in particular with a relatively low ratio of length to diameter. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zuführvorrichtung (1) umfassend einen Positionierkolben (6) zum Festhalten eines Befestigungselements (2) während des Positionierens, eine Fangklammer (5) zum Vorpositionieren des Befestigungselements (2) für den Positionierkolben (6) und ein Gehäuse (3) zum Halten des Positionierkolbens (6) und der Fangklammer (5), wobei das Gehäuse (3) einen Zuführkanal (4) zum Zuführen des Befestigungselements (2) zur Fangklammer (5) aufweist und der Positionierkolben (6) zum Positionieren des Befestigungselements (2) relativ zum Gehäuse (3) verschiebbar ist, wobei dass bei Vor- und Rückbewegung des Positionierkolbens (6) die Fangklammer (5) im wesentlichen unabhängig von der axialen Vorwärtsbewegungen des Befestigungselementes (2) zu öffnen und zu schliessen ist.

Description

Zuführvorrichtung für ein Befestigungselement und Verfahren für ihren Betrieb
Die Erfindung betrifft eine Zuführvorrichtung für ein Befestigungselement umfassend einen Positionierkolben zum Positionieren eines Befestigungselements, eine Fangklammer zum Vorpositionieren des Befestigungselements für den Positionierkolben und ein Gehäuse zum Halten des Positionierkolbens und der Fangklammer, wobei das Gehäuse einen Zuführkanal zum Zuführen des Befestigungselements zur Fangklammer aufweist und der Positionierkolben zum Positionieren des Befestigungselements relativ zum Gehäuse verschiebbar ist. Die Erfindung betrifft des weiteren ein Verfahren zum Zuführen eines Befestigungselementes.
Für das automatisierte Positionieren eines Befestigungselements auf einem Werkstück ist eine zuverläs- sige Zuführung des Befestigungselements zum Positionierkolben erforderlich. Die zuverlässige Zuführung bedarf einer präzisen Vorpositionierung des Befestigungselements. Eine genaue Vorpositionierung ist insbesondere schwierig, wenn die zu positionierenden Be- festigungselemente schwer zu fassen sind und leicht verkippen oder verkanten können.
Dieses ist beispielsweise der Fall, wenn ein Befestigungselement wie ein Niet oder ein Massebolzen auf ein Werkstück gesetzt werden soll, wobei das Befestigungselement kurz und dick ist und/oder einen sich über seine Länge stark ändernden Durchmesser aufweist.
Eine genaue räumliche Zuführung des Befestigungselements spielt während des Positioniervorgangs, z.B. bei einem Anschweiß- oder Anlötvorgang, eine Rolle und beeinflusst die Art der erzielten Verbindung. Eine ungenaue Zuführung kann einerseits zu Störungen beim Positionieren des Befestigungselements führen, welches einen erhöhten Verschleiß des Positionierwerkzeugs bedeutet. Anderseits kann eine ungenaue Zuführung zu einer unpräzisen Positionierung und damit zu einem unpräzisen Sitz des Befestigungselements führen, welches ein erneutes Positionieren des Befe- stigungselements notwendig machen kann und mit Aufwand und Kosten verbunden ist, insbesondere wenn ein Produktionsprozess dadurch unterbrochen wird.
Eine genaue Zuführung des Befestigungselements ist deshalb sowohl für einen reibungslosen Ablauf des Po- sitionierens als auch für die Qualität der zu erzielenden Befestigung wichtig.
Das Gebrauchsmuster DE 296 17 208 Ul beschreibt einen Bolzenhalter für eine Bolzenschweißeinrichtung, bei dem unterschiedlich lange federnde Haltefinger sich in Längsrichtung eines Bolzendurchgangkanals erstrecken und den Bolzen ergreifen können. Aufgrund der Federwirkung ist dieser Bolzenhalter in erster Linie nur für schmale und längliche Bolzen geeignet.
Aus der DE 32 18 886 ist eine Bolzensetzmaschine bekannt, bei der ein Bolzen über einen Zuführkanal dem Bolzenschweißgerät zugeführt wird, wobei der Bolzen von einem Bolzenanschlag zur Vorpositionierung gehalten wird, und der Bolzen von einer Bolzenspannzange ergriffen wird. Die Bolzenspannzange bewegt den Bolzen in Richtung des Werkstücks und drückt dabei mit dem Bolzen den Bolzenanschlag beiseite. Hierbei be- steht die Gefahr, daß der Bolzen durch die einwirkenden Kräfte des Bolzenanschlags räumlich verschoben bzw. verkippt werden kann, so daß, insbesondere bei nur mäßigen Haltekräften des Positionierkolbens, die Lage des Bolzens bzw. seine axiale Ausrichtung nur ungenau bestimmt ist .
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zuführvorrichtung sowie ein Verfahren zum Zuführen eines Befestigungselementes zu schaffen, womit Befestigungselemente auf eine einfache und preiswerte Weise mit hoher Genauigkeit und präziser axialer Ausrichtung positioniert werden können.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Zuführvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 16. Besondere Merkmale und Ausgestaltungen, die einzeln oder in Kombination zusammen auftreten können, sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die erfindungsgemäße Zuführvorrichtung umfasst einen Positionierkolben zum Festhalten eines Befestigungselements während des Setzvorgangs, eine Fangklammer zum Vorpositionieren des Befestigungselements für den Positionierkolben und ein Gehäuse zum Halten des Po- sitionierkolbens und der Fangklammer, wobei das Gehäuse einen Zuführkanal zum Zuführen der Befestigungselemente zur Fangklammer aufweist und der Positionierkolben zum Positionieren des Befestigungselements relativ zum Gehäuse verschiebbar ist, wobei der Positionierkolben mit der Fangklammer derart gekoppelt ist, daß bei Vor- und Rückbewegung des Positionierkolbens die Fangklammer im wesentlichen unabhängig von der axialen Vorwärtsbewegung des Befestigungselementes zu öffnen und zu schließen ist. Mit Hilfe des Zuführkanals wird ein Befestigungselement der Fangklammer zugeführt. Hierbei kann das Befestigungselement beispielsweise mit Hilfe eines Magazins oder über einen druckluftbetriebenen Schlauch zugeführt werden. Die Fangklammer hat die Aufgabe, das Befestigungselement zu fangen, d.h. es zu greifen, und es für den Positionierkolben vorzupo- sitionieren. Beim Fangen des Befestigungselementes öffnet das Befestigungselement die Fangklammer ein wenig, um anschließend in der Fangtasche einzurasten. Der Positionierkolben hingegen führt den eigentlichen Positionier- bzw. Setzvorgang durch, indem er das Befestigungselement ergreift und es in Richtung des Werkstückes bewegt. Das Befestigungselement kann an- schließend mit dem Werkstück verbunden werden. Mit Hilfe des Positionierkolbens kann beispielsweise der bei einem Setzverfahren erforderliche Abstand zwischen Befestigungselement und Werkstück eingestellt bzw. die erforderliche räumliche Bahn des Befesti- gungselements in Bezug auf das Werkstück zeitlich vorgegeben werden.
Durch das Zusammenwirken der Fangklammer und des Positionierkolbens wird eine hohe Reproduzierbarkeit der Position und der axialen Ausrichtung des Befestigungselements selbst bei kurzen Befestigungselementen mit großem Durchmesser oder bei Befestigungselementen mit sich über die Länge stark änderndem Durchmesser erreicht. Ein Verkippen oder Verkannten des Befesti- gungselements in der Zuführvorrichtung wird vermieden, wodurch Störungen im Setzablauf vermieden werden und der Verschleiß der Zuführvorrichtung verringert wird. Die Vorpositionierung des Befestigungselements durch die Fangklammer ermöglicht ein hohes Maß an Po- sitioniergenauigkeit des Befestigungselements im Positionierkolben . Das Verhältnis einer typischen Länge eines Befestigungselementes zu seinem Durchmesser beträgt weniger als 2:1, insbesondere 1.5:1, vorzugsweise 1:1. Das Befestigungselement kann z.B. ein Niet, ein Massebolzen, oder eine Schweißmutter sein.
Erfindungsgemäß ist der Positionierkolben mit der Fangklammer gekoppelt, so daß der Positionierkolben die Fangklammer öffnen und schließen kann. Hiermit wird vermieden, daß das Befestigungselement als solches die Fangklammer öffnet bzw. schließt und somit unnötige Kräfte der Fangklammer auf das Befestigungselement, die zu einer Ungenauigkeit der Positionie- rung des Befestigungselements im Positionierkolben führen können, einwirken. Die Öffnung der Fangklammer erfolgt somit nicht mit Hilfe des Befestigungselements, sondern direkt durch den Positionierkolben. Der Positionierkolben und die Fangklammer bilden so- mit eine Doppelzange bzw. Doppelklammer, die eine hohe Repetitionsrate des Setzverfahrens mit einer hohen Positioniergenauigkeit der Befestigungselemente auf dem Werkstück verbindet. Durch die hohe Positioniergenauigkeit während des Setzvorgangs wird ein ge- nauer Sitz des Befestigungselements erzielt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Positionierkolben eine Führung und die Klammer eine Innenkontur mit einem Druckabschnitt auf, wobei die Führung bei der Vorwärtsbewegung des Positionierkolbens zur Öffnung der Fangklammer gegen den Druckabschnitt drückt. Durch die Führung und den Druckabschnitt der Innenkontur wird eine Kopplung zwischen Positionierkolben und Fangklammer erzielt. Diese Kopplung bewirkt, daß bei einer Vorwärtsbewegung des Positionierkolbens, beispielsweise in Rieh- tung des Werkstücks hin, die Fangklammer von dem Positionierkolben unabhängig vom Befestigungselement geöffnet wird. Das Schließen der Fangklammer beim Zurückziehen des Positionierkolbens erfolgt vorzugs- weise durch Federkraft.
Durch das Öffnen der Fangklammer wird das Befestigungselement von der Fangklammer freigegeben, so daß anschließend der Positionierkolben das Befestigungs- element positionieren kann. Das Positionieren des Befestigungselements erfolgt beispielweise durch Anschweißen des Befestigungselements. Geeigneter Weise wird der Positionierkolben derart in der Fangklammer angeordnet, daß durch ihre Vorwärtsbewegung die Fang- klammer aufklappt. Anschließend wird das Befestigungselement positioniert, insbesondere fügetechnisch mit dem Werkstück verbunden. Beispielsweise kann das Befestigungselement mit Hilfe eines Lichtbogenschweißverfahrens, durch Widerstandsschweißen oder durch Löten mit dem Werkstück verbunden werden. Der Vorteil der Kopplung zwischen Positionierkolben und Fangklammer besteht darin, daß das Befestigungselement außer den Haltekräften des Positionierkolbens keine weiteren Kräfte erfährt.
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Zuführvorrichtung wird die Führung durch eine Verbreiterung des Außendurchmessers des Positionierkolbens gebildet. Mit Hilfe des verbreiterten Außen- durchmessers des Positionierkolbens wird bei deren Vorwärtsbewegen eine Kraft auf den Druckabschnitt der Fangklammer ausgeübt, bevor das Befestigungselement durch die geöffnete Fangklammer geschoben wird. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Führung in Bezug auf die Fangklammer eine schräge Kante auf. Hierbei ist es unerheblich ob die Führung oder der Druckabschnitt oder beide ange- schrägt sind. Wichtig ist lediglich, daß durch die Führung ein möglichst reibungsarmes Öffnen der Fangklammer erzielt wird. Alternativ können der Druckabschnitt und die Führung mit Hilfe von gelagerten Rollen oder Kugeln aufeinander abrollen, welches einen Verschleiß der aufeinander ableitenden Flächen verringert und somit die Haltbarkeit der Zuführvorrichtung steigert.
Erfindungsgemäß weist die Fangklammer eine Fangtasche zum Fangen des Befestigungselements auf. Die Fangklammer hat die Aufgabe ein schnell, etwa durch Druckluft angeliefertes Befestigungselement, sicher zu fangen und es lagerichtig vorzupositionieren, damit der Positionierkolben das Befestigungselement mit hoher Präzision vor dem Setzvorgang aufnehmen kann. Die Fangtasche trägt zu einer zuverlässigen Vorpositionierung während des Fangens bei. Vorteilhafterweise ist diese Fangtasche dem aufzunehmenden Befestigungselement angepasst. Beispielsweise bildet die Fangtasche das Profil des Befestigungselements, insbesondere den vorderen äußeren Teil des Befestigungselements, ab. Durch den For schluss wird ein zuverlässiges Fangen des Befestigungselements sowie eine hinreichend genaue Vorpositionierung des Befe- stigungselements für den Positionierkolben ermöglicht .
In einer speziellen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Zuführvorrichtung wird die Fangklammer durch min- destens zwei am Gehäuse schwenkbar gelagerte Schenkel gebildet. Die Schenkel sind in der Lage, das Befestigungselement festzuhalten sowie das Befestigungselement freizugeben. Bei einer Vorwärtsbewegung werden die Schenkel so verkippt, daß das Befestigungselement freigegeben wird. Der Positionierkolben schiebt das Befestigungselement in Richtung des Werkstücks .
In einer vorteilhaften speziellen Ausgestaltung der Erfindung weist die Fangklammer eine Feder auf zum Festklemmen des Befestigungselements. Mit Hilfe der Feder wird das Befestigungselement beim Fangen sowie bei der Vorpositionierung für den Positionierkolben festgeklemmt. Aufgrund der durch die Feder induzierten Elastizität der Fangklammer wird das Befesti- gungselement sicher gefangen.
In einer besonderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Zuführvorrichtung weist der Positionierkolben Spannarme zum Festhalten des Befestigungselements auf. Die Spannarme können als besonders steif ausgestaltete Biegefedern ausgebildet sein, mit denen das Befestigungselement sicher festgehalten wird und präzise positioniert wird. Die Spannarme haben die Funktion, etwaige Ungenauigkeiten bei der Vorpositionie- rung des Befestigungselements auszugleichen und das Befestigungselement an eine vorgegebene Position zu rücken. Je genauer die Vorpositionierung ist, desto steifer können die Spannarme gewählt werden, welches zu einer höheren Präzision bei der Positionierung führt. Bei Elektroschweißverfahren führt die höhere Steifigkeit der Spannarme zu einem besseren Kontaktwiderstand zwischen Werkzeug und Befestigungselement, wodurch der Verschleiß des Werkzeugs reduziert wird. In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Zuführvorrichtung weisen die Spannarme Einführfasen zur Führung des Befestigungselements in den Positionierkolben auf. Mit Hilfe der Einführfasen wird eine Auf- nähme des Befestigungselements durch den Positionierkolben von der Fangklammer erleichtert. Sie helfen dem Positionierkolben im Fall einer ungenauen Vorpositionierung bei der Aufnahme des Befestigungselements .
In einer speziellen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Zuführvorrichtung ist das Befestigungselement ein anschweißbarer oder anlötbarer Bolzen, insbesondere mit einem Verhältnis von Länge zu Durchmesser kleiner 2, vorzugsweise kleiner 1. Alternativ kann das Befestigungselement eine anschweißbare oder anlötbare Mutter sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Positionieren ei- nes Befestigungselements auf ein Werkstück umfasst folgende Verfahrensschritte: Ein Befestigungselement wird über einen Zuführkanal der Fangklammer zugeführt und von der Fangklammer durch Verrasten in der Fangtasche gefangen; die Fangklammer positioniert das Be- festigungselement für den Positionierkolben vor und der Positionierkolben ergreift das Befestigungselement; die Fangklammer wird bei Vor- und Rückbewegung des Positionierkolbens im wesentlichen unabhängig von der axialen Vorwärtsbewegung des Befestigungselemen- tes geöffnet und verschlossen und das Befestigungselement wird in Richtung des Werkstücks; das Befestigungselement wird mit einem üblichen fügetechnischen Verfahren mit dem Werkstück verbunden; der Positionierkolben bewegt sich zurück in ihre Ausgangslage, wobei sich die Fangklammer schließt. In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist der Positionierkolben rohrförmig ausgebildet. Der Innendurchmesser des Positionierkolbens entspricht in etwa deren Außendurchmesser des oberen Endes des zu positionierden Befestigungselements. Durch einfaches Anschlitzen des rohrförmigen Positionierkolbens werden Spannarme gebildet, die die erforderliche Elastizität des Positionierkolbens bei der Aufnahme und Festhalten eines Befestigungselements bewirken.
Für eine hohe Geschwindigkeit beim Positionieren eines Befestigungselements ist eine schnelle Zuführung des Befestigungselements zur Fangklammer zweckmäßig. Je nach Art der Zuführung muss die Fangklammer auf die Form des Befestigungselements abgestimmt sein, damit ein Fangen des Befestigungselements zügig und sicher erfolgt. Der Positionierkolben ergreift das Befestigungselement in der Fangklammer. Die Vor- positionierung des Befestigungselements bewirkt eine höhere Genauigkeit der Positionierung des Befestigungselements durch den Positionierkolben. Durch das Zusammenwirken von Positionierkolben und Fangklammer werden zusätzliche, über das Halten hinausgehende Kräfte auf das Befestigungselement und die Spannarme vermieden. Der Positionierkolben öffnet die Fangklammer während das Befestigungselement in Richtung auf das Werkstück verschoben wird. Bei der Verschiebung des Befestigungselements in Richtung auf das Werk- Stücks wird das Befestigungselement von dem Positionierkolben fest und sicher gehalten.
Zur Befestigung des Befestigungselements am Werkstück sind gängige fügetechnische Verfahren anwendbar. Ins- besondere Widerstandsschweißen, Lichtbogenschweißen oder Löten erweisen sich als zweckmäßig. Alternativ sind Klemmverfahren oder Klebeverfahren ebenso einsetzbar. Durch die Zurückbewegung des Positionierkolbens in die Ausgangslage wird die Fangklammer freige- geben und federt in die geschlossene Lage zurück. Die Fangklammer kann dann ein neues Befestigungselement aufnehmen .
Weitere Besonderheiten oder vorteilhafte Ausgestal- tungen werden anhand der folgenden Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung soll nicht den Erfindungsgegenstand beschränken, sondern soll nur exemplarisch die Erfindung veranschaulichen.
Schematisch im Längsschnitt zeigt
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Zuführvorrichtung, bei der eine Fangklammer ein Befestigungselement hält;
Fig. 2 die Zuführvorrichtung nach Fig. 1, bei der der Positionierkolben mit dem Befestigungselement in Richtung des Werkstücks verschoben ist;
Fig. 3 die Zuführvorrichtung nach Fig. 1 und Fig. 2, bei der der Positionierkolben vom Werkstück weg verschoben ist; und
Fig. 4 eine Ansicht des in Fig. 3 markierten Details A. Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Zuführvorrichtung schematisch im Längsschnitt mit einer Fangklammer 5, die ein Befestigungselement 2 mit Hilfe einer Fangtasche 8 haltert, und mit einem Positionierkolben 6, der mit Hilfe von Spannarmen 13 das Befestigungselement 2 ergriffen hat. Das Befestigungselement 2 wird über einen Zuführkanal 4 der Fangklammer 5 zugeführt, bevor der Positionierkolben 6 nach der Vorpositionierung des Befestigungselements 2 durch die Fangtasche 8 der Fangklammer 5 das Befestigungselement 2 ergreift. Die Fangklammer 8 weist an einer Lagerung 17 schwenkbar gelagerte Schenkel 7 auf, die mit Hilfe einer Feder 9 gegen das Befestigungselement 2 drük- ken. Die Feder 9 ist als eine in einer Umfangsnut um die Fangklammer 5 verlaufende Spiralfeder ausgebildet. Die Schenkel 7 weisen Fangtaschen 8 auf, die auf die Form des Befestigungselements 2 abgestimmt sind, um eine besonders präzise Vorpositionierung des Befestigungselements 2 zu erzielen. Die Fangklammer 5, der Positionierkolben 6 sowie der Zuführkanal 4 sind mit einem Gehäuse 3 verbunden, wobei der Positionierkolben 6 gegenüber dem Gehäuse 3 verschiebbar ist, insbesondere eine Bewegung vor und zurück in Richtung auf ein Werkstück 11 durchführen kann. Die Spannarme 13 sind an ihren Enden mit Einführfasen 14 ausgestattet, die ein Ergreifen des Befestigungselements 2 erleichtern. Der Positionierkolben 6 weist eine konische Führung 10 mit einer schrägen Kante 12 auf, mit der die Schenkel 7 mit Hilfe eines Druckab- Schnitts 15 verkippt werden können. Durch die Kopplung des Positionierkolbens 6 mit der Fangklammer 5 durch die Führung 10 und den Druckabschnitt 15 wird ein Öffnen der Fangklammer 8 bei einer Vorwärtsbewegung dem Positionierkolben 6 in Richtung des Werk- stück 11 bewirkt. Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Zuführvorrichtung nach Fig. 1 mit dem Unterschied, daß der Positionierkolben 6 in Richtung auf das Werkstück 11 verschoben ist. Die Schenkel 7 wurden von dem Positionierkolben 6 unabhängig von der Bewegung des Befestigungselements 2 gegen die Kraftwirkung der Feder 9 geöffnet. Das Befestigungselement 2 wird von den Spannarmen 13 festgehalten .
Fig. 3 zeigt eine Zuführvorrichtung nach Fig. 1 und Fig. 2, bei der der Positionierkolben 6 vom Werkstück 11 weg verschoben ist, womit der Zuführkanal 4 für die Zuführung des Befestigungselements 2 freigeben ist. Das Befestigungselement 2 wird von der Fangklam- mer 5 gehalten und wird von dieser vorpositioniert, damit anschließend der Positionierkolben 6 das Befestigungselement 2 mit seinen Spannarmen 13 ergreifen kann, wozu die Einführfasen 14 in vorteilhafter Weise beitragen .
Fig. 4 zeigt eine Ansicht des in Fig. 3 markierten Details A mit dem Schenkel 7, der die Fangtasche 8 aufweist, in der das Befestigungselement 2 eingerastet ist. Der Einrastmechanismus der Fangtasche 8 wird durch das Zusammenwirken der oberen Kante 18 der Fangtasche 8, der unteren Kante 19 der Fangtasche 8 und der Feder 9 hergestellt, indem das Befestigungselement 2 in seiner Formgebung der Fangtasche 8 an- passt und in dieser mit der Feder 9 gehalten wird. Wird das Befestigungselement 2 vorpositioniert, d.h. in die Fangtasche 8 eingebracht, wird der Schenkel 7 vom Befestigungselement 2 zunächst etwas zur Seite weg gedrückt; anschließend wird es in der von der oberen 18 bzw. unteren Kante 19 der Fangtasche 8 ge- bildeten Mulde sicher gehalten. Das Einrasten 2 be- wirkt eine präzise axiale Ausrichtung des Befestigungselements 6. Das Öffnen der Fangklammer 5 wird nicht durch das Befestigungselement 2 sondern durch den Positionierkolben 6 bewirkt. Damit ist das Vorpo- sitionieren des Befestigungselementes 2 für den Positionierkolben 6 getrennt vom Positionieren des Befestigungselementes 2 in Richtung eines Werkstücks 11.
Die Erfindung betrifft eine Zuführvorrichtung 1 um- fassend einen Positionierkolben 6 zum Festhalten eines Befestigungselements 2 während des Positionie- rens , eine Fangklammer 5 zum Vorpositionieren des Befestigungselements 2 für den Positionierkolben 6 und ein Gehäuse 3 zum Halten des Positionierkolbens 6 und der Fangklammer 5, wobei das Gehäuse 3 einen Zuführkanal 4 zum Zuführen der Befestigungselemente 2 zur Fangklammer 5 aufweist und der Positionierkolben 6 zum Positionieren des Befestigungselements 2 relativ zum Gehäuse 3 verschiebbar ist, wobei daß bei Vor- und Rückbewegung des Positionierkolbens 6 die Fangklammer 5 im wesentlichen unabhängig von der axialen Vorwärtsbewegungen des Befestigungselementes 2 offenbar und schließbar ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß durch die Kopplung des Positio- nierkolbens 6 und Fangklammer 5 ein besonders schnelles und zuverlässiges Positionieren eines Befestigungselements 2, insbesondere mit relativ geringem Verhältnis von Länge zu Durchmesser, ermöglicht wird. Bezugszeichenliste
I Zuführvorrichtung 2 Befestigungselement
3 Gehäuse
4 Zuführkanal
5 Fangklammer
6 Positionierkolben 7 Schenkel
8 Fangtasche
9 Feder
10 Führung
II Werkstück 12 schräge Kante
13 Spannarme
14 Einführfasen
15 Druckabschnitt
16 Innenkontur 17 Lagerung
18 obere Kante der Fangtasche 8
19 untere Kante der Fangtasche 8
D Durchmesser des Befestigungselementes 2
L Länge des Befestigungselementes 2

Claims

Patentansprüche
1. Zuführvorrichtung (1) für ein Befestigungselement (2) umfassend einen Positionierkolben (6) zum Festhalten des Befestigungselements (2) während des Positioniervorgangs, eine Fangklammer (5) mit einer Fangtasche (8) zum Vorpositionieren des Befestigungselements (2) für den Positionierkolben (6) und ein Gehäuse (3) zum Halten des Posi- tionierkolbens (6) und der Fangklammer (5), wobei das Gehäuse (3) einen Zuführkanal (4) zum Zuführen des Befestigungselementes (2) zur Fangklammer (5) aufweist und der Positionierkolben (6) zum Positionieren des Befestigungselements (2) rela- tiv zum Gehäuse (3) verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionierkolben (6) mit der Fangklammer (5) derart gekoppelt ist, daß bei Vor- und Rückbewegung des Positionierkolbens (6) die Fangklammer (5) im wesentlichen unabhängig von der axialen Vorwärtsbewegungen des Befestigungselementes (2) zu öffnen und zu schließen ist .
2. Zuführvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionierkolben (6) eine Führung (10) und die Fangklammer (5) eine Innenkontur (16) mit einem Druckabschnitt (15) aufweist, wobei die Führung (10) bei der Vorwärtsbewegung des Positionierkolbens (6) zur Öff- nung der Fangklammer (5) gegen den Druckabschnitt (15) drückt.
3. Zuführvorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (10) durch eine Verbreiterung des Außendurchmessers des Positionierkolbens (6) gebildet wird.
4. Zuführvorrichtung (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (10) durch eine Auswölbung am Positionierkolben (6) gebildet wird .
5. Zuführvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (10) in Bezug auf die Fangklammer (5) eine schrä- ge Kante (12) aufweist.
6. Zuführvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Fangtasche (8) dem aufzunehmenden Befesti- gungselement (2) angepasst ist.
7. Zuführvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fangklammer (5) durch mindestens zwei am Gehäuse (3) schwenkbar gelagerte Schenkel (7) gebildet wird.
8. Zuführvorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schenkel (7) eine Fangtasche (8) für die Aufnahme des Befestigungsele- ments (2) aufweist.
9. Zuführvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fangklammer (5) eine Feder (9) zum Schließen und/oder zum Festklemmen des Befestigungselements (2) auf- weist.
10. Zuführvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Posi- tionierkolben (6) Spannarme (13) zum Festhalten des Befestigungselements (2) aufweist.
11. Zuführvorrichtung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannarme (13) Einführfasen (14) zur Führung des Befestigungselements (2) in den Positionierkolben (6) aufweist.
12. Zuführvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionierkolben (6) rohrförmig ausgebildet ist.
13. Zuführvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungselement (2) ein anschweißbarer oder anlötbarer Bolzen ist, insbesondere mit einem Ver- hältnis von Länge zu Durchmesser kleiner 2, vorzugsweise kleiner 1.
14. Zuführvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Befe- stigungselement (2) eine anschweißbare oder anlötbare Mutter ist.
15. Verfahren zum Zuführen eines Befestigungselementes auf ein Werkstück (11) umfassend folgende Verfahrensschritte: a.ein Befestigungselement (2) wird über einen Zuführkanal (4) der Fangklammer (5) zugeführt und wird von der Fangklammer (5) durch Verrasten in einer Fangtasche (8) gefangen; b.die Fangklammer (5) positioniert das Befestigungselement (2) für einen Positionierkolben (6) vor und der Positionierkolben (6) ergreift das Befestigungselement (2); c . die Fangklammer (5) wird bei Vor- und Rück- bewegung des Positionierkolbens (6) im wesentlichen unabhängig von der axialen Vor- wärtsbewegung des Befestigungselementes (2) geöffnet und verschlossen und das Befestigungselement (2) wird in Richtung des Werkstücks (11) verschoben; d. das Befestigungselement (2) wird mit einem üblichen fügetechnischen Verfahren mit dem Werkstück (11) verbunden; e . der Positionierkolben (6) bewegt sich zurück in ihre Ausgangslage, wobei sich die Fang- klammer (5) schließt.
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