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Title:
DEVICE AND METHOD FOR DELIVERING A BOLT-SHAPED ELEMENT HAVING A HEAD TO A PROCESSING UNIT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/061870
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is a device for delivering a bolt-shaped element (S) having a head (K) to a processing unit (2), particularly for delivering a screw (S) to the set-head (2) of a press (1). The inventive device comprises a connecting piece (12) to which the bolt-shaped element (S) is delivered head (K) first in a charging direction (R1) and which runs transversely into a conveying channel (16). A holding position for the bolt-shaped element (S) is arranged at a convergence location (14), from where said element (S) is conveyed to the processing unit (2) in a transversal direction (R2) which is perpendicular to the charging direction (R1) by means of a feed element (20). The invention also relates to a method for delivering a bolt-shaped element.

Inventors:
Weber, Gotthard (Regensburg, DE)
Application Number:
PCT/EP2003/000797
Publication Date:
July 31, 2003
Filing Date:
January 27, 2003
Export Citation:
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Assignee:
BERGNER VERBINDUNGSTECHNIK GMB (DE)
WEBER GOTTHARD (DE)
International Classes:
B21J15/32; B23P19/00; (IPC1-7): B21J15/32; B23P19/00
Domestic Patent References:
WO1999061197A11999-12-02
WO1994003306A11994-02-17
Foreign References:
DE3937903A11991-05-02
Attorney, Agent or Firm:
TERGAU & POHL (Mögeldorfer Hauptstrasse 51, Nürnberg, DE)
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Claims:
Ansprüche
1. Vorrichtung zum Zuführen eines bogenförmigen Elements (S) mit einem Kopf (K) zu einer Verarbeitungseinheit (2), insbesondere zum Zuführen einer Schrau be (S) zu einem Setzkopf (2) einer Presse (1), wobei das bolzenförmige Element (S) entlang einer Schussrichtung (R1) der Vorrichtung zuführbar ist und diese ei nen Förderkanal (16) aufweist, der zur Aufreihung mehrerer bolzenförmiger Ele mente (S) mit aneinander liegenden Köpfen (K) und deren Weiterförderung zur Verarbeitungseinheit (2) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass fluchtend mit der Schussrichtung (R1) ein Anschlussstück (12) vorgese hen ist, das an einer Mündungsstelle (14) an den Förderkanal (16) ange schlossen ist und quer in diesen mündet, an der Mündungsstelle (14) ein Anschlag (13) für das mit dessen Kopf (K) voran zuzuführende bolzenförmige Element (S) angeordnet ist, und zur Weiterförderung des bolzenförmigen Elements (S) zur Verarbeitungs einheit (2) ein Vorschubelement (21) vorgesehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen im Anschlussstück (12) an der Mündungsstelle (14) vorgesehenen Schlitz (18) zur Weiterförderung des bolzenförmigen Elements (S) quer zu dessen Er streckung und quer zur Schussrichtung (R1) in einer Querrichtung (R2) zur Ver arbeitungseinheit (2).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das bolzenförmige Element (S) am Anschlag (13) in einer Halteposition haltbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das bolzenförmige Element (S) in der Halteposition am Anschlag (13) me chanisch, magnetisch, und/oder durch Unteroder Überdruck haltbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an die Mündungsstelle (14) ein Halteelement (19) für das bolzenförmige Element (S) vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (19) als in den Förderkanal (16) hineinreichendes Druck stück ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussstück (12) in einen bogenförmigen Abschnitt (15) des För derkanals (16) mündet.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorschubelement als Dreharm (21) ausgebildet ist, der in den bogen förmigen Abschnitt (15) des Förderkanals (16) eingreift.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Dreharm (21) durch einen Hubzylinder (22) betätigbar ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Förderkanal (16) eine TNut (25) zur Führung des Kopfes (K) des bol zenförmigen Elements (S) aufweist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch ein Zuführgerät (7) zum Magazinieren und Zuführen mehrerer bolzenförmiger Elemente (S).
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen Schlauch (8) als Zuführleitung zwischen Zuführgerät (7) und einer den Förderkanal (16) umfassenden Zuführvorrichtung (5), insbesondere zum stück weisen Zuführen jeweils eines einzelnen bolzenförmigen Elements (S).
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (7B) zur Steuerung der Betriebsprozesse, insbesondere der Synchronisation des Zuführgeräts (7) mit einer den Förderkanal (16) umfassen den Zuführvorrichtung bzw. mit der Taktung der Presse (1).
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (7B) am Zuführgerät (7) angeordnet ist und dass das Zuführgerät (7) und die Presse (1) über mehrere Leitungen mit einander verbunden sind, beispielsweise eine Signalleitung (9) und eine Stanzkopfsteuerleitung (10).
15. Verfahren zum Zuführen eines bolzenförmigen Elements (S) mit einem Kopf (K) zu einer Bearbeitungseinheit (2), insbesondere zum Zuführen einer Schraube (S) zu einem Setzkopf (2) einer Presse (1), bei dem mehrere bolzenförmige Ele mente (S) mit aneinander liegenden Köpfen (K) in einem Förderkanal (16) aufge reiht und zur Verarbeitungseinheit (2) weitergefördert werden, dadurch gekennzeichnet, dass das bolzenförmige Element (S) von einem Zuführgerät (7) mit dem Kopf (K) voraus unmittelbar in den Förderkanal (16) eingeschossen wird.
Description:
Beschreibung Vorrichtung und Verfahren zum Zuführen eines bolzenförmigen Elements mit ei- nem Kopf zu einer Verarbeitungseinheit Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zuführen eines bolzenförmigen Elements mit einem Kopf zu einer Verarbeitungseinheit, insbesondere zum Zuführen einer Schraube zu einem Setzkopf einer Presse, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11.

Befestigungselemente, wie z. B. Schrauben, werden häufig maschinell einer Verarbei- tungsmaschine oder einer Verarbeitungseinheit in einer Bearbeitungsmaschine zuge- führt. Aus der DE 30 04 549 C2 ist z. B. eine Vorschubeinrichtung zum diskontinuierli- chen, schrittweisen Zuführen von einem oder mehreren länglichen Werkstücken auf einem vorgegebenen Weg an eine oder mehrere Verarbeitungsmaschinen, z. B. Ab- schermaschinen, Stanz-, Stoß-, Präge-, Press-oder Stempelmaschinen, Bohrmaschi- nen und/oder Schweißmaschinen, bekannt. Das Werkstück wird der Verarbeitungsma- schine hierbei in dessen Längsrichtung zugeführt. Die Vorrichtung ist daher nicht für eine Verarbeitungsmaschine, z. B. eine Presse, geeignet, die für eine Querzuführung eines Werkstücks, z. B. einer Schraube oder eines Bolzens, konstruiert ist.

Eine Vorrichtung zum Zuführen bolzenförmiger Elemente in deren Querrichtung zu ei- ner Presse ist z. B. aus der EP 0 771 245 B1 bekannt. Hierbei wird ein bolzenförmiges Element in einer Ladebuchse aufgenommen, die in mehreren Richtungen verschiebbar ist. Die Vorrichtung ist damit aufwändig aufgebaut. Durch die Förderung jedes einzel- nen bolzenförmigen Elements mittels der in mehreren Achsen beweglichen Ladebuch- se ist zudem die Förderleistung der Vorrichtung, d. h. die erreichbare Taktrate, einge- schränkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zuführen einer Schraube zu einer Bear- beitungseinheit mit wenig konstruktivem Aufwand und mit einer hohen Taktrate zu er- möglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Hierzu weist die Vorrichtung ein Anschlussstück auf, das fluchtend mit einer Schussrichtung verläuft, in der ein bolzenförmiges Element der Vorrichtung über einen Schlauch zuführbar ist. Das Anschlussstück mündet quer in einen Förder- kanal. An der Mündungsstelle ist ein Anschlag zum Stoppen des mit dessen Kopf voran zuzuführenden Elements angeordnet. Zur Weiterförderung des Elements zu einer Ver- arbeitungseinheit ist ein Vorschubelement vorgesehen.

Die Zuführung mit dem Kopf voran hat den Vorteil, dass eine Beschädigung des bol- zenförmigen Elements, insbesondere eines Gewindes einer Schraube, bei der Auf- nahme in die Vorrichtung ausgeschlossen ist. Im Sinne einer hohen erreichbaren Tak- trate ist es des Weiteren von Vorteil, dass zur Aufnahme des Elements keinerlei inner- halb der Vorrichtung bewegbare Ladebuchse erforderlich ist. Das bolzenförmige Ele- ment wird daher unmittelbar mit dem Kopf voran in den Förderkanal eingeschossen.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Weiterförderung des bolzenförmigen Elements vom Anschlag an der Mündungsstelle durch den Förderkanal zu einer Bear- beitungseinheit auf einfache Weise dadurch ermöglicht, dass das Anschlussstück einen Schlitz aufweist. Das bolzenförmige Element, das in dessen Längsrichtung in einer Schussrichtung der Vorrichtung bis zum Anschlag zuzuführen ist, ist ab dem Anschlag quer zur Schussrichtung durch den Schlitz des Anschlussstücks hindurch in einer Quer- richtung weiter zur Verarbeitungseinheit förderbar. Nach Aufnahme des bolzenförmigen Elements am Anschlag und vor dessen Weiterförderung durch den Förderkanal zur Verarbeitungseinheit ist keine Positions-oder Orientierungsänderung des Elements erforderlich. Der Fördervorgang ist daher mit hoher Taktrate durchführbar.

Um das bolzenförmige Element an der Mündungsstelle in genau definierter Lage an den Förderkanal zu übergeben, ist dieses vorteilhafterweise am Anschlag in einer Hal- teposition haltbar. Hierzu sind insbesondere mechanische oder magnetische Halteele- mente vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich wird das Element zweckdienlicherweise durch anstehenden Überdruck im Anschlussstück und/oder durch Unterdruck am An- schlag fixiert. Um eine unkontrollierte Weiterbewegung des Elements nach der Mün- dungsstelle sicher zu verhindern ist nach einer vorteilhaften Weiterbildung alternativ

oder zusätzlich zur Halterung am Anschlag ein Halteelement im Anschluss an die Mün- dungsstelle vorgesehen, das bevorzugt als in den Förderkanal hineinreichendes Druck- stück ausgebildet ist.

Die Schussrichtung, in der das bolzenförmige Element in die Vorrichtung eingebracht wird, ist zumindest annähernd senkrecht zur Querrichtung, in der das Element vom An- schlag an der Mündungsstelle aus weitergefördert wird. Um das Element mit möglichst wenigen weiteren Umlenkungen zur Verarbeitungseinheit weiterzufördern, ist der För- derkanal nach der Mündungsstelle vorteilhafterweise bogenförmig ausgeführt. Durch die bogenförmige Ausgestaltung ist zudem eine kompakte Bauweise möglich und die Gesamteinbaulänge der Vorrichtung gering gehalten. Der Vorschub des Elements im Förderkanal wird bevorzugt auf einfache Weise durch einen in den bogenförmigen Ab- schnitt des Förderkanals eingreifenden Dreharm als Vorschubelement bewirkt, wobei der Dreharm durch einen Hubzylinder betätigbar ist. Anstelle eines bogenförmigen Ab- schnitts des Förderkanals kann auch ein gerader Abschnitt des Förderkanals zum Ein- schießen des bolzenförmigen Elements vorgesehen sein. In diesem Fall ist das Vor- schubelement direkt durch den Hubzylinder linear betätigbar.

Zur Führung des bolzenförmigen Elements im Förderkanal ist bevorzugt eine T-Nut vorgesehen, in der der Kopf des Elements verschiebbar gehalten ist. Der Förderkanal weist also eine Geometrie auf, die es erlaubt, die bolzenförmigen Elemente insbeson- dere an ihrem Kopf hängend zu transportieren. Im Förderkanal werden typischerweise mehrere unmittelbar hintereinander liegende bolzenförmige Elemente geführt. Durch die Führung an deren Kopf werden die einzelnen Elemente zwangsläufig lagerichtig zur Verarbeitungseinheit transportiert.

Zum Magazinieren und Zuführen der bolzenförmigen Elemente ist ein Zuführgerät vor- gesehen, wobei bevorzugt ein Schlauch ais Zufuhrleitung zu einer den Förderkanal umfassenden Zuführvorrichtung vorgesehen ist. Die Elemente werden dabei insbeson- dere vereinzelt zugeführt.

Des Weiteren ist vorzugsweise eine Steuereinheit zur Steuerung der Betriebsprozesse vorgesehen. Diese Steuereinheit dient in erster Linie zur Synchronisierung von Zuführ-

gerät, Zuführvorrichtung und schließlich der Taktung der Presse. Besonders vorteilhaft ist es, dieses Steuergerät nicht an der Presse selbst, sondern am Zuführgerät vorzuse- hen, weil die Presse bei jedem Pressenhub stoßbelastet ist und so an ihr fixierte Teile in Schwingung versetzt. Dieses Schwingen entfällt durch die Anbringung der Steuerung am externen Zuführgerät. Zur Verbindung zwischen Steuerung, Zuführgerät und Presse können mehrere Leitungen vorgesehen sein, insbesondere in Form von Kommunika- tions-oder Versorgungsleitungen, beispielsweise in Form von Signalleitungen oder Stanzkopfsteuerleitungen.

Die Aufgabe wird weiterhin erfindungsgemäß gelöst durch das Verfahren nach An- spruch 11. Die im Hinblick auf die Vorrichtung aufgeführten Vorteile und bevorzugten Weiterbildungen sind sinngemäß auch auf das Verfahren anzuwenden.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen : Fig. 1 schematisch eine Presse mit einem Setzkopf als Verarbeitungseinheit sowie ei- ne Zuführvorrichtung für bolzenförmige Elemente, und Fig. 2 in schematischer Seitenansicht die Zuführvorrichtung gemäß Fig. 1.

Einander entsprechende Teile sind in beiden Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt als Verarbeitungsmaschine eine Presse 1 mit einem insbesondere als so- genanntes Setzmodul ausgebildeten Setzkopf 2 als Verarbeitungseinheit. Die Presse 1 weist ein Werkzeugoberteil 3 und ein Werkzeugunterteil 4 auf, an das als Vorrichtung zum Zuführen von (nicht dargestellten) bolzenförmigen Elementen mit einem Kopf, ins- besondere Schrauben, eine Zuführvorrichtung 5 angeschlossen ist. Die Zuführvorrich- tung 5 führt die bolzenförmigen Elemente dem Setzkopf 2 über ein variables Ver- bindungsmodul 6 zu. Das Verbindungsmodul 6 ist hierzu aus einzelnen, modularen Teilstrecken gebildet, so dass in einfacher Weise unterschiedliche Längen einstellbar sind, um die Verwendung der Zuführvorrichtung 5 in unterschiedlichen Bearbeitungs- maschinen in einfacher Weise zu ermöglichen. Die Zuführvorrichtung 5 umfasst eine

Förderstrecke 16 (vgl. Fig. 2), die im Verbindungsmodul 6 bis zum Setzkopf 2 reicht. Im Betrieb liegen in dieser Förder-oder Sammelstrecke die bolzenförmigen Elemente un- mittelbar aneinander gereiht in definierter Orientierung und werden getaktet durch die Zuführvorrichtung 5 zum Setzkopf 2 vorgeschoben.

Die bolzenförmigen Elemente werden pneumatisch in die Zuführvorrichtung 5 in Schussrichtung R1 aus einem Sortier-und Zuführgerät 7 über einen an der Zuführvor- richtung 5 angeschlossenen Zuführschlauch 8 eingeschossen. Anstelle eines Schlau- ches kann auch ein starrer Zuführkanal vorgesehen sein. Das Sortier-und Zuführ- gerät 7, das beispielsweise einen Vibrationsförderer umfasst, und die Presse 1 sind darüber hinaus über eine Signalleitung 9 und eine Stanzkopfsteuerleitung 10 miteinan- der verbunden. Dem Zuführgerät 7 ist neben einer Bedieneinheit 7A eine Steuereinheit 7B zugeordnet, die zur Steuerung des Betriebsprozesses und insbesondere der Syn- chronisation zwischen Sortier-und Zuführgerät 7, Zuführvorrichtung 5 und Taktung der Presse 1 dient. Im Ausführungsbeispiel ist die Steuereinheit 7B des Sortier-und Zu- führgerätes 7.

Die Fig. 2 zeigt die Zuführvorrichtung 5, der eine Anzahl Schrauben S als bolzen- förmige Elemente mit deren Kopf K voran sukzessive über den Zuführschlauch 8 zuge- führt werden. Der Zuführschlauch 8 ist mittels einer Kupplung 11 mit einem Anschluss- stück 12 verbunden, in dem eine im Sortier-und Zuführgerät 7 vereinzelte Schraube S durch Gasdruck im Zuführschlauch 8 in Schussrichtung R1 weiter vorgeschoben wird, bis diese an einem Anschlag 13 gestoppt wird und sich damit in Halteposition befindet.

Der Anschlag 13 befindet sich an einem an dieser als Mündungsstelle 14 bezeichneten Stelle quer zum Anschlussstück 12 verlaufenden bogenförmigen Abschnitt 15 eines Förderkanals 16.

In der Halteposition an der Mündungsstelle 14 wird die Schraube S in nicht näher dar- gestellter Weise durch anstehenden Überdruck im Zuführschlauch 8, durch Unterdruck am Anschlag 13, durch eine Magnethalterung am Anschlag 13 und/oder durch ein oder mehrere mechanische Halteelemente fixiert. Um einen Unterdruck am Anschlag 13 anlegen zu können, ist mindestens eine Bohrung 17 vorgesehen. Der Anschlag 13

kann Feder-und/oder Dämpfungseigenschaften aufweisen, um ein weiches Auffangen der zugeführten Schraube S zu gewährleisten.

Im Bereich der Mündungsstelle 14 weist das Anschlussstück 12 einen Schlitz 18 auf, durch den die Schraube S in einer senkrecht zur Schussrichtung R1 verlaufenden Querrichtung R2 in den Förderkanal 16 weiter förderbar ist. Um ein unkontrolliertes Nachrutschen der Schraube S von der Mündungsstelle 14 in den Förderkanal 16 zu verhindern, ragt in den bogenförmigen Abschnitt 15 ein als gefedertes Druckstück aus- gebildetes Halteelement 19 hinein. Alternativ oder zusätzlich kann ein aktiv, beispiels- weise pneumatisch, betätigbares Brems-oder Stoppelement oder eine Rücklaufsperre im Förderkanal 16 vorgesehen sein.

In den bogenförmigen Abschnitt 15 des Förderkanals 16 greift ein um einen Drehpunkt 20 bewegliches und als Dreharm ausgebildetes Vorschubelement 21 ein, das durch einen Hubzylinder 22 betätigbar ist. Der maximale Drehwinkel des Vorschubelements 21 beträgt weniger als 90°, so dass auf einfache Weise eine Umsetzung der Linearbe- wegung des Hubzylinders 22 in eine Drehbewegung des Vorschubelements 21 reali- sierbar ist. Hierzu ist mit dem Hubzylinder 22 eine Schubstange 23 verbunden. Zum Anschluss der Schubstange 23 an den Dreharm 21 weist dieser ein Langloch 24 auf.

Anstelle des dargestellten Antriebs des Vorschubelements 21 kann beispielsweise auch ein Zahnstangenantrieb mit einer vom Hubzylinder 22 betätigbaren Zahnstange vorgesehen sein, wobei in diesem Fall der Dreharm 21 eine mit der Zahnstange korre- spondierende Verzahnung aufweist oder mit einem Zahnrad verbunden ist. Mit der teil- weise bogenförmigen Ausbildung des Förderkanals 16 ist eine horizontale Weiter- förderung der Schraube S zum Stanzkopf 2 ohne weitere Umlenkung möglich.

Die Bewegung des Vorschubelements 21 ist mit der Zuführung einzelner Schrauben S durch den Zuführschlauch 8 synchronisiert. Das Vorschubelement 21 befindet sich je- weils vor dem sogenannten Nachladen einer Schraube S durch den Zuführschlauch 8 zur Zuführvorrichtung 5 in einer Position, in der Darstellung oberhalb des Anschlags 13, die es ermöglicht, nach dem Stoppen der Schraube S am Anschlag 13 diese weiter in Richtung zur Presse 1 zu fördern. Im Förderkanal 16 werden die Schrauben S jeweils an deren Kopf K in einer T-Nut 25 geführt. Durch das freie Hängen der aneinanderge- reihten Schrauben S in der T-Nut 25 ist der Förderkanal 16 auf einfache Weise mit ei- ner Überwachungseinrichtung, beispielsweise einem optischen Sensor, ausrüstbar.

Bezugszeichenliste 1 Presse, Bearbeitungsmaschine 2 Stanzkopf, Bearbeitungseinheit 3 Werkzeugoberteil 4 Werkzeugunterteil 5 Zuführvorrichtung 6 Verbindungsmodul 7 Sortier-und Zuführgerät 7A Bedieneinheit 7B Steuereinheit 8 Zuführschlauch 9 Signalleitung 10 Stanzkopfsteuerleitung 11 Kupplung 12 Anschlussstück 13 Anschlag 14 Mündungsstelle 15 Bogenförmiger Abschnitt 16 Förderkanal 17 Bohrung 18 Schlitz 19 Halteelement 20 Drehpunkt 21 Vorschubelement, Dreharm 22 Hubzylinder 23 Schubstange 24 Langloch 25 T-Nut K Kopf R1 Schussrichtung R2 Querrichtung S Schraube, bolzen- förmiges Element