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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Setzkopf gemäß Oberbegriff Patentanspruch
1.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Setzkopf aufzuzeigen, mit dem in rationeller
Weise das Setzen bzw. Montieren sogenannter Klippmuttern an Werkstücken, insbesondere
an Werkstücken
aus einem Flachmaterial möglich
ist. Zur Lösung
dieser Aufgabe ist ein Setzkopf entsprechend dem Patentanspruch
1 ausgebildet.
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Der
erfindungsgemäße Setzkopf
ist sehr universell verwendbar u.a. auch in bzw. unter einer Presse.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 in
vereinfachter Darstellung einen Setzkopf zum Aufbringen bzw.
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Aufschieben
von Klipp-Muttern auf Werkstücke;
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2 und 3 in
vereinfachter Darstellung im Längsschnitt
sowie in Draufsicht das vordere Ende des Setzkopfes der 1;
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4 in
schematischer Darstellung einen Setzkopf an einem Transferbalken
eines für
den Einsatz in bzw. unter einer Presse bestimmten Stufenwerkzeugs;
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5 in
Einzeldarstellung und in Seitenansicht eine Klippmutter;
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6 und 7 jeweils
in vereinfachter Teildarstellung weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Setzkopfes.
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In
den Figuren sind 1 sogenannte Klippmuttern, die im Wesentlichen
aus einem aus Federstahlblech gefertigten Klipp 2 und einem
hülsenartigen Muttergewindestück 3 mit
Innengewinde an diesem Klipp bestehen. Der bügelförmige Klipp 2 bildet
zwei Schenkelabschnitte 4 und 5, die über einen
Jochabschnitt 6 miteinander verbunden sind und von denen der
Schenkelabschnitt 4 plan oder im Wesentlichen plan ausgebildet
ist. Der Schenkelabschnitt 5 ist an seinem freien Ende
bei 5.1 zur Vereinfachung der Montage abgewinkelt. Weiterhin
bildet der Schenkel 5 einen Abschnitt 5.2, der
im Bereich der Abwinklung 5.1 mit dem übrigen Schenkel 5 in
Verbindung steht, sich parallel oder im Wesentlichen parallel zum Schenkel 4 in
Richtung zum Jochabschnitt 6 erstreckt. An dem Abschnitt 5.2 ist
das Muttergewindestück 3 vorgesehen
bzw. angeformt. Im Schenkel 4 ist achsgleich mit der Achse
des Muttergewindestücks 3 eine Öffnung für den Durchtritt
einer in das Muttergewindestück 3 eingreifenden,
aber nicht dargestellten Schraube vorgesehen.
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Der
Schenkelabschnitt 5.1 und das diesem Abschnitt gegenüberliegende
freie Ende 4.1 des Schenkels 4 bilden das vordere
Ende 1.1 der Klippmutter 1. Das rückwärtige Ende 1.2 der
Klippmutter 1 ist von dem die beiden Schenkelabschnitte 4 und 5 verbindenden
Jochabschnitt 6 gebildet.
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Mit 8 ist
in den Figuren ein aus einem Flachmaterial, beispielsweise Metall-
oder Stahlblech hergestelltes Werkstück bezeichnet, an dessen Randbereich
eine oder mehrere Klippmuttern 1 montiert werden, und zwar
derart, dass sich jede Klippmutter 1 im Bereich einer im
Werkstück 8 vorgesehenen Öffnung 9 befindet.
Das Montieren der Klippmuttern 1 erfolgt durch Aufschieben
unter Verwendung des Setzkopfes 10.
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Der
Setzkopf 10 bildet in einem Gehäuse 11 einen Kanal 12 für die Klippmuttern 1.
Der rechteckförmige
bzw. quadratische Querschnitt dieses Kanals ist an die Form der
Klippmuttern 1 derart angepasst, dass die Klippmuttern 1 in
dem Kanal 12 jeweils eine vorgegebene Orientierung aufweisen,
und zwar derart, dass die Klippmuttern 1 mit ihrem vorderen
Ende 1.1 jeweils in einer Förderrichtung A orientiert sind,
in der diese Muttern durch den Kanal 12 bewegt werden.
Weiterhin sind die Klippmuttern 1 im Kanal 12 so angeordnet,
dass sie mit ihrem Schenkel 4 auf der Unterseite 12.1 des
Kanals aufliegen bzw. auf der von dieser Unterseite gebildeten Führungsfläche 12.1 gleitend
in Förderrichtung
A durch den Kanal 12 bewegt werden.
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Der
Kanal 12 endet an der in den Figuren links dargestellten
Setzkopfvorderseite 10.1 bzw. an einer dortigen Abgabe-
oder Montageöffnung 13 und geht
an dem rückwärtigen Ende 10.2 des
Setzkopfes 10 in einen Versorgungskanal über, der
in einem flexiblen Schlauch 14 ausgebildet ist, welcher
den Setzkopf 10 mit einer nicht dargestellten Versorgungseinheit
für die
Klippmutter 1 verbindet.
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Im
Bereich der Setzkopfvorderseite 10.1 bzw. im Bereich der
dortigen Montage- oder Abgabeöffnung 13 ist
der Kanal 12 nicht nur an seinem stirnseitigen Ende, sondern
auch radial bzw. zur Unterseite hin offen, wie dies in den 2 und 3 mit
den Abschnitten 13.1 und 13.2 der Abgabeöffnung 13 bezeichnet
ist. Beidseitig von dem den Kanal 12 zur Unterseite öffnenden
Abschnitt 13.2 der Abgabeöffnung 13 bildet der
Setzkopf 10 jeweils eine Anlagefläche 15. Jeder Anlagefläche 15 liegt
ein beispielsweise pneumatisch betätigbares Einspannelement 16 gegenüber, sodass
bei der Montage der jeweiligen Klippmutter 1 das Werkstück 8 mit
seinem Randbereich zwischen den Anlageflächen 15 und den zugehörigen Einspannelementen 16 aufgenommen
und eingespannt ist. Die beiden Anlageflächen 15 sind hierbei
so ausgebildet, dass die diesen Anlagenflächen abgewandte Seite des Werkstückes 8 in
einer Ebene liegt, die von der Ebene der Führungsfläche 12.1 des Kanals 12 beabstandet
ist, und zwar um ein Maß,
welches gleich oder etwas größer ist
als die Materialstärke
des Schenkels 4, so dass die jeweilige Klippmutter 1 mit
dem Schenkel 4 auf die Unterseite des Werkstücks 8 aufgeschoben
werden kann.
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An
einer der Abgabe- oder Montageöffnung 13 in
Transportrichtung A vorausgehenden und im Kanal 12 gebildeten
Bereitstellungsposition 17 ist ein Vorschubelement vorgesehen,
und zwar bei der dargestellten Ausführungsform in Form einer Schwinge 18,
die durch einen Antrieb, nämlich
bei der dargestellten Ausführungsform
durch einen Pneumatikzylinder 19 und mit einer Steueranordnung,
nämlich
bei der dargestellten Ausführungsform
mit einer Kurbelsteuerung 20 derart bewegbar ist, dass
bei jedem vollen Arbeitshub des Pneumatikzylinders 19 die
zunächst
in einer Ausgangsstellung außerhalb
des Kanals 12 befindliche Vorschubschwinge 18 mit
ihrem Schwingenkopf 18.1 durch eine Öffnung 21 in der Fläche 12.1 in
den Kanal 12 eintritt, sich Schwingenkopf 18.1 dann
in einem Arbeitshub im Kanal 12 in Förderrichtung A bewegt und dabei
die jeweilige in der Bereitstellungsposition 17 befindliche
Klippmutter 1 mitführt
und auf das am Setzkopf 10 bzw. an der dortigen Montageöffnung 13 fixierte
Werkstück 8 aufschiebt.
Nach diesen Arbeitshub bewegt sich der Schwingenkopf 18.1 durch
die Öffnung 21 wieder
aus dem Kanal 12 heraus und kehrt außerhalb des Kanals 12 in
einem Rückhub
an die Ausgangsstellung zurück.
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Der
Bereitstellungsposition 17 in Förderrichtung A vorausgehend
ist im Kanal 12 eine Schleuse oder Wechselsperre 22 gebildet,
die nach jedem Arbeitshub des Pneumatikzylinders 19 bzw.
nach jedem Aufschieben einer Klippmutter 1 oder aber noch während dieses
Aufschiebens für
den Vorschub oder das Vorbewegen einer weiteren Klippmutter 1 an
die Bereitstellungsposition 17 öffnet und eventuell weitere, über den
Versorgungsschlauch 14 in den Kanal 12 bereits
geförderte
bzw. dort magazinartig vorgesehene bzw. magazinierte Klippmutter 1 zurückhält. Die
Wechselsperre 22 ist bei der dargestellten Ausführungsform
von zwei Stößeln 23 und 24 gebildet, die
um die Länge
einer Klippmutter 1 in Transportrichtung A, d.h. in Achsrichtung
des Kanals 12 voneinander beabstandet sind, und synchron
mit der Bewegung der Vorschubklinke 18 gegenläufig bewegt werden,
und zwar derart, dass immer dann, wenn ein Stößel 23 bzw. 24 radial
aus dem Kanal 12 herausbewegt wird und damit den Kanal
freigibt, der andere Stößel 24 bzw. 23 in
den Kanal 12 hineinbewegt ist und damit den Kanal 12 sperrt.
Um die gegenläufige Bewegung
der Stößel 23 und 24 zu
erreichen, sind diese jeweils an einem Ende eines wippenartigen
Hebels 25 angelenkt, der um eine Achse senkrecht zur Längserstreckung
des Kanals 12 und senkrecht zu einer Ebene schwenkbar ist,
in der die Achsen der Stößel 23 und 24 angeordnet
sind. Die Wippe 25 bzw. ein an dieser Wippe vorgesehenes
Führungselement
wirkt mit einer Steuerkurve 26 zusammen, die an einem Schlitten 27 ausgebildet
ist, welcher im Inneren des Gehäuses 11 in
Richtung der Achse des Kanals 12 hin und her verschiebbar
geführt
ist, und zwar mittels Rollen 28 an einer Außenfläche eines den
Kanal 12 bildenden Hohlprofils 29. Der Schlitten 27 ist
weiterhin antriebsmäßig ebenfalls
mit dem Pneumatikzylinder 19 verbunden.
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Die
Arbeitsweise des Setzkopfes 10 lässt sich, wie folgt beschreiben:
Zum
Setzen einer Klippmutter 10 wird der Setzkopf mit seiner
Abgabeöffnung 13 an
dem betreffenden Randbereich des Werkstückes 8 durch Verspannen zwischen
den Anlageflächen 15 und
den Einspannelementen 16 fixiert. Eine Klippmutter 10 befindet
sich bereits an der Bereitstellungsposition 17. Durch Aktivieren
des Pneumatikzylinders 19 wird diese Klippmutter aus der
Bereitsstellungsposition 17 auf das Werkstück 8 mit
der Vorschubschwinge 18 bzw. dem Kopf 18.1 aufgeschoben.
Nach dem Zurückbewegen der
Vorschubschwinge 18 in ihre Ausgangsstellung oder aber bereits
vorher gelangt eine weitere Klippmutter 10 von der Schleuse 22 an
die Bereitstellungsposition 17. Die Vorschubbewegung der
Klippmuttern 1 innerhalb des Kanals 12 erfolgt
z.B. durch Förderluft.
Während
des Betriebes des Setzkopfes 10 werden über den Versorgungsschlauch 14 durch
Einschießen,
d.h. durch Förderluft
ständig
Klippmuttern 1 entweder einzeln oder als Pulk zugeführt, sodass sich
eine genügend
große
Anzahl von Klippmutern 1 im Kanal vor der Schleuse 22 befinden.
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Durch
nicht dargestellte Sensoren wird die Arbeitsweise des Setzkopfes 10 überwacht
und insbesondere auch dahingehend, dass sich vor jedem Arbeitshub
an der Bereitstellungsposition 17 eine Klippmutter 1 befindet.
Die Sensorik überwacht
und steuert dann auch das Versorgen des Setzkopfes 10 mit
Klippmuttern 1 aus der Versorgungseinheit über den
Versorgungsschlauch 14.
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Vorstehend
wurde davon ausgegangen, dass die Klippmuttern 1 während des
Betriebes des Setzkopfes 10 in diesem Setzkopf bzw. in
der dortigen Führung 12 magaziniert
werden, wobei durch die Wechselsperre 22 in jedem Arbeitshub
nur jeweils die erste der magazinierten Klippmuttern 1 an
die Bereitstellungsposition 17 weitergeleitet wird. Grundsätzlich besteht
auch die Möglichkeit,
die Klippmuttern 1 von der Versorgungseinheit jeweils einzeln
und synchron mit dem Arbeitshub des Setzkopfes 10 direkt
an die Bereitsstellungsposition 17 zu fördern bzw. einzuschießen, wobei
dann auf die Schleuseneinheit oder Schleuse 22 verzichtet
werden kann.
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Die 4 zeigt
in sehr schematischer Darstellung die mit 30 und 31 bezeichneten
Transferbalken eines Stufenwerkzeugs. Am Transferbalken 31 ist
ein Setzkopf 10 vorgesehen, an dem beispielsweise während des
Transfers des Werkstückes 8 zwischen
zwei Stufen des Werkzeugs und damit z.B. zur Reduzierung von Taktzeiten
das Montieren der jeweiligen Klippmutter 1 erfolgt. Der
Setzkopf 10 kann dabei auch die Funktion der an dem betreffenden
Bereich des Transferbalkens vorgesehenen Einspann- bzw. Klemmvorrichtung
für das
Werkstück 8 übernehmen.
Analog zur 4 ist es weiterhin möglich, Setzköpfe 10 an
sogenannten Abhebebalken von Folgewerkzeugen vorzusehen, um in die
mit einem solchen Werkzeug hergestellten Bauteile 8 ebenfalls Klippmuttern 1 einzubringen.
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Die 6 zeigt
in vereinfachter Darstellung das vordere Ende 10a.1 eines
Setzkopfes 10a, der sich von dem Setzkopf 10 grundsätzlich nur
dadurch unterscheidet, dass anstelle eines, die jeweilige Klippmutter
aus der Bereitstellungsposition 17a auf das Werkstück 8 aufschiebenden
Vorschubelementes ein Anlage- oder Abstützelement 32 vorgesehen ist,
gegen welches die in der Bereitstellungsposition 17a befindliche
Klippmutter 1 mit ihrem rückwärtigen Ende 1.2 beim
Aufschieben auf das Werkstück 8 anliegt.
Das Aufschieben der Klippmutter 1 erfolgt dabei durch eine
Relativbewegung zwischen dem Werkstück 8 und dem Setzkopf 10,
beispielsweise durch eine entsprechende Vorschubbewegung des Setzkopfes 10a in
der Weise, dass dabei das Werkstück 8 mit
seinem Randbereich auf die Klippmutter 1 aufgeschoben wird.
Das Anlageelement 32 ist Bestandteil eines Hebels 33,
der durch einen Antrieb synchron mit der Zuführung der Klippmuttern 1 bzw.
synchron mit der auch bei dieser Ausführungsform in Zuführrichtung
(Pfeil A) der Klippmuttern 1 vor der Bereitstellungsposition 17a vorgesehen
Schleuse oder Wechselsperre 22 (1) derart
geschwenkt wird (Doppelpfeil B), dass sich beim Zuführen einer
Klippmutter an die Bereitstellungsposition das Anlageelement 32 außerhalb
des Kanals 12a befindet. Durch gesteuerte Klinkenmittel 34 wird
die jeweilige, an die Bereitstellungsposition 17a durch
Förderluft
geförderte
Klippmutter 1 an dieser Position gestoppt. Grundsätzlich besteht
auch die Möglichkeit,
zum Aufschieben der jeweiligen Klippmutter 1 das Werkstück 8 relativ
zum Setzkopf 1 zu bewegen bzw. zuzustellen. Diese Ausbildung
kann insbesondere auch dann zweckmäßig sein, wenn an einem Werkstück 8 mit mehreren
Setzköpfen 10 gleichzeitig
mehrere Klippmuttern 1 montiert werden sollen. Weiterhin
besteht aber auch die Möglichkeit,
für das
Aufschieben der jeweiligen Klippmutter 1 sowohl das Werkstück 8 als auch
den Setzkopf 10 zu bewegen bzw. zuzustellen.
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Die 7 zeigt
in sehr vereinfachter schematischer Darstellung als weitere Ausführungsform einen
Setzkopf 10b, der sich von dem Setzkopf 10a dadurch
unterscheidet, dass der Setzkopf 10b zweigeteilt ausgeführt ist,
und zwar bestehend aus aus einem vorderen Teil 35, der
die Vorderseite 10b.1 und die Bereitstellungsposition 17b.1 bildet,
sowie aus einem rückwärtigen 36,
der auch die Schleuse oder Wechselsperre 22 aufweist. Das
vordere Teil 35 ist an einer beidseitig an dem rückwärtigen Teil
befestigten Führung 37 durch
einen nicht dargestellten Antrieb verschiebbar geführt, und
zwar entsprechend dem Doppelpfeil C in einer Achsrichtung senkrecht zur
Förderrichtung
A aus einer Ladeposition, in der das vordere Teil 35 die
Fortsetzung des rückwärtigen Teils 36 bildet,
in eine Arbeitsposition, die in der 7 mit unterbrochenen
Linien angedeutet ist und in der das vordere Teil 35 von
dem rückwärtigen Teil 36 beabstandet
ist, d.h. sich seitlich oder oberhalb des rückwärtigen Teils 36 befindet.
Die Arbeitsweise des Setzkopfes 10b ist wiederum im Wesentlichen so,
dass in der Ladeposition des Teils 35 in die dortige Bereitstellungsposition 17b jeweils
eine Klippmutter 1 eingebracht wird. Anschließend wird
das Teil 35 in die in der 7 mit unterbrochenen
Linien angedeutete Arbeitsposition bewegt, in der die Führung 37 eine
Abstützung
für das
rückwärtige Ende 1.2 der
jeweiligen Klippmutter 1 bildet, sodass diese dann wiederum
durch Relativbewegung zwischen dem Werkstück 8 und dem Setzkopf 10b auf
das Werkstück aufgeschoben
werden kann.
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Der
Setzkopf 10b bietet den Vorteil, dass dessen wirksame Länge in der
Arbeitsposition lediglich von der axialen Länge des relativ kurzen Teils 35 bestimmt
ist, sodass mit dem Setzkopf 10b auch das Aufschieben von
Klippmuttern 1 nicht nur am Randbereich eines Werkstückes 8,
sondern beispielsweise auch auf den Randbereich, beispielsweise
den geschlossenen Randbereich einer innerhalb des Werkstückes 8 gebildeten
Ausnehmung möglich
ist.
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Die
Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben.
Es versteht sich, dass weitere Änderungen
sowie Abwandlungen möglich
sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke
verlassen wird.
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So
ist es beispielsweise möglich,
ein zum Aufschieben der jeweiligen Klippmutter 1 aus der
Bereitstellungsposition 17 auf das Werkstück 8 verwendetes
Vorschub- oder Aufschubelement so auszubilden, dass es mit seinem
mit den Klippmuttern 1 beim Aufschieben zusammenwirkenden
Abschnitt oder Kopf ständig
in den Kanal 12 hineinreicht, den sich in Transportrichtung
A an die Bereitstellungsposition 17 bewegenden Klippmuttern 1 aber
beispielsweise federnd ausweicht. Weiterhin besteh auch die Möglichkeit,
die Wechselsperre 22 nicht mechanisch, sondern auf andere Weise,
beispielsweise pneumatisch zu realisieren. Hierbei besteht insbesondere
auch die Möglichkeit,
das Vorschubelement so auszubilden, dass es durch die Förderluft
für das
Passieren der jeweiligen Klippmutter 1 aus dem Kanal 12 herausbewegt
wird.
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Vorstehend
wurde davon ausgegangen, dass das Festklemmen des Setzkopfes 10 am
Werkstück 8 bzw.
umgekehrt des Werkstückes 8 am
Setzkopf 10 durch Verspannen zwischen den Anlageflächen 15 und
den pneumatischen, beispielsweise von jeweils wenigstens einer Membran
gebildeten Einspannelementen 16 erfolgt. Grundsätzlich besteht auch
die Möglichkeit,
diese Einspannelemente mechanisch auszubilden.
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- 1
- Klippmutter
- 1.1
- vorderes
Ende der Klippmutter 1
- 1.2
- rückwärtiges Ende
der Klippmutter 1
- 2
- Bügel oder
Klipp
- 3
- Muttergewindestück
- 4,
5
- Schenkel
- 4.1
- Schenkelende
- 5.1
- Schenkelabschnitt
- 5.2
- aus
dem Material des Schenkels 5 erzeugte Lasche
- 6
- Jochabschnitt
- 7
- Öffnung im
Schenkel 4
- 8
- Werkstück
- 9
- Öffnung im
Werkstück
- 10,
10a, 10b
- Setzkopf
- 10.1,
10a.1, 10b.1
- vorderes
Ende des Setzkopfes 10
- 10.2
- rückwärtiges Ende
des Setzkopfes 10
- 11
- Gehäuse
- 12
- Kanal
- 12.1
- Führungsfläche oder
Boden des Kanals 12
- 13
- Abgabe-
oder Montageöffnung
- 13.1,
13.2
- Abschnitt
der Abgabeöffnung
- 14
- Versorgungsschlauch
- 15
- Anlagefläche für Werkstück 8
- 16
- Einspannelement
- 17,
17a, 17b
- Bereitstellungsposition
- 18
- Vorschubelement
oder Schwinge
- 18.1
- Schwingenkopf
- 19
- Pneumatikzylinder
- 20
- Kurbelsteuerung
- 21
- Öffnung
- 22
- Schleuse
oder Wechselsperre
- 23,
24
- Stößel
- 25
- Wippe
- 26
- Steuerkurve
- 27
- Schlitten
- 28
- Führungsrollen
- 29
- Hohlprofil
- 30,
31
- Transferbalken
eines Stufenwerkzeugs
- 32
- Anlage-
oder Abstützelement
- 33
- Hebel
- 34
- Klinke
- 35,
36
- Teil
des Setzkopfes 10b
- 37
- Führung
- A
- Förderrichtung
- B
- Schwenkbewegung
- C
- Verschiebebewegung