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Die
vorliegende Erfindung betrifft automatische oder halbautomatische
Befestigungselement-Bestückungsmaschinen
und im Besonderen ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen
Auswechseln der oberen und/oder unteren Werkzeuge einer Befestigungselement-Bestückungsmaschine.
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Befestigungselement-Bestückungsvorrichtungen
werden teilweise als Pressen oder hydraulische Pressen bezeichnet.
Diese Vorrichtungen bzw. Maschinen verwenden einen sehr hohen Druck
zur dauerhaften Befestigung von Befestigungselementen verschiedener
Größen und
Formen an Werkstücken. In
einer kennzeichnenden Befestigungselement-Bestückungsvorrichtung sind ein
oberes Werkzeug und ein unteres Werkzeug in vertikaler Ausrichtung
vorgesehen. Eine flache Oberfläche
an einem Werkstück
wird zwischen den oberen und unteren Werkzeugen der Vorrichtung
platziert. Das Werkstück
wird entweder manuell oder automatisch positioniert, so dass die
entsprechende Position (für
gewöhnlich eine
vorab geschnittene Öffnung)
an dem Werkstück zwischen
der Maschinenbestückung
zur Aufnahme des Befestigungselements platziert ist. Ein Befestigungselement
wird der Maschinenwerkzeugbestückung
zugeführt,
und die Maschine wird danach so betrieben, dass die oberen und unteren
Werkzeugbestückungen
fest zusammengedrückt
werden, wodurch bewirkt wird, dass das Befestigungselement an dem
Werkstück
angebracht wird. Danach wird die Werkzeugbestückung zurückgezogen, so dass das Werkstück vor dem
nächsten
Bestückungszyklus
bewegt oder entfernt werden kann.
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Befestigungselement-Bestückungsvorrichtungen
erfordern es für
gewöhnlich,
dass die obere und die untere Werkzeugbestückung dem entsprechenden zu
bestückenden
Befestigungselement entsprechen. Befestigungselemente unterschiedlicher
Größen und Formen
erfordern allgemein unterschiedliche obere und untere Werkzeugbestückungen;
wobei die gleiche Werkzeugbestückung
allgemein für nicht
mehr als eine Art von Befestigungselement eingesetzt werden kann.
Nachdem die obere und die untere Werkzeugbestückung eingestellt worden ist, kann
die Bestückungsvorrichtung
wiederholt betrieben werden, um Hunderte oder Tausende gleichartiger
Befestigungselemente in dem Werkstück zu bestücken.
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Es
wird zunehmend üblicher
für ein
einzelnes Werkstück,
dass die Bestückung
von mehr als einer bzw. mehreren sich unterscheidenden Arten von Befestigungselementen
erforderlich ist. Unter Verwendung bestehender Befestigungselement-Bestückungsvorrichtungen
kann dies erreicht werden, indem eine Reihe von Werkstücken mehrmals
durch eine einzige Bestückungsvorrichtung
geführt
wird, wobei bei jedem Durchlauf die Werkzeugbestückung und das zu bestückende Befestigungselement
gewechselt werden. Dieser Ansatz ist ineffizient, zeitaufwändig und
teuer, da unter anderem die gleiche Charge von Werkstücken (möglicherweise
viele Tausende dieser) nach jedem Durchlauf durch die Maschine und
vor dem Wechsel zu der nächsten
Anordnung von Werkzeugbestückungen/Befestigungselementen
für den
nächsten
Durchlauf akkumuliert und gelagert werden müssen.
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Alternativ
kann eine andere Befestigungselement-Bestückungsvorrichtung
für die
Bestückung
jedes unterschiedlichen Befestigungselements an dem Werkstück verwendet
werden. Während
eine derartige Fördereinrichtung
mit Bestückungsvorrichtungen zwar
effizienter wäre
als der Einsatz nur einer einzigen Vorrichtung bzw. Maschine, handelt
es sich bei um einen deutlich kostspieligeren Ansatz. Eine bessere
Lösung
wäre eine
einzelne Maschine bzw. Vorrichtung, die automatisch Werkzeugbestückungen wechseln
kann, so dass während
einem einzigen Durchlauf des Werkstücks durch die Maschine viele verschiedenartige
Befestigungselemente an einem Werkstück bestückt werden können.
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Es
gibt eine Vielzahl von Werkzeugwechselvorrichtungen, die für Stanzpressen
gemäß dem Stand
der Technik entwickelt worden sind (z. B. die U.S. Patente US-A-4.205.427;
US-A-4.719.691 und US-A-5.699.866). Derartige Vorrichtungen weisen allgemein
ein Magazin alternativer oberer Werkzeuge auf, die unter Verwendung
einer Greifeinrichtung einer Mehrzahl von Greifeinrichtungen ausgetauscht werden
können.
Da diese Maschinen allerdings für Stanzpressen
entwickelt worden sind, die allgemein Löcher in Werkstücke schneiden,
wird bei ihnen allgemein nur das obere Schneidwerkzeug ausgetauscht.
Andere Werkzeugwechselvorrichtungen, wie sie etwa in den U.S. Patenten
US-A-3.811.179, US-A-4.696.091 und US-A-5.762.594 beschrieben werden,
beschreiben ähnliche
Vorrichtungen, die ebenfalls so konstruiert worden sind, dass sie
nur die oberen Werkzeuge unter Verwendung eines Magazins verfügbarer Werkzeuge
wechseln. Das U.S. Patent US-A-5.326.201 beschreibt einen komplizierten Mechanismus
zum Auswechseln oberer Werkzeuge in einer Blindrohrziehmaschine.
Allerdings sehen werde dieses Patent noch eine der anderen vorstehend
aufgeführten
Erfindungen Vorkehrungen zum Auswechseln der unteren Werkzeugbestückung vor. Das
U.S. Patent US-A-4.269.739 beschreibt eine Werkzeugwechselvorrichtung
für eine
Revolverstanze, die das Auswechseln der unteren Werkzeugbestückung aufweist;
wobei der Revolverbetrieb dieser Vorrichtung jedoch sehr spezifisch
ist und sich erheblich von der vorliegenden Erfindung unterscheidet. Keine
der vorstehend genannten Erfindungen umfasst Vorkehrungen, um Befestigungselemente
der Werkzeugbestückung
zuzuführen,
die verschiedenen den unterschiedlichen Werkzeugbestückungen zugeordneten
Befestigungselemente zu halten oder auf eine unterschiedliche Befestigungselementbeschickung
in Verbindung mit dem Werkzeugbestückungsaustausch zu wechseln.
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Das
U.S. Patent US-A-5.669.866 offenbart eine Werkzeugwechselvorrichtung
für eine
numerisch gesteuerte Stanzpresse, wobei ein oberes Werkzeug unterhalb
eines Lamb in einem Werkzeugkopf angebracht ist. Eine Reihe von
Werkzeugpatronen kann unterhalb des Werkzeugkopfes durch eine erste
Betätigungseinrichtung
in eine Richtung X bewegt werden, und der Werkzeugkopf kann durch
eine zweite Betätigungseinrichtung
in die Richtung Y bewegt werden. Der Werkzeugaustausch wird durch Y-Positionierung
des Werkzeugkopfes und X-Positionierung der Werkzeugpatronen erreicht,
ohne dass die Y-Position des Werkstücks verändert werden muss.
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Vorgesehen
ist gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Befestigungselement-Bestückungsvorrichtung mit einer
Vorrichtung zum Auswechseln der oberen Werkzeugbestückung, mit
einem oberen Werkzeug, das unterhalb eines vertikal zu betätigendem
Kolben angebracht ist; einem beweglichen Plattenelement angrenzend
an das genannte obere Werkzeug, wobei das genannte Element eine
Mehrzahl von Spendern stützt,
wobei jeder Spender eine Platte einer oberen Werkzeugverlängerung,
bewegliche Befestigungselement-Stützbacken
und eine Röhre
für die
Zufuhr von Befestigungselementen an die genannten Spender aufweist;
einem ersten Betätigungselement
zum Bewegen des genannten Plattenelements zur Ausrichtung der genannten
Spender mit dem genannten oberen Werkzeug; einem zweiten Betätigungselement
für die
Zufuhr von Befestigungselementen an die genannten Stützbacken;
einer Saugeinrichtung zum Erzeugen eines ersten Vakuums in dem genannten
oberen Werkzeug, um die Werkzeugverlängerungen an dem genannten
oberen Werkzeug zu halten; und mit einer Saugeinrichtung zum Erzeugen
eines zweiten Vakuums, um Befestigungselemente an einer ausgewählten Werkzeugverlängerung
zu halten.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist
das obere Werkzeug mit zwei separaten Vakuumanschlüssen versehen.
Das erste Vakuum wird zur Sicherung einer kleinen entfernbaren Werkzeugverlängerung
oder Werkzeugspitze an dem flachen Ende des oberen Werkzeugs verwendet.
Das zweite Vakuum wird sowohl durch das obere Werkzeug als auch
die Werkzeugspitze gezogen und wird dazu verwendet, Befestigungselemente
während
der Installation des Befestigungselements an der Spitze an der Verwendungsposition
zu halten. Ein bewegliches Plattenelement ist in der Umgebung des
oberen Werkzeugs vorgesehen. Das Plattenelement trägt eine
Reihe alternativer Werkzeugspender. Jeder Spender weist eine Platte
bzw. ein Fach zum Halten einer entfernbaren Werkzeugspitze auf,
eine Befestigungselementzufuhrröhre
und eine entsprechende Anordnung von beweglichen Befestigungselement-Ausrichtungsstrukturen
oder Haltebacken. Die Backen können
verschiebbar, schwenkbar angebracht und vorgefedert sein und/oder
mechanisch, elektrisch oder pneumatisch betrieben werden; oder ohne
einen Drehzapfen, horizontal und/oder vertikal beweglich. Das Plattenelement
ist so gestaltet, dass e in einer horizontalen Ebene (in die X-
und Y-Richtungen) beweglich ist, und wobei es geneigt oder vertikal
aufwärts
bewegt werden kann, um Werkzeugspitzen aus verschiedenen Fächern zu übertragen.
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Im
Betrieb des vorstehend genannten Ausführungsbeispiels wird das Plattenelement
in die X- und Y-Richtungen bewegt, bis das Werkzeugfach eines der
Spender direkt unterhalb des oberen Werkzeugs angeordnet ist. Die
Platte wird danach geneigt oder vertikal nach oben bewegt, und das
erste Vakuum des oberen Werkzeugs wird aktiviert, was bewirkt, dass
die Werkzeugspitze von dem Fach entfernt und an der Unterseite des
oberen Werkzeugs angebracht wird. Dieses Vakuum bleibt über die
gesamte Zeit aktiviert, die für
den Einsatz der ausgewählten
Werkzeugspitze ausgesucht worden ist. Das Plattenelement wird wieder
nach unten geführt
und danach in die X- und Y-Richtungen
bewegt, bis die erweiterten Befestigungselement-Haltebacken direkt über das obere Werkzeug geführt werden.
Die Backen werden einzogen (ohne Einziehen des ganzen Plattenelements),
um ein Befestigungselement von der Speiseröhre bzw. der Zufuhrröhre aufzunehmen, und
wobei sie danach nach vorne wiederum an die Position unterhalb des
oberen Werkzeugs erweitert werden, wobei sie jetzt ein Befestigungselement
zur Bestückung
halten. Der hydraulische Kolben bewegt das obere Werkzeug (mit Spitze)
danach in eine nach unten verlaufende Richtung. Wenn die Spitze
das Befestigungselement berührt,
hält die
zweite Saugwirkung das Befestigungselement an der Spitze, während sie
weiter nach unten verläuft.
Die gefederten Backen werden geöffnet,
wenn der Kolben die Werkzeugbestückung
dort hindurch drückt,
wobei sie letztendlich gegen ein Werkstück oberhalb des unteren Werkzeugs
gedrückt
werden.
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Für einen
Wechsel auf eine andere obere Werkzeugspitze wird der hydraulische
Kolben zurückgezogen
und das Plattenelement wird bewegt, bis das leere Fach bzw. Tablett
an dem Werkzeugspender unmittelbar oberhalb des oberen Werkzeugs
positioniert ist. Das Werkzeugfach wird geneigt oder vertikal nach
oben bewegt, und das erste Vakuum wird entfernt, so dass die Spitze
in das Fach fallen kann. Das Plattenelement wird danach nach unten
geführt
und bewegt, bis eine andere Werkzeugspitze unterhalb des oberen
Werkzeugs positioniert ist. Das Plattenelement wird erneut geneigt
oder erhöht,
und das erste Vakuum wird erneut aktiviert, um die neue Werkzeugspitze
aufzunehmen. Wie dies bereits vorstehend im Text beschrieben worden
ist, wird die Platte danach wieder nach unten geführt, wobei
die der neuen Spitze zugeordneten Befestigungselement-Haltebacken
an die entsprechende Position bewegt werden, und wobei Befestigungselemente
für die
Bestückung
zugeführt
werden.
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In
einem zweiten Ausführungsbeispiel,
einem C-Rahmen-Träger
unterhalb der unteren Werkzeugbestückung, ist ein entfernbares
Förderband vorgesehen,
das eine Mehrzahl von Taschen aufweist, wobei jede Tasche so gestaltet
ist, dass sie ein unteres Werkzeugstück hält. Die Oberseite jeder Tasche
ist offen, und die Unterseite jeder Tasche weist darin eine Öffnung auf.
Das Band kann nach vorne oder hinten festgestellt bzw. weitergeschaltet
werden, um eine Tasche, die ein Werkzeug hält, mit der Halteeinrichtung
für das
untere Werkzeug in dem C-Rahmen auszurichten. Eine Hebeeinrichtung
bzw. ein Lift ist unterhalb des Bands entlang der durch die Werkzeugbestückungsmittellinie
definierten vertikalen Achse definiert. Sobald sich die Tasche an
der entsprechenden Position befindet, wird der Lift aktiviert, um
das Werkzeugstück
aus der Tasche anzuheben und es hoch zu der unteren Werkzeughalteeinrichtung
zu bringen. Danach wird eine Klemme aktiviert, um das Werkzeugstück an der
Verwendungsposition zu halten. Diese Klemme stützt auch das untere Werkzeugstück und muss
somit in der Lage sein, der Kraft standzuhalten, die durch den Hydraulikzylinder
während dem
Bestückungsprozess
ausgeübt wird.
Danach wird der Lift zurückgezogen,
so dass der hydraulische Betrieb fortgesetzt werden kann.
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Im
Betrieb des zweiten Ausführungsbeispiels wird
zum Austauschen des unteren Werkzeugstücks der Lift angehoben, so
dass das Werkzeugstück
in der unteren Werkzeughalteeinrichtung getragen wird. Danach wird
die Klemme entfernt, so dass der Lift das Werkzeugstück wieder
zurück
nach unten in die Tasche bringen kann. Danach wird das Band so festgestellt
bzw. weitergeschaltet, dass eine andere Tasche mit einem anderen
Werkzeugstück
unterhalb der unteren Werkzeughalteeinrichtung ausgerichtet wird.
Der Lift hebt danach das neue Werkzeugstück bis zur unteren Werkzeughalteeinrichtung
an, wo es an der Verwendungsposition festgeklemmt wird.
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Wenn
die obere Werkzeugbeschickung gewechselt wird, ist es in den meisten
Fällen
auch erforderlich, die untere Werkzeugbeschickung zu wechseln, damit
sich diese entsprechen. Bei bestimmten Anwendungen kann jedoch das
gleiche untere Werkzeug mit mehr als einem (sehr ähnlichen)
oberen Werkzeug verwendet werden; in ähnlicher Weise kann das gleiche
obere Werkzeug in Verbindung mit einem (sehr ähnlichen) unteren Werkzeug
verwendet werden. Wenn ein bestimmtes Befestigungselement (z. B.
eine Gewindescheibe) durch ein sich unterscheidendes Befestigungselement
(z. B. einen Gewindebolzen) ersetzt wird, müssen die oberen und die unteren
Werkzeugbeschickungen gewechselt werden.
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Nachstehend
wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
ausschließlich
in Bezug auf die Abbildungen der 1 bis 15 der beigefügten Zeichnungen
beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine Perspektivansicht
einer kennzeichnenden C-Rahmen-Befestigungselement-Bestückungsvorrichtung;
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1A eine Querschnittsansicht
der unteren Werkzeugwechseleinheit gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 eine Perspektivansicht
der unteren Werkzeugwechselvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
wobei die Klemme an einer geschlossenen Position dargestellt ist;
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3 die Perspektivansicht
der Abbildung aus 2,
wobei die Klemme an einer offenen Position dargestellt ist;
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4 die Perspektivansicht
der Abbildung aus 3,
wobei das untere Werkzeugstück
in eine Tasche abgesenkt dargestellt ist;
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5 die Perspektivansicht
der Abbildung aus 4,
wobei das untere Werkzeugstück
vollständig
in eine Tasche abgesenkt dargestellt ist;
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6 die Perspektivansicht
der Abbildung aus 5 nachdem
das Band eine Steigung festgestellt hat, die eine neue Tasche unter
die untere Werkzeughalteeinrichtung bringt;
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7 eine Perspektivansicht
eines alternativen Ausführungsbeispiels
eines Wechselmechanismus für
das untere Werkzeug;
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8 eine Perspektivansicht
der erfindungsgemäßen Wechselvorrichtung
für das
obere Werkzeug;
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9 eine vergrößerte Perspektivansicht des
Plattenelements an einer geneigten Position zur Anbringung an einer
Werkzeugspitze des oberen Werkzeugs;
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10 die Perspektivansicht
aus 9 nachdem die Werkzeugspitze
angebracht und das Plattenelement in die Horizontale zurückgezogen worden
ist;
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11 die Perspektivansicht
aus 10, wobei die beweglichen
Backen zurückgezogen
zur Aufnahme eines Befestigungselements dargestellt sind;
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12 die Perspektivansicht
aus 11, wobei die beweglichen
Backen erweitert und ein Befestigungselement haltend dargestellt
sind;
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13 die Perspektivansicht
aus 12, wobei das Befestigungselement
ausgerichtet unterhalb dem oberen Werkzeug dargestellt ist;
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14 die Perspektivansicht
aus 13, wobei in der
Abbildung das obere Werkzeug durch die beweglichen Backen drückt und
das Befestigungselement nach unten bewegt; und
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15 eine Perspektivansicht
eines alternativen Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Wechselvorrichtung
für das
obere Werkzeug.
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Übereinstimmende
oder entsprechende Bauteile sind in den verschiedenen Ansichten
mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Abbildung aus 1 zeigt eine kennzeichnende,
manuell betriebene Befestigungselement-Bestückungsvorrichtung.
Diese Vorrichtung ist eine C-Rahmenpresse 21 mit einem
vertikalen hydraulischen Kolben bzw. Schlitten 23. Im Einsatz
benutzt eine Bedienungsperson ein Fußpedal 25 zur Aktivierung
des Kolbens 23 zur Steuerung eines oberen Werkzeugs 27 nach
unten, bis es einen Kontakt mit einem unteren Werkzeug 31 herstellt.
An der Werkzeugbestückungsgrenzfläche können Befestigungselemente
in Werkstücke
gedrückt
werden. Erreicht wird dies durch die Platzierung eines Werkstücks mit
einer darin vorgesehenen Öffnung
an dem unteren Werkzeug 31. Eine Befestigungseinrichtung
kann manuell in die vorgefertigte Öffnung eingeführt werden,
bevor das Werkstück
an dem unteren Werkzeug platziert wird, oder das Befestigungselement
kann automatisch zugeführt
werden, wenn sich das Werkstück
an der Position an dem unteren Werkzeug befindet. Die Drück- bzw.
Presswirkung (häufig
mehrere hundert Pfund oder gar mehrere Tonnen pro Quadratzoll),
die auftritt, wenn das obere Werkzeug 27 in Kontakt mit
dem Befestigungselement, dem Werkstück und dem unteren Werkzeug 31 gelangt,
reicht aus, um eine dauerhafte Verbindung zwischen dem Befestigungselement
und dem Werkstück
zu erzeugen. Danach wird das Werkstück bewegt bzw. entfernt, um
es zu ermöglichen,
dass die Maschine bzw. die Vorrichtung eine andere Operation ausführt. Einige
Maschinen können
automatisch arbeiten und weisen für gewöhnlich eine Vorrichtung zur
Werkstückpositionierung
auf. Die vorliegende Erfindung kann an allen Arten von Befestigungselement-Bestückungsmaschinen
eingesetzt werden.
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In
Bezug auf die Abbildungen der 2 bis 6 ist es ersichtlich, dass
die erfindungsgemäße Wechselvorrichtung
für das
untere Werkzeug eine untere Werkzeughalteeinrichtung 29 aufweist,
die an der unteren Hälfte
des C-Rahmens 21 angebracht ist und durch diese gehalten
wird. Ein Förderband 33 ist
entlang dem C-Rahmen 21 unterhalb der Werkzeughalteeinrichtung 29 vorgesehen,
so dass sie unterhalb der unteren Werkzeughalteeinrichtung an einem Ende
und um eine Riemenscheibe 35 an dem anderen Ende verläuft. Ein
Motor 37 und Zahnradmechanismus 39 sind dargestellt,
um das Band 33 durch Drehen der Riemenscheibe 35 zu
bewegen; wobei jedoch jeder andere geeignete Feststellmechanismus
bzw. Weiterschaltmechanismus verwendet werden kann, um das Band 33 anzutreiben
oder einzuziehen.
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Entlang
dem Band 33 ist eine Mehrzahl von Taschen 41 zum
Halten verschiedener unterer Werkzeugstücke 31 vorgesehen.
In den Abbildungen der 2 bis 6 sind zwar nur drei Taschen
dargestellt, wobei jedoch unter Einhaltung entsprechender räumlicher
Gegebenheiten jede beliebige Anzahl von Taschen an dem Band 33 vorgesehen
werden kann. Jede Tasche ist oben offen und weist unten einen Boden
auf, um die verschiedenen unteren Werkzeugsteile 31 zu
tragen. In dem Boden jeder Tasche 41 ist eine Öffnung zur
Aufnahme einer durch den Lift 45 betätigten beweglichen Stange 43 vorgesehen.
Der Lift 45 kann jede geeignete Vorrichtung darstellen, wie
etwa einen Kolben, einen pneumatischen Zylinder, einen Elektromotor
oder eine hydraulische Einrichtung.
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Eine
verschiebbare Klemme 47, die durch einen Kolbenmechanismus 49 betrieben
wird, ist an der untern Werkzeughalteeinrichtung 29 vorgesehen,
um ein unteres Werkzeug 31 an der Verwendungsposition zu
halten. Der Mechanismus 49 wird pneumatisch, hydraulisch
oder elektrisch betrieben. Die Klemme 47 sieht ferner eine
Stützfunktion
für das Werkzeugstück 31 an
der Stelle 48 vor, die ausreicht, um dem Druck standzuhalten,
der im Betrieb durch den hydraulischen Kolben bzw. Schlitten 23 ausgeübt wird
(siehe 1A).
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Die
Abbildung aus 2 zeigt
ein unteres Werkzeugstück 31,
das durch die Klemme 47 an der Halteeinrichtung 29 an
der Verwendungsposition gehalten wird. Zum Wechseln der unteren
Werkzeugstücke
wird die Stange 43 durch den Lift 45 nach oben
erweitert. Danach wird der Kolben 49 so betätigt, dass
die Klemme 47 nach hinten geschoben wird, um das untere
Werkzeugstück 31 zu
lösen,
wie dies in der Abbildung aus 3 dargestellt
ist. Das untere Werkzeugstück 31 wird
jetzt nur durch die Stange 43 getragen, die danach durch
den Lift 45 gesenkt wird, wie dies in der Abbildung aus 4 dargestellt ist. Wenn
die Stange 43 vollständig
zurückgezogen
ist, fällt
das Stück 31 in
die Tasche 41, wie dies in der Abbildung aus 5 dargestellt ist. Danach wird
das Band 33 festgestellt bzw. weitergeschaltet, um eine
andere gewünschte
Tasche mit einem entsprechenden unteren Werkzeugstück an die
Position unterhalb der Werkzeughalteeinrichtung 29 und oberhalb
der Stange 43 zu bringen. Jede der Taschen 41 des
Bands 33 kann zur Verwendung in jeder Reihenfolge an die
Position bewegt werden. In der Abbildung aus 6 wurde die nächste Tasche 41a an
dem Band 33 an die Position bewegt. Danach hebt der Lift 45 die
Stange 43 an, wodurch das untere Werkzeugstück 31a nach
oben in die untere Werkzeughalteeinrichtung 29 bewegt wird.
Sobald sich das Stück 31a an
der entsprechenden Position befindet, bewegt der Kolben 49 die
Klemme 47 an die Verwendungsposition, wobei das Stück 31a in
einer unteren Werkzeughalteeinrichtung 29 zur Verwendung gesperrt
wird. Danach wird die Stange 43 zurückgezogen, bis sie für den nächsten Werkzeugwechsel benötigt wird.
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Die
Abbildungen der 8 bis 14 veranschaulichen den oberen
Werkzeugwechselmechanismus. Ein verschiebbares Plattenelement oder eine
Werkzeugbestückungsplatte 51 ist vorgesehen, welche
eine Mehrzahl von oberen Werkzeugspendern 53 trägt, die
verschiebbar an einer beweglichen Werkzeugbestückungsplatte 56 unterhalb
der Platte 51 eingesetzt werden. Veranschaulicht sind zwar
vier derartige Spender, wobei jedoch unter entsprechender Berücksichtigung
der räumlichen
Gegebenheiten jede beliebige Anzahl von Spendern verwendet werden
kann. Jeder Spender weist eine Werkzeugspitzenhalteeinrichtung 57 zum
Halten entfernbarer Werkzeugverlängerungen
oder Werkzeugspitzen 55 auf. Jeder Spender weist ferner
ein Paar verschiebbarer Ausrichtungsstrukturen oder beweglicher
Backen 61 zum Halten von Befestigungselementen auf. Die
Backen 61 können
drehbar bzw. schwenkbar oder gefedert angebracht werden, und/oder
sie können
mechanisch, elektrisch oder pneumatisch betätigt werden; oder ohne einen
Drehpunkt können
die Backen 61 horizontal und/oder vertikal beweglich sein.
Eine Mehrzahl Befestigungselement-Zufuhrröhren 59 ist an der
Platte 51 angrenzend an einen Werkzeugspender 53 angebracht.
Ein lineares Betätigungselement 50 wird
zum Weiterschalten der Werkzeugbestückungsplatte 51 in
die durch die Pfeile X aus 8 dargestellte
Richtung verwendet. Ein horizontaler Schiebetisch 52 wird
verwendet, um die Spender 53 in die durch die Pfeile Y
aus 8 dargestellte Richtung
zu bewegen. Ein Kippzylinder 63 wird zum Anheben und Senken
der Platte 51 und der angebrachten Spender 53 in
Richtung und weggehend von der flachen unteren Oberfläche des
oberen Werkzeugs 27 mit einer Drehfunktion bei 65 verwendet.
Alternativ kann jeder geeignete Mechanismus an Stelle des Zylinders 63 verwendet
werden, um die Platte 51 und die angebrachten Spender 53 in
eine vertikale Richtung zu bewegen.
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Nachdem
eine obere Werkzeugverlängerung 55 ausgewählt worden
ist, bewegt das lineare Betätigungselement 50 die
Platte 51, so dass sich die Halteeinrichtung 57 des
Spenders 53, der die ausgewählte Spitze 55 aufweist,
unterhalb des oberen Werkzeugs 27 befindet. Der Schiebetisch 52 bewegt die
bewegliche Platte 56 nach vorne, so dass sich die Spitzenhalteeinrichtung 57 direkt
unterhalb des oberen Werkzeugs 27 befindet. Danach wird
der Zylinder 63 (oder ein geeignetes alternatives vertikales
Betätigungselement)
aktiviert, um die Platten 51 und 56 nach oben
anzuheben, wobei die Spitzenhalteeinrichtung 57 angehoben
wird und die Spitze 55 direkt in Kontakt mit dem Werkzeug 27 gebracht
wird, wie dies in der Abbildung aus 9 dargestellt
ist. Danach wird ein Vakuum aktiviert, das eine Saugwirkung an dem
Ende des Werkzeugs 27 vorsieht, wodurch die Spitze 55 von
der Halteeinrichtung 57 entfernt wird, und wobei diese
an der flachen Unterseite des oberen Werkzeugs 27 gehalten
wird. Danach wird der Zylinder 63 zurückgezogen, wobei die Platten 51 und 56 gesenkt
werden, wobei die Spitze 55 an dem Ende des Werkzeugs 27 angebracht
bleibt, wie dies in der Abbildung aus 10 dargestellt
ist.
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Nachdem
eine Spitze an dem oberen Werkzeug 27 angebracht worden
ist, kann das lineare Betätigungselement 50 die
Platte 51 bewegen (in die Richtung X aus 8), um die Backen 61 direkt
unterhalb des oberen Werkzeugs 27 auszurichten, wie dies
in der Abbildung aus 13 dargestellt
ist. Entweder vor oder nach dieser Ausrichtung der Backen kann die
bewegliche Werkzeugbestückungsplatte 56 eingezogen
und danach erweitert werden, so dass die Backen 61 eine
Befestigungseinrichtung aufnehmen, wie dies in den Abbildungen der 11 und 12 dargestellt ist.
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Zum
Aufnehmen eines Befestigungselements wird der Schiebetisch 52 in
Richtung des Pfeils Y aus 8 weggehend
von der Werkzeugbestückungsgrenzfläche gezogen.
Dies bewirkt, dass alle Spender 53 und ihre zugeordneten
Werkzeughalteeinrichtungen 57 und die Backen 61 unter
die Werkzeugbestückungsplatte 51 gezogen
werden, wie dies in der Abbildung aus 11 dargestellt
ist. Danach wird ein Befestigungselement 67 die Röhre 59 hinunter
in die Öffnung
zwischen den halbkreisförmigen Kanten
der Backen 61 geblasen. Danach wird der Schiebetisch 52 nach
außen
in Richtung der Werkzeugbestückungsgrenzfläche erweitert,
wodurch alle Spender 53, Halteeinrichtungen 57 und
Backen 61 von unter der Platte 51 wieder heraus
geschoben werden. Die Backen 61 halten jetzt das Befestigungselement 67,
wie dies in der Abbildung aus 12 dargestellt
ist. Da alle Backen aller Spender jedes Mal vor und zurück bewegt
werden, wenn die bewegliche Werkzeugbestückungsplatte 56 bewegt
wird, ist es aus Effizienzgründen
häufig
wünschenswert,
dass jede Anordnung der Backen 61 gleichzeitig ein Befestigungselement
aufnimmt. Auf diese Weise kann das lineare Betätigungselement 50,
sobald die Werkzeugspitze 55 gewechselt ist, die Platte 51 so
bewegen, dass das obere Werkzeug 27 mit der neuen Anordnung
von Backen ausgerichtet wird, die bereits ein Befestigungselement 67 halten,
das zur Bestückung
bereitsteht, wie dies in der Abbildung aus 13 dargestellt ist. Sobald die Backen 61 unterhalb
des oberen Werkzeugs 27 positioniert sind, können sich
wiederholende Hin- und Herbewegungen durch den Schiebetisch 52 verwendet
werden, um der Werkzeugbestückungsgrenzfläche mehrere
zusätzliche
Befestigungselemente zuzuführen.
Jedes Befestigungselement wird durch die Abwärtsbewegung des Kolbens bzw.
des Schlittens 23 bestückt, wobei
das obere Werkzeug 27 und die Spitze 55 gegen
das durch die Backen 61 gehaltene Befestigungselement 67 gedrückt werden.
Eine zweite Saugwirkung, die durch das Werkzeug 27 und
die Spitze 55 zieht, hält
das Befestigungselement 67 an der Spitze 55, während es
zur Bestückung
weiter nach unten verläuft.
Die drehbar angebrachten, gefederten Backen 61 biegen sich,
während
sich das obere Werkzeug 27 zur Bestückung weiter nach unten bewegt.
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Nach
Fertigstellung der Bestückung
des Befestigungselements wird der Kolben 23 nach oben eingezogen,
wobei das obere Werkzeug 27 und die Spitze 55 dabei
mitgenommen werden. In der Zwischenzeit können die Backen 61 durch
die Vorwärts- und
Rückwärtsbewegung
des Schiebetischs 52 hin- und herbewegt werden, um ein
weiteres Befestigungselement zur Beschickung aufzunehmen.
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Zum
Wechseln der oberen Werkzeugverlängerungen
bzw. Werkzeugaufsätze
vor der Aufnahme eines weiteren Befestigungselements bewegt das
lineare Betätigungselement 50 die
Werkzeugbestückungsplatte 51,
so dass das obere Werkzeug 27 oberhalb eines leeren Werkzeugspitzenfachs 57 positioniert
wird. Die Werkzeugbestückungsplatte 51 wird
nach oben bewegt, wobei die Saugwirkung an dem Ende des oberen Werkzeugs 27 aufgehoben wird,
und wobei die Werkzeugspitze 55 in das Fach 57 fällt. Die
Platte 51 wird danach nach unten bewegt, und das Betätigungselement 50 bewegt
danach die Platte 51, so dass ein anderes Fach 57 unterhalb
dem oberen Werkzeug 27 positioniert wird. Danach wird die
Werkzeugbestückungsplatte 51 erneut
nach oben bewegt, wobei die Vakuumsaugwirkung an dem Ende des oberen
Werkzeugs 27 aktiviert wird, und wobei die neu ausgewählte Werkzeugspitze 55 an
dem Ende des oberen Werkzeugs angebracht wird.
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Ein
entsprechender computergestützter Steuermechanismus
sollte zur Koordination der verschiedenen Funktionen der erfindungsgemäßen oberen
und unteren Werkzeugwechselvorrichtungen verwendet werden. Die Steuerung sollte
es nur dann zulassen, dass das obere Werkzeug einen Pressbetrieb ausführt, wenn
das untere Werkzeug in der unteren Werkzeughalteeinrichtung platziert
worden ist und die Klemme 47 und der Träger 48 aktiviert worden sind.
Die Steuerung sollte es ferner verhindern, dass mehr als eine Werkzeugspitze 55 in
dem gleichen Fach 57 platziert wird oder dass mehr als
ein unteres Werkzeug 31 in der gleichen Tasche 41 platziert
wird.
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Eine
Mehrzahl entsprechend geeigneter Ausrichtungs- und Trennvorrichtungen
(wie diese etwa in dem U.S. Patent US-A-5.191.960 offenbart werden) sollte eingesetzt
werden, um ordnungsgemäß ausgerichtete
Befestigungselemente 67 unter Verwendung von pneumatischem
Druck durch die Röhren 59 vorzusehen.
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Als
Beispiel kann ein bestimmtes Werkstück zum Beispiel die Bestückung von
neun identischen Befestigungselementen einer Auswahl A, von sechs Elementen
einer Auswahl B und von drei Elementen einer Auswahl C an sehr unterschiedlichen
Positionen an dem Werkstück
voraussetzen. Aus Effizienzgründen
können
die Steuerungen für
die obere und untere Werkzeugbestückung so eingestellt werden, dass
die obere und untere Werkzeugbestückung für die Auswahl A gewechselt
wird, gefolgt von neun Hin- und Herbewegungen der Platte 56,
so dass neun Befestigungselemente nacheinander zugeführt werden, wobei
das Werkstück
für jede
Bestückung
an die entsprechend geeignete Position bewegt wird. Nach der neunten
Bestückung
wechselt die Steuerung die obere und untere Werkzeugbestückung auf
die nächste
Auswahl B, gefolgt von sechs Pendelbewegungen und Bestückungen.
Zuletzt wechselt die Steuerung die obere und untere Werkzeugbestückung auf
die Auswahl C und schließt
die letzten drei Bestückungen
ab. Zu diesem Zeitpunkt wird das nächste Werkstück bestückt, wobei
die obere und untere Werkzeugbestückung wieder zurück zu Auswahl A
wechseln, wobei sich der Ablauf wiederholt.
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Die
Abbildung aus 7 veranschaulicht
ein alternatives Ausführungsbeispiel
eines unteren Werkzeugs. An Stelle des Einsatzes des Bands 33 mit
Taschen 41 ist in diesem Fall ein drehbarer Zylinder 32 unterhalb
des Trägers
für die
untere Werkzeughalteeinrichtung 29 vorgesehen. Der Zylinder 32 weist
eine Mehrzahl von Schlitzen 34 zum Halten der unteren Werkzeuge 31 auf.
Ein Lift 45 ist unterhalb des Zylinders entlang der vertikalen
Achse vorgesehen, die durch die Werkzeugbestückungsmittellinie definiert
ist. Durch Drehen des Zylinders 32 kann ein Schlitz 34,
der ein unteres Werkzeug 31 aufweist, an der Verwendungsposition
unterhalb der unteren Werkzeughalteeinrichtung platziert werden.
Der Lift 45 wird aktiviert, um das Werkzeugstück aus dem Schlitz
anzuheben und hoch zu der unteren Werkzeughalteeinrichtung 29 zu
führen,
wie dies in der Abbildung aus 7 dargestellt
ist. Danach wird die Klemme 47 aktiviert, um das Werkzeugstück an der Verwendungsposition
zu halten und zu stützen.
Zum Wechseln des unteren Werkzeugstücks unter Verwendung dieses
Ausführungsbeispiels
wird der Lift 45 angehoben, um das Werkzeugstück in der
unteren Werkzeughalteeinrichtung zu stützen bzw. zu tragen. Danach
wird die Klemme 47 eingezogen, wodurch der Lift das Werkzeugstück wieder
zurück
in den zugehörigen
Schlitz 34 bringen kann. Danach wird der Zylinder 32 unter
Verwendung des Motormechanismus 36 weitergeschaltet, um
einen anderen Schlitz, der ein anderes Werkzeugstück aufweist,
unter der unteren Werkzeughalteeinrichtung auszurichten. Der Lift 45 hebt
danach das neue Werkzeugstück
zu der unteren Werkzeughalteeinrichtung 29 an, wo es an
der Verwendungsposition geklemmt wird.
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Die
Abbildung aus 15 veranschaulicht ein
alternatives Ausführungsbeispiel
der oberen Werkzeugwechselvorrichtung. In diesem Fall wird der Kippzylinder 63 durch
einen Schiebetisch 62 ersetzt, der dem Schiebetisch 52 entspricht,
der zur Bewegung der Pendelplatte 56 verwendet wird. Diese Abbildung
zeigt eine pneumatische Einheit, wobei diese jedoch ebenso auch
anderweitig betrieben werden kann. Anstatt durch Kippen bzw. Neigen
werden die Spitzenfächer 57 in
diesem Ausführungsbeispiel
vertikal angehoben und gesenkt, wenn die Werkzeugspitzen 55 übertragen
werden.
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Hiermit
wird festgestellt, dass Abänderungen und
Modifikationen in Bezug auf die vorliegende Erfindung möglich sind,
ohne dabei vom Umfang der anhängigen
Ansprüche
abzuweichen. Hiermit wird ferner festgestellt, dass die vorliegende
Erfindung nicht auf die hierin offenbarten besonderen Ausführungsbeispiele
beschränkt
ist, sondern ausschließlich
gemäß den anhängigen Ansprüchen, wenn
diese in Bezug auf die vorliegende Patentschrift gelesen werden.