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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen einer Fügeverbindung der in den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche angegebenen Art.
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Die
DE 10 2004 038 208 B4 zeigt ein gattungsgemäßes Verfahren sowie eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen einer Fügeverbindung. Bei dem dort gezeigten Verfahren wird mittels eines Roboters, an welchem ein Werkzeug angeordnet ist, die Fügeverbindung durch Umformen hergestellt. Die Vorrichtung zum Herstellen der Fügeverbindung umfasst somit einen Roboter und ein an dem Roboter anordnenbares Werkzeug, mittels welchem die Fügeverbindung durch Umformen herstellbar ist. Das Werkzeug kann mittels des Roboters in verschiedne Raumrichtungen bewegt werden, um das Werkzeug an entsprechend miteinander zu fügenden Bauteilen zu positionieren. Die eigentliche, zur umformenden Herstellung der Fügeverbindung erforderliche Kraft wird dabei durch das robotergeführte Werkzeug aufgebracht. Das Werkzeug ist in Form einer Umformzange ausgebildet, wobei ein entsprechender Antrieb zum Aufbringen der Umformkraft in die Umformzange integriert ist.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, mittels welchen auf vereinfachte Weise eine Fügeverbindung durch Umformen herstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren sowie durch eine Vorrichtung zum Herstellen einer Fügeverbindung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Um auf vereinfachte Weise eine Fügeverbindung durch Umformen herstellen zu können, ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass die zum Herstellen der Fügeverbindung erforderliche Kraft hauptsächlich mittels des Roboters aufgebracht und unter alleiniger Verwendung des Werkzeugs hergestellt wird. Erfindungsgemäß wird also vorgeschlagen, die Fügeverbindung mittels eines passiven Werkzeugs, das an dem Roboter, vorzugsweise an einem Industrieroboter, angebracht wird, herzustellen. Mit anderen Worten wird erfindungsgemäß also die für den Umformprozess notwendige Kraft direkt von dem Roboter bereitgestellt und nicht von dem Werkzeug. Das Werkzeug erzeugt also lediglich geometrisch die Fügeverbindung. Ein Roboter, der ohnehin bereitgestellt werden muss, unter anderem um das Werkzeug zu halten, wird erfindungsgemäß nun auch zur Kraftaufbringung bei der Fügeverbindung verwendet.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren ergibt sich insgesamt eine besonders kostengünstige und wartungsfreundliche Anlagentechnik, da insgesamt weniger und simplere Teile eingesetzt werden können. Denn das Werkzeug selbst benötigt keine aufwendige Aktuatorik mehr, weil nahezu die gesamte, zum umformenden Fügen benötigte Kraft durch den Roboter bereitgestellt wird.
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Darüber hinaus kann die Prozesszeit beim Herstellen der Fügeverbindung verkürzt werden, da beispielsweise ein entsprechendes Eintreiben zum Umformen beim Herstellen der Fügeverbindung direkt mittels des Roboters erfolgen kann, indem der Roboter sowohl für einen Anfahrvorgang als auch für einen Eindrückvorgang verwendet wird. Darüber hinaus kann das Verfahren besonders flexibel eingesetzt werden.
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Ferner ergeben sich geringere Störkonturen, da das Werkzeug als solches insgesamt kompakter ausgebildet werden kann, da aufgrund der fehlenden gesonderte Aktuatorik zur Kraftaufbringung am Werkzeug dieses kleinere Abmaße aufweisen kann als ein Werkzeug mit einer integrierten Aktuatorik. Darüber hinaus können unterschiedliche Umformgeschwindigkeiten besonders variabel direkt am Roboter eingestellt werden.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass beim Herstellen der Fügeverbindung wenigstens zwei Bauteile partiell umgeformt und miteinander gefügt werden. Darüber hinaus ist es aber auch denkbar, dass mehr als zwei Teile partiell umgeformt und beim Herstellen der Fügeverbindung miteinander gefügt werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Fügeverbindung mittels Durchsetzfügen hergestellt wird. Das Durchsetzfügen ist auch unter dem Begriff Clinchen bekannt, wobei beim Durchsetzfügen die Herstellung einer Fügeverbindung ohne ein Hilfsfügeelement wie beispielsweise einen Setzbolzen erfolgt. An dem Werkzeug kann beispielsweise eine entsprechende Matrize mit einem diesem zugeordneten festen Gesenk vorgesehen sein, wobei mittels des Roboters eine Relativbewegung zwischen der Matrize und dem festen Gesenk bewirkt werden kann, um die Fügeverbindung durch Umformen herzustellen. Es kann aber auch jegliche andere Art von Fügeverbindung durch Umformen mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt werden, unabhängig davon, ob eine zweiseitige Zugänglichkeit, wie beim konventionellen Clinchen, oder auch nur eine einseitige Zugänglichkeit zur Fügeverbindung erforderlich sein sollte.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen einer Fügeverbindung umfasst einen Roboter und ein an dem Roboter anordnenbares Werkzeug, mittels welchem die Fügeverbindung durch Umformen herstellbar ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dabei dadurch aus, mittels des Roboter die nahezu gesamte zum Herstellen der Fügeverbindung erforderliche Kraft bereitstellbar und unter alleiniger Verwendung des Werkzeugs die Fügeverbindung herstellbar ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung anzusehen, wobei die Vorrichtung insbesondere Mittel zur Durchführung der Verfahrensschritte aufweist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine Seitenansicht eines Roboter, an welchem ein Werkzeug zum Herstellen einer Fügeverbindung angeordnet ist; und in
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2 eine schematische Seitenansicht einer mittels des Roboters unter Zuhilfenahme des Werkzeugs hergestellten Fügeverbindung.
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Eine Vorrichtung 10 zum Herstellen einer Fügeverbindung umfasst einen Roboter 12 und ein an dem Roboter 12 anordnenbares Werkzeug 14. Bei dem Werkzeug 14 handelt es sich im vorliegenden Fall um ein sogenanntes Clinch-Werkzeug, mittels welchem eine Fügeverbindung zwischen zwei Bauteilen durch Clinchen hergestellt werden kann. Clinchen wird üblicherweise auch als Durchsetzfügen bezeichnet, bei welchem eine Fügeverbindung ohne Hilfsfügeelement durch Umformen entsprechender Bauteile hergestellt werden kann. Im Wesentlichen können beliebige Werkzeuge 14 an dem Roboter 12 angeordnet werden, welche zum Herstellen einer Fügeverbindung durch Umformen geeignet sind.
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In 2 ist eine Fügeverbindung 16 in einer schematischen Seitenansicht gezeigt, welche mittels des Roboters 12 und des Werkzeugs 14 hergestellt worden ist. Die Fügeverbindung 16 umfasst zwei Bauteile 18, 20, welche partiell umgeformt und miteinander gefügt worden sind. Zum Herstellen der Fügeverbindung 16 wird nahezu die gesamte zum Herstellen der Fügeverbindung erforderliche Kraft mittels des Roboters 12 aufgebracht und unter alleiniger Verwendung des Werkzeugs 14 hergestellt.
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Die für den Umformvorgang notwendige Kraft wird also direkt und nahezu alleine von dem Roboter 12 aufgebracht. Das Werkzeug 14, welches an dem Roboter 12 angebracht ist, ist also lediglich nur geometrisch an die entsprechende Geometrie der hergestellten beziehungsweise herzustellenden Fügeverbindung 16 angepasst. Ein nicht näher bezeichneter Stempel und eine nicht näher bezeichneter Matrize des Werkzeugs 14 sind beispielsweise an die entsprechende Geometrie der herzustellenden Fügeverbindung 16 angepasst. Der Roboter 12 beaufschlagt das Werkzeug 14 zum Beispiel mit einer derartigen Kraft, dass der Stempel in Richtung der Matrize bewegt und die beiden Bauteile 18, 20 derart plastisch verformt werden, dass die in 2 gezeigte Fügeverbindung 16 hergestellt wird. Im Falle eines derartigen Durchsetzfügens ist das Werkzeug 14 derart ausgebildet, dass der Stempel zum Beispiel an dem Bauteil 18 und die Matrize an dem Bauteil 20 in Anlage gebracht werden kann.
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Der Roboter 12, der ohnehin zum Halten des Werkzeugs 14 erforderlich ist, wird also auch für die Kraftaufbringung beim Herstellen der Fügeverbindung 16 verwendet. Eine Steuerungstechnik kann dadurch wesentlich einfacher gestaltet werden, da lediglich noch der Roboter 12 zum Herstellen der Fügeverbindung 16 angesteuert werden muss, weil das Werkzeug 14 selbst passiv ist und keine aktive Bewegung bzw. fast keine aktive Bewegung und auch keine aktive Kraftaufbringung bzw. fast keine aktive Kraftaufbringung vollführt. Folglich muss das Werkzeug 14 auch keinerlei Aktuatorik aufweisen, da die Bewegung des Werkzeugs 14 und die Kraftaufbringung am Werkzeug 14 nahezu alleine oder ganz alleine durch den Roboter 12 erfolgen.
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Entgegen der in 2 dargestellten Fügeverbindung 16, welche mittels Clinchen, also mittels Durchsetzfügen hergestellt worden ist, können durch Verwendung eines anderen Werkzeugs in analoger Weise auch andere im Wesentlichen beliebige Fügeverbindungen durch Umformen hergestellt werden. Dabei ist es unerheblich, ob eine zweiseitige Zugänglichkeit zur Fügeverbindung 16 – wie beim konventionellen Clinchen – erforderlich ist oder eine einseitige Zugänglichkeit zur Fügeverbindung 16 ausreichend ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004038208 B4 [0002]
