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Die Erfindung betrifft ein Setzwerkzeug zum Setzen wenigstens eines Formkörpers auf ein Werkstück.
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Aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus
WO 2015/039 819 A1 sind Formkörper in Form von Clipelementen, beispielsweise Befestigungskrallen bekannt, welche einen Kreisringabschnitt aufweisen, der eine radiale Innenseite aufweist, von der mindestens zwei biegeelastische zungenartige Elemente schräg nach innen oben in Richtung einer Oberseite einer Befestigung abstehen. Die zungenartigen Elemente weisen freie Enden auf, die einen mittleren, offenen Bereich der Befestigungskralle definieren. Von einer Unterseite der Befestigungskralle her kann ein Formkörper, insbesondere eine Kugel, in das Clipelement eingeführt und zwischen den beiden Enden der zungenartigen Elemente eingeklemmt werden.
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Folglich kann auf ein auf einem Werkstück angeordnetes männliches Fixierelement ein komplementäres Clipelement aufgebracht werden. Für die, insbesondere automatisierte, Großserienfertigung ist es notwendig, dass die entsprechenden Formkörper exakt positioniert bzw. gesetzt werden können, damit diese mit den korrespondierenden Elementen auf einem mit dem Werkstück zu verbindenden Werkstück verbunden werden können. Bei einer Abweichung der Setzposition, beispielsweise aufgrund abweichender Positionierung mittels eines Roboters, zwischen dem Werkstück und der Formkörpersetzposition kann die anschließende Fügung zweier Werkstücke/Bauteile negativ beeinträchtigt werden, da die komplementären Verbindungselemente an abweichenden Positionen angeordnet sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Setzwerkzeug zum Setzen wenigstens eines Formkörpers auf ein Werkstück anzugeben, wobei die Positionierung des Formkörpers auf dem Werkstück verbessert ist.
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Die Aufgabe wird durch ein Setzwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Das erfindungsgemäße Setzwerkzeug weist einen relativ zu einer Halteeinrichtung, insbesondere einem Radialausgleich, bewegbaren eine Formkörpersetzposition aufweisenden Führungsdorn auf, wobei der Führungsdorn gegenüber der Halteeinrichtung verriegelbar ist, wobei der Führungsdorn in dem verriegelten Zustand an der Halteeinrichtung verriegelt und in einem entriegelten Zustand relativ zu der Halteeinrichtung bewegbar ist, wobei der wenigstens eine Formkörper entlang einer Ladebahn des Führungsdorns in die Formkörpersetzposition bewegbar ist.
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Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, dass der Führungsdorn eine Formkörpersetzposition bereitstellt, in der der wenigstens eine Formkörper zum Setzen auf das Werkstück positioniert werden kann. Mit anderen Worten wird der Formkörper vor dem eigentlichen Setzen auf das Werkstück, beispielsweise in eine Ausnehmung des Werkstücks, in die Formkörpersetzposition bewegt, um von dort aus auf das Werkstück gesetzt zu werden. Um eine exakte Positionierung des Formkörpers relativ zu dem Werkstück, beispielsweise in einer Öffnung des Werkstücks, zu realisieren, weist das erfindungsgemäße Setzwerkzeug eine Halteeinrichtung auf, zu der der Führungsdorn relativ bewegbar ist.
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Die Halteeinrichtung, beispielsweise ein Radialausgleich, ermöglicht somit eine Relativbewegung des Führungsdorns und somit eine Relativbewegung des in der Formkörpersetzposition aufgenommenen Formkörpers, sodass eine Abweichung zwischen einer Sollposition und einer abweichenden Istposition des Formkörpers in Bezug auf das Werkstück ausgeglichen werden kann. Somit ist es möglich, dass eine Abweichung zwischen der Position des Setzwerkzeugs und der Position der Öffnung/Ausnehmung in dem Werkstück, in die der Formkörper eingesetzt werden soll, kompensiert wird. Diese Abweichung kann somit durch eine Relativbewegung des Führungsdorns relativ zu der Halteeinrichtung ausgeglichen werden. Der Führungsdorn kann sich dabei relativ zu der Halteeinrichtung bewegen und somit den in der Formkörpersetzposition aufgenommenen Formkörper in die Sollposition bewegen.
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Ferner ist der Führungsdorn gegenüber der Halteeinrichtung verriegelbar, wobei der Führungsdorn in dem verriegelten Zustand gegenüber der Halteeinrichtung verriegelt und in einem entriegelten Zustand relativ zu der Halteeinrichtung bewegbar ist. Entsprechend kann eine Relativbewegung zwischen dem Führungsdorn und der Halteeinrichtung ermöglicht werden, indem der Führungsdorn in den entriegelten Zustand versetzt wird, sodass dieser relativ zu der Halteeinrichtung bewegt werden kann. Im verriegelten Zustand ist eine Relativbewegung zwischen Halteeinrichtung und Führungsdorn nicht möglich. Der Führungsdorn kann dabei zentrisch oder exzentrisch an der Halteeinrichtung, insbesondere in Bezug auf eine Mittelachse der Halteeinrichtung, angeordnet sein.
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Bevorzugt ist es somit möglich, den Führungsdorn verriegelt mittels des Setzwerkzeugs zu der Position des Werkstücks zu bewegen, in die der wenigstens eine Formkörper gesetzt werden soll. Der in der Formkörpersetzposition positionierte Formkörper kann dabei beispielsweise auf Kontakt mit einem Rand der Ausnehmung in dem Werkstück gebracht werden. Anschließend kann der Führungsdorn entriegelt werden, sodass der Formkörper durch die Anlage mit dem Werkstück die Position in dem Werkstück „findet“. Der Führungsdorn wird somit in Abhängigkeit einer Abweichung zwischen der Position des Werkstücks und der momentanen Formkörpersetzposition relativ zu der Halteeinrichtung bewegt, sodass der Formkörper in die Position auf dem Werkstück, beispielsweise eine Öffnung, bewegt wird, sich also selbst zentriert.
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Anschließend wird der Führungsdorn verriegelt, sodass eine Relativbewegung zwischen Halteeinrichtung und Führungsdorn nicht mehr möglich ist. Anschließend kann der Setzvorgang des Formkörpers, also ein Fügevorgang mit dem der Formkörper mit dem Werkstück verbunden wird, durchgeführt werden. Der Formkörper kann durch jedes beliebige Verfahren auf dem Werkstück gesetzt werden, beispielsweise Schweißen oder Kleben oder Stoßpunkten. Ferner ist die Form bzw. die geometrische Gestalt des Formkörpers beliebig wählbar, wobei eine Kugelform bevorzugt wird, da diese die Positionsfindung des Formkörpers auf dem Werkstück, insbesondere in einer Öffnung des Werkstücks, unterstützt. Es ist jedoch ebenso möglich, den Formkörper als Rolle oder Kegel oder dergleichen auszubilden. Die Relativbewegung zwischen dem Führungsdorn und der Halteeinrichtung kann eine Drehbewegung und/oder eine lineare Bewegung in einer oder mehreren Richtungen beinhalten.
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Gemäß einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Setzwerkzeugs kann vorgesehen sein, dass das Setzwerkzeug mindestens einen Sensor umfasst, der dazu ausgebildet ist, wenigstens einen den Formkörper beschreibenden Parameter zu erfassen, insbesondere eine bei einem Kontakt zwischen dem Formkörper und dem Werkstück auf den in der Formkörpersetzposition angeordneten Formkörper wirkende Kraft und/oder eine Position des Formkörpers, bevorzugt relativ zu einer Ausnehmung in dem Werkstück, zu erfassen. Demnach ist vorgesehen, dass ein Sensor, beispielsweise in Verbindung mit einer Steuerungseinrichtung, einen Parameter erfasst, der den Formkörper beschreibt.
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Bei dem Parameter kann es sich insbesondere um eine Kraft handeln, die auf den Formkörper wirkt, während der Formkörper in der Formkörpersetzposition angeordnet ist. Wie zuvor beschrieben, ist die Formkörpersetzposition an dem dem Werkstück beim Setzen des Formkörpers zugewandten Ende des Führungsdorns, also am Ende der Ladebahn, die durch den Führungsdorn verläuft, angeordnet. Bei einem Kontaktieren des Werkstücks kommt der Formkörper folglich in Anlage mit dem Werkstück, sodass eine Kraft auf den Formkörper wirkt. Diese Kraft kann mittels des Sensors erfasst werden. Dann ist es möglich, die Position des Formkörpers relativ dem Werkstück, insbesondere relativ zu einer Ausnehmung in dem Werkstück, zu erfassen, beispielsweise mit einem entsprechenden Wegsensor. Der Sensor kann dabei beispielsweise als kombinierter Kraft-Weg-Sensor verstanden werden.
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Mit anderen Worten ist es möglich, beim Setzen des Formkörpers eine Kraft und/oder einen Weg in Bezug auf den Formkörper zu erfassen, wobei der Formkörper, wie zuvor beschrieben, zunächst in Kontakt mit dem Werkstück gebracht wird. Bei einem Entriegeln des Führungsdorns bzw. der Halteeinrichtung, sodass eine Relativbewegung zwischen Führungsdorn und Halteeinrichtung ermöglicht wird, kann die auf den Formkörper wirkende Kraft und die Position bzw. eine Positionsveränderung des Formkörpers, bevorzugt relativ zu dem Werkstück, erfasst werden.
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Ferner kann bei dem erfindungsgemäßen Setzwerkzeug vorgesehen sein, dass das Setzwerkzeug mit einer Steuerungseinrichtung verbindbar oder verbunden ist, wobei die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, einen in der Formkörpersetzposition aufgenommenen Formkörper in Abhängigkeit des wenigstens einen Parameters zu setzen. Folglich ist es möglich, den wenigstens einen Parameter zu erfassen und in dessen Abhängigkeit den Formkörper zu setzen. Demnach kann der Formkörper durch die Ladebahn in seine Formkörpersetzposition gebracht werden, wobei das Setzwerkzeug, beispielsweise mittels eines Robotertrackings derart relativ zu dem Werkstück bewegt wird, dass der Formkörper in die zu setzende Position auf dem Werkstück bewegt wird. Treten Abweichungen in der Positionierung des Formkörpers auf, sodass der Formkörper beispielsweise nicht zentriert in eine Ausnehmung des Werkstücks gesetzt wird, sondern in Anlage mit dem Rand der Ausnehmung kommt, kann eine Selbstzentrierung des Formkörpers in der Ausnehmung erreicht werden, indem der Führungsdorn entriegelt wird, sodass eine Relativbewegung zwischen Halteeinrichtung und Führungsdorn ermöglicht wird. Dadurch kann der Formkörper, beispielsweise eine Kugel, weiter in die Ausnehmung bewegt werden bzw. sich aufgrund der auf den Formkörper wirkenden Kraft, da dieser in Anlage mit dem Werkstück gebracht wurde, selbst in der Ausnehmung zentrieren. Die Zentrierung des Formkörpers in der Ausnehmung folgt daher dem sogenannten „Schweizer Roulette Prinzip“.
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Das Setzen des Formkörpers, also die eigentliche Verbindung zwischen dem Formkörper und dem Werkstück kann dabei in Abhängigkeit des Parameters erfolgen, beispielsweise in Abhängigkeit der auf den Formkörper wirkenden Kraft und/oder der Position bzw. des Wegs, den der Formkörper nach der Entriegelung beschreibt. Deutet die Kraft und/oder die Position bzw. der Weg darauf hin, dass der Formkörper die Sollposition relativ zu dem Werkstück erreicht hat, insbesondere in der Öffnung oder der Ausnehmung in dem Werkstück zentriert ist, wird der Führungsdorn relativ zu der Halteeinrichtung verriegelt und der Formkörper kann auf dem Werkstück gesetzt werden, beispielsweise mittels Schweißen, insbesondere Laserschweißen, Kleben, Stoßpunkten oder dergleichen.
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Nachdem der Formkörper gesetzt wurde, kann ein weiterer Formkörper durch die Ladebahn in die Formkörpersetzposition geladen werden. Wie zuvor beschrieben, weist die Ladebahn an dem freien Ende der Ladebahn eine Formkörpersetzposition auf, in der ein Formkörper zum Setzen des Formkörpers aufnehmbar ist. Bevorzugt ist der Formkörper in der Formkörpersetzposition derart gehalten, dass sich der Formkörper nicht von selbst aus der Formkörpersetzposition lösen kann. Entsprechende Mittel zum Halten des Formkörpers können sonach an dem Führungsdorn, insbesondere in der Formkörpersetzposition, vorgehalten werden, beispielsweise mittels eines Federelements, insbesondere einer Klammerführung oder einer Kugelspannhülse oder dergleichen.
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Das erfindungsgemäße Setzwerkzeug kann ferner dahingehend weitergebildet werden, dass ein Ladestift vorgesehen ist, der dazu ausgebildet ist, einen Formkörper aus einer Zuführposition entlang der Ladebahn in die Formkörpersetzposition zu bewegen. Der Ladestift ist somit dafür vorgesehen, einen weiteren Formkörper, beispielsweise eine Kugel, aus einer Zuführposition in dem Führungsdorn, entlang der Ladebahn in die Formkörpersetzposition zu bewegen. Mit anderen Worten „repetiert“ der Ladestift einen Formkörper aus der Zuführposition in die Formkörpersetzposition.
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Der Ladestift kann vorteilhafterweise ferner dazu ausgebildet sein, ein für das Setzen des Formkörpers auf dem Werkstück erforderliches Mittel, beispielsweise ein Fügemittel, bereitzustellen. Beispielsweise kann über den Ladestift ein Schweißstrom bereitgestellt werden, der zum Verschweißen des Formkörpers mit dem Werkstück benötigt wird. Ein entsprechender Schweißstrom kann beispielsweise über eine Stromquelle bereitgestellt werden, mit der der Ladestift verbunden werden kann. Somit kann der Formkörper, beispielsweise durch Widerstandschweißen, direkt auf dem Bauteil fixiert werden, wobei vorteilhafterweise der Schweißstrom und/oder die Spannung während des Setzprozesses überwacht bzw. als Parameter erfasst werden können. Dabei kann sich bevorzugt durch die Kontaktfläche eine Ringbuckelschweißung ausbilden. Ferner ist es ebenso möglich, dass der Ladestift eine Kraft auf den Formkörper ausübt, die den Formkörper gegen das Werkstück bewegt, beispielsweise um die Positionsfindung des Formkörpers in einer Ausnehmung des Werkstücks zu unterstützen. Daneben ist es ebenso möglich, dass die Verbindung zwischen dem Formkörper und dem Werkstück durch eine externe Einrichtung durchgeführt wird, beispielsweise eine externe Schweißeinrichtung.
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Der Führungsdorn weist bevorzugt ein Formzentrierelement auf, insbesondere eine Formzentrierhülse, die dazu ausgebildet ist, den Ladestift in der Ladebahn zu zentrieren. Dadurch wird die Bewegung des Ladestifts in der Ladebahn weiter verbessert, da der Ladestift somit zentriert in der Ladebahn geführt werden kann. Dadurch ist eine zentrierte Führung des Ladestifts in der Ladebahn gewährleistet, sodass der Ladestift definiert neue Formkörper aus der Zuführposition in die Formkörpersetzposition bewegen kann.
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Bei dem erfindungsgemäßen Setzwerkzeug kann ferner wenigstens eine Zuführeinrichtung vorgesehen sein, die dazu ausgebildet ist, der in dem Führungsdorn angeordneten Ladebahn, insbesondere in die Zuführposition der Ladebahn, wenigstens einen Formkörper zuzuführen. Mit anderen Worten können in der Zuführeinrichtung mehrere, insbesondere eine Vielzahl von Formkörper vorgehalten werden, die bei Bedarf aus der Zuführeinrichtung in die Zuführposition innerhalb der Ladebahn bewegt werden können. Aus der Zuführposition können die Formkörper anschließend, beispielsweise mittels des Ladestifts, wie zuvor beschrieben, in die Formkörpersetzposition am Ende der Ladebahn bzw. am freien Ende des Führungsdorns bewegt werden. Die Zuführeinrichtung verbessert dabei die Automatisierung des Setzprozesses, da das Setzwerkzeug, beispielsweise in einer Ausführung als ein an einem Roboter montierter Setzkopf, mittels der Zuführeinrichtung über ein Reservoir an Formkörpern verfügt, die auf dem entsprechenden Werkstück gesetzt werden können.
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Besonders bevorzugt kann die Zuführeinrichtung als mehrere Formkörper aufnehmendes, vorzugsweise auswechselbares, Magazin ausgebildet sein. Die Zuführeinrichtung bzw. das Magazin kann sonach mit dem Setzwerkzeug verbunden werden, um, wie zuvor beschrieben, Formkörper für das Setzen auf dem Werkstück bereitzustellen. Das Magazin kann dabei bevorzugt auswechselbar ausgebildet sein, sodass bei Bedarf ein anderes Magazin mit dem Setzwerkzeug verbunden werden kann. Beispielsweise können somit verschiedene Magazine mit verschiedenen Formkörpern bereitgestellt werden, die bei Bedarf getauscht bzw. ausgewechselt werden können.
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Verschiedene Magazine können dabei bevorzugt verschiedene Materialien von Formkörpern und/oder verschiedene geometrische Formen von Formkörpern beinhalten. Somit kann ferner sichergestellt werden, dass das Setzwerkzeug für eine Vielzahl von Aufgaben verwendet werden kann und nicht auf das Setzen einer einzigen Form von Formkörpern beschränkt ist. Selbstverständlich kann das Setzwerkzeug auch mehrere Zuführeinrichtungen bzw. mehrere Magazine aufweisen, um für die jeweilige Aufgabe den entsprechenden Formkörper in die Zuführposition bzw. in die Formkörpersetzposition zu laden. Das Magazin kann dabei eine weitere Einrichtung umfassen, die das Zuführen von Formkörpern in die Zuführposition unterstützt, beispielsweise können die in dem Magazin aufgenommenen Formkörper federbeaufschlagt sein, sodass deren Bewegung aus dem Magazin in die Zuführposition unterstützt wird. Selbstverständlich ist auch eine Schwerkraft unterstützte Bewegung oder eine beliebige andere Unterstützung der Bewegung der Formkörper alternativ oder zusätzlich möglich.
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Die Form des Magazins ist dabei ebenfalls frei wählbar bzw. an die entsprechenden Erfordernisse, beispielsweise den verfügbaren Bauraum des Setzwerkzeugs anpassbar. Beispielhaft kann das Magazin als Stangenmagazin, Trommelmagazin, Doppeltrommelmagazin, Bananenmagazin oder jedwede andere Bauform des Magazins ausgebildet sein.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Setzwerkzeugs kann vorgesehen sein, dass die Zuführeinrichtung an dem Führungsdorn oder an der Halteeinrichtung angeordnet ist. Die Zuführeinrichtung, beispielsweise das Magazin, kann sonach direkt an dem Führungsdorn angeordnet sein, um Formkörper für das Setzen an dem Werkstück bereitzustellen. Dabei kann in dem Führungsdorn eine entsprechende Durchbrechung vorgesehen sein, die die Zuführeinrichtung mit der Ladebahn, insbesondere mit der Zuführposition, verbindet. Es ist ebenso möglich, die Zuführeinrichtung an der Halteeinrichtung anzuordnen bzw. diese zumindest abschnittsweise in die Halteeinrichtung zu integrieren.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Zuführeinrichtung eine oberhalb des Führungsdorns angeordnete, bevorzugt trichterförmige, Aufnahmeeinrichtung aufweisen, wobei die Ladebahn mittels einer Zuführbahn, insbesondere eines flexiblen Gurtes, mit der Aufnahmeeinrichtung verbunden ist. Gemäß dieser Ausgestaltung ist die Zuführeinrichtung oberhalb des Führungsdorns, d.h. auf der dem Werkstück abgewandten Seite des Führungsdorns angeordnet. Die Zuführeinrichtung kann dabei beispielsweise an der Halteeinrichtung angeordnet oder zumindest abschnittsweise in diese integriert sein.
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Die Zuführeinrichtung weist ferner eine, bevorzugt trichterförmige, Aufnahmeeinrichtung auf, in der die Formkörper aufgenommen werden können. Die Formkörper werden, beispielsweise durch die Form der Aufnahmeeinrichtung, vereinzelt und durch eine Zuführbahn in die Ladebahn geführt. Die Zuführbahn kann beispielsweise als flexibler Gurt, insbesondere in Form eines Schlauches, ausgestaltet sein, um die Aufnahmeeinrichtung mit der Ladebahn zu verbinden. Mit anderen Worten sind die Formkörper in der Aufnahmeeinrichtung aufgenommen, die beispielsweise trichterförmig ist und die Formkörper in Zuführbahn führt. In der Zuführbahn liegen die Formkörper bevorzugt vereinzelt vor und können sonach in die Ladebahn, insbesondere die Zuführposition, geführt werden.
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Das erfindungsgemäße Setzwerkzeug kann ferner dahingehend weitergebildet werden, dass die Zuführeinrichtung eine Fördereinrichtung, insbesondere antreibbares Zahnrad, aufweist, das dazu ausgebildet ist, Formkörper aus der Aufnahmeeinrichtung durch die Zuführbahn in die Ladebahn, insbesondere die Zuführposition, zu fördern. Gemäß dieser Ausgestaltung ist vorgesehen, die Formkörper mittels einer Fördereinrichtung aus der Zuführeinrichtung in die Ladebahn zu fördern. Dabei kann die Fördereinrichtung beispielsweise als antreibbares Zahnrad ausgebildet sein, das beispielweise mittels eines entsprechenden Antriebs angetrieben werden kann. Als Antrieb kann jedwedes geeignetes Antriebsmittel verwendet werden, beispielsweise ein Elektromotor.
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Die Fördereinrichtung kann ferner dazu verwendet werden, die in der Zuführeinrichtung, beispielsweise der Aufnahmeeinrichtung, aufgenommenen Formkörper zu vereinzeln und diese durch die Zuführbahn oder aus dem Magazin in die Zuführposition, also in die Ladebahn, zu fördern.
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Vorteilhafter Weise kann die Zuführeinrichtung ferner mittels einer Nachfülleinrichtung, bevorzugt automatisiert, nachfüllbar ausgebildet sein. Demnach kann eine Nachfülleinrichtung bereitgestellt werden, mit der die Zuführeinrichtung entsprechend in Wirkverbindung gebracht wird, sodass Formkörper aus der Nachfülleinrichtung nachgefüllt werden können. Beispielsweise kann die Nachfülleinrichtung als „Magazinbahnhof“ ausgebildet sein, d.h. eine Vielzahl von (unterschiedlichen) Magazinen bereitstellen, mittels der die Zuführeinrichtung nachgefüllt werden kann. beispielsweise kann die Nachfülleinrichtung mehrere (verschiedene) Magazine bereitstellen, wobei die Zuführeinrichtung des Setzwerkzeugs mittels der Magazine ergänzt, ausgetauscht oder nachgefüllt werden können.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass der „Magazinbahnhof“ mehrere verschiedene Magazine bereitstellt, sodass jedem Setzwerkzeug das entsprechende Magazin zugeführt und die entsprechende Zuführeinrichtung somit nachgefüllt werden kann. Insbesondere können dabei verschiedene Materialien und/oder verschiedene Formen von Formkörpern bereitgestellt werden, sodass das Setzwerkzeug die entsprechende Aufgabe erfüllen kann.
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Die Nachfülleinrichtung kann ferner Ladestreifen, Ladeautomaten und dergleichen umfassen. Ferner kann in der Nachfülleinrichtung ein manuelles Laden von Formkörpern, beispielsweise in Magazine, durchgeführt werden, die anschließend für das Setzwerkzeug bereitgestellt werden können.
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Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Setzen mindestens eines Formkörpers in eine Ausnehmung eines Werkstückes mittels eines Setzwerkzeugs, insbesondere eines erfindungsgemäßen Setzwerkzeugs, wie zuvor beschrieben, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
- - Positionieren des Setzwerkzeugs an oder im Bereich einer Ausnehmung des Werkstücks
- - Laden eines Formkörpers aus einer Zuführeinrichtung in eine in einem Führungsdorn des Setzwerkzeugs angeordneten Ladebahn
- - Entriegeln einer Verriegelung zwischen Führungsdorn und einem Halteeinrichtung
- - Setzen des Formkörpers in die Ausnehmung
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit das Setzwerkzeug, beispielsweise mittels Robotertracking, zu einer Ausnehmung des Werkstücks bewegt. Bei dem Werkstück kann es sich dabei um ein Karosseriebauteil handeln, das wenigstens eine Ausnehmung aufweist, die insbesondere zuvor in das Werkstück, beispielsweise mittels eines Lasers, eingebracht wurde. Die Werkstücke/Bauteile können aus verschiedenen Materialien bestehen oder solche umfassen, wie zum Beispiel Metalle, insbesondere Aluminium und Stahl, oder Kunststoffe.
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Das Setzwerkzeug lädt entsprechend einen Formkörper aus einer Zuführeinrichtung in eine in einem Führungsdorn des Setzwerkzeugs angeordnete Ladebahn. Dabei kann die Zuführeinrichtung den entsprechenden Formkörper, wie zuvor beschrieben, in eine Zuführposition bereitstellen, aus der ein Ladestift den Formkörper in die Formkörpersetzposition repetiert. Mit anderen Worten bewegt der Ladestift sonach den Formkörper aus der Zuführposition durch die Ladebahn in die Formkörpersetzposition, in der der Formkörper bis zum endgültigen Setzen des Formkörpers in die Ausnehmung des Werkstücks gehalten wird.
Nachdem der Formkörper in die Formkörpersetzposition repetiert wurde und das Setzwerkzeug entsprechend an dem Werkstück positioniert wurde, besteht Kontakt zwischen dem Werkstück, insbesondere der Ausnehmung des Werkstücks, und dem in der Formkörpersetzposition angeordneten Formkörper oder ein derartiger Kontakt wird durch Bewegen des Setzwerkzeugs hergestellt. Anschließend kann die Verriegelung zwischen dem Führungsdorn und der Halteeinrichtung entriegelt werden, sodass eine Relativbewegung zwischen Führungsdorn und Halteeinrichtung möglich ist.
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Liegt eine Abweichung zwischen der zentralen Position der Ausnehmung, in die der Formkörper positioniert werden soll, und der Sollposition vor, in der der Formkörper momentan relativ zu dem Werkstück angeordnet ist, wird durch die auf den Formkörper wirkende Kraft, die von der Oberfläche des Werkstücks auf den Formkörper wirkt, eine Relativbewegung zwischen Führungsdorn und Halteeinrichtung erzeugt, die den Formkörper und mit diesem den Führungsdorn, weiter in die Ausnehmung führt, sodass der Formkörper entsprechend in der Ausnehmung zentriert wird.
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Insbesondere wird dies erreicht, indem als Formkörper eine Kugel oder eine Kugelform, gewählt wird. Somit wird eine Selbstzentrierung des Formkörpers in der Ausnehmung in dem Werkstück erreicht, sodass eine gegebenenfalls auftretende Abweichung zwischen der Sollposition, in der der Formkörper in der Ausnehmung gesetzt werden soll, und der Position, die durch die Bewegung des Setzwerkzeugs relativ zu dem Werkstück, beispielsweise mittels Robotersteuerung, erreicht wird, kompensiert werden.
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Nachdem der Formkörper in der Ausnehmung zentriert ist, der insbesondere kugelförmige Formkörper sich sonach selbst sauber in der Ausnehmung positioniert hat, kann der Führungsdorn erneut an der Halteeinrichtung verriegelt werden, sodass eine Relativbewegung zwischen Führungsdorn und Halteeinrichtung nicht mehr möglich ist. Anschließend kann, insbesondere in Abhängigkeit eines zuvor erfassten Parameters, wie zuvor beschrieben, der Formkörper in die Ausnehmung gesetzt werden. Wie ebenfalls zuvor beschrieben, kann das Setzen des Formkörpers durch eine Vielzahl beliebiger Fügetechniken erreicht werden, beispielsweise mittels (Laser-) Schweißen, Kleben, Stoßpunkten und dergleichen.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. näher erläutert. Die Fig. sind schematische Darstellungen und zeigen:
- 1 ein erfindungsgemäßes Setzwerkzeug gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 2 das erfindungsgemäße Setzwerkzeug aus 1;
- 3 das erfindungsgemäße Setzwerkzeug aus 1, 2; und
- 4 ein erfindungsgemäßes Setzwerkzeug gemäß einer zweiten Ausführungsform.
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1 zeigt ein Setzwerkzeug 1 zum Setzen wenigstens eines Formkörpers 2 auf ein Werkstück 3, wobei das Setzwerkzeug 1 einen relativ zu einer Halteeinrichtung 4 bewegbaren, eine Formkörpersetzposition 5 aufweisenden Führungsdorn 6 aufweist, wobei der Führungsdorn 6 gegenüber der Halteeinrichtung 4 verriegelbar ist. Die Halteeinrichtung 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Radialausgleich ausgebildet, und dazu in der Lage, eine Relativposition zwischen Führungsdorn 6 und den zwei Hälften 7, 8 der Halteeinrichtung 4 zu ermöglichen. Mit anderen Worten ist der Führungsdorn 6 an der Hälfte 7 der Halteeinrichtung 4 angeordnet, die gegenüber der Hälfte 8 der Halteeinrichtung 4 bewegbar gelagert ist. Somit kann sich der Führungsdorn 6 zusammen mit der Hälfte 7 der Halteeinrichtung 4 relativ zu der anderen Hälfte 8 der Halteeinrichtung 4 bewegen, sofern die Halteeinrichtung 4 entriegelt ist. Falls die Halteeinrichtung 4 verriegelt ist, wie in der in 1 dargestellten Situation, sind Relativbewegungen zwischen den beiden Hälften 7, 8 und somit des Führungsdorns 6 nicht möglich.
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Wie zuvor beschrieben, ist das Setzwerkzeug 1 zum Setzen von Formkörpern 2 ausgebildet. Die Formkörper 2 sind dabei entlang einer Ladebahn 9 in die Formkörpersetzposition 5 bewegbar. Insbesondere weist die Ladebahn 9 bzw. der Führungsdorn 6 eine Zuführposition 10 auf, in der der Formkörper 2 innerhalb der Ladebahn 9 in der in 1 dargestellten Situation positioniert ist.
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Das Setzwerkzeug 1 gemäß der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform weist ferner eine Zuführeinrichtung 11 auf, die dazu ausgebildet ist, der in dem Führungsdorn 6 angeordneten Ladebahn 9, insbesondere in die Zuführposition 10, Formkörper 2 zu führen. Die Zuführeinrichtung 11 ist dabei als Magazin ausgebildet und an dem Führungsdorn 6 angeordnet. Die Führungseinrichtung 11 ist auswechselbar, d.h. dass andere Führungseinrichtungen 11 anstelle der in 1 dargestellten Führungseinrichtung 11 an dem Führungsdorn 6 angeordnet werden können, um Formkörper 2 bereitzustellen. Die Zuführeinrichtung 11 weist ferner eine Fördereinrichtung 12 auf, die als elastisches Federelement ausgebildet ist, und die Formkörper 2, die in der Zuführeinrichtung 11 aufgenommen sind, mit einer Kraft zu beaufschlagen, sodass diese aus der Zuführeinrichtung 11 in die Zuführposition 10 der Ladebahn 9 in dem Führungsdorn 6 bewegt werden.
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Wie zuvor beschrieben, ist in der in 1 dargestellten Situation ein Formkörper 2 in der Zuführposition 10 angeordnet. Das Setzwerkzeug 1 weist ferner einen Ladestift 13 auf, der innerhalb des Führungsdorns 6 entlang der Ladebahn 9 bewegt werden kann. Dies ist durch einen Pfeil 14 dargestellt. Bei der Bewegung des Ladestifts 13 bewegt der Ladestift 13 den in der Zuführposition 10 angeordneten Formkörper 2 in Richtung der Formkörpersetzposition 5 bzw. in die Formkörpersetzposition 5, die sich an dem freien Ende des Führungsdorns 6, also dem dem Werkstück 3 zugewandten freien Ende des Führungsdorns 6 befindet. Die Bewegung des Ladestifts 13 wird durch eine Formzentrierhülse 15 zentriert bzw. der Ladestift 13 ist durch die Formzentrierhülse 15 in dem Führungsdorn 6 zentriert.
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Wie in 2 dargestellt, kann anschließend, wenn der Formkörper 2 in die Formkörpersetzposition 5 verbracht wurde, das Setzwerkzeug 1 relativ zu dem Werkstück 3, beispielsweise einem Karosseriebauteil, bewegt werden. Das Setzwerkzeug 1 kann dabei beispielsweise mittels einer Anbindung 16 an einen Roboter (nicht dargestellt) angebunden und von diesem bewegt werden. Vorliegend, wie in 2 dargestellt, wird das Setzwerkzeug 1 zu einer Ausnehmung 17 bewegt, die zuvor mittels eines Lasers in das Werkstück 3 eingebracht wurde. Dabei kann die Größe der Ausnehmung 17 angepasst auf die Form bzw. die Größe des Formkörpers 2 eingebracht werden. Insbesondere kann dabei eingestellt werden, in welcher Tiefe der Formkörper 2 in die Ausnehmung 17 eingebracht werden kann.
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Vorliegend ist der Formkörper 2 nicht exakt zentral in der Ausnehmung 17, sondern an einem Rand 18 der Ausnehmung 17, positioniert, dies ist beispielsweise mittels eines Kraft-Weg-Sensors 19 erfassbar. Der Kraft-Weg-Sensor 19 erfasst dabei die auf den Formkörper 2 wirkende Kraft bzw. die Position des Formkörpers 2 relativ zu dem Werkstück 3. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Kraft-Weg-Sensor 19 dabei mit dem Ladestift 13 gekoppelt, um die Kraft zu erfassen bzw. den Weg oder die Position zu bestimmen. Um die Abweichung zwischen der zentralen Position der Ausnehmung 17 und der in 2 vorliegenden Position des Formkörpers 2 auszugleichen, wird die Halteeinrichtung 4 entriegeln, sodass sich die Hälfte 7 gegenüber der Hälfte 8 bewegen kann. Daher kann sich der Führungsdorn 6 relativ zu der Halteeinrichtung 4 bewegen.
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Aufgrund der Anlage des Formkörpers 2 an dem Rand 18 der Ausnehmung 17 positioniert bzw. zentriert sich der Formkörper 2 selbst in der Ausnehmung 17, wobei sich der Führungsdorn 6 relativ zu der Halteeinrichtung 4 bewegt, insbesondere bewegen sich dabei die beiden Hälften 7, 8 der Halteeinrichtung 4 und mit der Hälfte 7 der Führungsdorn 6. Dabei nimmt der Führungsdorn 6 sowie der Formkörper 2 die in 3 dargestellte Position ein.
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3 zeigt das Setzwerkzeug 1, nachdem die beiden Hälften 7, 8 der Halteeinrichtung 4 relativ bewegt wurden und der Formkörper 2 in der Ausnehmung 17 in dem Werkstück 3 zentriert wurde. Eine Nachführung des Setzwerkzeugs 1 bzw. des Formkörpers 2 tiefer in die Ausnehmung 17 kann mittels der Führung des Setzwerkzeugs 1 beispielsweise mittels des Roboters erfolgen, oder es ist möglich, dass die Halteeinrichtung 4 eine Relativbewegung in dieser Richtung (auf das Werkstück 3 zu) in entriegeltem Zustand ermöglicht.
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Aufgrund der Form des Formkörpers 2 „findet“ der Formkörper 2 das Zentrum der Ausnehmung 17, beispielsweise ein kreisförmiges Loch. Das Auffinden des Zentrums der Ausnehmung 17 kann dabei mittels des Kraft-Weg-Verlaufs, der mittels des Kraft-Weg-Sensors 19 erfasst wird, verifiziert werden. Anschließend kann der Formkörper 2 in der Ausnehmung 17 gesetzt werden, d.h. mit dem Werkstück 3 verbunden werden. Dazu wird beispielsweise eine Fügeeinrichtung 20 bereitgestellt, die einen Schweißstrom erzeugt, der über den Ladestift 13 in den Formkörper 2 eingeleitet werden kann und diesen mit der Ausnehmung 17, insbesondere dem Rand 18 der Ausnehmung 17 verschweißt.
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Daneben sind weitere Fügeverfahren möglich, beispielsweise Ultraschallschweißen, Kleben, Stoßpunkten und dergleichen, wobei der Ladestift 13 das nötige Fügemittel bereitstellen kann. Dabei wird der Formkörper 2 an der Ausnehmung 17 dichtgeschweißt, d.h. dass der Formkörper 2 vollständig an dem Rand 18 der Ausnehmung 17 verschweißt wird. Selbstverständlich ist es ebenso möglich, mehrere Formkörper 2 aufeinander zu setzen oder Formkörper 2 auch auf beliebige andere Positionen des Werkstücks 3, beispielsweise Ecken, Kanten oder dergleichen zu setzen.
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Des Weiteren wird eine Nachfülleinrichtung 21 bereitgestellt, die dazu ausgebildet ist, dem Setzwerkzeug 1 Formkörper 2 zuzuführen bzw. diese nachzufüllen. In dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Nachfülleinrichtung 21 als „Magazinbahnhof“ ausgebildet. D.h., die Nachfülleinrichtung 21 bevorratet mehrere Zuführeinrichtungen 11, insbesondere mehrere Magazine, die mit Formkörpern 2 gefüllt sind. Beispielsweise, wenn die Formkörper 2 der Zuführeinrichtung 11 aufgebraucht sein sollten, kann die Zuführeinrichtung 11 mittels der Nachfülleinrichtung 21 ausgewechselt werden. Es ist ebenso möglich, die Zuführrichtung 11 gegen eine andere Zuführeinrichtung 11 zu tauschen, die beispielsweise andere Formkörper 2 aufgenommen bzw. gespeichert hat.
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Daneben ist es ebenso möglich, dass die Nachfülleinrichtung 21 die Formkörper 2 der Zuführrichtung 11 nachfüllt, beispielsweise mittels Ladestreifen, Ladeautomaten oder, dass die Nachfülleinrichtung 21 Mittel bereitstellt, Formkörper 2 in Zuführeinrichtungen 11 manuell nachzuführen.
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4 zeigt ein Setzwerkzeug 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Der Führungsdorn 6 ist an der Hälfte 7 der Halteeinrichtung 4 exzentrisch in Bezug auf eine Mittelachse der Halteeinrichtung 4 angeordnet. Der grundsätzliche Aufbau und die grundsätzliche Funktion des in 4 dargestellten Setzwerkzeugs 1 ist identisch mit dem Setzwerkzeug 1, das in den 1 bis 3 dargestellt ist. Folglich sind die Ausführungen mit Bezug auf die 1 bis 3 auf das in 4 dargestellte Setzwerkzeug 1 übertragbar.
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Das Setzwerkzeug 1 in 4 weist ebenfalls eine Zuführeinrichtung 11 auf, die eine Fördereinrichtung 22 aufweist. Die Fördereinrichtung 22 ist als antreibbares Zahnrad ausgebildet, das über einen nicht dargestellten Elektromotor angetrieben werden kann. Die Fördereinrichtung 22 ist ferner dazu ausgebildet, Formkörper 2 aus einer Aufnahmeeinrichtung 23 zu vereinzeln und in eine Zuführbahn 24 zuzuführen. Die Aufnahmeeinrichtung 23 ist dabei in die Hälfte 7 der Halteeinrichtung 4 integriert und ist dazu ausgebildet, eine Vielzahl von Formkörpern 2 aufzunehmen.
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Nach der Vereinzelung durch die Fördereinrichtung 22 werden die Formkörper 2 durch eine Zuführbahn 24, beispielsweise ein flexibler Gurt, insbesondere ein flexibler Schlauch, durch eine entsprechende Öffnung in dem Führungsdorn 6 in die Ladebahn 9, insbesondere die Zuführposition 10, zugeführt. Mit anderen Worten ist die Ladebahn 9 mit der Zuführbahn 24 verbunden, sodass Formkörper 2 in die Ladebahn 9 zugeführt werden können. Von der Zuführposition 10 aus kann der Formkörper 2, wie zuvor beschrieben, in die Formkörpersetzposition 5 bewegt und gesetzt werden.
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Die in den einzelnen Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelheiten, Vorteile und Merkmale sind vollständig untereinander kombinierbar bzw. aufeinander übertragbar. Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße Verfahren mittels des erfindungsgemäßen Setzwerkzeugs 1 durchgeführt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Setzwerkzeug
- 2
- Formkörper
- 3
- Werkstück
- 4
- Halteeinrichtung
- 5
- Formkörpersetzposition
- 6
- Führungsdorn
- 7
- Hälfte
- 8
- Hälfte
- 9
- Ladebahn
- 10
- Zuführposition
- 11
- Zuführeinrichtung
- 12
- Fördereinrichtung
- 13
- Ladestift
- 14
- Pfeil
- 15
- Formzentrierhülse
- 16
- Anbindung
- 17
- Ausnehmung
- 18
- Rand
- 19
- Kraft-Weg-Sensor
- 20
- Fügeeinrichtung
- 21
- Nachfülleinrichtung
- 23
- Fördereinrichtung
- 23
- Aufnahmeeinrichtung
- 24
- Zuführbahn
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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