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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereithalten von Befestigungselementen
aus Kunststoff, wobei das Befestigungselement von einer Halteeinrichtung
aufgenommen und in einer zum Fügen oder
zur Übergabe
an ein Werkzeug ausgerichteten Position gehalten wird. Die Erfindung
betrifft weiterhin ein Befestigungselement aus Kunststoff und eine Halteeinrichtung
zur Durchführung
des Verfahrens.
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Befestigungselemente
aus Kunststoff werden vielfach in Fahrzeugen verwendet, um Kabel, Leitungen,
Verkleidungsteile oder dergleichen mit Bauteilen des Fahrzeugs zu
verbinden. Hierbei ist häufig
eine automatische Montage der Befestigungselemente beispielsweise
mit Hilfe eines Roboters erwünscht.
Für eine
automatische Montage ist es erforderlich, das Befestigungselement
in einer definierten Übergabeposition
bereitzuhalten, in der es mit dem Montagewerkzeug des Roboters so
gegriffen werden kann, dass es sich anschließend in der erforderlichen Weise
montieren lässt.
In anderen Fällen
kann es auch notwendig sein, das Befestigungselement an einem Füge- oder
Montagewerkzeug so bereitzuhalten, dass durch Betätigen des
Werkzeugs das Fügen oder
die Montage durchgeführt
werden kann. Befestigungselemente aus Kunststoff sind im Allgemeinen sehr
vielfältig
ausgestaltet, so dass das Bereithalten der verschiedenen Befestigungselemente
oft schwierig ist und unterschiedliche Halteeinrichtungen erfordert.
Auch die Gestaltung der Befestigungselemente ist manchmal kompliziert,
damit sie von verfügbaren Halteeinrichtungen
aufgenommen und gehalten werden können.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Bereithalten
von Befestigungselementen aus Kunststoff anzugeben, welches für verschiedene,
unterschiedlich gestaltete Halteelemente geeignet ist, einfach durchführbar ist und
unempfindlich ist gegen Lage- oder Maßabweichungen, die bei der
Zuführung
oder der Fertigung der Befestigungselemente auftreten können.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist nach der Erfindung ein Verfahren vorgesehen,
bei dem das Befestigungselement mit einem durchstechbaren Wandabschnitt
und die Halteeinrichtung mit einer Nadel versehen wird und bei dem
das Befestigungselement in der ausgerichteten Position mit dem durchstechbaren
Wandabschnitt derart gegen die Nadel gedrückt wird, dass die Nadel den
durchstechbaren Wandabschnitt durchdringt und der Wandabschnitt auf
der Nadel gehalten wird.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
hat den Vorteil, dass die Aufnahme des Befestigungselements in der
Halteeinrichtung nur die Ausbildung eines wenigstens von einer Seite
zugänglichen,
durchstechbaren Wandabschnitts erfordert, die Form des Befestigungselements
im Übrigen
aber weitgehend frei gestaltet werden kann. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
ist es daher möglich,
Befestigungselemente unterschiedlicher Gestalt in der gleichen Halteeinrichtung
aufzunehmen, wenn alle Befestigungselemente jeweils an den Stellen
einen durchstechbaren Wandabschnitt haben, an denen sich die Nadel bzw.
Nadeln der Halteeinrichtung befinden. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist darin zu sehen, dass die Aufnahme der Befestigungselemente durch
die Halteeinrichtung keine hohen Ansprüche an Fertigungstoleranzen
stellt. Entscheidend ist nur, dass der durchstechbare Wandabschnitt
ausreichend groß ist,
um Abweichungen in der Lage des Wandabschnitts und Lageabweichungen
bei der Zuführung
des Befestigungselements ausgleichen zu können. Bei der Aufnahme des Befestigungselements
in der Halteeinrichtung bildet die den Wandabschnitt durchstechende
Nadel jeweils an der richtigen Stelle die für die Aufnahme und Fixierung
des Befestigungselements erforderliche Öffnung.
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Bevorzugt
ist eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der das
Befestigungselement mit drei in einem Abstand voneinander angeordneten, durchstechbaren
Wandabschnitten und die Halteeinrichtung mit drei in einem entsprechenden
Abstand voneinander angeordneten, parallelen Nadeln versehen ist.
Hierdurch kann das Befestigungselement an drei Stellen gehalten
werden, wodurch eine definierte Positionierung im Raum gegeben ist.
Der durchstechbare Wandabschnitt und die Nadel sind weiterhin vorteilhaft
so ausgebildet, dass der durchstechbare Wandabschnitt beim Durchstechen
mit der Nadel elastisch und/oder plastisch verformt wird. Durch
diese Verformung wird ein Reibschluss zwischen der Nadel und dem
Wandabschnitt erzeugt, der eine wirksame und für viele Anwendungen ausreichende
Fixierung des Befestigungselements auf der Nadel gewährleistet.
Um die Haftwirkung zwischen Wandabschnitt und Nadel zu steigern,
kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Nadel eine Nut, eine Kerbe
oder eine Hinterschneidung hat, in die der durchstochene Wandabschnitt
eingreift. Eine definierte Position des Befestigungselements in
axialer Richtung der Nadel kann weiterhin durch eine an der Halteeinrichtung
oder der Nadel ausgebildete, sich radial erstreckende Anschlagfläche erreicht
werden.
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Die
Erfindung sieht weiterhin ein Befestigungselement aus Kunststoff
zur Durchführung
des angegebenen Verfahrens vor, welches einen wenigstens von einer
Seite zugänglichen,
durchstechbaren Wandabschnitt hat. Der Wandabschnitt kann durch eine
Vertiefung in einer Wand des Befestigungselements gebildet sein.
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Eine
andere vorteilhafte Ausgestaltung eines Befestigungselements kann
darin bestehen, dass der durchstechbare Wandabschnitt von einer
Folie gebildet wird, die eine Öffnung
in einer Wand des Befestigungselements bedeckt. Der durchstechbare Wandabschnitt
kann außerdem
perforiert sein, wobei die Perforationen einen kleineren Durchmesser
haben als die Nadel der Halteeinrichtung. Anstelle einer Perforation
kann der Wandabschnitt auch mit einem Schlitz versehen sein, um
das Eindringen der Nadel zu erleichtern.
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Eine
besonders vorteilhafte Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
sieht vor, dass die Halteeinrichtung als Magazin mit einer Mehrzahl
von nebeneinander angeordneten und mit Nadeln versehenen Aufnahmen
für jeweils
ein Befestigungselement ausgebildet ist. Die Erfindung ermöglicht hierbei
eine sehr einfache Ausgestaltung des Magazins, da neben einem Trägerteil
nur eine Anzahl von Nadeln für
die Aufnahme und Fixierung der Befestigungselemente benötigt werden,
die an dem Trägerteil
befestigt sind. Das Magazin kann stabförmig mit in Reihen nebeneinander
angeordneten Nadeln oder auch als ein um eine zentrale Achse drehbares Rundmagazin
ausgebildet sein, bei dem in einem konstanten Abstand von der Achse
die mit Nadeln versehenen Aufnahmen für Befestigungselemente angeordnet
sind.
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Vorteilhaft
ist eine Gestaltung eines Rundmagazins, bei der die Aufnahmen auf
der der Achse abgekehrten Außenseite
einer Ringwand angeordnet sind, wobei innerhalb der Ringwand ein
radial bewegbarer Schieber vorgesehen ist, durch den jeweils ein vor
dem Schieber befindliches Befestigungselement von den Nadeln der
Aufnahme abgedrückt
werden kann. Vorzugsweise weist die Ringwand hierbei Öffnungen
auf, durch welche der Schieber hindurchbewegbar ist.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die
in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigen
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1 einen
durchstechbaren Wandbereich eines Befestigungselements und eine
zum Durchstechen des Wandbereichs bestimmte Nadel,
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2 eine
Halteeinrichtung nach der Erfindung mit einem von dieser gehaltenen
Befestigungselement,
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3 eine
Ansicht eines Rundmagazins mit von diesem gehaltenen Befestigungselementen,
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4 einen
von einer Folie gebildeten, durchstechbaren Wandbereich,
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5 einen
perforierten durchstechbaren Wandbereich und
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6 einen
geschlitzten durchstechbaren Wandbereich.
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1 zeigt
einen Abschnitt einer Wand 1 eines Befestigungselements
aus Kunststoff. Die Wand 1 ist in der Nähe ihres Randes mit einer Vertiefung 2 versehen,
durch die ein Wandabschnitt 3 von deutlich geringerer Wandstärke gebildet
ist. Die Dicke des Wandabschnitts 3 ist so bemessen, dass
der Wandabschnitt 3 mit Hilfe einer spitzen Nadel 4 ohne großen Kraftaufwand
durchstochen werden kann. Die Nadel 4 ist Teil einer Halteeinrichtung,
die zum Bereithalten des Befestigungselements für die Übergabe an ein Werkzeug zum
automatischen Montieren oder Fügen
des Befestigungselements dient. Die Nadel 4 hat an ihrem
freien Ende eine Spitze 5 und in einem Abstand von der
Spitze 5 eine Ringnut 6.
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Die
Vertiefung 2 ist rund und hat einen Durchmesser D. Abweichend
hiervon kann die Vertiefung aber auch eine ovale oder vieleckige
Form haben. Die Nadel hat einen Durchmesser d, der wesentlich kleiner
als der Durchmesser D der Vertiefung ist. Durch diesen Durchmesserunterschied
kann die Mitte der Vertiefung einen Versatz x gegenüber der Mittelachse
der Nadel 4 haben, welcher der halben Differenz der Durchmesser
D minus d entspricht, ohne dass das Einstechen der Nadel 4 in
den Wandabschnitt 3 behindert wird oder Zwangskräfte in Querrichtung
auf die Nadel einwirken. Die Gestaltung des Wandabschnitts 3 in
Bezug auf die Nadel 4 gestattet somit eine Befestigung
der Wand 1 durch Einstechen der Nadel 4 in den
Wandabschnitt 3 auch dann, wenn das Befestigungselement
mit der Wand 1 nicht exakt zur Nadel 4 ausgerichtet
ist, sondern beim Einstechen der Nadel 4 in einem durch
die Durchmesser D, d bestimmten Bereich gegenüber der Nadel 4 versetzt
angeordnet ist.
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Zum
Halten der Wand 1 wird diese mit ihrem durchstechbaren
Wandabschnitt 3 gegen das spitze Ende der Nadel 4 gedrückt, wobei
die Nadel 4 in den Wandabschnitt 3 eindringt und
ihn unter Bildung eines Loches elastisch und plastisch verformt.
In der durch einen der Nadel 4 benachbarten Anschlag 7 der
Halteeinrichtung erreichten Stellung der Wand 1 rastet
der die Nadel 4 elastisch umspannende Rand der durch die
Nadel 4 gestochenen Öffnung
in die Ringnut 6 ein, wodurch eine für das vorübergehende Halten der Wand 4 geeignete
Fixierung auf der Nadel 1 erreicht wird.
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Zum
Halten eines Befestigungselements kann in manchen Fällen eine
einzige Nadel ausreichen, beispielsweise wenn das Befestigungselement klein
ist und zusätzliche
Abstützungen
an der Halteeinrichtung vorgesehen sein können. in vielen Fällen wird
es aber zweckmäßig sein,
ein Befestigungselement mit mehreren Nadeln an mehreren Stellen
zu fixieren. Ein solches Beispiel zeigt 3. An einer plattenförmigen Halteeinrichtung 10 sind
drei Nadeln 11 – nur
zwei in der Zeichnung sichtbar – in
regelmäßigem Abstand
voneinander angeordnet. Die Nadeln halten ein Befestigungselement 12,
welches zum Befestigen in einer kreisförmigen Öffnung eines Bleches bestimmt
ist. Das Befestigungselement 12 hat einen ringförmigen Flansch 13,
der im Abstand der Nadeln 11 dünnwandige, durchstechbare Wandabschnitte 14 aufweist.
Das Befestigungselement 12 wird in einer Ausrichtung, in
der sich die Wandabschnitte 14 vor den Nadeln 11 befinden,
an die Halteeinrichtung 10 angedrückt. Hierbei durchdringen,
wie dargestellt, die Nadeln 11 die Wandabschnitte 14,
wobei sie Öffnungen
bilden, deren Ränder
reibschlüssig
auf der Außenfläche der
Nadeln 11 haften. In axialer Richtung der Nadeln 11 bestimmt
die Anlage des Befestigungselements 12 an der Halteeinrichtung 10 die endgültige Position.
Auf diese Weise wird das Bereithalten des Befestigungselements 12 in
einer in allen drei Raumrichtungen in Bezug auf die Halteeinrichtung
definierten Position gegenüber
der Halteeinrichtung erreicht, so dass ein nachfolgender Fügeprozess
von dieser Position ausgehen kann.
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3 zeigt
ein Rundmagazin 20, welches aus einer drehbaren Scheibe 21 und
einer am Rand der Scheibe 21 angeordneten, ringförmigen Halteeinrichtung 22 besteht.
Die Halteeinrichtung 22 ist koaxial zur Drehachse des Rundmagazins 20 angeordnet
und weist auf ihrer Außenseite
eine Vielzahl, in Umfangsrichtung nebeneinander liegende Aufnahmen 23 auf.
Jede Aufnahme 23 ist mit mehreren, nach außen gerichteten
und zueinander parallelen Nadeln 24 versehen, die in der
oben beschriebenen Weise jeweils ein Befestigungselement 25 halten.
Im Zentrum jeder Aufnahme ist die ringförmige Halteeinrichtung 22 mit
einer Durchgangsbohrung 26 versehen. Auf der Innenseite
der Halteeinrichtung 22 befindet sich ein Aktor 27 mit
einem radial beweglichen Schieber 28, der in der gezeigten
Stellung des Rundmagazins 20 mit einer Durchgangsbohrung
fluchtet und durch Ansteuerung des Aktors 27 nach außen durch
die Durchgangsbohrung 26 hindurch bewegbar ist. Die vor
dem Schieber 28 befindliche Aufnahme 23' befindet sich
an einer für
die Übergabe
eines Befestigungselements 25 an ein Fügewerkzeug vorgesehenen Stelle.
Ist ein solches Werkzeug auf der Außenseite vor der Aufnahme 23' in Bereitstellung für Übergabe
des Befestigungselements 25 angeordnet, so wird der Aktor 27 betätigt und
durch den Schieber 28 und das Befestigungselement 25 von den
Nadeln abgedrückt
und zum Fügewerkzeug
hin bewegt. Hierdurch wird die Übergabe
vereinfacht und das Fügewerkzeug
muss nicht ganz dicht an das Rundmagazin 20 herangeführt werden.
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Nach
der Übergabe
eines Befestigungselements wird das Rundmagazin 20 durch
einen Schrittmotor um eine durch den Abstand der Durchgangsbohrungen
vorgegebene Teilung weitergedreht, so dass die Übergabe des nächsten Befestigungselements
mit Hilfe des Schiebers erfolgen kann.
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4 zeigt
in Schnitt einen von einer Folie 30 gebildeten, durchstechbaren
Wandbereich 31 einer Wand 32 eines Befestigungselements.
Die Folie überdeckt
eine Öffnung 33 in
der Wand 32 und kann nach der Herstellung des Befestigungselements
mit der Wand verschweißt
oder als selbstklebende Folie auf die Wand aufgeklebt sein.
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Läßt sich
der durchstechbare Wandbereich 35 nicht dünnwandig
genug herstellen, so kann er, wie in 5 gezeigt,
mit einem Loch 36 perforiert sein. Der Durchmesser des
Lochs 36 muss hierbei jedoch kleiner sein, als der Durchmesser
der Nadel.
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6 zeigt
eine Variante, bei welcher der durchstechbare Wandbereich 38 einer
Wand 39 mit einem Schlitz 40 versehen ist. Auch
die Weite des Schlitzes 40 muss kleiner sein, als der Durchmesser der
Nadel.
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Das
beschriebene Verfahren und die zu seiner Durchführung beschriebenen Mittel
eignen sich nicht nur für
Befestigungselemente aus Kunststoff, sondern gleichermaßen für andere
Kunststoffteile die für
oder zwischen Bearbeitungsprozessen bereitgehalten werden müssen. Das
Verfahren ist vornehmlich dann vorteilhaft, wenn die äußere Formgestalt der
Teile keine geeigneten Angriffsflächen für Haltemittel bietet.