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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Werkstück-Bearbeitungsverfahren zum Durchführen eines Arbeitsschrittes mittels eines Werkzeuges an einem Werkstück, insbesondere zum Durchführen eines Bolzenfügeprozesses, wobei der Arbeitsschritt unter Berücksichtigung von wenigstens einem Parameterwert durchgeführt wird, der aus einer Wertemenge ausgewählt ist, und wobei der Arbeitsschritt an einer bestimmten Position an dem Werkstück durchzuführen ist, die den Parameterwert bestimmt.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Werkzeug zum Durchführen eines solchen Verfahrens, insbesondere ein Bolzenfügewerkzeug, sowie eine Positioniereinrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
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Bei Werkstück-Bearbeitungsverfahren der oben beschriebenen Art können mittels des Werkzeuges nacheinander Arbeitsschritte des gleichen Typs durchgeführt werden, beispielsweise aufeinanderfolgende Bolzenfügeprozesse. Aufgrund der Randbedingungen kann es jedoch notwendig sein, für jeden dieser Prozesse das Werkzeug und/oder andere Parameter unterschiedlich einzustellen. Bei Bolzenfügeprozessen können beispielsweise die Bolzenwerkstoffe und/oder die Werkstückwerkstoffe oder Werkstückdicken von Prozess zu Prozess variieren. Dem wird in der Regel dadurch Rechnung getragen, dass, je nach Prozess bzw. Position, andere Fügeparameter vorgewählt werden. Diese Fügeparameter (beispielsweise Schweißspannung oder -strom, Frequenz, Fügehub, Fügezeit, ...) werden in der Regel in einer Steuervorrichtung vorab für jeden Prozess oder für jede Art eines Prozesses hinterlegt. Vor jedem Fügevorgang werden dann in Abhängigkeit von der Position und des damit durchzuführenden Prozesses die jeweiligen Fügeparameter manuell ausgewählt. Dies gilt insbesondere für den Fall, dass das Fügewerkzeug ein handbetriebenes Fügewerkzeug, beispielsweise eine Fügepistole, ist.
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Bei der manuellen Auswahl kann es zu Fehlern kommen, so dass für den jeweiligen Fügeprozess die falschen Fügeparameter ausgewählt werden. Dies kann dazu führen, dass die Fügeverbindung nicht die hinreichende Festigkeit aufweist, das Werkstück beschädigt wird, etc.
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Aus dem Dokument
DE 20 2009 012 370 U1 ist eine Schweißvorrichtung bekannt, bei der ein Handgerät wenigstens ein Signalmittel zur optischen Anzeige von Betriebsinformationen der Schweißvorrichtung aufweist. Hierdurch soll es möglich sein, Informationen über den Betriebszustand der Schweißvorrichtung zu jeder Zeit für den Benutzer erkennbar zu machen.
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Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Werkstück-Bearbeitungsverfahren sowie verbesserte Werkzeuge hierzu anzugeben.
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Diese Aufgabe wird zum einen gelöst durch ein Werkstück-Bearbeitungsverfahren zum Durchführen eines Arbeitsschrittes mittels eines Werkzeuges an einem Werkstück, insbesondere zum Durchführen eines Bolzenfügeprozesses, wobei der Arbeitsschritt unter Berücksichtigung von wenigstens einem Parameterwert durchgeführt wird, der aus einer Wertemenge ausgewählt ist, und wobei der Arbeitsschritt an einer bestimmten Position an dem Werkstück durchzuführen ist, die den Parameterwert bestimmt, wobei vor Durchführung des Arbeitsschrittes im Bereich der Position ein RFID-Transponder angeordnet worden ist, in dem der Parameterwert für diese Position gespeichert ist, und wobei das Werkzeug ein RFID-Kommunikationsgerät aufweist, mittels dessen der Parameterwert aus dem RFID-Transponder ausgelesen wird.
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Ferner wird die obige Aufgabe gelöst durch ein Werkzeug, das sich zur Durchführung dieses Verfahrens eignet, insbesondere in Form eines Bolzenfügewerkzeuges, wobei das Werkzeug ein RFID-Kommunikationsgerät zum Auslesen eines Parameterwertes aus einem RFID-Transponder und/oder zum Schreiben eines Parameterwertes in dem RFID-Transponder aufweist.
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Ferner wird die obige Aufgabe gelöst durch eine Positioniereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens, wobei die Positioniereinrichtung eine Mehrzahl von Positionierern zum Definieren einer Mehrzahl von Positionen an einem Werkstück aufweist, und wobei an wenigstens einem der Positionierer ein RFID-Transponder festgelegt ist.
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Schließlich wird die obige Aufgabe gelöst durch die Verwendung einer RFID-Identifikation zur Ermittlung eines Parameterwertes, anhand dessen ein Arbeitsschritt mittels eines Werkzeuges an einem Werkstück durchgeführt wird, insbesondere mit einem Verfahren der oben genannten Art.
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Durch die Maßnahme, im Bereich der Position des durchzuführenden Arbeitsschrittes einen RFID-Transponder anzuordnen, in dem der Parameterwert oder eine Nummer eines Satzes von Fügeparametern oder dergleichen für diese Position gespeichert ist, kann beim Ansetzen des Werkzeuges im Bereich der Position dieser Parameterwert mittels des RFID-Kommunikationsgerätes ausgelesen werden. Hierdurch ist es möglich, das Werkzeug oder sonstige Vorrichtungen anhand des Parameterwerts automatisch einzustellen, so dass eine manuelle Auswahl des Parameterwertes entfällt. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass für den durchzuführenden Arbeitsschritt jeweils der richtige Parameterwert verwendet wird. Falsche Arbeitsschritte aufgrund der Auswahl eines falschen Parameterwertes können auf diese Weise vermieden werden.
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Der Begriff des Parameterwertes ist vorliegend allgemein zu verstehen. Dies kann eine Nummer eines Programmes sein, mittels dessen beispielsweise das Werkzeug programmiert wird. Da in der Regel eine Mehrzahl von Parametern für den jeweiligen Arbeitsschritt einzustellen ist, ist es bevorzugt, wenn der Parameterwert ein einzelner numerischer Wert ist, der auf einen derartigen Satz von Arbeitsschrittparametern verweist. Generell ist es jedoch auch denkbar, dass die Parameter direkt in dem RFID-Transponder abgespeichert sind.
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Das RFID-Kommunikationsgerät kann im einfachsten Fall ein Lesegerät sein, das dazu ausgelegt ist, einen Parameterwert aus dem RFID-Transponder auszulesen. Das RFID-Kommunikationsgerät kann jedoch alternativ oder zusätzlich dazu ausgelegt sein, einen Parameterwert in den RFID-Transponder zu schreiben.
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Das Bearbeitungsverfahren ist vorzugsweise ein Bolzenfügeprozess, wie ein Bolzenschweißprozess oder ein Bolzenklebeprozess, bei dem ein Bolzen oder ein anderes Teil entlang einer Fügeachse von einer Seite auf ein Werkstück gefügt wird. Bei einem Bolzenschweißprozess sind Bolzen und Werkstück generell aus einem metallischen Material. Bei einem Bolzenklebeprozess können sowohl Bolzen als auch Werkstück auch aus anderen Materialien, wie beispielsweise Kunststoff etc., hergestellt sein.
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Bei einem Bolzenschweißprozess sind die Schweißparameter zum Durchführen dieses Prozesses beispielsweise der Schweißstrom, der Schweißhub, die Schweißzeit, etc.
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Obgleich das vorliegende Verfahren vorzugsweise im Bereich von Bolzenfügeprozessen angewendet wird, ist das Verfahren beispielsweise auch bei Bohrprozessen oder Schraubprozessen anwendbar. Hier können die Arbeitsschrittparameter beispielsweise die Drehzahl, Rechts-/Links-Lauf, Vorschub, Drehmoment, Drehwinkel etc. sein. Ferner kann ein Bohrparameter beispielsweise sein, ob ein Bohrkühlmittel zugeführt wird oder nicht.
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Auch kann der Parameterwert im einfachsten Fall ein Positionserkennungswert sein. In diesem Fall kann das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise auch zum Auffinden der jeweiligen Position verwendet werden, ohne dass in dem Werkzeug von Prozess zu Prozess unterschiedliche Prozessparameter eingestellt werden. Bei dieser Art von Verfahren wird die Kopplung zwischen dem Transponder und dem Lesegerät dazu verwendet, um die Position zu ermitteln, an der der Arbeitsschritt bzw. -prozess durchzuführen ist.
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Der Begriff ”RFID” soll vorliegend sehr allgemein verstanden werden. Unter einer ”RFID-Identifikation” sind sowohl RFID-Techniken zu verstehen, bei denen die Kopplung zwischen Transponder und Lesegerät induktiv erfolgt, als auch solche Techniken, bei denen die Kopplung elektromagnetisch (per Funk) erfolgt. Bevorzugt ist es, wenn der RFID-Transponder ein passiver Transponder ist, der keine eigene Energieversorgung aufweist. Der Transponder kann hierbei beispielsweise einen Chip aufweisen, in dem ein elektronischer Speicher zur Speicherung eines Parameterwertes vorhanden ist. Ferner kann ein derartiger passiver Transponder eine Spule aufweisen, über die mittels des Lesegerätes Energie eingespeist wird, um den Chip dazu zu bringen, den Parameterwert zu senden. Dieses Verfahren findet insbesondere bei einer induktiven Kopplung Anwendung. Die Spule dient dabei als eine Art Antenne, über die eine Kommunikation mit einem RFID-Kommunikationsgerät eingerichtet werden kann. Bei einem aktiven Transponder kann auch eine Antenne anderer Art als Kommunikationsmittel Verwendung finden.
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Generell kann der RFID-Transponder jedoch auch ein einfacher Tag sein, der mittels eines Lesegerätes lesbar ist. Der RFID-Transponder könnte in diesem Fall ein Barcode sein, und das RFID-Kommunikationsgerät könnte in diesem Fall ein Barcodescanner sein.
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Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn der RFID-Transponder für die Durchführung des Arbeitsschrittes temporär an dem Werkstück angeordnet wird.
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Durch diese Maßnahme ist es möglich, das bearbeitete Werkstück ohne einen daran angeordneten RFID-Transponder weiter zu bearbeiten oder auszuliefern.
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Das temporäre Anbringen kann beispielsweise über einen Klebstoff erfolgen.
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Bei einem Bolzenfügeprozess kann der Transponder dabei im Bereich neben einer Fügeposition auf der Oberfläche des Werkstückes angebracht werden, oder auch auf dessen Rückseite.
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Von besonderem Vorzug ist es jedoch, wenn der RFID-Transponder an einer Halteeinrichtung festgelegt ist, die vor Durchführung des Arbeitsschrittes an dem Werkstück angebracht wird.
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Eine derartige Halteeinrichtung lässt sich nach dem Durchführen des Arbeitsschrittes auch leicht wieder entfernen. Die Halteeinrichtung kann beispielsweise mit dem Werkstück temporär verbunden werden, unter Verwendung von herkömmlichen Befestigungsmitteln, wie Klemmen, Schrauben etc.
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Von besonderem Vorteil ist es hierbei, wenn die Halteeinrichtung als Positioniereinrichtung ausgebildet ist, die die Position des Arbeitsschrittes definiert.
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Bei dieser Ausführungsform dient die Halteeinrichtung als eine Art Schablone, um die Position des Arbeitsschrittes mechanisch zu definieren.
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Die Positioniereinrichtung kann dabei einen Positionierer aufweisen, der beispielsweise als Führungsbuchse ausgebildet ist. In eine derartige Buchse kann ein Mundstück oder ein sonstiges Kopfteil eines Fügewerkzeuges eingeführt werden. Die Positioniereinrichtung wird dabei so an dem Werkstück festgelegt, dass der Positionierer bzw. die Führungsbuchse exakt über der Position liegt. Hierbei kann der RFID-Transponder beispielsweise in die Buchse integriert sein.
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Eine derartige Positioniereinrichtung wird beispielsweise zum Durchführen von Bolzenfügeprozessen im Prototypenbau von Kraftfahrzeugen eingesetzt, teilweise auch in der Serienfertigung und an Reparatur- und Nacharbeitsplätzen. Hierbei wird die Schablone an dem Werkstück (Fahrzeugkarosserie) festgelegt.
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Dabei ist es bevorzugt, wenn die Positioniereinrichtung eine Mehrzahl von Positionierern zum Definieren einer Mehrzahl von Positionen an dem Werkstück aufweist, wobei an wenigstens einem der Positionierer ein RFID-Transponder festgelegt ist.
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Positioniereinrichtungen dieser Art weisen beispielsweise mehrere Positionierer in Form von Buchsen auf, um unterschiedliche Fügepositionen an dem Werkstück zu definieren. In den unterschiedlichen Fügepositionen können die Fügeparameter unterschiedlich sein, so dass die Festlegung eines RFID-Transponders an einem oder mehreren der Positionierer dazu dienen kann, die Fügeparameter mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens automatisch einzustellen.
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Insgesamt ist es daher bevorzugt, wenn der ausgelesene Parameterwert einer Steuereinrichtung übermittelt wird, die das Werkzeug aufgrund des Parameterwertes einstellt.
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Durch diese Maßnahme ist es möglich, das Werkzeug automatisch für den jeweils durchzuführenden Arbeitsschritt einzustellen, sobald das Werkzeug im Bereich der Position angeordnet worden ist und der in diesem Bereich angeordnete RFID-Transponder ausgelesen worden ist. Fehleinstellungen des Werkzeuges bei der Durchführung dieses Arbeitsschrittes können hierbei vermieden werden.
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Ferner ist es in der Steuereinrichtung möglich, die Anzahl der durchgeführten Arbeitsschritte zu zählen. Wenn bspw. eine Mehrzahl von Arbeitsschritten nacheinander durchzuführen ist, kann beim Auslesen eines jeden RFID-Transponders gleichzeitig ein interner Zähler der Steuereinrichtung hochgezählt werden. Hierdurch kann überwacht werden, ob auch tatsächlich an jeder Position ein Arbeitsschritt durchgeführt worden ist, oder ob ggf. ein Arbeitsschritt an einer der Positionen vergessen worden ist.
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Insgesamt ist es ferner bevorzugt, wenn der RFID-Transponder eine Spule aufweist, die konzentrisch um eine Bearbeitungsachse herum angeordnet ist.
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Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, das Werkzeug in einer beliebigen Drehposition in Bezug auf die Bearbeitungsachse anzuordnen, so dass eine genaue Drehausrichtung des Werkzeuges an der Position nicht erforderlich ist.
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Ferner ist es bei dem erfindungsgemäßen Werkzeug bevorzugt, wenn das RFID-Kommunikationsgerät an dem Werkzeug in einer Richtung parallel zu einer Bearbeitungsachse beweglich gelagert ist. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn das RFID-Kommunikationsgerät in dieser Richtung relativ zu einem Mundstück und/oder relativ zu einer Halteeinrichtung für ein Fügebauteil beweglich gelagert ist.
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Diese Ausführungsform ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Werkzeug zum Durchführen von Arbeitsschritten vorgesehen wird, bei denen ein RFID-Transponder an einer Halteeinrichtung festgelegt ist. Hierbei kann es vorkommen, dass die Halteeinrichtung bzw. der RFID-Transponder in einer von Arbeitsschritt zu Arbeitsschritt unterschiedlichen Höhe in Bezug auf das Werkstück angeordnet ist. Durch die Beweglichkeit des RFID-Kommunikationsgerätes kann gewährleistet werden, dass dieses unabhängig von der relativen Position des RFID-Transponders in Bezug auf das Werkstück immer optimal in Bezug auf den RFID-Transponder positioniert werden kann, insbesondere möglichst nahe an dem RFID-Transponder.
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Besonders bevorzugt ist es hierbei, wenn das RFID-Kommunikationsgerät in eine Grundposition elastisch vorgespannt ist, bspw. mittels einer Federeinrichtung. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass das RFID-Kommunikationsgerät möglichst immer an einer vorgesehenen Anlagefläche der Halteeinrichtung und/oder des RFID-Transponders anliegt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Werkzeuges weist das RFID-Kommunikationsgerät eine Spule oder Antenna auf, die konzentrisch um eine Bearbeitungsachse herum angeordnet ist, derart, dass eine Kommunikation mit dem RFID-Transponder im Wesentlichen unabhängig von einer Drehposition des Werkzeuges um die Bearbeitungsachse herum erfolgen kann.
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Diese Ausführungsform ist insbesondere dann von Vorzug, wenn auch der RFID-Transponder eine Spule aufweist, die konzentrisch zu der Bearbeitungsachse angeordnet ist. In diesem Fall ist es besonders bevorzugt, wenn die Anordnung und die Größe der Spulen so aufeinander abgestimmt ist, dass diese in einer Richtung parallel zu der Bearbeitungsachse im Wesentlichen miteinander fluchten. Hierdurch kann die Kommunikationssicherheit deutlich erhöht werden.
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Bei der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung ist es bevorzugt, wenn wenigstens einer der Positionierer als Buchse ausgebildet ist.
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Hierbei ist es ferner bevorzugt, wenn die Buchse eine Außenhülse und einen damit verbundenen Innenring aufweist, wobei der RFID-Transponder in den Innenring integriert ist. Die Außenhülse der Buchse ist vorzugsweise aus einem metallischen Material hergestellt und lässt sich daher durch herkömmliche Fügeverfahren an der Positioniereinrichtung (Schablone) festlegen. Der Innenring weist vorzugsweise einen nichtleitenden und nichtmagnetischen Werkstoff, wie beispielsweise Kunststoff oder Kunstharz, auf. Dadurch, dass die Außenhülse den Innenring umgibt, können Interferenzen zwischen den Transpondern benachbarter Buchsen vermieden werden. Ferner kann die Außenhülse an der Schablone verbleiben, selbst wenn der RFID-Transponder ausgetauscht wird.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Querschnittsansicht einer Fügeanordnung mit einem Bolzenfügewerkzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 eine schematische Darstellung einer Positioniereinrichtung;
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3 eine perspektivische Schnittansicht einer Buchse für eine Positioniereinrichtung der in 2 gezeigten Art;
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4 eine Schnittansicht durch eine weitere Ausführungsform einer Buchse für eine Positioniereinrichtung der in 2 gezeigten Art; und
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5 eine Querschnittsansicht einer Fügeanordnung mit einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bolzenfügewerkzeuges und einer erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung.
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In 1 ist eine Fügeanordnung in Form einer Bolzenschweißanordnung generell mit 10 bezeichnet. Die Fügeanordnung 10 dient dazu, in einem Arbeitsschritt einen Bolzen 12 auf ein Werkstück 14 in Form eines Bleches oder dergleichen zu fügen. Der Fügevorgang erfolgt dabei vorzugsweise derart, dass zwischen dem Bolzen 12 und dem Werkstück 14 eine stoffschlüssige Verbindung, wie eine Schweiß- oder Klebstoffverbindung, eingerichtet wird. Der Fügevorgang wird nur von einer Seite des Werkstückes 14 aus durchgeführt.
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Die Fügeanordnung 10 weist ein Fügewerkzeug 20 in Form einer Bolzenschweißpistole auf. Das Fügewerkzeug 20 weist einen Handgriff 22 auf und ist über eine schematisch angedeutete Versorgungsleitung 24 mit einer Stromquelle sowie gegebenenfalls mit einer Steuereinrichtung verbunden.
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Im Bereich eines Kopfes weist das Fügewerkzeug 20 eine Halteeinrichtung 26 zum Halten eines Bolzens 12 auf. Die Halteeinrichtung 26 ist von einem Mundstück 28 umgeben, das beispielsweise starr mit dem Gehäuse des Fügewerkzeuges 20 verbunden sein kann. Die Halteeinrichtung 26 kann gegenüber dem Gehäuse in axialer Richtung verschiebbar sein. Ferner wird die Halteeinrichtung 26 vorzugsweise mittels einer mechanischen oder elektromechanischen Einrichtung in axialer Richtung angetrieben.
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Zum Durchführen eines Bolzenschweißvorganges wird in der Regel zunächst der Bolzen 12 auf das Werkstück 14 aufgesetzt, und anschließend setzt das Mundstück 28 auf das Werkstück 14 auf. Anschließend wird ein Pilotstrom eingeschaltet, der über das Werkstück 14 und den Bolzen 12 fließt. In der Folge wird der Bolzen 12 von dem Werkstück 14 abgehoben, so dass ein Lichtbogen zwischen dem Bolzen 12 und dem Werkstück 14 entsteht. Anschließend wird der Strom auf einen Schweißstrom erhöht, so dass die einander gegenüberliegenden Flächen von Bolzen 12 einerseits und Werkstück 14 andererseits anschmelzen. In einem letzten Schritt wird der Bolzen 12 wieder auf das Werkstück 14 abgesenkt, so dass sich die Schmelzen vermischen und der Lichtbogen kurzgeschlossen wird. Dabei wird der Schweißstrom abgeschaltet. Die Gesamtschmelze erstarrt, so dass der Bolzen 12 stoffschlüssig auf das Werkstück 14 geschweißt ist. Bei einem Bolzenklebeverfahren ist es üblich, eine Klebstoffschicht an der dem Werkstück 14 zugewandten Seite des Bolzens 12 zu erwärmen, bevor der Bolzen 12 auf das Werkstück 14 abgesenkt wird.
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Zum Durchführen eines derartigen Fügeprozesses wird das Fügewerkzeug 20 in Bezug auf eine vorgesehene Position 30 an dem Werkstück 14 positioniert.
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Zur Durchführung mehrerer derartiger Fügeprozesse nacheinander, bei denen nacheinander unterschiedliche Bolzen 12 auf das gleiche Werkstück 14 oder unterschiedliche Werkstücke 14 gefügt werden, kann es notwendig sein, die jeweiligen Fügeparameter für die einzelnen Prozesse unterschiedlich einzustellen. Die Fügeparameter sind für die einzelnen Schweißprozesse in der Regel in einer Steuereinrichtung hinterlegt, die mit dem Fügewerkzeug 20 verbunden ist.
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Um den jeweils geeigneten Satz von Fügeparametern automatisch auswählen zu können, ist im Bereich der Position 30 ein RFID-Transponder 32 angeordnet worden. In der Darstellung der 1 ist der Transponder 32 auf der der Fügestelle gegenüberliegenden Seite des Werkstückes 14 angeordnet. Diese Ausführungsform ist in der Regel nur dann relevant, wenn das Werkstück 14 nicht aus einem metallischen Material hergestellt ist. Alternativ hierzu kann der Transponder 32 auch neben der Position 30 bzw. der Fügestelle auf der Oberseite des Werkstückes 14 angeordnet werden. Der Transponder 32 wird dabei vorzugsweise temporär angeordnet, so dass das Werkstück 14 anschließend ohne den Transponder 32 weiter bearbeitet oder ausgeliefert werden kann. In dem RFID-Transponder 32 ist ein Parameterwert abgespeichert, der aus einer Wertemenge ausgewählt ist und die Fügeparameter oder einen Verweis auf die Fügeparameter in der Steuereinrichtung beinhaltet, die für den an dieser Position 30 durchzuführenden Fügeprozess einzustellen sind.
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An dem Fügewerkzeug 20 ist ein RFID-Kommunikationsgerät 34 vorgesehen. Wie in 1 dargestellt, ist das RFID-Kommunikationsgerät 34 vorzugsweise im Bereich des Mundstückes 28 des Fügewerkzeuges 20 angeordnet. Das RFID-Kommunikationsgerät 34 ist mit einer Steuereinrichtung 36 des Fügewerkzeuges 20 verbunden. Alternativ kann das RFID-Kommunikationsgerät 34 mit einer Steuereinrichtung verbunden sein, die über die Versorgungsleitung 24 mit dem Werkzeug 20 verbunden ist.
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Beim Aufsetzen des Mundstückes 28 auf das Werkstück 14 vor dem eigentlichen Durchführen des Fügeprozesses liest das RFID-Kommunikationsgerät 34 den Parameterwert aus dem Transponder 32 aus und übermittelt diesen Parameterwert an die Steuereinrichtung 36. Die Steuereinrichtung 36 wählt anhand des Parameterwertes die für diese Position relevanten Fügeparameter aus und stellt das Fügewerkzeug 20 entsprechend ein. Ferner kann auch eine Einstellung einer Energieversorgungsquelle anhand dieses Parameterwertes erfolgen, die über die Versorgungsleitung 24 mit dem Fügewerkzeug 20 verbunden ist. Schließlich kann über den Parameterwert alternativ oder zusätzlich auch der Typ von Bolzen 12 ausgewählt werden, der in dem Arbeitsschritt zu fügen ist und gegebenenfalls automatisch dem Werkzeug 20 zugeführt wird.
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Anschließend wird der Fügeprozess anhand der auf diese Weise automatisch ausgewählten Fügeparameter durchgeführt. Manuelle Auswahlfehler von falschen Fügeparametern können hierdurch vermieden werden.
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Zum korrekten Positionieren des Fügewerkzeuges 20 in Bezug auf die Fügeposition 30 ist es bekannt, an dem Werkstück 14 vorab eine Positioniereinrichtung 38 zu montieren. Die Positioniereinrichtung 38 wird an schematisch angedeuteten Anbringungsstellen 40, 41 an dem Werkstück 14 angebracht, beispielsweise in Form von Schraubverbindungen oder durch Klemmverbindungen oder dergleichen. Die Verbindung sollte in jedem Fall auch leicht wieder lösbar sein, da die Positioniereinrichtung 38 nur temporär an dem Werkstück 14 festgelegt wird.
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Ferner wird die Positioniereinrichtung 38 vorzugsweise mit einem Abstand 42 von der Oberfläche des Werkstückes 14 montiert.
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Die Positioniereinrichtung 38 weist einen Positionierer in Form einer Buchse 44 auf. Die Buchse 44 definiert eine Fügeachse 46, die bei angebrachter Positioniereinrichtung 38 exakt und vorzugsweise senkrecht auf der Position 30 an der Oberfläche des Werkstückes 14 steht.
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Zum Durchführen des Fügeprozesses wird das Mundstück 28 in die Buchse 44 eingeführt und dann auf der Oberseite des Werkstückes 14 aufgesetzt. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass der Bolzen 12 an der korrekten Position 30 auf das Werkstück 14 gefügt wird.
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Bei Verwendung einer derartigen Positioniereinrichtung 38 ist es bevorzugt, den RFID-Transponder 32 an der Positioniereinrichtung 38 festzulegen. Besonders bevorzugt ist es, einen Transponder im Bereich der Buchse 44 an der Positioniereinrichtung 38 festzulegen, wie es schematisch in 1 bei 32' gezeigt ist. Hierbei kann aufgrund der großen Nähe zwischen dem Mundstück 28 und der Buchse 44 während des Fügeprozesses ein sicheres Erkennen und Auslesen des Transponders 32 mittels des RFID-Kommunikationsgerätes 34 gewährleistet werden.
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In 2 ist eine weitere Ausführungsform einer Positioniereinrichtung 38' gezeigt. Die Positioniereinrichtung 38' weist eine Mehrzahl von Buchsen 44a, 44b, 44c, 44d auf, die untereinander durch Streben starr verbunden sind. Ferner weist die Positioniereinrichtung 38' eine Mehrzahl von Bügeln oder Klemmeinrichtungen 48, 50 zum Festlegen der Positioniereinrichtung 38' an dem Werkstück 14 auf.
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Die Buchsen 44a–44d definieren jeweilige Fügeachsen 46a–46d, die eine Mehrzahl unterschiedlicher Positionen 30 an dem Werkstück 14 definieren.
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[0064] Obgleich dies in 2 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist, ist vorzugsweise an wenigstens einer der Buchsen 44a–44d ein Transponder 32 angeordnet, wie es bei 32' in 1 gezeigt ist. Vorzugsweise ist an jeder Buchse 44a–44d ein derartiger Transponder 32' angeordnet. Die Transponder 32' der Buchsen 44a–44d definieren über den darin gespeicherten Parameterwert jeweils den Fügeparameter bzw. den Satz von Fügeparametern, die beim Durchführen von Fügeprozessen im Bereich der jeweiligen Buchsen 44a–44d zu verwenden sind.
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3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Buchse 44', wie sie beispielsweise bei der Positioniereinrichtung 38' für jede der Buchsen 44a–44d verwendet werden kann.
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Die Buchse 44' der 3 weist eine Außenhülse 54 aus einem metallischen Material auf. An einem ersten Längsende weist die Außenhülse 54 eine Schulter 56 auf, so dass die Außenhülse 54 in eine vorgefertigte Bohrung einer Positioniereinrichtung 38 eingesetzt werden kann. Ferner ist am Außenumfang der Außenhülse 54 eine Kerbe 58 zur Fixierung der Buchse 44 an einer Positioniereinrichtung ausgebildet.
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Die Buchse 44' weist ferner einen Innenring 60 auf. Der Innenring 60 besteht vorzugsweise aus einem nichtmetallischen und nichtmagnetischen Material, wie beispielsweise Kunststoff oder Kunstharz. Beispielsweise kann der Innenring 60 durch Vergießen einer Kunstharzmasse gebildet sein.
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Eine Oberseite des Innenringes 60 schließt mit einer Oberseite der Außenhülse 54 ab. Eine Unterseite des Innenringes 60 ist mit einem radial nach innen vorstehenden Abschnitt der Außenhülse 54 ausgerichtet. Ein Innendurchmesser des radial vorstehenden Abschnittes der Außenhülse 54 und ein Innendurchmesser des Innenringes 60 sind koaxial zueinander und bilden gemeinsam eine Bohrung 66.
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In den Innenring 60 ist ein elektronisches Bauteil in Form eines Transponderchips 62 integriert, der einen Speicher zum Abspeichern des Parameterwertes aufweist. Generell hat jeder Transponderchip 62 eine weltweit einzigartige ID, die einen Verweis auf einen Parameterwert darstellen kann. Ferner ist der Chip 62 mit einer Spule 64 verbunden, die eine ”Antenne” des Transponders 32'' bildet. Der Transponder 32'' ist vorzugsweise ein passiver Transponder und weist keine eigene Energieversorgungsquelle auf. Der Auslesevorgang erfolgt dadurch, dass das RFID-Kommunikationsgerät 34 durch induktive Kopplung mit der Spule 64 dem Chip 62 Energie zuführt, der mittels dieser Energie den Speicher ausliest und den darin gespeicherten Parameterwert wiederum über induktive Kopplung zwischen der Spule 64 und dem RFID-Kommunikationsgerät 34 ”sendet”. Hierdurch kann der Transponder 32'' ausgelesen werden. Der Transponder 32 kann auch vom aktiven Typ sein, der aus einem Akku gespeist wird.
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Die Spule 64 ist vorzugsweise konzentrisch zu dem Innenring 60 ausgebildet und ist gemeinsam mit dem damit verbundenen Chip 62 in den Innenring 60 integriert, vorzugsweise darin vergossen. Durch die konzentrische Anordnung der Spule 64 ist es möglich, eine Kommunikation mit einem RFID-Kommunikationsgerät aufzubauen, die im Wesentlichen unabhängig von einer relativen Drehposition des Werkzeuges 20 um die Fügeachse 46 herum ist.
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An der Oberseite des Innenringes 60 ist im Bereich des Innendurchmessers ein Einführkonus 68 vorgesehen, um ein Mundstück 28 leichter in die Bohrung 66 einführen zu können.
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In 4 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer Buchse 44'' gezeigt, die hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell der Buchse 44' der 3 entspricht. Gleiche Elemente sind daher mit gleichen Bezugszeichen versehen. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
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So ist zu erkennen, dass der Innenring 60'' der Buchse 44'' mehrteilig ausgebildet ist, was aus fertigungstechnischen Gründen vorteilhaft sein kann. Genauer gesagt weist der Innenring 60'' ein erstes Ringteil 70 auf, das am Innenumfang der Außenhülse 54 angeordnet ist, sowie ein zweites Ringteil 72. Das zweite Ringteil 72 bildet zusammen mit dem ersten Ringteil 70 einen Vergusshohlraum und bildet mit seinem Innenumfang die Bohrung 66. In den Vergusshohlraum ist eine Vergussmasse 74 verfüllt, in der der RFID-Transponder integriert, insbesondere vergossen ist. Die zur Fügeachse 46' rotationssymmetrisch angeordnete Spule 64 ermöglicht eine Kommunikation mit einem RFID-Kommunikationsgerät unabhängig von der relativen Drehposition.
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Bei der Buchse 44'' sind die Ringteile 70, 72 so angeordnet, dass sie gemeinsam mit einer Oberseite der Außenhülse 54 abschließen. Die Vergussmasse 74 liegt dabei an einer nicht näher bezeichneten Schulter der Außenhülse 54 an.
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Das erste und das zweite Ringteil 70, 72 sind vorzugsweise elektrisch und magnetisch nicht leitende Bauteile und sind vorzugsweise aus einem Kunststoff hergestellt, bspw. im Spritzgussverfahren.
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5 zeigt eine alternative Ausführungsform einer Fügeanordnung 10'''. Diese entspricht hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell der Fügeanordnung 10 der 1. Gleiche Elemente sind daher mit gleichen Bezugszeichen versehen. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
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In die Positioniereinrichtung 38''' ist eine Buchse 44''' eingesetzt, die hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell der Buchse 44'' der 4 entspricht. Gleiche Elemente sind daher mit gleichen Bezugszeichen versehen. Im Unterschied zu der Buchse 44'' der 4 weist die Buchse 44'' noch ein drittes Ringteil 76 auf, das am Innenumfang des Innenrings 60''' angeordnet ist. Dieses dritte Ringteil umschließt mit der Außenhülse 54 einen Ringraum, in den der Innenring 60''' eingesetzt ist. Das dritte Ringteil 76 kann dabei ebenfalls aus einem Kunststoff hergestellt sein, bspw. durch ein Spritzgussverfahren, kann jedoch ggf. auch aus einem metallischen Material hergestellt sein, um die Abriebfestigkeit zu erhöhen.
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Bei der Buchse 44''' ist durch das erste Ringteil 70 und das zweite Ringteil 72 ein Vergusshohlraum gebildet, der zu einer Oberseite der Buchse 44''' hin geöffnet ist. Folglich bildet die Vergussmasse 74 einen Teil der Oberseite der Buchse 44'''.
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Bei den Buchsen 44'' und 44''' der 4 und 5 kann der Innenring 60'' bzw. 60''' getrennt hergestellt werden und anschließend mit der Außenhülse 54 verbunden werden, bspw. durch Verpressen, Verkleben oder dergleichen.
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Wie es in 5 dargestellt ist, ist zwischen der Positioniereinrichtung 38''' und einer Oberseite des Werkstückes (Bleches) 14 ein Abstand 42 vorgesehen. Dieser Abstand 42 kann bei einer Positioniereinrichtung mit mehreren Buchsen von Buchse zu Buchse variieren.
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Bei dem in 5 gezeigten Fügewerkzeug 20 ist daher vorgesehen, dass das RFID-Kommunikationsgerät 34''' in einer Richtung parallel zu der Fügeachse 46 an dem Fügewerkzeug 20''' beweglich gelagert ist. Genauer gesagt ist das RFID-Kommunikationsgerät 34''' an einem Schlitten 80 festgelegt, der relativ zu dem Mundstück 28 des Fügewerkzeuges 20''' axial beweglich ist. Der maximale Hub des Schlittens 80 ist in 5 bei 82 gezeigt.
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Das RFID-Kommunikationsgerät 34''' weist eine Spule 84 als ”Antenne” auf, die konzentrisch um das Mundstück 28 herum angeordnet ist und vorzugsweise einen Durchmesser aufweist, der gleich dem Durchmesser der Spule 64 des RFID-Transponders ist. Beim Einführen des Mundstückes 28 in die Bohrung 66 der Buchse 44''' kommt das RFID-Kommunikationsgerät 34''' in Anlage an die Oberseite der Buchse 44'''. Durch die axiale Verschieblichkeit des Schlittens 80 können dabei unterschiedliche Abstände 42 von Buchse zu Buchse ausgeglichen werden.
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Die Spule 84 ist vorzugsweise ebenfalls in einer Vergussmasse 86 vergossen, die in einem Hohlraum eines Hülsenbauteils 88 aufgenommen worden ist, das mit dem Schlitten 80 verbunden, oder durch den Schlitten 80 gebildet ist. Der Schlitten 80 kann bei einer relativen Bewegung zu dem Mundstück 28 bzw. dem Gehäuse des Fügewerkzeuges 20''' an dem Mundstück 28 und/oder an Gehäuseteilen 91, 92 und/oder an einer oder mehreren Führungsstangen 89 geführt sein. Letztere können auch als Verdrehsicherung dienen.
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Ferner kann der Schlitten 80, wie dargestellt, in Fügerichtung elastisch mittels einer Federeinrichtung 90 (bestehend aus einer oder mehreren Federn) vorgespannt sein. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass das RFID-Kommunikationsgerät 34''' unabhängig von dem Abstand 42 oder sonstigen Umgebungsbedingungen immer auf die Oberseite der Buchse 44''' gedrückt wird, um einen Luftspalt dazwischen zu minimieren. Hierdurch kann die Kommunikationssicherheit erhöht werden. Im Idealfall liegen die Vergussmassen 86, 74 direkt aneinander an, so dass überhaupt kein Luftspalt gebildet wird. Demzufolge kann eine induktive Kopplung zwischen den Spulen 64, 84 mit einem geringeren magnetischen Widerstand realisiert werden. Es versteht sich, dass dies in gleicher Weise gilt, wenn zwischen den Spulen 64, 84 nicht nur Vergussmasse, sondern ggf. auch Abschnitte von anderen nicht metallischen oder nicht leitenden Elementen angeordnet ist, wie bspw. Abschnitten der Ringteile 70, 72.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202009012370 U1 [0005]
