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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zuführen von Fügeelementen zu einem Fügewerkzeug, das mittels eines programmierbaren Handhabungsgerätes bewegbar ist und an dem ein Magazin zur Aufnahme wenigstens eines Fügeelementes gelagert ist.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Fügen mittels Fügeelementen, wobei die Fügevorrichtung dazu ausgebildet sein kann, das oben genannte Zuführverfahren durchzuführen.
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Auf dem Gebiet der Fügetechnik ist es bekannt, Fügeverbindungen unter Verwendung von Fügeelementen durchzuführen. Diese Verfahren beinhalten beispielsweise das Fügen von Fügeelementen auf Werkstücke, wobei die Fügeelemente in diesem Fall häufig als Anker für weitere Befestigungen verwendet werden. Derartige Fügeverfahren sind in Form des Bolzenschweißens, des Bolzenklebens oder des thermoplastischen Bolzenfügens bekannt. Die Bolzen können dabei rotationssymmetrische Fügeelemente sein, können jedoch auch unregelmäßig geformte Anker sein.
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Ferner ist es bekannt, wenigstens zwei Werkstücke mittels Fügeelementen miteinander zu verbinden. Derartige Verfahren beinhalten beispielsweise Nietverfahren, wie beispielsweise das Stanznietverfahren.
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Gerade auf dem Gebiet der Fahrzeugtechnik haben sich derartige Fügeverfahren seit einigen Jahren etabliert, insbesondere im Karosseriebau.
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Generell ist es möglich, diese Fügeverfahren von Hand durchzuführen. Dabei werden Fügewerkzeuge, die häufig einen pistolenartigen Griff haben, von Hand geführt. Im Großserieneinsatz ist es jedoch bevorzugt, die Fügewerkzeuge mittels eines programmierbaren Handhabungsgerätes, wie eines Roboters, zu bewegen. In diesem Fall ist es ebenfalls bevorzugt, wenn die Fügeelemente dem an einem Roboterarm befestigten Fügewerkzeug zugeführt werden. Hierzu ist es bekannt, das Fügewerkzeug über einen Zuführschlauch mit einer Zuführeinrichtung zu verbinden. Ein bewährtes Verfahren zum Zuführen von Fügeelementen beinhaltet dabei, die Fügeelemente mittels Press- bzw. Blasluft durch den Zuführschlauch hindurch zuzuführen.
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Ein weiteres bekanntes System verbindet die Zuführeinrichtung über einen Zuführschlauch mit einer Docking-Station. An dem Fügewerkzeug ist in diesem Fall ein Zwischenspeicher zur Aufnahme einer Mehrzahl von Fügeelementen vorhanden. Zum Auffüllen des Magazins wird das Fügewerkzeug zu der Docking-Station bewegt und dort angedockt. Das Andocken erfolgt dabei so, dass sowohl ein Ausgangsverschluss im Bereich der Docking-Station als auch ein Eingangsverschluss des Zwischenspeichers mechanisch durch den Andockvorgang geöffnet werden, um eine durchgängige Verbindung zwischen der Zuführeinrichtung und dem Zwischenspeicher herzustellen. Der hierdurch erforderliche Aufwand für mechanische Stellorgane bzw. Getriebe ist erheblich. Ferner ist das An- und Abdocken ein relativ zeitaufwändiger Prozess.
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Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Zuführen von Fügeelementen zu einem Fügewerkzeug sowie eine verbesserte Fügevorrichtung anzugeben.
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Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zum Zuführen von Fügeelemten zu einem Fügewerkzeug, das mittels eines programmierbaren Handhabungsgerätes bewegbar ist und an dem ein Magazin zur Aufnahme wenigstens eines Fügeelementes gelagert ist, mit den Schritten, das Magazin zu einer Befüllstation zu bewegen, wobei die Befüllstation einen Rohrabschnitt mit einer Austrittsöffnung aufweist, eine Eintrittsöffnung des Magazins in Bezug auf die Austrittsöffnung auszurichten, und wenigstens ein Fügeelement zu dem Rohrabschnitt zu fördern, so dass dieses durch den Rohrabschnitt, die Austrittsöffnung und die Eintrittsöffnung hindurch in das Magazin gelangt, wobei das Magazin bei dem Ausrichtungsschritt in Bezug auf die Austrittsöffnung so ausgelegt ist, dass das Magazin von der Befüllstation beabstandet ist, während der Förderschritt durchgeführt wird.
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Die obige Aufgabe wird ferner durch eine entsprechende Fügevorrichtung gelöst.
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Ferner wird die obige Aufgabe gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zum Zuführen von Fügeelementen zu einem Fügewerkzeug, das mittels eines programmierbaren Handhabungsgerätes bewegbar ist und an dem ein Magazin zur Aufnahme wenigstens eines Fügeelementes gelagert ist, mit den Schritten, das Magazin zu einer Befüllstation zu bewegen, wobei die Befüllstation einen Rohrabschnitt mit einer Austrittsöffnung aufweist, eine Eintrittsöffnung des Magazins in Bezug auf die Austrittsrichtung auszurichten, und wenigstens ein Fügeelement zu dem Rohrabschnitt zu fördern, so dass dieses durch den Rohrabschnitt, die Austrittsöffnung und die Eintrittsöffnung hindurch in das Magazin gelangt, wobei im Bereich der Eintrittsöffnung oder im Bereich der Austrittsöffnung ein seitlich offener Radialführungsabschnitt angeordnet ist, in den der Rohrabschnitt der Befüllstation oder ein Rohrabschnitt des Magazins in einer Richtung quer zu einer Förderrichtung einführbar ist, um das Magazin in Bezug auf die Befüllstation zu zentrieren.
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Ferner wird die obige Aufgabe gelöst durch eine entsprechende Fügevorrichtung.
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Das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt und gemäß dem zweiten Aspekt zeichnen sich jeweils durch eine Befüllstation aus, die einen vorzugsweise ständig durchgängigen Rohrabschnitt aufweist. Es ist daher bevorzugt, wenn die Befüllstation keinen Ausgangsverschluss aufweist, über den das Austreten von Fügeelementen aus der Befüllstation blockiert wird. Hierdurch kann die Befüllstation mechanisch deutlich weniger komplex ausgebildet werden.
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Ferner ist an dem Magazin kein Eingangsverschluss vorhanden, was ebenfalls dazu dient, das Befüllen des Magazins an der Befüllstation zu erleichtern. Um zu vermeiden, dass Fügeelemente ungehindert aus der Befüllstation heraustreten, erfolgt vor dem Einleiten eines Förder- bzw. Zuführschrittes eine Abfrage, ob eine Eintrittsöffnung des Magazins mit der Austrittsöffnung der Befüllstation ausgerichtet ist. Vorzugsweise erfolgt ferner eine zusätzliche Abfrage, ob ein Gasverschluss des Magazins geöffnet ist. Erst wenn diese Bedingungen erfüllt sind, wird vorzugsweise der Förder- bzw. Zuführprozess von einem oder mehreren Fügeelementen mittels Zuführeinrichtung eingeleitet. In den Gasverschluss kann eine Ventilfunktion integriert sein.
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Dadurch, dass in der Befüllstation keine mechanisch durch den Andockvorgang bewegbaren Stell- oder Getriebeelemente vorhanden sein müssen, können sowohl der Vorgang des Heranfahrens des Magazins an die Befüllstation als auch der Vorgang des Zurückfahrens des Magazins von der Befüllstation vorteilhafterweise schneller durchgeführt werden.
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Das Magazin ist vorzugsweise zur Aufnahme einer Mehrzahl von Fügeelementen ausgelegt. Ferner kann es sich bei dem Rohrabschnitt um einen starren Rohrabschnitt handeln oder um einen begrenzt elastisch verformbaren Schlauchabschnitt.
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Der Ausrichtungsschritt erfolgt vorzugsweise durch das Handhabungsgerät. Dieses wird zu diesem Zweck vorzugsweise vorab auf die Ausrichtungsposition eingelernt.
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Durch die Maßnahme, das Magazin bei dem Ausrichtungsschritt so auszurichten, dass das Magazin von der Befüllstation beabstandet ist, kann das Magazin ohne Andocken oder festes Verbinden von Magazin und Befüllstation erfolgen. Insbesondere ist es daher vorzugsweise möglich, das Magazin zu befüllen, ohne eine zwangsgeführte mechanische Verbindung zwischen Befüllstation und Magazin zu realisieren.
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Das Magazin ist vorzugsweise starr an dem Fügewerkzeug festgelegt. Die Festlegung am Fügewerkzeug soll vorliegend beinhalten, dass das Magazin an beliebiger Stelle eines Fügekopfes festgelegt ist, der durch das Handhabungsgerät geführt wird.
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Das programmierbare Handhabungsgerät kann beispielsweise ein Roboter sein, an dem das Fügewerkzeug nicht auswechselbar festgelegt ist. Dabei kann das Magazin entweder auswechselbar oder nicht auswechselbar an dem Fügewerkzeug gelagert sein. Ferner kann das Fügewerkzeug an dem Handhabungsgerät auswechselbar festgelegt sein. Daher kann das Bewegen des Magazins zu der Befüllstation in einer ersten Alternative beinhalten, das Fügewerkzeug mit dem daran gelagerten Magazin zu der Befüllstation zu bewegen. Alternativ ist es möglich, das Magazin von dem Fügewerkzeug temporär abzunehmen und einzeln zu einer Befüllstation zu bewegen. Gemäß einer weiteren Alternative ist es möglich, das Fügewerkzeug von dem Handhabungsgerät abzunehmen und nur das Handhabungsgerät mit dem Magazin zu einer Befüllstation zu bewegen.
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Bei den Verfahren und Vorrichtungen ist es bevorzugt, wenn mittels einer Sensoranordnung erfasst wird, ob das Magazin sich der Austrittsöffnung der Befüllstation angenähert hat, wobei der Förderschritt nur dann eingeleitet wird, wenn dies der Fall ist.
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Die Sensoranordnung kann dabei eine reine Annäherung des Magazins an die Befüllstation erfassen, kann jedoch vorzugsweise auch erfassen, ob das Magazin in Bezug auf die Austrittsöffnung ausgerichtet ist. Die Sensoranordnung kann eine einfache Sensoranordnung, beispielsweise in Form eines optischen, eines magnetischen oder eines elektrischen Sensors sein. Es kann sich im einfachsten Fall auch um einen elektrischen Kontakt oder Schalter handeln. In manchen Ausführungsformen ist es bevorzugt, wenn aus Sicherheitsgründen wenigstens zwei einzelne Sensoren die Annäherung des Magazins an die Befüllstation erfassen, um eine gewisse Redundanz zu erzielen. Zur Erfassung der Ausrichtung kann es ebenfalls sinnvoll sein, eine Mehrzahl von Sensoren zu verwenden.
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Bei den Verfahren und den Vorrichtungen ist es bevorzugt, wenn zwischen der Eintrittsöffnung und einem Aufnahmeabschnitt des Magazins ein Einführabschnitt ausgebildet ist, der sich vom Aufnahmeabschnitt hin zur Eintrittsöffnung erweitert, so dass das Fügeelement beim Eintritt in das Magazin zentriert wird.
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Der Aufnahmeabschnitt dient hierbei zur Aufnahme von mindestens einem, vorzugsweise einer Mehrzahl von Fügeelementen. Durch den Einführabschnitt kann trotz der berührungslosen Ausrichtung zwischen Magazin und Befüllstation ein sicheres Überführen von Fügeelementen von der Befüllstation in das Magazin erfolgen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist an der Befüllstation konzentrisch um die Austrittsöffnung herum eine Zentrierhilfe angeordnet, die bei einem Einlernvorgang des Handhabungsgerätes zum Einlernen einer Ausrichtungsposition als Orientierungshilfe dient und/oder die das Fügeelement während einer Freiflugphase zwischen der Austrittsöffnung und der Eintrittsöffnung zentriert.
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Die Zentrierhilfe kann dabei zum einen verwendet werden, um den Einlernvorgang zu erleichtern. Insbesondere kann die Zentrierhilfe jedoch dazu dienen, die Fügeelemente während einer Freiflugphase, in der die Fügeelemente im Wesentlichen ohne durchgängige Führung von der Befüllstation zum Magazin übergehen, zu zentrieren.
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Die Zentrierhilfe taucht dabei vorzugsweise während des Förderschrittes im Wesentlichen berührungsfrei in den Einführabschnitt ein.
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Hierdurch kann gewährleistet werden, dass Verklemmungen oder Verstopfungen am Übertrittsbereich verhindert werden.
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Generell ist es bei den Verfahren und Vorrichtungen bevorzugt, wenn das Fügeelement (oder die Mehrzahl von Fügeelementen) durch Druckluft zu der Befüllstation zugeführt werden und ohne Anhalten durch die Austrittsöffnung und die Eintrittsöffnung in das Magazin hineingefördert werden.
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Mit anderen Worten erfolgt das Zuführen des einen oder der Mehrzahl der Fügeelemente in einem Schritt durch die Befüllstation hindurch direkt in das Magazin.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es zudem bevorzugt, wenn die Zentrierhilfe einen Zentrierkäfig aus einer Mehrzahl von radial auslenkbaren Stegen aufweist, die zusammen eine Konusform definieren.
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Durch die Zentrierform kann während der Freiflugphase ein Verklemmen oder Verkanten mit großer Prozesssicherheit verhindert werden. Dabei ist es hierbei bevorzugt, wenn die Befüllstation eine Zentrierhilfe aufweist, die konzentrisch um die Austrittsöffnung herum und in Austrittsrichtung konisch zulaufend ausgebildet ist, wobei ein Durchmesser eines freien Endes der Zentrierhilfe und ein Durchmesser der Eintrittsöffnung so aufeinander abgestimmt sind, dass die Zentrierhilfe zumindest teilweise in den Einführabschnitt eintauchen kann.
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Das Eintauchen erfolgt dabei vorzugsweise im Wesentlichen berührungslos. Allenfalls bei einem radialen Auslenken der Stege kann ggf. eine Berührung stattfinden, wobei dies jedoch vorzugsweise zu vermeiden ist.
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Der Innendurchmesser des freien Endes der Zentrierhilfe ist dabei vorzugsweise geringfügig kleiner als der Außendurchmesser der zu fördernden Fügeelemente.
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Durch das Eintauchen kann verhindert werden, dass Fügeelemente bei dem Befüllvorgang verloren gehen. Zudem kann die Zentrierhilfe ein sicheres Zuführen von Fügeelementen auch dann gewährleisten, wenn eine leichte Fehlausrichtung zwischen Magazin und Befüllstation vorhanden ist.
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Durch die Maßnahme, dass der Befüllvorgang im Wesentlichen ohne Berührung von Befüllstation und Magazin erfolgt, kann insbesondere der Vorgang des Bewegens des Magazins zu der Befüllstation und/oder der Vorgang des Bewegens des Magazins weg von der Befüllstation schneller durchgeführt werden, da insbesondere direkte Kurven zwischen der Befüllstation und einem nachfolgenden Fügeort für das Handhabungsgerät programmiert werden können.
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Bei dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung, bei dem eine Zentrierung mittels eines seitlich offenen Radialfügungsabschnittes erfolgt, kann dieser Vorteil ebenfalls weitgehend erzielt werden, da das Magazin nicht nur in Befüllrichtung von der Befüllstation abgezogen werden kann, sondern auch in der Richtung entgegen der Einführrichtung in den Radialführungsabschnitt.
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Durch den Radialführungsabschnitt, der vorzugsweise durch eine U-förmige oder durch eine V-förmige Aufnahme gebildet ist, kann das Magazin genau in Bezug auf die Befüllstation zentriert werden. Die gilt insbesondere dann, wenn es sich bei dem Rohrabschnitt um einen in begrenzten Maßen elastisch flexiblen Schlauchabschnitt handelt, so dass eine Sollposition einprogrammiert werden kann, die etwas über die Ausrichtungsposition hinausgeht, so dass der Schlauchabschnitt sich ggf. leicht S-förmig verformt, wenn er in der Aufnahme sitzt.
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Insgesamt ist es ferner vorteilhaft, wenn ein Gasverschluss des Magazins mittels eines elektrisch ansteuerbaren Gasverschlussaktuators betätigbar ist.
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Bei dieser Ausführungsform ist kein Magazinverschluss vorgesehen, so dass ein mechanisches Öffnen eines Verschlusses durch einen Andockvorgang an einer Docking-Station nicht erforderlich ist. Bei dieser Ausführungsform erfolgt ein Öffnen des Gasverschlusses, um Fügeelemente aufzunehmen. Anschließend wird der Gasverschluss geschlossen, damit Fügeelemente durch unter Duck stehendes Gas in dem Magazin transportiert werden können, nachdem sie dem Magazin zugeführt worden sind (Luftfeder-Prinzip). Das Öffnen und Schließen des Gasverschlusses erfolgt durch einen separaten Prozess, über den der Gasverschlussaktuator angesteuert wird. Durch diese Maßnahme ist es möglich, das Öffnen und Schließen des Gasverschlusses des Magazins in Abhängigkeit von einer sensormäßigen Erfassung bestimmter Zustände durchzuführen. Bevorzugt ist es beispielsweise, wenn der Prozess zur Ansteuerung des Gasverschlussaktuators auf ein Signal eines Annäherungssensors wartet, mittels dessen bestätigt wird, dass sich das Magazin der Befüllstation angenähert hat. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Öffnung des Gasverschlusses in Abhängigkeit von einem Signal einer Sensoranordnung erfolgt, die erfasst, ob eine Austrittsöffnung der Befüllstation mit einer Eintrittsöffnung des Magazins ausgerichtet ist.
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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 Darstellung einer Ausführungsform einer Fügeanlage;
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2 eine Detailansicht einer alternativen Ausführungsform einer Fügeanlage;
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3 eine Detailansicht einer alternativen Ausführungsform einer Fügeanlage
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4 eine Detailansicht einer alternativen Ausführungsform einer; und
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5 eine Draufsicht auf die Magazinanordnung der 4.
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In 1 ist eine Ausführungsform einer Fügeanlage zum Herstellen von Fügeverbindungen mittels Fügeelementen generell mit 10 bezeichnet. Die Fügeanlage 10 ist vorliegend insbesondere zum Stanznieten ausgebildet. In entsprechender Weise kann die Fügeanlage 10 jedoch auch beispielsweise zum Herstellen von Bolzenfügeverbindungen (Bolzenschweißen, Bolzenkleben etc.) ausgebildet sein.
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Die Fügeanlage 10 weist einen Fügekopf 12 auf, der mit einem programmierbaren Handhabungsgerät in Form eines Roboters 14 verbunden ist. Genauer gesagt weist der Roboter 14 beispielsweise einen ersten Arm 16 und einen zweiten Arm 18 auf, wobei der Fügekopf 12 an dem zweiten Arm 18 festgelegt ist.
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An dem Fügekopf 12 ist ein Fügewerkzeug 20 in Form eines Stanznietwerkzeuges festgelegt. Das Fügewerkzeug 20 beinhaltet einen C-Rahmen 22. An einem oberen Ende des C-Rahmens 22 ist ein in einer Fügerichtung beweglicher Stempel 24 des Fügewerkzeuges 20 gelagert. An dem anderen Ende des C-Rahmens 22 ist eine Matrize 26 festgelegt.
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Das Fügewerkzeug 20 ist dazu ausgelegt, Fügeverbindungen mittels Fügeelementen 28 durchzuführen. Die Fügeelemente 28 sind vorliegend Stanznietelemente, insbesondere Hohlstanznietelemente.
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Beispielsweise können zwischen den Stempel 24 und die Matrize 26 zwei oder mehrere Werkstücke (beispielsweise in Form von Blechen aus gleichen oder unterschiedlichen Materialien) eingelegt werden. Anschließend erfolgt eine Verbindung dieser Werkstücke dadurch, dass ein Stanznietelement mittels des Stempels 24 in die Werkstückanordnung eingepresst wird. Bei einem Hohlstanzniet spreizt sich dabei ein ursprünglich im Wesentlichen zylindrischer Hohlabschnitt radial auf, so dass innerhalb der Werkstückanordnung eine Hinterschneidung erfolgt. Stanznietprozesse dieser Art sind allgemein bekannt.
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Die Bewegung des Stempels 24 erfolgt generell entlang einer Fügeachse 30.
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An dem Fügewerkzeug 20 bzw. dem Fügekopf 12 ist eine Magazinanordnung 32 festgelegt. Die Magazinanordnung 32 weist einen Magazinabschnitt bzw. Aufnahmeabschnitt 34 zur Aufnahme von wenigstens einem, vorzugsweise einer Mehrzahl von Fügeelementen 28 auf.
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Die Magazinanordnung 32 weist ferner eine Eintrittsöffnung 36 auf, die konzentrisch zu dem Magazinabschnitt 34 ausgebildet ist und einen Durchmesser D1 aufweist. Die Eintrittsöffnung 36 ist mit dem Magazinabschnitt 34 über einen Einführabschnitt 38 verbunden. Der Einführabschnitt 38 erweitert sich von dem Magazinabschnitt 34 hin zu der Eintrittsöffnung 36. Insbesondere ist der Einführabschnitt 38 konusförmig ausgebildet.
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Die Magazinanordnung 32 weist ferner eine Magazinplatte auf, die sich vorzugsweise in einer Richtung quer zu der Fügeachse 30 erstreckt und vorzugsweise fest mit dem Magazinabschnitt 34 verbunden ist. Im Bereich der Magazinplatte ist ein Gasverschluss 40 vorgesehen, der mittels eines Gasverschlussaktuators betätigbar ist. Der Gasverschlussaktuator kann den Gasverschluss 40 aus einer geschlossenen Position in eine geöffnete Position bewegen, in der Fügeelemente 28 in den Magazinabschnitt 34 zuführbar sind.
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Die Fügeanlage 10 weist ferner eine Befüllstation 46 auf. Die Befüllstation 46 weist einen Rohrabschnitt 48 auf, der eine Austrittsöffnung 50 beinhaltet. Ferner weist die Befüllstation 46 eine Befüllstationsplatte 52 auf, an der der Rohrabschnitt 48 festgelegt ist, derart, dass die Austrittsöffnung 50 im Wesentlichen bündig mit einer nicht näher bezeichneten Fläche der Befüllstationsplatte 52 ausgerichtet ist. In einer alternativen, besonders bevorzugten Ausführungsform kann der Rohrabschnitt 48 auch gegenüber der Fläche der Befüllstationsplatte 52 vorstehen, wie es bei einigen nachfolgenden Ausführungsformen beschrieben ist. Die Befüllstationsplatte 52 ist mittels eines Trägers 55 stationär im Bereich der Reichweite des Handhabungsgerätes 14 angeordnet.
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Der Rohrabschnitt 48 weist ferner eine Zuführöffnung 56 auf. Der Rohrabschnitt 48 ist dabei so ausgebildet, dass er zwischen der Zuführöffnung 56 und der Austrittsöffnung 50 immer durchgängig ist. Mit anderen Worten sind im Bereich der Befüllstation 46 keine Sperrriegel oder Ähnliches vorgesehen, die den Durchgang durch den Rohrabschnitt 48 behindern oder blockieren könnten.
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Ferner ist an der Befüllstation 46, insbesondere an der Befüllstationsplatte 52, eine Sensoranordnung 58 festgelegt. Die Sensoranordnung 58 kann erfassen, ob sich der Magazinabschnitt 34 an die Befüllstation 46 angenähert hat. Vorzugsweise kann die Sensoranordnung 58 erfassen, wenn der Magazinabschnitt 34 so in Bezug auf die Befüllstation 46 ausgerichtet ist, dass Fügeelemente 28 durch die Befüllstation hindurch in die Magazinanordnung überführt werden können. In der ausgerichteten Position sind insbesondere eine nicht näher bezeichnete Eintrittsöffnung des Magazinabschnitts 34 und die Austrittsöffnung 50 des Rohrabschnittes 48 miteinander ausgerichtet. Die Sensoranordnung kann eine einfache Sensoranordnung, beispielsweise in Form eines optischen, eines magnetischen oder eines elektrischen Sensors sein. Es kann sich im einfachsten Fall auch um einen elektrischen Kontakt oder Schalter handeln. In manchen Ausführungsformen ist es bevorzugt, wenn aus Sicherheitsgründen wenigstens zwei einzelne Sensoren die Annäherung des Magazins an die Befüllstation erfassen, um eine gewisse Redundanz zu erzielen. Zur Erfassung der Ausrichtung kann es ebenfalls sinnvoll sein, eine Mehrzahl von Sensoren zu verwenden.
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Die Zuführöffnung 56 des Rohrabschnittes 48 ist mit einem Zuführschlauch 62 einer Zuführeinrichtung 60 verbunden. Die Zuführeinrichtung 60 beinhaltet einen stationären Vorratsbehälter 64 zur Aufnahme einer Vielzahl von Fügeelementen 28. Ferner beinhaltet die Zuführeinrichtung 60 eine Vereinzelungseinrichtung 66, in der die Fügeelemente vereinzelt werden. Schließlich beinhaltet die Zuführeinrichtung 60 eine Fördereinrichtung, insbesondere in Form einer Druckluftanlage 68. Mittels der Druckluftanlage 68 können Fügeelemente 28 durch den Zuführschlauch 62 hin zu der Befüllstation 52 gefördert werden, wie es in 1 schematisch gezeigt ist. Dabei ist es möglich, Förderelemente einzeln von der Druckluftanlage 68 zunächst in eine Zwischenposition zu fördern, und zwar vorzugsweise immer dann, wenn ein Fügeelement mittels des Fügewerkzeuges 20 gefügt worden ist. Sobald der Magazinabschnitt 34 leer ist, kann dann die inzwischen bereitgestellte Menge an Fügeelementen 28 in einem Schritt unmittelbar hintereinander ohne Anhalten durch die Befüllstation 46 hindurch in den Magazinabschnitt 34 zugeführt werden.
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Die Fügeanlage 10 beinhaltet ferner eine Steuereinrichtung 70. Die Steuereinrichtung 70 ist dazu ausgelegt, verschiedene Einzelprozesse und Einzelgeräte der Fügeanlage 10 zu steuern. Ferner dient die Steuereinrichtung 70 gegebenenfalls auch zur Energieversorgung. Es ist beispielsweise gezeigt, dass die Steuereinrichtung 70 mit der Sensoranordnung 58 verbunden ist. Ferner ist die Steuereinrichtung 70 dazu ausgelegt, den Gasverschlussaktuator 40 zu betätigen. Weiterhin ist die Steuereinrichtung 70 vorzugsweise ebenfalls dazu ausgelegt, den Roboter 14 gemäß eines bestimmten Programmes zu steuern. Ferner ist die Steuereinrichtung 70 auch mit dem Fügewerkzeug 20 verbunden und beispielsweise dazu ausgelegt, den Stempel 24 anzusteuern. Hierbei kann die Steuereinrichtung 70 über eine Kabelanordnung mit dem Roboter 14 und/oder mit dem Fügekopf 12 verbunden sein. Ferner kann die Steuereinrichtung 70 über eine Kabelanordnung, insbesondere in Form eines einzelnen Sensorkabels, mit der Befüllstation 46 verbunden sein.
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Die Fügeanlage 10 wird vorzugsweise wie folgt betrieben. Dabei wird von einem Zustand ausgegangen, bei dem in dem Magazinabschnitt 34 eine Mehrzahl von Fügeelementen 28 aufgenommen ist. Dabei fährt der Roboter 14 den Fügekopf 12 zu einer Fügeposition, bei der zwischen dem Stempel 24 und der Matrize 26 miteinander zu verbindende Werkstücke angeordnet sind. Anschließend wird ein Fügeelement 28 aus dem Magazinabschnitt 34 entnommen, wie es in 1 schematisch durch einen Pfeil angedeutet ist. Diese Entnahme kann manuell erfolgen, kann jedoch vorzugsweise mittels einer Ladeeinrichtung erfolgen, die beispielsweise mittels der Steuereinrichtung 70 angesteuert wird.
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Zuerst wird der Stempel 24 verfahren, um den eigentlichen Fügeprozess durchzuführen. Anschließend fährt der Stempel 24 in seine Ausgangsposition zurück, und der Fügekopf 12 wird zu einer nächsten Fügeposition bewegt, usw. Sobald in dem Magazinabschnitt 34 keine oder nur noch eine geringe Anzahl von Fügeelementen 28 vorhanden sind, wird der Fügekopf 12 hin zu der Befüllstation 46 bewegt. Die Anzahl der sich in dem Magazinabschnitt 34 befindlichen Fügeelemente 28b kann dabei durch eine Sensoranordnung überwacht werden. Bevorzugt ist es jedoch, wenn die Anzahl der Fügeelemente 28 in dem Magazinabschnitt 34 durch eine mitzählende Steuerung in der Steuereinrichtung 70 immer bekannt ist.
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Sobald sich die Magazinplatte 36 der Befüllstationsplatte 52 angenähert hat und die Austrittsöffnung 50 mit einer Eintrittsöffnung 36 des Magazinabschnitts 34 ausgerichtet ist, wird der Gasverschlussaktuator 40 betätigt, um den Gasverschluss 40 zu öffnen. Anschließend wird über die Druckluftanlage 68 ein Fügeelement 28 oder eine Mehrzahl von Fügeelementen 28 ungehindert von der Vereinzelungseinrichtung 66 (oder von einem Zwischenspeicher) bis in den Magazinabschnitt 34 gefördert, das heißt ungehindert durch den Zuführschlauch 62 und den Rohrabschnitt 48 hindurch.
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Sobald der Magazinabschnitt 34 wieder gefüllt ist, wird der Gasverschluss 40 wieder mittels des Gasverschlussaktuators geschlossen, um einen Gasabschluss zu erzielen, der hinreichend ist, um Fügeelemente mittels Druckgas weiter transportieren zu können.
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Anschließend fährt der Fügekopf 12 weg von der Befüllstation 46 und führt erneut weitere Fügevorgänge durch.
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In den folgenden Figuren werden alternative Ausführungsformen von Fügeanlagen bzw. Zuführeinrichtungen und Magazinanordnungen gezeigt, die hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell den entsprechenden Elementen der Fügeanlage 10 der 1 entsprechen. Gleiche Elemente sind daher mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
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Die in 2 gezeigte Ausführungsform einer Fügeanlage 10' beinhaltet eine Befüllstation 46', bei der der Rohrabschnitt 48 gegenüber einer Unterseite der Befüllstationsplatte 52 vorsteht. Konzentrisch zu diesem vorstehenden Teil des Rohrabschnittes 48 ist an der Befüllstationsplatte 52 eine Zentrierhilfe 74 in Form eines Zentrierkäfigs 76 festgelegt. Der Zentrierkäfig 76 weist eine Mehrzahl von radial auslenkbaren Stegen 78 auf, die gemeinsam eine Konusform einschließen. Der Außendurchmesser des freien Endes des Zentrierkäfigs 76 ist im radial nicht ausgelegten Zustand kleiner als der Durchmesser der Eintrittsöffnung 36. Ferner ist der Innendurchmesser des freien Endes des Zentrierkäfigs 76 kleiner als der Innendurchmesser des Rohrabschnittes 48.
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2 zeigt dabei, dass das freie Ende des Zentrierkäfigs 76 in den Einführabschnitt 38 eintaucht, ohne diesen zu berühren.
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Beim Zuführen von Fügeelementen durch den Rohrabschnitt 48 hindurch treten diese aus der Austrittsöffnung 50 aus. Die Austrittsöffnung 50 ist hierbei von der Eintrittsöffnung 36 der Magazinanordnung 32' beabstandet. Während dieser Freiflugphase gelangen die Fügeelemente von innen gegen die Stege 78 des Zentrierkäfigs 76 und lenken diese radial nach außen aus, wodurch sie in ihrer Freiflugphase zentriert werden, bis sie in den Einführabschnitt 38 gelangen.
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Ferner kann bei dieser Ausführungsform verhindert werden, dass Fügeelemente zwischen der Austrittsöffnung 50 und der Eintrittsöffnung 36 verloren gehen.
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Der Zentrierkäfig 76 kann ferner beim Einlernen der Ausrichtungsposition als Orientierungshilfe verwendet werden. Ferner kann durch die Zentrierung mittels des Zentrierkäfigs 76 eine leicht ungenaue Positionierung in der Ausrichtungsposition hingenommen werden.
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3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Fügeanlage 10''. Bei dieser steht der Rohrabschnitt 48 wiederum gegenüber der Unterseite der Befüllstationsplatte 52 vor. In der in 3 gezeigten Ausrichtungsposition ist das freie Ende des Rohrabschnittes mit der Austrittsöffnung 50 direkt oberhalb der Eintrittsöffnung positioniert. Der Durchmesser der Eintrittsöffnung 36 ist dabei vorzugsweise zumindest etwas größer als der Außendurchmesser des Rohrabschnittes 48.
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Der Rohrabschnitt 48 und die Magazinanordnung 32'' berühren sich hierbei vorzugsweise nicht, können sich jedoch berühren. Bevorzugt ist es bei dieser Ausführungsform, wenn das Handhabungsgerät 14 mittels einer Positionierhilfe programmiert wird.
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In den 4 und 5 ist eine weitere Ausführungsform einer Fügeanlage 10''' Bei dieser Ausführungsform weist die Magazinanordnung 32''' oberhalb des Einführabschnittes 38 einen Radialführungsabschnitt 80 auf, der in 5 in der Draufsicht gezeigt ist. Der Radialführungsabschnitt 80 beinhaltet eine in der Draufsicht U-förmige Aufnahme 82, in die ein vorstehender Teil des Rohrabschnittes 48 in einer Einführrichtung 84 eingeführt werden kann.
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Die U-förmige Aufnahme 82 kann dabei über einen nicht näher bezeichneten Trichterabschnitt angefahren werden. Der Rohrabschnitt 48 ist bei dieser Ausführungsform vorzugsweise durch einen leicht flexiblen Schlauchabschnitt eines Zuführschlauches gebildet. Durch den Radialführungsabschnitt 80 können Ungenauigkeiten beim Einlernen des Handhabungsgerätes 14 ausgeglichen werden. Der seitlich offene Radialführungsabschnitt 80 kann eine U-förmige oder eine V-förmige Aufnahme 82 aufweisen.
