DE102013002863A1 - Compensation device for a tool unit and joining method by means of the tool unit - Google Patents

Compensation device for a tool unit and joining method by means of the tool unit Download PDF

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    • B23P19/105—Aligning parts to be fitted together using remote centre compliance devices using sensing means

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ausgleichsvorrichtung (18) für eine Werkzeugeinheit (16) zum Einfügen eines Elements (22) in ein Loch (24) eines Werkstücks (26, 28), wobei die Werkzeugeinheit (16) mittels der Ausgleichsvorrichtung (18) in einer Axialrichtung (19) orientiert an einem Gehäuse (20) gelagert ist, wobei die Ausgleichsvorrichtung (18) eine zwischen der Werkzeugeinheit (16) und dem Gehäuse (20) angeordnete Klemmanordnung (36) mit wenigstens zwei steuerbaren Klemmeinheiten (46, 48) aufweist, die dazu ausgebildet sind, in einem Ausgangszustand der Klemmanordnung (36) die Werkzeugeinheit (16) im Wesentlichen starr an dem Gehäuse (20) festzulegen und in einem Ausgleichszustand der Klemmanordnung (36) unterschiedliche Freiheitsgrade der Werkzeugeinheit (16) einzustellen, wobei die Freiheitsgrade Bewegungsmöglichkeiten der Werkzeugeinheit (16) festlegen, und wobei die Ausgleichsvorrichtung (18) ferner eine Steuereinheit (42) aufweist, die dazu ausgebildet ist, die Klemmeinheiten (46, 48) anzusteuern.The invention relates to a compensating device (18) for a tool unit (16) for inserting an element (22) into a hole (24) in a workpiece (26, 28), the tool unit (16) being in one with the compensating device (18) The axial direction (19) is oriented on a housing (20), the compensation device (18) having a clamping arrangement (36) with at least two controllable clamping units (46, 48) arranged between the tool unit (16) and the housing (20), which are designed to fix the tool unit (16) essentially rigidly to the housing (20) in an initial state of the clamping arrangement (36) and to set different degrees of freedom of the tool unit (16) in a compensated state of the clamping arrangement (36), the degrees of freedom allowing movement the tool unit (16), and wherein the compensation device (18) further comprises a control unit (42) which is designed to the Kl to control emm units (46, 48).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ausgleichsvorrichtung für eine Werkzeugeinheit zum Einfügen eines Elements in ein Loch eines Werkstücks.The present invention relates to a balancing device for a tool unit for inserting an element into a hole of a workpiece.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum automatisierten Einfügen eines Elements in ein Loch eines Werkstücks mit Hilfe der Werkzeugeinheit.Furthermore, the present invention relates to a method for automatically inserting an element into a hole of a workpiece by means of the tool unit.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Werkzeugeinheit mit einer derartigen Ausgleichsvorrichtung.Furthermore, the present invention relates to a tool unit with such a compensation device.

Unter einer Werkzeugeinheit wird vorliegend insbesondere eine Setzeinheit zum Setzen von beispielsweise Blindnieten, eine Schraubeinheit zum Einschrauben eines Schraubelements oder sonstige Einpress- oder Einfügeeinheiten zum Einfügen eines Fügeelements verstanden. Die Werkzeugeinheit dient dazu, die Einfügeelemente in entsprechende Bohrungen des Werkstücks einzubringen.In the present case, a tool unit is understood to mean in particular a setting unit for setting, for example, blind rivets, a screw unit for screwing in a screw element or other press-fit or inserting units for inserting a joining element. The tool unit serves to introduce the insertion elements into corresponding bores of the workpiece.

Beispielsweise werden bei einem Blindnietverfahren zwei Werkstücke, in der Regel zwei Bleche, miteinander verbunden, indem von einer Seite durch eine Bohrung in den Werkstücken ein Blindniet eingesetzt wird, der einen Nietkopf und einen Nietdorn aufweist. Die Nietverbindung wird hergestellt, indem der Dorn entgegen der Einsetzrichtung herausgezogen wird. Hierdurch verformt ein vergrößertes Ende des Nietdorns einen rückseitig überstehenden Teil des Blindniets. An einer Sollbruchstelle bricht der Schaft des Dorns ab, sobald eine bestimmte Zugkraft überschritten ist.For example, in a blind riveting process, two workpieces, usually two sheets, are joined together by inserting from one side through a bore in the workpieces a blind rivet having a rivet head and a rivet mandrel. The rivet connection is made by pulling the mandrel against the insertion direction. As a result, an enlarged end of the rivet mandrel deforms a rear protruding part of the blind rivet. At a predetermined breaking point, the shaft of the mandrel breaks off as soon as a certain tensile force is exceeded.

Zum Herstellen derartiger Blindnietverbindungen sind hydraulisch, elektrisch oder pneumatisch arbeitende Blindnietwerkzeuge bekannt. Zunehmend werden Blindniete auch im Kraftfahrzeugbereich zur Verbindung von Bauteilen eingesetzt, welche bisher beispielsweise durch Schweißen miteinander verbunden wurden. Da die Kraftfahrzeug-Fertigung in hohem Grade automatisiert ist, wird die Verbindung von Karosseriebauteilen größtenteils mit Hilfe von Industrierobotern vorgenommen. Die Industrieroboter sind zu diesem Zweck mit einer speziellen Werkzeugeinheit ausgestattet, die zum Halten des Fügeelements/Blindniets dienen. Die Blindniete werden von einer Vereinzelungsvorrichtung bereitgestellt und der Werkzeugeinheit automatisiert zugeführt. Anschließend fährt der Industrieroboter die Position der Bohrung in den Werkstücken an und fügt den Blindniet ein. Bedingt durch Positionsabweichungen der Werkzeugeinheit am Industrieroboter oder durch Bauteiltoleranzen der Werkstücke kann es zu unerwünschten Abweichungen der Relativlage zwischen dem jeweiligen Einfügeelement und der Bohrung kommen. Außerdem kann auch der Industrieroboter eine Anfahrungenauigkeit an eine vorgegebene Sollposition aufweisen.For producing such Blindnietverbindungen hydraulically, electrically or pneumatically operated Blindnietwerkzeuge are known. Increasingly, blind rivets are also used in the automotive sector for the connection of components which have hitherto been connected to one another by welding, for example. Since automotive manufacturing is highly automated, the connection of body components is largely made with the help of industrial robots. The industrial robots are equipped for this purpose with a special tool unit, which serve to hold the joining element / blind rivet. The blind rivets are provided by a separating device and fed automatically to the tool unit. The industrial robot then moves to the position of the hole in the workpieces and inserts the blind rivet. Due to positional deviations of the tool unit on the industrial robot or due to component tolerances of the workpieces, undesired deviations of the relative position between the respective insertion element and the bore can occur. In addition, the industrial robot may have a Anfahrungenauigkeit to a predetermined target position.

Derartige Positionsabweichungen führen bei einer starr an dem Industrieroboter gelagerten Werkzeugeinheit beispielsweise zu schräg gesetzten Nietelementen in den Bauteilbohrungen und erzeugen somit Fehlnietungen. Bei Nietelementen, die zusätzlich eine Abdichtungsfunktion übernehmen sollen, führt eine schräge Ausrichtung des Nietkopfes relativ zu den Werkstücken zu einer Undichtigkeit des gefertigten Bauteils. Aufgrund dessen müssen nicht korrekt positionierte bzw. gesetzte Nietelemente aufwendig nachgearbeitet werden. Darüber hinaus treten an der Werkzeugeinheit bei Positionsabweichungen auch unzulässige Querkräfte beim Einfügen des Nietelements auf, die zu einem erhöhten Verschleiß oder auch einer Zerstörung von mechanischen Bauelementen der Werkzeugeinheit führen können.Such position deviations result in a rigid mounted on the industrial robot tool unit, for example, obliquely placed rivet elements in the component holes and thus produce Fehlnietungen. In the case of rivet elements which are additionally intended to assume a sealing function, an oblique orientation of the rivet head relative to the workpieces leads to a leakage of the manufactured component. Due to this, incorrectly positioned or set rivet elements must be refinished in a costly manner. In addition, occur on the tool unit in position deviations and impermissible transverse forces during insertion of the rivet, which can lead to increased wear or destruction of mechanical components of the tool unit.

Für eine qualitativ hochwertige und auch langfristig zuverlässige Fügeverbindung ist es erforderlich, dass das Fügeelement achsparallel zu einer Durchgangsbohrung ausgerichtet ist, in die das Fügeelement zur Verbindung zumindest zweier Bauteile eingesetzt wird. Da die Werkzeugeinheit für einen automatisierten Einfügeprozess an einem Roboterarm des Industrieroboters gelagert ist, ist es erforderlich, die Positionsabweichungen (Abweichungen des Fügeelements in einer Ebene parallel zu der Werkstückoberfläche) und Lageabweichungen (Winkelfehler der Axialachsen des Einfügeelements relativ zur Axialachse der Bohrung in dem Werkstück) zu kompensieren.For a high-quality and long-term reliable joint connection, it is necessary that the joining element is aligned axially parallel to a through hole into which the joining element is used to connect at least two components. Since the tool unit for an automated insertion process is mounted on a robotic arm of the industrial robot, it is necessary to determine the position deviations (deviations of the joining element in a plane parallel to the workpiece surface) and positional deviations (angular error of the axial axes of the insertion element relative to the axial axis of the bore in the workpiece). to compensate.

Auf dem Gebiet der Fügetechnik sind daher Systeme bekannt, die einen Toleranzausgleich in einer Ebene senkrecht zur Fügerichtung durch eine nachgiebige Aufhängung des Fügewerkzeugs bzw. der Werkzeugeinheit ermöglichen. Beispielsweise wird in der WO 2006/063629 eine Ausgleichseinheit für eine Werkzeugeinheit beschrieben, mit der ein Element, beispielsweise ein Bauteil oder ein Fügeelement, in einem Werkstück anbringbar ist. Dabei ist die Werkzeugeinheit über ein als Pendel- oder Gelenklager ausgebildetes Lager an einem als Gleitplatte ausgebildeten Ausgleichselement befestigt. Das Lager ermöglicht eine Kippbewegung um die Axialrichtung des Fügeelements und damit relativ auch zur Gleitplatte. Die Gleitplatte selbst ist senkrecht zur Axialrichtung in einer x-y-Ebene zwischen zwei Führungswänden verschieblich gehalten. Durch das frei bewegliche Lager kann jedoch die Werkzeugeinheit während des Heranfahrens des Roboterarms an die Einfügeposition nicht an dem Roboterarm festgelegt werden. Insbesondere bei einem plötzlichen Stopp des Roboters kann damit die Werkzeugeinheit nur unzureichend mechanisch gesichert werden. Durch die fehlende Steuermöglichkeit der Kippbewegung kann die beschriebene Ausgleichseinheit lediglich in einer senkrecht nach unten gerichteten Einfügeposition betrieben werden. Bei anderen Einfügepositionen (z. B. waagerechte Position der Werkzeugeinheit) kippt die Werkzeugeinheit aufgrund der Gewichtskraft automatisch in eine Zwangslage. Somit kann das Fügeelement nicht mehr korrekt an dem Werkstück positioniert werden. Außerdem führt bei diesen anderen Einfügepositionen alleine das Eigengewicht der Werkzeugeinheit zu einer Auslenkung der Gleitplatte. Dies wiederum beeinträchtigt den Toleranzausgleich der beschriebenen Ausgleichseinheit. Ferner ist die Ausgleichseinheit aufgrund der zahlreichen mechanischen Ausgleichselemente komplex aufgebaut und damit fehleranfällig. Darüber hinaus unterliegen die mechanischen Ausgleichselemente einem natürlichen Verschleiß, der nach einer bestimmten Benutzungsdauer einen schlechteren Toleranzausgleich zur Folge hat.In the field of joining technology, therefore, systems are known which allow a tolerance compensation in a plane perpendicular to the joining direction by a resilient suspension of the joining tool or the tool unit. For example, in the WO 2006/063629 a compensation unit for a tool unit is described, with which an element, for example a component or a joining element, can be attached in a workpiece. In this case, the tool unit is attached via a trained as a pendulum or spherical plain bearings on a trained as a sliding plate compensation element. The bearing allows a tilting movement about the axial direction of the joining element and thus also relative to the sliding plate. The slide plate itself is held displaceable perpendicular to the axial direction in an xy plane between two guide walls. Due to the freely movable bearing, however, the tool unit can not be fixed to the robot arm during the approach of the robot arm to the insertion position. In particular, in a sudden stop of the robot so that the tool unit can be insufficiently secured mechanically. Due to the lack of control possibility of the tilting movement, the described compensation unit can only in a vertically downward insertion position can be operated. In other insertion positions (eg horizontal position of the tool unit), the tool unit automatically tilts into a forced position due to the weight force. Thus, the joining element can no longer be correctly positioned on the workpiece. In addition, in these other insertion positions alone the weight of the tool unit leads to a deflection of the sliding plate. This in turn affects the tolerance compensation of the described compensation unit. Furthermore, the compensation unit is complex due to the numerous mechanical compensation elements and thus error-prone. In addition, the mechanical compensation elements are subject to natural wear, which after a certain period of use has a worse tolerance compensation result.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Ausgleichsvorrichtung für eine Werkzeugeinheit und eine Werkzeugeinheit anzugeben, die ein automatisiertes Einfügen eines Elements, insbesondere eines Fügeelements, in ein Werkstück ermöglicht. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum automatisierten Einfügen eines Elements in eine Bohrung eines Werkstücks anzugeben.The invention is therefore based on the object of specifying an improved compensating device for a tool unit and a tool unit, which enables an automated insertion of an element, in particular a joining element, into a workpiece. It is a further object of the invention to provide an improved method for automated insertion of an element into a bore of a workpiece.

Die obige Aufgabe wird gelöst durch eine Ausgleichsvorrichtung für eine Werkzeugeinheit zum Einfügen eines Elements in ein Werkstück, wobei die Werkzeugeinheit mittels der Ausgleichsvorrichtung in einer Axialrichtung orientiert an einem Gehäuse gelagert ist, wobei die Ausgleichsvorrichtung eine zwischen der Werkzeugeinheit und dem Gehäuse angeordnete Klemmanordnung mit wenigstens zwei steuerbaren Klemmeinheiten aufweist, die dazu ausgebildet sind, in einem Ausgangszustand der Klemmanordnung die Werkzeugeinheit im Wesentlichen starr an dem Gehäuse festzulegen und in einem Ausgleichszustand der Klemmanordnung unterschiedliche Freiheitsgrade der Werkzeugeinheit einzustellen, wobei die Freiheitsgrade Bewegungsmöglichkeiten der Werkzeugeinheit festlegen, und wobei die Ausgleichsvorrichtung ferner eine Steuereinheit aufweist, die dazu ausgebildet ist, die Klemmeinheiten anzusteuern.The above object is achieved by a balancing device for a tool unit for inserting an element into a workpiece, wherein the tool unit is mounted by means of the balancing device in an axial direction on a housing, wherein the balancing device arranged between the tool unit and the housing clamping arrangement with at least two controllable clamping units which are adapted to fix the tool unit substantially rigidly to the housing in an initial state of the clamping arrangement and to set different degrees of freedom of the tool unit in a compensating state of the clamping arrangement, the degrees of freedom defining possibilities of movement of the tool unit, and wherein the compensating device further comprises a control unit has, which is adapted to drive the clamping units.

Die obige Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum automatisierten Einfügen eines Elements in ein Loch eines Werkstücks mit Hilfe einer Werkzeugeinheit, die mittels einer Ausgleichsvorrichtung, insbesondere einer Ausgleichsvorrichtung der oben genannten Art, in einer Axialrichtung orientiert an einem Gehäuse gelagert ist, wobei die Ausgleichsvorrichtung eine Klemmanordnung mit wenigstens zwei steuerbaren Klemmeinheiten aufweist, und wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

  • – Einstellen eines Ausgangszustands der Klemmanordnung, so dass die Werkzeugeinheit im Wesentlichen starr an dem Gehäuse festgelegt ist,
  • – automatisiertes Heranführen der Werkzeugeinheit an das Loch,
  • – Einstellen eines ersten Freiheitsgrades für die Werkzeugeinheit mittels wenigstens einer der Klemmeinheiten,
  • – Einführen des Elements in das Loch,
  • – Ausführen eines Fügeprozesses, um das Element in das Loch einzufügen.
wobei mittels wenigstens einer der Klemmeinheiten vor und/oder während des Fügeprozesses ein von dem ersten Freiheitsgrad abweichender zweiter Freiheitsgrad für die Werkzeugeinheit eingestellt wird und wobei die Freiheitsgrade Bewegungsmöglichkeiten der Werkzeugeinheit festlegen.The above object is further achieved by a method for automatically inserting an element into a hole of a workpiece by means of a tool unit, which is mounted by means of a compensating device, in particular a compensating device of the type mentioned above, oriented in an axial direction on a housing, wherein the compensating device a clamping arrangement with at least two controllable clamping units, and wherein the method comprises the steps:
  • Adjusting an initial state of the clamping arrangement such that the tool unit is fixed substantially rigidly to the housing,
  • Automated bringing the tool unit to the hole,
  • Setting a first degree of freedom for the tool unit by means of at least one of the clamping units,
  • - inserting the element into the hole,
  • - Perform a joining process to insert the element into the hole.
wherein by means of at least one of the clamping units before and / or during the joining process, a second degree of freedom deviating from the first degree of freedom for the tool unit is set and wherein the degrees of freedom define possibilities of movement of the tool unit.

Ferner wird die obige Aufgabe gelöst durch eine Werkzeugeinheit mit einer Ausgleichsvorrichtung der oben genannten Art.Furthermore, the above object is achieved by a tool unit with a compensating device of the type mentioned above.

Die Werkzeugeinheit kann insbesondere ein Fügewerkzeug zum Ausführen eines Blindnietverfahrens sein, bei dem zwei oder mehrere Werkstücke miteinander verbunden werden, indem von einer Seite durch eine Bohrung in den Werkstücken ein Blindniet eingesetzt wird. Ebenso kann die Werkzeugeinheit zum sog. Bolzenschweißen verwendet werden, bei dem die Werkstücke mit Hilfe eines Fügebolzens verbunden werden. Darüber hinaus ist jedoch die erfindungsgemäße Ausgleichsvorrichtung auch für beliebige andere Werkzeugeinheiten zum Einfügen eines Fügeelements einsetzbar.The tool unit may in particular be a joining tool for carrying out a blind riveting method in which two or more workpieces are connected to one another by inserting a blind rivet from one side through a hole in the workpieces. Likewise, the tool unit can be used for so-called. Stud welding, in which the workpieces are connected by means of a joining bolt. In addition, however, the compensation device according to the invention can also be used for any other tool units for inserting a joining element.

Bei der erfindungsgemäßen Ausgleichsvorrichtung können die Klemmeinheiten derart angesteuert werden, dass die Werkzeugeinheit in einem Ausgangszustand der Klemmanordnung starr an dem Gehäuse festgelegt und im Wesentlichen in Axialrichtung ausgerichtet ist. Dies ermöglicht eine zuverlässige Arretierung der Werkzeugeinheit an dem Gehäuse, das z. B. mit einem Roboterarm verbunden ist, während das Einfügeelement an die beabsichtigte Einfügeposition verschwenkt wird. Somit wird die Werkzeugeinheit z. B. auch bei einem Not-Aus des Roboters (der die Werkzeugeinheit führt) zuverlässig an dem Gehäuse gehalten. Beschädigungen, beispielsweise verursacht durch ein Anschlagen der Werkzeugeinheit an dem Gehäuse nach einem abrupten Halt des Roboters, können vermieden werden.In the compensation device according to the invention, the clamping units can be controlled such that the tool unit is rigidly fixed to the housing in an initial state of the clamping arrangement and aligned substantially in the axial direction. This allows a reliable locking of the tool unit to the housing, the z. B. is connected to a robot arm, while the insert is pivoted to the intended insertion position. Thus, the tool unit z. B. even with an emergency stop of the robot (which performs the tool unit) reliably held on the housing. Damage, for example, caused by a striking of the tool unit to the housing after an abrupt stop of the robot can be avoided.

Ferner ermöglicht die erfindungsgemäße Ausgleichsvorrichtung ein gesteuertes Freigeben von unterschiedlichen Freiheitsgraden der Werkzeugeinheit. Beispielsweise können die Klemmeinheiten zunächst so angesteuert werden, dass zum Lageausgleich der Werkzeugeinheit lediglich eine Kippbewegung der Werkzeugeinheit relativ zu der Axialrichtung freigegeben wird. Alternativ kann die Werkzeugeinheit zunächst nur eine Bewegungsmöglichkeit in Axialrichtung aufweisen. In Abhängigkeit von bestimmten Bedingungen kann die Klemmanordnung so angesteuert werden, dass zusätzliche und/oder alternative Bewegungsmöglichkeiten an der Werkzeugeinheit eingestellt werden. So kann beispielsweise auch eine laterale Bewegung der Werkzeugeinheit senkrecht zu der Axialrichtung ermöglicht werden.Furthermore, the compensation device according to the invention allows a controlled release of different degrees of freedom of the tool unit. For example, the clamping units can first be controlled so that Lageausgleich the tool unit only a tilting movement of the tool unit is released relative to the axial direction. Alternatively, the tool unit initially only have a possibility of movement in the axial direction. Depending on certain conditions, the clamping arrangement can be controlled so that additional and / or alternative movement possibilities are set on the tool unit. Thus, for example, a lateral movement of the tool unit perpendicular to the axial direction can be made possible.

Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, die Klemmeinheiten so anzusteuern, dass die Freigabe der Bewegungsmöglichkeiten (langsam) in Abhängigkeit von vorbestimmten Bedingungen und/oder gemäß einem vorgegebenen Profil erfolgt. Mit anderen Worten werden die Bewegungsmöglichkeiten nicht notwendigerweise digital bzw. abrupt freigegeben. Beispielsweise können die Bewegungsmöglichkeiten auch in Abhängigkeit der Größe des Positionsversatzes zwischen dem Einfügeelement und der Bohrung in den zu verbindenden Werkstücken eingestellt werden. Dies führt zu einem präziseren Einführen des Fügeelements in die vorgesehene Bohrung und damit zu einer zuverlässigeren Fügeverbindung zwischen den Werkstücken. Aufgrund der korrekten Ausrichtung des Fügeelements relativ zu den Werkstücken kann auch eine eventuelle Dichtungsfunktion der Fügeverbindung zuverlässig erfüllt werden.In addition, it is possible to control the clamping units so that the release of the movement possibilities (slow) takes place in dependence on predetermined conditions and / or according to a predetermined profile. In other words, the possibilities of movement are not necessarily released digitally or abruptly. For example, the possibilities of movement can also be set as a function of the size of the positional offset between the insertion element and the bore in the workpieces to be joined. This leads to a more precise insertion of the joining element in the intended bore and thus to a more reliable joint connection between the workpieces. Due to the correct orientation of the joining element relative to the workpieces and any sealing function of the joint connection can be reliably met.

Des Weiteren werden bei der vorgeschlagenen Ausgleichsvorrichtung dieselben Elemente (die steuerbaren Klemmeinheiten) für das Freigeben bzw. das Festsetzen der Werkzeugeinheit verwendet. Dies resultiert in einer technisch einfachen und damit zuverlässigen Realisierung der Ausgleichsvorrichtung.Furthermore, in the proposed balancing device, the same elements (the controllable clamping units) are used for releasing the tool unit. This results in a technically simple and thus reliable realization of the compensation device.

Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.The task is thus completely solved.

Bei der erfindungsgemäßen Ausgleichsvorrichtung ist es von besonderem Vorteil, wenn die Klemmeinheiten in Axialrichtung versetzt zueinander angeordnet sind.In the compensating device according to the invention, it is particularly advantageous if the clamping units are arranged offset from one another in the axial direction.

Durch diese Maßnahme können der Freiheitsgrad und die entsprechenden Bewegungsmöglichkeiten der Werkzeugeinheit präzise eingestellt werden. So kann beispielsweise mit einer der Klemmeinheiten eine Kippbewegung an der Werkzeugeinheit relativ zu der Axialrichtung freigegeben werden. Dies ermöglicht einen Winkelausgleich des Fügeelements relativ zu der Axialachse des Lochs in dem Werkstück. Mit Hilfe einer entsprechenden Ansteuerung der zweiten Klemmeinheit kann z. B. zusätzlich ein Positionsausgleich der Werkzeugeinheit in einer x-y-Ebene parallel zu der Werkstückoberfläche erfolgen. Aufgrund der axial zueinander versetzten Klemmeinheiten kann die Freigabe der Bewegungsmöglichkeiten besonders gut an den vorliegenden Positionsversatz zwischen dem Fügeelement und der Bohrung angepasst werden.By this measure, the degree of freedom and the corresponding movement possibilities of the tool unit can be precisely adjusted. For example, with one of the clamping units, a tilting movement on the tool unit relative to the axial direction can be released. This allows an angular compensation of the joining element relative to the axial axis of the hole in the workpiece. With the help of a corresponding control of the second clamping unit can, for. B. additionally carried out a position compensation of the tool unit in an x-y plane parallel to the workpiece surface. Due to the axially offset clamping units, the release of the movement possibilities can be adapted particularly well to the present positional offset between the joining element and the bore.

Ferner ist es bevorzugt, wenn wenigstens eine der Klemmeinheiten die Werkzeugeinheit in einer Umfangsrichtung quer zu der Axialrichtung umgibt.Furthermore, it is preferred if at least one of the clamping units surrounds the tool unit in a circumferential direction transversely to the axial direction.

In diese Ausführungsform liegt die wenigstens eine Klemmeinheit vorzugsweise direkt an der Werkzeugeinheit an. Dabei ist die Werkzeugeinheit in einem axialen Abschnitt vorzugsweise vollständig von der Klemmeinheit umgeben. Beispielsweise kann die Klemmeinheit so ausgebildet sein, dass ein Innendurchmesser der Klemmeinheit in Abhängigkeit der Ansteuerung veränderbar ist. Dadurch kann die Werkzeugeinheit direkt mittels der Klemmeinheit festgelegt bzw. freigegeben werden. Damit kann auf aufwendige konstruktive Lösungen, die zwischen der Klemmeinheit und der Werkzeugeinheit angeordnet sind, verzichtet werden. Außerdem ergibt sich hieraus eine geringe Baugröße der Ausgleichsvorrichtung, sowohl in radialer als auch in axialer Richtung.In this embodiment, the at least one clamping unit preferably abuts directly on the tool unit. In this case, the tool unit is preferably completely surrounded by the clamping unit in an axial section. For example, the clamping unit may be formed so that an inner diameter of the clamping unit is variable depending on the control. As a result, the tool unit can be set or released directly by means of the clamping unit. This can be dispensed with complex constructive solutions that are arranged between the clamping unit and the tool unit. In addition, this results in a small size of the compensating device, both in the radial and in the axial direction.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist wenigstens eine der Klemmeinheiten einen Druckluftschlauch auf.According to a further embodiment, at least one of the clamping units has a compressed air hose.

In dieser bevorzugten Ausführungsform kann beispielsweise ein Balgzylinder als Klemmeinheit eingesetzt werden. Dies ermöglicht eine technisch einfache und zuverlässige Realisierung der Klemmeinheit. Ferner weist die Ausgleichsvorrichtung eine hohe Standfestigkeit auf, da derartige Klemmeinheiten einen geringeren Verschleiß als mechanische Ausgleichs- bzw. Verriegelungsmechanismen aufweisen.In this preferred embodiment, for example, a bellows cylinder can be used as a clamping unit. This allows a technically simple and reliable realization of the clamping unit. Furthermore, the compensation device has a high stability, since such clamping units have less wear than mechanical compensation or locking mechanisms.

In einer weiteren Ausführungsform weist wenigstens eine der Klemmeinheiten eine Mehrzahl von Klemmelementen auf, die in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind.In a further embodiment, at least one of the clamping units has a plurality of clamping elements, which are arranged offset from each other in the circumferential direction.

Durch eine derartige Anordnung von Klemmelementen kann beispielsweise gezielt nur eine spezielle laterale Bewegungsmöglichkeit der Werkzeugeinheit freigegeben werden. Dies kann z. B. realisiert werden, indem alle Klemmelemente bis auf ein Klemmelement in dem Ausgangszustand der Klemmanordnung verharren, wobei das eine Klemmelement diejenige Richtung als Bewegungsmöglichkeit der Werkzeugeinheit freigibt, in der das Klemmelement angeordnet ist. Weiterhin führt die Mehrzahl von Klemmelementen zu einer erhöhten Ausfallsicherheit der Klemmeinheit. Mit anderen Worten kann z. B. auch bei einem Ausfall eines Klemmelements immer noch eine eingeschränkte Klemmwirkung auf die Werkzeugeinheit ausgeübt werden.By such an arrangement of clamping elements, for example, only a specific lateral movement possibility of the tool unit can be selectively released. This can be z. B. can be realized by all the clamping elements remain up to a clamping element in the initial state of the clamping arrangement, wherein the one clamping element releases that direction as a possibility of movement of the tool unit, in which the clamping element is arranged. Furthermore, the plurality of clamping elements leads to increased reliability of the clamping unit. In other words, z. B. even in the event of failure of a clamping element still a limited clamping action on the tool unit to be exercised.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Mehrzahl von Klemmelementen einen Druckluftschlauch und/oder einen Klemmzylinder auf. According to a further embodiment, the plurality of clamping elements on a compressed air hose and / or a clamping cylinder.

In dieser Ausführungsform können die Klemmelemente beispielsweise als axial verlaufende Schlauchstücke ausgebildet sein, die direkt an der Werkzeugeinheit anliegen. Bevorzugt sind z. B. drei in Axialrichtung verlaufende Schlauchstücke an der Werkzeugeinheit angeordnet, die jeweils einen Winkelversatz von 120° zueinander aufweisen. In einer alternativen Ausführungsform kann auch eine andere beliebige Anzahl von Schlauchstücken an der Werkzeugeinheit angeordnet werden. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, die Klemmwirkung auf die Werkzeugeinheit auch mittels Klemmzylindern auszuüben, die direkt auf die Werkzeugeinheit einwirken. Ferner können die Klemmzylinder auch Klemmbacken aufweisen, die an der Werkzeugeinheit anliegen und diese in Umfangsrichtung teilweise umgeben. Mit Hilfe dieser Klemmelemente kann die Klemmanordnung und damit die Ausgleichsvorrichtung technisch einfach und zuverlässig realisiert werden.In this embodiment, the clamping elements may be formed, for example, as axially extending hose pieces, which bear directly against the tool unit. Preferably z. B. three axially extending hose pieces on the tool unit, each having an angular offset of 120 ° to each other. In an alternative embodiment, any other number of pieces of tubing may be arranged on the tool unit. In addition, it is possible to exert the clamping effect on the tool unit by means of clamping cylinders, which act directly on the tool unit. Furthermore, the clamping cylinder may also have jaws which bear against the tool unit and these partially surrounded in the circumferential direction. With the help of these clamping elements, the clamping arrangement and thus the compensation device can be realized technically simple and reliable.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Ausgleichsvorrichtung ferner ein Innengehäuse auf, das zwischen der Werkzeugeinheit und dem Gehäuse angeordnet ist, wobei eine der beiden Klemmeinheiten zwischen der Werkzeugeinheit und dem Innengehäuse und die andere der Klemmeinheiten zwischen dem Innengehäuse und dem Gehäuse angeordnet ist.In a further embodiment, the compensation device further comprises an inner housing, which is arranged between the tool unit and the housing, wherein one of the two clamping units between the tool unit and the inner housing and the other of the clamping units between the inner housing and the housing is arranged.

Diese Ausführungsform stellt insbesondere einen Ausgleichsmechanismus bereit, bei dem die Lagekompensation (Winkelfehler) und der Positionsausgleich (Abweichungen in der x-y-Ebene parallel zu der Werkstückoberfläche) im Wesentlichen unabhängig voneinander angesteuert werden können.In particular, this embodiment provides a compensation mechanism in which the position compensation (angular error) and the position compensation (deviations in the x-y plane parallel to the workpiece surface) can be controlled substantially independently of one another.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Ausgleichsvorrichtung ferner einen Gummidämpfer auf, der an dem Gehäuse festgelegt ist und an dem die Werkzeugeinheit elastisch gelagert ist.In a further embodiment, the compensation device further comprises a rubber damper, which is fixed to the housing and on which the tool unit is elastically mounted.

Durch diese Maßnahme kann die Werkzeugeinheit derart gelagert werden, dass die Klemmanordnung im Wesentlichen von Haltekräften zum Festsetzen der Werkzeugeinheit in der Fügerichtung entlang der Axialrichtung entlastet wird, aber dennoch eine Ausgleichsbewegung der Werkzeugeinheit ermöglicht wird. Damit kann die Klemmanordnung hauptsächlich auf die Realisierung der Ausgleichsfunktion ausgerichtet werden.By this measure, the tool unit can be stored such that the clamping arrangement is substantially relieved of holding forces for setting the tool unit in the joining direction along the axial direction, but nevertheless a compensating movement of the tool unit is made possible. Thus, the clamping arrangement can be aligned mainly to the realization of the compensation function.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Ausgleichsvorrichtung ferner ein mechanisches Führungselement auf, an dem die Werkzeugeinheit drehbar und/oder verschiebbar gelagert ist.In a further embodiment, the compensation device further comprises a mechanical guide element on which the tool unit is rotatably and / or displaceably mounted.

Dabei kann das Führungselement an dem Gehäuse und/oder dem Innengehäuse angeordnet sein. Weiterhin können die mechanischen Führungselemente Gleitlager und/oder Wälzlager (z. B. Kugellager) aufweisen. Die Form der Führungselemente kann z. B. konisch ausgebildet sein. Mit Hilfe der Führungselemente wird die Klemmanordnung von dem Eigengewicht der Werkzeugeinheit entlastet und kann daher für die Umsetzung einer Ausgleichsfunktion optimiert werden.In this case, the guide element can be arranged on the housing and / or the inner housing. Furthermore, the mechanical guide elements can have slide bearings and / or roller bearings (eg ball bearings). The shape of the guide elements can, for. B. be conical. With the help of the guide elements, the clamping arrangement is relieved of the dead weight of the tool unit and can therefore be optimized for the implementation of a compensation function.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Ausgleichsvorrichtung ferner eine Winkellagegebereinheit auf, die dazu ausgebildet ist, eine Winkellage der Werkzeugeinheit im dreidimensionalen Raum zu erfassen, wobei die Steuereinheit mit der Winkellagegebereinheit elektrisch gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, die Klemmeinheiten auf der Grundlage der Winkellage anzusteuern.According to a further embodiment, the compensating device further comprises an angular positioner unit which is designed to detect an angular position of the tool unit in three-dimensional space, wherein the control unit is electrically coupled to the angular positioner unit and is designed to control the clamping units on the basis of the angular position.

Mit Hilfe der Winkellagegebereinheit kann eine Kompensation des Eigengewichts der Werkzeugeinheit erfolgen. Beispielsweise kann in Abhängigkeit der Winkellage der Freigabebereich der Ausgleichsvorrichtung eingestellt werden. Infolgedessen wird mit der Ausgleichsvorrichtung in jeder beliebigen Lage der Werkzeugeinheit ein guter Toleranzausgleich erzielt. Mit anderen Worten ermöglicht die Berücksichtigung der Winkellage eine beliebige Gebrauchslage der Werkzeugeinheit.With the help of the angular position transmitter unit, a compensation of the dead weight of the tool unit can be carried out. For example, depending on the angular position of the release range of the balancing device can be adjusted. As a result, a good tolerance compensation is achieved with the compensating device in any position of the tool unit. In other words, the consideration of the angular position allows any position of use of the tool unit.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Ausgleichsvorrichtung ferner eine erste Krafterfassungseinheit auf, die dazu ausgebildet ist, eine insbesondere axiale Einfügekraft zu erfassen, die von der Werkzeugeinheit zum Einfügen des Elements auf das Element ausgeübt wird, wobei die Steuereinheit mit der ersten Krafterfassungseinheit elektrisch gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, die Klemmeinheiten auf der Grundlage der Einfügekraft anzusteuern.According to a further embodiment, the compensation device further comprises a first force detection unit, which is adapted to detect a particular axial insertion force exerted by the tool unit for inserting the element onto the element, wherein the control unit is electrically coupled to the first force detection unit and is adapted to drive the clamping units based on the insertion force.

Beispielsweise kann die erste Krafterfassungseinheit eine Kraftmessdose aufweisen, die während des Fügeprozesses die Zugkraft an dem Blindniet erfasst. Mit Hilfe der Zugkraft besteht wiederum die Möglichkeit, den zeitlichen Ablauf des Fügeprozesses zu überwachen. Die Einstellung des Freiheitsgrades bzw. der Bewegungsmöglichkeiten der Werkzeugeinheit kann somit in Abhängigkeit der Zugkraft bzw. des zeitlichen Ablaufs des Fügeprozesses erfolgen. Damit wird das Einfügeelement präzise in der Bohrung positioniert und eine zuverlässige Fügeverbindung hergestellt.For example, the first force detection unit may have a load cell that detects the tensile force on the blind rivet during the joining process. With the help of the tensile force, in turn, it is possible to monitor the timing of the joining process. The adjustment of the degree of freedom or the possibilities of movement of the tool unit can thus be carried out as a function of the tensile force or the time sequence of the joining process. This precisely positions the insert in the hole and creates a reliable joint.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Ausgleichsvorrichtung ferner eine zweite Krafterfassungseinheit auf, die zwischen der Werkzeugeinheit und dem Gehäuse angeordnet ist und die dazu ausgebildet ist, eine insbesondere quer zur Axialrichtung ausgerichtete Ausweichkraft zu erfassen, die von dem Werkstück beim Einfügen des Elements in das Werkstück aufgrund eines Positionsversatzes zwischen dem Element und dem Loch auf das Element ausgeübt wird, wobei die Steuereinheit mit der zweiten Krafterfassungseinheit elektrisch gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, die Klemmeinheiten auf der Grundlage der Ausweichkraft anzusteuern.According to a further embodiment, the compensation device further comprises a second Force detection unit, which is arranged between the tool unit and the housing and which is adapted to detect a transversely oriented in particular to the axial direction Ausweichkraft by the workpiece when inserting the element into the workpiece due to a positional offset between the element and the hole on the Element is applied, wherein the control unit is electrically coupled to the second force detection unit and is adapted to drive the clamping units based on the avoidance force.

Die zweite Krafterfassungseinheit kann beispielsweise Dehnungsmessstreifen aufweisen, die zwischen der Werkzeugeinheit und dem Gehäuse angeordnet sind. Mit Hilfe der Dehnungsmessstreifen wird die Ausweichkraft erfasst, die direkt aus dem Positionsversatz bzw. Lageversatz zwischen dem Einfügeelement und der Bohrung des Werkstücks resultiert. Damit können die Klemmeinheiten sehr präzise in Abhängigkeit des aktuell erfassten Versatzes angesteuert werden. Die Freigabe der Bewegungsmöglichkeiten der Werkzeugeinheit erfolgt damit nicht digital (Werkzeugeinheit festgelegt oder frei bewegbar), sondern kann kontinuierlich an die Erfordernisse aufgrund des erfassten Versatzes angepasst werden. Dies resultiert in qualitativ hochwertigen und langfristig zuverlässigen Fügeverbindungen.The second force detection unit may for example comprise strain gauges which are arranged between the tool unit and the housing. With the help of the strain gauges the evasion force is detected, which results directly from the positional offset or positional offset between the insert member and the bore of the workpiece. Thus, the clamping units can be controlled very precisely depending on the currently detected offset. The release of the possibilities of movement of the tool unit is thus not digital (tool unit set or freely movable), but can be continuously adapted to the requirements due to the detected offset. This results in high-quality and long-term reliable joint connections.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist mittels der Klemmeinheiten eine maximale Ausweichbewegung der Werkzeugeinheit in Richtung der Bewegungsmöglichkeiten festlegbar.According to a further embodiment, a maximum evasive movement of the tool unit in the direction of movement possibilities can be determined by means of the clamping units.

Beispielsweise kann mit Hilfe des Drucks innerhalb eines Balgzylinders die maximale Ausweichbewegung der Werkzeugeinheit eingestellt werden. Dabei kann die Größe der Ausweichbewegung z. B. auch in Abhängigkeit der erfassten axialen Einfügekraft und/oder der erfassten Ausweichkraft bestimmt werden. Darüber hinaus kann auch die ermittelte Winkellage in die Bestimmung der maximalen Ausweichbewegung einfließen. In dieser Ausführungsform wird somit auch das Ausmaß der Bewegungsmöglichkeiten (bzw. die maximale Auslenkung in Richtung der Bewegungsmöglichkeiten) gesteuert oder geregelt freigegeben.For example, with the help of the pressure within a bellows cylinder, the maximum evasive movement of the tool unit can be adjusted. In this case, the size of the evasive movement z. B. also be determined depending on the detected axial insertion force and / or the detected evasion force. In addition, the determined angular position can also be included in the determination of the maximum evasive movement. In this embodiment, the extent of the movement possibilities (or the maximum deflection in the direction of the movement possibilities) is thus also controlled or regulated released.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Winkellage der Werkzeugeinheit im dreidimensionalen Raum erfasst, wobei die Klemmeinheiten auf der Grundlage der Winkellage angesteuert werden.According to a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, an angular position of the tool unit in three-dimensional space is detected, wherein the clamping units are actuated on the basis of the angular position.

Die erfasste Winkellage wird dabei insbesondere beim Einstellen des ersten und/oder des zweiten Freiheitsgrades bzw. bei der Einstellung der daraus resultierenden Bewegungsmöglichkeiten berücksichtigt. Der Freigabebereich der Werkzeugeinheit kann somit lageabhängig definiert werden. Das Eigengewicht der Werkzeugeinheit wird unabhängig von der Gebrauchslage der Werkzeugeinheit kompensiert. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht damit unabhängig von der Gebrauchslage der Werkzeugeinheit eine Herstellung von zuverlässigen Fügeverbindungen.The detected angular position is taken into account in particular when setting the first and / or the second degree of freedom or when setting the resulting movement possibilities. The release area of the tool unit can thus be defined depending on the location. The weight of the tool unit is compensated for independently of the position of use of the tool unit. The inventive method thus allows independent of the position of use of the tool unit a production of reliable joint connections.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird während des Fügeprozesses eine insbesondere axiale Einfügekraft erfasst, die von der Werkzeugeinheit zum Einfügen des Elements auf das Element ausgeübt wird, wobei die Klemmeinheiten zum Einstellen der Bewegungsmöglichkeiten des zweiten Freiheitsgrades auf der Grundlage der Einfügekraft angesteuert werden.According to a further embodiment of the method, a particular axial insertion force is exerted during the joining process, which is exerted by the tool unit for inserting the element on the element, wherein the clamping units are controlled for adjusting the movement possibilities of the second degree of freedom on the basis of the insertion force.

Beispielsweise kann beim Blindnieten eine Zugkraft am Niet während des Fügeprozesses gemessen werden. Sobald die gemessene Kraft ansteigt, wird in Abhängigkeit der erfassten Zugkraft beispielsweise eine weitere Bewegungsmöglichkeit der Werkzeugeinheit mittels der Klemmeinheiten freigegeben. Damit kann sich das Werkzeug während des Fügeprozesses langsam zum Bauteil ausrichten. Damit wird eine qualitativ hochwertige Fügeverbindung hergestellt.For example, in the case of blind riveting, a tensile force on the rivet can be measured during the joining process. As soon as the measured force increases, for example, a further possibility of movement of the tool unit by means of the clamping units is released as a function of the detected tensile force. This allows the tool to align slowly with the component during the joining process. This produces a high-quality joint.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird während des Fügeprozesses eine insbesondere quer zur Axialrichtung ausgerichtete Ausweichkraft erfasst, die von dem Werkstück beim Einfügen des Elements in das Werkstück aufgrund eines Positionsversatzes zwischen dem Element und dem Loch auf das Element ausgeübt wird, wobei die Klemmeinheiten zum Einstellen der Bewegungsmöglichkeiten des zweiten Freiheitsgrades auf der Grundlage der Ausweichkraft angesteuert werden.In a further embodiment of the method according to the invention during the joining process, in particular transverse to the axial direction directed deflection force is detected, which is exerted by the workpiece when inserting the element into the workpiece due to a positional offset between the element and the hole on the element, wherein the clamping units for Setting the movement possibilities of the second degree of freedom are driven on the basis of the avoidance force.

In dieser Ausführungsform wird die Ausweichkraft erfasst, die direkt aus dem Positionsversatz/Winkelversatz des Einfügeelements relativ zu der Bohrung in dem Werkstück resultiert. Somit können die Klemmeinheiten individuell aufgrund des Versatzes bei dem vorliegenden Einfügeprozess angesteuert werden. Infolgedessen kann jeweils die höchstmögliche Qualität beim Einfügen des Fügeelements sichergestellt werden.In this embodiment, the evasion force resulting directly from the positional offset / angular offset of the insert member relative to the bore in the workpiece is detected. Thus, the clamping units can be driven individually based on the offset in the present insertion process. As a result, each of the highest possible quality when inserting the joining element can be ensured.

Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, die Klemmeinheiten in Abhängigkeit der erfassten Zugkraft und der erfassten Ausweichkraft anzusteuern. Die Bewegungsmöglichkeiten der Werkzeugeinheit können in dieser Ausführungsform sowohl auf der Grundlage des Fügeprozessfortschritts als auch in Abhängigkeit der tatsächlich auftretenden Querkräfte/Ausweichkräfte eingestellt werden.In addition, it is possible to control the clamping units as a function of the detected tensile force and the detected evasion force. The possibilities of movement of the tool unit in this embodiment can be set both on the basis of the joining process progress and as a function of the actually occurring transverse forces / evasive forces.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird während des Fügeprozesses oder nach dem Fügeprozess der Ausgangszustand der Klemmanordnung eingestellt. According to a further embodiment, the initial state of the clamping arrangement is set during the joining process or after the joining process.

Wird während des Fügeprozesses der Ausgangszustand (z. B. ein komplett gefüllter Balgzylinder) wieder hergestellt, so wird damit eine Kraft beispielsweise auf einen mit der Werkzeugeinheit gekoppelten Roboterarm ausgeübt. Somit kann der Roboterarm auf die aktuelle Einfügeposition nachgeführt und diese neue Position in dem Roboter abgespeichert werden. Dadurch wird der nachfolgende Einfügeprozess optimiert und beschleunigt.If the initial state (eg a completely filled bellows cylinder) is restored during the joining process, then a force is exerted, for example, on a robot arm coupled to the tool unit. Thus, the robot arm can be tracked to the current insertion position and stored this new position in the robot. This optimizes and speeds up the subsequent insertion process.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Werkzeugeinheit, weist die Werkzeugeinheit die erste Krafterfassungseinheit auf, die dazu ausgebildet ist, eine insbesondere axiale Einfügekraft zu erfassen, die von der Werkzeugeinheit zum Einfügen des Elements auf das Element ausgeübt wird, wobei die Steuereinheit mit der ersten Krafterfassungseinheit elektrisch gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, die Klemmeinheiten auf der Grundlage der Einfügekraft anzusteuern.According to a preferred embodiment of the tool unit, the tool unit has the first force detection unit, which is designed to detect a particular axial insertion force exerted by the tool unit for inserting the element onto the element, wherein the control unit is electrically coupled to the first force detection unit is and is adapted to drive the clamping units based on the insertion force.

Beispielsweise kann die erste Krafterfassungseinheit eine Kraftmessdose aufweisen, die während des Fügeprozesses die Zugkraft an dem Blindniet erfasst. Die erste Krafterfassungseinheit kann in dieser Ausführungsform beispielsweise außerhalb der Ausgleichsvorrichtung und an der Werkzeugeinheit angeordnet sein.For example, the first force detection unit may have a load cell that detects the tensile force on the blind rivet during the joining process. The first force detection unit may be arranged in this embodiment, for example, outside the compensating device and on the tool unit.

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.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Außerdem sind die Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der erfindungsgemäßen Ausgleichsvorrichtung auch entsprechend auf das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar.In addition, the features, properties and advantages of the balancing device according to the invention are also applicable to the inventive method.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines Industrieroboters mit einer Fügeanordnung, die eine Werkzeugeinheit und eine Ausgleichsvorrichtung aufweist; 1 a schematic representation of an industrial robot with a joint assembly comprising a tool unit and a balancing device;

2 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ausgleichsvorrichtung; 2 an embodiment of the compensating device according to the invention;

3 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; 3 a first embodiment of the method according to the invention;

4 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; 4 a second embodiment of the method according to the invention;

5 eine schematische Darstellung einer Krafterfassungseinheit zum Erfassen einer Ausweichkraft; und 5 a schematic representation of a force detection unit for detecting an alternate force; and

6 bis 9 weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Ausgleichsvorrichtung. 6 to 9 further embodiments of the compensating device according to the invention.

In 1 ist ein Industrieroboter 10 mit einer Fügeanordnung 12 dargestellt. Dabei ist die Fügeanordnung 12 beweglich an einem Roboterarm 14 des Roboters 10 gelagert. Die Fügeanordnung 12 weist eine Werkzeugeinheit 16 auf, die über eine Ausgleichsvorrichtung 18 in einer Axialrichtung 19 orientiert an einem Gehäuse 20 der Fügeanordnung 12 gelagert ist. Die Werkzeugeinheit 16 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als Blindnietwerkzeug 16 ausgebildet und dient dazu, einen Blindniet 22 in eine Bohrung 24 einzufügen, um ein erstes und zweites Werkstück 26, 28 miteinander zu verbinden.In 1 is an industrial robot 10 with a joining arrangement 12 shown. Here is the joining arrangement 12 movable on a robot arm 14 of the robot 10 stored. The joining arrangement 12 has a tool unit 16 on that over a balancing device 18 in an axial direction 19 oriented on a housing 20 the joining arrangement 12 is stored. The tool unit 16 is in the present embodiment as a blind riveting tool 16 trained and serves a blind rivet 22 into a hole 24 to insert a first and second workpiece 26 . 28 to connect with each other.

Der Roboter 10 ist dazu ausgebildet, die Blindnietelemente 22 automatisiert einzufügen. Dazu weist die Fügeanordnung 12 ferner eine Zuführeinheit 30 auf, die mit einer in 1 nicht dargestellten Vereinzelungsvorrichtung verbunden ist und die ein automatisiertes Bereitstellen von Blindnietelementen 22 ermöglicht.The robot 10 is designed to blind rivet elements 22 to insert automatically. This is indicated by the joining arrangement 12 Furthermore, a feed unit 30 on that with an in 1 Not shown separating device is connected and the automated provision of Blindnietelementen 22 allows.

Gemäß einem automatisierten Blindnietverfahren wird von der Zuführeinheit 30 ein Blindniet 22 bereitgestellt, der von einem Mundstück 32 des Blindnietwerkzeugs 16 aufgenommen wird. Anschließend wird die Fügeanordnung 12 mittels des Roboterarms 14 an eine vorbestimmte Einfügeposition verschwenkt. In einem weiteren Schritt des Blindnietverfahrens wird der Blindniet 22 mit seinem hülsenartigen Abschnitt in die Bohrung 24 eingeführt, bis sein Nietkopf auf der Oberfläche des ersten Werkstücks 26 anliegt. Danach wird mittels des Blindnietwerkzeugs 16 ein Nietdorn des Blindniets 22 nach hinten gezogen, so dass sich ein aus dem zweiten Werkstück 28 herausragendes Ende des hülsenartigen Abschnitts des Blindniets 22 radial aufweitet und somit die beiden Werkstücke 26, 28 fest miteinander verbindet. Die Zugkraft am Nietdorn wird solange gesteigert, bis dieser an einer vordefinierten Stelle abreißt. Dabei verbleibt ein Dornrest in der damit hergestellten Fügeverbindung, während der abgerissene Anteil des Nietdorns automatisiert entsorgt wird. Anschließend kann die Fügeanordnung 12 von dem Roboter 10 an die nächste Einfügeposition verschwenkt werden.According to an automated blind riveting process, the feeder unit 30 a blind rivet 22 provided by a mouthpiece 32 of the blind riveting tool 16 is recorded. Subsequently, the joining arrangement 12 by means of the robot arm 14 pivoted to a predetermined insertion position. In a further step of the Blindnietverfahrens the blind rivet 22 with its sleeve-like section into the hole 24 introduced until its rivet head on the surface of the first workpiece 26 is applied. Thereafter, by means of the blind riveting tool 16 a rivet pin of the blind rivet 22 Pulled back so that one from the second workpiece 28 outstanding end of the sleeve-like portion of the blind rivet 22 radially expands and thus the two workpieces 26 . 28 firmly together. The tensile force on the mandrel is increased until it tears off at a predefined position. In this case, a mandrel residue remains in the joint connection thus produced, while the torn portion of the rivet mandrel is disposed of automatically. Subsequently, the joining arrangement 12 from the robot 10 be pivoted to the next insertion position.

Toleranzen bei der Lagerung des Blindnietwerkzeugs 16 oder auch Anfahrungenauigkeiten des Roboterarms 14 können zu einem Positionsversatz in einer x-y-Ebene parallel zu der Oberfläche des Werkstücks 26 (siehe in 1 dargestelltes Koordinatensystem) und/oder zu einem Winkelversatz zwischen dem Blindniet 22 und der Bohrung 24 führen. Zum Herstellen einer zuverlässigen Nietverbindung, die beispielsweise in Zusammenwirken mit einem Klebematerial auch eine Abdichtungsfunktion übernehmen kann, ist es jedoch notwendig, dass die Längsachse des Blindniets 22 mittig in der Bohrung 24 angeordnet ist und dass der Nietkopf des Blindniets 22 plan auf der Oberfläche des ersten Werkstücks 26 aufliegt.Tolerances during storage of the blind riveting tool 16 or approach inaccuracies of the robot arm 14 can cause a positional offset in an xy plane parallel to the surface of the workpiece 26 (see in 1 represented coordinate system) and / or to an angular offset between the blind rivet 22 and the hole 24 to lead. However, in order to produce a reliable rivet connection which, for example, can also perform a sealing function in cooperation with an adhesive material, it is necessary that the longitudinal axis of the blind rivet 22 in the center of the hole 24 is arranged and that the rivet head of the blind rivet 22 plan on the surface of the first workpiece 26 rests.

Aus diesem Grund weist die Fügeanordnung 12 die erfindungsgemäße Ausgleichsvorrichtung 18 auf, die eine Ausweichbewegung des Blindnietwerkzeugs 16 (inklusive des Blindniets 22) relativ zu dem Gehäuse 20 der Fügeanordnung 12 ermöglicht. Nach Ausführen der Ausweichbewegung ist der Blindniet 22 mittig in der Bohrung 24 positioniert und achsparallel zu einer Mittelachse 34 der Bohrung 24 ausgerichtet. Infolgedessen kann eine zuverlässige Nietverbindung zwischen den Werkstücken 26, 28 hergestellt werden.For this reason, the joining arrangement 12 the compensating device according to the invention 18 on, which is an evasive movement of the Blindnietwerkzeugs 16 (including the blind rivet 22 ) relative to the housing 20 the joining arrangement 12 allows. After performing the evasive movement is the blind rivet 22 in the center of the hole 24 positioned and axially parallel to a central axis 34 the bore 24 aligned. As a result, a reliable rivet connection between the workpieces 26 . 28 getting produced.

Im Anschluss soll die erfindungsgemäße Ausgleichsvorrichtung 18 näher beschrieben werden. Die Ausgleichsvorrichtung 18 weist eine Klemmanordnung 36 auf, die zwischen dem Blindnietwerkzeug 16 und dem Gehäuse 20 angeordnet ist und die dazu ausgebildet ist, eine steuerbare Klemmkraft auf das Blindnietwerkzeug 16 auszuüben. Ferner weist die Ausgleichsvorrichtung 18 eine Kraftmessdose 38 auf, die dazu ausgebildet ist, eine im Wesentlichen axiale Zugkraft am Nietdorn während des Einfügens des Niets 22 zu erfassen.Subsequently, the compensation device according to the invention 18 be described in more detail. The balancing device 18 has a clamping arrangement 36 on that between the blind riveting tool 16 and the housing 20 is arranged and which is adapted to a controllable clamping force on the Blindnietwerkzeug 16 exercise. Furthermore, the compensation device 18 a load cell 38 which is adapted to a substantially axial tensile force on the rivet mandrel during insertion of the rivet 22 capture.

Ferner weist die Ausgleichsvorrichtung 18 einen Winkellagesensor 40 auf, der eine Winkellage des Blindnietwerkzeugs 16 im dreidimensionalen Raum erfasst.Furthermore, the compensation device 18 an angular position sensor 40 on, which is an angular position of the blind riveting tool 16 captured in three-dimensional space.

Weiterhin weist die Ausgleichsvorrichtung 18 eine Steuereinheit 42 auf, die dazu ausgebildet ist, die Klemmanordnung 36 anzusteuern, so dass eine einstellbare Klemmkraft auf das Blindnietwerkzeug 16 ausgeübt wird.Furthermore, the compensation device 18 a control unit 42 which is adapted to the clamping arrangement 36 to control, so that an adjustable clamping force on the blind riveting tool 16 is exercised.

Bei der Kraftmessdose 38 und dem Winkellagesensor 40 handelt es sich um optionale Elemente der Ausgleichsvorrichtung 18. Sofern jedoch diese beiden Elemente (Kraftmessdose 38/Winkellagesensor 40) vorhanden sind, kann die Steuereinheit 42 die Klemmanordnung 36 in Abhängigkeit der erfassten Zugkraft und/oder der erfassten Winkellage ansteuern. Weitere alternative Ansteuerverfahren der Klemmanordnung 36 sollen im Zusammenhang mit den 3 und 4 erläutert werden.At the load cell 38 and the angular position sensor 40 these are optional elements of the balancing device 18 , However, if these two elements (load cell 38 / Angular position sensor 40 ) are present, the control unit 42 the clamping arrangement 36 depending on the detected tensile force and / or the detected angular position. Further alternative control methods of the clamping arrangement 36 should be related to the 3 and 4 be explained.

In 2 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ausgleichsvorrichtung 18 dargestellt. Dabei soll mit Hilfe der 2 hauptsächlich die Lagerung des Blindnietwerkzeugs 16 an dem Gehäuse 20 mittels der Ausgleichsvorrichtung 18 beschrieben werden. Aus Übersichtlichkeitsgründen sind daher die anderen Elemente der Ausgleichsvorrichtung 18 (wie z. B. die Steuereinheit 42) in 2 nicht dargestellt.In 2 is an embodiment of the compensating device according to the invention 18 shown. It should be with the help of 2 mainly the storage of the blind riveting tool 16 on the housing 20 by means of the equalization device 18 to be discribed. For reasons of clarity, therefore, the other elements of the balancing device 18 (such as the control unit 42 ) in 2 not shown.

Wie der 2a zu entnehmen ist, weist die Ausgleichsvorrichtung in diesem Ausführungsbeispiel einen Gummidämpfer 44 auf, der an dem Gehäuse 20 festgelegt ist und an dem das Blindnietwerkzeug 16 elastisch gelagert ist. Der Gummidämpfer 44 entlastet die Klemmanordnung 36 von prinzipiellen Haltekräften zum Halten des Blindnietwerkzeugs 16. Somit kann die Klemmanordnung 36 im Wesentlichen auf das Einstellen eines Freiheitsgrades und der damit zugeordneten Bewegungsmöglichkeiten des Blindnietwerkzeugs 16 ausgerichtet werden.Again 2a can be seen, the compensation device in this embodiment, a rubber damper 44 on, on the case 20 is fixed and on which the blind riveting tool 16 is elastically mounted. The rubber damper 44 Relieves the clamping arrangement 36 of principal holding forces for holding the blind riveting tool 16 , Thus, the clamping arrangement 36 essentially to the setting of a degree of freedom and the associated possibilities of movement of the blind riveting tool 16 be aligned.

Die Klemmanordnung 36 weist zwei in der Axialrichtung 19 zueinander versetzte, steuerbare Klemmeinheiten 46, 48 auf, die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als Balgzylinder 46, 48 ausgebildet sind. Dabei wird jeder der Balgzylinder 46, 48 mittels eines in 2a nicht dargestellten Aktuators mit einem Druck beaufschlagt, der durch die Steuereinheit 42 vorgegeben wird. Die Balgzylinder 46, 48 umgeben das Blindnietwerkzeug 16 in einer Umfangsrichtung quer zu der Axialrichtung 19 und liegen zumindest in einem vollständig gefüllten Zustand (siehe in 2a dargestellter Ausgangszustand der Klemmanordnung 36) direkt an dem Blindnietwerkzeug 16 an. Damit ist das Blindnietwerkzeug 16 im Wesentlichen starr an dem Gehäuse 20 festgelegt und in der Axialrichtung 19 ausgerichtet.The clamp arrangement 36 has two in the axial direction 19 staggered, controllable clamping units 46 . 48 on, in the present embodiment as a bellows cylinder 46 . 48 are formed. In doing so, each of the bellows cylinders 46 . 48 by means of an in 2a Actuator, not shown, pressurized by the control unit 42 is given. The bellows cylinder 46 . 48 surround the blind riveting tool 16 in a circumferential direction transverse to the axial direction 19 and are at least in a fully filled state (see 2a illustrated initial state of the clamping arrangement 36 ) directly on the blind riveting tool 16 at. This is the blind riveting tool 16 essentially rigidly on the housing 20 fixed and in the axial direction 19 aligned.

In 2b ist ein erster Ausgleichszustand der Ausgleichsvorrichtung 18 gezeigt. Dabei wird der Balgzylinder 46 zumindest teilweise entlüftet. Aufgrund des entlüfteten Balgzylinders 46 wird ein erster Freiheitsgrad des Blindnietwerkzeugs 16 eingestellt. Insbesondere wird durch den zumindest teilweise entlüfteten Balgzylinder 46 eine Kippbewegung des Blindnietwerkzeugs 16 relativ zu der Axialrichtung 19 ermöglicht. Somit kann ein Ausgleich eines Winkelversatzes zwischen dem Blindniet 22 und der Bohrung 24 erfolgen. Je nach Entleerungsgrad des Balgzylinders 46 kann außerdem die maximal mögliche Kippbewegung festgelegt werden.In 2 B is a first balancing state of the balancing device 18 shown. This is the bellows cylinder 46 at least partially vented. Due to the deaerated bellows cylinder 46 becomes a first degree of freedom of the blind riveting tool 16 set. In particular, by the at least partially vented bellows cylinder 46 a tilting movement of the blind riveting tool 16 relative to the axial direction 19 allows. Thus, a compensation of an angular offset between the blind rivet 22 and the hole 24 respectively. Depending on the degree of emptying of the bellows cylinder 46 In addition, the maximum possible tilting movement can be determined.

In 2c ist ein zweiter Ausgleichszustand der Ausgleichsvorrichtung 18 dargestellt. In diesem Zustand werden beide Balgzylinder 46, 48 gesteuert durch die Steuereinheit 42 zumindest teilweise entlüftet. Infolgedessen wird ein zweiter Freiheitsgrad des Blindnietwerkzeugs 16 eingestellt. In dem zweiten Ausgleichszustand wird somit eine Ausgleichsbewegung in lateraler Richtung senkrecht zu der Axialrichtung 19 als auch eine Kippbewegung des Blindnietwerkzeugs 16 ermöglicht.In 2c is a second compensation state of the balancing device 18 shown. In this condition, both bellows cylinders 46 . 48 controlled by the control unit 42 at least partially vented. As a result, a second degree of freedom of the blind riveting tool 16 set. In the second compensating state is thus a compensating movement in the lateral direction perpendicular to the axially 19 as well as a tilting movement of the blind riveting tool 16 allows.

Es versteht sich, dass die 2b und 2c lediglich zwei beispielhafte Zustände zeigen und auf der Grundlage einer Ansteuerung durch die Steuereinheit 42 beliebige andere Entleerungszustände der Balgzylinder 46, 48 einstellbar sind. Je nach Entleerungsgrad der Balgzylinder 46, 48 ist das Blindnietwerkzeug 16 mehr oder weniger schwimmend an dem Gehäuse 20 gelagert. Durch das gesteuerte Ablassen der Luft aus den Balgzylindern 46, 48 kann in Abhängigkeit von bestimmten Bedingungen (z. B. einer gemessenen Zugkraft oder Ausweichkraft) ein langsamer Toleranzausgleich des Blindnietwerkzeugs 16 erzwungen werden. Ferner kann bei dem Entleeren der Balgzylinder 46, 48 auch die durch den Winkellagesensor 40 erfasste Winkellage berücksichtigt werden. So ist es möglich, bei verschiedenen Gebrauchslagen des Blindnietwerkzeugs 16 (z. B. waagerechte Ausrichtung oder ”Über-Kopf”-Positionierung des Blindnietwerkzeugs 16) das Eigengewicht des Blindnietwerkzeugs 16 zu kompensieren. Damit kann erreicht werden, dass z. B. eine laterale Verschiebung oder auch Verkippung des Blindnietwerkzeugs 16 nur auf dem tatsächlichen Positions-/Lageversatz des Blindniets 22 zu der Bohrung 24 basiert und nicht aus dem Eigengewicht des Blindnietwerkzeugs 16 resultiert.It is understood that the 2 B and 2c show only two exemplary states and based on an activation by the control unit 42 Any other emptying states of the bellows cylinder 46 . 48 are adjustable. Depending on the degree of emptying of the bellows cylinder 46 . 48 is the blind riveting tool 16 more or less floating on the housing 20 stored. By the controlled deflation of the bellows cylinders 46 . 48 Depending on certain conditions (eg a measured tensile force or evasion force), a slower tolerance compensation of the blind riveting tool can take place 16 be enforced. Furthermore, when emptying the bellows cylinder 46 . 48 also by the angular position sensor 40 detected angular position are taken into account. So it is possible with different operating positions of the blind riveting tool 16 (eg, horizontal alignment or "overhead" positioning of the blind riveting tool 16 ) the dead weight of the blind riveting tool 16 to compensate. This can be achieved that z. B. a lateral displacement or tilting of the Blindnietwerkzeugs 16 only on the actual position / positional offset of the blind rivet 22 to the hole 24 based and not from the dead weight of the blind riveting tool 16 results.

Anhand der 3 und 4 sollen nun verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum automatisierten Einfügen eines Elements, im vorliegenden Fall des Blindniets 22, in die Bohrung 24 der Werkstücke 26, 28 erläutert werden. Dabei soll vorliegend davon ausgegangen werden, dass die Ausgleichsvorrichtung 18 gemäß der in 2 dargestellten Ausführungsform ausgebildet ist. Allerdings soll angemerkt werden, dass das erfindungsgemäße Verfahren auch mit weiteren Ausführungsformen der Ausgleichsvorrichtung 18 ausgeführt werden kann.Based on 3 and 4 Now, different embodiments of the method according to the invention for the automated insertion of an element, in the present case, the blind rivet 22 into the hole 24 the workpieces 26 . 28 be explained. In this case, it should be assumed that the compensation device 18 according to the in 2 illustrated embodiment is formed. However, it should be noted that the inventive method also with other embodiments of the compensating device 18 can be executed.

3 zeigt eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens 50. 3 shows a first embodiment of the method according to the invention 50 ,

In einem Schritt 52 wird der Blindniet 22 von dem Roboter 10 über der Bohrung 24 der Werkstücke 26, 28 positioniert. Aufgrund von Toleranzen bei der Lagerung des Blindnietwerkzeugs 16 an dem Gehäuse 20 oder auch aufgrund von Anfahrungenauigkeiten des Roboters 10 kann der Blindniet 22 einen Positionsversatz (Versatz in der x-y-Ebene parallel zu der Oberfläche der Werkstücke 26, 28) und/oder einen Lageversatz (Winkelversatz) relativ zu der Bohrung 24 aufweisen.In one step 52 becomes the blind rivet 22 from the robot 10 over the hole 24 the workpieces 26 . 28 positioned. Due to tolerances in the storage of Blindnietwerkzeugs 16 on the housing 20 or due to inaccuracies of the robot 10 can the blind rivet 22 a position offset (offset in the xy plane parallel to the surface of the workpieces 26 . 28 ) and / or a positional offset (angular offset) relative to the bore 24 exhibit.

Aus diesem Grund wird in einem Schritt 54 der Druck in dem hinteren Balgzylinder 46 beispielsweise auf einen in der Steuereinheit 42 abgespeicherten festen Wert reduziert. Damit wird ein erster Freiheitsgrad des Blindnietwerkzeugs 16 eingestellt, bei dem eine Verkippung des Blindnietwerkzeugs 16 ermöglicht wird.For this reason, in one step 54 the pressure in the rear bellows cylinder 46 for example, one in the control unit 42 stored fixed value reduced. This becomes a first degree of freedom of the blind riveting tool 16 adjusted, in which a tilting of the blind riveting tool 16 is possible.

In einem Schritt 56 wird der Blindniet 22 in die Bohrung 24 eingeführt. Ein Positions-/Winkelversatz zwischen dem Blindniet 22 und der Bohrung 24 kann durch ein Kippen des Blindnietwerkzeugs 16 kompensiert werden.In one step 56 becomes the blind rivet 22 into the hole 24 introduced. A position / angular offset between the blind rivet 22 and the hole 24 can by tilting the blind riveting tool 16 be compensated.

Nach dem Einführen des Blindniets 22 wird in einem Schritt 58 auch der vordere Balgzylinder 48 entlüftet bzw. freigegeben und damit ein zweiter Freiheitsgrad des Blindnietwerkzeugs 16 eingestellt. Dabei kann der Druck des vorderen Balgzylinders 48 auf einen weiteren von der Steuereinheit 42 vorgegebenen festen Wert reduziert werden. Nach Einstellung des zweiten Freiheitsgrades kann das Blindnietwerkzeug 16 sowohl verkippt als auch lateral quer zu der Axialrichtung bewegt werden. Damit ist sichergestellt, dass sich der Blindniet 22 rechtwinklig zu den Werkstücken 26, 28 ausrichten kann und dass der Nietkopf des Blindniets 22 plan auf der Oberfläche des Werkstücks 26 aufliegt.After inserting the blind rivet 22 gets in one step 58 also the front bellows cylinder 48 vented or released and thus a second degree of freedom of the blind riveting tool 16 set. This can be the pressure of the front bellows cylinder 48 to another from the control unit 42 predetermined fixed value can be reduced. After setting the second degree of freedom, the Blindnietwerkzeug 16 both tilted and laterally moved transversely to the axial direction. This ensures that the blind rivet 22 perpendicular to the workpieces 26 . 28 can align and that the rivet head of the blind rivet 22 plan on the surface of the workpiece 26 rests.

Anschließend wird in einem Schritt 60 der Fügeprozess zum Einfügen des Blindniets 22 in die Bohrung 24 ausgeführt. Dazu wird von dem Blindnietwerkzeug 16 ein Nietdorn des Blindniets 22 umfasst und nach hinten gezogen, bis der Nietdorn an einer vordefinierten Stelle abreißt. Durch die Zugkraft am Nietdorn weitet sich der Blindniet 22 an seinem aus dem Werkstück 28 herausstehenden Ende radial auf und verklemmt somit im Zusammenwirken mit dem auf der Oberfläche des Werkstücks 26 aufliegenden Nietkopf die beiden Werkstücke 26, 28. Durch den eingestellten zweiten Freiheitsgrad des Blindnietwerkzeugs 16 kann sich der Blindniet 22 während des Fügeprozesses achsparallel zu der Bohrung 24 ausrichten. Dies ermöglicht das Herstellen einer qualitativ hochwertigen Blindnietverbindung.Subsequently, in one step 60 the joining process for inserting the blind rivet 22 into the hole 24 executed. This is done by the blind riveting tool 16 a rivet pin of the blind rivet 22 and pulled backwards until the rivet mandrel breaks off at a predefined location. Due to the tensile force on the mandrel, the blind rivet widens 22 at his from the workpiece 28 protruding end radially and thus jammed in cooperation with the on the surface of the workpiece 26 resting rivet head the two workpieces 26 . 28 , Due to the set second degree of freedom of the blind riveting tool 16 can the blind rivet 22 during the joining process paraxial to the bore 24 align. This makes it possible to produce a high-quality blind rivet connection.

Sobald der Fügeprozess des Blindniets 22 abgeschlossen ist, werden die Balgzylinder 46, 48 in einem Schritt 62 wieder gefüllt, um den Ausgangszustand in der Klemmanordnung 36 herzustellen. Damit ist das Blindnietwerkzeug 16 im Wesentlichen starr an dem Gehäuse 20 festgelegt und somit während des Verschwenkens des Roboterarms 14 zu der nächsten Einfügeposition mechanisch gesichert.Once the joining process of the blind rivet 22 is completed, the bellows cylinder 46 . 48 in one step 62 refilled to the initial state in the clamping arrangement 36 manufacture. This is the blind riveting tool 16 essentially rigidly on the housing 20 determined and thus during the pivoting of the robot arm 14 mechanically secured to the next insertion position.

Alternativ kann der Druck in den Zylindern 46, 48 auch schon während des Fügeprozesses langsam wieder erhöht werden. Dadurch wird bei einem Positions-/Lageversatz des Blindniets 22 eine Kraft auf den Roboterarm 14 ausgeübt. Falls der Roboterarm 14 als sog. Soft-Arm ausgebildet ist, kann die Ausweichbewegung des Blindnietwerkzeugs 16 von dem Roboterarm 14 nachgeführt werden. Diese Nachführbewegung kann von dem Roboter 10 erfasst und zu einer Korrektur der Position der Bohrung 24 verwendet werden. Dies wiederum resultiert in einer Optimierung des nächsten Setzprozesses für den Blindniet 22.Alternatively, the pressure in the cylinders 46 . 48 even during the joining process are slowly increased again. This results in a positional / positional offset of the blind rivet 22 a force on the robot arm 14 exercised. If the robot arm 14 is designed as a so-called soft arm, the evasive movement of the Blindnietwerkzeugs 16 from the robot arm 14 be tracked. These Tracking movement can be done by the robot 10 recorded and to a correction of the position of the hole 24 be used. This in turn results in an optimization of the next setting process for the blind rivet 22 ,

Bei der oben geschilderten ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens 50 können einfache Schaltventile zur Ansteuerung der Balgzylinder 46, 48 verwendet werden. Bei Einsatz von Proportionalventilen und bei Erfassung der Winkellage mittels des Winkellagesensors 40 kann das Verfahren 50 wie folgt abgewandelt werden.In the above-described first embodiment of the method according to the invention 50 can simple switching valves for controlling the bellows cylinder 46 . 48 be used. When using proportional valves and when detecting the angular position by means of the angular position sensor 40 can the procedure 50 be modified as follows.

In dem Schritt 54 wird der Druck in dem hinteren Balgzylinder 46 auf einen lageabhängigen Wert reduziert, wobei die Druckwerte je Winkellage im Raum in der Steuereinheit 42 abgespeichert sind. Somit wird die eigene Gewichtskraft des Blindnietwerkzeugs 16 unabhängig von der Gebrauchslage der Fügeanordnung 12 kompensiert. Mit anderen Worten führt die Gewichtskraft des Blindnietwerkzeugs 16 nicht zu einem Verkippen oder seitlichen Versetzen des Blindnietwerkzeugs 16 relativ zu dem Gehäuse 20. Eine Ausweichbewegung des Blindnietwerkzeugs 16 erfolgt im Wesentlichen lediglich aufgrund des Positions-/ und/oder Winkelversatzes des Blindniets 22 relativ zu der Bohrung 24.In the step 54 becomes the pressure in the rear bellows cylinder 46 reduced to a position-dependent value, wherein the pressure values per angular position in the space in the control unit 42 are stored. Thus, the own weight of the blind riveting tool 16 regardless of the position of use of the assembly 12 compensated. In other words, the weight of the blind riveting tool 16 not to a tilting or lateral displacement of the blind riveting tool 16 relative to the housing 20 , An evasive movement of the blind riveting tool 16 takes place essentially only because of the positional and / or angular offset of the blind rivet 22 relative to the bore 24 ,

Analog dazu kann auch der Schritt 58 abgewandelt werden. So wird auch der vordere Balgzylinder 48 auf einen lageabhängigen Druckwert freigegeben. Dadurch wird das Blindnietwerkzeug 16 in einen Zustand versetzt, in dem das Blindnietwerkzeug 16 in Position bleibt (Ausgleich der eigenen Gewichtskraft), jedoch auf zusätzliche von außen auf das Blindnietwerkzeug 16 einwirkende Kräfte reagiert. Somit kann sich das Blindnietwerkzeug 16 beim Fügeprozess rechtwinklig zu den Werkstücken 26, 28 ausrichten.Similarly, the step 58 be modified. So also the front bellows cylinder 48 released to a position-dependent pressure value. This will be the blind riveting tool 16 placed in a state in which the blind riveting tool 16 remains in position (balance of your own weight), but on additional from the outside on the blind riveting tool 16 acting forces respond. Thus, the blind riveting tool can 16 during the joining process at right angles to the workpieces 26 . 28 align.

In 4 ist eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt und mit 50' bezeichnet. Verfahrensschritte der zweiten Ausführungsform, die den Schritten der ersten Ausführungsform entsprechen, sind mit den gleichen Bezugsziffern versehen. Im Folgenden sollen im Wesentlichen die Unterschiede erläutert werden.In 4 a second embodiment of the method according to the invention is shown and with 50 ' designated. Method steps of the second embodiment, which correspond to the steps of the first embodiment, are given the same reference numerals. In the following, the differences should be explained.

Nach dem Einführen des Blindniets 22 in die Bohrung 24 wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in einem Schritt 60' der Fügeprozess gestartet. Dies bedeutet, dass das Blindnietwerkzeug 16 den Nietdorn des Blindniets 22 umgreift und eine Zugkraft auf den Nietdorn ausübt. Die Zugkraft am Blindniet 22 wird dabei über die Kraftmessdose 38 erfasst. Sobald die gemessene Zugkraft einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt, wird der vordere Balgzylinder 48 in Abhängigkeit der Zugkraft langsam entlüftet und damit das Blindnietwerkzeug 16 freigegeben. Über das Erfassen der Zugkraft kann prinzipiell der zeitliche Ablauf des Fügeprozesses verfolgt werden. Somit kann sich der Blindniet 22 während des Fügeprozesses langsam und in Abhängigkeit des zeitlichen Ablaufs des Fügeprozesses rechtwinklig zum Bauteil ausrichten.After inserting the blind rivet 22 into the hole 24 becomes in one step in the present embodiment 60 ' the joining process started. This means that the blind riveting tool 16 the rivet mandrel of the blind rivet 22 engages and exerts a pulling force on the rivet mandrel. The tensile force on the blind rivet 22 is doing about the load cell 38 detected. As soon as the measured tensile force exceeds a predetermined threshold, the front bellows cylinder becomes 48 vented slowly depending on the tensile force and thus the Blindnietwerkzeug 16 Approved. In principle, the chronological sequence of the joining process can be tracked by detecting the tensile force. Thus, the blind rivet can 22 During the joining process, align it at a right angle to the component, depending on the time sequence of the joining process.

In einer weiteren Variante des Verfahrens 50' kann in dem Schritt 60' zusätzlich oder alternativ eine insbesondere quer zur Axialrichtung 19 ausgerichtete Ausweichkraft erfasst werden, die von den Werkstücken 26, 28 beim Einfügen des Blindniets 22 aufgrund eines Positions-/ und/oder Winkelversatzes zwischen dem Blindniet 22 und der Bohrung 24 auf den Blindniet 22 ausgeübt wird. Sobald die gemessene Ausweichkraft ansteigt, wird der vordere Balgzylinder 48 in Abhängigkeit der Ausweichkraft langsam entlüftet, um somit weitere Bewegungsmöglichkeiten für das Blindnietwerkzeug 16 freizugeben. Sofern sowohl die Zugkraft am Nietdorn als auch die Ausweichkraft quer zur Axialrichtung 19 erfasst wird, stellt die Steuereinheit 42 in Abhängigkeit dieser beiden erfassten Größen den Druck in den Balgzylindern 46, 48 ein. In dieser Variante des Verfahrens 50' werden die tatsächlich auftretenden Ausweichkräfte infolge eines Positions-/Winkelversatzes des Blindniets 22 zur Bohrung 24 bei der Ansteuerung der Balgzylinder 46, 48 berücksichtigt. Damit kann der Blindniet 22 während des Fügeprozesses zuverlässig achsparallel zu der Bohrung 24 ausgerichtet werden. Der Nietkopf des Blindniets 22 liegt plan auf der Oberfläche des Werkstücks 26 auf. Dies führt wiederum zu einer hohen Qualität der ausgeführten Blindnietverbindung.In a further variant of the method 50 ' can in the step 60 ' additionally or alternatively one in particular transversely to the axial direction 19 aligned evasive force can be detected by the workpieces 26 . 28 when inserting the blind rivet 22 due to a positional and / or angular offset between the blind rivet 22 and the hole 24 on the blind rivet 22 is exercised. As soon as the measured evasive force increases, the front bellows cylinder becomes 48 vented slowly depending on the evasion force, thus further movement possibilities for the blind riveting tool 16 release. If both the tensile force on the rivet mandrel and the evasion force transverse to the axial direction 19 is detected, represents the control unit 42 depending on these two detected variables, the pressure in the bellows cylinders 46 . 48 one. In this variant of the method 50 ' are the actual evasion forces due to a position / angular offset of the blind rivet 22 for drilling 24 in the control of the bellows cylinder 46 . 48 considered. This allows the blind rivet 22 during the joining process reliably parallel to the axis of the hole 24 be aligned. The rivet head of the blind rivet 22 lies flat on the surface of the workpiece 26 on. This in turn leads to a high quality of the executed Blindnietverbindung.

5 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer Krafterfassungseinheit zum Erfassen der Ausweichkraft. Die Krafterfassungseinheit weist in dem vorliegenden Beispiel drei Dehnungsmessstreifen 64 auf, die zwischen dem Blindnietwerkzeug 16 und dem Gehäuse 20 angeordnet sind. Die Dehnungsmessstreifen 64 sind dazu ausgebildet, eine insbesondere quer zur Axialrichtung ausgerichtete Kraft (Ausweichkraft) zwischen dem Blindnietwerkzeug 16 und dem Gehäuse 20 zu erfassen. Es versteht sich, dass auch eine beliebige andere Anzahl von Dehnungsmessstreifen 64 für die Messung der Ausweichkraft verwendet werden kann. Ebenso können auch andere Sensoren zum Ermitteln dieser Kraft eingesetzt werden. 5 shows an exemplary embodiment of a force detection unit for detecting the avoidance force. The force detection unit in the present example has three strain gauges 64 on that between the blind riveting tool 16 and the housing 20 are arranged. The strain gauges 64 are adapted to a particular transverse to the axial direction aligned force (avoidance force) between the Blindnietwerkzeug 16 and the housing 20 capture. It is understood that also any other number of strain gauges 64 can be used for measuring the evasion force. Likewise, other sensors can be used to determine this force.

In den 6 bis 9 sind weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Ausgleichsvorrichtung 18 gezeigt.In the 6 to 9 are further embodiments of the compensating device according to the invention 18 shown.

In dem in 6a dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Ausgleichsvorrichtung 18 ein mechanisches Führungselement 66 in Form eines Gleit- oder Wälzlagers auf, an dem das Blindnietwerkzeug 16 drehbar und/oder verschiebbar gelagert ist. Dabei ist das mechanische Führungselement 66 an dem Gehäuse 20 ausgebildet. In dieser Ausführungsform der Ausgleichsvorrichtung 18 ermöglicht der hintere Balgzylinder 46 eine Verkippung des Blindnietwerkzeugs 16 und eine Ausweichbewegung in Axialrichtung. Der vordere Balgzylinder 48 ermöglicht hingegen einen Positionsausgleich in der x-y-Ebene, allerdings nur falls der hintere Balgzylinder 46 ebenfalls entlüftet wird.In the in 6a illustrated embodiment, the balancing device 18 a mechanical guide element 66 in the form of a sliding or rolling bearing on which the Blindnietwerkzeug 16 is mounted rotatably and / or displaceable. In this case, the mechanical guide element 66 on the housing 20 educated. In this embodiment of the compensating device 18 allows the rear bellows cylinder 46 a tilting of the blind riveting tool 16 and an evasive movement in the axial direction. The front bellows cylinder 48 On the other hand, it allows position compensation in the xy plane, but only if the rear bellows cylinder 46 is also vented.

Der Aufbau der Ausgleichsvorrichtung 18 aus 6b entspricht im Wesentlichen dem der Ausgleichsvorrichtung 18 aus 6a. Durch die unterschiedliche geometrische Ausformung des Gehäuses 20 und die damit verbundene andere Anordnung der Balgzylinder 46, 48 werden lediglich andere Kraftverhältnisse beim Festsetzen bzw. Freigeben des Blindnietwerkzeugs 16 erzeugt.The construction of the compensation device 18 out 6b essentially corresponds to that of the compensating device 18 out 6a , Due to the different geometric shape of the housing 20 and the associated other arrangement of the bellows cylinder 46 . 48 merely other force relationships when setting or releasing the Blindnietwerkzeugs 16 generated.

Die Ausgleichsvorrichtung 18 aus 6c weist ein mechanisches Führungselement 66 auf, das konisch ausgebildet ist. Aufgrund der konischen Aufnahme des Führungselements 66 wird durch das Entlüften des hinteren Balgzylinders 46 im Wesentlichen nur eine Ausweichbewegung in Axialrichtung freigegeben. Mit Hilfe des vorderen Balgzylinders 48 kann bei einem zumindest teilweise entleerten Balgzylinder 46 der Winkelausgleich und Positionsausgleich des Blindnietwerkzeugs 16 gesteuert werden.The balancing device 18 out 6c has a mechanical guide element 66 on, which is conical. Due to the conical reception of the guide element 66 is by venting the rear bellows cylinder 46 essentially only one evasive movement released in the axial direction. With the help of the front bellows cylinder 48 can in an at least partially emptied bellows cylinder 46 the angle compensation and position compensation of the blind riveting tool 16 to be controlled.

Der Aufbau der Ausgleichsvorrichtung 18 aus 6d entspricht im Wesentlichen dem Aufbau aus 6c, wobei die Lagerung des Blindnietwerkzeugs 16 an dem Gehäuse 20 in Axialrichtung gespiegelt wurde. Damit wird auch die Funktionsweise der Balgzylinder 46, 48 gegenüber dem Ausführungsbeispiel aus 6c umgedreht.The construction of the compensation device 18 out 6d essentially corresponds to the structure 6c , wherein the bearing of the blind riveting tool 16 on the housing 20 was mirrored in the axial direction. This will also the functioning of the bellows cylinder 46 . 48 from the embodiment 6c turned around.

In dem Ausführungsbeispiel in 6e weist die Ausgleichsvorrichtung 18 ferner ein Innengehäuse 68 auf, das zwischen dem Blindnietwerkzeug 16 und dem Gehäuse 20 angeordnet ist. Dabei ist der Balgzylinder 46 zwischen dem Blindnietwerkzeug 16 und dem Innengehäuse 68 und der Balgzylinder 48 zwischen dem Innengehäuse 68 und dem Gehäuse 20 angeordnet. Der Balgzylinder 46 ermöglicht durch ein Entlüften eine Kippbewegung des Blindnietwerkzeugs 16 und eine Ausweichbewegung des Blindnietwerkzeugs 16 in Axialrichtung 19. Durch ein Entlüften des Balgzylinders 48 kann ein Positionsausgleich des Blindnietwerkzeugs 16 in der x-y-Ebene erfolgen. Vorteilhafterweise kann in dieser Ausführungsform die Lagekompensation (Winkelausgleich) und der Positionsausgleich unabhängig voneinander angesteuert werden.In the embodiment in 6e has the equalizer 18 Furthermore, an inner housing 68 on that between the blind riveting tool 16 and the housing 20 is arranged. Here is the bellows cylinder 46 between the blind riveting tool 16 and the inner housing 68 and the bellows cylinder 48 between the inner housing 68 and the housing 20 arranged. The bellows cylinder 46 allows a tilting movement of the Blindnietwerkzeugs by venting 16 and an evasive movement of the blind riveting tool 16 in the axial direction 19 , By venting the bellows cylinder 48 can be a position compensation of the blind riveting tool 16 done in the xy plane. Advantageously, in this embodiment, the position compensation (angle compensation) and the position compensation can be controlled independently of each other.

Die Funktionsweise der Ausgleichsvorrichtung 18 aus 6f entspricht im Wesentlichen derjenigen aus 6e. Allerdings weist das Gehäuse 20 in dieser Ausführungsform einen verengten Innenbereich 70 auf, der eine Endlage für den Positionsausgleich des Blindnietwerkzeugs 16 festlegt.The operation of the compensation device 18 out 6f is essentially the same as 6e , However, the case faces 20 in this embodiment, a narrowed interior 70 on, the one end position for the position compensation of the blind riveting tool 16 sets.

In 7 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ausgleichsvorrichtung 18 gezeigt, wobei hier eine alternative Klemmmethode zum Festlegen des Blindnietwerkzeugs 16 zum Einsatz kommt. In 7a ist eine Draufsicht der Ausgleichsvorrichtung 18 in Axialrichtung gezeigt. In dieser Ausführungsform weist die Klemmeinheit 46' (anstatt eines Balgzylinders) drei Klemmelemente 72 auf, die in Umfangsrichtung des Blindnietwerkzeugs 16 versetzt zueinander angeordnet sind. Dabei sind die Klemmelemente 72 jeweils als aufblasbarer Druckluftschlauch 72 ausgebildet. Wird beispielsweise nur der in 7a links dargestellte Druckluftschlauch 72 entlüftet, so kann vorteilhafterweise nur eine laterale Ausweichmöglichkeit des Blindnietwerkzeugs 16 nach links (siehe 7a) freigegeben werden.In 7 is a further embodiment of the compensating device according to the invention 18 here is an alternative method of clamping the blind riveting tool 16 is used. In 7a is a plan view of the balancing device 18 shown in the axial direction. In this embodiment, the clamping unit 46 ' (instead of a bellows cylinder) three clamping elements 72 on, in the circumferential direction of the Blindnietwerkzeugs 16 offset from one another. Here are the clamping elements 72 each as an inflatable compressed air hose 72 educated. For example, only the in 7a left illustrated compressed air hose 72 vented, so can advantageously only a lateral Ausweichmöglichkeit the Blindnietwerkzeugs 16 to the left (see 7a ) are released.

In 7b ist eine Seitenansicht der Ausgleichsvorrichtung 18 aus 7a gezeigt. Dieser Seitenansicht ist zu entnehmen, dass die Ausgleichsvorrichtung 18 in dieser Ausführungsform ebenfalls zwei Klemmeinheiten 46', 48' aufweist, die jedoch hier aus jeweils drei Klemmelementen 72 aufgebaut sind. Die prinzipielle Funktionsweise entspricht jedoch der des Ausführungsbeispiels aus 2. Insbesondere kann auch das mit Hilfe der 3 und 4 erläuterte Verfahren auf die in 7 dargestellte Ausführungsform der Ausgleichsvorrichtung 18 angewendet werden.In 7b is a side view of the balancing device 18 out 7a shown. This side view shows that the compensation device 18 in this embodiment also two clamping units 46 ' . 48 ' has, however, here in each case three clamping elements 72 are constructed. However, the principle of operation corresponds to that of the embodiment 2 , In particular, with the help of 3 and 4 explained procedures on the in 7 illustrated embodiment of the compensation device 18 be applied.

Die Ausgleichsvorrichtungen der 8 und 9 sind in Bezug auf den Aufbau vergleichbar mit der Ausführungsform von 7. Lediglich die in Axialrichtung 19 verlaufenden Druckluftschläuche 72 werden durch Klemmzylinder 72' (siehe 8) oder durch zylindergetriebene Klemmbacken 72'' (siehe 9) ersetzt. Da die Klemmbacken 72'' das Blindnietwerkzeug 16 in einem bestimmten Umfangsabschnitt umgreifen, kann die Anzahl der Klemmelemente 72' reduziert werden.The balancing devices of 8th and 9 are similar in construction to the embodiment of FIG 7 , Only in the axial direction 19 running compressed air hoses 72 be through clamping cylinder 72 ' (please refer 8th ) or by cylinder-driven jaws 72 '' (please refer 9 ) replaced. Because the jaws 72 '' the blind riveting tool 16 engage around in a certain peripheral portion, the number of clamping elements 72 ' be reduced.

Obgleich somit bevorzugte Ausführungsformen der Ausgleichsvorrichtung 18 und des Verfahrens 50 gezeigt worden sind, versteht sich, dass verschiedene Abwandlungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Although thus preferred embodiments of the compensating device 18 and the procedure 50 It is understood that various modifications and changes can be made without departing from the scope of the invention.

Beispielsweise kann die erfindungsgemäße Ausgleichsvorrichtung 18 und das erfindungsgemäße Verfahren 50 nicht nur beim Blindnieten zum Einsatz kommen, sondern kann auch für andere Fügeprozesse (z. B. zum Bolzenschweißen) verwendet werden.For example, the compensation device according to the invention 18 and the method according to the invention 50 Not only can be used for blind riveting, but can also be used for other joining processes (eg for stud welding).

Ebenso können die Komponenten der Ausgleichsvorrichtung 18 anders angeordnet sein. Beispielsweise kann die Steuereinheit 42 eine zentrale Steuereinheit des Roboters 10 sein, die in einem fixierten Hauptgehäuse des Roboters 10 und nicht in der Fügeanordnung 12 angeordnet ist.Likewise, the components of the balancing device 18 be arranged differently. For example, the control unit 42 a central Control unit of the robot 10 be in a fixed main body of the robot 10 and not in the joining arrangement 12 is arranged.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (17)

Ausgleichsvorrichtung (18) für eine Werkzeugeinheit (16) zum Einfügen eines Elements (22) in ein Loch (24) eines Werkstücks (26, 28), wobei die Werkzeugeinheit (16) mittels der Ausgleichsvorrichtung (18) in einer Axialrichtung (19) orientiert an einem Gehäuse (20) gelagert ist, wobei die Ausgleichsvorrichtung (18) aufweist: – eine zwischen der Werkzeugeinheit (16) und dem Gehäuse (20) angeordnete Klemmanordnung (36) mit wenigstens zwei steuerbaren Klemmeinheiten (46, 48), die dazu ausgebildet sind, in einem Ausgangszustand der Klemmanordnung (36) die Werkzeugeinheit (16) im Wesentlichen starr an dem Gehäuse (20) festzulegen und in einem Ausgleichszustand der Klemmanordnung (36) unterschiedliche Freiheitsgrade der Werkzeugeinheit (16) einzustellen, wobei die Freiheitsgrade Bewegungsmöglichkeiten der Werkzeugeinheit (16) festlegen, und – eine Steuereinheit (42), die dazu ausgebildet ist, die Klemmeinheiten (46, 48) anzusteuern.Balancing device ( 18 ) for a tool unit ( 16 ) to insert an element ( 22 ) in a hole ( 24 ) of a workpiece ( 26 . 28 ), wherein the tool unit ( 16 ) by means of the balancing device ( 18 ) in an axial direction ( 19 ) oriented on a housing ( 20 ), the compensating device ( 18 ): - one between the tool unit ( 16 ) and the housing ( 20 ) arranged clamping arrangement ( 36 ) with at least two controllable clamping units ( 46 . 48 ), which are designed to be in an initial state of the clamping arrangement ( 36 ) the tool unit ( 16 ) substantially rigidly on the housing ( 20 ) and in a balancing state of the clamping arrangement ( 36 ) different degrees of freedom of the tool unit ( 16 ), wherein the degrees of freedom movement possibilities of the tool unit ( 16 ), and - a control unit ( 42 ), which is adapted to the clamping units ( 46 . 48 ) head for. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Klemmeinheiten (46, 48) in Axialrichtung (19) versetzt zueinander angeordnet sind.Compensation device according to claim 1, wherein the clamping units ( 46 . 48 ) in the axial direction ( 19 ) are offset from one another. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei wenigstens eine der Klemmeinheiten (46, 48) die Werkzeugeinheit (16) in einer Umfangsrichtung quer zu der Axialrichtung (19) umgibt.Balancing device according to claim 1 or 2, wherein at least one of the clamping units ( 46 . 48 ) the tool unit ( 16 ) in a circumferential direction transverse to the axial direction ( 19 ) surrounds. Ausgleichsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei wenigstens eine der Klemmeinheiten (46, 48) einen Druckluftschlauch aufweist.Balancing device according to one of claims 1 to 3, wherein at least one of the clamping units ( 46 . 48 ) has a compressed air hose. Ausgleichsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei wenigstens eine der Klemmeinheiten (46', 48') eine Mehrzahl von Klemmelementen (72) aufweist, die in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind.Balancing device according to one of claims 1 to 3, wherein at least one of the clamping units ( 46 ' . 48 ' ) a plurality of clamping elements ( 72 ), which are arranged offset in the circumferential direction to each other. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Mehrzahl von Klemmelementen (72) einen Druckluftschlauch und/oder einen Klemmzylinder aufweist.Balancing device according to claim 5, wherein the plurality of clamping elements ( 72 ) has a compressed air hose and / or a clamping cylinder. Ausgleichsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Ausgleichsvorrichtung (18) ferner einen Gummidämpfer (44) aufweist, der an dem Gehäuse (20) festgelegt ist und an dem die Werkzeugeinheit (16) elastisch gelagert ist.Compensation device according to one of claims 1 to 6, wherein the compensation device ( 18 ) also a rubber damper ( 44 ), which on the housing ( 20 ) and on which the tool unit ( 16 ) is elastically mounted. Ausgleichsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Ausgleichsvorrichtung (18) ferner eine Winkellagegebereinheit (40) aufweist, die dazu ausgebildet ist, eine Winkellage der Werkzeugeinheit (16) im dreidimensionalen Raum zu erfassen, wobei die Steuereinheit (42) mit der Winkellagegebereinheit (40) elektrisch gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, die Klemmeinheiten (46, 48) auf der Grundlage der Winkellage anzusteuern.Compensating device according to one of claims 1 to 7, wherein the compensating device ( 18 ) further comprises an angular position transmitter unit ( 40 ), which is adapted to an angular position of the tool unit ( 16 ) in three-dimensional space, the control unit ( 42 ) with the angular position transmitter unit ( 40 ) is electrically coupled and is adapted to the clamping units ( 46 . 48 ) based on the angular position. Ausgleichsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Ausgleichsvorrichtung (18) ferner eine erste Krafterfassungseinheit (38) aufweist, die dazu ausgebildet ist, eine insbesondere axiale Einfügekraft zu erfassen, die von der Werkzeugeinheit (16) zum Einfügen des Elements (22) auf das Element (22) ausgeübt wird, wobei die Steuereinheit (42) mit der ersten Krafterfassungseinheit (38) elektrisch gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, die Klemmeinheiten (46, 48) auf der Grundlage der Einfügekraft anzusteuern.Compensating device according to one of claims 1 to 8, wherein the compensating device ( 18 ) a first force detection unit ( 38 ), which is adapted to detect a particular axial insertion force, which of the tool unit ( 16 ) to insert the element ( 22 ) on the element ( 22 ), the control unit ( 42 ) with the first force detection unit ( 38 ) is electrically coupled and is adapted to the clamping units ( 46 . 48 ) based on the insertion force. Ausgleichsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Ausgleichsvorrichtung (18) ferner eine zweite Krafterfassungseinheit (64) aufweist, die zwischen der Werkzeugeinheit (16) und dem Gehäuse (20) angeordnet ist und die dazu ausgebildet ist, eine insbesondere quer zur Axialrichtung (19) ausgerichtete Ausweichkraft zu erfassen, die von dem Werkstück (26, 28) beim Einfügen des Elements (22) in das Werkstück (26, 28) aufgrund eines Positionsversatzes zwischen dem Element (22) und dem Loch (24) auf das Element (22) ausgeübt wird, wobei die Steuereinheit (42) mit der zweiten Krafterfassungseinheit (64) elektrisch gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, die Klemmeinheiten (46, 48) auf der Grundlage der Ausweichkraft anzusteuern.Compensation device according to one of claims 1 to 9, wherein the compensation device ( 18 ) a second force detection unit ( 64 ) between the tool unit ( 16 ) and the housing ( 20 ) is arranged and which is adapted to a particular transverse to the axial direction ( 19 ) aligned Ausweichkraft to be detected by the workpiece ( 26 . 28 ) when inserting the element ( 22 ) in the workpiece ( 26 . 28 ) due to a positional offset between the element ( 22 ) and the hole ( 24 ) on the element ( 22 ), the control unit ( 42 ) with the second force detection unit ( 64 ) is electrically coupled and is adapted to the clamping units ( 46 . 48 ) on the basis of the evasion force. Ausgleichsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei mittels der Klemmeinheiten (46, 48) eine maximale Ausweichbewegung der Werkzeugeinheit (16) in Richtung der Bewegungsmöglichkeiten festlegbar ist.Compensation device according to one of claims 1 to 10, wherein by means of the clamping units ( 46 . 48 ) a maximum evasive movement of the tool unit ( 16 ) in the direction of movement possibilities can be determined. Verfahren (50) zum automatisierten Einfügen eines Elements (22) in ein Loch (24) eines Werkstücks (26, 28) mit Hilfe einer Werkzeugeinheit (16), die mittels einer Ausgleichsvorrichtung (18), insbesondere einer Ausgleichsvorrichtung (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, in einer Axialrichtung (19) orientiert an einem Gehäuse (20) gelagert ist, wobei die Ausgleichsvorrichtung (18) eine Klemmanordnung (36) mit wenigstens zwei steuerbaren Klemmeinheiten (46, 48) aufweist und wobei das Verfahren (50) die Schritte aufweist: – Einstellen eines Ausgangszustands der Klemmanordnung (36), so dass die Werkzeugeinheit (16) im Wesentlichen starr an dem Gehäuse (20) festgelegt ist, – automatisiertes Heranführen der Werkzeugeinheit (16) an das Loch (24), – Einstellen eines ersten Freiheitsgrades für die Werkzeugeinheit (16) mittels wenigstens einer der Klemmeinheiten (46, 48), – Einführen des Elements (22) in das Loch (24), – Ausführen eines Fügeprozesses, um das Element (22) in das Loch (24) einzufügen, wobei mittels wenigstens einer der Klemmeinheiten (46, 48) vor und/oder während des Fügeprozesses ein von dem ersten Freiheitsgrad abweichender zweiter Freiheitsgrad für die Werkzeugeinheit (16) eingestellt wird und wobei die Freiheitsgrade Bewegungsmöglichkeiten der Werkzeugeinheit (16) festlegen.Procedure ( 50 ) for automated insertion of an element ( 22 ) in a hole ( 24 ) of a workpiece ( 26 . 28 ) with the aid of a tool unit ( 16 ) by means of a compensating device ( 18 ), in particular a compensating device ( 18 ) according to one of claims 1 to 11, in an axial direction ( 19 ) oriented on a housing ( 20 ), the compensating device ( 18 ) a clamping arrangement ( 36 ) with at least two controllable clamping units ( 46 . 48 ) and wherein the method ( 50 ) comprises the steps of: - setting an initial state of the clamping arrangement ( 36 ), so that the tool unit ( 16 ) substantially rigidly on the housing ( 20 ), - automated feeding of the tool unit ( 16 ) to the hole ( 24 ), - Setting a first degree of freedom for the tool unit ( 16 ) by means of at least one of the clamping units ( 46 . 48 ), - introducing the element ( 22 ) in the hole ( 24 ), - performing a joining process to the element ( 22 ) in the hole ( 24 ), wherein by means of at least one of the clamping units ( 46 . 48 ) before and / or during the joining process, a second degree of freedom deviating from the first degree of freedom for the tool unit ( 16 ) and wherein the degrees of freedom allow movement possibilities of the tool unit ( 16 ) establish. Verfahren nach Anspruch 12, wobei eine Winkellage der Werkzeugeinheit (16) im dreidimensionalen Raum erfasst wird und wobei die Klemmeinheiten (46, 48) auf der Grundlage der Winkellage angesteuert werden.The method of claim 12, wherein an angular position of the tool unit ( 16 ) is detected in three-dimensional space and wherein the clamping units ( 46 . 48 ) are controlled on the basis of the angular position. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei während des Fügeprozesses eine insbesondere axiale Einfügekraft erfasst wird, die von der Werkzeugeinheit (16) zum Einfügen des Elements (22) auf das Element (22) ausgeübt wird, wobei die Klemmeinheiten (46, 48) zum Einstellen der Bewegungsmöglichkeiten des zweiten Freiheitsgrades auf der Grundlage der Einfügekraft angesteuert werden.A method according to claim 12 or 13, wherein during the joining process, a particular axial insertion force is detected by the tool unit ( 16 ) to insert the element ( 22 ) on the element ( 22 ), the clamping units ( 46 . 48 ) for setting the movement possibilities of the second degree of freedom on the basis of the insertion force. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei während des Fügeprozesses eine insbesondere quer zur Axialrichtung ausgerichtete Ausweichkraft erfasst wird, die von dem Werkstück (26, 28) beim Einfügen des Elements (22) in das Werkstück (26, 28) aufgrund eines Positionsversatzes zwischen dem Element (22) und dem Loch (24) auf das Element (22) ausgeübt wird, wobei die Klemmeinheiten (46, 48) zum Einstellen der Bewegungsmöglichkeiten des zweiten Freiheitsgrades auf der Grundlage der Ausweichkraft angesteuert werden.Method according to one of claims 12 to 14, wherein during the joining process, in particular a transverse to the axial direction directed deflection force is detected, which of the workpiece ( 26 . 28 ) when inserting the element ( 22 ) in the workpiece ( 26 . 28 ) due to a positional offset between the element ( 22 ) and the hole ( 24 ) on the element ( 22 ), the clamping units ( 46 . 48 ) are controlled to set the movement possibilities of the second degree of freedom on the basis of the avoidance force. Werkzeugeinheit (16) mit einer Ausgleichsvorrichtung (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 11.Tool unit ( 16 ) with a compensating device ( 18 ) according to one of claims 1 to 11. Werkzeugeinheit nach Anspruch 16, wobei die Werkzeugeinheit (16) die erste Krafterfassungseinheit (38) aufweist, und wobei die Steuereinheit (42) mit der ersten Krafterfassungseinheit (38) elektrisch gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, die Klemmeinheiten (46, 48) auf der Grundlage der Einfügekraft anzusteuern.The tool unit according to claim 16, wherein the tool unit ( 16 ) the first force detection unit ( 38 ), and wherein the control unit ( 42 ) with the first force detection unit ( 38 ) is electrically coupled and is adapted to the clamping units ( 46 . 48 ) based on the insertion force.
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