-
Die Erfindung betrifft einen Restbehälter für Stückabfälle, insbesondere für Restdorne von Blindnieten.
-
Bei einem Blindniet-Setzvorgang wird ein zu setzender Blindniet mit Hilfe eines Blindniet-Setzgeräts in ein Bauteilloch eingeführt, und kommt üblicherweise mit einem Setzkopf zum Aufliegen an einem Lochrand. Anschließend wird an einem Zugdorn des Blindniets mit Hilfe eines Zugkopfes des Setzgerätes gezogen, so dass sich an der dem Setzkopf gegenüberliegenden Bauteiloberfläche ein Schließkopf ausbildet und der Blindniet zuverlässig gesetzt wird. Bei Erreichen einer definierten Setzkraft reißt dabei der Zugdorn an einer Sollbruchstelle ab. Ein dabei anfallender Restdorn muss entsorgt werden.
-
Hierzu sind Absaugeinrichtungen bekannt, bei denen über einen Schlauch die Restdorne abgesaugt und einem Auffangbehälter zugeführt werden.
-
In einigen Anwendungen, beispielsweise bei Nietprozessen an einer Kraftfahrzeug-Karosserie, wird das Setzgerät an einem bewegbaren Manipulator, insbesondere an einer Roboterhand eines Roboters befestigt. Bei den Robotern handelt es sich dabei üblicherweise um mehrachsige Industrieroboter, die im Betrieb hochdynamisch mit hohen Beschleunigungswerten bewegt werden. Ein grundsätzliches Problem aufgrund dieser hochdynamischen Betriebsweise stellen hierbei jegliche Versorgungsleitungen dar, die hoch beansprucht sind. Entsprechend ist auch ein Schlauch für anfallende Restdorne mit einem Installationsaufwand verbunden und unterliegt hohen Beanspruchungen. Darüber hinaus kann der Schlauch auch störend sein, wenn er über eine gewisse Entfernung einem Restdornbehälter zugeführt werden muss.
-
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, insbesondere bei derartigen hochdynamischen Anwendungsfällen eine verbesserte Restdornentsorgung zu ermöglichen.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Restbehälter für Stückabfälle, insbesondere für Restdorne von Blindnieten, wobei diese Stückabfälle allgemein bei einem Bearbeitungsvorgang an einer bewegten Maschinenhand anfallen. Insbesondere dient dieser Restbehälter zur Aufnahme von Restdornen, die bei einem Setzvorgang von Blindnieten anfallen, die mit Hilfe eines an einer Roboterhand eines Industrieroboters befestigten Blindniet-Setzgerätes anfallen. Der Restbehälter ist dabei insbesondere zur unmittelbaren Befestigung an der Roboterhand ausgebildet und ist entsprechend auch im Betrieb unmittelbar an der Roboterhand befestigt. Er wird also ebenso wie das Setzgerät hochdynamisch während des Betriebs mitbewegt.
-
Bei derartigen Roboterbewegungen besteht das Problem, dass der Behälter keine definierte Lage bzgl. einer horizontalen Bodenebene einnimmt. Hierdurch ist die Zuführung der Restdorne erschwert, da die Gefahr besteht, dass die bereits im Restbehälter befindlichen Restdorne bei einer Lageänderung eine Befüllöffnung verschließen, so dass die Gefahr einer Verstopfung bei der Restdornabführung besteht.
-
Um dies zu vermeiden ist ein Befüllstutzen angeordnet, welcher in einen Zentralbereich des durch den Restbehälter definierten Aufnahmevolumens reicht und dort im Zentralbereich an einer Austrittsöffnung endet. Der Befüllstutzen ist beispielsweise über einen Schlauch mit dem Setzgerät zur Restdornabführung verbunden.
-
Unter Zentralbereich wird hierbei ein mittiger Bereich innerhalb des Aufnahmevolumens verstanden, welcher allseitig von Wänden des Gehäuses beabstandet ist. Der entscheidende Vorteil ist hierbei darin zu sehen, dass unabhängig von der jeweiligen Lage des Restbehälters im Raum jeweils ein Teilbereich des Aufnahmevolumens unterhalb der Austrittsöffnung liegt. Die Restdorne sammeln sich daher auf alle Fälle für alle Positionen, die der Restbehälter zusammen mit der Roboterhand im Raum einnimmt, unterhalb der Austrittsöffnung, zumindest bis ein gewisser Füllgrad erreicht ist. Insgesamt ist dadurch eine sichere Restdornentsorgung auch bei hochdynamisch bewegten Anwendungen gewährleistet.
-
Zweckdienlicherweise ist dabei die Austrittsöffnung innerhalb des Aufnahmevolumens derart platziert, dass unabhängig von der Orientierung des Restbehälters im Raum jeweils ein zumindest annähernd gleiches Füllvolumen gegeben ist. Das Füllvolumen ist dabei definiert durch einen Teilbereich des Aufnahmevolumens, welches begrenzt ist durch das Gehäuse bis zu einer jeweils aktuellen Horizontalebene, welche die Austrittsöffnung aufnimmt. Das Füllvolumen ist daher definiert durch das Volumen innerhalb des Gehäuses unterhalb dieser Horizontalebene. Wobei unter „unterhalb” hierbei jeweils in Richtung der Schwerkraft zu verstehen ist. Dies bedeutet letztendlich, dass ein Mittelpunkt der Austrittöffnung zumindest in etwa in der Mitte des durch das Aufnahmevolumen definierten Raumvolumens angeordnet ist, derart, dass eine Ebene durch diesen Mittelpunkt das Aufnahmevolumen jeweils in zumindest zwei gleich große Teilvolumen aufteilt.
-
Unter zumindest gleichgroß wird hierbei eine Abweichung von maximal 20%, vorzugsweise von maximal 10% verstanden. Durch diese Ausgestaltung kann daher in einfacher Weise ein maximales Füllvolumen angegeben werden, welches daher in etwa der Hälfte des Aufnahmevolumens entspricht. Bis zu diesem Füllvolumen, ggf. unter Abzug eines Sicherheitsbereichs, kann der Restbehälter prozesssicher gefüllt werden, ohne dass die Gefahr einer Verstopfung der Austrittsöffnung durch Restdorne besteht.
-
Ergänzend ist in einer vorteilhaften Weiterbildung die Austrittsöffnung des Befüllstutzens abgeschrägt. Hierdurch wird verhindert, dass Restdorne bei ungünstiger Lage auf den Rand des Befüllstutzens liegen bleiben und somit die Austrittsöffnung verstopfen.
-
Insgesamt ist das Gehäuse in etwa quaderförmig ausgebildet, weist zumindest einen quaderförmigen Zentral- oder Grundraum auf. Dabei ist vorzugsweise eine flache Bauweise vorgesehen, um insgesamt die Bauhöhe zu begrenzen. Eine derartige quaderförmige Ausgestaltung ist für die Platzierung an einer Roboterhand oftmals günstig.
-
Das Gehäuse ist zweckdienlicherweise durch eine über eine Verriegelungseinheit verriegelbare Entleerungsklappe verschließbar. Allgemein ist das Gehäuse im Betrieb vollständig geschlossen, ein Herausfallen von Restdornen ist daher grundsätzlich vermieden. Um auch bei hohen Beschleunigungswerten ein versehentliches Öffnen der Entleerungsöffnung- oder Entleerungsklappe zuverlässig zu verhindern, ist diese über die Verriegelungseinheit während des Betriebs zuverlässig verriegelt.
-
Die Entleerungsklappe selbst ist dabei zweckdienlicherweise schwenkbeweglich angeordnet, so dass sie im entriegelten Zustand in einfacher Weise geöffnet werden kann.
-
Im Normalbetrieb ist die Entleerungsklappe vorzugsweise durch einen Schließhebel der Verriegelungseinheit verriegelt. Der Schließhebel ist dabei insbesondere Teil einer vorzugsweise selbsthemmenden Kniehebel-Mechanik, welche üblicherweise zwei gelenkig miteinander verbundene Knie- oder Knickhebel aufweist. Die Kniehebel-Mechanik, auch als Kniehebelspanner bezeichnet, hat den besonderen Vorteil, dass aufgrund der selbst-hemmenden Eigenschaft während des Betriebs nur eine vergleichsweise geringe Haltekraft erforderlich ist, um den Schließhebel zuverlässig in der geschlossenen Position zu halten.
-
Der Schließhebel presst zugleich die Entleerungsklappe vorzugsweise in eine Schließstellung. Es ist also keine zusätzliche aktive Bewegung der Entleerungsklappe zum Öffnen und Verschließen vorgesehen. Die Betätigung der Entleerungsklappe erfolgt ausschließlich durch Betätigen des Schließhebels.
-
Zum Entriegeln und Öffnen der Entleerungsklappe wird dabei der Schließhebel in zweckdienlicher Ausgestaltung über einen Antrieb betätigt.
-
Für ein einfaches und prozesssicheres Entleeren weist das Gehäuse einen Entleerungsbereich mit zumindest einer schrägen Wandung auf. Insbesondere ist das Gehäuse im Querschnitt betrachtet in etwa keilförmig ausgebildet, wobei an der Keilspitze, also bei entsprechender Positionierung des Gehäuses am tiefsten Punkt, die Entleerungsklappe angeordnet ist. Diese überdeckt damit insofern eine Schüttöffnung.
-
Diese Ausgestaltung weist insbesondere den Vorteil auf, dass eine vollautomatisierte Entleerung des Restbehälters ermöglicht und auch vorgesehen ist. Bei vollem Restdornbehälter verfährt die Roboterhand vorzugsweise zu einer Entleerungsposition, an der beispielsweise ein Sammelbehälter steht, bringt den Restbehälter in eine definierte Entleerungsposition, so dass die durch die Entleerungsklappe verschlossene Schüttöffnung nach unten gerichtet. Durch eine Aktivierung des Antriebs wird der Schließhebel betätigt, so dass sich die Entleerungsklappe öffnet und der Behälter entleert wird.
-
Insbesondere im Hinblick auf eine derartige vollautomatisierte Betriebsweise weist der Restbehälter vorzugsweise weiterhin eine Zähleinheit zum Zählen der zugeführten Stückgüter auf. Bei Erreichen einer vorgegebenen Stückzahl wird ein Entleerungssignal insbesondere an eine Steuereinheit abgegeben. Aufgrund der hohen Dynamik ist die einzelweise Zählung der einzelnen Restdorne über die Zähleinheit eine prozesssichere Lösung. Alternativ zu dem einzelweisen Zählen ist ein Füllstands-Sensor angeordnet, der den Füllstand bzw. die Füllmenge innerhalb des Auffangvolumens misst. Dieser ist beispielsweise auch als ein Gewichtssensor ausgebildet.
-
Nach Erhalt des Entleerungssignals aktiviert die Steuereinheit einen Entleerungsmodus, so dass die vollautomatisierte Entleerung angestoßen wird.
-
Dabei ist die Steuerung zweckdienlicherweise derart eingerichtet, dass das Entleeren erst dann erfolgt, wenn ein gerade zu bearbeitendes Bauteil, beispielweise eine Karosserie, fertiggestellt, also ein definierter Arbeitszyklus beendet ist. Das Entleeren erfolgt dann vorzugsweise während eines Bauteilwechsels. Zweckdienlicherweise ist dabei insgesamt das Füllvolumen des Behälters auf einen derartigen Arbeitszyklus abgestimmt, also beispielsweise auf die Menge der pro Bauteil anfallenden Restdorne, so dass ein Entleeren immer während eines Bauteilwechsels, beispielsweise nach einem, zwei, drei etc. Bauteilen, also zwischen zwei Arbeitszyklen erfolgen kann.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Diese zeigen:
-
1 eine perspektivische Ansicht eines Industrieroboters mit einem an einer Roboterhand befestigten Restbehälter,
-
2 den Restbehälter gemäß 1 in einer ersten Schnittansicht,
-
3 den Restbehälter in einer perspektivischen Darstellung,
-
4 den Restbehälter in einer zweiten Schnittansicht innerhalb einer durch den Befüllstutzen führenden Schnittebene.
-
In den Figuren sind gleichwirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Gemäß 1 sind an einem mehrachsigen Industrieroboter 2 und zwar an dessen Roboterhand 4 ein Bearbeitungswerkzeug, nämlich ein Blindniet-Setzwerkzeug 6 sowie ein als Restdornbehälter ausgeführter Restbehälter 8 befestigt. 1 zeigt hierbei nur eine beispielhafte Installation ohne die vollständigen Anschlüsse. Der Restbehälter 8 weist einen Schlauchanschluss 10 zum Anschluss eines hier nicht näher dargestellten Restdorn-Schlauches auf, über den dem Restbehälter 8 Restdorne, die als Abfallprodukte bei einem Blindniet-Setzvorgang anfallen, vom Setzwerkzeug 6 zugeführt werden. Die Zuführung erfolgt hierzu insbesondere auf pneumatischem Weg. Die Restdorne werden daher über den Restdornschlauch in den Restbehälter 8 eingestoßen.
-
Mit Hilfe eines derartigen Industrieroboters 2 mit daran befestigtem Setzwerkzeug 6 ist insbesondere eine vollautomatisierte Verbindung von Bauteilen, beispielsweise von zwei Blechen, mit Blindnieten ermöglicht.
-
Der Industrieroboter 2 ist zur Ausübung von komplexen Bewegungsabläufen geeignet und ausgebildet. Insbesondere bei der Bearbeitung von Karosserien verfährt die Roboterhand 4 hochdynamisch in unterschiedlichste Arbeitspositionen. Dabei nehmen die an der Roboterhand 4 befestigten Elemente, insbesondere das Setzwerkzeug 6 sowie der Restbehälter 8 beliebige Positionen im Raum ein. Sie müssen für diese hochdynamischen Bewegungsabläufe ausgelegt sein.
-
Um eine sichere und zuverlässige Restdornentsorgung zu ermöglichen, weist der Restbehälter 8 die nachfolgend zu den 2 bis 4 beschriebene Ausgestaltung auf.
-
Der Restbehälter 8 umfasst ein Gehäuse 12, welches einen quaderförmigen Grundkörper 14 und einen sich daran anschließenden Entleerungsbereich 16 aufweist. Der Entleerungsbereich 16 weist ausgehend von einer Querkante des Grundkörpers 14 eine sich von einer Unterseite 18A zu einer Oberseite 18B erstreckende schräge Wandung 20A auf, so dass im Schnitt (2) betrachtet der Entleerungsbereich in etwa keilförmig ausgebildet ist. Wie insbesondere auch aus 4 zu erkennen ist, verlaufen auch die Seitenwände zwischen Oberseite 18B und Unterseite 18A als schräge Wandung 20B, so dass der Entleerungsbereich 16 in Fortführung der Oberseite 18B eine etwa trapezförmige Fläche definiert. An dieser Oberseite 18B ist der Entleerungsbereich 16 von einer Entleerungsklappe 22 verschlossen, die schwenkbeweglich an der Kante zum Grundkörper 14 mit diesem verbunden ist.
-
Auf der Oberseite 18B ist weiterhin eine Verriegelungseinheit 24 umfassend eine Kniehebel-Mechanik 26 mit einem Schließhebel 28 angeordnet. Zur Betätigung der Kniehebel-Mechanik 26 umfasst die Verriegelungseinheit 24 weiterhin einen beispielsweise pneumatischen Antrieb 30. Über diesen ist über die Kniehebel-Mechanik 26 der Schließhebel 28 betätigbar, so dass die Entleerungsklappe geöffnet bzw. verriegelt ist. Der Schließhebel 28 ist dabei mit der Entleerungsklappe 22 verbunden. Bei einer Betätigung der Kniehebel-Mechanik 24 schwenkt der Schließhebel 28 nach oben weg und öffnet dadurch die Entleerungsklappe 22.
-
An einer dem Entleerungsbereich 16 gegenüberliegenden Rückseite 32 des Gehäuses 12 ist eine Zuführeinheit 34 befestigt, die den Schlauchanschluss 10 umfasst, welcher durch einen Befüllstutzen 36 weitergeführt wird. Der Befüllstutzen 36 erstreckt sich dabei in den Innenraum des Gehäuses 12 hinein. Dieser Innenraum definiert dabei ein Aufnahmevolumen 38.
-
Der Befüllstutzen 36 endet an einer Austrittsöffnung 40, die in einem Zentralbereich 42 des Aufnahmevolumens 38 positioniert ist. Zur Ausbildung der Austrittsöffnung 40 ist der Befüllstutzen 36 endseitig abgeschrägt.
-
Die Positionierung der Austrittöffnung 40 ist dabei derart gewählt, dass sie im freien Innenvolumen des Gehäuses 12 platziert ist, so dass also die Austrittsöffnung 40 zu allen Wandbereichen des Gehäuses 12 beabstandet ist. Dabei ist die Austrittsöffnung 40 insbesondere derart platziert, dass eine jede beliebige Teilungsebene durch eine Öffnungsmitte 44 (vgl. 4) das Aufnahmevolumen 38, insbesondere das durch den Grundkörper 14 definierte Aufnahmevolumen 38 (also ohne das Volumen des Entleerungsbereichs 16) jeweils in zumindest etwa zwei gleich große Füllvolumen 46 unterteilt sind. In den 2 und 4 sind beispielhaft zwei derartige Teilungs- oder Horizontalebenen 48 eingezeichnet.
-
Durch diese Platzierung wird erreicht, dass unabhängig von der jeweiligen Lage des Restbehälters 8 immer ein zumindest ein im Wesentlichen gleiches Füllvolumen 46 bis zu der Austrittsöffnung 40 zur Verfügung steht.
-
Bei den aufzunehmenden Restdornen handelt es sich üblicherweise um langgestreckte, bolzenförmige Elemente, mit einem Durchmesser im Bereich von einigen Millimetern, beispielsweise im Bereich von 2 bis 8 mm. Die Länge der Restdorne beträgt ein Vielfaches hiervon. Der freie Innendurchmesser des Befüllstutzens ist auf den Durchmesser der Restdorne abgestimmt und liegt beispielsweise im Bereich von 10 mm.
-
Wie insbesondere aus der Schnittdarstellung der 4 zu entnehmen ist, weist die Zuführeinheit 34 nachfolgend zum Schlauchanschluss 10 einen Zuführtrichter 50 auf, der Teil eines Mittelstücks 52 ist. Der Schlauchanschluss 10 ist insbesondere über eine Schraubbefestigung am Mittelstück 52 befestigt. Der Zuführtrichter 50 gewährleistet eine prozesssichere Übergabe der Restdorne vom Schlauch in das Mittelstück. An das Mittelstück 52 schließt sich weiter der Befüllstutzen 36 an, welcher wiederum mittels insbesondere einer Schraubbefestigung am Mittelstück 52 befestigt ist. Auch hier ist an der Übergabestelle auf Seiten des Befüllstutzens 36 ein Zuführtrichter 50 ausgebildet, dem eine Art Diffusor des Mittelstücks 52 vorgelagert ist.
-
Das Mittelstück 52 umfasst eine Zähleinheit 54, welche über einen Kabelanschluss 56 zur Übermittlung eines Zählsignals mit einer hier nicht näher dargestellten Steuereinheit verbunden ist. Die Zähleinheit 54 ist zur einzelweisen Zählung der in den Restdornbehälter 8 eingeschossenen Restdorne ausgebildet. Hierzu weist die Zähleinheit 54 einen geeigneten Sensor auf.
-
Mit Hilfe der Zähleinheit 54 und der mit ihr verbundenen Steuereinheit ist ein vollautomatisiertes, überwachtes und damit prozesssicheres Verfahren ermöglicht, bei dem insbesondere bei Erreichen einer vorgegebenen Füllmenge von der Zähleinheit 54 ein Entleerungssignal an die Steuereinheit abgegeben wird und diese daraufhin eine vollautomatisierte Entleerung des Restdornbehälters 8 veranlasst.
-
Zur Entleerung wird der Restdornbehälter 8 mittels der Roboterhand 4 über eine entsprechende Entleerungsstelle geführt, anschließend wird über den Antrieb 30 die Kniehebel-Mechanik 26 betätigt, so dass der Schließhebel 28 die Entleerungsklappe 22 öffnet und die Restdorne aus dem Restbehälter 8 herausfallen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 2
- Industrieroboter
- 4
- Roboterhand
- 6
- Setzwerkzeug
- 8
- Restbehälter
- 10
- Schlauchanschluss
- 12
- Gehäuse
- 14
- Grundkörper
- 16
- Entleerungsbereich
- 18A
- Unterseite
- 18B
- Oberseite
- 20A, 20B
- schräge Wandung
- 22
- Entleerungsklappe
- 24
- Verriegelungseinheit
- 26
- Kniehebel-Mechanik
- 28
- Schließhebel
- 30
- Antrieb
- 32
- Rückseite
- 34
- Zuführeinheit
- 36
- Befüllstutzen
- 38
- Aufnahmevolumen
- 40
- Austrittsöffnung
- 42
- Zentralbereich
- 44
- Öffnungsmitte
- 46
- Füllvolumen
- 48
- Horizontalebene
- 50
- Zuführtrichter
- 52
- Mittelstück
- 54
- Zähleinheit
- 56
- Kabelanschluss
