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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fügen von wenigstens zwei Bauteilen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Bewegen eines Fügeelements zum Fügen von wenigstens zwei Bauteilen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 5.
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Eine solche Vorrichtung zum Fügen von wenigstens zwei Bauteilen mittels wenigstens eines Fügeelements sowie ein Verfahren zum Bewegen eines solchen Fügeelements zum Fügen von wenigstens zwei Bauteilen sind beispielsweise bereits der
DE 10 2008 051 489 A1 als bekannt zu entnehmen. Das Fügeelement ist mittels der Vorrichtung an einer Fügestelle in die Bauteile einzutreiben, wodurch die Bauteile gefügt, das heißt miteinander verbunden werden. Bei dem Fügeelement handelt es sich beispielsweise um einen Bolzen, insbesondere einen Setzbolzen, welcher auch als Nagel oder Tack bezeichnet wird. Die Vorrichtung umfasst wenigstens ein Bewegungselement, mittels welchem das Fügeelement zu der Fügestelle bewegt wird.
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Darüber hinaus offenbart die
DE 10 2008 018 428 A1 eine Vorrichtung zum Fügen von wenigstens zwei Bauteilen mittels wenigstens eines Fügeelements, welches mittels der Vorrichtung an einer Fügestelle in die Bauteile eingebracht wird. Dabei wird das Fügeelement mittels eines Bewegungselements bewegt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchen das wenigstens eine Fügeelement auf besonders einfache Weise bewegt, das heißt transportiert und gehalten werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, mittels welcher das wenigstens eine Fügeelement auf besonders einfache Weise zur Fügestelle transportiert, das heißt bewegt und gehalten werden kann, ist erfindungsgemäß eine pneumatische Einrichtung zum Erzeugen eines Unterdrucks vorgesehen, mittels welchem das Fügeelement am Bewegungselement zu halten ist. Alternativ oder zusätzlich umfasst die Vorrichtung wenigstens ein Magnetelement zum Bereitstellen von magnetischen Kräften, mittels welchen das Fügeelement am Bewegungselement zu halten ist. Hierdurch ist es möglich, das Fügeelement mittels des Bewegungselements von einer von der Fügestelle unterschiedlichen Stelle zur Fügestelle zu bewegen, das heißt zu transportieren und an der Fügestelle während eines Fügevorgangs sowie gegebenenfalls nach dem Fügevorgang, in dessen Rahmen das Fügeelement mittels der Vorrichtung in die Bauteile eingetrieben wird, zu halten. Dabei ist es möglich, auch solche Fügeelemente auf besonders einfache und kostengünstige Weise zu halten, welche kein sogenanntes geometrisches Angriffsmerkmal aufweisen. Unter einem solchen geometrischen Angriffsmerkmal ist ein Teil oder Bereich des Fügeelements zu verstehen, welcher gegenüber einem weiteren Teil beziehungsweise Bereich hervorsteht oder zurückversetzt ist. Über ein solches geometrisches Angriffsmerkmal könnte das Fügeelement formschlüssig mit der Vorrichtung zusammenwirken und dadurch transportiert und gehalten werden.
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Da es nun jedoch erfindungsgemäß vorgesehen ist, das Fügeelement durch Unterdruck und/oder durch magnetische Kräfte zu halten und zu transportieren, ist ein solches geometrisches Angriffsmerkmal nicht erforderlich, so dass das beispielsweise als Bolzen, insbesondere Setzbolzen, ausgebildete Fügeelement eine besonders einfache und kostengünstige Geometrie aufweisen kann. Dennoch ist es möglich, ein solches Fügeelement ohne geometrisches Angriffsmerkmal automatisiert zu verarbeiten, da das Fügeelement mittels Unterdruck und/oder magnetischer Kräfte gehalten und transportiert werden kann. In der Folge lässt sich eine besonders kostengünstige Serienfertigung realisieren.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann insbesondere im Rahmen eines Verfahrens verwendet werden, bei welchem das Fügeelement mit einer besonders geringen Geschwindigkeit in die Bauteile eingetrieben wird. Hier wird das Fügeelement beispielsweise mittels eines Roboters in die Bauteile eingetrieben, wobei das Fügeelement mittels des Roboters von einer von der Fügestelle unterschiedlichen Stelle zur Fügestelle bewegt wird. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Fügeelement durch Unterdruck und/oder magnetische Kräfte am Roboter gehalten wird.
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Bei dem Magnetelement handelt es sich vorzugsweise um einen Permanentmagneten, mittels welchem auf kostengünstige Weise magnetische Kräfte bereitgestellt werden können. Vorteilhafterweise handelt es sich bei dem Permanentmagneten um einen Neodymmagnet. Alternativ kann das Magnetelement als Elektromagnet ausgebildet sein, so dass die magnetischen Kräfte beziehungsweise ein elektromagnetisches Feld besonders bedarfsgerecht bereitgestellt werden kann.
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Um das Fügeelement durch magnetische Kräfte am Bewegungselement zu halten, ist das Fügeelement vorzugsweise aus einem magnetischen beziehungsweise magnetisierbaren Material, insbesondere aus einem ferromagnetischen Material, gebildet, so dass das Fügeelement mit den bereitgestellten magnetischen Kräften Wechselwirken kann und dadurch am Bewegungselement gehalten wird.
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Ist es vorgesehen, das Fügeelement durch Unterdruck und somit pneumatisch am Bewegungselement zu halten, so kann das Fügeelement aus einem nahezu beliebigen Werkstoff und insbesondere aus einem nicht-magnetisierbaren Material gebildet sein und kann dennoch mittels des Unterdrucks am Bewegungselement gehalten werden.
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Durch das Halten des Fügeelements am Bewegungselement kann sichergestellt werden, dass sich das Fügeelement in zumindest nahezu stetem Kontakt mit dem Bewegungselement befindet, so dass das Fügeelement gezielt und präzise geführt sowie beispielsweise in die Bauteile eingetrieben werden kann.
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Um ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 5 angegebenen Art zu schaffen, mittels welchem das Fügeelement auf besonders einfache und kostengünstige Weise transportiert, das heißt bewegt und gehalten werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass mittels einer pneumatischen Einrichtung ein Unterdruck erzeugt wird, mittels welchem das Fügeelement am Bewegungselement gehalten wird. Alternativ oder zusätzlich ist es vorgesehen, dass mittels wenigstens eines Magnetelements magnetische Kräfte bereitgestellt werden, mittels welchen das Fügeelement am Bewegungselement gehalten wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen und umgekehrt.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 ausschnittsweise eine schematische und perspektivische Schnittansicht einer Vorrichtung und zweier Bauteile, welche im Rahmen eines entsprechenden Verfahrens mittels eines Fügeelements gefügt, das heißt miteinander verbunden werden, wobei das Fügeelement mittels der Vorrichtung an einer Fügestelle in die Bauteile eingetrieben wird;
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2 ausschnittsweise eine weitere schematische und perspektivische Schnittansicht der Vorrichtung und der Bauteile;
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3a–d jeweils eine schematische und perspektivische Längsschnittansicht eines Bewegungselements in Form eines Eintreibelements der Vorrichtung, wobei das Fügeelement mittels des Bewegungselements beziehungsweise Eintreibelements zur Fügestelle bewegt, das heißt transportiert und an der Fügestelle in die Bauteile eingetrieben wird;
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4 eine schematische und perspektivische Längsschnittansicht des Bewegungselements, wobei das Fügeelement mittels eines Unterdrucks am Bewegungselement gehalten wird; und
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5 eine weitere schematische und perspektivische Längsschnittansicht des Bewegungselements, wobei das Fügeelement mittels magnetischer Kräfte am Bewegungselement gehalten wird.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen und perspektivischen Schnittansicht ein erstes Bauteil 10 und ein zweites Bauteil 12, welche im Rahmen eines entsprechenden Verfahrens gefügt, das heißt miteinander verbunden werden. Die Bauteile 10 und 12 sind dabei aus einem metallischen Werkstoff und beispielsweise als Blechbauteile ausgebildet. Als Fügetechnik zum Fügen der Bauteile 10 und 12 wird das Nageln beziehungsweise Bolzensetzen eingesetzt. Im Rahmen des Verfahrens werden die Bauteile 10 und 12 mittels wenigstens eines Fügeelements 14 gefügt, welches als Bolzen oder Setzbolzen ausgebildet ist. Der Bolzen beziehungsweise Setzbolzen wird auch als Nagel oder Tack bezeichnet. Aus 1 ist erkennbar, dass das Fügeelement 14 einen Schaft 16, einen Nagelkopf 18 sowie eine Nagelspitze 20 aufweist.
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Das Fügeelement 14 wird im Rahmen des genannten Verfahrens mittels einer im Ganzen mit 22 bezeichneten Vorrichtung in die Bauteile 10 und 12 eingetrieben, wobei die Vorrichtung 22 ein sogenanntes Bolzensetzgerät ist. Das Bolzensetzgerät wird auch als Setzgerät bezeichnet. Das Bolzensetzgerät (Vorrichtung 22) weist ein Gehäuse 24 auf, das als Niederhalter auf das Bauteil 10 aufgesetzt wird. Ferner umfasst die Vorrichtung 22 ein relativ zu dem Gehäuse 24 translatorisch bewegbares Bewegungselement 26, welches auch als Eintreibelement oder Stempel bezeichnet wird. Mittels des Stempels beziehungsweise Eintreibelements (Bewegungselement 26) wird das Fügeelement 14 beschleunigt und dadurch an einer Fügestelle 28 in die Bauteile 10 und 12 eingetrieben, so dass Fügeelement 14 die Bauteile 10 und 12 an der Fügestelle 28 durchdringt.
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Wie in Zusammenschau mit 2 erkennbar ist, wird das Fügeelement 14 mittels der Vorrichtung 22 zumindest so weit in die Bauteile 10 und 12 eingetrieben, bis der Nagelkopf 18 auf das Bauteil 10 aufprallt. Im Rahmen des Verfahrens wird das Fügeelement 14 somit von einer von der Fügestelle 28 unterschiedlichen Stelle zur Fügestelle 28 mittels des Bewegungselements 26 bewegt, das heißt transportiert sowie gegebenenfalls während des Eintreibens des Nagels, das heißt gegebenenfalls während des Fügevorgangs sowie gegebenenfalls nach dem Fügevorgang an der Fügestelle 28 gehalten. Zur Realisierung eines präzisen Transports des Fügeelement 14 zur Fügestelle 28 sowie zur Realisierung eines präzisen Fügevorgangs ist es vorteilhaft, wenn das Fügeelement 14 das Bewegungselement 26 während des Transports und des Fügevorgangs berührt, das heißt kontaktiert und diesen Kontakt nicht verliert.
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3a–d zeigen jeweilige Ausführungsformen des Bewegungselements 26, welches als Eintreibhülse zum Eintreiben des Fügeelements 14 in die Bauteile 10 und 12 ausgebildet ist.
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4 zeigt eine weitere Ausführungsform des Bewegungselements 26, wobei das Fügeelement 14 auf besonders einfache und kostengünstige Weise am Bewegungselement 26 (Eintreibelement) gehalten werden kann. Hierbei umfasst die Vorrichtung eine in den Figuren nicht dargestellte pneumatische Einrichtung zum Erzeugen eines Unterdrucks. Ferner weist das Bewegungselement 26 wenigstens einen Luftkanal 30 auf, welcher sich somit in dem Bewegungselement 26 erstreckt. Über den Luftkanal 30 ist das am Bewegungselement 26 gehaltene Fügeelement 14 mit dem Unterdruck beaufschlagbar, wobei das Bewegungselement 26 und das Fügeelement 14 in dessen am Bewegungselement 26 durch den Unterdruck gehaltenen Zustand eine Kammer 32 begrenzt, welche fluidisch mit dem Luftkanal 30 verbunden ist. Somit herrscht in der Kammer 32 der genannte Unterdruck, welcher gegenüber einem in der Umgebung 34 des Bewegungselements 26 und des Fügeelements 14 herrschenden Druck geringer ist. Mittels des in dem Luftkanal 30 und in der Kammer 32 herrschenden Unterdrucks wird das Fügeelement 14 sicher und definiert am Bewegungselement 26 gehalten, so dass das Fügeelement 14 seinen Kontakt zum Bewegungselement 26 während des Transports und des Eintreibens nicht verliert. Dadurch kann das Fügeelement 14 auf einfache Weise und besonders sicher zur Fügestelle 28 transportiert und während des Fügevorgangs und gegebenenfalls danach mittels des Bewegungselements 26 gehalten werden. Dadurch, dass das Fügeelement 14 mittels Unterdrucks am Bewegungselement 26 gehalten wird, kann das Fügeelement 14 auch aus einem nicht-magnetischen beziehungsweise nicht-magnetisierbaren Werkstoff gebildet sein. Ferner ist es möglich, das Fügeelement 14 unabhängig vom Bewegungselement 26, das heißt unabhängig vom Werkstoff des Bewegungselements 26, an diesem zu halten.
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Anhand von 5 ist eine weitere Ausführungsform veranschaulicht, bei welcher das Fügeelement 14 mittels magnetischer Kräfte am Bewegungselement 26 gehalten wird. Hierzu umfasst die Vorrichtung 22 ein Magnetelement vorliegend in Form einer Spule 36, durch welche ein Elektromagnet gebildet ist. Aus 5 ist erkennbar, dass die Spule 36 vorzugsweise am Bewegungselement 26 angeordnet ist. Durch Bestromen der Spule 36, das heißt durch Versorgen der Spule 36 mit elektrischem Strom stellt die Spule 36 ein Magnetfeld und somit magnetische Kräfte bereit, welche mit dem aus einem magnetisierbaren beziehungsweise magnetischen Werkstoff gebildeten Fügeelement 14 Wechselwirken. Dadurch wird das Fügeelement 14 mittels der magnetischen Kräfte, welche durch das Magnetelement bereitgestellt werden, sicher am Bewegungselement 26 gehalten und kann mittels dieses transportiert und gehalten werden.
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Alternativ oder zusätzlich zu dem Elektromagneten kann ein Magnetelement in Form eines Permanentmagneten, insbesondere ein Neodymmagnet, vorgesehen sein, welches magnetische Kräfte zum Halten des Fügeelements 14 am Bewegungselement 26 bereitstellt.
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Durch das Halten des Fügeelement 14 am Bewegungselement 26 mittels Unterdruck und/oder mittels magnetischer Kräfte muss das Fügeelement 14 nicht formschlüssig mit der Vorrichtung 22 zusammenwirken und kann somit auf besonders einfache und kostengünstige Weise transportiert und gehalten werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Fügeelement 14 beispielsweise mittels eines Roboters mit einer nur geringen Fügegeschwindigkeit, vorzugsweise mit weniger als 20 Metern pro Sekunde, insbesondere mit weniger als 5 Metern pro Sekunde, in die Bauteile 10 und 12 eingetrieben wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008051489 A1 [0002]
- DE 102008018428 A1 [0003]
