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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Einsatz als Effektor eines Industrieroboters zum Befestigen eines vorgefertigten Dichtungsstrangs an einem Karosserieteil eines Fahrzeugs, sowie ein System aufweisend einen Industrieroboter mit zumindest einem Roboterarm, der mit einem solchen Werkzeug als Effektor ausgerüstet ist, sowie ein Verfahren zum Befestigen eines vorgefertigten Dichtungsstrangs an einem Karosserieteil eines Fahrzeugs.
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2. Hintergrund
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Industrieroboter sind programmierbare Maschinen, die ausgebildet sind zur automatischen industriellen Handhabung oder Bearbeitung von Gegenständen bzw. Werkstücken. Ein typischer Vertreter sind sogenannte Gelenkroboter, die über eine Mehrzahl von Gliedern verfügen, die über Gelenke miteinander verbunden sind. Ein Gelenkroboter weist typischerweise ein Gestell auf, ein sogenanntes Karussell, das mit einem ersten Roboterarm, der auch als Schwinge bezeichnet wird, drehbar verbunden ist. Über Drehgelenke kann die Schwinge mit einem oder mehreren weiteren Armen verbunden sein. An einem freien Ende eines Glieds eines Industrieroboters, z.B. einem Arm eines Gelenkroboters, ist eine Aufnahme für ein Werkzeug vorgesehen, wobei letzteres auch als Effektor bezeichnet wird.
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Je nach Einsatzzweck des Industrieroboters können unterschiedliche Werkzeuge vorgesehen sein, so dass die allgemeine Funktionalität des Industrieroboters für eine Vielzahl von spezielleren Einsatzgebieten genutzt werden kann, wie etwa die Bearbeitung von Werkstücken, das Verbinden von Werkstücken etc. Ein Werkstück kann z.B. ein Karosserieteil eines Fahrzeugs sein. Ein Karosserieteil ist allgemein ein Strukturteil der Karosserie oder ein an einer Karosserie angebrachtes Element, z.B. eine Tür, eine Motorhaube, ein Fenster, ein Kofferraumdeckel, etc. Unter Fahrzeugen wird hierin jedoch jede Art von mechanisiertem Fortbewegungsmittel verstanden, inklusive Flugzeugen oder Schiffen. In der Praxis ist die Hauptanwendung jedoch auf Kraftfahrzeuge gerichtet, wie PKW, Busse, LKW oder ähnliche Fahrzeuge.
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An Karosserieteilen von Fahrzeugen müssen oftmals längliche Dichtungsstränge befestigt werden, die in der Automobilindustrie auch manchmal als Kantenschutz bzw. Kantenschutzprofil bezeichnet werden. Als Dichtungsstränge können vorgefertigte Stränge oder aber z.B. durch Extrusion direkt am Karosserieteil gefertigte Dichtungsstränge zum Einsatz kommen. Zum dauerhaften und verlässlichen Befestigen vorgefertigter Dichtungsstränge müssen hohe Kräfte aufgewendet werden.
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Aus der
WO 2011/134994 A1 ist ein Gelenkroboter bekannt, der ein Bearbeitungswerkzeug führt, zur Applikation eines Mediums an einem Werkstück. Dabei kann die Applikationskraft auf einem vorbestimmten Wert gehalten werden und das Werkzeug kann auch komplizierten Formgebungen und Konturen des Werkstücks folgen. Ein bahnförmiges Medium wird mittels einer Führungseinrichtung, die z.B. als drehbare Rolle ausgebildet ist, an das Werkstück angelegt. Das Werkzeug wird durch den Gelenkroboter angedrückt.
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Aus der
US 4,620,354 ist ein Roboter bekannt, mit dem ein Dichtungsgummi an einen Flansch angebracht werden kann, der sich um eine Tür einer Karosserie erstreckt. Der Roboter bewegt den Effektor so, dass eine Führungsrolle den Dichtungsgummi auf den Flansch drückt.
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Aus der
DE 10 2004 035 205 A1 ist ein Roboter bekannt zum Verlegen einer Klebedichtung auf einem Karosserieelement eines Kraftfahrzeugs.
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Der Roboter bringt die Dichtung mittels mindestens einer Druckrolle auf.
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Die im Stand der Technik bekannten Vorrichtungen und Verfahren zum Befestigen eines vorgefertigten Dichtungsstrangs an einem Karosserieteil weisen eine Reihe von Nachteilen auf. So müssen z.B. hohe Anpresskräfte durch den jeweiligen Roboter bereitgestellt werden. Dies führt dazu, dass, insbesondere beim Befestigen an Kanten von Karosserieteilen, massive, teure und für das Umfeld einer Karosseriemontage unpraktische Roboter vorgesehen werden müssen.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen mit dem der Kraftaufwand eines Industrieroboters zum Befestigen eines vorgefertigten Dichtungsstrangs an einem Karosserieteil eines Fahrzeugs reduziert wird. Diese Aufgabe wird mit einem Werkzeug bzw. einem System gemäß Anspruch 1 bzw. 10, sowie mit einem Verfahren nach Anspruch 14 gelöst.
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3. Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Werkzeug zum Einsatz als Effektor eines Industrieroboters zum Befestigen eines vorgefertigten Dichtungsstrangs an einem Karosserieteil eines Fahrzeugs bereitgestellt. Das Werkzeug weist Führungsmittel auf, die eingerichtet sind, um einen vorgefertigten Dichtungsstrang durch das Werkzeug zu transportieren. Das Werkzeug weist ferner eine erste und eine zweite Rolle auf, zum Aufbringen von zwei entgegengesetzt wirkenden Anpresskräften auf den vorgefertigten Dichtungsstrang, die derart ausgebildet und angeordnet sind, dass sie zwischen sich eine Kante eines Karosserieteils eines Fahrzeugs aufnehmen und den vorgefertigten Dichtungsstrang an die Kante pressen können. Das Werkzeug weist weiterhin einen Rahmen auf, an dem die beiden Rollen derart gehalten sind, dass die entgegengesetzt wirkenden Anpresskräfte nach außen hin im Gleichgewicht sind. Als Dichtungsstrang kommen insbesondere die üblicherweise an einem Fahrzeug vorgesehenen Dichtstränge oder Dichtbänder in Frage, die z.B. zur akustischen Dämmung und/oder zur Verhinderung von Feuchtigkeitseintritt vorgesehen sind.
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Durch eine solche Ausgestaltung des Werkzeugs kann eine hohe Anpresskraft bereitgestellt werden, und somit eine sichere Befestigung, ohne dass hierzu entsprechend große Kräfte von einem das Werkzeug führenden Industrieroboter aufgenommen bzw. übertragen werden müssen. Die von den beiden Rollen ausgeübten entgegengesetzten Anpresskräfte werden vom Rahmen kraftschlüssig aufgenommen, so dass sie sich nach außen hin im Wesentlichen gegenseitig aufheben. So kann auch mit einem kleinen und flexiblen Industrieroboter, insbesondere einem Gelenkroboter, eine dauerhafte und verlässliche Befestigung erzielt werden. Das Werkzeug erlaubt insbesondere die vorteilhafte Verwendung eines sensitiven bzw. taktilen Roboters, d.h. insbesondere eines mehrachsigen Gelenkarmroboters, dessen Achsen mit Sensoren versehen sind, wie etwa Momentsensoren, zur Erfassung der an den Achsen wirkenden Kräfte und/oder Drehmomente. Da die an den Achsen des Gelenkarmroboters wirkenden Kräfte und/oder Drehmomente erfasst werden, kann anhand dieser Werte die Bewegung des Gelenkarmroboters während des Abfahrens des Karosserieteils derart angepasst werden, dass das Werkzeug automatisch der jeweiligen Kontur folgt und dabei ständig in Kontakt mit dem Karosserieteil ist, ohne dass übermäßig oder zu wenig Druck ausgeübt wird. Auf diese Weise kann das Werkzeug mit einer vorgegebenen Anpresskraft geführt werden.
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Bevorzugt betragen die Anpresskräfte der ersten und zweiten Rolle jeweils 20–140 N, insbesondere 40–120 N, und besonders bevorzugt 70–90 N, insbesondere ca. 80 N. Diese Kräfte stellen sich als besonders geeignet heraus, um eine Klebeverbindung zwischen dem Dichtungsstrang und einer oder mehreren Flächen der Kante zu aktivieren. Die Klebeverbindung kann dabei durch eines oder mehrere am vorgefertigten Dichtungsstrang angebrachte Klebeelemente bewirkt werden. Diese hohen für eine Klebeverbindung nötigen Kräfte können durch die vorteilhafte Ausgestaltung des Werkzeugs angebracht werden, ohne dass diese von einem das Werkzeug führenden Industrieroboter, insbesondere sensitivem bzw. taktilen Industrieroboter oder Leichtbauroboter aufgenommen werden müssen.
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In einer Ausführungsform weist das Werkzeug weiterhin eine dritte Rolle auf, die den Dichtungsstrang an der Kante führt und/oder positioniert. Die dritte Rolle ist in Bewegungsrichtung des Werkzeugs vor der ersten und der zweiten Rolle oder auf gleicher Höhe mit der ersten und der zweiten Rolle angeordnet. Somit ist sichergestellt, dass das Führen und/oder Positionieren zeitlich vor oder jedenfalls gleichzeitig mit dem Anpressen erfolgt. Ein Pressen des Dichtungsstrangs an einer falschen Position wird somit vermieden. Besonders bevorzugt weist die dritte Rolle eine Drehachse auf, die im Wesentlichen senkrecht zu den Drehachsen der ersten und der zweiten Rolle verläuft, wobei die Drehachsen aller drei Rollen im Wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Werkzeugs verlaufen. Somit wird insbesondere die Führung/Positionierung in eine Richtung senkrecht zu den Drehachsen der ersten und zweiten Rolle sichergestellt. Die vorteilhafte Verwendung eines sensitiven bzw. taktilen Roboters ermöglicht, wie oben angegeben, eine gute Kantenverfolgung mit vorgegebener Anpresskraft.
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In einer weiteren Ausführungsform sind die erste und die zweite Rolle relativ aufeinander zu beweglich eingerichtet. Somit kann z.B. zunächst der vorgefertigte Dichtungsstrang ohne Anpressen zwischen der ersten und zweiten Rolle aufgenommen werden, und mit dem Anpressen erst nach Sicherstellung einer korrekten Positionierung begonnen werden, indem erst dann die beiden Rollen aufeinander zu in die Anpressposition bewegt werden.
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Nach einem Aspekt der Erfindung ist der Raum zwischen der ersten und der zweiten Rolle in eine Richtung parallel zur Drehachse der Rollen gesehen nicht abgedeckt. Der Raum zwischen den beiden Rollen ist somit „von oben“ frei zugänglich. Dies ermöglicht ein vorteilhaftes Einführen der Karosseriekante zwischen die erste und zweite Rolle.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist mindestens eine der ersten und der zweiten Rolle mittels einer Feder in Anpressrichtung vorgespannt, d.h. sie wird über eine Feder in die Anpressrichtung gedrückt. Somit kann sichergestellt werden, dass auch beim Auftreten von Abweichungen zum Beispiel im Verlauf oder in der Dicke der Kante des Karosserieteils die Rollen der Kontur der Kante folgen können und immer eine vorbestimmte Anpresskraft aufgebracht wird.
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Das erfindungsgemäße Werkzeug ist besonders vorteilhaft, wenn es weiterhin ein Zufuhrmittel aufweist, das starr relativ zum Rahmen angeordnet ist, und der ersten oder zweiten Rolle den Dichtungsstrang zuführt, und so eingerichtet ist, dass der Dichtungsstrang zwischen dem Zufuhrmittel und der ersten und zweiten Rolle gestaucht wird. Mit dem Begriff „starr zur Rolle“ ist hier gemeint, dass das Zufuhrmittel z.B. über einen geeigneten Rahmen oder ein Gestell mit den Rollen gekoppelt ist und relativ zu den Rollen unbeweglich ist. Die Stauchung kann vorteilhaft über die Zufuhrgeschwindigkeit des Zufuhrmittels erreicht werden, mit der das Zufuhrmittel den Dichtungsstrang der ersten und der zweiten Rolle zuführt, indem diese nämlich bevorzugt größer als die Umfangsgeschwindigkeiten der ersten und der zweiten Rolle eingestellt wird. In manchen Anwendungsfällen bzw. bei manchen Materialien kann es auch vorteilhaft sein, die Zufuhrgeschwindigkeit des Zufuhrmittels kleiner oder gleich einzustellen. Grundsätzlich bevorzugt ist die Zufuhrgeschwindigkeit daher variabel einstellbar. Demnach ist das Werkzeug derart eingerichtet, um die Zufuhrgeschwindigkeit des Zufuhrmittels (360) variabel anzupassen bzw. einzustellen. Die Umfangsgeschwindigkeiten der ersten und der zweiten Rolle entsprechen den Geschwindigkeiten mit denen sich die Seitenflächen des Dichtungsstrangs an der ersten bzw. der zweiten Rolle vorbei bewegen, und bestimmen somit die Geschwindigkeit in der der Dichtungsstrang appliziert bzw. befestigt wird. Die Umfangsgeschwindigkeiten der ersten und zweiten Rolle sind dabei im Wesentlichen gleich groß. Wenn die Zufuhrgeschwindigkeit größer ist als die Applikationsgeschwindigkeit kann der Strang (vorzugsweise aber nur wenig) gestaucht werden, was zum Herstellen einer besonders dauerhaften Befestigung am Karosserieteil vorteilhaft ist. So kann nämlich selbst bei Fertigungsschwankungen verhindert werden, dass der Dichtungsstrang gedehnt am Karosserieteil befestigt wird, was zu einem Ablösen des Dichtungsstrangs führen kann. Ein Anordnen der Zufuhrmittel starr relativ zum Rahmen des Werkzeugs führt dazu, dass die zum Stauchen aufgewendete Kraft zumindest teilweise vom Rahmen aufgenommen werden kann, so dass der Industrieroboter auch bezüglich dieser Kraft entlastet wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein System zum Befestigen eines Dichtungsstrangs an einem Karosserieteil eines Fahrzeugs bereitgestellt, das einen Industrieroboter, insbesondere einen Gelenkroboter, bevorzugt einen sensitiven bzw. taktilen (Gelenk-)Roboter und besonders bevorzugt einen sensitiven bzw. taktilen Leichtbauroboter mit zumindest einem Roboterarm aufweist, der mit einem erfindungsgemäßen Werkzeug – wie oben erläutert – ausgerüstet ist. Zudem weist das System ein Fördermittel auf, zur Nachschubförderung des Dichtungsstrangs zum Werkzeug, wobei das Fördermittel eine Steuerung zur automatischen Anpassung einer Nachschubfördergeschwindigkeit des Dichtungsstrangs zum Werkzeug umfasst. Durch das Verwenden eines erfindungsgemäßen Werkzeugs lässt sich ein vorgefertigter Dichtungsstrang mit einem besonders leichten und flexiblen, insbesondere einem besonders leichten und flexiblen Gelenkroboter bevorzugt einem sensitiven bzw. taktilen (Gelenk-)Roboter und besonders bevorzugt einem sensitiven bzw. taktilen Leichtbauroboter anbringen. Durch eine Steuerung der Nachschubfördergeschwindigkeit des Dichtungsstrangs zum Werkzeug kann die am Werkzeug anliegende und somit vom Werkzeug zu tragende Last, die durch das Gewicht des Dichtungsstrangs hervorgerufen wird, minimiert werden.
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Besonders bevorzugt ist es insbesondere, dass die Steuerung des Fördermittels die Nachschubfördergeschwindigkeit anpasst als Funktion einer Geschwindigkeit, mit der das Werkzeug den Dichtungsstrang am Karosserieteil befestigt, und als Funktion einer Bewegung des Werkzeugs im Raum relativ zu einer Position des Fördermittels. Somit kann sichergestellt werden, dass die am Werkzeug anliegende Last, die durch den Dichtungsstrang hervorgerufen wird, während des Betriebs des Systems minimal ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Nachschubfördergeschwindigkeit so angepasst, dass die Länge eines zwischen dem Werkzeug und dem Fördermittel zur Nachschubförderung angeordneten Abschnitts des Dichtungsstrangs optimiert wird im Hinblick auf die vom Werkzeug zu tragende Last des Dichtungsstrangs. Hierbei ist es besonders bevorzugt, dass der Dichtungsstrang zwischen dem Werkzeug und dem Fördermittel frei hängend angeordnet ist. Hierbei kann ein Kettenlinien-Algorithmus zum Einsatz kommen, um die vom Werkzeug zu tragende Last zu minimieren.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt zum Befestigen eines vorgefertigten Dichtungsstrangs an einem Karosserieteil eines Fahrzeugs. Ein Werkzeug oder ein System – wie oben erläutert – wird bereitgestellt. Ein Abschnitt des Dichtungsstrangs und einer Kante des Karosserieteils wird zwischen der ersten und der zweiten Rolle des Werkzeugs derart aufgenommen, dass die erste und die zweite Rolle zwei entgegengesetzt wirkende Anpresskräfte sowohl auf den vorgefertigten Dichtungsstrang als auch auf das Karosserieteil aufbringen. Das Werkzeug wird dann in eine zumindest abschnittsweise senkrecht zu den Anpresskräften verlaufende Bewegungsrichtung entlang des Karosserieteils bewegt.
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Besonders bevorzugt weist das Verfahren weiterhin ein Bereitstellen des Dichtungsstrangs mit mindestens einem Klebeelement auf. Das mindestens eine Klebeelement wird durch das Anpressen des Dichtungsstrangs an das Karosserieteil verklebt. Insbesondere kann durch die vorteilhafte Ausgestaltung des Werkzeugs eine hohe, für eine dauerhafte Klebeverbindung nötige Anpresskraft bereitgestellt werden, wobei die hohe Anpresskraft vom Werkzeug aufgenommen wird, und nicht extern, insbesondere nicht von einem Industrieroboter, aufgenommen werden muss.
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4. Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
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Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren genauer erläutert. Hierbei zeigt:
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1 eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels für ein System gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2A eine schematische Darstellung eines Aspekts einer Ausführungsform für ein Werkzeug gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2B eine schematische Darstellung eines Aspekts eines Ausführungsbeispiels für ein Werkzeug gemäß der vorliegenden Erfindung;
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3 eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines Werkzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung;
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4A eine gedrehte Seitenansicht eines Ausschnitts der Ausführungsform gemäß 3;
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4B eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts der Ausführungsform der 3;
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4C eine Draufsicht auf einen Ausschnitt des Ausführungsbeispiels der 3;
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5 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Systems gemäß der vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes System. Das System 100 weist ein Reservoir 150 eines vorgefertigten Dichtungsstrangs 110 auf. Das Reservoir 150 ist als eine so genannte "Endlosrolle“ ausgebildet, welche einen vorgefertigten Dichtungsstrang mit einer im Vergleich zu der für ein einzelnes Karosserieteil 140 eines Fahrzeugs benötigten Länge sehr große Länge an Dichtungsstrang bereitstellt. Das System weist weiterhin ein Gerüst 160, bzw. ein Podest oder Gestell auf. Am Gerüst 160 ist ein Fördermittel 120 angeordnet. Der Dichtungsstrang 110 verläuft vom Reservoir 150 über das Gerüst 160 zum Fördermittel 120. Das Fördermittel fördert den Dichtungsstrang 110 vom Reservoir 150. In anderen Ausführungsformen kann das Reservoir 150 auch auf gleicher Höhe mit dem Fördermittel, über dem Fördermittel oder integral mit dem Fördermittel ausgebildet sein.
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Das System weist weiterhin einen am Gerüst 160 befestigten Industrieroboter, der als sensitiver bzw. taktiler Gelenkroboter 130 ausgebildet ist, auf. Der Gelenkroboter weist eine Mehrzahl von Armen auf und die Achsen des Gelenkarmroboters sind mit Sensoren zur Erfassung der an den Achsen wirkenden Kräfte und/oder Drehmomente versehen. An einem freien Ende eines äußeren Gelenkarms ist ein erfindungsgemäßes Werkzeug als Effektor (in 1 nicht gezeigt) befestigt. Das Fördermittel 120 fördert den Dichtungsstrang 110 zum Werkzeug. Die Nachschubfördergeschwindigkeit, mit der das Fördermittel den Dichtungsstrang an das Werkzeug fördert wird mittels einer Steuerung des Fördermittels 120 automatisch angepasst. Die Steuerung ist in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel integral mit dem Fördermittel 120 ausgebildet. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen ist die Steuerung separat ausgebildet.
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Der Industrieroboter 130 positioniert das Werkzeug so an einer Kante des Karosserieteils 140, dass diese zwischen der ersten und der zweiten Rolle des Werkzeugs angeordnet ist. Eine Kante eines Karosserieteils 140 kann beispielsweise durch eine dem Umriss einer Vordertür verlaufende Kante 145 oder auch eine dem Umriss einer Hintertür folgende Kante 146 sein.
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Der Roboter 130 bewegt das Werkzeug und die erste und die zweite Rolle bringen zwei entgegengesetzt wirkende Anpresskräfte sowohl auf den Dichtungsstrang 110 als auch auf die Kante des Karosserieteils 140 auf. Die Kante und damit die Bewegungsrichtung verlaufen dabei zumindest in Abschnitten der Kante senkrecht zu den Anpresskräften.
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In einer Ausführungsform weist das System 100 zudem Schneidemittel auf, die den Dichtungsstrang 110 gemäß einer für das Karosserieteil 140 vorbestimmten Länge schneiden. Diese können z.B. mit oder am Fördermittel 120 ausgebildet sein.
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2A veranschaulicht das durch das erfindungsgemäße Werkzeug realisierte Prinzip des Aufbringens entgegengesetzt wirkender Anpresskräfte. 2A zeigt eine schematische Darstellung eines Teils eines erfindungsgemäßen Werkzeugs 200. Das Werkzeug 200 weist eine erste Rolle 210 und eine zweite Rolle 220 auf, welche lediglich schematisch dargestellt sind. Zwischen den Rollen 210, 220 ist eine Kante 245 eines T-förmigen Flansches 246 eines Karosserieteils aufgenommen. Um die Kante 245 herum ist zwischen der ersten Rolle 210 und der zweiten Rolle 220 ein vorgefertigter Dichtungsstrang 250 angeordnet. Der vorgefertigte Dichtungsstrang 250 kann wie gezeigt als Profilstrang ausgebildet sein, d.h. ein bestimmtes Querschnittsprofil aufweisen. Dies kann ein komplexes, an die jeweiligen Anforderungen angepasstes Profil sein. Das Profil kann dabei, wie in 2A und 2B gezeigt, beidseits der Kante 245 angeordnet sein, d.h. einen U-förmigen Querschnitt haben und die Kante zwischen den Stegen der U-Form aufnehmen. In einer anderen Ausführungsform ist das Profil lediglich auf einer Seite der Kante 245 angeordnet. Beispielhaft kann das Profil einen schlauchförmigen Hohlraum aufweisen, der zur Kontaktierung einer Seite der Kante 245 vorgesehen ist.
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Bevorzugt weist der Dichtungsstrang 250 ein Klebeelement 251 auf. Das Klebeelement 251 ist für eine Klebeverbindung des Dichtungsstrangs 250 mit der Kante 245 des Karosserieteils vorgesehen.
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Die Rollen 210 und 220 bringen zwei entgegengesetzt wirkende Anpresskräfte auf den vorgefertigten Dichtungsstrang 250 auf, so dass dieser an die Kante 245 gepresst wird. Die Anpresskräfte sind hierbei schematisch durch zwei Pfeile dargestellt. Insbesondere wird durch die Anpresskraft der ersten und der zweiten Rolle 210, 220 das Klebeelement 251 des Dichtungsstrangs 250 aktiviert, so dass eine dauerhafte Klebeverbindung zwischen dem Dichtungsstrang 250 und der Kante 245 hergestellt wird. Die zwei Rollen 210 und 220 sind so am Rahmen 240 des Werkzeugs gehalten, dass die entgegengesetzt wirkenden Kräfte vom Rahmen 240 aufgenommen werden und nach außen hin im Gleichgewicht sind.
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Die erste und zweite Rolle 210, 220 weisen Drehachsen auf, die in der Zeichnungsebene der 2A senkrecht nach oben verlaufen, so dass sich das Werkzeug senkrecht zur Zeichnungsebene bewegen lässt, wobei die erste und die zweite Rolle 210, 220 dabei entlang des Dichtungsstrangs und der dazwischen angeordneten Kante 245 abrollen.
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2B zeigt eine weitere Ausführungsform 201 eines erfindungsgemäßen Werkzeugs. Gleiche Bezugsziffern in 2A und 2B bezeichnen dabei gleiche Elemente. Die erste und die zweite Rolle 211, 221 gemäß der Ausführungsform 201 weisen bevorzugt Rollflächen 212 bzw. 222 auf, die dem seitlichen Profil des Dichtungsstrangs 250 angepasst sind. So können die entgegengesetzt wirkenden Anpresskräfte besonders gleichmäßig auf den Dichtungsstrang 250 und dessen Klebeelement 251 aufgebracht werden, so dass eine besondere gleichmäßige Verklebung mit der Kante 245 erzielt werden kann.
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2B illustriert zudem einen weiteren bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung. Zusätzlich zu der ersten Rolle 211 und der zweiten Rolle 221 ist eine dritte Rolle 230 vorgesehen, wiederum lediglich schematisch dargestellt. Die dritte Rolle kann, wie die erste Rolle 211 und die zweite Rolle 221, eine an das zu kontaktierende Profil des Dichtungsstrangs angepasste Rollfläche 232 haben. Selbstverständlich ist die Möglichkeit der Profilierung der Rollen unabhängig von der verwendeten Anzahl der Rollen. Die Drehachse der dritten Rolle 230 ist bevorzugt senkrecht zu den Drehachsen der ersten und der zweiten Rolle 211, 221 und zudem senkrecht zur Bewegungsrichtung des Werkzeugs 201 und damit in der Zeichenebene der 2B waagrecht angeordnet. Mittels der dritten Rolle 230 kann die korrekte vertikale Positionierung des Dichtungsstrangs 250 an der Kante 245 des Karosserieteils sichergestellt werden, wie im Zusammenhang mit 4A erläutert.
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3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform 300 eines Werkzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Werkzeug 300 weist eine erste Rolle 310 und eine zweite Rolle 320 auf, deren Drehachsen parallel ausgerichtet sind und in 3 in der Zeichenebene vertikal verlaufen. Zwischen den beiden Rollen 310, 320 verläuft der vorgefertigte Dichtungsstrang 350 im Wesentlichen senkrecht zur Ebene, die von den beiden Drehachsen der ersten und zweiten Rolle 310, 320 aufgespannt wird, d.h. in 3 im Wesentlichen in horizontaler Richtung in der Zeichenebene. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist die ebenfalls zwischen der ersten und zweiten Rolle 310, 320 verlaufende Kante eines Karosserieteils in 3 nicht gezeigt.
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Der Dichtungsstrang 350 wird vom Werkzeug über ein Annahmeelement 383 eines Führungsmittels 380, das den Dichtungsstrand durch das Werkzeug führt, angenommen. Das Annahmeelement nimmt den von außen kommenden Dichtungsstrang 350 an, und führt ihn zum Zufuhrmittel 360 des Werkzeugs 300. Das Zufuhrmittel 360 wiederum führt den Dichtungsstrang 360 der ersten und zweiten Rolle 310, 320 zu. Das Zufuhrmittel 360 weist zwei im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete Zufuhrrollen 361 und 362 auf. Die Zufuhrrolle 361 ist mit einem Antrieb versehen, der die Zufuhrrolle 361 antreibt und damit die Zufuhrgeschwindigkeit bestimmt, mit der der Dichtungsstrang 350 vom Zufuhrmittel 360 der ersten und zweiten Rolle 310, 320 zugeführt wird. Der Antrieb wird durch eine Steuerung der Zufuhrmittel 360 gesteuert. Die Steuerung ist so eingerichtet, dass die Differenzgeschwindigkeit zwischen Zufuhrmittel 360 und der Umfangsgeschwindigkeiten der ersten und der zweiten Rolle 310, 320 variabel einstellbar ist. Hierdurch ist eine gezielte Stauchung, Dehnung oder neutrale Applikation möglich.
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Die Führungsmittel 380 des Werkzeugs weisen weiterhin Mittel auf, um den Dichtungsstrang 350 zwischen Zufuhrmittel 360 und der ersten und zweiten Rolle 310, 320 zu führen. Hierzu sind beispielhaft eine Umlenkrolle 381 mit einem Schutzblech, sowie ein Umlenkblech 382 vorgesehen. Vorteilhaft führen die Rollen 361, 362 den Strang schräg und gebogen zu den Rollen 310 und 320, um das Profil zu öffnen, so dass die Klebefläche erst beim Anpressen an die Karosserie angelegt wird.
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Durch ein Bewegen des Werkzeugs 300 entlang der Bewegungsrichtung 305 des Werkzeugs, die in 3 in der Zeichnungsebene nach rechts verläuft (durch den gestrichelten Pfeil verdeutlicht), kann der Dichtungsstrang am Karosserieteil entlang der Bewegungsrichtung befestigt werden. Die Bewegungsrichtung 305 ist im Allgemeinen senkrecht zu den Drehachsen der ersten und zweiten Rolle 310, 320, insbesondere senkrecht zur von den Drehachsen aufgespannten Ebene. Die Umfangsgeschwindigkeiten der ersten und der zweiten Rolle 310, 320 werden dabei im Wesentlichen durch die Geschwindigkeit der Bewegung des Werkzeugs 300 entlang der Bewegungsrichtung 305 des Werkzeugs 300 bestimmt, d.h. die Rollen 310, 320 sind selbst nicht angetrieben. Die Zufuhrmittel 360 steuern die Zufuhrgeschwindigkeit, mit der der Dichtungsstrang über die Führungsmittel 380 der ersten und der zweiten Rolle 310, 320 zugeführt wird so, dass der Dichtungsstrang zwischen dem Zufuhrmittel 360 und der ersten und zweiten Rolle 310, 320 gestaucht wird. Bevorzugt wird die Zufuhrgeschwindigkeit so gesteuert, dass diese größer ist als die Umfangsgeschwindigkeiten der ersten und der zweiten Rolle 310, 320, wobei Letztere im Wesentlichen gleich groß sind.
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Die erste und die zweite Rolle 310, 320 sind relativ aufeinander zu beweglich eingerichtet. Der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Rolle 310, 320, in dem der Dichtungsstrang 350 aufgenommen wird ist also veränderlich bzw. einstellbar. Hierfür ist eine Steuereinheit 390, insbesondere eine Kinematik, im Werkzeug vorgesehen, die den Abstand zwischen der ersten und der zweiten Rolle 310, 320 steuert. So kann z.B. zunächst ein Anfangsabschnitt des Dichtungsstrangs 350 bei einem großen Abstand zwischen der ersten und der zweiten Rolle 310, 320 aufgenommen werden, ohne dass dieser Anfangsabschnitt unmittelbar an eine Kante angepresst wird. Erst nach Sicherstellung einer korrekten Positionierung des Dichtungsstrang 350 um die Kante können dann die erste und die zweite Rolle 310, 320 relativ zueinander in eine zueinander nahe Stellung bewegt werden, so dass der Dichtungsstrang an die Kante gepresst und eine Kraft aufgebracht wird. In einer Ausführungsform sind die erste und die zweite Rolle 310, 320 durch eine gleichartige Bewegung der ersten und der zweiten Rolle 310, 320 auf einer Verbindungslinie zwischen diesen aufeinander zu beweglich eingerichtet.
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Das Werkzeug 300 gemäß 3 weist zudem eine dritte Rolle 330 auf, so dass der Dichtungsstrang zwischen der dritten Rolle 330 und der Kante des Karosserieteils angeordnet werden kann. So kann ein guter Formschluss zwischen den Rollen 310, 320, 330 und dem dazwischen angeordneten Dichtungsstrang erzielt werden.
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4A zeigt einen Ausschnitt einer Seitenansicht der Ausführungsform 300 gemäß 3, gesehen in Richtung des Pfeils 305 der 3. Wie in 4A gezeigt, ist ein Abschnitt des Dichtungsstrangs 350 im Werkzeug 300 in einem Raum zwischen der ersten Rolle 310 und der zweiten Rolle 320 angeordnet. Der Dichtungsstrang ist dabei in 4A zur Veranschaulichung unkomprimiert dargestellt. Dieser Raum ist in einer parallel zur Drehachse der ersten und der zweiten Rolle 310, 320 verlaufenden Richtung, d.h. in 4A nach unten, nicht abgedeckt. Der Dichtungsstrang 350 und die Kante des Karosserieteils können so von unten zwischen die erste und die zweite Rolle 310, 320 eingeführt werden.
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Die erste Rolle 310 ist über ein Bügelelement 341 an einem Rahmen 340 des Werkzeugs befestigt. Auch die zweite Rolle 320 ist an dem Rahmen 340 befestigt. Die erste und die zweite Rolle 310, 320 sind dabei so am Rahmen 340 befestigt, dass dieser die entgegengesetzt wirkenden Anpresskräfte der beiden Rollen 310, 320, die auf einer senkrecht zu den Drehachsen der ersten und der zweiten Rolle 310, 320 verlaufenden Verbindungslinie wirken, aufnimmt. Der Rahmen 340 stellt einen Kraftschluss für die Anpresskräfte bereit, so dass die Anpresskräfte nach außen hin im Gleichgewicht sind. Insbesondere werden die Anpresskräfte nicht vom Werkzeug 300 nach außen hin, d. h. an einen Industrieroboter, an dem das Werkzeug 300 angebracht ist, weitergeleitet. Diese Besonderheit erlaubt es vorteilhaft auf die Verwendung von schweren Standard-Industrierobotern zu verzichten und ermöglicht stattdessen die Verwendung von taktilen bzw. sensitiven Gelenkarmrobotern, die ansonsten häufig nicht die notwendigen seitlichen Presskräfte aufbringen können. Das Abfahren der Kante des Karosserieteils über den Gelenkarmroboter kann dabei derart erfolgen, dass eine vorbestimmte Anpresskraft des Werkzeugs an die Kante nicht überschritten wird. Dem Fachmann ist klar, dass mit der Anpresskraft des Werkzeugs die Kraft gemeint ist, mit der der Roboter das (gesamte) Werkzeug an bzw. über das Karosserieteil fährt. Hiervon zu unterscheiden sind die Anpresskräfte der ersten und zweiten Rolle 310, 320, die aufgrund des konstruktiven Aufbaus des Werkzeugs nach außen im Gleichgewicht sind. Diese Anpresskräfte müssen in der Regel erheblich höher sein, als die Kraft, mit der das Werkzeug in Kontakt mit der Karosserie gehalten wird bzw. mit der das Werkzeug während des Abfahrens an das Karosserieteil geführt wird, da diese Anpresskräfte für das Befestigen des Dichtungsstrangs maßgeblich sind.
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Die optionale dritte Rolle 330 ist über ein Halteelement 342 bevorzugt starr mit dem Werkzeug verbunden. Die Kraft, die durch den Kontakt der dritten Rolle 330 mit dem Dichtungsstrang 350 senkrecht zur Bewegungsrichtung 305 des Werkzeugs 300 und senkrecht zur Drehachse der dritten Rolle 330 auf die dritte Rolle 330 übertragen wird, wird somit bevorzugt nach außen, z.B. an einen Industrieroboter, der mit dem Werkzeug 300 ausgerüstet ist, weitergeleitet. So kann über die in diese Richtung verlaufende nach außen weitergeleitete Kraft darauf zurückgeschlossen werden, wie tief die Kante des Karosserieteils in den Raum zwischen der ersten und der zweiten Rolle 310, 320 eindringt, so dass die korrekte Eindringtiefe gesteuert werden kann
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Die 4B und 4C zeigen weitere Ansichten von Ausschnitten des Werkzeugs 300 gemäß der Ausführungsform der 3. 4B ist dabei eine perspektivische Seitenansicht und 4C ist eine Draufsicht. Der Rahmen 340 weist bevorzugt ein T-förmiges Profil auf, wobei ein Ende des T-förmigen Profils mit der Steuereinheit 390 verbunden ist. Am gegenüberliegenden Ende des T-förmigen Profils ist mittig in Bewegungsrichtung eine Nut angebracht, durch die das Bügelelement 341 verläuft. Das Bügelelement 341 ist um eine Achse, die parallel zur Drehachse der ersten Rolle 310 verläuft, drehbar. Die Drehung des Bügelelements 341 wird durch eine Feder 345, insbesondere eine als Druckfeder ausgebildete Schraubenfeder, beeinflusst. Die Feder verbindet das Bügelelement 341 mit dem Rahmen 340 an der Oberseite des T-förmigen Profils, wobei die Feder so vorgespannt ist, dass sie die erste Rolle 310 in die Anpressrichtung der ersten Rolle 310 drückt. Die Anpressrichtung verläuft im Wesentlich senkrecht zur Drehachse der ersten Rolle 310 und im Wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Werkzeugs 300. Die zweite Rolle 320 ist auf ähnliche Weise mit dem Rahmen 340 verbunden, kann jedoch in einer alternativen Ausführungsform auch starr mit dem Rahmen 340 verbunden sein.
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5 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Systems 500 gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Werkzeug 501 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das System 500 weist ein Fördermittel 530 auf, das gegenüber dem Werkzeug 501 erhöht angeordnet ist. Das Fördermittel 530 fördert einen Dichtungsstrang 550 zum Werkzeug 501. Der Dichtungsstrang ist dabei freihängend angeordnet. Eine solche freihängende Linie wird üblicherweise als Kettenlinie bezeichnet. Es ist vorteilhaft, wenn der Dichtungsstrang 550 neben einen vom Fördermittel 530 aus herabhängenden Abschnitt 570 auch einen vom Werkzeug 501, insbesondere dem Zufuhrmittel des Werkzeugs 501, herabhängenden Abschnitt 580 aufweist. So kann sichergestellt werden, dass stets eine ausreichende Menge an Dichtungsstrang dem Werkzeug 501 zur Verfügung steht. Gleichzeitig ist es dabei nachteilig, dass das Werkzeug 501 die Last des Abschnitts 580 des Dichtungsstrangs 550 tragen muss, welche über das Werkzeug 501 wiederrum an den Industrieroboter, der mit dem Werkzeug ausgerüstet ist, weitergeleitet wird und von Letzterem damit zu tragen ist. Dies gilt insbesondere, wenn sogenannte sensitive bzw. taktile Leichtbauroboter zum Einsatz kommen, die wie Eingangs erwähnt besonders vorteilhaft sind, im Vergleich zu großen und schwereren Robotern.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die Nachschubfördergeschwindigkeit, mit der das Fördermittel 530 den Dichtungsstrang 550 an das Werkzeug 501 fördert, von einer Steuerung des Fördermittels gesteuert. Die Fördergeschwindigkeit wird dabei automatisch angepasst. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Steuerung derart angepasst, dass die Länge des Abschnitts 580 des Dichtungsstrangs 550 in einem vorbestimmten Längenbereich liegt. Bevorzugt beträgt der vorbestimmte Bereich 5–80 cm, besonders bevorzugt 10–50 cm, insbesondere 10–40 cm oder 10–20cm. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Nachschubfördergeschwindigkeit angepasst als eine Funktion einer Bewegung des Werkzeugs 501 im Raum relativ zu einer Position des Fördermittels 530. Damit kann die Länge des Abschnitts 580 der veränderten Raumposition des Werkzeugs relativ zur Position des Fördermittels angepasst werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Nachschubfördergeschwindigkeit weiterhin eine Funktion der Geschwindigkeit, mit der das Werkzeug 501 den Dichtungsstrang 550 am Karosserieteil befestigt. Somit kann der Tatsache Rechnung getragen werden, dass der Dichtungsstrang am Werkzeug 501 „verbraucht“ wird, d.h. bei einer verringerten Arbeitsgeschwindigkeit des Werkzeugs wird auch die Nachschubfördergeschwindigkeit verringert und umgekehrt. Somit kann die Länge des Abschnitts 580 entsprechend dem „Verbrauch“ durch das Werkzeug 501 angepasst werden. In einer anderen Ausführungsform wird die Nachschubfördergeschwindigkeit so angepasst, dass die Länge des zwischen dem Werkzeug, insbesondere dem Zufuhrmittel des Werkzeugs, und dem Nachschubförderungsmittel angeordneten Abschnitts des Dichtungsstrangs 550 optimiert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- System
- 110
- Dichtungsstrang
- 120
- Fördermittel
- 130
- Industrieroboter
- 140
- Karosserieteil
- 145
- dem Umriss einer Vordertür folgende Kante
- 146
- dem Umriss einer Hintertür folgende Kante
- 150
- Reservoir eines vorgefertigten Dichtungsstrangs
- 160
- Gerüst
- 200,201
- Werkzeug
- 210, 211
- erste Rollen
- 220, 221
- zweite Rollen
- 212, 222
- Rollflächen einer ersten bzw. zweiten Rolle
- 230
- dritte Rolle
- 232
- Rollfläche einer dritten Rolle
- 240
- Rahmen
- 246
- T-Flansch eines Karosserieteils
- 245
- Kante eines Karosserieteils
- 250
- vorgefertigter Dichtungsstrang
- 251
- Klebelement eines vorgefertigten Dichtungsstrangs
- 300
- Werkzeug
- 305
- Bewegungsrichtung
- 310
- erste Rolle
- 320
- zweite Rolle
- 330
- dritte Rolle
- 340
- Rahmen
- 341
- Bügelelement
- 342
- Befestigungselement
- 345
- Feder
- 350
- Dichtungsstrang
- 360
- Zufuhrmittel
- 361, 362
- Zufuhrrollen
- 380
- Fördermittel
- 381
- Umlenkrolle
- 382
- Umlenkblech
- 383
- Annahme für Dichtungsstrang
- 390
- Steuereinheit
- 500
- System
- 501
- Werkzeug
- 550
- Dichtungsstrang
- 530
- Fördermittel
- 570
- von Fördermittel zu tragender Abschnitt des Dichtungsstrangs
- 580
- von Werkzeug zu tragender Abschnitt des Dichtungsstrangs
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2011/134994 A1 [0005]
- US 4620354 [0006]
- DE 102004035205 A1 [0007]
