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Die Erfindung betrifft ein Handwerkzeug zum vereinfachten Setzen von Stopfen in Öffnungen in einem Karosseriebauteil. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Setzen von Stopfen in eine Öffnung in einem Karosseriebauteil unter Verwendung des Handwerkzeugs.
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Damit bei Karosseriebauteilen nach dem Lackieren der flüssige Lack wieder schnell aus den Hohlräumen abfließen kann, werden diese mit zahlreichen, teilweise bis zu mehreren Hundert Öffnungen versehen. Auch zum Setzen von Schweißpunkten sind Löcher vorzusehen. Durch diese Öffnungen kann zudem Wachs in die Hohlräume eingespritzt werden, um das Karosseriebauteil zu versiegeln. Sämtliche Öffnungen müssen während der Montage wieder verschlossen werden, um das Eindringen von Feuchtigkeit bzw. Wasser zu verhindern und das Fahrzeug während des Betriebs vor Korrosion zu schützen. Die Öffnungen werden mit sogenannten Stopfen aus Kunststoff verschlossen, welche es in verschiedenen Durchmessern gibt. Die Stopfen werden von Mitarbeitern zumeist per Hand in die Öffnungen eingesetzt.
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Diese Handhabung birgt verschiedene Nachteile. Für den die Stopfen setzenden Mitarbeiter ist die Arbeit unergonomisch, da er sich bücken und strecken muss, um die Stopfen zu setzen. Zudem kostet es einiges an Kraft den Stopfen in die jeweilige Öffnung zu drücken, was auf Dauer sehr anstrengend ist. Dies kann zu einer nachlassenden Konzentration und somit zu größerer Fehleranfälligkeit führen. Da je nach Fahrzeugmodell bis zu mehrere Hundert Stopfen zu setzen sind, werden diese über die ganze Produktion verteilt immer wieder, von verschiedenen Mitarbeitern an unterschiedlichen Stationen positioniert. Dies erfordert viele Handgriffe, die von unzähligen verschiedenen Mitarbeitern unter erheblicher Einarbeitungszeit gelernt werden müssen.
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Durch die verschiedenen Durchmesser der Stopfen besteht die Möglichkeit, dass diese im Einzelfall falsch gesetzt werden. Es kann auch nicht ausgeschlossen werden, dass der jeweilige Stopfen zwar an der richtigen Stelle platziert, allerdings nicht mit genügend Kraft in die Karosse gedrückt wird und somit nicht vollständig abdichtet oder sogar während der Fahrt herausfällt. Auch können einzelne Stopfen schlicht vergessen werden. Dadurch kann Feuchtigkeit oder Wasser in die Karosserie eindringen und zu Korrosion führen.
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Schließlich handelt es sich bei den Öffnungen um scharfkantige Löcher, an denen sich der Arbeiter beim Einsetzen der Stopfen verletzten könnte.
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Es gibt auch robotergestützte Verfahren zum Einsetzen der Stopfen. Jedoch kann dabei an der Setzeinrichtung des Handwerkzeugs selbst immer nur ein Stopfen aufgenommen werden. Ferner muss sie nach dem Setzten jedes Stopfens zum Nachlademagazin zurückgefahren werden. Dadurch geht viel Zeit verloren.
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Auch arbeitet das Handwerkzeug mit Vakuum bzw. Druckluft und benötigt neben dem Stromanschluss auch noch eine Luftversorgung. Druckluft im Allgemeinen ist in der Bereitstellung sehr energieintensiv. Ferner besteht durch die notwendige Verwendung von Druckluftschläuchen die Gefahr des Hängenbleibens bzw. Darüberstolperns, d. h. Verletzungsgefahr.
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Auch ist nachteilig, dass der üblicherweise verwendete Vakuumkopf des Handwerkzeugs nicht auswechselbar ist. Somit kann immer nur ein bestimmter Stopfen mit dem zum Vakuumkopf passenden Durchmesser verwendet werden. Nach dem Setzen des Stopfens wird ferner auf den passenden Sitz vertraut, ohne eine Nachprüfung bereit zu stellen. Sollte der Stopfen nicht halten, kann, wie beschrieben, Feuchtigkeit eindringen.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Handwerkzeug bereit zu stellen, mit dem Stopfen ohne ständiges Nachladen und mit vordefinierbarer Setzkraft gesetzt werden können, so dass ein dauerhafter Sitz der Stopfen gewährleistet und ein Vergessen eines Stopfensetzens ausgeschlossen wird. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereit zu stellen, mit dem die Stopfen durch das Handwerkzeug schneller, sicherer und ergonomischer gesetzt werden können.
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Diese Aufgaben werden durch die Merkmalskombination der jeweiligen Ansprüche 1 und 10 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird ein Handwerkzeug zum Setzen von Stopfen in Öffnungen in einem Karosseriebauteil mit einer Setzeinrichtung bereit gestellt, an der ein Stopfenmagazin mit einer Vielzahl von aufgereihten Stopfen angeordnet ist, die mittels der Setzeinrichtung nachladefrei unmittelbar nacheinander in die jeweiligen Öffnungen des Karosseriebauteils setzbar sind, wobei die Stopfen aus dem in der Setzeinrichtung aufgenommenen Stopfenmagazin über einen Antriebseinheit in vordefinierten Schritten ausschiebbar sind, wobei am Handwerkzeug ein Handabzug angeordnet ist, über den die Antriebseinheit ansteuerbar ist, so dass die Stopfen in vordefinierte Ausschubpositionen bewegbar sind. Der Handabzug ermöglicht zum Einen ein sicheres Greifen und Halten des Handwerkzeugs, zum Anderen kann über den Abzug unmittelbar die Antriebseinheit gesteuert werden.
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Der Handabzug ist in einer vorteilhaften Ausführungsform vorzugsweise als Einhandgriff mit Fingerabzug ausgebildet, wobei eine Betätigung des Fingerabzugs ein Steuersignal an einen Motor der Antriebseinheit auslöst. Als Fingerabzug wird vorliegend eine Betätigungseinrichtung mit einem Abzug definiert, wie sie von Werkzeugen wie Akkuschraubern, Bohrmaschinen oder Handfeuerwaffen bekannt sind. Durch die Verwendung eines Einhandgriffes verbleibt die zweite Hand zum Führen und Ansetzen des Handwerkzeugs an das Karosserieteil.
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Günstig ist ferner, dass als Ausschubpositionen zumindest eine erste und eine zweite Ausschubposition vorgesehen sind. In der ersten Ausschubposition ist der im Stopfenmagazin vorderste Stopfen in einer Setzstellung. In der zweiten Ausschubposition ist der vorderste Stopfen aus dem Stopfenmagazin heraus gedrückt und in die Öffnung am Karosserieteil gesetzt. Die zwei Ausschubpositionen ermöglichen eine Vorbereitungshandlung zum Vorpositionieren des Stopfens in dem Handwerkzeug, der in dieser Position in die Öffnung am Karosserieteil einsetzbar ist und erst anschließend in die zweite Ausschubpositionen aus dem Stopfenmagazin heraus gedrückt wird. Die Wahrscheinlichkeit einer Fehlbedienung oder schrägen und mithin mangelhaften Setzposition wird dadurch deutlich verringert.
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Die jeweiligen Ausschubpositionen werden vorzugsweise durch den Fingerabzug gesteuert, wobei die Antriebseinheit den Motor, ein Antriebselement und einen beweglichen Schlitten umfasst, und die jeweilige Ausschubposition durch eine Position des Schlittens bestimmt wird. Der Schlitten ist über den das Antriebselement antreibenden Motor bewegbar. Als Antriebselement kann beispielsweise eine Spindel verwendet werden.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Handwerkzeug eine Stopfenzähleinrichtung aufweist, welche die Anzahl der aus dem Stopfenmagazin herausgedrückten Stopfen zählt und anzeigt. Die Stopfenzähleinrichtung ist elektronisch oder mechanisch ausgeführt und zeigt die aus dem Stopfenmagazin gedrückte Stopfenanzahl auf einem Display oder einer analogen Anzeige. Die entsprechende Zählabtastung erfolgt über aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren, beispielsweise einer sensorischen Positionserfassung des Schlittens. Durch die Zählung und Wiedergabe der Anzahl ausgeschobener Stopfen kann ein Abgleich mit der Anzahl der Öffnungen erfolgen und somit sichergestellt werden, dass alle Öffnungen mit Stopfen versehen sind.
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In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass an einem Auslass der Setzeinrichtung eine umlaufende elastische Lippe vorgesehen ist, welche die Stopfen in dem Stopfenmagazin hält und durch eine axiale Bewegung der Stopfen in axialer Richtung des Handwerkzeugs elastisch umbiegbar ist. Die Integration des Stopfenmagazins und der Setzeinrichtung ermöglicht es, eine Vielzahl von Stopfen nacheinander zu setzen, ohne dass die Setzeinrichtung immer wieder einen einzelnen Stopfen aufnehmen muss. Durch eine passgenaue Führung der Stopfen im Stopfenmagazin ist eine gerade und ideal geführte Ausschiebung gewährleistet. Die Integration der elastischen Lippe gewährleistet einen sicheren Verbau der Stopfen an der jeweiligen Öffnung und hält den jeweils nachfolgenden Stopfen im Stopfenmagazin zurück. Durch die Elastizität erfolgt keine mechanische Einwirkung auf den Stopfen selbst, so dass die Montage die vorab definierten und festgelegten Eigenschaften des Stopfens nicht beeinflusst.
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In einer vorteilhaften Ausführungsvariante ist ferner vorgesehen, dass die elastische Lippe an der Setzeinrichtung zu einem axialen Außenrand der Setzeinrichtung axial beabstandet angeordnet ist. Der Abstand gewährleistet ein flächiges Anlegen der Setzeinrichtung an das mit dem Stopfen zu versehene Bauteil vor und nach dem Setzen des Stopfens. Erfindungsgemäß wird in einer Ausführung vorgesehen, dass die Stopfen jeweils einen nicht-elastischen Deckel aufweisen, wobei der im Stopfenmagazin vorderste Stopfen im Bereich der Setzeinrichtung durch die elastische Lippe gehalten ist. Die elastische Lippe umgreift den Deckel des Stopfens und fixiert ihn positionsgetreu im Stopfenmagazin. Die Tatsache, dass der Deckel nicht-elastisch ist, ermöglicht eine vordefinierte Form, die während der Montage unverändert bleibt.
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Die elastische Lippe liegt an dem jeweiligen Deckel des vordersten Stopfens an und wird im Zuge der Ausschiebebewegung des Stopfens durch den Deckel umgebogen. Sobald der Stopfen an dem Bauteil gesetzt ist, klappt die elastische Lippe zurück in die Setzeinrichtung und hält den nachfolgenden Stopfen im Magazin. Während der Setzbewegung führt die elastische Lippe den Stopfen in axialer Setzrichtung und verhindert ein Verkanten oder schiefes Eindringen in die Öffnung des Bauteils.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass das Handwerkzeug MRK-gerecht und die Setzeinrichtung nacheinander an die jeweiligen Öffnungen führbar ist, um die Stopfen zu setzen. Die Positionierung kann automatisch kamerabasiert oder durch beliebige andere aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren (z.B. eine kraftgeregelte Positionierung des Roboters, Positionierung mittels Sensoren (kapazitiv, Nährungsschalter, Lichttaster usw.) erfolgen. Die Setzeinrichtung wird dabei an die Öffnung geführt, das Einsetzen des Stopfens erfolgt durch Maschinenkraft. Durch die MRKgerechte Gestaltung ist auch ermöglicht, dass neben dem Setzen von Stopfen gleichzeitig weitere Arbeiten an dem Karosseriebauteil verrichtet werden können und das Stopfensetzen in weitere Montageabläufe integrierbar ist.
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Die Erfindung sieht in einem günstigen Ausführungsbeispiel ferner vor, dass die Stopfen aus dem in der Setzeinrichtung aufgenommenen Stopfenmagazin über einen elektrischen Spindelantrieb in vordefinierten Schritten, beispielsweise unter Verwendung eines Spindelmotors, ausschiebbar ist. Hierdurch ist ermöglicht, die Stopfen vor und während dem Setzvorgang exakt bezüglich der Eindringtiefe in die Öffnung zu positionieren. Auch kann eine weitere Ausschiebeposition zum besseren Einführen der Stopfen in die Öffnung gewährleistet werden.
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Erfindungsgemäß wird die Setzeinrichtung des Handwerkzeugs in einem Ausführungsbeispiel auswechselbar ausgeführt, so dass unterschiedliche Stopfen in entsprechend unterschiedliche Öffnungen setzbar sind. Karosserieabhängig und öffnungsabhängig können unterschiedliche Stopfengrößen und Stopfenausbildungen gesetzt werden.
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Die Erfindung richtet sich ferner an ein Verfahren zum Setzen der Stopfen in der Öffnung im Karosseriebauteil unter Verwendung des oben beschriebenen Handwerkzeugs und zeichnet sich dadurch aus, dass eine Betätigung des Fingerabzugs ein Steuersignal an den Motor der Antriebseinheit auslöst, und durch eine einmalige Betätigung des Fingeranzugs der im Stopfenmagazin vorderste Stopfen durch ein Versetzen des Schlittens in eine Setzstellung gebracht und bei nochmaligem Betätigen des Fingerabzugs aus dem Stopfenmagazin gedrückt wird. Wie vorstehend dargelegt, wird durch die verschiedenen Ausschiebepositionen die Vorbereitung des Handwerkzeugs zum Setzen der Stopfen und der Setzvorgang selbst voneinander getrennt, um Fehlbedienungen beziehungsweise Fehlmontagen zu vermeiden.
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Gegenüber den bisherigen Werkzeugen ist es durch die Aneinanderreihung mehrerer Stopfen im Stopfenmagazin nicht mehr notwendig, nach jedem Einsetzvorgang einen neuen Stopfen aufzunehmen. Somit können Zeit und Kosten eingespart werden. Durch Verwendung des Spindelantriebs und den Wegfall des Druckluftvakuummechanismus werden zum einen Energie und Kosten gespart, zum anderen können auch die Druckluftschläuche entfallen. Dadurch verringern sich der Aufwand und das Unfallrisiko.
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Durch die wechselbar gestaltete Setzeinrichtung kann das Handwerkzeug auf die jeweilige Anforderung bzw. den jeweiligen Durchmesser des Stopfens angepasst werden. Es ist somit universell einsetzbar.
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Alle oben beschriebenen Merkmale sind frei kombinierbar soweit dies technisch möglich ist.
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Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
- 1 ein Handwerkzeug gemäß der Erfindung;
- 2 eine Teilschnittansicht des Werkzeugs aus 1;
- 3 eine vergrößerte Ansicht zu 2.
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Die Figuren sind beispielhaft schematisch. Gleiche Bezugszeichen benennen gleiche Teile in allen Ansichten.
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In 1 ist ein Handwerkzeug 1 zum Setzen von Stopfen 2 (siehe 2) in Öffnungen in einem Karosseriebauteil gezeigt. Das Handwerkzeug 1 umfasst eine Setzeinrichtung 3, an der ein Stopfenmagazin 4 mit einer Vielzahl von darin aufgereihten Stopfen 2 angeordnet ist. Zudem ist an dem Handwerkzeug 1 ein Handabzug 100 angeordnet, über den eine Antriebseinheit 7 ansteuerbar ist, so dass die Stopfen 2 durch das Stopfenmagazin 4 zunächst zur Setzeinrichtung 3 und anschließend aus der Setzeinrichtung 3 heraus in die dafür in dem Karosseriebauteil vorgesehene Öffnung förderbar sind. Dabei ist über den Handabzug 100 eine erste Ausschubposition für die Stopfen 2 realisierbar, wie sie in den 2 und 3 dargestellt ist. Es handelt sich um eine Vorbereitung der Stopfen 2 zum Einsetzen. Über den Handabzug 100 erfolgt auch die zweite Ausschubposition, nämlich das eigentlich fixierende Setzen der Stopfen 2.
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Der Handabzug 100 ist als Einhandgriff mit Fingerabzug 101 ausgebildet. Zudem ist der Handabzug 100 über eine Signalleitung 103 mit der Antriebseinheit verbindbar (in 1 gelöst dargestellt), wobei eine Betätigung des Fingerabzugs 101 ein Steuersignal an einen Motor der Antriebseinheit 7 auslöst und die Stopfen in die entsprechende Position verfährt. Die jeweilige Ausschubposition wird durch den Fingerabzug 103 gesteuert. Wie auch in 2 näher dargestellt, umfasst die Antriebseinheit 7 den Motor (nicht gezeigt), ein Antriebselement 77 und einen beweglichen Schlitten 8. Die jeweilige Ausschubposition wird durch eine Position des Schlittens 8 bestimmt. Der Schlitten 8 ist über den das Antriebselement 77 antreibenden Motor bewegbar.
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Der Handabzug 100 ist über ein Ringelement 104 am Handwerkzeug 1 befestigt, wobei das Ringelement 104 mit dem Handabzug 100 in axialer Richtung (Pfeil Q) verschiebbar und in den entsprechenden Positionen über eine Schraube arretierbar ist, so dass das Handwerkzeug 1 ergonomisch an die Bedürfnisse des jeweiligen Benutzers anpassbar ist. Zudem kann ein Kippmoment durch eine Veränderung der axialen Lage und mithin des jeweiligen Hebelarmes ausgeglichen werden. Ferner kann der Handabzug 100 gegenüber dem Ringelement 104 in Richtung des Pfeils P geneigt und in der jeweiligen Neigeposition arretiert werden, um das Handwerkzeug 1 an alle Positionen der Öffnungen senkrecht aufsetzen zu können. Bezugnehmend auf die 2 und 3 werden die in dem Stopfenmagazin 4 aufgereihten Stopfen 2 über den von eine Antriebseinheit 77 in Längsrichtung versetzbaren Schlitten 8 aus dem Auslass 9 in vordefinierten Schritten ausgeschoben, um eine exakte Positionierung der Stopfen 2 in der jeweiligen Öffnung zu gewährleisten. Die weiteren Bauteile des Antriebselements 77 sind nicht dargestellt. Die Setzeinrichtung 3 weist an ihrem Auslass 9 die elastische umlaufende Lippe 10 auf, über die der nichtelastische Deckel 22 des Stopfens 2 gehalten ist. Die Setzeinrichtung 3 ist wechselbar auf dem Stopfenmagazin 4 lösbar befestigt, beispielsweise aufgeschraubt.
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In 2 ist eine Schnittansicht A-A aus 1 einer an dem Stopfenmagazin 4 angeordneten Setzeinrichtung 3 eines Handwerkzeugs 1 gezeigt, bei der die elastische Lippe 10 durch den Deckel 22 des vordersten Stopfens 2' in axialer Richtung umgebogen ist. Im gezeigten Zustand wird gerade der vorderste Stopfen 2' aus dem Stopfenmagazin 4 ausgeschoben. Nach dem Austritt des Stopfens 2' klappt die elastische Lippe 10 zurück in eine waagerechte Position. Gegenüber dem axialen Außenrand der Setzeinrichtung 3 ist die elastische Lippe 10 beabstandet angeordnet.
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In einem über ein vorbestimmtes Maß aus dem Auslass 9 der Setzeinrichtung 3 herausgeschobenen Zustand wird der Stopfen 2 in die zu verschließende Öffnung eingesetzt, so dass der Hintergriffabschnitt 21 des Stopfens 2 die Öffnungswand hintergreift. Zum Einsetzen des Stopfens 2 wird die Setzeinrichtung 3 und die verbundenen Bauteile frei schwingend geschalten, so dass sich der Stopfen 2 über die schwingende Bewegung der Setzeinrichtung 3 selbständig mittig zur zu verschließenden Öffnung positioniert. Der Hintergriffabschnitt 21 des Stopfens 2 hintergreift somit sicher die Wand der Öffnung. Durch den Spindeltrieb 7 wird der Stopfen 2 schließlich vollständig aus dem Stopfenmagazin 4 herausgeschoben.
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Zum Nachfüllen des Stopfenmagazins 4 kann dieses ausgetauscht oder mit der Setzeinrichtung 3 ein Stapel von Stopfen 2 überstülpt bzw. überfahren werden, wobei hier der Spindelantrieb 7 langsam analog zur Überstülpungsgeschwindigkeit des Roboters gegenläufig verfährt um ein falsches Orientieren des Stopfens 2 (Verdrehen um 180 Grad im Magazin) zu verhindern. Der Stapel an Stopfen 2 ist dabei vorzugsweise in einer Führung angeordnet.
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Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Beispielsweise sind andere Stopfenaufbauten möglich, die an die entsprechenden Öffnungen und Wandstärken angepasst sind. Ferner kann die elastische Lippe aus verschiedenen Materialien hergestellt sein, solange eine ausreichende Halte- und Führungsfunktion sowie eine angemessene Kraft zur Umbiegung gewährleistet ist. Als Handabzug können auch andere Formen als eine Pistolengriffform gewählt werden, solange ein fester Griff und ein Halten des Werkzeugs ermöglicht ist.
