DE102016112372A1

DE102016112372A1 - Fügevorrichtung und Verfahren zum Laden eines Fügeelementes

Info

Publication number: DE102016112372A1
Application number: DE102016112372.2A
Authority: DE
Inventors: Michael Schneider; Hubert Ivo; Bettina FISCHERMANNS
Original assignee: Newfrey LLC
Current assignee: Newfrey LLC
Priority date: 2016-07-06
Filing date: 2016-07-06
Publication date: 2018-01-11
Also published as: EP3266552A1; EP3266552B1; US11453080B2; US20180009056A1

Abstract

Fügevorrichtung (12) zum Fügen von Fügeelementen (48) auf Werkstücke (54), mit einer Fügeelement-Halteeinrichtung (32), die dazu ausgebildet ist, ein Fügeelement (48) radial zu halten, und mit einer Ladestiftanordnung (40), die dazu ausgebildet ist, ein Fügeelement (48) axial in eine Halteposition (H) die Fügeelement-Halteeinrichtung (32) zu schieben, und/oder dazu, das Fügeelement (48) während eines Fügeprozesses axial abzustützen, wobei die Ladestiftanordnung (40) einen Ladestift (44) aufweist, der mittels einer Ladestift-Aktuatoranordnung (60) in Richtung der Fügeelement-Halteeinrichtung (32) schiebbar ist. Dabei ist die Ladestiftanordnung (60) dazu eingerichtet, einen Ladestifthub (100, 106) des Ladestiftes (44) zwischen wenigstens zwei Stufen variabel einzurichten, so dass der Ladestift (44) in einer ersten Stufe weniger weit in Richtung der Fügeelement-Halteeinrichtung (32) verschiebbar ist als in einer zweiten Stufe.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fügevorrichtung zum Fügen von Fügeelementen auf Werkstücke, mit einer Fügeelement-Halteeinrichtung, die dazu ausgebildet ist, ein Fügeelement radial zu halten, und mit einer Ladestiftanordnung, die dazu ausgebildet ist, ein Fügeelement axial in eine Halteposition in der Fügeelement-Halteeinrichtung zu schieben, und/oder dazu, das Fügeelement während eines Fügeprozesses axial abzustützen, wobei die Ladestiftanordnung einen Ladestift aufweist, der mittels einer Ladestift-Aktuatoranordnung in Richtung der Fügeelement-Halteeinrichtung schiebbar ist.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Laden eines Fügeelementes in eine Fügeelement-Halteeinrichtung einer Fügevorrichtung, insbesondere der zuvor beschriebenen Art, wobei die Fügevorrichtung einen Ladestift aufweist, der alternativ in eine Zuführposition und in eine Fügeposition versetzbar ist.
Auf dem Gebiet der Fügevorrichtungen, die dazu ausgebildet sind, Fügeelemente auf Werkstücke zu fügen, beispielsweise im Wege des sogenannten Bolzenschweißens oder im Wege des Bolzenklebens, etc., ist es bekannt, Fügeelemente automatisiert einem Fügekopf oder einer Fügepistole zuzuführen.
An dem Fügekopf ist eine Halteeinrichtung vorgesehen, an der ein Fügeelement radial bzw. außenumfänglich gehalten wird. Beim Bolzenschweißen kann über eine derartige Haltevorrichtung ein Schweißstrom in das Fügeelement eingeleitet werden. Die Haltevorrichtung weist daher in der Regel eine hohe radiale Spannkraft auf.
Das Zuführen erfolgt bei derartigen Fügevorrichtungen so, dass Fügeelemente über einen Fügeelement-Aufnehmer von radial in einen axialen Zuführkanal eingeleitet werden, über den Fügeelemente von hinten in die Haltevorrichtung zugeführt werden. Die Fügeelemente kommen dann im Bereich der Haltevorrichtung zur Ruhe, da sie durch Spannbacken der Haltevorrichtung abgebremst werden. Anschließend wird ein Ladestift mittels eines Ladestift-Aktuators aus einer Zuführposition, bei der der Zuführkanal freigegeben ist, von hinten gegen das Fügeelement gedrückt, um dieses in eine Halteposition in der Fügeelement-Halteeinrichtung zu drücken. Die Position des Ladestiftes kann dann während des Fügeprozesses beibehalten werden, um das Fügeelement während eines solchen Prozesses axial abzustützen.
Als Ladestift-Aktuator wird häufig ein Pneumatikzylinder verwendet, der in an sich bekannter Weise zwischen zwei axialen Positionen versetzbar ist.
Die Fügeelemente stehen in der Halteposition in der Regel gegenüber einem axialen Ende der Haltevorrichtung vor. Fügeelemente unterschiedlicher Länge können daher um unterschiedliche Distanzen gegenüber dem axialen Ende der Haltevorrichtung vorstehen. Die unterschiedlichen Längen von Fügeelementen sind jedoch hierbei beschränkt.
Aus dem Dokument DE 100 18 239 C1 ist eine Schweißachse für einen Bolzenschweißkopf bekannt, wobei ein Ladestift mittels einer Antriebseinrichtung in mehrere Endpositionen mittels einer Spindelanordnung steuerbar ist, um zu verschweißende Teile unterschiedlicher Länge zu laden.
Aus dem Dokument DE 10 2005 009 950 A1 ist eine Bolzenschweißeinrichtung bekannt, bei der anstelle eines starren Ladestiftes ein biegsamer Ladestift vorgesehen ist, der zur Führung auf einer Kreisbahn gelagert ist, um auf diese Weise mit einer Schweißeinrichtung Bolzen unterschiedlicher Größe verarbeiten zu können.
Es ist vor diesem Hintergrund eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Fügevorrichtung sowie ein verbessertes Verfahren zum Laden eines Fügeelementes in eine Fügeelement-Halteeinrichtung einer Fügevorrichtung anzugeben.
Die obige Aufgabe wird bei der eingangs genannten Fügevorrichtung dadurch gelöst, dass die Ladestift-Aktuatoranordnung dazu eingerichtet ist, einen Ladestifthub des Ladestiftes zwischen wenigstens zwei Stufen variabel einzurichten, so dass der Ladestift in einer ersten Stufe weniger weit in Richtung der Fügeelement-Halteeinrichtung verschiebbar ist, als in einer zweiten Stufe.
Im Gegensatz zum Stand der Technik wird folglich vorgeschlagen, den Ladestift nicht stufenlos in unterschiedliche Positionen bringen zu können, sondern den Ladestift in wenigstens zwei bestimmte unterschiedliche Fügepositionen versetzen zu können.
Von besonderem Vorzug ist es dabei, wenn die Ladestift-Aktuatoranordnung eine pneumatische Ladestift-Aktuatoranordnung ist.
Eine derartige Ladestiftanordnung kann konstruktiv vergleichsweise einfach und kostengünstig realisiert werden. Insbesondere sind vorzugsweise keine Positionssensoren notwendig, um die unterschiedlichen Stufen des Ladestifthubes einzurichten.
Es ist dabei möglich, Fügeelemente in die Halteposition der Fügeelement-Halteeinrichtung zu schieben, die deutlich unterschiedliche Längen haben. Beispielsweise können dies einerseits Bolzen mit einer Länge von 14 mm sein und andererseits Kugelbolzen mit einem Durchmesser von 6,35 mm.
In einer weiteren Variante können Bolzen unterschiedlicher Länge verarbeitet werden, beispielweise Bolzen mit einer Länge von 10 mm oder Bolzen mit einer Länge 30 mm. Der Unterschied zwischen den zwei Stufen des Ladestifthubes kann dabei in einem Bereich von 2 mm bis 50 mm liegen, insbesondere in einem Bereich von 5 mm bis 25 mm.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren weist die Fügevorrichtung folglich einen Ladestift auf, der alternativ in eine Zuführposition, in eine erste Fügeposition und in wenigstens eine zweite Fügeposition versetzbar ist, mit dem Schritt des Erfassens, ob ein zugeführtes Fügeelement eine erste axiale Länge oder eine zweite axiale Länge hat, und mit dem weiteren Schritt, den Ladestift in die erste Fügeposition zu verschieben, wenn das zugeführte Fügeelement die erste axiale Länge hat, oder den Ladestift in die zweite Fügeposition zu verschieben, wenn das zugeführte Fügeelement die zweite axiale Länge hat.
Das Erfassen, ob das Fügeelement eine bestimmte axiale Länge hat, kann sich dabei auf bestimmte axiale Längen beziehen. In diesem Fall werden beispielsweise ausschließlich zwei unterschiedliche Fügeelemente mittels der Fügevorrichtung gefügt.
Es versteht sich jedoch, dass das Erfassen, ob ein zugeführtes Fügeelement eine bestimmte axiale Länge hat, beinhaltet, zu erfassen, ob das zugeführte Fügeelement eine axiale Länge in einem bestimmten axialen Längenbereich hat. Beispielsweise können dadurch Fügeelemente mit sehr vielen unterschiedlichen axialen Längen gefügt werden, wobei die Fügeelemente dann in zwei Gruppen aufgeteilt werden, eine erste Gruppe, bei der der Ladestift in die erste Fügeposition versetzt wird, und eine zweite Gruppe, bei der der Ladestift in die zweite Fügeposition versetzt wird.
Die Ladestift-Aktuatoranordnung ist, wie gesagt, vorzugsweise eine pneumatische Ladestift-Aktuatoranordnung, mit der wenigstens zwei, insbesondere genau zwei, definierte Fügepositionen einrichtbar sind. Die Verfahrgeschwindigkeit in der Ladestift-Aktuatoranordnung kann wenigsten in einer Richtung mittels Abluftdrosseln definiert eingestellt werden.
Ein Ladestiftzylinder kann durch ein Führungssystem ergänzt werden, wodurch ein Verspannen vermieden werden kann.
Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.
Von besonderem Vorzug ist es, wenn der Ladestift mit einem Ladestiftkolben eines Ladestiftzylinders gekoppelt ist, der für den Ladestiftkolben einen ersten Kolbenhub definiert.
Der Ladestift kann dabei vorzugsweise ein axiales Ende des Ladestiftzylinders durchsetzen, so dass eine Abdichtung auf einfache Weise möglich ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Ladestiftkolben dabei in einem ersten Zylinderraum des Ladestiftzylinders verschieblich.
Die Ladestift-Aktuatoranordnung weist vorzugsweise zwei hintereinander angeordnete abgedichtete Zylinder auf, die in Reihe geschaltet sind, um auf diese Weise zwei definierte Fügepositionen einstellen zu können.
Von besonderem Vorzug ist es insgesamt, wenn der oben beschriebene Ladestiftzylinder an einem Gehäuse der Ladestiftanordnung mittels eines zweiten Kolbens zwischen wenigstens zwei unterschiedlichen Axialpositionen verschiebar ist.
Hierdurch kann auf konstruktiv einfache Weise erreicht werden, dass mittels des zweiten Kolbens ein zweiter Kolbenhub eingerichtet wird, der zur Einrichtung eines – ersten – Ladestifthubes dem ersten Kolbenhub zugeschlagen werden kann oder in den – zweiten – Ladestifthub nicht mit eingeht.
Dabei ist es von besonderem Vorzug, wenn der zweite Kolben in Bezug auf das Gehäuse festgelegt ist.
Dabei erstreckt sich vorzugsweise eine Kolbenstange des zweiten Kolbens durch ein weiteres gegenüberliegendes axiales Ende des Ladestiftzylinders hindurch und ist mit dem Gehäuse verbunden.
Die Kolbenstange des zweiten Kolbens erstreckt sich folglich ebenfalls axial durch eine Deckelanordnung des Ladestiftzylinders und kann folglich auf einfache Art und Weise abgedichtet werden.
Insgesamt ist es ferner vorteilhaft, wenn der zweite Kolben in einem zweiten Zylinderraum des Ladestiftzylinders verschieblich ist.
In diesem Fall ist es möglich, die zwei Stufen mittels eines einzelnen Zylinders einzurichten, in dem zwei Kolben verschieblich sind.
Insofern ist es von besonderem Vorzug, wenn ein mit dem Ladestift gekoppelter Ladestiftkolben und der zweite Kolben den gleichen Durchmesser aufweisen.
Ferner ist es hierbei vorteilhaft, wenn ein erster Zylinderraum, in dem ein mit dem Ladestift gekoppelter Ladestiftkolben verschiebbar ist, und ein zweiter Zylinderraum, in dem der zweite Kolben verschiebbar ist, durch eine Trennwand voneinander getrennt sind.
Dies ermöglicht es, in einem Ladestiftzylinder zwei voneinander abgetrennte Zylinderräume zu definieren. Diese zwei Zylinderräume können auf diese Art und Weise konstruktiv einfach eingerichtet werden. Ferner lassen sich in beide Zylinderräume auf einfache Weise Abluftdrosseln integrieren. Auch die Zufuhr von Druckluft ist auf einfache Weise realisierbar. Insbesondere können die zwei Zylinderräume jeweils mit gleichen Druckniveaus beaufschlagt werden, es ist also nicht erforderlich, Druckluft mit mehr als zwei unterschiedlichen Drücken bereitzustellen (bspw. ein Entlastungsdruck von bspw. 0 bar und ein Belastungsdruck > 0).
Dabei ist es ferner von Vorteil, wenn die Ladestiftanordnung so ausgebildet ist, dass in einer Zuführposition des Ladestiftes, in der der Ladestift einen Zuführkanal für ein in die Fügeelement-Halteeinrichtung zuzuführendes Fügeelement freigibt, der Ladestiftkolben und der zweite Kolben benachbart zu der Trennwand angeordnet sind.
Mit anderen Worten sind ein erster und ein zweiter Zylinderraum in der Zuführposition durch die Kolben und die dazwischen liegende Trennwand voneinander getrennt.
In einer weiteren Ausführungsform ist es vorteilhaft, wenn zwischen einem mit dem Ladestift gekoppelten Ladestiftkolben und dem zweiten Kolben ein veränderlicher Zylinderraum angeordnet ist.
In diesem Fall können unterschiedliche axiale Positionen des Ladestiftkolbens und des zweiten Kolbens durch das Einstellen unterschiedlicher Drücke in den verschiedenen Zylinderräumen erfolgen. Das Ausbilden einer Trennwand zwischen den Kolben ist bei dieser Ausführungsform nicht erforderlich.
Bei länglichen Fügeelementen in Form von Bolzen ist die Halteposition innerhalb der Haltevorrichtung axial mit vergleichsweise großer Toleranz akzeptabel. Sofern die Fügeelemente jedoch beispielsweise in Form von Fügekugeln ausgebildet sind, ist es vorteilhaft, wenn die axiale Halteposition einer solchen Fügekugel innerhalb der Haltevorrichtung genau und mit engen Toleranzen einstellbar ist.
In diesem Fall ist es von besonderem Vorzug, wenn die Ladestiftanordnung für die zweite Stufe des Ladestifthubes eine Hub-Feineinstellungseinrichtung aufweist.
Es versteht sich, dass die Ladestiftanordnung in einer weiteren alternativen Ausführungsform zumindest für die erste Stufe des Ladestifthubes eine Hub-Feineinstellungseinrichtung aufweisen kann.
Bei dieser Ausführungsform kann der Ladestifthub folglich über die Feineinstellungseinrichtung genau justiert werden.
Von besonderem Vorzug ist es dabei, wenn an einem Gehäuse der Ladestiftanordnung ein Ladestiftzylinder axial verschieblich ist, wobei ein Hubbegrenzungsanschlag zwischen dem Gehäuse und dem Ladestiftzylinder ein Schraubelement aufweist.
Eine derartige Schraubanordnung kann auf einfache Art und Weise dazu verwendet werden, um eine Hub-Feineinstellungseinrichtung zu realisieren.
Die obige Erfindung wird ferner gelöst durch eine Ladestiftanordnung einer Fügevorrichtung der oben beschriebenen Art.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Fügesystems mit einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fügevorrichtung, wobei sich ein Ladestift in einer Zuführposition befindet;
2 die Fügevorrichtung der 1, wobei sich ein Ladestift in einer ersten Fügeposition befindet;
3 die Fügevorrichtung der 1, wobei sich ein Ladestift in einer zweiten Fügeposition befindet; und
4 eine alternative Ausführungsform einer Fügevorrichtung, wobei sich ein Ladestift in einer ersten Fügeposition befindet.
In 1 ist ein Fügesystem zum Fügen von Fügelementen auf Werkstücke schematisch dargestellt und generell mit 10 bezeichnet.
Das Fügesystem 10 weist einen Fügekopf 12 auf, der eine Fügevorrichtung bildet. Der Fügekopf 12 ist beispielhaft mittels eines Roboters 14 dreidimensional im Raum bewegbar, wobei der Fügekopf 12 an einem Ende eines Arms 16 des Roboters 14 geführt wird.
Das Fügesystem 10 beinhaltet ferner eine Zuführeinrichtung 18. Die Zuführeinrichtung 18 weist eine Vereinzelungseinrichtung 20 auf, bei der Fügeelemente vereinzelt werden und dann über ein Zuführsystem, beispielsweise in Form von Blasluft, über einen Zuführschlauch 22 hin zu dem Fügekopf 12 gefördert werden.
Der Fügekopf 12 beinhaltet einen Fügeeement-Aufnehmer, der eine Eintrittsöffnung 28 beinhaltet, über die vereinzelte Fügeelemente zugeführt werden. Die Eintrittsöffnung 28 ist über einen Zuführkanal 30 mit einer Fügeelement-Halteeinrichtung des Fügekopfes 12 verbunden. Die Fügeelement-Halteeinrichtung 32 weist eine Mehrzahl von über den Umfang verteilt angeordneten Haltezungen 34 auf. Die Fügeelement-Halteeinrichtung 32 ist mittels eines Befestigungssystems in Form einer Überwurfmutter 36 mit dem Fügeelement-Aufnehmer 26 verbunden.
Die Haltezungen 34 definieren einen Konusabschnitt 38, der von einem Innendurchmesser, der einem maximalen Durchmesser eines Fügeelementes entspricht, hin zu einem Innendurchmesser übergeht, der kleiner ist als ein minimaler Durchmesser der zu verarbeitenden Fügeelemente.
Der Zuführkanal 30 erstreckt sich von der Eintrittsöffnung 28 gekrümmt aus einer radialen Zuführrichtung in eine axiale Zuführrichtung und ist mit dem hinteren Ende der Fügeelement-Halteeinrichtung 32 verbunden, um Fügeelemente folglich über den Zuführkanal 30 von hinten in die Fügeelement-Halteeinrichtung 32 zuführen zu können, bis diese im Bereich des Konusabschnittes 38 in der Fügeelement-Halteeinrichtung 32 zum Stillstand kommen.
Um ein so zugeführtes Fügeelement anschließend in eine Halteposition zu versetzen, die in 1 schematisch bei H gezeigt ist, ist eine Ladestiftanordnung 40 vorgesehen.
Die Ladestiftanordnung 40 beinhaltet ein Gehäuse 42, das fest mit dem Fügeelement-Aufnehmer 26 verbunden ist. Ferner weist die Ladestiftanordnung 40 einen Ladestift 44 auf, der sich entlang einer Fügeachse 46 erstreckt, also koaxial zu der Halteeinrichtung 32. Der Ladestift 44 ist zwischen einer Zuführposition SP und zwei Fügepositionen bewegbar.
In 1 ist der Ladestift 44 in der Zuführposition SP gezeigt. Hierbei ist der Ladestift 44 in axialer Richtung so weit von der Fügeelement-Halteeinrichtung 32 zurückgezogen, dass er mit seinem vorderen Ende den Zuführkanal 30 freigibt, so dass ein Fügeelement unbehindert von Seiten des Ladestiftes 44 in die Halteeinrichtung 32 gefördert werden kann.
Anschließend kann der Ladestift 44 in eine der in den 2 und 3 gezeigten Fügepositionen versetzt werden. Hierdurch wird ein Fügeelement 48 von hinten weiter in die Fügeelement-Halteeinrichtung 32 hinein und schließlich in eine Halteposition H gedrückt, bei der ein Teil des Fügeelementes 48 gegenüber einem axialen Ende der Halteeinrichtung 32 vorsteht, wie es in 1 dargestellt ist.
In 1 ist gezeigt, dass das Fügeelement 48 einen Schaftabschnitt 50 aufweist, der in der Halteposition H außenumfänglich von den Haltezungen 34 gehalten wird, sowie einen Flanschabschnitt 52, der in der Halteposition H axial gegenüber der Halteeinrichtung 32 vorsteht.
Zum Durchführen eines Fügevorganges kann dann der Flanschabschnitt 52 auf ein Werkstück 54 wie ein Metallblech aufgesetzt werden. Anschließend kann ein Schweißstrom 56 in die Halteeinrichtung 32 eingeleitet werden, so dass ein elektrischer Strom von dem Fügeelement 48 in das Werkstück 54 fließt. Anschließend kann das Fügeelement 48 von dem Werkstück 54 abgehoben werden, um einen Lichtbogen zu ziehen, der die gegenseitigen Fügeflächen anschmilzt. Anschließend kann das Fügeelement 48 wieder auf das Werkstück 54 abgesenkt werden, um den Bolzenschweißvorgang zu beenden. Der Schweißstrom wird dann kurzgeschlossen und abgeschaltet.
Die Bewegungen des Fügeelementes 48 können dabei durch Bewegungen des Fügekopfes 16 insgesamt erfolgen, entweder über einen weiteren nicht näher bezeichneten Motor an dem Fügekopf, oder direkt mittels des Roboters 14.
Statt eines Schweißvorganges kann jedoch mit einer erfindungsgemäßen Fügevorrichtung auch ein Klebevorgang oder ein anderer Fügevorgang durchgeführt werden.
Um den Ladestift 44 zwischen der in 1 gezeigten Zuführposition SP und einer der zwei Fügepositionen SP1, SP2 zu bewegen, die in den 2 und 3 dargestellt sind, ist eine Ladestift-Aktuatoranordnung 60 vorgesehen.
Die Ladestift-Aktuatoranordnung 60 weist einen Ladestiftzylinder 62 auf, innerhalb dessen ein Ladestiftkolben 64 angeordnet ist, und zwar innerhalb eines ersten Zylinderraumes 65 des Ladestiftzylinders 62. Der erste Zylinderraum 65 definiert einen ersten Kolbenhub 66 für den Ladestiftzylinder 62.
Der Ladestift selbst oder eine damit verbundene Kolbenstange durchsetzt ein erstes axiales Ende 68 des Ladestiftzylinders 62 und ist an dieser Stelle abgedichtet. Der erste Zylinderraum 65 ist durch dieses erste axiale Ende 68 und durch eine Trennwand 70 innerhalb des Ladestiftzylinders 62 begrenzt.
Der Ladestiftzylinder 62 selbst ist innerhalb einer Bohrung 72 des Gehäuses 42 axial verschieblich gelagert.
Innerhalb des Ladestiftzylinders 62 ist ein zweiter Zylinderraum 74 eingerichtet, der sich zwischen der Trennwand 70 und einem zweiten axialen Ende 78 des Ladestiftzylinders 62 erstreckt. Innerhalb des zweiten Zylinderraumes 74 ist ein zweiter Kolben 76 angeordnet, der über eine nicht näher bezeichnete Kolbenstange, die das zweite axiale Ende 78 durchsetzt, starr mit dem Gehäuse 42 verbunden ist.
Der zweite Zylinderraum 74 ist folglich durch die Trennwand 70 und durch das zweite axiale Ende 78 begrenzt und richtet einen zweiten Kolbenhub 80 ein, der vorzugsweise kleiner ist als der erste Kolbenhub 66.
Wie erläutert, ist der zweite Kolben 76 über eine zweite Kolbenstange 82, die das zweite axiale Ende 78 durchsetzt, mit dem Gehäuse 42 verbunden. Die zweite Kolbenstange 82 ist dabei an einer Endkappe 84 des Gehäuses 42 festgelegt, die eine Öffnung verschließt, über die der Ladestiftzylinder 62 in die Bohrung 72 des Gehäuses 42 einführbar ist.
Ein Durchmesser der Zylinderräume 65, 74 ist in 1 bei 86 gezeigt. Die Durchmesser sind identisch.
In der Zuführposition SP liegt das zweite axiale Ende 78 an der Endkappe 84 an. Ferner liegen die Kolben 64, 76 an gegenüberliegenden axialen Seiten der Trennwand 70 an.
Die axiale Beweglichkeit des Ladestiftzylinders 62 innerhalb des Gehäuses 42 ist über eine Feineinstellungseinrichtung 90 einstellbar.
Die Feineinstellungseinrichtung 90 weist einen Schraubbolzen 92 auf, der von dem ersten axialen Ende 68 des Ladestiftzylinders 62 in Richtung hin zu der Halteeinrichtung 32 vorsteht. Auf den Schraubbolzen 92 ist eine Mutter 94 geschraubt. Die Mutter 94 kann dabei einen Hubbegrenzungsanschlag in Bezug auf eine Anschlagfläche 96 des Gehäuses 92 bilden.
Folglich kann ein Ladestiftzylinder-Hub 98 durch Verdrehen der Mutter 94, die ein Schraubelement bildet, fein eingestellt werden. Der Ladestiftzylinder-Hub 98 ist dabei vorzugsweise kleiner/gleich dem zweiten Kolbenhub 80.
Ausgehend von der in 1 gezeigten Zuführposition SP kann eine erste Fügeposition FP1 eingerichtet werden, wie in 2 dargestellt ist. Hierzu wird Druckluft zwischen die Trennwand 70 und den Ladestiftkoben 64 zugeführt, so dass der Ladestiftkolben um den ersten Kolbenhub 66 nach vorne verschoben wird, derart, dass ein vorderes Ende des Ladestiftes 44 ein Fügeelement 48, wie den in 2 gezeigten Bolzen, aus einer Position innerhalb der Halteeinrichtung 32 in die in 1 und 2 gezeigte Halteposition H drückt.
Während des Fügeprozesses kann der Ladestift in der Position verbleiben, um das Fügeelement axial abzustützen.
Der hierdurch eingerichtete erste Ladestifthub 100 ist vorzugsweise identisch zu dem ersten Kolbenhub 66.
Dieser erste Ladestifthub 100, entsprechend der ersten Fügeposition SP1, wird eingerichtet, wenn ein Fügeelement 48 eine erste Fügeelementlänge 102 aufweist, die innerhalb eines bestimmten ersten Fügeelementlängenbereiches liegen kann.
Die Position des Ladestiftzylinders 62 innerhalb des Gehäuses 62 bleibt dabei gegenüber der in 1 gezeigten Zuführposition SP unverändert und ist in 2 schematisch bei 104 gezeigt.
Sofern ein Fügeelement 48' zu fügen ist, das eine zweite Fügeelementlänge 108 aufweist, die kleiner ist als die erste Fügeelementlänge 102 und die innerhalb eines zweiten Fügeelementlängenbereiches liegen kann, wie beispielsweise das in 3 gezeigte Kugel-Fügeelement 48', wird die zweite Stufe der Ladestift-Aktuatoranordnung 60 aktiviert, in der Druckluft in den Bereich zwischen der Trennwand 70 und dem zweiten Kolben 76 zugeführt wird, wodurch der Ladestiftzylinder 62 aus der in 2 gezeigten Axialposition 104 in die in 3 gezeigte zweite Axialposition 110 versetzt wird, die durch die Feineinstellungseinrichtung mit der Mutter 94 und der Anschlagfläche 96 eingerichtet wird.
Der hierdurch eingerichtete zweite Ladestifthub 106 ist größer als der erste Ladestifthub 100.
In 4 ist eine alternative Ausführungsform einer Fügevorrichtung 12' dargestellt, die hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell der Fügevorrichtung 12 der 1 bis 3 entspricht. Gleiche Elemente sind daher durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
Im Gegensatz zu der Fügevorrichtung der 1 bis 3 weist der Ladestiftzylinder 62 zwischen dem Ladestiftkolben 64 und dem zweiten Kolben 76 keine Trennwand auf. Die Bewegungsumfänge dieser Kolben sind jedoch in gleicher Weise einrichtbar wie bei der Ausführungsform der 1 bis 3.
Zum Einrichten der ersten Fügeposition FP1, die in 4 gezeigt ist, ist ein Zylinderraum zwischen dem Ladestiftkolben 64' und dem dem Ladestift 44 zugewandten axialen Ende des Ladestiftzylinders 62' drucklos (P₁ = 0). In dem weiteren Zylinderraum 74' zwischen dem zweiten Kolben 76' und dem dem Ladestift 44 abgewandten axialen Ende des Ladestiftzylinders 62' ist Fluid mit einem Druck P₂ enthalten.
Schließlich ist in einem zwischen den Kolben 64', 76' vorhandenen variablen Zylinderraum 112 ein Druck P₃ vorhanden. In der ersten Fügeposition FP1 ist P₂ größer als P₃. Wenn die zweite Fügeposition FP2 eingerichtet werden soll, wird der zweite Zylinderraum 74' drucklos geschaltet, so dass der Ladestiftzylinder 62' gegenüber der in 4 gezeigten Stellung noch weiter nach links versetzt wird, bis das zweite axiale Ende 78 des Ladestiftzylinders 62' an dem zweiten Kolben 76' anschlägt.
Mithin gilt in der ersten Fügeposition FP1: P₂ > P₃ > P₁.
In der zweiten Fügeposition FP2 gilt: P₃ > P₁ UND P₃ > P₂.
In der Zuführposition (entsprechend 1) gilt Folgendes: P₂ > P₁ > P₃.
Die genannten Drücke verstehen sich für einheitliche Beaufschlagungsflächen bzw. Querschnitte der jeweiligen Zylinderräume. Sofern die Beaufschlagungsflächen unterschiedlich sind, sind die Drücke entsprechend anzugleichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10018239 C1 [0008]
DE 102005009950 A1 [0009]

Claims

Fügevorrichtung (12) zum Fügen von Fügeelementen (48) auf Werkstücke (54), mit einer Fügeelement-Halteeinrichtung (32), die dazu ausgebildet ist, ein Fügeelement (48) radial zu halten, und mit einer Ladestiftanordnung (40), die dazu ausgebildet ist, ein Fügeelement (48) axial in eine Halteposition (H) die Fügeelement-Halteeinrichtung (32) zu schieben, und/oder dazu, das Fügeelement (48) während eines Fügeprozesses axial abzustützen, wobei die Ladestiftanordnung (40) einen Ladestift (44) aufweist, der mittels einer Ladestift-Aktuatoranordnung (60) in Richtung der Fügeelement-Halteeinrichtung (32) schiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladestiftanordnung (60) dazu eingerichtet ist, einen Ladestifthub (100, 106) des Ladestiftes (44) zwischen wenigstens zwei Stufen variabel einzurichten, so dass der Ladestift (44) in einer ersten Stufe weniger weit in Richtung der Fügeelement-Halteeinrichtung (32) verschiebbar ist als in einer zweiten Stufe.
Fügevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladestift (44) mit einem Ladestiftkolben (64) eines Ladestiftzylinders (62) gekoppelt ist, der für den Ladestiftkolben (64) einen ersten Kolbenhub (66) definiert.
Fügevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladestiftkolben (64) in einem ersten Zylinderraum (65) des Ladestiftzylinders (62) verschieblich ist.
Fügevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladestiftzylinder an einem Gehäuse (42) der Ladestiftanordnung (40) mittels eines zweiten Kolbens (76) zwischen wenigstens zwei unterschiedlichen Axialpositionen (104, 110) verschiebbar ist.
Fügevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kolben (76) in Bezug auf das Gehäuse (42) festgelegt ist.
Fügevorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kolben (76) in einem zweiten Zylinderraum (74) des Ladestiftzylinders (62) verschieblich ist.
Fügevorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Ladestift (44) gekoppelter Ladestiftkolben (64) und der zweite Kolben (76) den gleichen Durchmesser (86) aufweisen.
Fügevorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Zylinderraum (65), in dem ein mit dem Ladestift (44) gekoppelter Ladestiftkolben (64) verschiebbar ist, und ein zweiter Zylinderraum (74), in dem der zweite Kolben (76) verschiebbar ist, durch eine Trennwand (70) voneinander getrennt sind.
Fügevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladestiftanordnung (40) so ausgebildet ist, dass in einer Zuführposition (SP) des Ladestiftes (44), in der der Ladestift (44) einen Zuführkanal (30) für ein in die Fügeelement-Halteeinrichtung (32) zuzuführendes Fügeelement (48) freigibt, der Ladestiftkolben (64) und der zweite Kolben (76) benachbart zu der Trennwand (70) angeordnet sind.
Fügevorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem mit dem Ladestift (44) gekoppelten Ladestiftkolben (64') und dem zweiten Kolben (76') ein variabler Zylinderraum (112) ausgebildet ist.
Fügevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladestiftanordnung (40) zumindest für die zweite Stufe des Ladestifthubes (100, 106) eine Hub-Feineinstellungseinrichtung (90) aufweist.
Fügevorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Gehäuse (42) der Ladestiftanordnung (40) ein Ladestiftzylinder (62) axial verschieblich ist, wobei ein Hubbegrenzungsanschlag zwischen dem Gehäuse (42) und dem Ladestiftzylinder (62) eine Schraubelement (94) aufweist.
Ladestiftanordnung (40) einer Fügeeinrichtung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
Verfahren zum Laden eines Fügeelementes (48) in eine Fügeelement-Halteeinrichtung (32) einer Fügevorrichtung (12), insbesondere einer Fügevorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Fügevorrichtung (12) einen Ladestift (44) aufweist, der alternativ in eine Zuführposition (SP), in eine erste Fügeposition (SP1) und in wenigstens eine zweite Fügeposition (SP2) versetzbar ist, mit den Schritten: – Erfassen, ob ein zugeführtes Fügeelement (48) eine erste axiale Länge (102) oder eine zweite axiale Länge (108) hat; und – Verschieben des Ladestiftes (44) in die erste Fügeposition (SP1), wenn das zugeführte Fügeelement (48) die erste axiale Länge (102) hat, oder Verschieben des Ladestiftes (44) in die zweite Fügeposition (SP2), wenn das zugeführte Fügeelement (48) die zweite axiale Länge (108) hat.
Verfahren nach Anspruch 14, mit dem Schritt, an der Fügevorrichtung (12) eine Feineinstellung zur Einrichtung der zweiten Fügeposition (SP2) durchzuführen.