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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halteeinrichtung für ein axial auf ein Bauteil zu fügendes Fügeelement, insbesondere für einen Schweißbolzen, mit einer Zangenanordnung, die dazu ausgebildet ist, ein Fügeelement an dessen Außenumfang zu halten, derart, dass über die Zangenanordnung eine Axialkraft auf das Fügeelement übertragbar ist, wobei die Zangenanordnung eine erste Zangeneinrichtung aufweist.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Fügeeinrichtung mit einem Fügeelement-Aufnahmekanal und mit einer Halteeinrichtung der oben genannten Art.
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Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Zuführen eines Fügeelementes in eine Fügeposition in einer Halteeinrichtung, insbesondere in einer Halteeinrichtung der oben genannten Art.
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Auf dem Gebiet der Fügetechnik, insbesondere auf dem Gebiet des Fügens von Fügeelementen auf Werkstücke, wie beispielsweise beim Bolzenschweißen oder beim Bolzenkleben, ist es bekannt, Fügeelemente automatisiert in einen Fügekopf zuzuführen. Hierbei werden vereinzelte Fügeelemente wie Bolzen durch einen Zuführschlauch mittels Druckluft zu dem Fügekopf hin geblasen. Dort gelangt ein vereinzeltes Fügeelement in einen Aufnehmerkanal. Der Aufnehmerkanal führt in einen Zuführkanal des Fügekopfes, innerhalb dessen ein Ladestift axial verschieblich gelagert ist. Zum Zuführen eines Fügeelementes aus dem Aufnehmerkanal in den Zuführkanal wird der Ladestift axial zurückgezogen, bis das vordere Ende des Ladestiftes den im Wesentlichen radial ausgerichteten Übergang zwischen dem Aufnehmerkanal und dem Zuführkanal freigibt. Das Fügeelement wird dann ein einer Halteeinrichtung gebremst, die Haltezungen aufweist. Die Haltezungen sind zwar radial elastisch, jedoch mit einer relativ hohen Steifigkeit. Demzufolge ist es notwendig, das Fügeelement mittels des Ladestiftes durch die Halteeinrichtung hindurchzudrücken, bis beispielsweise ein Flanschabschnitt eines Bolzens vorne aus der Halteeinrichtung hervortritt. Die hohe Steifigkeit der Haltezungen der Halteeinrichtung ist bevorzugt, weil über die Anpresskraft zwischen den Haltezungen und dem Bolzen beim Bolzenschweißen der elektrische Schweißstrom übertragen wird.
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Derartige Fügeeinrichtungen sind allgemein bekannt. Der Ladestift muss hierbei einen relativ großen Hub vollziehen, insbesondere dann, wenn die Halteeinrichtung axial lang ausgebildet wird, um auch an schwer zugänglichen Stellen fügen zu können.
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Aufgrund des hohen Hubes entsteht an der der Halteeinrichtung axial gegenüberliegenden Seite der Fügeeinrichtung eine relativ große Störkontur, da der Ladestift bei einem Zuführvorgang relativ weit zurückverschoben werden muss, um den Übergang zwischen Aufnehmerkanal und Zuführkanal bzw. Halteeinrichtung freizugeben.
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Fügeeinrichtungen der oben genannten Art werden insbesondere in der Automobilindustrie verwendet, insbesondere auf dem Gebiet des Karosseriebaus. Dort werden Fügeelemente auf Karosserieabschnitte wie Karosseriebleche gefügt, wobei diese Fügeelemente anschließend als Anker für Befestigungselemente wie Clips oder dergleichen dienen können. Die relativ große Störkontur an der der Halteeinrichtung axial gegenüberliegenden Seite des Fügekopfes kann insbesondere dann problematisch sein, wenn an schwer zugänglichen Stellen wie beispielsweise in Radkästen oder dergleichen gefügt werden soll.
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Ein weiteres Verfahren zum Schweißen von Bolzen ist bekannt aus dem Dokument
US-A-4,019,013 . Hierbei ist eine Halteeinrichtung axial verschieblich in Bezug auf ein Gehäuse gelagert. Die Halteeinrichtung weist einen seitlichen Zuführkanal auf, über den ein Fügeelement in Richtung hin zu einer Halteeinrichtung zugeführt werden kann. Anschließend erfolgt eine Rückwärtsbewegung der Halteeinrichtung gegen einen feststehenden Stift, so dass der zugeführte Bolzen in eine vorbestimmte Position in der Halteeinrichtung geschoben wird. Auch hier ist der axiale Hub relativ groß.
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Aus dem Dokument
DE 102 29 690 B4 ist eine Halteeinrichtung mit einer Fügeeinrichtung bekannt, bei der auch Bolzen mit einem relativ großen Flanschabschnitt (im Vergleich zum Schaftabschnitt) automatisiert werden können, und zwar durch einen Zuführkanal hindurch. In einer Fügeposition erfolgt ein Einspannen des Fügeelementes, indem ein axial bewegliches Klemmmundstück gegen radial bewegliche Spannelemente verschoben wird, derart, dass auf die Spannelemente eine radiale Spannkraft zum Halten des Schaftes des Fügeelementes ausgeübt wird.
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Aus dem Dokument
EP 2 321 086 B1 ist eine Halteeinrichtung für Bolzen bekannt, mit einem Spannzangenbauteil, das einen Einspannabschnitt und einen hohlen Einfuhrabschnitt aufweist, wobei ferner eine Sicherungseinrichtung vorgesehen ist, an der ein Flanschabschnitt des Bolzens vorbeiführbar ist und die in Bezug auf den Einspannabschnitt so ausgebildet ist, dass ein Flanschabschnitt in einer Sicherungsposition zwischen der Sicherungseinrichtung und dem Einspannabschnitt gesichert gelagert ist. Die Sicherungseinrichtung weist dabei wenigstens zwei radial gegeneinander bewegliche Sicherungshülsenabschnitte auf, die als separate Bauteile ausgebildet sind und zusammen eine Sicherungshülse bilden. Auch bei dieser Halteeinrichtung sorgt ein Ladestift dafür, dass ein an der Sicherungseinrichtung gehaltener Bolzen schließlich axial in eine Fügeposition gedrückt wird.
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Schließlich ist aus dem Dokument
DE 80 10 343 U1 eine Fügepistole bekannt, die ein feststehendes Zuführrohr aufweist, durch das hindurch Fügeelemente mittels Druckluft in einer axialen Zuführrichtung zuführbar sind. Am Ende des feststehenden Rohres ist ein Einwegdurchgang vorgesehen, durch den hindurch ein Fügeelement durchtreten kann, jedoch nicht wieder zurück in das Zuführrohr gelangen kann. Das Zuführen eines Fügeelementes erfolgt dabei zu einem Zeitpunkt, bei dem ein zuvor zugeführtes Fügeelement, das von einer Bolzenklemmhülse gehalten ist, auf ein Werkstück gefügt wird. Der aus dem Einwegdurchgang austretende Bolzen wird dabei durch das zuvor zugeführte Fügeelement gebremst und gestoppt. Hiernach wird die Bolzenklemmhülse in axialer Richtung hin zu dem Einwegdurchgang geführt und klemmt dann das zuletzt zugeführte Fügeelement.
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Auch bei den weiteren oben beschriebenen Fügeeinrichtungen des Standes der Technik ist die axiale Baulänge der jeweiligen Fügeeinrichtung relativ groß, und zwar aufgrund des jeweiligen axialen Zuführkanals bzw. Zuführrohrs und der relativ komplizierten axialen Relativverschieblichkeit zwischen Zuführrohr und Klemmeinrichtung.
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Es ist vor diesem Hintergrund eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Halteeinrichtung für ein axial auf ein Bauteil zu fügendes Fügeelement anzugeben, eine verbesserte Fügeeinrichtung mit einem Fügeelement-Aufnahmekanal und einer solchen Halteeinrichtung anzugeben sowie ein verbessertes Verfahren zum Zuführen eines Fügeelementes in eine Fügeposition in einer Halteeinrichtung anzugeben.
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Die obige Aufgabe wird bei der eingangs genannten Halteeinrichtung dadurch gelöst, dass die erste Zangeneinrichtung dazu ausgebildet ist, eine erste Radialkraft auf das Fügeelement auszuüben, wobei die Zangenanordnung eine zweite Zangeneinrichtung aufweist, die relativ zu der ersten Zangeneinrichtung zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbar ist, wobei die zweite Zangeneinrichtung dazu ausgebildet ist, In der zweiten Position auf einen Außenumfang der ersten Zangeneinrichtung eine zweite Radialkraft auszuüben, die größer ist als die erste Radialkraft.
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Ferner wird die obige Aufgabe gelöst durch eine Fügeeinrichtung mit einem Fügeelement-Aufnahmekanal und mit einer Halteeinrichtung der erfindungsgemäßen Art, wobei ein zuführseitiges Ende der ersten Zangeneinrichtung koaxial mit dem Fügeelement-Aufnahmekanal ausgerichtet ist, der vorzugsweise koaxial zu einer Fügeachse ausgerichtet ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Halteeinrichtung ist es von Vorteil, dass die erste Zangeneinrichtung lediglich eine im Vergleich zu der zweiten Radialkraft relativ kleine erste Radialkraft ausübt. Die erste Radialkraft ist vorzugsweise so dimensioniert, dass ein mit einer vorbestimmten kinetischen Energie in die Halteeinrichtung zugeführtes Fügeelement zumindest teilweise durch die erste Zangeneinrichtung hindurchgeht. Dies ermöglicht es, dass eine Position des Fügeelementes in Bezug auf die erste Zangeneinrichtung einrichtbar ist, ohne dass ein Ladestift das Fügeelement durch die erste Zangeneinrichtung hindurchdrücken müsste.
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Demzufolge kann die Halteeinrichtung ohne Ladestift realisiert werden. Dies wiederum kann zu deutlich geringeren Störkonturen an einem Fügekopf einer Fügeeinrichtung führen, insbesondere zu geringeren Störkonturen an einer der Halteeinrichtung axial gegenüberliegenden Seite des Fügekopfes.
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Die erste Radialkraft kann Null sein, ist jedoch vorzugsweise größer als Null. Demzufolge kann ein Fügeelement vorzugsweise alleine mittels der ersten Radialkraft in der ersten Zangeneinrichtung gehalten werden, derart, dass das Fügeelement zumindest nicht aus der ersten Zangeneinrichtung herausfällt.
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Um beispielsweise über die erste Zangeneinrichtung einen Schweißstrom zu übertragen, wie es beim Bolzenschweißen bevorzugt ist, ist es mittels der zweiten Zangeneinrichtung möglich, auf die erste Zangeneinrichtung eine zweite, deutlich höhere Radialkraft auszuüben, die für den nötigen Andruck der ersten Zangeneinrichtung an dem Außenumfang des Fügeelementes sorgt.
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Wenn die zweite Zangeneinrichtung in der zweiten Position ist, bei der sie auf die erste Zangeneinrichtung eine zweite Radialkraft ausübt, ist die erste Zangeneinrichtung vorzugsweise so gespannt, dass ein Fügeelement nicht durch die erste Zangeneinrichtung hindurchgeschossen werden könnte, wenn es die zuvor erwähnte übliche kinetische Energie besitzt. Die zweite Position der zweiten Zangeneinrichtung wird jedoch in der Regel nur dann eingenommen, wenn in der ersten Zangeneinrichtung bereits ein Fügeelement gehalten wird.
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Die erste und/oder die zweite Zangeneinrichtung können jeweils eine Mehrzahl von radial elastisch auslenkbaren Spannnasen oder Spannzungen aufweisen. Die erste und die zweite Zangeneinrichtung sind vorzugsweise koaxial zueinander ausgerichtet. Die zweite Zangeneinrichtung wird vorzugsweise relativ zu der ersten Zangeneinrichtung bewegt. Es ist jedoch generell auch denkbar, die erste Zangeneinrichtung relativ zu der zweiten Zangeneinrichtung zu bewegen, um die erste und die zweite Position der zweiten Zangeneinrichtung einzurichten.
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Eine vorbestimmte Fügeposition des Fügeelementes innerhalb der Halteeinrichtung ist vorzugsweise dann eingerichtet, wenn ein Flanschabschnitt eines in der Halteeinrichtung gehaltenen Fügeelementes axial gegenüber der ersten Zangeneinrichtung vorsteht und mit einer Flanschrückseite axial an einem Abschnitt der ersten Zangeneinrichtung anliegt. Daher ist es in dieser vorbestimmten Fügeposition vorzugsweise möglich, über die erste Zangeneinrichtung eine axiale Fügekraft auf das Fügeelement ausüben zu können, wie sie im Stand der Technik gewöhnlich über den Ladestift bereitgestellt wird.
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Durch die zweite Radialkraft wird die erste Zangeneinrichtung dabei vorzugsweise so fest radial zusammengedrückt, dass ein Lösen des Fügeelementes aus der vorbestimmten Fügeposition in Richtung entgegen seiner Zuführung ausgeschlossen ist.
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In manchen Fällen kann die zweite Radialkraft jedoch auch so groß gewählt sein, dass die dann mittelbar über die erste Zangeneinrichtung auf einen Schaft des Fügeelementes ausgeübte radiale Klemmkraft so groß ist, dass die bei einem Fügeprozess auftretenden Axialkräfte kraftschlüssig von der Halteeinrichtung aufgenommen werden können. Bei der Anlage eines Flanschabschnittes an einem Abschnitt der ersten Zangeneinrichtung wird hingegen in axialer Richtung eine im Wesentlichen formschlüssige Positionierung des Fügeelementes in der Halteeinrichtung realisiert.
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Die erste Zangeneinrichtung bildet vorzugsweise eine Art geteilten Zuführkanal, muss also nicht notwendigerweise eine radiale erste Spannkraft auf das Fügeelement ausüben können. Bevorzugt ist es dabei, wenn die erste Zangeneinrichtung ein starres Zangenglied aufweist, das in Bezug auf einen Halteeinrichtungsrahmen, der mit einem Gehäuse eines Fügekopfes fest verbindbar ist, starr ausgebildet ist, also radial unbeweglich ausgebildet ist. In diesem Fall ist es ferner bevorzugt, wenn die erste Zangeneinrichtung wenigstens ein weiteres Zangenglied aufweist, das radial in Bezug auf das erste starre Zangenglied bewegbar ist.
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Die erste Zangeneinrichtung ist mit ihren Zangengliedern in diesem Fall vorzugsweise so ausgebildet, dass zumindest ein Innenumfangsabschnitt des starren Zangengliedes dann, wenn ein Fügeelement darin aufgenommen ist, flächig an einem Außenumfangsabschnitt eines Schaftes des Fügeelementes anliegt.
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Im Stand der Technik ist die über die Zangenanordnung auf das Fügeelement übertragbare Axialkraft generell hinreichend, so dass das Fügeelement nicht aus der Halteeinrichtung herausfallen kann. Eine Axialkraft zum Fügen wird jedoch in der Regel über einen Ladestift bereitgestellt. Bei der Erfindung ist es bevorzugt, wenn die Halteeinrichtung so ausgebildet ist, dass die zum Fügen auf das Fügeelement auszuübende Axialkraft durch formschlüssige Anlage der ersten Zangeneinrichtung an dem Fügeelement realisiert wird.
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Die Halteeinrichtung beinhaltet vorzugsweise einen Rahmen und ist insgesamt vorzugsweise axial verschieblich an einem Gehäuse eines Fügekopfes lagerbar, wobei an dem Fügekopf beispielsweise ein Linearantrieb vorgesehen sein kann, mittels dessen die Halteeinrichtung um einen Axialhub in Bezug auf das Gehäuse verschoben werden kann. Dieser Axialhub kann einem Fügehub entsprechen, also jenem Hub, der beim Durchführen eines Fügeprozesses, insbesondere eines Bolzenschweißprozesses durchführbar ist. Bei einem derartigen Bolzenschweißprozess wird ein Fügeelement auf ein Werkstück aufgesetzt. Anschließend wird eine Fügestrom eingeschaltet und das Fügeelement von dem Werkstück abgehoben, um einen Lichtbogen zu ziehen. Anschließend wird das Fügeelement wieder auf das Werkstück abgesenkt, nachdem die gegenüberliegenden Flächen mittels des Lichtbogens angeschmolzen worden sind, um dann bei abgeschaltetem Schweißstrom eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Fügeelement und dem Werkstück zu realisieren. Der Hub des Fügeelementes in Bezug auf das Werkstück wird dabei vorzugsweise über die axiale Verschieblichkeit der Halteeinrichtung in Bezug auf das Gehäuse realisiert und ist mittels einer Linearmotor-Steuerung geregelt durchführbar.
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Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.
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Wie oben erwähnt ist es bevorzugt, wenn die zweite Zangeneinrichtung axial in Bezug auf die erste Zangeneinrichtung bewegbar ist.
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Die erste Zangeneinrichtung ist vorzugsweise so ausgebildet, dass die erste Zangeneinrichtung axial verschieblich in Bezug auf ein Gehäuse einer Fügeeinrichtung lagerbar ist. Ferner ist die erste Zangeneinrichtung vorzugsweise mit einer elektrischen Energieversorgung verbunden, insbesondere dann, wenn die Halteeinrichtung beim Bolzenschweißen verwendet wird, so dass ein elektrischer Schweißstrom über die erste Zangeneinrichtung auf das darin gehaltene Fügeelement übertragbar ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, die in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine eigene Erfindung darstellt, beinhaltet die Halteeinrichtung eine Sperreinrichtung bzw. Fangeinrichtung, die relativ zu der ersten Zangeneinrichtung zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbar ist, wobei die Sperreinrichtung dazu ausgebildet ist, in der ersten Position eine Austrittsöffnung der ersten Zangeneinrichtung zu sperren, derart, dass ein in einer axialen Zuführrichtung zugeführtes Fügeelement nur teilweise aus der ersten Zangeneinrichtung austreten kann.
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Die von der ersten Zangeneinrichtung auf ein Fügeelement ausübbare Radialkraft ist, wie oben erwähnt, so gewählt, dass ein mit einer vorbestimmten kinetischen Energie zugeführtes Fügeelement in axialer Richtung durch die erste Zangeneinrichtung hindurchgeschossen wird, wobei die erste Zangeneinrichtung radial aufgeweitet wird.
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Um zu vermeiden, dass das zugeführte Fügeelement dann vollständig aus der Halteeinrichtung herausgetrieben wird, ist die Sperreinrichtung vorgesehen, die nach der Art einer Fangeinrichtung ausgebildet ist.
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Die Sperreinrichtung ist in einer ersten Position so angeordnet, dass sie ein vollständiges Herausbewegen des Fügeelementes aus der ersten Zangeneinrichtung heraus verhindern kann.
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Zwischen einem axialen Ende der ersten Zangeneinrichtung und einer Anschlagposition der Sperreinrichtung ist vorzugsweise ein Abstand eingerichtet, der größer/gleich einer maximalen axialen Flanschdicke eines zu haltenden Fügeelementes ist.
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In der zweiten Position der Sperreinrichtung wird die Austrittsöffnung der ersten Zangeneinrichtung vorzugsweise derart freigegeben, dass zumindest ein Flanschabschnitt des darin gehaltenen Fügeelementes gegenüber der ersten Zangeneinrichtung vorsteht, wobei die Sperreinrichtung vorzugsweise in axialer Richtung hinter das vordere axiale Ende der ersten Zangeneinrichtung zurücktritt. Hierdurch kann erreicht werden, dass die Sperreinrichtung um die erste Zangeneinrichtung herum keine relevante Störkontur während eines Fügeprozesses bildet.
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Von besonderem Vorzug ist es bei dieser weiteren Ausführungsform, wenn die Sperreinrichtung ferner dazu ausgebildet ist, bei einer Bewegung aus der ersten Position entgegen der axialen Zuführrichtung das Fügeelement in Richtung der zweiten Position zu drücken, um das Fügeelement in Bezug auf die erste Zangeneinrichtung in eine vorbestimmte Fügeposition zu bringen.
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Das Fügeelement kann dabei in manchen Fällen bereits in der vorbestimmten Fügeposition sein. In manchen Fällen kann es jedoch auch mit seinem Flanschabschnitt zu weit gegenüber der ersten Zangeneinrichtung axial vorstehen, so dass die Sperreinrichtung in diesem Fall bevorzugt dazu ausgebildet ist, das Fügeelement entgegen der axialen Zuführrichtung mitzunehmen, wenn die Sperreinrichtung gegenüber der ersten Zangeneinrichtung axial bewegt wird, um auf diese Weise das Fügeelement in die vorbestimmte Fügeposition zu bewegen.
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Vorzugsweise erfolgt die Bewegung dabei gegen einen axialen Anschlag an der ersten Zangeneinrichtung.
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Die Sperreinrichtung ist vorzugsweise koaxial zu der ersten Zangeneinrichtung ausgerichtet. Vorzugsweise ist die Sperreinrichtung nach der Art eines Fangkorbes ausgebildet, der radial elastische Glieder aufweist, die in der ersten Position axial vor der Austrittsöffnung der ersten Zangeneinrichtung angeordnet sind. In der zweiten Position sind die Glieder eines derartigen Korbes der Sperreinrichtung vorzugsweise axial gegenüber dem vorderen Ende der ersten Zangeneinrichtung zurückgezogen.
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Die obige Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Zuführen eines Fügeelementes in eine Fügeposition in einer Halteeinrichtung, insbesondere in einer Halteeinrichtung der erfindungsgemäßen Art, mit den Schritten, ein Fügeelement zu beschleunigen und das Fügeelement in ein zuführseitiges Ende einer ersten Zangeneinrichtung einzuleiten, derart, dass sich die erste Zangeneinrichtung radial aufweitet und das Fügeelement hin zu einer Austrittsöffnung der ersten Zangeneinrichtung geführt wird, wobei das Fügeelement mittels einer Sperreinrichtung gestoppt wird, derart, dass das zugeführte Fügeelement nur teilweise aus der Austrittsöffnung der ersten Zangeneinrichtung austreten kann, und wobei zwischen der ersten Zangeneinrichtung und der Sperreinrichtung eine relative Bewegung durchgeführt wird, derart, dass das Fügeelement mittels der Sperreinrichtung in eine vorbestimmte Fügeposition in der ersten Zangeneinrichtung gedrückt wird.
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Von besonderem Vorzug ist es bei der erfindungsgemäßen Halteeinrichtung dabei, wenn die Sperreinrichtung durch eine zweite Zangeneinrichtung der Zangenanordnung gebildet ist, wobei die zweite Zangeneinrichtung relativ zu der ersten Zangeneinrichtung zwischen der ersten Position und der zweiten Position bewegbar ist und wobei die zweite Zangeneinrichtung dazu ausgebildet ist, in der zweiten Position auf einen Außenumfang der ersten Zangeneinrichtung eine Radialkraft auszuüben.
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Die von der zweiten Zangeneinrichtung in der zweiten Position ausgeübte Radialkraft ist vorzugsweise größer als die erste Radialkraft, die von der ersten Zangeneinrichtung alleine auf einen Außenumfangsabschnitt des Fügeelementes ausgeübt werden kann.
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In entsprechender Weise ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt, wenn die Sperreinrichtung als zweite Zangeneinrichtung ausgebildet ist und wenn das relative Bewegen der ersten Zangeneinrichtung und der Sperreinrichtung nach dem Einrichten der vorbestimmten Fügeposition fortgesetzt wird, bis die als zweite Zangeneinrichtung ausgebildete Sperreinrichtung auf einen Außenumfang der ersten Zangeneinrichtung eine Radialkraft ausübt.
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Der Axialversatz der zweiten Zangeneinrichtung bzw. der Sperreinrichtung zwischen der ersten Position und der zweiten Position ist vorzugsweise kleiner als eine axiale Länge der ersten Zangeneinrichtung und ist vorzugsweise kleiner als eine axiale Länge eines mittels der Halteeinrichtung zu haltenden Fügeelementes. Demzufolge ist eine zum Zwecke des Axialversatzes zwischen der ersten Position und der zweiten Position verwendete Aktuatorik in axialer Weise kompakt zu realisieren und kann so ausgebildet werden, dass sie an dem der Halteeinrichtung gegenüberliegenden axialen Ende eines Fügekopfes keine relevante Störkontur bildet. Demzufolge kann ein Fügekopf mit der erfindungsgemäßen Halteeinrichtung in axialer Richtung deutlich kompakter ausgebildet werden als in solchen Fällen, bei denen ein Ladestift verwendet wird, um ein Fügeelement in eine Zangenanordnung einer Halteeinrichtung axial zu drücken.
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Bei der erfindungsgemäßen Halteeinrichtung ist es insgesamt ferner vorteilhaft und es stellt in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine eigene Erfindung dar, wenn die Halteeinrichtung einen starren Rahmen aufweist, der axial verschieblich an einem Gehäuse eines Fügekopfs lagerbar ist, wobei die erste Zangeneinrichtung ein starres Zangenglied aufweist, das fest mit einem Verbindungsabschnitt des Rahmens verbunden ist.
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Bei dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, wenn die erste Zangeneinrichtung wenigstens ein in Bezug auf das starre Zangenglied radial bewegliches Zangenglied aufweist.
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Durch die Maßnahme, ein Zangenglied der ersten Zangeneinrichtung als starres Glied auszubilden, ist es auf vergleichsweise einfache Weise möglich, dieses starre Zangenglied als Bezugsglied in Bezug auf den Rahmen des Fügekopfes auszubilden.
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Das starre Zangenglied kann aus mehreren Gründen vorteilhaft sein. Zum einen kann auf diese Weise leicht ein elektrischer Strom in die erste Zangeneinrichtung eingeleitet werden, insbesondere in das starre Zangenglied. Zum anderen kann das starre Zangenglied einen Anschlag bilden und hierdurch zur Einrichtung einer vorbestimmten Fügeposition eines Fügeelementes verwendet werden. Zudem kann ein solches starres Fügeelement eine flächige Anlage an einem Außenumfangsabschnitt eines Schaftabschnittes eines Fügeelementes bilden, so dass ein Fügeelement flächig mit dem starren Zangenglied verbunden ist.
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Bei der Ausführungsform mit dem starren Zangenglied ist es ferner bevorzugt, wenn das starre Zangenglied axial länger ist als das wenigstens eine bewegliche Zangenglied und einen Anschlag für einen Flanschabschnitt eines Fügeelementes bildet.
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Dadurch, dass das starre Zangenglied in axialer Richtung gegenüber dem wenigstens einen beweglichen Zangenglied vorsteht, kann das Zangenglied einen definierten Anschlag für einen Flanschabschnitt eines Fügeelementes bilden und folglich eine vordefinierte Fügeposition für das Fügeelement einrichten.
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Gemäß einer weiteren insgesamt bevorzugten Ausführungsform ist es bevorzugt, wenn die erste Zangeneinrichtung eine Montageplatte aufweist, die fest mit einem starren Zangenglied der ersten Zangeneinrichtung verbunden ist und an der wenigstens ein radial bewegliches Zangenglied der ersten Zangeneinrichtung axial gelagert ist.
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Die Montageplatte hält das wenigstens eine radial bewegliche Zangenglied dabei vorzugsweise an einem Ende des radial beweglichen Zangengliedes, das einem Eintrittskanal zugewandt ist. Die axiale Lagerung kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass an der Montageplatte eine Auflageschulter für einen Flanschabschnitt des wenigstens einen beweglichen Zangengliedes vorgesehen ist. Ferner kann das wenigstens eine bewegliche Zangenglied mit dem starren Zangenglied über einen O-Ring gekoppelt sein.
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Die Montageplatte ist vorzugsweise fest mit dem Verbindungsabschnitt des Rahmens verbunden und ist folglich vorzugsweise ebenfalls axial verschieblich in Bezug auf ein Gehäuse des Fügekopfes lagerbar.
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Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn der Verbindungsabschnitt des Rahmens dazu ausgebildet ist, einen elektrischen Fügestrom in das starre Zangenglied zu leiten.
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Hierbei kann die starre Verbindungskonstruktion zwischen Verbindungsabschnitt, Montageplatte und starrem Zangenglied dazu verwendet werden, um einen elektrischen Fügestrom mit geringstmöglichem Übergangswiderstand hin zu der ersten Zangeneinrichtung und in das starre Zangenglied hinein zu leiten, von wo aus der Fügestrom bevorzugt in das darin gehaltene Fügeelement geleitet wird.
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Bei der erfindungsgemäßen Fügeeinrichtung ist es bevorzugt, wenn an der Halteeinrichtung eine Aktuatoranordnung gelagert ist, mittels der eine Relativbewegung zwischen der ersten Zangeneinrichtung und einer zweiten Einrichtung realisierbar ist, wobei es sich bei der zweiten Einrichtung um die zweite Zangeneinrichtung oder um die Sperreinrichtung handelt.
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Die Aktuatoranordnung kann eine einfach wirkende Aktuatoranordnung sein oder kann eine doppelt wirkende Aktuatoranordnung sein. Die Aktuatoranordnung ist vorzugsweise eine pneumatische Aktuatoranordnung.
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In der ersten Position der bewegbaren Einrichtung (Zangeneinrichtung bzw. Sperreinrichtung) ist diese Einrichtung dabei vorzugweise mit einer Hubplatte verbunden, die in der ersten Position vorzugsweise an einer Montageplatte der ersten Zangeneinrichtung axial anliegt, so dass die Montageplatte für die erste Position einen Anschlag bildet.
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Die zweite Position kann durch einen weiteren externen Anschlag gebildet sein, kann jedoch auch durch einen internen Anschlag in der Aktuatoranordnung gebildet sein.
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An der Hubplatte ist vorzugsweise ein Eintrittskanal festgelegt, der sich in der ersten Position unmittelbar an die erste Zangeneinrichtung anschließt. In der zweiten Position ist der Eintrittskanal von der ersten Zangeneinrichtung axial beabstandet. Der Eintrittskanal ist vorzugsweise koaxial zu einem Aufnahmekanal angeordnet und ist bei der Bewegung von der ersten in die zweite Position axial gegenüber diesem bewegbar. Der Eintrittskanal ist dabei vorzugsweise um einen Außenumfangsabschnitt des Aufnahmekanals herum angeordnet.
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Insgesamt kann mittels der erfindungsgemäßen Halteeinrichtung ein Fügekopf einer Fügeeinrichtung wesentlich kompakter und axial kleiner gebaut werden als ein Fügekopf mit einem Ladestift. Es können vorzugsweise unterschiedlich lange Fügeelemente gefügt werden, ohne konstruktive Änderungen vornehmen zu müssen. Ferner kann eine Energie zum Zuführen eines Fügeelementes in die Halteeinrichtung frühzeitig abgeschaltet werden. Bei einem Schweißkopf, der einen Ladestift verwendet, ist die hierzu verwendete Blasluft in der Regel auf einem gewissen Zuführniveau zu halten, bis der Ladestift eine radiale Übergangsöffnung in die Halteeinrichtung hinein verschließt. Denn ansonsten könnte Fügeelement wieder zurück in einen Zuführschlauch gelangen, da das Fügeelement ggf. nicht in der Halteeinrichtung gehalten wird, bevor der Ladestift das Fügeelement in eine Zangeneinrichtung der Halteeinrichtung drückt.
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Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform gelangt ein Flanschabschnitt jedoch vorzugsweise bereits beim Zuführen in einen Abschnitt zwischen einem vorderen Ende der ersten Zangeneinrichtung und der Sperreinrichtung bzw. der zweiten Zangeneinrichtung, so dass das Fügeelement anschließend axial unverlierbar in Bezug auf die Halteeinrichtung gehalten wird. Ein Zurückfallen des Fügeelementes (beispielsweise bei einer ”Überkopfbewegung”) ist ausgeschlossen, da ein Flanschabschnitt des Fügeelementes axial an einem vorderen Ende der ersten Zangeneinrichtung anschlägt und folglich nicht mehr zurück in den Zuführschlauch gelangen kann. Demzufolge kann bereits dann, wenn diese Zwischenposition erreicht ist, die Energie der Fügeelementzufuhr abgeschaltet werden, insbesondere die Zuführluft selbst.
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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.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1a eine schematische Längsschnittdarstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung in einer zweiten Position beim Eintritt eines Fügeelementes;
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1b eine der 1a vergleichbare Darstellung, nachdem das Fügeelement mit seinem Flanschabschnitt die erste Zangeneinrichtung verlassen hat und von einer zweiten Zangeneinrichtung bzw. Sperreinrichtung aufgefangen ist;
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1c eine der 1a und 1b vergleichbare Darstellung, bei der das Fügeelement in eine vorbestimmte Fügeposition gedrückt wird, und zwar entgegen der Zuführrichtung;
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1d eine der 1a bis 1c vergleichbare Darstellung, bei der die zweite Zangeneinrichtung eine Radialkraft auf einen Außenumfang der ersten Zangeneinrichtung ausübt und sich in einer ersten Position befindet;
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2 eine perspektivische schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fügeeinrichtung;
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3 eine schematische Längsschnittansicht durch einen Fügekopf der Fügeeinrichtung der 2 in einer zweiten Position;
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4 den Fügekopf der 3 in einer Zwischenposition;
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5 den Fügekopf der 3 in einer ersten Position;
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6 eine erste Zangeneinrichtung einer Halteeinrichtung des Fügekopfes der 3 bis 5 in einer seitlichen Darstellung, mit einem darin gehaltenen Fügeelement;
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7 die erste Zangeneinrichtung der 6 in einer Darstellung von unten, mit Darstellung eines Schaftquerschnittes eines darin gehaltenen Fügeelementes; und
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8 die erste Zangeneinrichtung der 6 in einer Darstellung von oben, ohne eingesetztes Fügeelement.
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In den 1a bis 1d ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung schematisch dargestellt und generell mit 10 bezeichnet.
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Die Halteeinrichtung 10 beinhaltet einen schematisch angedeuteten Eintrittskanal 12, in den hinein ein Fügeelement 16 in einer Zuführrichtung 13 entlang einer Längsachse 14 zuführbar ist. Die Längsachse 14 ist gleichzeitig eine Fügeachse einer Fügeeinrichtung, die mit der Halteeinrichtung 10 ausgestattet ist.
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Das Fügeelement 16 beinhaltet einen Flanschabschnitt 18 mit einem Außendurchmesser D1 und einen Schaftabschnitt 20 mit einem Außendurchmesser D2, wobei D2 kleiner ist als D1.
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Die Halteeinrichtung 10 weist ferner eine Zangenanordnung 24 auf. Die Zangenanordnung 24 dient zum Halten des Fügeelementes 16 während eines Fügeprozesses. Die Zangenanordnung 24 beinhaltet eine erste Zangeneinrichtung 26. Die erste Zangeneinrichtung 26 weist ein erstes axiales Ende auf, das mit dem Eintrittskanal 12 verbunden ist. Ferner weist die erste Zangeneinrichtung ein zweites axiales Ende auf, an dem die erste Zangeneinrichtung 26 eine erste Austrittsöffnung 28 bildet. Ein Durchmesser der ersten Austrittsöffnung 28 ist in 1a mit D3 bezeichnet. D3 ist in einer Grundposition kleiner als D1.
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Die erste Zangeneinrichtung 26 weist ein erstes Zangenglied 30 und wenigstens ein zweites Zangenglied 32 auf. Die Zangenglieder 30, 32 sind radial in Bezug zueinander bewegbar bzw. um Tangentialachsen verschwenkbar. Die entsprechende radiale Bewegung ist in 1a bei 34 gezeigt.
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Ferner ist der ersten Zangeneinrichtung 26 eine nicht näher bezeichnete elastische Einrichtung zugeordnet, mittels der die Zangenglieder 30, 32 in eine Grundposition vorgespannt sind, und zwar mittels einer ersten Radialkraft 36, die radial nach innen gerichtet ist. In der vorgespannten Grundposition weist die erste Austrittsöffnung 28 den Durchmesser D3 auf. Die Zangenglieder 30, 32 sind in der radialen Bewegungsrichtung 34 so weit gegeneinander aufspreizbar, dass der Durchmesser der Austrittsöffnung größer/gleich dem Durchmesser D1 des Flanschabschnittes 18 wird, derart, dass der Flanschabschnitt durch die erste Zangeneinrichtung 26 hindurchtreten kann.
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Anschließend werden die Zangenglieder 30, 32 wieder mittels der ersten Radialkraft 36 radial nach innen gedrückt, so dass diese an dem Schaftabschnitt 20 des Fügeelementes 16 anliegen können. Obgleich dies in 1a aus Gründen einer übersichtlicheren Darstellung nicht so deutlich dargestellt ist, ist D3 vorzugsweise kleiner gleich D2.
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Die Zangenanordnung 24 weist eine zweite Zangeneinrichtung 40 auf, die vorliegend auch als Sperreinrichtung bezeichnet wird. Die zweite Zangeneinrichtung 40 beinhaltet eine erste Zunge 42 und wenigstens eine zweite Zunge 44. Die zweite Zangeneinrichtung 40 ist koaxial zu der ersten Zangeneinrichtung 26 angeordnet. Die Zungen 42, 44 sind dabei in einer in 1 a dargestellten zweiten Position A gezeigt. In dieser zweiten Position A sind vordere Enden der Zungen 42, 44 axial vor der ersten Zangeneinrichtung 26 angeordnet und bilden eine zweite Austrittsöffnung 46, deren Durchmesser D4 beträgt. D4 ist kleiner gleich D1 und ist vorzugsweise größer gleich D3.
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Die vorderen Enden der Zungen 42, 44 sind dabei von den vorderen Enden der Zangenglieder 30, 32 axial beabstandet, und zwar um einen Abstand 48, der in 1a für die zweite Position A dargestellt ist. Der Abstand 48 ist größer gleich einer in 1a nicht näher bezeichneten axialen Dicke des Flanschabschnittes 18 des Fügeelementes 16.
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Die Zungen 42, 44 sind in der in 1a gezeigten Position in einer Grundstellung, lassen sich jedoch elastisch radial nach außen gegeneinander aufweiten. Dabei können die Zungen 42, 44 eine nach innen gerichtete zweite radiale Kraft 50 ausüben, die größer ist als die erste Radialkraft 36.
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Die zweite Zangeneinrichtung 40 ist axial gegenüber der ersten Zangeneinrichtung 26 bewegbar, und zwar aus der in 1a gezeigten zweiten Position A in eine Position, bei der die vorderen Enden der Zungen 42, 44 hinter die vorderen Enden der Zangenglieder 30, 32 axial zurücktreten.
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In 1a ist gezeigt, dass sich ein Fügeelement 16 in dem Eintrittskanal 12 befindet. Das Fügeelement 16 wird dabei mit einer bestimmten Geschwindigkeit und folglich einer bestimmten kinetischen Energie zugeführt, beispielsweise mittels Zuführluft. Die kinetische Energie ist hinreichend, um bei Eintritt des Flanschabschnittes 18 in die erste Zangeneinrichtung 26 die Zangenglieder 30, 32 radial gegen die erste Radialkraft 36 auszulenken, bis der Flanschabschnitt 18 aus der ersten Zangeneinrichtung 26 heraustritt. In der Folge wird das Fügeelement 16 von der zweiten Zangeneinrichtung 40, die insoweit auch die Funktion einer Sperreinrichtung hat, gestoppt bzw. abgebremst, da die kinetische Energie des durch die erste Zangeneinrichtung 26 hindurchgetretenen Fügeelementes 16 nicht hinreichend ist, um die Zungen 42, 44 der zweiten Zangeneinrichtung 40 radial gegen die zweite Radialkraft 50 auszulenken. Demzufolge bleibt das Fügeelement 16 in der in 1b gezeigten Position, bei der der Flanschabschnitt zwischen einem vorderen Ende der ersten Zangeneinrichtung 26 und einem vorderen Ende der zweiten Zangeneinrichtung 40 angeordnet und darin gefangen ist.
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In diesem Zustand ist das Fügeelement 16 bereits unverlierbar in der Halteeinrichtung 16 gehalten, da die erste Zangeneinrichtung 26 sich radial aufgrund der ersten Radialkraft 26 wieder zurückbewegt hat und nun gegen den Schaftabschnitt 20 des Fügeelementes 16 anliegt. Aufgrund des größeren Durchmessers des Flanschabschnittes kann das Fügeelement daher nicht mehr entgegen der Zuführrichtung 13 in den Eintrittskanal 12 gelangen. Andererseits kann das Fügeelement 16 auch nicht weiter in der Zuführrichtung 13 und aus der Halteeinrichtung 10 herausgelangen, da der Flanschabschnitt des Fügeelementes 16 von der zweiten Zangeneinrichtung 40 axial gehalten wird.
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Ausgehend von der in 1b gezeigten Position erfolgt nun eine Relativbewegung zwischen der ersten Zangeneinrichtung 26 und der zweiten Zangeneinrichtung 40, wie es in 1b mit 52 angedeutet ist. Hierdurch wird das Fügeelement entgegen der Zuführrichtung 13 mitgenommen, bis eine dem Schaftabschnitt 20 zugewandte Oberseite des Flanschabschnittes 18 in Anlage gelangt an die vorderen Enden der Zangenglieder 30, 32, oder an zumindest das vordere Ende von einem der Zangenglieder.
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Diese Zwischenposition Z ist in 1c dargestellt. Der Übergang von der zweiten Position A in die Zwischenposition A führt zu einem ersten Axialversatz 54 zwischen der ersten Zangeneinrichtung 26 und der zweiten Zangeneinrichtung 40. Ausgehend von dieser Zwischenposition Z wird die Relativbewegung zwischen der ersten Zangeneinrichtung 26 und der zweiten Zangeneinrichtung 40 fortgesetzt, wie es in 1c angedeutet ist. Hierdurch werden die Zungen 42, 44 nun entgegen der zweiten Radialkraft 50 radial nach außen ausgelenkt, wie es in 1c bei 56 gezeigt ist.
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Die vorderen Enden der Zungen 42, 44 der zweiten Zangeneinrichtung 40 werden anschließend an dem Flanschabschnitt 18 des Fügeelementes 16 vorbeibewegt und gelangen schließlich, wie es in 1 d gezeigt ist, in Anlage an einen Außenumfangsabschnitt der ersten Zangeneinrichtung 26. In dieser ersten Position B steht der Flanschabschnitt 18 des Fügeelementes 16 axial gegenüber der Zangenanordnung 24 vor. Die zweite Zangeneinrichtung 40 ist axial gegenüber der ersten Zangeneinrichtung 26 zurückversetzt und drückt mittels der zweiten Radialkraft 50 auf den Außenumfang der ersten Zangeneinrichtung 26, wodurch eine Radialkraft von der zweiten Zangeneinrichtung 26 auf den Schaftabschnitt 20 des Fügeelementes ausgeübt wird, um dieses axial in der Halteeinrichtung 10 zu halten und/oder einen Fügestrom in das Fügeelement zu leiten.
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Bei diesem zweiten Übergang von der Zwischenposition Z in die erste Position B erfolgt ein zweiter Axialversatz 58, der vorzugsweise größer ist als der erste Axialversatz 54.
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In der in 1d gezeigten Position liegt eine dem Schaftabschnitt 20 abgewandte Fügefläche 60 des Flanschabschnittes 18 frei.
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Die Halteeinrichtung 10 ist folglich dazu ausgebildet, das Fügeelement 16 in dieser Fügeposition mit der Fügefläche 60 auf eine Oberseite eines in 1d schematisch dargestellten Bauteils 62, beispielsweise in Form eines Karosseriebleches, zu fügen. Dies kann durch Kleben erfolgen, kann jedoch auch durch Bolzenschweißen erfolgen.
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Beim Bolzenschweißen wird in das Fügeelement, das von der Halteeinrichtung 10 gehalten wird, ein Fügestrom 1 eingeleitet. Dies erfolgt, während die Fügefläche 60 auf einer Oberseite des Bauteils 62 aufliegt. Anschließend wird das Fügeelement 16 mittels der Halteeinrichtung 10 von dem Bauteil 62 abgehoben. Der eingeleitete Fügestrom I, der vorzugsweise in die erste Zangeneinrichtung 26 eingeleitet wird und von dort in das Fügeelement 16 fließt, und von dort hin zu einer elektrischen Masse 64, die mit dem Bauteil 62 verbunden ist, erzeugt dabei einen Lichtbogen. Der Lichtbogen kann die Fügefläche 60 und eine gegenüberliegende Oberfläche des Bauteils 60 anschmelzen. Anschließend wird das Fügeelement wieder auf das Bauteil 62 abgesenkt, so dass sich die Schmelzen durchmischen und der Fügestrom I abgeschaltet wird. In der Folge erkaltet die Gesamtschmelze und das Fügeelement 16 ist starr und stoffschlüssig mit dem Bauteil 60 verbunden. Anschließend kann die Halteeinrichtung 10 von dem Fügeelement 16 abgezogen werden. Dann kann die zweite Zangeneinrichtung 40 wieder in die zweite Position A versetzt werden, die in 1a gezeigt ist, so dass ein weiteres Fügeelement 16 zugeführt und in der Halteeinrichtung 10 aufgenommen werden kann.
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Sofern der Fügeprozess ein Klebeprozess ist, kann ein Fügestrom auch dazu verwendet werden, um einen Klebstoff, der mit dem Fügeelement 16 verbunden ist, induktiv zu erwärmen.
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Die Halteeinrichtung 10 ist vorzugsweise Bestandteil einer Fügeeinrichtung, die beispielsweise einen Fügekopf beinhalten kann, der mittels eines Roboters im Raum 3-dimensional bewegbar ist, so dass mittels einer solchen Fügeeinrichtung sequentiell Fügeelemente auf Bauteile wie Karosseriebleche gefügt werden können.
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Die Fügeeinrichtung beinhaltet dabei vorzugsweise eine Strom- oder Spannungsquelle, die den Fügestrom 1 bereitstellen kann, sowie eine Zuführeinrichtung, mittels der vereinzelte Fügeelemente über einen Zuführschlauch hin zu dem Eintrittskanal 12 geführt bzw. gefördert werden können.
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In 2 ist ein Beispiel einer derartigen Fügeeinrichtung 70 schematisch dargestellt. Die Fügeeinrichtung 70 beinhaltet einen Fügekopf 72, der beispielsweise mit einem Arm eines Roboters verbindbar ist. Der Fügekopf 72 weist ein Gehäuse 74 auf, das einen Fügeelement-Zuführanschluss 76 aufweist. An den Fügeelement-Zuführanschluss 76 ist ein Zuführschlauch 78 einer Zuführeinrichtung der Fügeeinrichtung 70 anschließbar.
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Ferner beinhaltet der Fügekopf 72 einen nicht näher dargestellten Linearmotor, der in dem Gehäuse 74 des Fügekopfes aufgenommen ist. Der Linearmotor, bei dem es sich um einen elektrischen oder um einen hydraulischen Linearmotor handeln kann, ist über einen Mitnehmer 80 mit der Halteeinrichtung 10 verbunden, um die Halteeinrichtung 10 axial in Bezug auf das Gehäuse 74 des Fügekopfes 72 bewegen zu können. Der hierdurch einrichtbare Axialhub entspricht vorzugsweise einem Schweißhub. Ferner ist in 2 bei 82 schematisch ein Stromleiter gezeigt, mittels dessen der elektrische Fügestrom 1 der Halteeinrichtung 10 zugeführt werden kann.
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Die generelle Funktionsweise und der generelle Aufbau der Halteeinrichtung 10 der 2 entspricht jener der 1a bis 1d. Gleiche Elemente sind daher durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
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Die Halteeinrichtung 10 ist an einem ersten axialen Ende des Fügekopfes 72 angeordnet. Der Fügeelement-Zuführanschluss 76 ist an einem axial gegenüberliegenden Ende des Fügekopfes 72 angeordnet. Der Fügeelement-Zuführanschluss 76 und die Halteeinrichtung 10 sind entlang einer gemeinsamen Längsachse 14 ausgerichtet.
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Die in 2 dargestellte Halteeinrichtung 10 beinhaltet die zweite Zangeneinrichtung 40 und die radial darin angeordnete erste Zangeneinrichtung 26. Die erste Zangeneinrichtung 26 steht axial nicht gegenüber der zweiten Zangeneinrichtung 40 vor. Es ist die zweite Position A eingerichtet.
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Die Halteeinrichtung 10 und deren erste Zangeneinrichtung 26 sind axial beweglich in Bezug auf das Gehäuse 74 festgelegt. Die zweite Zangeneinrichtung 40 ist an einer Hubplatte 82 festgelegt, die mittels einer Kolbenstange 84 axial in Bezug auf die erste Zangeneinrichtung 26 bewegbar ist, um aus der in 2 gezeigten zweiten Position A in die erste Position B zu gelangen.
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In 3 ist der Fügekopf 72 der Fügeeinrichtung 70 in einem schematischen Längsschnitt in der ersten Position A (entsprechend der Position in 2) dargestellt.
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Es ist zu erkennen, dass im Inneren des Fügekopfes 72 ein gehäusefester Aufnahmekanal 86 angeordnet ist, der mit dem Fügeelement-Zuführanschluss 76 verbunden und axial hiermit ausgerichtet ist. Der Aufnahmekanal 86 mündet in einen Eintrittskanal 12, der starr an der Hubplatte 82 festgelegt ist, und zwar koaxial zu dem Aufnahmekanal 86. Ein axiales Ende des Eintrittskanals 12 ist außenumfänglich um ein Längsende des Aufnahmekanals 86 herum angeordnet.
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Die erste Zangeneinrichtung 26 ist an einer Montageplatte 88 axial festgelegt. Die Montageplatte 88 ist mit einem Verbindungsabschnitt 90 verbunden, der dazu ausgebildet ist, einen elektrischen Strom in die Montageplatte 88 und folglich in die erste Zangeneinrichtung 26 einzuleiten. Der Verbindungsabschnitt 90 steht gegenüber dem Gehäuse 74 axial vor und ist innerhalb des Gehäuses 74 mit einer Rahmenbasis 92 verbunden, die wiederum mit einer Zugstange 94 verbunden ist. Die Zugstange 94 erstreckt sich innerhalb des Gehäuses 74 axial nach oben durch eine Öffnung hindurch und der außerhalb des Gehäuses 74 mit dem Mitnehmer 80 verbunden. Der Verbindungsabschnitt 90 und die Rahmenbasis 92 bilden einen Rahmen der Halteeinrichtung, der axial in Bezug auf das Gehäuse 74 wenigstens um einen Schweißhub verschiebbar ist, und zwar mittels des oben erwähnten Linearmotors und des Mitnehmers 80, der den Rahmen 90, 92 mit dem Linearmotor koppelt. 3 zeigt ferner, dass zwischen der Rahmenbasis 92, die beispielsweise aus einem isolierenden Material hergestellt sein kann, und dem elektrisch leitfähigen Verbindungsabschnitt 90 ein Kabelschuh 91 angeordnet sein kann, über den ein Schweißstrom I in den Verbindungsabschnitt 90 einleitbar ist. Der Kabelschuh 91 kann beispielsweise mit dem in 2 gezeigten Stromleiter 81 verbunden sein, dessen anderes in 2 nicht näher bezeichnetes Ende mit einer Stromquelle verbunden ist.
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Innerhalb des Gehäuses 74 ist ferner eine Aktuatoranordnung 96 ausgebildet. Die Aktuatoranordnung 96 beinhaltet ein Zylindergehäuse 98, innerhalb dessen ein Kolben 100 axial, das heißt parallel zu der Längsachse 14 verschieblich ist. Das Zylindergehäuse 98 ist vorzugsweise fest mit der Rahmenbasis 92 verbunden und bewegt sich bei Axialbewegungen der Rahmenbasis 92 mit dieser mit. Der Kolben 100 ist starr mit der Kolbenstange 84 verbunden, die wiederum mit der Hubplatte 82 verbunden ist. Die Aktuatoranordnung 96 dient folglich zum axialen Versatz der Hubplatte 82 und folglich der zweiten Zangeneinrichtung 40 zwischen der in 2 und 3 gezeigten zweiten Position A, einer Zwischenposition Z, die in 4 gezeigt ist, und einer ersten Position B, die in 5 gezeigt ist.
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In 3 ist zu erkennen, dass ein Fügeelement 16 durch den Eintrittskanal 12 zugeführt worden ist und sich bereits innerhalb der ersten Zangeneinrichtung 26 befindet.
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4 zeigt die Situation, bei der das Fügeelement 16 mit seinem Flanschabschnitt 18 aus dem vorderen Ende der ersten Zangeneinrichtung 26 herausgetreten ist und mittels der zweiten Zangeneinrichtung 40 bzw. durch deren Zungen 42, 44' gestoppt worden ist. In 4 ist zu erkennen, dass die erste Zangeneinrichtung 26 ein erstes Zangenglied 30' aufweist, das starr mit einer Zangengliedplatte 102 verbunden ist, die sich in radialer Richtung erstreckt und fest mit der Montageplatte 88 verbunden ist, beispielsweise durch die in 4 nicht näher gezeigten Schraubverbindungen. Die Verbindung ist derart, dass ein über den in 4 angedeuteten Verbindungsabschnitt 90 eingeleiteter Fügestrom I über die Montageplatte 88 und die Zangengliedplatte 102 in das erste Zangenglied 30' geleitet werden kann.
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Die erste Zangeneinrichtung 26 weist zwei weitere Zangenglieder auf, von denen eines in 4 gezeigt ist und mit 32' bezeichnet ist. Das weitere Zangenglied 32' und das dritte Zangenglied (das in 4 nicht gezeigt ist) sind relativ zu dem ersten Zangenglied 30' radial beweglich gelagert. Die weiteren Zangenglieder 32' sind axial in Bezug auf das erste Zangenglied 30' gelagert. Zu diesem Zweck weisen diese Zangenglieder 32' an ihrem dem Eintrittskanal 12 zugewandten axialen Ende radial nach außen vorstehende Flanschabschnitte auf, die an entsprechenden Schultern der Montageplatte 88 aufliegen. Ferner sind die Zangenglieder 30' sowie 32' über einen oberen Zangenlagerring 104 aneinander gehalten.
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An einem dem Eintrittskanal 12 axial gegenüberliegenden Ende der ersten Zangeneinrichtung ist um die Zangenglieder 30', 32' ein Spannring 106 herum angeordnet, der beispielsweise als O-Ring ausgebildet sein kann. Mittels des Spannringes 106 kann die erste Zangeneinrichtung 26 eine erste Radialkraft 36 (siehe 1a) auf den in 4 gezeigten Schaftabschnitt des Fügeelementes 16 ausüben.
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Es ist auch denkbar und in 4 auch schematisch dargestellt, dass der Spannring 106 lediglich dazu dient, eine Austrittsöffnung 28 (siehe 1a) der ersten Zangeneinrichtung 26 so einzustellen, dass diese kleiner ist als ein Außendurchmesser des Flanschabschnittes 18 des Fügeelementes 16 (D3 < D1). Eine radiale Haltekraft ist in der in 4 gezeigten Zwischenposition Z nicht notwendig.
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Es ist ferner gezeigt, dass das erste Zangenglied 30' axial gegenüber den anderen Zangengliedern 32' vorsteht, und zwar um einen Abstand 108, der in 4 angedeutet ist. Der Flanschabschnitt 18 liegt in der Zwischenposition Z vorzugsweise an dem vorderen Ende des ersten Zangengliedes 30' an und befindet sich folglich in einer vordefinierten Fügeposition.
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Ausgehend von dem in 4 gezeigten Zwischenzustand Z kann dann die Axialbewegung der zweiten Zangeneinrichtung 40 in Bezug auf die erste Zangeneinrichtung 26 eingeleitet werden, und zwar durch axiales Bewegen der Hubplatte 82, wie es in 4 durch den Pfeil 52 angedeutet ist.
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Hierdurch gelangt die zweite Zangeneinrichtung 40 in die in 5 dargestellte Position, bei der die zweite Zangeneinrichtung 40 die zweite Radialkraft 50 auf den Außenumfang der ersten Zangeneinrichtung 26 ausübt, um auf diese Weise ein darin gehaltenes Fügeelement 16 axial zu halten, so dass es nicht aus der Halteeinrichtung 10 herausfallen kann. Die Fügefläche 60 liegt in diesem Zustand frei. Die zweite Zangeneinrichtung 40, deren Zangen sich vorzugsweise konisch erstrecken, treten hinter die erste Zangeneinrichtung 26 zurück. Mit anderen Worten stellt die zweite Zangeneinrichtung 40 in der in 5 gezeigten ersten Position B im Wesentlichen keine Störkontur für einen Fügeprozess dar.
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In 5 ist ferner schematisch ein Stützfuß 110 dargestellt, der beispielsweise starr mit dem Gehäuse 74 des Fügekopfes 72 verbunden sein kann.
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In den 6 bis 8 ist die erste Zangeneinrichtung 26 dargestellt. Man erkennt, dass das erste Zangenglied 30' eine in radiale Richtung vorstehende Zangengliedplatte 102 zur Befestigung mit der Montageplatte 88 aufweist.
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Ferner ist zu erkennen, dass die erste Zangeneinrichtung 26 zweite Zangenglieder 32 aufweist, die radial in Bezug auf das erste, starre Zangenglied 30' bewegbar sind.
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In 7 ist gezeigt, dass ein im Querschnitt runder Schaftabschnitt eines Fügeelementes 16 umfänglich von den Zangengliedern gehalten sein kann, wobei der Schaftabschnitt über einen Umfangswinkel von größer 45°, insbesondere größer 90°, an einem Innenumfang des ersten starren Zangengliedes 30' anliegt.
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In 8 ist eine geöffnete Position der Zangeneinrichtung 26 dargestellt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 4019013 A [0008]
- DE 10229690 B4 [0009]
- EP 2321086 B1 [0010]
- DE 8010343 U1 [0011]
