DE102016119850A1

DE102016119850A1 - Setzwerkzeug und Zufuhrverfahren von unterschiedlichen Fügeelementen

Info

Publication number: DE102016119850A1
Application number: DE102016119850.1A
Authority: DE
Inventors: Torsten Draht; Stefan Rehling
Original assignee: Boellhoff Verbindungstechnik GmbH
Current assignee: Boellhoff Verbindungstechnik GmbH
Priority date: 2016-10-18
Filing date: 2016-10-18
Publication date: 2018-04-19
Also published as: WO2018072956A1

Abstract

Vorliegendes Setzwerkzeug zum umformtechnischen Fügen zeichnet sich neben einem Rahmen, Stempel und einem Stempelantrieb durch ein Zufuhrmodul aus. Dieses Zufuhrmodul umfasst eine Mehrzahl von Zufuhrkanälen, in denen Fügeelemente unterschiedlicher Dimension bewegbar sind. Diese Fügkanäle münden in ein Aufnahmenest benachbart zum Setzkopf. Basierend auf der Kopplung zwischen dem Aufnahmenest und den Zufuhrkanälen werden die unterschiedlich dimensionierten Fügeelemente in dem Aufnahmenest einzeln in einer einheitlichen Fügeorientierung angeordnet.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Setzwerkzeug zum umformtechnischen Fügen mindestens zweier übereinander angeordneter Werkstücke, insbesondere ein Setzwerkzeug zum Stanznieten oder Durchsetzfügen (Clinchen). Des Weiteren betrifft vorliegende Erfindung eine Fertigungsanlage mit mindestens einem derartigen Setzwerkzeug sowie ein Zufuhrverfahren für mindestens ein erstes und ein zweites Fügeelement unterschiedlicher Dimension zu diesem Setzwerkzeug.
Hintergrund der Erfindung
Die oben genannten Setzwerkzeuge bestehen üblicherweise aus einem Rahmen, einem hydraulischen, pneumatischen oder elektrischen Antrieb und mehreren den Fügevorgang unmittelbar betreffenden Baugruppen, wie ein Setzkopf und eine Matrize. Um zur Vorbereitung eines Fügevorgangs das Setzwerkzeug mit dem nötigen Fügeelement auszustatten, ist zudem ein Zufuhrmodul vorgesehen, welches das mindestens eine Fügeelement einem Setzkopf des Setzwerkzeugs bzw. dem im Setzwerkzeug vorgesehenen Fügekanal zuführt.
In Fertigungsstraßen sind diese Setzwerkzeuge üblicherweise an Roboterarmen befestigt. Diese robotergeführten Setzwerkzeuge werden derzeit nach sogenannten Formaten, d.h. im Hinblick auf Größe, Form und Qualität der herzustellenden Fügeverbindung, ausgelegt. Im Fall von Stanznietwerkzeugen handelt es sich hierbei um die Nietgröße und -form (Nietdurchmesser und Nietkopfgeometrie) sowie die Matrizengeometrie, die einen Einfluss auf die Qualität der Nietverbindung haben. Insgesamt werden die Unterschiede in Nietgröße, -form, -durchmesser und Nietkopfgeometrie unter dem Begriff Dimension des Fügeelements zusammengefasst.
Da die den Fügevorgang unmittelbar betreffenden Baugruppen, wie beispielsweise der Setzkopf und die diesem zugeordnete Matrize, nach bestimmten derartigen Formaten, also einer speziell ausgewählten Dimension des Fügeelements, ausgelegt sind, muss das komplette Setzwerkzeug ausgewechselt werden, wenn eines dieser Formate geändert werden soll. Für jede größere Fertigungsanlage muss daher eine entsprechende Anzahl unterschiedlicher Setzwerkzeuge vorrätig gehalten werden, was naturgemäß mit einem erheblichen Kostenaufwand verbunden ist. Das Auswechseln der Setzwerkzeuge erfordert überdies einen beträchtlichen Arbeitsaufwand, da Energieversorgungs- und Nietzuführungsleitungen gelöst und wieder angeschlossen werden müssen.
Um dem Setzwerkzeug Fügeelemente nur einer Dimension zuzuführen, besteht zunächst die Möglichkeit, diese Fügeelemente kopfgeführt in einem Zufuhrschlauch mit einem T-förmigen Innenquerschnitt zu bewegen. Gemäß einer weiteren Alternative werden die gleich dimensionierten Fügeelemente gestapelt, d.h. die Längsrichtung der Fügeelemente ist parallel zur Bewegungsrichtung im Zufuhrschlauch bzw. -kanal angeordnet, dem Setzwerkzeug zugeführt. Entsprechende Beispiele dazu sind in DE 10 2009 024 433 A1 und DE 34 47 006 A1 beschrieben. Um die Kapazität der zugeführten Fügeelemente gleicher Dimension zu erhöhen, beschreibt DD 241 875 A1 die Kombination des Setzwerkzeugs mit einer Mehrzahl von Zufuhrkanälen. Innerhalb dieser Mehrzahl von Zufuhrkanälen werden Fügeelemente gleicher Dimension bewegt.
Um den Aufwand zur Anpassung des Setzwerkzeugs an unterschiedliche Fügeaufgaben zu reduzieren, offenbart US 9,027,220 B2 ein Setzwerkzeug mit zwei Zufuhrkanälen. Innerhalb dieser beiden Zufuhrkanäle werden unterschiedlich dimensionierte Stanzniete dem Setzwerkzeug in Abhängigkeit von der zu realisierenden Fügeaufgabe zugeführt. In diesem Zusammenhang ist es beispielsweise vorgesehen, zwei Stanzniettypen unterschiedlicher Schaftlänge bzw. Stanznietlänge demselben Setzwerkzeug zuzuführen.
US 4,620,656 B1 beschreibt eine alternative Vorgehensweise für die Zufuhr unterschiedlich dimensionierter Fügeelemente zu einem Setzwerkzeug. In diesem Dokument wird zunächst hervorgehoben, dass die Zufuhr von Fügeelementen mittels Schläuchen zum Setzwerkzeug fehleranfällig ist. Somit ist diese direkte Zufuhr der Fügeelemente mit mehreren Schläuchen zum Setzwerkzeug ungeeignet für die Automatisierung der Herstellung von Fügeverbindungen. Daher schlägt US 4,620,656 B1 vor, an einem Kreuzungspunkt entfernt vom Setzwerkzeug eine Mehrzahl von Zufuhrkanälen für unterschiedlich dimensionierte Fügeelemente zusammenzuschalten. Diese zusammengeschalteten Zufuhrkanäle stellen jeweils mindestens ein Fügeelement bereit, sodass aus dieser Mehrzahl unterschiedlich dimensionierter Fügeelemente gezielt ausgewählt, und dieses eine ausgewählte Fügeelement über einen Versorgungsschlauch an das Setzwerkzeug weitergeleitet werden kann. Somit wird das hier genutzte Zufuhrmodul getrennt vom Setzwerkzeug angeordnet. Diese Anordnung realisiert gemäß der Lehre der US 4,620,656 B1 eine hohe Flexibilität, da ausreichend Platz zur Verbindung mit einer Vielzahl von Zufuhrkanälen für unterschiedlich dimensionierte Fügeelemente entfernt vom Setzwerkzeug zur Verfügung steht. Nachteilig ist jedoch in diesem Zusammenhang, dass die unterschiedlich dimensionierten Fügeelemente über längere Wege zunächst zum Zufuhrmodul bzw. der Auswahlstation und danach zum Setzwerkzeug bewegt werden müssen. Dies wirkt sich auf die Länge der Taktzeiten negativ aus und ist zudem platzintensiv, wenn eine effiziente Fertigungsstraße ausgebaut werden soll.
In weiterer Ausgestaltung eines Zufuhrmoduls, das entfernt vom Setzwerkzeug angeordnet ist, beschreibt WO 00/47350 A1 eine Vorrichtung, mit deren Hilfe zugeführte Fügeelemente umorientiert werden können. Nach erfolgter Umorientierung werden die Fügeelemente dann dem Setzwerkzeug zugeführt.
Die oben beschriebenen Vorrichtungen haben den Nachteil, dass sie apparativ relativ aufwendig sind. Dieser konstruktive Aufwand erfordert einen entsprechenden Platzbedarf und natürlich einen nachgelagerten Wartungsaufwand im Betrieb des Setzwerkzeugs. Um diesen Aufwand zu reduzieren, ist es Aufgabe vorliegender Erfindung, ein Setzwerkzeug mit erhöhter Flexibilität im Hinblick auf die Ausführung unterschiedlicher Fügeaufgaben bereitzustellen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die obige Aufgabe wird durch ein Setzwerkzeug zum umformtechnischen Fügen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1, durch eine Fertigungsanlage in Kombination mit diesem Setzwerkzeug gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 13 sowie durch ein Zufuhrverfahren für mindestens zwei unterschiedlich dimensionierte Fügeelemente zu diesem Setzwerkzeug gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 14 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen vorliegender Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung, den begleitenden Zeichnungen und den anhängenden Ansprüchen hervor.
Das erfindungsgemäße Setzwerkzeug dient dem umformtechnischen Fügen. Es umfasst die folgenden Merkmale: einen Rahmen, einen am Rahmen vorgesehenen Antrieb, mit dem ein Stempel zum Herstellen einer Fügeverbindung linear bewegbar ist, ein Zufuhrmodul mit mindestens zwei Zufuhrkanälen, über die eine Mehrzahl von Fügeelementen unterschiedlicher Abmessungen oder Dimension einzeln einem Fügekanal eines Setzkopfs des Setzwerkzeugs zuführbar sind, wobei die mindestens zwei Zufuhrkanäle angepasst sind, um die Fügeelemente in unterschiedlicher Orientierung im Vergleich zueinander innerhalb der Fügekanäle zu führen und wobei die Fügeelemente aus den mindestens zwei Zufuhrkanälen einzeln direkt in mindestens ein Aufnahmenest benachbart zum Setzkopf bewegbar sind, um dort in gleicher Orientierung im Vergleich zueinander angeordnet zu sein.
Das erfindungsgemäße Setzwerkzeug basiert auf der gleichzeitigen Zufuhr von Fügeelementen unterschiedlicher Dimensionen oder Abmessungen zum Setzwerkzeug, um auf diese Weise zeitaufwendige Umrüstvorgänge des Setzwerkzeugs auf unterschiedliche Fügeaufgaben zu vermeiden. Das Setzwerkzeug weist Standardkomponenten auf, wie einen Rahmen, an dem ein Antrieb für einen Setzstempel bzw. Fügestempel befestigt ist. Dieser Rahmen umfasst beispielsweise einen C-Rahmen, an dessen gegenüberliegenden Enden eine Matrize sowie der Antrieb mit Stempel angeordnet sind. Zudem umfasst das Setzwerkzeug standardmäßig bekannte Grundmodule von derartigen Fügeeinrichtungen, die beim Fügen von Stanznieten, beim Clinchen und bei ähnlich gearteten Fügevorgängen erforderlich sind.
Um das Setzwerkzeug flexibel für zumindest zwei Fügeaufgaben ohne aufwendige Umrüstverfahren einsetzen zu können, führen zwei Zufuhrkanäle Fügeelemente unterschiedlicher Dimension dem Setzwerkzeug zu. Unterschiedliche Dimensionen der Fügeelemente bezeichnet in diesem Zusammenhang, dass es sich hier um Stanzniete, Verbindungsbolzen, Stanzniete mit unterschiedlichem Schaftdurchmesser oder Kopfdurchmesser oder mit unterschiedlicher Schaftlänge handeln kann. Daraus folgt, dass die in unterschiedlichen Zufuhrkanälen bewegten Fügeelemente im Vergleich zueinander in ihren Abmessungen und/oder in ihrem Aufbau unterscheidbar sind.
Das erfindungsgemäße Setzwerkzeug nutzt mindestens zwei Zufuhrkanäle, in denen Fügeelemente unterschiedlicher Dimensionen bewegt werden. Um eine reibungslose Zufuhr zum Setzwerkzeug gewährleisten zu können, sind die Fügeelemente aufgrund ihrer unterschiedlichen Dimensionen auch unterschiedlich in dem jeweiligen Zufuhrkanal orientiert bzw. angeordnet, wenn man diese Orientierung der Fügeelemente in Bezug auf die Zufuhrrichtung zum Setzgerät innerhalb des Fügekanals miteinander vergleicht. Während die unterschiedliche Orientierung der zuzuführenden Fügeelemente mit unterschiedlicher Dimension speziell daran angepasste Zufuhrkanäle erfordert, ermöglicht dennoch diese unterschiedliche Orientierung der zuzuführenden Fügeelemente, dass die Fügeelemente eines Zufuhrkanals einem dem Zufuhrkanal zugeordneten Aufnahmenest benachbart zu einem Setzkopf des Setzwerkzeugs zugeführt werden können. In gleicher Weise ist es bevorzugt, die Fügeelemente einer Mehrzahl von Zufuhrkanälen nur einem gemeinsamen Aufnahmenest benachbart zu einem Setzkopf zuzuführen. Aufnahmenest bezeichnet in diesem Zusammenhang eine Position angrenzend an den Setzkopf und/oder den Fügekanal oder im Fügekanal des Setzwerkzeugs, aus der das Fügeelement dann dem Fügevorgang vorzugsweise ohne Umorientierung zugeführt wird. Basierend auf der Wahl der unterschiedlichen Zufuhrkanäle mit unterschiedlicher Orientierung der Fügeelemente ist es trotzdem möglich, über geeignete Zufuhrrichtungen bzw. Verbindungsrichtungen der Zufuhrkanäle mit dem Aufnahmenest eine gleiche bzw. konstante Orientierung der dem Aufnahmenest zugeführten Fügeelemente im Aufnahmenest zu erzielen, egal aus welchem Zufuhrkanal und mit welcher Orientierung während der Zufuhr die Fügeelemente zugeführt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung bildet zumindest einer der mindestens zwei Zufuhrkanäle ein Reservoir für eine Mehrzahl von Fügeelementen oder er ist mit einem derartigen Reservoir verbunden. Bereits eine vordefinierte Länge eines Zufuhrkanals ermöglicht es, eine definierte Anzahl von Fügeelementen in diesem Zufuhrkanal zu speichern. Daraus folgt, dass der Zufuhrkanal selbst bereits ein Reservoir bzw. Magazin für dem Setzwerkzeug zuzuführende Fügeelemente darstellen kann. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dient der Zufuhrkanal tatsächlich nur der Übermittlung bzw. dem Transport des Fügeelements von einem angeschlossenen Magazin oder dergleichen zum Setzwerkzeug. In diesem Fall stellt das Magazin, ein Vereinzeler oder eine andere Station zur Bereitstellung von Fügeelementen das oben erwähnte Reservoir dar.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Setzwerkzeugs weist dieses mindestens ein lösbares oder ein stationäres Magazin auf, oder es ist mit einem Vereinzeler für Fügeelemente zur Versorgung des Setzwerkzeugs über die mindestens zwei Zufuhrkanäle verbunden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung ist nur ein Aufnahmenest vorgesehen, das gleichzeitig eine Endposition für die mindestens zwei Zufuhrkanäle bildet, von dem aus die einzelnen Fügeelemente ohne Orientierungsänderung in den Setzkopf oder den Fügekanal des Setzwerkzeugs bewegbar sind. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind mindestens zwei Aufnahmenester vorgesehen, die jeweils eine Endposition für die mindestens zwei Zufuhrkanäle bilden.
Vorzugsweise ist das Aufnahmenest als ein Raum definiert, in dem nur ein einzelnes Fügeelement aufnehmbar ist. Der Aufnahmeraum ist derart angeordnet, dass das Fügeelement geeignet positioniert direkt aus diesem dem Setzwerkzeug, d.h. dem Setzkopf oder dem Fügekanal, zugeführt werden kann. In diesem Zusammenhang ist es ebenfalls bevorzugt, das Aufnahmenest direkt im Setzkopf oder im Fügekanal vorzusehen. Dadurch werden weitere Transportwege der Fügeelemente verkürzt. Sobald diese Zufuhr des Fügeelements zum Setzkopf oder in den Fügekanal abgeschlossen ist, kann der Stempel des Setzwerkzeugs direkt das Fügeelement setzen. Da das Aufnahmenest als ein Aufnahmeraum definiert ist, sind die dort direkt angeschlossenen Fügekanäle an unterschiedlichen Seiten an das Aufnahmenest ankoppelbar. Mit dieser gezielten Auswahl der Kopplungsseite, an der die Verbindung zwischen Zufuhrkanal und Aufnahmenest hergestellt wird, wird gewährleistet, dass das Fügeelement bereits in der passenden Orientierung für den späteren Fügevorgang im Aufnahmenest ankommt. So werden beispielsweise Zufuhrkanäle von oben oder von unten an das Aufnahmenest angeschlossen, wenn in diesem Zufuhrkanal die Fügeelemente in einem Stapel transportiert werden. Stapel bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Fügeelemente innerhalb des Zufuhrkanals in Längsrichtung aufeinander angeordnet sind. Werden die Fügeelemente in einem Zufuhrkanal mit einer Orientierung ihrer Längsrichtung quer zur Transportrichtung geführt, dann werden derartige Zufuhrkanäle seitlich an das Aufnahmenest angekoppelt. Resultat dieser unterschiedlichen Ankopplungsmöglichkeiten besteht darin, dass unabhängig von dem angekoppelten Zufuhrkanal und der darin realisierten Orientierung des Fügeelements die im Aufnahmenest ankommenden Fügeelemente immer gleich orientiert sind. Da oben Gesagte gilt für ein Aufnahmenest in Verbindung mit nur einem Zufuhrkanal in gleicher Weise wie für ein Aufnahmenest in Verbindung mit einer Mehrzahl von Zufuhrkanälen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Setzwerkzeugs ist eine Verbindung zwischen Aufnahmenest und Zufuhrkanal jeweils mithilfe eines Stellglieds gezielt trennbar. Weiterhin bevorzugt ist das Aufnahmenest mit dem Setzkopf oder dem Fügekanal des Setzwerkzeugs über einen Bereitstellungskanal verbunden, der gezielt mithilfe eines Stellglieds blockierbar ist.
Zudem werden erfindungsgemäß bevorzugt die Fügeelemente in bekannter Weise mittels Druckluft und/oder Schwerkraft in den Zufuhrkanälen bewegt.
Weiterhin bevorzugt ist das Aufnahmenest direkt im Setzkopf oder im Fügekanal angeordnet. Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist das Aufnahmenest oder sind die Aufnahmenester über einem Bereitstellungskanal mit dem Setzkopf oder dem Fügekanal verbunden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung weist der erste Zufuhrkanal einen runden Innenquerschnitt auf, in dem mindestens ein Fügeelement parallel zu seiner Längsachse bewegbar ist. Weiterhin bevorzugt weist der zweite Zufuhrkanal einen T-förmigen Innenquerschnitt auf, in dem das mindestens eine Fügeelement senkrecht zu seiner Längsrichtung kopfgeführt bewegbar ist.
Anhand dieser konstruktiven Ausgestaltung wird deutlich, dass die unterschiedliche Orientierung der Fügeelemente auf eine unterschiedliche Konfiguration der Zufuhrkanäle zurückzuführen ist. Mithilfe dieser unterschiedlichen Konfiguration der Zufuhrkanäle ist gewährleistet, dass Fügeelemente unterschiedlicher Dimensionen gleichzeitig dem Setzwerkzeug zuführbar sind. In diesem Zusammenhang ist bekannt, dass beispielsweise Stanzniete mit einem deutlich erkennbaren Kopf- und Schaftbereich geeignet sind, um kopfgeführt in einem Zufuhrkanal mit T-förmigem Innenquerschnitt bewegt zu werden. Werden aber zum Clinchen geeignete bolzenähnliche Elemente ohne Kopf oder Stanzniete mit im Vergleich zum Schaft sehr geringem Kopfdurchmesser dem Setzwerkzeug zugeführt, dann geschieht dies bevorzugt in einer stapelförmigen Anordnung der Fügeelemente in dem Zufuhrkanal. Entsprechend weist dieser Zufuhrkanal den bereits oben genannten runden Innenquerschnitt auf.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung mündet ein Zufuhrkanal mit rundem Innenquerschnitt an einer Ober- oder Unterseite in das Aufnahmenest und ein Ende des T-förmigen Profilschlauchs mündet seitlich in das Aufnahmenest, wie es oben bereits erläutert worden ist. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Setzwerkzeugs ist das mindestens eine Aufnahmenest mit dem Fügeelement in Fügerichtung unter den Stempel bewegbar, vorzugsweise verschiebbar. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Aufnahmenest nicht nur als stationäre Zwischenposition für Fügeelemente ausgebildet ist. Eine stationäre Zwischenposition bedeutet, dass die Fügeelemente durch die Zufuhrkanäle zum Aufnahmenest beispielsweise mit Druckluft oder einem anderen Bewegungsmittel bewegt werden. Im Aufnahmenest selbst kommt dann das zugeführte Fügeelement zur Ruhe. Sobald der weitere Verarbeitungsweg klar ist, wird das Fügeelement aus dem Aufnahmenest in Richtung Setzkopf oder in den Fügekanal des Setzwerkzeugs abgeführt. Für die Verarbeitung der Fügeelemente ist es von Vorteil, wenn das Aufnahmenest selbst bewegbar ausgebildet ist. Dabei dient vorzugsweise der Aufnahmeraum des Aufnahmenests der Aufnahme des Fügeelements in der geeigneten Fügeorientierung. Die Bewegung des Aufnahmenests erlaubt dann, das passend orientierte Fügeelement beispielsweise direkt unter den Stempel durch die Bewegung des Aufnahmenests zuzuführen. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Aufnahmenest durch seine Bewegbarkeit überhaupt erst in eine Endposition eines Zufuhrkanals bewegt, um dort ein Fügeelement aufnehmen zu können. Auf diese Weise ist es möglich, mit nur einem Aufnahmenest die Fügeelemente unterschiedlicher Zufuhrkanäle an deren jeweilige Endposition aufzunehmen. Sobald ein Fügeelement durch das Aufnahmenest aufgenommen worden ist, bewegt sich das Aufnahmenest zum Setzkopf oder in den Fügekanal des Setzwerkzeugs, und führt auf diese Weise das übernommene Fügeelement der weiteren Verarbeitung zu.
Um die obigen Prozesse realisieren zu können, ist es bevorzugt, wenn das Aufnahmenest eine geradlinige oder krummlinige Verschiebebewegung durchführen kann. Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn das Aufnahmenest eine Schwenkbewegung bzw. eine Bewegung entlang einer Kreisbahn oder einer kreisähnlichen Bahn ausführen kann. In gleicher Weise ist es bevorzugt, das Aufnahmenest mit einer Kombination der oben beschriebenen Bewegungen auszustatten.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Setzwerkzeugs umfasst dieses ein Aufnahmenest in Form eines Schiebernests mit zumindest zwei Federarmen, zwischen denen ein Fügeelement klemmend aufnehmbar und haltbar ist.
Ein derartiges Schiebernest ist angepasst, um geradlinige oder krummlinige Verschiebebewegungen auszuführen. Die beiden Federarme sind bevorzugt zangenartig miteinander verbunden bzw. stehen diese zangenartig in Wechselwirkung. Das bedeutet, dass die Federarme mit einer gewissen Federvorspannung gegeneinander vorgespannt sind, um ein Fügeelement zwischen diesen beiden Federarmen klemmen und halten zu können. Aufgrund dieser Anordnung der Federarme ist es möglich, ein Fügeelement senkrecht bezogen auf die Längsachse der Federarme zwischen diese Federarme zuzuführen, um sie dann dort klemmend zu halten. Gemäß einer anderen bevorzugten Verfahrensalternative sind Fügeelemente in Längsrichtung der Federarme zwischen diese schiebbar, sodass sie dann durch die Federvorspannung zwischen den Federarmen gehalten werden. Sobald ein Fügeelement im Schiebernest angeordnet ist, d.h. das Fügeelement wird zwischen den beiden Federarmen klemmend gehalten, bewegt sich das Schiebernest auf einer geradlinigen oder krummlinigen Bahn und übergibt das Fügeelement an den Setzkopf und/oder den Fügekanal. Sobald das Schiebernest die Übergabeposition für das Fügeelement erreicht hat, geben die Federarme bevorzugt durch ein Öffnen das Fügeelement frei.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Setzwerkzeugs ist das Aufnahmenest schwenkbar angeordnet, um durch eine Schwenkbewegung an einem Zufuhrkanal anzukoppeln oder von diesem gelöst zu werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Aufnahmenest in einer schwenkbaren Konstruktion angeordnet. Somit kann das Aufnahmenest eine kreisbogenförmige Schwenkbewegung ausführen, um beispielsweise ein Fügeelement am Ende eines Zufuhrkanals zu übernehmen oder ein Fügekanal dem Setzkopf oder dem Fügekanal zuzuführen. Für eine derartige Schwenkbewegung eignen sich auch die bereits oben beschriebenen Federarme, die ein Fügeelement klemmend halten. Es ist ebenfalls bevorzugt, die gerade beschriebene Schwenkbewegung mit einer geradlinigen Verschiebebewegung des Aufnahmenests zu kombinieren, um das Fügeelement effektiv dem Setzkopf und/oder dem Fügekanal auf kürzestem oder effektivstem Weg zuführen zu können.
Vorliegende Erfindung umfasst zudem eine Fertigungsanlage mit mindestens einem an einem Roboter befestigten Setzwerkzeug, das eine der oben beschriebenen Ausgestaltungen aufweist.
Das erfindungsgemäße Zufuhrverfahren für mindestens zwei unterschiedlich dimensionierte Fügeelemente zu einem Setzwerkzeug, insbesondere ein Setzwerkzeug gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen, weist die folgenden Schritte auf: Zuführen mindestens eines ersten Fügeelements einer ersten Dimension über einen ersten Zufuhrkanal und mindestens eines zweiten Fügeelements einer zweiten Dimension über einen zweiten Zufuhrkanal zu nur einem Aufnahmenest angrenzend an einen Setzkopf des Setzwerkzeugs, wobei das erste und das zweite Fügeelement in einer unterschiedlichen Orientierung im Vergleich zueinander im jeweiligen Zufuhrkanal zugeführt werden, Aufnehmen des ersten und des zweiten Fügeelements einzeln in dem Aufnahmenest und direkt aus dem ersten und dem zweiten Zufuhrkanal in einer Zufuhrorientierung, sodass das jeweils zugeführte Fügeelement ohne Orientierungsänderung an einen Setzkopf des Setzwerkzeugs weiter bewegbar ist, und Weiterleiten des ersten oder zweiten Fügeelements einzeln zum Setzkopf, um eine Fügeverbindung mit dem weitergeleiteten Fügeelement herstellen zu können.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die Fügeelemente in den Zufuhrkanälen mittels Druckluft und/oder Schwerkraft bewegt. Zudem ist es bevorzugt, innerhalb des Zufuhrverfahrens folgenden weiteren Schritt auszuführen: Verschließen und Freigeben des mindestens einen Aufnahmenests in Richtung des Setzkopfes mit einem ersten Sperrglied und/oder Verschließen und Freigeben mindestens eines Zufuhrkanals mit einem zweiten Sperrglied, um gezielt Fügeelemente aus dem ersten oder dem zweiten Zufuhrkanal dem Aufnahmenest zuzuführen.
Weiterhin bevorzugt erfolgt ein Verschieben und/oder Verschwenken des mindestens einen Aufnahmenests zur Aufnahme und/oder Übergabe eines Fügeelements.
Figurenliste
Die bevorzugten Ausführungsformen vorliegender Erfindung werden unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

1 eine perspektivische Darstellung eines Setzkopfes eines Setzwerkzeugs, der ein Aufnahmenest mit daran angeschlossenen Zufuhrkanälen aufweist,
2 eine perspektivische Darstellung eines Setzkopfes eines weiteren bevorzugten Setzwerkzeugs, der ein Aufnahmenest mit daran angeschlossenen Zufuhrkanälen aufweist,
3 eine schematische Darstellung eines bevorzugten Aufnahmenests, an das zwei Zufuhrkanäle mit verschiedener Orientierung des Fügeelements angekoppelt sind.
4 a, b eine schematische Darstellung eines bevorzugten Aufnahmenests, an das zwei Zufuhrkanäle mit verschiedener Orientierung des Fügeelements angekoppelt sind und
5 a, b eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines Schiebernests.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Das Setzwerkzeug S vorliegender Erfindung entspricht in seiner Grundstruktur bekannten Setzwerkzeugen. Diese Setzwerkzeuge S dienen dem Setzen von Fügeelementen, wie Stanzniete, und dem Verbinden von Bauteilen mittels Durchsetzfügen oder Clinchen. Dazu ist ein Rahmen, vorzugsweise ein bekannter C-Rahmen, vorgesehen. Dieser C-Rahmen besitzt zwei einander gegenüberliegend angeordnete Enden. An einem Ende ist ein Setzstempel 10 mit Antrieb angeordnet. Der Antrieb, der mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder elektromagnetisch realisiert ist, bewegt linear, bevorzugt drehungsfrei, den Setzstempel 10 in Richtung einer Matrize. Die Matrize ist dazu am anderen offenen Ende des C-Rahmens angeordnet. Der Setzstempel 10 ist in einen Setzkopf 20 des Setzwerkzeugs integriert. Er bewegt ein Fügeelement F₁ , F₂ durch einen Fügekanal in Fügerichtung R_F in die miteinander zu verbindenden Bauteile, um das Fügeelement F₁ , F₂ zu verarbeiten.
Das Setzwerkzeug S weist zudem ein Zufuhrmodul Z auf. Das Zufuhrmodul Z umfasst mindestens einen ersten 30 und einen zweiten Zufuhrkanal 40, wobei auch mehr als zwei Zufuhrkanäle 30, 40 vorgesehen sein können. Die einzelnen Zufuhrkanäle 30, 40 dienen der Bereitstellung von an die Fügeaufgabe angepasste Fügeelemente F₁ , F₂ .
Eine Fügeaufgabe wird beispielsweise bestimmt durch eine Dicke oder die Materialen der miteinander zu verbindenden Bauteile. Entsprechend werden für unterschiedliche Fügeaufgaben Fügeelemente F₁ , F₂ unterschiedlicher Dimensionen verwendet. Unter dem Begriff „Dimension“ werden bevorzugt zusammengefasst: eine Länge eines Fügeelements F₁ , F₂ , ein Schaftdurchmesser des Fügeelements und ein Kopfdurchmesser des Fügeelements, um nur einige ausgewählte Geometrieparameter zur Charakterisierung eines Fügeelements F₁ , F₂ zu nennen.
Durch einen Zufuhrkanal 30, 40 werden jeweils Fügeelemente F₁ ; F₂ nur einer Dimension transportiert. Entsprechend ist ein Innendurchmesser und eine Gestalt des Innenquerschnitts des Zufuhrkanals 30; 40 an die Dimension des zu transportierenden Fügeelements F₁ ; F₂ angepasst.
Da jeder Zufuhrkanal 30; 40 an das jeweilige Fügeelement F₁ ; F₂ angepasst ist, sind die mindestens zwei Zufuhrkanäle 30; 40 unterschiedlich aufgebaut. Entsprechend ist der Zufuhrkanal 30 ein Schlauch mit einem T-förmigen Innenquerschnitt. In diesem Zufuhrkanal 30 werden Fügeelemente F₁ mit Kopf und Schaft, beispielsweise Stanzniete, kopfgeführt transportiert. Daraus folgt, dass die Fügeelemente F₁ innerhalb des Zufuhrkanals 30 mit einer Längsachse quer zur Zufuhrrichtung Rz der Fügeelemente F₁ angeordnet sind.
Weiterhin bevorzugt ist der Zufuhrkanal 40 ein Rundschlauch oder Zufuhrkanal 40 mit kreisförmigem Innenquerschnitt. Diese Konfiguration des Zufuhrkanals 40 eignet sich für eine gestapelte Anordnung der Fügeelemente F₂in Zufuhrrichtung Rz innerhalb des Zufuhrkanals 40. Daher sind die Fügeelemente F₂ vorzugsweise mit einer Längsachse parallel zur Zufuhrrichtung bzw. Transportrichtung Rz im Zufuhrkanal 40 angeordnet.
Das Zufuhrmodul Z umfasst neben den Zufuhrkanälen 30, 40 ein Aufnahmenest 50. Das Aufnahmenest 50 definiert einen Aufnahmeraum für ein einzelnes Fügeelement F₁ ; F₂ , egal welcher Dimension. Ein Ende der mehreren Zufuhrkanäle 30; 40 mündet in diesen Aufnahmeraum, um jeweils ein transportiertes Fügeelement F₁ ; F₂ dem Aufnahmenest 50 zuzuführen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung umfasst das Setzwerkzeug S nur ein Aufnahmenest 50. Dieses einzelne Aufnahmenest 50 ist mit einer Mehrzahl von Zufuhrkanälen 30, 40, also mindestens zwei Zufuhrkanäle, verbunden. Dies ist in 1 schematisch dargestellt. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung sind mindestens zwei Aufnahmenester 50 im Setzwerkzeug S vorgesehen, wie in 2 angedeutet ist. In dieser Ausführungsform endet jeder der Zufuhrkanäle 30, 40 in einem eigenen Aufnahmenest. Entsprechend befindet sich beispielsweise ein Aufnahmenest 50' direkt im Fügekanal 60, während das andere Aufnahmenest 50 angrenzend an den Fügekanal 60 und beabstandet zum Aufnahmenest 50' angeordnet ist (siehe 2).
Das Aufnahmenest 50, 50' ist vorzugsweise derart angeordnet, dass ein in das Aufnahmenest 50 aufgenommenes Fügeelement F₁ ; F₂ bereits eine Fügeorientierung O_F aufweist. Fügeorientierung O_F bedeutet, dass das Fügeelement F₁ ; F₂ in dieser Fügeorientierung O_Fnur noch durch die Bewegung des Setzstempels 10 gesetzt werden muss, was lediglich eine Positionierung unter dem Setzstempel 10, im Setzkopf 20 oder im Fügekanal 60 erfordert. Diese Fügeorientierung O_F hat den Vorteil, dass keine Neuorientierung und Drehung des Fügeelements F₁ ; F₂ bis zum Setzen des Fügeelements F₁ ; F₂ erforderlich ist. Entsprechend ist bei einem Fügeelement F₁ ; F₂ in Fügeorientierung O_F die Längsachse des Fügeelements F₁ ; F₂ parallel zur Fügerichtung R_F oder zur Längsachse des Fügekanals des Setzwerkzeugs S angeordnet. Dabei ist ein Kopf des Fügelements F₁ ; F₂ stromaufwärts bezogen auf die Fügerichtung R_F ausgerichtet.
Die Fügeelemente F₁ ; F₂ sind in den Zufuhrkanälen 30; 40 bezogen auf die Zufuhrrichtung Rz zum Aufnahmenest 50 unterschiedlich orientiert, vorzugsweise im Stapel oder nebeneinander. Um die Fügeelemente F₁ , F₂ aus den Zufuhrkanälen 30, 40 in Fügeorientierung O_F dem Aufnahmenest 50 zuzuführen, sind die Zufuhrkanäle 30, 40 bevorzugt folgendermaßen an das Aufnahmenest 50 gekoppelt. Der Zufuhrkanal 40, in dem die Fügeelemente F₁ stapelförmig transportiert werden, mündet in Fügerichtung R_Fbzw. in Fügeorientierung O_Fin das Aufnahmenest 50. Somit ist im Bereich der Kopplungsstelle zwischen Zufuhrkanal 40 und dem Aufnahmenest 50 die Längsrichtung des Zufuhrkanals 40 bzw. die im Zufuhrkanal 40 realisierte Transportrichtung Rz der Fügeelemente F₁ parallel zur Fügerichtung R_F bezogen auf das Aufnahmenest 50 angeordnet. In Bezug auf die bevorzugte Darstellung des Aufnahmenests 50 in 3 wird der Zufuhrkanal 40 an einer Oberseite an das Aufnahmenest 50 gekoppelt. In Analogie dazu ist es ebenfalls bevorzugt, den Zufuhrkanal 40 an der Unterseite des Aufnahmenests 50 anzuschließen. Dies setzt aber voraus, dass die Fügeelemente F₁ im Zufuhrkanal 40 entgegengesetzt zu ihrer Fügerichtung gestapelt sind.
Vorzugsweise ist ein Stellglied 52 am kopfseitigen Eingang des Aufnahmenests 50 angeordnet. Dieses Stellglied 52 ist derart bewegbar, dass es gezielt den Zufuhrkanal 40 zum Aufnahmenest 50 öffnen und schließen kann. Gleiches ist natürlich auch an der Unterseite des Aufnahmenests 50 realisierbar.
Der Zufuhrkanal 30, in dem die Fügeelemente F₂ nebeneinander in paralleler Anordnung bzw. kopfgeführt transportiert werden, mündet senkrecht zur Fügerichtung R_F bzw. senkrecht zur Fügeorientierung O_F in das Aufnahmenest 50. Daraus folgt, dass im Kopplungsbereich zwischen Zufuhrkanal 30 und Aufnahmenest 50 die Längsachse des Zufuhrkanals 30 annähernd senkrecht zur Fügerichtung R_F bezogen auf das Aufnahmenest 50 angeordnet ist.
Entsprechend werden durch diese Anordnung des T-förmigen Zufuhrkanals 30 die Fügeelemente F₂ seitlich oder von einer Rückseite, also senkrecht zur Fügeorientierung O_F , in das Aufnahmenest 50 überführt. Auch hier ist vorzugsweise ein Stellglied 54 vorgesehen. Dieses verschließt oder öffnet gezielt die Verbindung zwischen Zufuhrkanal 30 und Aufnahmenest 50.
Aus der obigen Beschreibung und der Anordnung des Aufnahmenests 50 in Bezug auf die Zufuhrkanäle 30, 40 folgt, dass das Aufnahmenest 50 eine Endposition für die angekoppelten Zufuhrkanäle 30, 40 bildet.
Um das im Aufnahmenest 50 angeordnete Fügeelement F₁ , F₂ setzen zu können, wird es vorzugsweise über einen Bereitstellungskanal in den Setzkopf 20 und/oder unter den Setzstempel 10 bewegt. Nach Erreichen dieser Position setzt der Setzstempel 10 das Fügeelement F₁ ; F₂ durch seine lineare Bewegung in Richtung der miteinander zu verbindenden Bauteile.
4 zeigt die bevorzugte Ausführung eines Schiebernests 70, das als Aufnahmenest dient. 4a zeigt eine schematische Seitenansicht, während 4b eine Draufsicht darstellt. Das Schiebernest 70 besteht vorzugsweise aus zwei Armen 72. Die Arme 72 sind schwenkbar befestigt, sodass sie eine federvorgespannte zangenartige Anordnung bilden. In dieser zangenartigen Anordnung 70 sind die Arme 72 aufeinander zu federvorgespannt, sodass ein Fügeelement F₁ ; F₂ dazwischen automatisch geklemmt oder gehalten werden würde. Die Pfeile in 4b deuten die entsprechende Schwenkbewegung der Arme 72 an.
Die Arme 72 besitzen eine längliche Gestalt, in der der Schwenkpunkt 74 pro Arm 72 außermittig bezogen auf eine Längsachse positioniert ist. In jedem Arm 72 ist zudem an einer Innenseite eine Aussparung 76 vorgesehen, die einander gegenüber liegen. Die Kombination der Aussparungen 76 ist in ihrer Größe an ein aufzunehmendes Fügeelement F₁ ; F₂ angepasst.
Bevorzugt bilden die einander gegenüberliegenden Aussparungen 76 das Aufnahmenest 50", in dem zumindest das Fügeelement F₁ aufnehmbar ist. Dazu werden die Aussparungen 76 am Ende des Zufuhrkanals 40 angeordnet, sodass ein zugeführtes Fügeelement F₁ direkt im Aufnahmenest 50" aufgenommen wird. Das ankommende Fügeelement F₁ drückt dabei die Arme 72 radial nach außen, um zwischen bzw. in den Aussparungen 76 geklemmt zu werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des zangenartigen Schiebernests 70 sind die zangenartig verbundenen Arme 72 gemeinsam verschiebbar gelagert. Vorzugsweise ist das Schiebernest 70 linear unter den Setzstempel 10 verschiebbar bzw. allgemein bewegbar, bis die das Fügeelement F₁ haltenden Aussparungen 76 unter dem Setzstempel 10 angeordnet sind. In dieser Positionierung erstreckt sich eine Fügeachse mittig durch den Aufnahmeraum für Fügeelemente zwischen den Aussparungen 76, wie 4b in Kombination mit dem Setzstempel 10 zeigt. Die Fügeachse ist als Strich-Punkt-Linie gezeichnet.
Die Darstellung der Arme 72 in gestrichelten Linien in 4b veranschaulicht das Schiebernest 70 im verschobenen Zustand. Um das Schiebernest 70 zunächst im verschobenen Zustand unterhalb des Setzstempels 10 zu halten, ist ein lösbares Positioniermittel vorgesehen (nicht gezeigt). In dieser verschobenen Position des Schiebernests 70 setzt der Setzstempel 10 bevorzugt das Fügeelement F₂ , das zwischen den Armen 72 gehalten wird. Dazu bewegt sich der Setzstempel 10 entlang der Fügeachse in Fügerichtung R_F zwischen den Aussparungen 76 hindurch, löst das geklemmte Fügeelement F₁ und setzt es in die Bauteile (nicht gezeigt). Nachdem der Setzstempel 10 zurückgezogen worden ist, gibt das Positioniermittel das Schiebernest 70 frei, sodass es sich in die Ausgangsposition gemäß 4a zurück bewegen kann.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform geben die Aussparungen 76 das geklemmte Fügeelement F₁ innerhalb des Fügekanals 60 frei, noch bevor der Setzstempel 10 das Fügeelement F₁ in Fügerichtung R_F bewegt. Das freigegebene Fügeelement F₁ wird innerhalb des Fügekanals 60 vorzugsweise durch eine Bremsstrecke, ein Sperrglied oder durch eine Verjüngung des Fügekanals in Fügerichtung gehalten. Nachdem das Schiebernest 70 in seine Ausgangsposition zurückbewegt worden ist, bewegt sich der Setzstempel 10 durch den Fügekanal 60 und setzt das Fügeelement F₁ in die Bauteile (nicht gezeigt).
Es ist ebenfalls bevorzugt, dass das Schiebernest 70 zunächst über eine Schwenkbewegung das Fügeelement F₁ übernimmt. Mit dem geklemmten Fügeelement F₁ kehrt es dann in seine Ausgangsposition gemäß 4a zurück. Aus der Ausgangsposition wird das Fügeelement F₁ über eine geradlinige Bewegung der Position unter dem Setzstempel 10 zugeführt, wie oben beschrieben worden ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Schiebernests 70 sind die Arme 72 quer zu ihrer Längsrichtung um eine Strecke D beabstandet zueinander angeordnet. Der Abstand D ist größer als ein Schaftdurchmesser eines zuzuführenden Fügeelements F₂ , sodass kopfgeführte Fügeelemente F₂ zwischen die Arme 72 in Richtung Aussparung 76 in das Aufnahmenest 50 eingeschossen oder eingeblasen werden können. Zu diesem Zweck ist bevorzugt der Ausgang des Zufuhrkanals 30 angrenzend an das Schiebernest 70 und benachbart zu dem Schwenkpunkt 74 angeordnet. Wenn das Fügeelement F₂ zwischen die Arme 72 eingeschossen wird, kommt es in den Aussparungen 76 zum Halten. Dabei verhindert das Positioniermittel ein Rückprallen des Fügeelements F₂aus der Halteposition zwischen den Aussparungen 76.
Es ist weiterhin bevorzugt, das Fügeelement F₂ unterhalb oder oberhalb der Arme 72 dem Fügekanal 60 zuzuführen.
Nachfolgend wird das Schiebernest 70 mit den Armen 72 und dem Fügeelement F₂ unter den Setzstempel 10 bewegt bzw. verschoben, um das Fügeelement F₂ zu setzen (siehe oben). Somit ist das Schiebernest 70 bevorzugt als Aufnahmenest für Fügeelemente F₁ nur einer Dimension oder für Fügeelemente F₁ , F₂ unterschiedlicher Dimensionen einsetzbar.
5 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines Aufnahmenests 80 in Form eines schwenkbaren Blocks. Dieser Block 80 weist in seinem Inneren einen T-förmigen Kanal auf (siehe 5 a), der entlang einer gedachten Verbindungslinie zwischen einem Schwenkpunkt 84 und einer Aufnahmeöffnung 82 verläuft. Dieser T-förmige Kanal ist mit dem Zufuhrkanal 30 verbunden und nimmt von dort ankommende Fügeelemente F₂ auf. Diese Fügeelemente F₂ werden in der Aufnahmeöffnung 82 gehalten und von dort unter den Setzstempel 10 zugeführt. Die Zufuhr unter den Setzstempel 10 erfolgt durch eine geradlinige Bewegung und/oder eine Schwenkbewegung des Blocks. Danach ist der Setzstempel 10 oberhalb der Aufnahmeöffnung 82 angeordnet und die Fügeachse verläuft durch die Aufnahmeöffnung 82. Falls der Setzstempel 10 nicht durch die Aufnahmeöffnung 82 fügt, wird das Fügeelement F₂an den Setzkanal 60 übergeben und das Aufnahmenest 80 zurückgezogen.
Es ist ebenfalls bevorzugt, das Aufnahmenest 80 um den Schwenkpunkt 84 zu verschwenken (siehe gestrichelte Linie). Mit dieser Schwenkbewegung wird die Aufnahmeöffnung 82 am Ausgang des Zufuhrkanals 40 positioniert, um Fügeelemente F₁ aufzunehmen. Nach der Aufnahme des Fügeelements F₁ in der Aufnahmeöffnung 82, wo es geklemmt gehalten wird, schwenkt das Aufnahmenest 80 zurück in seine Ausgangsposition (siehe durchgezogene Linie in 5). Von dort wird das Aufnahmenest 80 linear unter den Setzstempel 10 bewegt oder unter den Setzstempel 10 verschwenkt. Es ist ebenfalls bevorzugt, das Aufnahmenest 80 mit dem aufgenommenen Fügeelement F₁ direkt unter den Setzstempel 10 zu schwenken, und dann den Setzvorgang zu starten.
2 zeigt ein bevorzugtes Setzwerkzeug S, in dem für jeden Zufuhrkanal 30, 40 ein eigenes Aufnahmenest 50, 90 vorgesehen ist. So mündet der Zufuhrkanal 30 mit T-förmigem Innenquerschnitt über eine seitliche Öffnung in den Fügekanal 60. Der Zufuhrkanal 40 mit rundem Innenquerschnitt läuft in einem spitzen Winkel in den Fügekanal 60 ein. Da der Fügekanal 60 mit einer Bremsstrecke, einer federnden Verjüngung oder einem Sperrglied in Fügerichtung R_F ausgestattet ist, kommt das Fügeelement F₁ aus dem Zufuhrkanal 40 automatisch zum Halten unterhalb des Stempels 60. Nach dieser Zufuhr des Fügeelements F₁ wird das Fügeelement F₁ durch den Setzstempel 10 gesetzt.
Bezugnehmend auf 2 sind bevorzugt mindestens zwei Aufnahmenester 50, 90 vorgesehen. Das Aufnahmenest 50 setzt sich in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform aus dem Schiebernest 70 gemäß 4 oder aus dem Aufnahmenest 80 gemäß 5 zusammen. Dies erlaubt, mindestens drei Zufuhrkanäle 30, 40 an das Setzwerkzeug S anzuschließen und damit drei unterschiedliche Fügeelemente F₁ , F₂ zuzuführen. Beachte, dass nur zwei Zufuhrkanäle 30, 40 in den 1 und 2 gezeigt sind.
Im Rahmen des bevorzugten Zufuhrverfahrens für unterschiedlich dimensionierte Fügeelemente werden somit diese unterschiedlich dimensionierten Fügeelemente F₁ ; F₂ über getrennte Zufuhrkanäle 30; 40 einem gemeinsamen Aufnahmenest 50, 70, 80 und/oder mehreren Aufnahmenestern 50, 70, 80, 90 zugeführt. Innerhalb der Zufuhrkanäle 30, 40 werden dazu die zu transportierenden Fügelemente F₁ , F₂ mittels Druckluft und/oder Schwerkraft oder einer Kombination von beiden oder mithilfe eines anderen bekannten Antriebsmediums bewegt.
Die unterschiedliche Orientierung der Fügelemente F₁ , F₂ in den mindestens zwei Zufuhrkanälen 30, 40 wird durch die gezielte Ankopplung der Zufuhrkanäle 30, 40 an das jeweilige Aufnahmenest 50, 70, 80, 90 und das Überführen der Fügeelemente F₁ , F₂in das Aufnahmenest 50 in nur eine Fügeorientierung O_F umgewandelt. Aufgrund dieser nach dem Zuführen der unterschiedlich dimensionierten Fügeelemente F₁ , F₂ vorliegenden einheitlichen Fügeorientierung O_F der Fügeelemente F₁ , F₂ wird der auszuführende Setzvorgang vereinfacht und verkürzt. Nach dem Aufnehmen eines einzelnen Fügeelements F₁ ; F₂ im Aufnahmenest 50, 70, 80, 90 wird dieses einzelne Fügeelement F₁ ; F₂ bevorzugt an den Setzkopf 20 weitergeleitet oder ist bereits unter dem Setzstempel 10, um dann durch die Bewegung des Setzstempels 10 eine Verbindung herzustellen.
Die einzelne Übergabe der Fügeelemente F₁ ; F₂ an den Setzkopf 20, den Fügekanal 60 oder unter den Setzstempel 10 erfolgt bevorzugt mithilfe der oben beschriebenen Stellglieder 52, 54 und/oder bewegbaren Aufnahmenester 70, 80. Es ist ebenfalls bevorzugt, ein Stellglied am Übergang zwischen dem Aufnahmenest 50 und dem Bereitstellungskanal vorzusehen. Dieses Stellglied (nicht gezeigt) stellt sicher, dass das im Aufnahmenest 50 befindliche Fügeelement F₁ ; F₂nur zu einem gewünschten Zeitpunkt das Aufnahmenest 50 verlässt und dem Setzkopf 20 zugeführt wird.
Bezugszeichenliste

S: Setzwerkzeug
Z: Zufuhrmodul
F₁, F₂: Fügeelement
Rz: Zufuhrrichtung
R_F: Fügerichtung
O_F: Fügeorientierung
10: Setzstempel
20: Setzkopf
30,40: Zufuhrkanal
50, 50',50", 80, 90: Aufnahmenest
52, 54: Stellglied
60: Fügekanal
70: Schiebernest
72: Arme
74: Schwenkpunkt
76: Aussparung
78: Positioniermittel
D: Abstand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009024433 A1 [0005]
DE 3447006 A1 [0005]
DD 241875 A1 [0005]
US 9027220 B2 [0006]
US 4620656 B1 [0007]
WO 0047350 A1 [0008]

Claims

Setzwerkzeug zum umformtechnischen Fügen, das die folgenden Merkmale aufweist: einen Rahmen, einen am Rahmen vorgesehenen Antrieb, mit dem ein Stempel zum Herstellen einer Fügeverbindung linear bewegbar ist, ein Zufuhrmodul mit mindestens zwei Zufuhrkanälen, über die eine Mehrzahl von Fügeelementen unterschiedlicher Abmessungen einzeln einem Fügekanal eines Setzkopfs des Setzwerkzeugs zuführbar sind, wobei die mindestens zwei Zufuhrkanäle angepasst sind, um die Fügeelemente in unterschiedlicher Orientierung im Vergleich zueinander innerhalb der Fügekanäle zu führen und wobei die Fügeelemente aus den mindestens zwei Zufuhrkanälen einzeln direkt in mindestens ein Aufnahmenest benachbart zum Setzkopf bewegbar sind, um dort in gleicher Orientierung im Vergleich zueinander angeordnet zu sein.
Setzwerkzeug gemäß Anspruch 1, in dem zumindest einer der mindestens zwei Zuführkanäle ein Reservoir für eine Mehrzahl von Fügeelementen bildet oder mit einem Reservoir für Fügeelemente verbunden ist.
Setzwerkzeug gemäß Anspruch 2, das mindestens ein lösbares oder ein stationäres Magazin aufweist oder mit einem Vereinzeler für Fügeelemente zur Versorgung des Setzwerkzeugs über die mindestens zwei Zuführkanäle verbunden ist, um das jeweilige Reservoir zu bilden.
Setzwerkzeug gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem nur ein Aufnahmenest vorgesehen ist, das gleichzeitig eine Endposition für die mindestens zwei Zufuhrkanäle bildet, oder in dem mindestens zwei Aufnahmenester vorgesehen sind, die jeweils eine Endposition für die mindestens zwei Zufuhrkanäle bilden, von dem/denen aus die einzelnen Fügeelemente ohne Orientierungsänderung in den Setzkopf oder Fügekanal bewegbar sind.
Setzwerkzeug gemäß Anspruch 4, in dem eine Verbindung zwischen Aufnahmenest und Zufuhrkanal jeweils mithilfe eines Stellglieds gezielt trennbar und freigebbar ist, oder in dem das Aufnahmenest direkt im Setzkopf oder im Fügekanal angeordnet ist.
Setzwerkzeug gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem das Aufnahmenest mit dem Setzkopf oder dem Fügekanal über einen Bereitstellungskanal verbunden ist, der gezielt mithilfe eines Stellglieds blockierbar und freigebbar ist.
Setzwerkzeug gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem die Fügeelemente mithilfe von Druckluft und/oder Schwerkraft in den Zufuhrkanälen bewegbar sind.
Setzwerkzeug gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem der erste Zufuhrkanal einen runden Innenquerschnitt aufweist, in dem mindestens ein Fügeelement parallel zu seiner Längsachse bewegbar ist, und in dem der zweite Zufuhrkanal einen T-förmigen Innenquerschnitt aufweist, in dem das mindestens eine Fügeelement senkrecht zu seiner Längsrichtung kopfgeführt bewegbar ist.
Setzwerkzeug gemäß Anspruch 8 in Kombination mit Anspruch 4, Alternative 1, in dem ein Ende des Zufuhrkanals mit rundem Innenquerschnitt an einer Ober- oder Unterseite in das Aufnahmenest und ein Ende des Zufuhrkanals mit T-förmigem Innenquerschnitt seitlich in das Aufnahmenest münden.
Setzwerkzeug gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem das mindestens eine Aufnahmenest mit dem Fügeelement in Fügerichtung unter den Stempel bewegbar, vorzugsweise verschiebbar, ist.
Setzwerkzeug gemäß Anspruch 10, in dem das Aufnahmenest ein Schiebernest mit zumindest zwei Federarmen aufweist, zwischen denen ein Fügeelement klemmend aufnehmbar und haltbar ist.
Setzwerkzeug gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, in dem das Aufnahmenest schwenkbar ist, um durch eine Schwenkbewegung an einem Zufuhrkanal anzukoppeln oder von diesem gelöst zu werden.
Fertigungsanlage mit mindestens einem an einem Roboter befestigten Setzwerkzeug gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
Zufuhrverfahren für mindestens zwei unterschiedlich dimensionierte Fügelemente an einem Setzwerkzeug, insbesondere ein Setzwerkzeug gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10, das die folgenden Schritte aufweist: Zuführen mindestens eines ersten Fügeelements einer ersten Dimension über einen ersten Zufuhrkanal und mindestens eines zweiten Fügeelements einer zweiten Dimension über einen zweiten Zufuhrkanal zu einem Aufnahmenest angrenzend an einen Setzkopf des Setzwerkzeugs, wobei das erste und das zweite Fügeelement in einer unterschiedlichen Orientierung im Vergleich zueinander im jeweiligen Zufuhrkanal bewegt werden, Aufnehmen des ersten und des zweiten Fügeelements einzeln nacheinander in dem Aufnahmenest und direkt aus dem ersten und zweiten Zufuhrkanal in einer Zufuhrorientierung, sodass das jeweils zugeführte Fügeelement ohne Orientierungsänderung an einen Setzkopf des Setzwerkzeugs weiter bewegbar ist, und Weiterleiten des ersten oder zweiten Fügeelements einzeln zum Setzkopf, um eine Fügeverbindung mit dem weitergeleiteten Fügeelement herstellen zu können.
Zufuhrverfahren gemäß Anspruch 14, in dem die Fügeelemente in den Zufuhrkanälen mittels Druckluft und/oder Schwerkraft bewegt werden.
Zufuhrverfahren gemäß Anspruch 14 oder 15, mit dem weiteren Schritt: Verschließen und Freigeben des mindestens einen Aufnahmenests in Richtung Setzkopf mit einem ersten Sperrglied und/oder Verschließen und Freigeben mindestens eines Zufuhrkanals mit einem zweiten Sperrglied, um gezielt Fügeelemente aus dem ersten oder dem zweiten Zufuhrkanal dem Aufnahmenest zuzuführen.
Zufuhrverfahren gemäß Anspruch 14, 15 oder 16, mit dem weiteren Schritt: Verschieben und/oder Verschwenken des mindestens einen Aufnahmenests zur Aufnahme und/oder Übergabe eines Fügeelements.