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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Magazin, insbesondere ein Revolvermagazin, zur temporären Speicherung einer Mehrzahl von Fügeelementen, mit einem Gehäuse, das an einem Fügekopf befestigbar ist, mit einem Drehkörper, der mittels eines Antriebsmotors, vorzugsweise schrittweise, um eine Ringachse verdrehbar ist, wobei an dem Drehkörper eine Mehrzahl von Kammern zur Aufnahme von Fügeelementen ausgebildet ist, mit einer Beladeanordnung, über die die Kammern mit Fügeelementen beladbar sind, und mit einer Entladeanordnung, über die in den Kammern aufgenommene Fügeelemente zu einem Fügekopf entladbar sind.
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Ferner betrifft die Erfindung eine Fügevorrichtung mit einem Fügekopf, der eine Halteeinrichtung zum Halten eines Fügelements und ein Magazin zur temporären Speicherung einer Mehrzahl von Fügeelementen aufweist, die über eine Übergabeeinrichtung vereinzelt in die Halteeinrichtung übergebbar sind.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Beladestation für eine Fügevorrichtung.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Zuführanordnung zum Zuführen von Fügeelementen, insbesondere für eine Beladestation der oben beschriebenen Art, mit einem Zuführschlauch, dessen erstes Ende mit einer Fügeelement-Bereitstellungseinrichtung verbindbar ist und dessen zweites Ende mit einer Beladestation zum Beladen eines Magazins eines Fügekopfes verbindbar ist, wobei der Zuführschlauch bogenförmig angeordnet ist, mit einem von dem ersten Ende zu einem Scheitelpunkt ansteigenden Abschnitt und mit einem von dem Scheitelpunkt zu dem zweiten Ende abfallenden Abschnitt, wobei ein Fügeelement mittels Druckluft von dem ersten Ende ausgehend in Richtung des zweiten Endes zuführbar ist.
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Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Beladen eines oben beschriebenen Magazins, das an einem Fügekopf einer oben beschriebenen Fügevorrichtung angeordnet ist.
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Auf dem Gebiet der Fügetechnik ist es bekannt, Fügeelemente wie beispielsweise Massebolzen an Werkstücke wie beispielsweise Autokarosserien zu fügen. Der Fügeprozess kann dabei ein Schweißen des Fügeelements an das Werkstück beinhalten, das sogenannte Bolzenschweißen. Ferner ist es bekannt, beim sogenannten Bolzenkleben Fügeelemente an Werkstücke zu kleben. Des Weiteren ist es bekannt, Fügeelemente zum Herstellen von Fügeverbindungen zu nutzen. Derartige Fügeelemente können beispielsweise Niete, insbesondere Stanzniete, sein, die dazu dienen, zwei oder mehr Werkstücke miteinander zu verbinden/zu vernieten.
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Im Karosseriebau für Kraftfahrzeuge werden derartige Fügeprozesse in weitem Umfang genutzt. Stanzniete dienen zum Beispiel zum Verbinden von Karosserieblechen. Fügeelemente wie Kunststoffbolzen oder Metallbolzen werden auf Karosserieabschnitte gefügt, also beispielsweise geschweißt oder geklebt, wobei diese Fügeelemente anschließend als Anker für weitere Befestigungsaufgaben dienen können oder als Massebolzen zur Erdung der Fahrzeugelektronik. Es ist dabei bekannt, an Bolzen, die gegenüber einem Blech vorstehen, Kunststoff- oder Metallclips anzubringen, die wiederum zum Festlegen von Leitungen oder Kabelsträngen an der Karosserie verwendet werden. Weiter ist es bekannt, Fahrzeuginterieurteile an vorstehenden Bolzen zu befestigen.
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Zum Durchführen derartiger Fügeprozesse werden Fügevorrichtungen verwendet, die insbesondere im Karosseriebau häufig an Robotern montiert sind. Hierbei ist es von besonderem Vorteil, wenn eine hohe Taktrate bei den Fügeprozessen erreicht werden kann. Daher werden die verwendeten Fügeelemente bevorzugt automatisiert der Fügevorrichtung zugeführt. Klassisch erfolgt dies beispielsweise dadurch, dass eine stationäre Zuführeinrichtung die Fügeelemente vereinzelt und dann mittels Druckluft über einen Zuführschlauch hin zu einem Fügekopf der Fügevorrichtung fördert. In dem Fügekopf wird das Fügeelement dann in der Regel in eine Halteeinrichtung geladen und für den Fügeprozess geeignet gehalten.
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Die Verwendung eines derartigen flexiblen Zuführschlauches an einem Roboter-geführten Fügekopf ist jedoch in mancher Sicht nachteilhaft. Insbesondere sind derartige Zuführschläuche anfällig für erhöhten Verschleiß, der insbesondere durch die Fügebewegung des Fügekopfes und die damit einhergehende starke Beanspruchung der Zuführschläuche zustande kommt.
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Das Zuführen mittels eines Zuführschlauchs führt zu einem hohen Blasluftbedarf. Außerdem kann es durch die Verwendung von flexiblen Schläuchen zu einem Abknicken des Schlauches kommen, was dazu führen kann, dass ein Fügeroboter stillsteht. Es kann folglich zu Verzögerungen im Fügeprozessablauf kommen. Zudem ergibt die Zuführung über einen Zuführschlauch eine lange Zuführzeit.
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Zur Vermeidung dieses Problems ist es bekannt, an einem Roboter-geführten Fügekopf ein Magazin festzulegen. Das Magazin ist dabei vorzugsweise dazu ausgebildet, eine Mehrzahl von Fügeelementen aufzunehmen, so dass eine entsprechende Mehrzahl von Fügeprozessen nacheinander durchgeführt werden kann. Nachdem das Magazin entleert ist, kann der Fügekopf mittels des Roboters zu einer Ladestation verfahren werden, bei der das Magazin vorzugsweise erneut befüllt wird.
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In derartigen Magazinen werden die darin aufgenommenen Fügeelemente in der Regel axial oder in Umfangsrichtung unmittelbar benachbart zueinander aufgenommen. Hierbei ist es bekannt, die Fügeelemente in einer Kammer eines derartigen Magazins zu klemmen. Es ist ferner bekannt, Fügeelemente in eine größere Kammer zu fördern, wobei hierbei aktiv, beispielsweise durch anschließendes Verschließen der Kammer, dafür Sorge getragen werden muss, dass die Fügeelemente in der Kammer verbleiben, bis sie schließlich aus dem Magazin zum Fügekopf hin gefördert werden.
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Aus dem Dokument
DE 10 2005 015 034 A1 ist beispielsweise ein Vorrichtung zum Zuführen von Fügeelementen zu einem Verarbeitungsgerät bekannt, mit einem Magazin zur Aufnahme der Fügeelemente und einer mit dem Magazin verbundenen Einrichtung zur Vereinzelung und Übergabe der Fügeelemente an das Verarbeitungsgerät, wobei das Magazin eine Vielzahl von Kammern aufweist, wobei jede Kammer zur Aufnahme eines einzigen Fügeelements bestimmt ist, wobei die Kammern eine quasi endlose Reihe bilden, und wobei an einer ersten Stelle eine Kammer mit einem Zuführkanal und an einer zweiten Stelle eine Kammer mit einem Übergabekanal verbindbar sind, wobei die Kanäle aktiv blockiert werden können, um ein unbeabsichtigtes Herausfallen der Fügeelemente zu verhindern.
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Vor dem obigen Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Magazinanordnung, insbesondere Revolvermagazinanordnung, eine verbesserte Fügevorrichtung, eine verbesserte Beladestation für eine Fügevorrichtung, eine verbesserte Zuführanordnung zum Zuführen von Fügeelementen sowie ein verbessertes Verfahren zum Beladen eines Magazins anzugeben.
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Die obige Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Magazin dadurch gelöst, dass die Beladeanordnung und die Entladeanordnung so miteinander gekoppelt sind, dass entweder wenigstens eine Kammer beladbar ist oder wenigstens eine, vorzugsweise genau eine, Kammer entladbar ist. Die Beladeanordnung und die Entladeanordnung liegen vorzugsweise auf diametral gegenüberliegenden Seiten des Drehkörpers und/oder auf axial gegenüberliegenden Seiten des Drehkörpers. Axial und radial sind vorliegend generell auf die Drehachse des Drehkörpers zu beziehen, sofern nichts anderes erwähnt ist.
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Ferner wird die obige Aufgabe durch eine Fügevorrichtung mit einem Fügekopf gelöst, der eine Halteeinrichtung zum Halten eines Fügeelements aufweist und der ein Magazin der erfindungsgemäßen Art aufweist, und zwar zur Speicherung einer Mehrzahl von Fügeelementen, die über eine Übergabeeinrichtung vereinzelt in die Halteeinrichtung übergebbar sind.
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Die obige Aufgabe wird ferner durch eine Beladestation für eine erfindungsgemäße Fügevorrichtung, mit einem stationären Gestell, an dem eine Beladeeinrichtung festgelegt ist, die wenigstens einen vorzugsweise nach oben offenen Zuführanschluss zum Zuführen jeweils eines Fügeelementes aufweist und die wenigstens eine Vereinzelungseinrichtung aufweist, die dazu ausgebildet ist, ein über den Zuführanschluss in die Vereinzelungsvorrichtung zugeführtes Fügeelement in eine Beladeposition zu versetzen, von der aus das Fügeelement aufgrund von Gravitation in eine Kammer eines an die Beladestation herangeführten Magazins übertragbar ist, wobei die Beladeeinrichtung einen Vorsprung aufweist, der dazu ausgebildet ist, einen Freigabeschieber einer Beladeanordnung des Magazins beim Heranführen an die Beladestation zu betätigen, wobei die Beladestation vorzugsweise ein Ausgleichselement aufweist, das Toleranzen bei mechanischer Betätigung des Freigabeschiebers ausgleichen kann.
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Die obige Aufgabe wird ferner durch eine Zuführanordnung der eingangs genannten Art gelöst, wobei ein Fügeelementdurchgangssensor im Bereich des Scheitelpunktes angeordnet ist, der bei der Zufuhr eines Fügeelements erfasst, wenn das Fügeelement sich im Bereich des Scheitelpunktes befindet.
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Vorzugsweise kann die Zufuhr von Druckluft dann unterbrochen werden, da das Fügeelement von alleine bzw. durch den Restimpuls und die Gravitation hin zum zweiten Ende fällt.
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Von besonderem Vorteil ist hier, dass Druckluft eingespart werden kann sowie Beschädigungen der Fügeelemente und der Zuführschläuche aufgrund der geringeren Krafteinwirkung vermieden werden können.
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Die obige Aufgabe wird schließlich gelöst durch ein Verfahren zum Beladen eines Magazins der oben beschrieben Art, das an einem Fügekopf einer Fügevorrichtung der oben beschriebenen Art angebracht ist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
- a) waagerechtes Annähern des Fügekopfes an eine Beladestation und Betätigen der Beladeanordnung, so dass eine mit einem Fügeelement zu beladende Kammer des Magazins nach oben hin offen ist;
- b) Beladen der Kammer mit einem Fügeelement; und
- c) waagerechtes Entfernen des Fügekopfes von der Beladestation.
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Das erfindungsgemäße Magazin sowie die Fügevorrichtung, die Beladestation, die Zuführanordnung und das Verfahren zum Beladen eines erfindungsgemäßen Magazins haben die Vorteile eines an einem Fügekopf anbringbaren Magazins. Hierzu zählen, dass zu dem Fügekopf kein Zuführschlauch zu verlegen ist, so dass sich ggf. auch eine kleinere Störkontur für den Fügekopf ergibt. Zudem werden die Bewegungen des Roboterarms nicht durch den Zuführschlauch eingeschränkt. Des Weiteren kann ein Abknicken des Zuführschlauches und eine damit einhergehende Zuführstörungen vermieden werden.
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Durch das Vorsehen eines Fügeelementdurchgangssensors kann der Druck- bzw. Blasluftbedarf weiter reduziert werden.
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Zudem ist es durch die temporäre Speicherung von Zuführelementen möglich, die Taktzeit eines Fügeroboters zu verkürzen, da nur noch der kurze Abstand zwischen Magazin und Halteposition des Fügeelements im Fügekopf vor einem Fügevorgang überbrückt werden muss.
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Vorteilhaft ist zudem, dass durch das Vorsehen von Kammern verschiedene Fügeelementtypen in dem gleichen Magazin aufgenommen werden können, so dass beispielsweise ein Fügen von unterschiedlichen Fügeelementtypen ohne vorheriges komplettes Entleeren und erneutes Befüllen des Magazins möglich ist.
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Durch das Koppeln der Entladeanordnung und Beladeanordnung kann zuverlässig ein Herausfallen von bereits im Magazin aufgenommenen Fügeelementen beim Beladen des Magazins verhindert werden.
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Das Magazin ist vorzugsweise nach der Art eines Revolvermagazins ausgebildet, das insbesondere schrittweise bzw. kammerweise verdrehbar ist.
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Vorzugsweise sind die Beladeanordnung und die Entladeanordnung so miteinander gekoppelt, dass genau eine Kammer beladbar ist oder genau eine Kammer entladbar ist.
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Ferner ist es bevorzugt, wenn die Beladeanordnung und die Entladeanordnung auf diametral gegenüberliegenden Seiten des Drehkörpers bzw. der Drehachse angeordnet sind und/oder auf axial gegenüberliegenden Seiten des Drehkörpers.
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Die Begriffe axial und radial sollen sich vorliegend generell auf die Drehachse des Drehkörpers beziehen, soweit vorliegend nichts anderes erwähnt ist.
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Die Aufgabe ist somit vollkommen gelöst.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Beladeanordnung und die Entladeanordnung mechanisch gekoppelt, um die alternative Beladbarkeit oder Entladbarkeit zu realisieren.
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Vorteilhaft ist dabei, dass durch eine mechanische Kopplung auf aufwändige Steuer- und Regelungselektronik sowie aufwändige Sensorik verzichtet werden kann. Hierdurch kann die Störanfälligkeit des Magazins verringert werden.
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Von besonderem Vorzug ist es dabei, wenn die Beladeanordnung und/oder die Entladeanordnung mechanisch betätigbar sind.
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Hierdurch kann ein das Magazin enthaltendes System kostengünstiger aufgebaut werden, da keine zusätzliche Aktuatoren verwendet werden müssen, um die Beladeanordnung und/oder die Entladeanordnung freizugeben oder zu blockieren. Zudem wird keine zusätzliche Steuerung für die Beladeanordnung bzw. Entladeanordnung benötigt, was den Aufbau einfacher, kostengünstiger und weniger störanfällig macht.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Beladeanordnung einen radial in Bezug auf den Drehkörper zwischen einer Freigabeposition und einer Schließposition verschieblichen Freigabeschieber auf, der über eine Öffnung in dem Gehäuse betätigbar ist, so dass der Freigabeschieber bei Annäherung an eine Beladestation mittels eines Vorsprungs der Beladestation betätigbar ist.
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Bei der Annäherung kann man so den Freigabeschieber von der Schließposition in die Freigabeposition bewegen, wobei hierbei vorzugsweise gleichzeitig die Eingabeanordnung blockiert wird. Vorzugsweise ist der Freigabeschieber mechanisch in Schließposition vorgespannt, wobei folglich die Entladeanordnung mechanisch in Offenposition vorgespannt ist. Der Freigabeschieber kann vorzugsweise bei einer radialen waagerechten Annäherung des Magazins an den Vorsprung der Beladestation von der Schließposition in die Offenposition versetzt werden. Vorzugsweise ist der Vorsprung durch das Gehäuse in Form eines Beladevorsprungs realisiert. Die Beladestation fördert vorzugsweise mittels Pneumatikaktuatoren Fügeelemente, so dass die Fügeelemente in einer Richtung parallel zu der Drehachse des Drehkörpers in die Kammern geladen werden können. Der Freigabeschieber kann dabei vorzugsweise mit einem Endschalter gekoppelt sein, der bei vollständiger Öffnung der Beladeanordnung aktiviert wird, um den Beladevorgang zu starten.
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Durch das Vorsehen eines Freigabeschiebers kann eine mechanische Kopplung kostengünstig und einfach realisiert werden, wobei durch das vorzugsweise mechanische Vorspannen des Freigabeschiebers in Schließposition ein Verlieren von bereits im Magazin aufgenommen Fügeelementen während des Betriebs des Fügekopfes verhindert werden kann.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Kammern jeweils rotationssymmetrisch um Kammerachsen ausgebildet, die parallel zu der Drehachse verlaufen.
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Durch diese vorteilhafte Anordnung der Kammern ist es möglich, die Fügeelemente entlang ihrer Längsachsen in die Kammern einzuführen und auszuführen, so dass die Fügeelemente lagerichtig in eine Halteeinrichtung des Fügekopfes übergeben werden können. Ferner können die Fügeelemente aufgrund der Schwerkraft, bei entsprechender Ausrichtung des Magazins, in das Magazin übergeben werden. Alternativ ist es auch möglich, die Kammern so auszubilden, dass ihre Kammerachsen radial ausgerichtet sind.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, die in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine eigene Erfindung darstellt, weist das Gehäuse eine erste Befestigungseinrichtung zur Befestigung des Gehäuses an einem Roboter und eine zweite Befestigungseinrichtung zur Befestigung des Gehäuses an einem Fügekopf auf, wobei die erste Befestigungseinrichtung und die zweite Befestigungseinrichtung vorzugsweise auf axial gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses angeordnet sind.
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Hierdurch ist die Montage des Magazins vereinfacht. Außerdem eignet sich das Magazin hierdurch zur Nachrüstung von bereits aufgestellten Robotern. Die Wartung und der Austausch des Magazins sind vereinfacht.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, die in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine eigene Erfindung darstellt, weist die Entladeanordnung eine Drehgelenkaufnahme zur drehgelenkigen Aufnahme eines Endes eines Übergaberohrs auf, in das jeweils ein Fügeelement aus einer Kammer zur Übergabe an eine Halteeinrichtung eines Fügekopfes entladbar ist.
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Hierdurch können die Störkonturen am Fügekopf sowie der Verschleiß der Zuführanordnung zu dem Fügekopf weiter verringert werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Drehkörper wenigstens erste und zweite Kammern auf, die in unterschiedlichen Umfangssektoren des Drehkörpers angeordnet sind.
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Hierdurch können verschiedene Fügeelemente einem Fügekopf zugeführt werden, und zwar ohne diesen umzurüsten, was eine schnellere Taktung bzw. geringere Standzeit erlaubt und somit die Effizienz der Fügeanordnung erhöhen kann. Es ist dabei denkbar, dass die ersten und die zweiten Kammern eine andere Form aufweisen, um beispielsweise Bolzen oder Kugeln aufzunehmen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Fügevorrichtung ist an einem Roboterarm ein Gehäuse des Magazins befestigt, wobei der Fügekopf an einer dem Arm des Roboters abgewandten Seite des Gehäuses des Magazins befestigt ist.
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Die erfindungsgemäße Beladestation weist vorzugsweise einen nach oben offenen Zuführanschluss zum Zuführen jeweils eines Fügeelementes auf. Ferner weist die Beladestation vorzugsweise ein Ausgleichselement auf, das Toleranzen bei mechanischer Betätigung des Freigabeschiebers ausgleichen kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform, die in Verbindung mit dem Oberbegriff des unabhängigen Verfahrensanspruchs 13 eine eigene Erfindung darstellen kann, weist der Drehkörper erste Kammern und zweite Kammern auf, die in unterschiedlichen Umfangssektoren des Drehkörpers angeordnet sind, wobei der Drehkörper zum Entladen einer ersten Kammer in einer entgegengesetzten Richtung gedreht wird als zum Entladen einer zweiten Kammer.
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Hierdurch ist es möglich, vorzugsweise mindestens zwei verschiedene Fügeelementtypen in beliebiger Reihenfolge dem Fügekopf zuzuführen.
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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:
- 1 eine schematische Darstellung eines Fügeroboters mit einer daran festgelegten ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Magazins sowie eine erfindungsgemäße Beladestation;
- 2 eine schematische Ansicht eines Drehkörpers eines erfindungsgemäßen Magazins;
- 3a eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Magazins in Schließposition;
- 4 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Magazins in Offenposition;
- 5 einen Schnitt entlang einer Drehachse des Drehkörpers durch eine erfindungsgemäße Fügevorrichtung;
- 6 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Fügevorrichtung entlang der Drehachse des Drehkörpers und im Vergleich zu 5 um 90° gedreht;
- 7 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Fügevorrichtung an einem Roboterarm in einer Position kurz vor oder kurz nach dem Andocken an eine erfindungsgemäße Beladestation;
- 8 eine schematische Darstellung der Verfahrensschritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Befüllen eines erfindungsgemäßen Magazins;
- 9 ein bevorzugtes Verfahren zum Befüllen eines erfindungsgemäßen Magazins; und
- 10 eine schematische Darstellung der Verfahrensschritte eines bevorzugten Verfahrens zum Befüllen eines erfindungsgemäßen Magazins mit zwei unterschiedlichen Fügeelementtypen.
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In 1 ist in schematischer Form ein Revolvermagazin 10 mit einem Revolvermagazingehäuse 12 an einem Fügekopf 14 dargestellt. Auf der dem Fügekopf 14 gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 12 ist ein Roboterarm 16 eines Roboters 18 angeordnet.
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Weiter dargestellt ist eine Beladestation 20 mit einer Beladeeinrichtung 22, wobei die Beladestation 20 einen Vorsprung 24 aufweist, der zu dem Revolvermagazin 10 hin ausgerichtet ist. Die Beladestation 20 ist auf einem stationären Gestell 26 angeordnet und weist eine nicht näher dargestellte Vereinzelungseinrichtung 28 zur Vereinzelung von zugeführten und aus Gründen der Übersicht nicht näher dargestellten Fügeelementen 30 auf.
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Eine Zuführanordnung, die im Allgemeinen mit 32 bezeichnet ist, weist Zuführschläuche 34 auf, die einerseits mit der Beladestation 20 und andererseits mit Fügeelementbereitstellungseinrichtungen 36 verbunden sind. Die Zuführschläuche 34 weisen einen ansteigenden Abschnitt 38 und einen zu der Beladestation 20 hin abfallenden Abschnitt 40 auf. Am Scheitelpunkt der Zuführschläuche 34 sind jeweils Fügeelementdurchgangssensoren 42 angeordnet, um einen Durchgang eines Fügelements 30 durch einen Zuführschlauch 34 zu erfassen. Außerdem kann zwischen der Beladestation 20 und den Fügeelementbereitstellungseinrichtungen 36 ein im Folgenden nicht näher beschriebener Schutzzaun vorgesehen sein.
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Im vorliegenden Beispiel sind jeweils zwei Fügeelementbereitstellungseinrichtungen 36 sowie zwei Zuführschläuche 34 und zwei Fügeelementdurchgangssensoren 42 gezeigt. Es versteht sich, dass auch eine Ausführungsform mit nur jeweils einer Fügeelement-bereitstellungseinrichtung 36, einem Zuführschlauch 34 und einem Fügeelementdurchgangssensor 42 sowie auch drei oder mehr der vorgenannten Einrichtungen denkbar sind.
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Das Bereitstellen eines Fügeelements 30 von einer Fügeelementbereitstellungseinrichtung 36 zu der Beladestation 20 wird vorzugsweise mittels Druckluft realisiert. Die Fügeelementbereitstellungseinrichtung 36 weist dabei einen größeren Vorrat von nicht näher dargestellten Fügeelementen 30 auf, die vorzugsweise mittels Druckluft in einen Zuführschlauch 34 geblasen werden, wobei ein Fügeelementdurchgangssensor 42 einen Durchgang eines Fügeelements 30 durch den Scheitelpunkt eines Zuführschlauchs 34 erfassen kann. Dadurch ist es möglich, die Druckluftzufuhr in den Zuführschlauch 34 zu unterbrechen, nachdem ein Fügeelement 30 den Scheitelpunkt passiert hat, so dass das Fügeelement 30 aufgrund des Restimpulses bzw. der Schwerkraft durch den abfallenden Zuführschlauchabschnitt 40 bis zu der Beladestation 20 gelangt. In der Beladestation 20 wird dann das Revolvermagazin 10 befüllt, wobei der genaue Befüllvorgang später erläutert wird. Es versteht sich, dass ein Fügeelementdurchgangssensor 42 auch an einer anderen Stelle der Zuführanordnung 32 vorgesehen sein kann, beispielsweise in Zuführrichtung vor dem Scheitelpunkt.
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Generell ist es denkbar, die Fügeelemente 30 einzeln von der Fügeelementbereitstellungseinrichtung 36 zu der Beladestation 20 zu fördern. Es ist auch denkbar, in einem Schlauchabschnitt des Zuführschlauchs 34 über der Beladestation 20 einen Fügeelementstapel aufzubauen, um einen folgenden Beladeprozess des Revolvermagazins 10 zu beschleunigen.
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In 2 ist schematisch ein Drehkörper 44 eines Revolvermagazins 10 gezeigt. Der Drehkörper 44 weist eine Hohlzylinderform oder Ringform auf, wobei in der Zylinderwand in Umfangsrichtung verteilte Kammern 46 vorgesehen sind. Die Kammern 46 sind dabei vorzugsweise als Durchgangsbohrungen ausgestaltet. Es versteht sich, dass auch andere Formen vorgesehen sein können.
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In 3 ist ein Revolvermagazin 10 in perspektivischer Darstellung in Schließposition dargestellt. In 3a ist die der Beladeanordnung 48 gegenüberliegende Entladeanordnung 50 dargestellt. Die Beladeanordnung 48 und Entladeanordnung 50 weisen einen Freigabeschieber 52 auf, der in der dargestellten Ausführungsform mittels einer Feder in Schließposition vorgespannt ist. Schließposition bedeutet hierbei, dass die Beladeanordnung 48 ein Zuführen von Fügeelementen 30 zu dem Revolvermagazin 10 blockiert und die Entladeanordnung 50 prinzipiell ein Entladen von Fügeelementen 30, also Zuführen von Fügeelementen 30 zu dem Fügekopf 14 ermöglicht, beispielsweise durch die Freigabe bzw. das nicht mehr Blockieren einer in der Entladeanordnung angeordneten Kammer 46 des Drehkörpers 44, so dass ein darin befindliches Fügeelement 30 vorzugsweise mittels Druckluft dem Fügekopf 14 zugeführt werden kann.
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Das Revolvermagazin 10 weist weiter eine erste Befestigungseinrichtung 54 zur Befestigung des Revolvermagazins 10 an einem Roboter 18 bzw. Roboterarm 16 und eine zweite Befestigungseinrichtung 56 zur Befestigung eines Fügekopfes 14 an dem Revolvermagazin 10 auf. Mit anderen Worten kann dadurch das Revolvermagazin 10 zwischen Roboterarm 16 und Fügekopf 14 angeordnet werden.
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In 4 ist ein Revolvermagazin 10 in der Offenposition gezeigt. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es wird im Folgenden nur auf die Unterschiede eingegangen. Der Freigabeschieber 52 befindet sich in der Offenposition, so dass Fügeelemente 30 dem Revolvermagazin 10 zugeführt werden können. Aus Gründen der Übersicht sind in 3 und in 4 die Beladestation 20 sowie der Roboter 18 und der Fügekopf 14 nicht dargestellt. In der Offenposition ist der Freigabeschieber 52 in radialer Richtung verschoben, so dass die Entladeanordnung 50 ein Entnehmen eines Fügeelements 30 blockiert. Die Beladeanordnung 48 ermöglicht in der Offenposition ein Zuführen von Fügeelementen 30 in eine der Beladeanordnung 48 zugeordneten Kammer 46 des Drehkörpers 44.
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Es ist von besonderem Vorteil, wenn ein Endschalter an dem Revolvermagazin 10 angeordnet ist, der durch das radiale Versetzen bzw. Verschieben des Freigabeschiebers 52 betätigt wird. Auf diese Weise kann steuertechnisch und konstruktiv einfach das Erreichen bzw. Verlassen der Offenposition erfasst werden sowie ein Beladevorgang gestartet bzw. gestoppt oder unterbrochen werden.
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In 5 ist ein Schnitt entlang einer Drehachse des Drehkörpers 44 eines Revolvermagazins 10 mit einem daran angeordneten Fügekopf 14 gezeigt. Das Revolvermagazin 10 weist dabei einen Drehkörper 44 auf, der im Wesentlichen aus einem Hohlzylinder mi einer an einem axialen Ende anschließenden Scheibe, vorzugsweise einstückig, ausgebildet ist. Die Scheibe dient dabei zur Verbindung des Drehkörpers 44 mit einem Motor 58, vorzugsweise einem Schrittmotor, um den Drehkörper 44 Schrittweise zu verdrehen. Hierbei kann bei einem Entladeprozess, also einem Zuführprozess von Fügeelementen 30 zu dem Fügekopf 14 , eine Kammer 46, die ein Fügeelement 30 enthält, in der Entladeanordnung 50 angeordnet werden, bzw. bei einem Beladeprozess eine Kammer 46, in der Beladeanordnung 48 angeordnet werden. Es versteht sich, dass der Motor 58 hierbei in beide Drehrichtungen drehen kann.
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Der Freigabeschieber 52 befindet sich vorzugsweise mechanisch vorgespannt in Schließposition. Folglich ist die Entladeanordnung 50 offen, so dass ein Fügeelement 30, das in einer Kammer 46 aufgenommen ist, die der Entladeanordnung zugeordnet ist, entnommen werden kann. Dies geschieht vorzugsweise mittels Druckluft, wobei ein Fügeelement 30 in ein Übergaberohr 60 geblasen wird und durch das Übergaberohr 60 dem Fügekopf 14 zugeführt wird.
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Das Übergaberohr 60 ist dabei vorzugsweise als Teleskoprohr ausgebildet und über ein Kugelgelenk 62 kugelgelenkig einerseits mit der Entladeanordnung 50 und andererseits mit dem Fügekopf 14 verbunden, so dass das Übergaberohr 60 bei einem Fügeprozess, also bei einem Auslenken des Fügekopfes 14, am Fügekopf 14 verbleiben kann, wobei sich das als Teleskoprohr ausgebildete Übergaberohr 60 axial verlängert. Nach einem Fügeprozess wird der Fügekopf 14 wieder entgegengesetzt zu der Fügerichtung bewegt, wobei das Teleskopübergaberohr 60 sich axial verkürzt und im Wesentlichen parallel zu der Drehachse des Drehkörpers 44 des Revolvermagazins 10 ausgerichtet ist, wobei hierdurch erneut ein Fügeelement 30 dem Fügekopf 14 zugeführt werden kann.
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Das Fügeelement 30 wird nach dem Zuführen vorzugsweise in einer Halteeinrichtung 64 des Fügekopfes 14 in einer Fügeposition gehalten. Der Fügekopf 14 kann anschließend in Fügerichtung vorzugsweise über einen Schlitten 66 ausgelenkt werden, so dass das Fügeelement 30 an ein Werkstück gefügt werden kann. Dies geschieht vorzugsweise mittels Bogenschweißen, Bolzenkleben oder Stanznieten.
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In 6 ist ein weiterer Querschnitt eines Revolvermagazins 10 mit einem darauf angeordneten Fügekopf 14 gezeigt, wobei die Schnittebene in Bezug auf die Drehachse des Drehkörpers 44 um 90° gedreht ist im Vergleich zum Schnitt der 5. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und werden im Folgenden nicht weiter erläutert. Der Fügekopf 14 weist eine schematisch dargestellte Fügeelementhalteeinrichtung 64 auf und ist auf dem nicht näher dargestellten Schlitten 66 axial in Fügerichtung beweglich gelagert.
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In dieser Darstellung verläuft die Fügerichtung nach rechts. Bei einem Fügevorgang gleitet der Fügekopf 14 in dem Schlitten 66 nach rechts, so dass ein in dem Fügeelementhalter 64 gehaltenes Fügeelement 30 an ein nicht dargestelltes Werkstück gefügt werden kann. Der Fügekopf 14 wird dabei vorzugsweise mittels Druckluft, mechanisch oder mechatronisch ausgelenkt. In der in 6 dargestellten Anordnung befindet sich der Fügekopf 14 im Wesentlichen in einer Fügeposition. Das in der 6 nicht gezeigte Übergaberohr 60 verläuft in dieser Position schräg nach rechts oben.
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In 7 ist ein Revolvermagazin 10 gezeigt, das an einem Roboterarm 16 angeordnet ist und auf der dem Roboterarm 16 gegenüberliegenden Seite einen Fügekopf 14 aufweist.
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Das Revolvermagazin 10 ist kurz vor oder kurz nach einem Beladevorgang dargestellt. Das Gehäuse 12 des Revolvermagazins 10 weist, eine Öffnung auf, derart, dass der Freigabeschieber 52 des Revolvermagazins 10 durch einen Vorsprung 24 einer Beladestation 20 radial verschoben werden kann. Hierbei ist das Revolvermagazin 10 mittels des Roboters 18 bzw. des Roboterarms 16 axial mit dem Vorsprung 24 derart ausgerichtet, dass der Vorsprung 24 durch die Öffnung in dem Gehäuse 12 des Revolvermagazins 10 hindurch den Freigabeschieber 52 radial in Bezug auf die Querachse des Drehkörpers 44 verschieben kann. Hierzu wird das Revolvermagazin 10 vorzugsweise mittels des Robotoerarms 10 axial zu dem Vorsprung 24 hin bewegt.
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Hierbei wird die Beladeanordnung 48 in Offenstellung und folglich die Entladeanordnung 50 in Blockierstellung versetzt. Dadurch kann bei einem Beladevorgang, vorzugsweise mittels Pneumatikschiebern, ein Fügeelement 30 über die offene Beladeanordnung 48 in eine Kammer 46 des Drehkörpers 44 übergeben werden. Zunächst wird ein Fügeelement 30 über einen Zuführschlauch 34 der Beladeeinrichtung 22 zugeführt. Die Beladeeinrichtung 22 weist dabei vorzugsweise eine nicht näher dargestellte Vereinzelungseinrichtung 28 auf, die das Fügeelement 30 dann in einen Beladevorsprung, der nicht näher dargestellt ist und sich in dem Vorsprung 24 befindet, überführt bzw. schiebt. Hierbei sind eine untere Öffnung des Beladevorsprungs und eine obere Öffnung einer Kammer 46 des Drehkörpers 44 im Wesentlichen axial miteinander ausgerichtet, so dass beim Schieben eines Fügeelements 30 in den Beladevorsprung das Fügeelement 30 aufgrund der Schwerkraft und der ausgerichteten Öffnungen in die Kammer 46 fällt.
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In einem weiteren Schritt kann dann der Drehkörper 44 mittels des Motors 58 weitergedreht werden, so dass eine folgende zweite Kammer 46 axial mit dem Beladevorsprung ausgerichtet ist und die Vereinzelungseinrichtung 28 diese Kammer 46 wie oben beschrieben durch Schieben eines Fügeelements 30 in den Beladevorsprung befüllen kann.
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Die Beladeeinrichtung 22 kann dabei mit nur einem Zuführschlauch 34 verbunden sein, so dass das Revolvermagazin 10 mit nur einem Typ von Fügeelementen 30 befüllt werden kann. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, wie in 7 dargestellt, zwei Zuführschläuche 34 mit der Beladeeinrichtung 22 zu verbinden.
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Die Beladeeinrichtung 22 weist vorzugsweise zwei Pneumatikaktuatoren auf, die jeweils ein durch den ersten Zuführschlauch 34 bzw. durch den zweiten Zuführschlauch 34 der Beladeeinrichtung 22 zugeführtes Fügeelement 30 in den Beladevorsprung schieben und damit eine Kammer 46 des Drehkörpers 44 des Revolvermagazins 10 füllen. Auf diese Weise kann das Revolvermagazin 10 mit zwei unterschiedlichen Typen von Fügeelementen 30', 30" befüllt werden. Es versteht sich, dass bei entsprechendem Vorsehen von drei oder mehr Zuführschläuchen 34 und drei oder mehr Pneumatikaktuatoren das Revolvermagazin 10 mit drei oder mehr Fügeelementtypen befüllt werden kann.
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In den 8 bis 10 sind verschiedene Befüllprozesse für den Drehkörpers 10 bzw. das Revolvermagazin 10 schematisch dargestellt.
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In 8a ist ein Drehkörper 44 schematisch dargestellt, wobei eine Kammer 46 des Drehkörpers 44 mit dem Vorsprung 24 der Beladestation 20 derart ausgerichtet ist, dass ein Fügeelement 30 über den Beladevorsprung in eine Kammer 46 des Drehkörpers 44 übergeben werden kann.
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Der Drehkörper 44 wird dann mittels des Motors 58 in Pfeilrichtung gedreht, so dass eine leere Kammer 46 mit dem Vorsprung 24 bzw. dem Beladevorsprung axial ausgerichtet ist. Wie in 8b dargestellt, kann dann diese Kammer 46 mit einem weiteren Fügeelement 30, gemäß der oben beschrieben Art, befüllt werden.
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Der Drehkörper 44 wird dann schrittweise weiterbewegt, wobei die Kammern 46 weiter mit Fügeelementen 30 befüllt werden, und zwar bis alle Kammern 46 bis auf eine mit Fügeelementen 30 befüllt sind. Diese Konfiguration ist in 8c dargestellt.
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In 8d ist der Drehkörper 44 im Vergleich zur 5 um 180° gedreht, so dass die leere Kammer 46 an der Entladeanordnung angeordnet ist. Das Revolvermagazin 10 kann von der Beladestation 20 entfernt werden, so dass der Freigabeschieber 52 die Beladeanordnung 48 blockiert und die Entladeanordnung 50 freigibt. Der Drehkörper 44 kann dann wie in 8d dargestellt entlang der Pfeilrichtung weitergedreht werden, so dass die in den Kammern 46 befindlichen Fügeelemente 30 nach und nach dem Fügekopf 14 wie oben beschrieben zugeführt werden können. Dadurch dass die der Entladeanordnung 48 zugeordnete Kammer 46 beim Abdocken des Revolvermagazins 10 unbefüllt ist, kann einem eventuellen Verklemmen des Freigabeschiebers 52 vorgebeugt werden. Es versteht sich, dass das Revolvermagazin 10 auch vollständig mit Fügeelementen 30 befüllt werden kann.
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Vorzugsweise wird das Revolvermagazin 10 mit mehr Fügeelementen 30 befüllt als für den Fügeprozess notwendig sind. Auf diese Weise ist ein Ersatzvorrat von Fügeelementen 30 im Revolvermagazin 10 enthalten, für den Fall, dass ein Fügeelement 30 nicht korrekt in die Fügeelementhaltevorrichtung 64 des Fügekopfes 14 überführt werden kann und ausgestoßen werden muss.
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Bei einem neuen Befüllvorgang wird der Drehkörper 44 dann so befüllt, dass beim nächsten Fügevorgang zuerst die im Revolvermagazin 10 verbliebenen Fügeelemente 30 dem Fügekopf 14 zugeführt werden. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass einzelne Fügeelemente 30 für längere Zeit in dem Revolvermagazin 10 verbleiben, was zu Beschädigungen bzw. Verschleißerscheinungen an den Fügeelementen 30 führen könnte.
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In 9 ist eine weitere Variante des Befüllens mit nur einem Fügeelementtyp gezeigt, die im Wesentlichen ähnlich zu der in 8 gezeigten Variante ist, wobei hier nicht zunächst alle Kammern 46 bis auf eine befüllt werden, sondern nachdem die Hälfte der Kammern 46 befüllt wurde, eine Kammer 46 nicht befüllt wird. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass nach einer vollen Umdrehung des Drehkörpers 44 die Kammer 46, die nicht befüllt ist, der Entladeanordnung 50 zugeordnet ist. Bei dem in 8 gezeigten Verfahren wird der Drehkörper ca. eineinhalbmal gedreht, um diese Anordnung zu erreichen.
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In der 10 ist der Beladeprozess bei Verwendung von zwei verschiedenen Fügeelementtypen 30', 30" schematisch gezeigt. Hierbei werden zunächst die Kammern 46' eines ersten Umfangssektors des Drehkörpers 44 mit einem Fügeelementtyp 30' befüllt. Anschließend wird eine Kammer 46 des Drehkörpers 44 nicht befüllt und schließlich werden die Kammern 46" eines zweiten Umfangssektors des Drehkörpers 44 mit einem zweiten Fügeelementtyp 30" befüllt.
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Hierbei ist es bei der Entnahme von Fügeelementen 30 von besonderem Vorzug, dass Fügeelemente 30 der beiden Fügeelementtypen beliebig dem Fügekopf 14 zugeführt werden können. Dies kann wie in 10d dargestellt durch entsprechendes hin und her Bewegen des Drehkörpers 44 erreicht werden. Hierbei ist es von besonderem Vorzug, wenn die beiden Kammern 46, die die beiden Umfangssektoren voneinander trennen, nicht mit Fügeelementen 30 befüllt werden. Auf diese Weise kann bei einer zweiten Befüllung des Revolvermagazins durch eine entsprechende Drehung des Drehkörpers um 180° dafür Sorge getragen werden, dass die noch vom vorigen Fügevorgang übrig gebliebenen Fügeelemente 30', 30" in einem darauffolgenden Fügevorgang als erste dem Fügekopf 14 zur Verfügung gestellt werden.
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Zum Ausgleich eines „Dockingprozesses“ kann unterhalb der Beladestation 20 ein Ausgleichselement vorgesehen sein. Dadurch können Beschädigungen durch eine nicht exakte Ausrichtung des Revolvermagazins 10 mit der Beladestation 20 vermieden werden. Weiterhin können Toleranzen ausgeglichen werden bzw. die Toleranzgrenzen könnten aufgeweitet werden.
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Die vorliegende Erfindung eignet sich besonders für schwere Bolzen wie zum Beispiel Massebolzen, die im Standardfügesystem sehr viel Druckluft sowie Zeit für die Zuführung benötigen. Prinzipiell ist die vorliegende Erfindung jedoch nicht auf einen Bolzentyp beschränkt, sondern für alle Bolzentypen geeignet.
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Dabei ist es von besonderem Vorzug, wenn mit einem Fügekopf 14 zwei Bolzentypen gefügt werden können, da eine Zuführung der unterschiedlichen Bolzentypen durch das Revolvermagazin 10 ohne merklichen Zeitverlust durchgeführt werden kann. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Taktzeit deutlich erhöht werden sowie der Druckluft- und damit auch Energiebedarf einer entsprechenden Anlage deutlich verringert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005015034 A1 [0013]
