DE102017129072A1

DE102017129072A1 - Einseitige fügemaschine

Info

Publication number: DE102017129072A1
Application number: DE102017129072.9A
Authority: DE
Inventors: Dalong Gao
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2016-12-08
Filing date: 2017-12-06
Publication date: 2018-06-14
Also published as: US20180161850A1; CN108162408A

Abstract

Eine Fügemaschine beinhaltet einen Roboterarm mit einem distalen Ende, ein Werkzeug zum Eintreiben eines Befestigungselements in ein Werkstück und eine Kompensationsvorrichtung, die zwischen dem distalen Ende des Roboterarms und einem ersten Ende des Werkzeugs montiert ist. Die Kompensationsvorrichtung ist konfiguriert, um das Werkzeug in mindestens einer linearen und einer Drehrichtung zu bewegen, um die Durchbiegung des Roboterarms auszugleichen, wenn das Befestigungselement in das Werkstück eingetrieben wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf die Konstruktion einer einseitigen Fügemaschine.
EINLEITUNG
Die Erklärungen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen bereit, die die vorliegende Offenbarung betreffen und dem bisherigen Stand der Technik entsprechen können.
Reibungstauch- oder Reibschlussbefestigung ist ein Verfahren zum Verbinden von Teilen mit einem Drehbefestigungselement. Insbesondere wird ein Befestigungselement aus einem temperaturstabilen Material mit einem vergrößerten Kopf mit Schlitzen oder anderen Konfigurationen mit einem separaten drehbaren Antrieb eines Installationswerkzeugs zur Aufnahme des Drehmoments sowie der Axiallast des Werkzeugs treibend befestigt. Das Befestigungselement beinhaltet außerdem einen Schaftabschnitt, der axial vom Kopf abhängig ist, um reibschlüssig ineinander zu greifen und schrittweise zu erwärmen und in die zu verbindenden Teile zu bohren. Reibungswärme wird erzeugt, wenn das Drehbefestigungselement das Material der Teile physikalisch bearbeitet, um einen plastifizierten Materialbereich in der den rotierenden Schaft umgebenden Überlappung zu erzeugen. Wenn die Drehung des Befestigungselements und die Reibungserwärmung beendet sind, kühlt und verfestigt sich das erweichte oder plastifizierte Material der Teile um den Befestigungsschaft herum und verbindet so die Teile. In einigen Fällen kann es zu Diffusionsverbindungen zwischen den Außenflächen des Befestigungsschaftes und dem Material der Verbindung kommen, wenn die Plastifizierpunkte der Grenzflächen des Niets und der zu verbindenden Teile metallurgisch kompatibel sind.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Fügemaschine beinhaltet einen Roboterarm mit einem distalen Ende, ein Werkzeug zum Eintreiben eines Befestigungselements in ein Werkstück und eine Kompensationsvorrichtung, die zwischen dem distalen Ende des Roboterarms und einem ersten Ende des Werkzeugs montiert ist. Die Kompensationsvorrichtung ist konfiguriert, um das Werkzeug in mindestens einer linearen und einer Drehrichtung zu bewegen, um die Durchbiegung des Roboterarms auszugleichen, wenn das Befestigungselement in das Werkstück eingetrieben wird.
Eine einseitige Fügemaschine beinhaltet einen Roboterarm mit einem distalen Ende, ein reibschlüssiges Befestigungswerkzeug, das zum Eintreiben eines Befestigungsmittels in ein Werkstück konfiguriert ist, und eine Kompensationsvorrichtung mit einer Platte, die schwenkbar am distalen Ende des Roboterarms befestigt und fest an einer Oberseite des reibschlüssigen Befestigungswerkzeugs befestigt ist. Die Platte wird schwenkbar in Richtung des distalen Endes des Roboterarms bewegt, um die Durchbiegung des Roboterarms auszugleichen, wenn das Befestigungsmittel in das Werkstück eingetrieben wird.
Eine einseitige Fügemaschine beinhaltet einen Roboterarm mit einem distalen Ende, ein reibschlüssiges Befestigungswerkzeug, das zum Eintreiben eines Befestigungsmittels in ein Werkstück konfiguriert ist, und eine Kompensationsvorrichtung mit einer Platte, die fest mit dem distalen Ende des Roboterarms verbunden ist. Das reibschlüssige Befestigungswerkzeug ist linear entlang der Platte verschiebbar, um die Durchbiegung des Roboterarms beim Eintreiben des Befestigungsmittels in das Werkstück auszugleichen.
Weitere Anwendungsbereiche werden aus der hierin bereitgestellten Beschreibung ersichtlich. Es versteht sich, dass die Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur dem Zweck der Veranschaulichung dienen und nicht dazu beabsichtigt sind, den Umfang der vorliegenden Offenbarung zu begrenzen.
Figurenliste
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur dem Zweck der Veranschaulichung und sind nicht dazu beabsichtigt, den Umfang der vorliegenden Offenbarung auf irgendeine Weise zu begrenzen.

1 ist eine schematische Darstellung einer exemplarischen Fügemaschine mit einer Kompensationsvorrichtung entsprechend der vorliegenden Offenbarung;
2A ist eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Fügemaschine vor einem Verbindungsprozess;
2B ist eine schematische Darstellung der herkömmlichen Fügemaschine von 2A während des Verbindungsprozesses;
2C ist eine schematische Darstellung der herkömmlichen Fügemaschine von 2A im Anschluss an den Verbindungsprozess;
3A ist eine schematische Darstellung einer exemplarischen Fügemaschine mit einer Kompensationsvorrichtung vor einem Verbindungsprozess;
3B ist eine schematische Darstellung der exemplarischen Fügemaschine mit der Kompensationsvorrichtung während des Verbindungsprozesses;
3C ist eine schematische Darstellung der exemplarischen Fügemaschine mit der Kompensationsvorrichtung im Anschluss an den Verbindungsprozess;
4 ist eine schematische Darstellung einer weiteren exemplarischen Fügemaschine mit einer einzelnen Freiheitsgrad-Ausgleichsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung;
5 ist eine schematische Darstellung einer weiteren exemplarischen Fügemaschine mit einer einzelnen Freiheitsgrad-Ausgleichsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung;
6 ist eine schematische Darstellung einer weiteren exemplarischen Fügemaschine mit einer einzelnen Freiheitsgrad-Ausgleichsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung;
7 ist eine schematische Darstellung einer weiteren exemplarischen Fügemaschine mit zwei Freiheitsgrad-Ausgleichsvorrichtungen gemäß der vorliegenden Offenbarung;
8 ist eine schematische Darstellung einer weiteren exemplarischen Fügemaschine mit zwei Freiheitsgrad-Ausgleichsvorrichtungen gemäß der vorliegenden Offenbarung; und
9 ist eine schematische Darstellung einer weiteren exemplarischen Fügemaschine mit zwei Freiheitsgrad-Ausgleichsvorrichtungen gemäß der vorliegenden Offenbarung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist ihrer Art nach lediglich exemplarisch und beabsichtigt nicht, die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Verwendungen in irgendeiner Weise einzuschränken. Es wird darauf hingewiesen, dass in allen Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen auf die gleichen oder entsprechenden Teile und Merkmale verweisen. Weitere Richtungen, wie z. B. „oben“, „seitlich“, „rückwärts“, „untere“ und „obere“, werden zu Veranschaulichungszwecken verwendet und sollen, sofern nicht anders angegeben, nicht zur Erfordernis spezifischer Ausrichtungen führen. Diese Richtungen sind lediglich als Referenzrahmen in Bezug auf die Beispiele angegeben, können sich jedoch in alternativen Anwendungen unterscheiden.
Die vorliegende Offenbarung beschreibt eine exemplarische, einseitige Fügemaschine, die im Reibrühr-Verbindungsprozess eine Schweißverbindung bildet. Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, worin sich die Referenznummern auf ähnliche Komponenten beziehen, beinhaltet eine exemplarische einseitige Fügemaschine 10 ein Reibrührwerkzeug 12, das an einem Werkzeugpositioniersystem 14 befestigt ist. Die Reibrührwerkzeuge der vorliegenden Erfindung können mit verschiedenen Arten von Punktschweißgeräten verwendet werden (z. B. C-Zangentyp, X-Zangentyp, Pogo-Typ). Die einseitige Fügemaschine 10 kann verwendet werden, um erste und zweite Werkstücke 16, 18 mit einem Befestigungselement 20, wie in 1 dargestellt, zu verbinden. Das Befestigungselement 20 ist für die mechanische Befestigung des ersten und zweiten Werkstücks 16, 18 unter Einwirkung einer umlaufenden Antriebskraft konfiguriert, wie sie durch das auf das Befestigungselement 20 wirkende Reibrührwerkzeug 12 erreicht werden kann. Die ersten und zweiten Werkstücke 16, 18 können zur Abstützung während des Fügevorgangs auf einem Nest 22 angeordnet werden. In einigen Ausführungsformen können die ersten und zweiten Werkstücke 16, 18 eine ausreichende Eigenstabilität aufweisen, um das Verfahren zu stützen, ohne der Verschachtelung 22 zu bedürfen. Die Hochgeschwindigkeitsdrehung des Befestigungselement s 20 erzeugt Wärme an den Werkstücken 16, 18, sodass ein Schaft des Befestigungselements 20 unter der Kraft des Reibrührwerkzeugs 12 in die Werkstücke 16, 18 eindringen kann. Darüber hinaus ist der Schaft so konfiguriert, dass er sich verformt, um eine mechanische Verbindung herzustellen. Für den gesamten Prozess ist keine Bohrung für das Befestigungselement 20 in den Werkstücken 16, 18 erforderlich.
Die exemplarische einseitige Fügemaschine 10 mit dem Werkzeugpositioniersystem 14 bewegt das Reibrührwerkzeug 12 in einer Richtung benachbart zu einer Oberseite 24 der Werkstücke 16, 18 gemäß einem Befestigungs- oder Schweißplan. Um diese Bewegung auszuführen, beinhaltet das Werkzeugpositioniersystem 14 zudem einen Roboterarm 26 mit einem Greiforgan 28. Der Roboterarm 26 kann in mehrere Abschnitte unterteilt werden, was eine größere Reichweite und Winkelposition für das Werkzeugpositioniersystem 14 ermöglicht. Da der Roboterarm 26 und das Greiforgan 28 eine Vielzahl von Gelenkverbindungen beinhalten, die in Reihe angeordnet sind, bestehen inhärente Einhaltungs- und Positionierungstoleranzen. Diese Einhaltungs- und Positioniertoleranzen sind zunächst während des Befestigungsvorgangs schwieriger einzuhalten und können zu einer Durchbiegung des Reibrührwerkzeugs 12 führen. Je weiter der Roboterarm 26 das Greiforgan 28 und das Reibrührwerkzeug 12 aus dem Massenschwerpunkt des Werkzeugpositioniersystems 14 bewegt, desto schwieriger wird es, die anfängliche Genauigkeitshüllkurve für das Befestigungselement 20 einzuhalten.
Mit Bezug auf 2A sind der Roboterarm 26 und das Reibrührwerkzeug 12 schematisch an einer vorbestimmten Stelle auf der Oberseite 24 der Werkstücke 16, 18 dargestellt, die für eine Einfügeposition für das Befestigungselement 20 repräsentativ sind. Bevor das Befestigungselement 20 mit dem Einsetzen beginnt, nähert sich das Reibrührwerkzeug 12 der Oberseite 24 senkrecht zu den Werkstücken 16, 18.
In 2B beginnt das Reibrührwerkzeug 12 mit dem Drehen des Befestigungselements 20 und führt es der Oberseite 24 der Werkstücke 16, 18 zu. Das Material an der Oberseite 24 ist jedoch gehärtet und bewirkt, dass sich der Roboterarm 26 in Pfeilrichtung 30 rotierend durchbiegt. Die vertikale Auslenkung des Roboterarms 26 kann aus der Gleichung (1) definiert werden und die horizontale Bewegung (z. B. Walk) des Roboterarms 26 kann aus der Gleichung (2) definiert werden: $\frac{P_{2} L_{2}^{3}}{3 E_{2} Ι_{2}} cos θ_{2} - L_{3} \frac{P_{2} L_{2}^{2}}{3 E_{2} Ι_{2}} cos (θ_{2} + θ_{3}) - \frac{P_{3} L_{3}^{3}}{3 E_{3} Ι_{3}} cos (θ_{2} + θ_{3})$
$- \frac{P_{2} L_{2}^{3}}{3 E_{2} Ι_{2}} sin θ_{2} + L_{3} \frac{P_{2} L_{2}^{2}}{3 E_{2} Ι_{2}} sin (θ_{2} + θ_{3}) + \frac{P_{3} L_{3}^{3}}{3 E_{3} Ι_{3}} sin (θ_{2} + θ_{3})$
wobei,

P_x die Last am Ende des Roboterarms x ist
L_x ist die Länge des Roboterarms x
E_x ist das Elastizitätsmodul des Roboterarms x
I_x ist das Trägheitsmoment des Roboterarms x um seine neutrale Achse
θ_x ist der Drehwinkel des Roboterarms x, wie durch die Denavit
- - Hartenberg Konvention definiert

Wenn der Roboterarm 26 aus lenkt, wird das Reibrührwerkzeug 12 ebenfalls winkelförmig von der Oberseite 24 wegbewegt, wie durch den Pfeil 32 dargestellt. Die Auslenkung bewirkt, dass das Befestigungselement 20 einen größeren Erwärmungsbereich als erforderlich erzeugt. Der vergrößerte Erwärmungsbereich wiederum kann zu einer längeren Zykluszeit und einer höheren Werkzeugauslastung führen (z. B. größerer Werkzeugverschleiß als optimal). In einem Beispiel wird angenommen, dass ein Befestigungselement mit einem Durchmesser von 4,76 mm eine horizontale Bewegung (d. h. Gehweg) von 2,4 mm aufweist, wobei die vertikale Durchbiegung 4 mm beträgt.
Da das Material der Werkstücke 16, 18 weicher wird, stanzt das Befestigungselement 20 durch die Oberseite 24 und der Roboterarm 26 federt zurück, wie in 2C am besten dargestellt ist. Die Rückfederung des Roboterarms 26 (z. B. dargestellt durch Pfeil 34) und des Reibrührwerkzeugs 12 führt zu einer Vibrationsbewegung am Befestigungselement 20 beim Eindringen in die Werkstücke 16, 18 (z. B. dargestellt durch Pfeil 36). Wie zu verstehen ist, kann die primäre Bewegung, die von der Spitze des Befestigungselements 20 aufgrund der beschriebenen Durchbiegung erfahren wird, als eine seitliche Bewegung (d. h. horizontal) charakterisiert werden, während die sekundäre Bewegung, die von der Spitze des Befestigungselements 20 erfahren wird, als eine Drehbewegung außerhalb ihrer Vorschubrichtung charakterisiert werden kann.
Mit Bezug auf die 3A, 3B und 3C ist eine schematische Darstellung einer exemplarischen einseitigen Fügemaschine 110 mit einer Kompensationsvorrichtung 138 dargestellt. Die Kompensationsvorrichtung 138 kann die Verformung der Befestigungsstruktur während eines Bohrvorgangs reduzieren oder ganz beseitigen, wie im Folgenden näher beschrieben wird. Die Inbetriebnahme der einseitigen Fügemaschine 110 ist im Wesentlichen vergleichbar mit welcher der einseitigen Fügemaschine 10, jedoch für die Zeitsteuerung des Verbindungsvorschubs.
Insbesondere und mit Bezug auf 3A wird ein Reibrührwerkzeug 112 von einem Roboterarm 126 zu einer vorgegebenen Stelle angrenzend an eine Oberseite 124 eines Paares zu verbindender Werkstücke 116, 118, repräsentativ für einen Einfügepunkt für das Befestigungselement 120, bewegt. Die Kompensationsvorrichtung 138 kann eine beliebige Konfiguration aufweisen, aber in einem Beispiel wird sie als Platte 140 dargestellt, die mit Scharnieren am Roboterarm 126 an einem distalen Ende 142 befestigt ist. Die Platte 140 kann auch an einer Oberseite 144 des Reibrührwerkzeugs 112 befestigt werden, sodass der Roboterarm 126 in eine erste Richtung gedreht werden kann (z. B. Drehrichtung Pfeil 130 in 3B) und das Reibrührwerkzeug 112 gleichzeitig in eine zweite, entgegengesetzte Richtung gedreht werden kann (z. B. Drehrichtung Pfeil 142 in 3B). Bevor das Befestigungselement 120 mit der Zuführung beginnt, bleibt das Reibrührwerkzeug 112 in Kontakt mit der Oberseite 124 senkrecht zu den Werkstücken 116, 118. Das Reibrührwerkzeug 112 beginnt die Drehung ohne Vorschub in die Oberseite 124, wodurch das Material in einer vorgegebenen Zone, die durch den Schaft des Befestigungselements 120 definiert ist, weich wird. Da zwischen der Spitze des Befestigungselements 120 und der Oberseite 124 ein minimaler Druck vorhanden ist, darf nur eine minimale Wärmeentwicklung auftreten.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 3B kann die Platte 140 der Kompensationsvorrichtung 138 beginnen, sich vom distalen Ende 142 des Roboterarms 126 weg zu drehen (z. B. in Pfeilrichtung 146). Auf diese Weise wird der Vorschubdruck auf der Oberseite 124 primär durch die Schwenkbewegung der Platte 140 vom Roboterarm 126 weg dargestellt. Gleichzeitig kann das Reibrührwerkzeug 112 das Befestigungselement 120 in die Werkstückmaterialien 116, 118 einführen. Die Drehwirkung des Reibrührwerkzeugs 112 zusammen mit der Schwenkbewegung der Kompensationsvorrichtung 138 und der Zuführung des Befestigungselements 120 bewirkt eine Reibung auf der Oberseite 124 der Werkstücke 116, 118. In der vorstehend beschriebenen exemplarischen Ausführungsform (z. B. Befestigungselement mit einem Durchmesser von 4,76 mm und einer horizontalen Bewegung von 2,4 mm, wenn die vertikale Durchbiegung oder der Vorschub 4 mm beträgt) und unter der Annahme eines 340-mm-Hebels beträgt die Bewegung des Befestigungselements 120 in das Werkstückmaterial, die durch die Drehung der Platte 140 der Kompensationsvorrichtung 138 bewirkt wird, 1,2 mm, während der Vorschub des Befestigungselements 2,8 mm beträgt, um die horizontale Bewegung zu beseitigen. Obwohl das distale Ende 142 des Roboterarms 126 sich noch immer in die Richtung des Pfeils 132 biegt, führt die Durchbiegung nicht zu einer seitlichen Bewegung (d. h. horizontal) am Befestigungselement 120.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 3C, da das Material der Werkstücke 116, 118 weicher wird, kann das Befestigungselement 120 allmählich durch die obere Oberfläche 124 eindringen. Da der Roboterarm 126 zurückspringt, kann sich die Platte 140 der Kompensationsvorrichtung 138 gegen den Uhrzeigersinn zurück in ihre Ausgangsposition in Bezug auf das distale Ende 142 des Roboterarms 126 drehen (z. B. in Pfeilrichtung 148). Diese Bewegung könnte jegliche Vibrationsbewegung reduzieren oder beseitigen, die ansonsten vom Befestigungselement 120 wahrgenommen werden würde.
Während die Kompensationsvorrichtung 138 als Betrieb mit einer berechneten oder voreingestellten Winkelbewegung beschrieben wird, ist es auch vorgesehen, ein geschlossenes Regelkreissystem mit Sensor- und/oder Rückkopplungssteuerung zu verwenden, um den entsprechenden Neigungswinkel bereitzustellen. Insbesondere können Sensoren (z. B. Wägezelle, Infrarot, visionsbasiert) zum System hinzugefügt werden, um die horizontale Bewegung des Befestigungselements 120 und den Zeitpunkt zu erfassen, zu dem das Befestigungselement 120 beginnt, die Oberseite 124 der Werkstücke 116, 118 zu durchdringen (z. B. Zeit der Materialerweichung). Die Winkelsteuerung der Kompensationsvorrichtung 138 kann dann verwendet werden, um jede seitliche Bewegung (d. h. horizontale Bewegung) oder Drehbewegung des Befestigungselementes 120 zu bekämpfen.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 4 ist eine schematische Darstellung einer alternativen Kompensationsvorrichtung 238 dargestellt, die an der Oberseite 244 eines Reibrührwerkzeugs 212 befestigt ist. Die Kompensationsvorrichtung 238 verfügt über einen einzelnen Freiheitsgrad, um die primäre seitliche Bewegung (d. h. horizontale Bewegung) des Befestigungselements 220 gezielt zu entfernen. Die Bedienung der einseitigen Fügemaschine (nicht dargestellt) ist im Wesentlichen ähnlich zu jener der einseitigen Fügemaschine 10; während des Betriebs kann sich das Reibrührwerkzeug 212 jedoch linear (z. B. in Pfeilrichtung 250) entlang einer Platte 240 der Kompensationsvorrichtung 238 bewegen, um der seitlichen (d. h. horizontalen) Bewegung des Befestigungselements 220 entgegenzuwirken.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 5 ist eine schematische Darstellung einer weiteren alternativen Kompensationsvorrichtung 338 dargestellt, die an der Oberseite 344 eines Reibrührwerkzeugs 312 befestigt ist. Die Kompensationsvorrichtung 338 ist der Kompensationsvorrichtung 238 im Wesentlichen ähnlich, jedoch für die Krümmung einer Platte 340 der Kompensationsvorrichtung 338. Durch das Krümmen der Platte 340 verfügt die Kompensationsvorrichtung 338 über einen einzelnen Freiheitsgrad-Mechanismus zum Entfernen der primären Seitenbewegung (d. h. horizontal) und zum Reduzieren der Drehbewegung des Befestigungselements 320.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 6 ist eine schematische Darstellung einer weiteren alternativen Kompensationsvorrichtung 438 dargestellt, die an einem Reibrührwerkzeug 412 befestigt ist, wie dargestellt. Wie die Kompensationsvorrichtung 338 verfügt auch die Kompensationsvorrichtung 438 über einen einzelnen Freiheitsgrad, um die primäre Seite-zu-Seite Bewegung (d. h. horizontal) zu entfernen und die Drehbewegung des Befestigungselements 420 zu reduzieren. Um dieses Ziel zu erreichen, enthält die Kompensationsvorrichtung 438 jedoch eine Vielzahl von Gestängen 452. Die Gestänge 452 können direkt am Roboterarm montiert werden (nicht dargestellt), um die Bewegung des Reibrührwerkzeugs 412 sowohl in Winkel- als auch in Drehrichtung zu ermöglichen.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 7 ist eine schematische Darstellung einer weiteren alternativen Kompensationsvorrichtung 538 dargestellt, die an einer Oberseite 544 eines Reibrührwerkzeugs 512 befestigt ist, wie dargestellt. Die Kompensationsvorrichtung 538 verfügt über einen Mechanismus mit zwei Freiheitsgraden, um die seitliche (d. h. horizontale) und/oder rotierende Bewegung des Befestigungselements 520 zu bekämpfen. Der Betrieb der einseitigen Fügemaschine (nicht dargestellt) ist im Wesentlichen vergleichbar mit dem der einseitigen Fügemaschine 10; das Reibrührwerkzeug 512 kann jedoch durch ein prismatisches oder drehendes Gelenk (z. B. PP, RP) bewegt werden, wobei die Bewegung seriell oder parallel ausgeführt wird. Während des Betriebs kann das Reibrührwerkzeug 512 horizontal entlang der Platte 540 (z. B. in Pfeilrichtung 554) und vertikal entlang der Platte 556 (z. B. in Pfeilrichtung 558) bewegt werden, um der Seite-zu-Seite Bewegung (d. h. horizontal) und der Drehbewegung des Befestigungselements 520 entgegenzuwirken.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 8 ist eine schematische Darstellung einer weiteren alternativen Kompensationsvorrichtung 638 dargestellt, die an einem Reibrührwerkzeug 612 befestigt ist, wie dargestellt. Ähnlich wie die Kompensationsvorrichtung 538 verfügt die Kompensationsvorrichtung 638 über einen Mechanismus mit zwei Freiheitsgraden, um die seitliche (d. h. horizontale) und/oder rotierende Bewegung des Befestigungselements 620 zu bekämpfen. Um dieses Ziel zu erreichen, verfügt die Kompensationsvorrichtung 638 über eine Drehplatte 640 (z. B. drehbar in Pfeilrichtung 648). Darüber hinaus kann das Reibrührwerkzeug 612 horizontal entlang der Platte 640 (z. B. in Pfeilrichtung 654) bewegt werden, um der Seite-zu-Seite-Bewegung (d. h. horizontal) des Befestigungselements 620 entgegenzuwirken.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 9 ist eine schematische Darstellung einer weiteren alternativen Kompensationsvorrichtung 738, die an einem Reibrührwerkzeug 712 befestigt ist, dargestellt. Wie die Kompensationsvorrichtung 638 verfügt auch die Kompensationsvorrichtung 738 über einen Mechanismus mit zwei Freiheitsgraden, um die primäre seitliche Bewegung (d. h. horizontale Bewegung) und/oder Drehbewegung des Befestigungselements 720 zu entfernen. Um dieses Ziel zu erreichen, enthält die Kompensationsvorrichtung 738 jedoch eine Vielzahl von Gestängen 752, die drehbar an der Platte 740 befestigt ist. Die Gestänge 752 können direkt mit der Platte 740 verbunden werden, um die Bewegung des Reibrührwerkzeugs 712 sowohl in Winkel- als auch in Drehrichtung zu ermöglichen. Darüber hinaus kann das Reibrührwerkzeug 712 horizontal entlang der Platte 740 (z. B. in Pfeilrichtung 754) bewegt werden, um der Seite-zu-Seite-Bewegung (d. h. horizontal) des Befestigungselements 720 entgegenzuwirken.
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden hierin beschrieben. Diese Beschreibung ist nur als Beispiel zu verstehen und Variationen, die sich nicht vom Kern der Offenbarung entfernen, werden somit als im Umfang der Offenbarung befindlich verstanden. Die Betätigung der verschiedenen Kompensationsvorrichtungen kann beispielsweise durch verschiedene Vorrichtungen erfolgen, wie zum Beispiel durch eine pneumatische oder hydraulische Vorrichtung oder durch einen Direktantrieb, eine Leitspindel oder ein Gestänge. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgerecht; einige Merkmale können größer oder kleiner dargestellt sein, um die Einzelheiten bestimmter Komponenten zu veranschaulichen. Folglich sind die hierin offenbarten aufbau- und funktionsspezifischen Details nicht als einschränkend zu verstehen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachleuten die verschiedenen Arten und Weisen der Nutzung der vorliegenden Erfindung zu vermitteln. Wie der Fachleute verstehen, können verschiedene Merkmale, die mit Bezug auf beliebige der Figuren dargestellt und beschrieben werden, mit Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben sind. Die Kombinationen der dargestellten Merkmale stellen repräsentative Ausführungsformen für verschiedene Anwendungen bereit. Beliebige Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung übereinstimmen, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen und Implementierungen erwünscht sein.

Claims

Fügemaschine, umfassend: einen Roboterarm mit einem distalen Ende; ein Werkzeug, das zum Eintreiben eines Befestigungselements in ein Werkstück konfiguriert ist; und eine Kompensationsvorrichtung, die zwischen dem distalen Ende des Roboterarms und einem ersten Ende des Werkzeugs angebracht ist, worin die Kompensationsvorrichtung so konfiguriert ist, dass sie das Werkzeug in mindestens einer von einer linearen und einer Drehrichtung bewegt, um die Durchbiegung des Roboterarms auszugleichen, wenn das Befestigungselement in das Werkstück eingetrieben wird.
Fügemaschine nach Anspruch 1, worin die Kompensationsvorrichtung des Weiteren eine Platte aufweist, die schwenkbar am distalen Ende des Roboterarms befestigt ist.
Fügemaschine nach Anspruch 2, worin sich die Platte in Richtung und weg von einer Ausgangsposition in Bezug auf das distale Ende des Roboterarms dreht, um Vibrationsbewegungen des Werkzeugs zu vermeiden.
Fügemaschine nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Sensor zum Bereitstellen eines Feedbacks bezüglich der Position des Befestigungselements in Bezug auf das Werkstück.
Fügemaschine nach Anspruch 1, worin die Bewegung der Kompensationsvorrichtung durch eine von einer pneumatischen Vorrichtung, einer hydraulischen Vorrichtung, einem Direktantrieb, einer Leitspindel und einem Gestängesystem bereitgestellt wird.
Fügemaschine nach Anspruch 1, worin die Kompensationsvorrichtung ein System mit einem einzelnen Freiheitsgrad ist.
Fügemaschine nach Anspruch 6, worin das Werkzeug linear entlang mindestens einer von einer flachen Platte und einer gekrümmten Platte der Kompensationsvorrichtung beweglich ist.
Fügemaschine nach Anspruch 1, worin die Kompensationsvorrichtung ein System mit zwei Freiheitsgraden ist.
Fügemaschine nach Anspruch 8, worin das Werkzeug linear entlang einer flachen Platte und senkrecht zur flachen Platte der Kompensationsvorrichtung beweglich ist.
Fügemaschine nach Anspruch 8, worin die Kompensationsvorrichtung des Weiteren eine Platte beinhaltet, die schwenkbar am distalen Ende des Roboterarms befestigt ist, und worin das Werkzeug linear entlang der Platte der Kompensationsvorrichtung beweglich ist.