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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fügesteuerung und ein Verfahren zum Montieren oder Demontieren von Fügeverbindungen an einem Handarbeitsplatz.
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Schrauben werden in vielen Gebieten der Technik als Verbindungselemente bzw. Fügeelemente für Bauteilverbindungen eingesetzt. Je nach Anwendungsfall kommen hierfür Fügewerkzeuge, wie beispielsweise Handschraubgeräte, Handnietgeräte, Handstanzgeräte, Schweißgeräte, usw., zum Einsatz, die an Handarbeitsplätzen betrieben werden. Bei der industriellen Fertigung von Produkten ist zudem eine übergeordnete Fügesteuerung, wie beispielsweise eine Schraubsteuerung, eine Nietsteuerung, usw., vorgesehen, welche mehrere Fügegeräte steuern kann. Hierbei kann die übergeordnete Fügesteuerung die Verwendung des Handfügegeräts durch einen Bediener zumindest teilweise steuern.
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In vielen Fällen sind für die Verbindung von mindestens einem Bauteil mehr als eine Fügeverbindung herzustellen. Die Fügeverbindungen sind an verschiedenen Fügestellen angeordnet, wie beispielsweise an einem Flansch, usw. Hierfür muss eine sichere Zuordnung der Fügestellen möglich sein, um mit der Fügesteuerung eine prozesssichere Montage an verschiedenen Fügestellen gewährleisten zu können.
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Zur Lösung dieses Problems wäre es möglich, Handhabungsgeräte mit Seilzuginkrementalgeber zur Bestimmung der Koordinate der Schraubstellen einzusetzen. Nachteilig daran ist jedoch, dass die Handhabungsgeräte Platz benötigen. Dies schränkt die schnelle und flexible Handhabung eines Werkzeugs bzw. Fügewerkzeugs an dem Handarbeitsplatz ein.
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Als weitere Lösung wäre es möglich, Werkzeuge zu verwenden, die mit einem zusätzlichen Ultraschallsender oder einer LED (= Lichtemissionsdiode) ausgestattet sind. Eine derartige Lösung erfordert jedoch eine aufwändige Modifikation des Werkzeugs bzw. Fügewerkzeugs. Die Modifikation kann darüber hinaus auch noch die eigentliche Funktion des Werkzeugs bzw. Fügewerkzeugs beeinträchtigen und eventuell die Gewährleistung gefährden, die der Verkäufer des Werkzeugs dem Käufer des Werkezugs unter anderem für die einwandfreie Funktion des Werkzeugs bieten muss.
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Bei beiden Lösungen werden die Werkzeuge in ihrer Zugänglichkeit eingeschränkt und teuer, wenn ein Defekt auftritt oder dem Verschleiß unterliegen.
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Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fügesteuerung und ein Verfahren zum Montieren oder Demontieren von Fügeverbindungen an einem Handarbeitsplatz bereitzustellen, mit welchen die zuvor genannten Probleme gelöst werden können. Insbesondere sollen eine Fügesteuerung und ein Verfahren zum Herstellen von Fügeverbindungen an einem Handarbeitsplatz bereitgestellt werden, mit welchen eine flexible Handhabung eines Handwerkzeugs ohne mechanische Beschränkung an einem Handarbeitsplatz möglich ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Fügesteuerung nach Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Fügesteuerung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Mit der Fügesteuerung ist eine vollständig prozesssichere und unaufwändige Zuordnung von Fügeergebnissen, wie beispielsweise Schraubergebnissen, usw., zu jeder Fügestelle möglich, die von dem Handarbeitsgerät oder Werkzeug bearbeitet wird. Dadurch ist eine sehr leicht durchführbare Unterscheidung von sehr eng aneinander liegenden Fügestellen gegeben, wie beispielsweise an Flanschverbindungen.
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Die Fügesteuerung ist derart ausgestaltet, dass sie von Fremdlicht unabhängig ist.
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Aufgrund der Ausgestaltung der Fügesteuerung ist eine Modifikation des Werkzeugs sehr unaufwändig und daher kostengünstig durchführbar. Das Werkzeug kann weiterhin auch für widrige Umgebungsbedingungen und nicht immer sorgfältige Handhabung robust bleiben.
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Die Fügesteuerung kann Teil einer industriellen Anlage zur Behandlung von Bauteilen sein.
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Die Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zum Montieren oder Demontieren von Fügeverbindungen an einem Handarbeitsplatz nach Patentanspruch 10 gelöst.
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Das Verfahren erzielt die gleichen Vorteile, wie sie zuvor in Bezug auf die Fügesteuerung genannt sind.
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Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
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Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht einer industriellen Anlage zur Fertigung von Gegenständen mit einer Fügesteuerung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
- 2 eine schematische Ansicht eines Werkzeugs zur Verwendung bei der Fertigung von Gegenständen mit einer Fügesteuerung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und
- 3 eine schematische Ansicht einer industriellen Anlage zur Fertigung von Gegenständen mit einer Fügesteuerung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt schematisch eine industrielle Anlage 1, die insbesondere zur Montage von Schraubverbindungen an Gegenständen, wie Fahrzeugen, Möbeln, Motoren, Filtern, usw. verwendbar ist. Die industrielle Anlage 1 ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die industrielle Anlage 1 kann zusätzlich oder alternativ eine Fertigungsanlage für Gegenstände, wie Baukonstruktionen, usw., sein. Die industrielle Anlage 1 kann jedoch zusätzlich oder alternativ eine Anlage zur Wartung und/oder Demontage usw. von Gegenständen sein.
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Die industrielle Anlage 1 hat mindestens einen Handarbeitsplatz 3, an welchem ein Benutzer 4 arbeiten kann, um an Fügestellen 5 Befestigungselemente 6, insbesondere Schauben oder Nietelemente, usw., in mindestens ein Bauteil 7, 8 zu montieren oder davon zu demontieren. Beispielsweise kann mindestens ein Befestigungselement 6 mindestens ein Bauteil 7 an zwei Rändern miteinander verbinden oder aneinander befestigen. Zudem ist es möglich, dass mindestens ein Befestigungselement 6 zwei oder mehr Bauteile 7, 8 durch die Montage miteinander verbindet oder aneinander befestigt. Das in 1 gezeigte Befestigungselement 6 ist eine Schraube mit einem Schraubkopf 61.
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Für den Handarbeitsplatz 3 hat die industrielle Anlage 1 eine Fügesteuerung 10, die ein Bedieneinheit 11 und eine Auswerteeinheit 12 aufweist. Zudem hat die industrielle Anlage 1 mindestens ein Werkzeug 20 und mindestens eine Erfassungseinrichtung 30, wie beispielsweise eine Kamera. Das mindestens eine Werkzeug 20 ist mittels einer Kommunikationsverbindung 15 mit der Fügesteuerung 10 verbunden. Die mindestens eine Erfassungseinrichtung 30 ist mittels einer Kommunikationsverbindung 16 mit der Fügesteuerung 10 verbunden.
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Die industrielle Anlage 1 kann zudem eine nicht dargestellte Transporteinrichtung aufweisen, die insbesondere als Transportband, Transportschiene, Schlauch, Karussell, usw. ausgeführt sein kann, mit welchem mindestens ein Bauteil 7, 8 nacheinander oder zumindest zwei Bauteile 7, 8 teilweise nebeneinander zu dem Handarbeitsplatz 3 transportiert werden.
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Das Werkzeug 20 ist beispielsweise als Maulschlüssel ausgeführt, welcher eine Schraube in das mindestens eine Bauteil 7, 8 eindrehen oder herausdrehen kann. Das Werkzeug 20 ist jedoch alternativ als Schraubwerkzeug oder Nietwerkzeug oder ein sonstiges Fügewerkzeug mit elektrischem Antrieb ausführbar. Das Werkzeug 20 kann insbesondere als Winkelschraubwerkzeug ausgeführt sein, wie in 1 gezeigt. Es sind jedoch alle anderen Ausführungsarten denkbar.
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Verwendet der Benutzer 4 das Werkzeug 20, sendet das Werkzeug 20 mit Hilfe einer Kommunikationseinheit 25 über die Kommunikationsverbindung 15 ein Signal an die Fügesteuerung 10, insbesondere deren Auswerteeinheit 12. Die Fügesteuerung 10 fragt wiederum die Erfassungseinrichtung 30 ab, an welcher Position am Handarbeitsplatz 3 oder an dem mindestens einen Bauteil 7, 8 die Erfassungseinrichtung 30 das Werkzeug 20 erkennt. Nach Empfang eines Signals mit dem Erfassungsergebnis über die Kommunikationsverbindung 16 ermittelt die Fügesteuerung 10 mit ihrer Auswerteeinheit 12 oder wertet aus, an welcher der Fügestellen 5 das Werkzeug 20 eingesetzt wird. Zudem ermittelt die Auswerteeinheit 12, beispielsweise mit der Erfassungseinrichtung 30 und/oder einer weiteren Erfassungseinrichtung Fügeergebnisse der Fügeverbindung, den Eindrehwinkel einer Schraube als Befestigungselement 6, usw.
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Optional ist es möglich, dass die Fügesteuerung 10 ein Schraubwerkzeug als Werkzeug 20 steuert. In diesem Fall ist die Fügesteuerung 10 eine Schraubsteuerung. Die Fügesteuerung 10 bzw. die Schraubsteuerung kann ausgestaltet sein, das Schrauben einer Schraubbefestigung als Fügeverbindung mit einem Schraubprogramm zu steuern. Hierbei können auch zumindest teilweise optisch oder akustisch Hinweise über das Schrauben einer Schraubbefestigung an den Bediener 4 gegeben werden.
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Auf diese Weise ist eine einfache Unterscheidbarkeit von sehr eng aneinander angeordneten Fügestellen 5 realisierbar, wie z.B. an einem Flansch. Hierbei ist die Fügesteuerung 10 von Fremdlicht unabhängig. Die Fügesteuerung 10, insbesondere ihre Auswerteeinheit 12, kann Fügeergebnisse 13 eines Fügens des mindestens einen Bauteils 7, 8 der jeweiligen Fügestelle 5 zuordnen.
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Die Fügesteuerung 10 ist derart ausgestaltet, dass sie zudem ermittelte Fügeergebnisse 13, vorzugsweise jeweils zugeordnet zu einer Fügestelle 5, an eine übergeordnete Produkt- oder Montagedatenbank 40 weiterleiten kann. Hierfür ist die Fügesteuerung 10 mittels einer Kommunikationsverbindung 17 mit der übergeordneten Produkt- oder Montagedatenbank 40 verbunden. Die Produkt- oder Montagedatenbank 40 kann extern von der industriellen Anlage 1 angeordnet sein. Jedoch ist alternativ eine Anordnung der Produkt- oder Montagedatenbank 40 in der industriellen Anlage 1 denkbar.
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Durch Zugriff auf die Produkt- oder Montagedatenbank 40 über beispielsweise eine Prozessleitebene kann überprüft werden, ob die Produktion in der industriellen Anlage 1 wunschgemäß verläuft oder verlaufen ist.
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2 zeigt ein Werkzeug 200 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Das Werkzeug 200 ist als Maulschlüssel ausgeführt. Das Werkzeug 200 hat einen Handgriff 21, an dem der Bediener 4 das Werkzeug 200 mit der Hand fassen kann. An einem Ende des Handgriffs 21 ist ein Werkzeugelement 22 vorgesehen, in dessen Öffnung 23 der Schraubkopf 61 einer Schraube als Befestigungselement 6 aufnehmbar ist. An dem Werkzeug 200 ist zudem ein fluoreszierender Bereich 24 vorgesehen, der bei dem Beispiel von 2 nur sehr schematisch dargestellt ist. Der fluoreszierende Bereich 24 kann je nach Bedarf an dem Werkzeug 200 angebracht sein, so dass die nachfolgend beschriebenen Bedingungen erfüllt sind. Insbesondere ist der fluoreszierende Bereich 24 eine fluoreszierende Beschichtung 24 des Werkzeugs 200. Zudem weist das Werkzeug 200 die Kommunikationseinheit 25 auf, die in Bezug auf das vorangehende Ausführungsbeispiel bereits erwähnt ist.
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Gemäß 3 hat eine industrielle Anlage 2 zusätzlich zu dem Werkzeug 200 eine Beleuchtungseinrichtung 50, welche über eine Kommunikationsverbindung 18 mit der Fügesteuerung 10 verbunden ist. Die Beleuchtungseinrichtung 50 kann ultraviolettes Licht, insbesondere UV-A-Licht oder UV-B-Licht aussenden. Die Beleuchtungseinrichtung 50 ist insbesondere als Lichtemissionsdiode (LED) ausführbar.
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Die Fügesteuerung 10 ist derart ausgestaltet, dass die Fügesteuerung 10 das Werkzeug 200 mit der Beleuchtungseinrichtung 50 zumindest zeitweise beleuchten, insbesondere anblitzen, kann. Hierbei ist der Zeitpunkt der Beleuchtung mit der Beleuchtungseinrichtung 50 über die Bedieneinheit 11 einstellbar. Somit kann die Fügesteuerung 10 das Werkzeug 200 zu einem beliebig einstellbaren Zeitpunkt beleuchten, insbesondere anblitzen. Zudem kann die Zeitdauer der Beleuchtung mit der Beleuchtungseinrichtung 50 über die Bedieneinheit 11 einstellbar sein.
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Ein von der Beleuchtungseinrichtung 50 ausgestrahltes ultraviolettes Licht bringt die fluoreszierende Leuchtfläche 24 an dem Werkzeug 200 zum Leuchten. Das Leuchten wird mit der Erfassungseinrichtung 30 erfasst und ein zugehöriges Signal an die Fügesteuerung 10 gesendet. Dadurch kann die Fügesteuerung 10 mit Hilfe der Erfassungseinrichtung 30, der Beleuchtungseinrichtung 50 und der fluoreszierenden Leuchtfläche 24 an dem Werkzeug 200 eine eindeutige Zuordnung der beim Fügen erzielten Fügeergebnisse 13 zu der Fügestelle 5 durchführen.
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Auf diese Weise können wechselnde Lichteinflüsse ausgeschaltet werden, welche in der industriellen Anlage 1 vorliegen können und die Zuordnung der beim Fügen erzielten Fügeergebnisse 13 zu der Fügestelle 5 erschweren oder stören könnten.
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Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der industriellen Anlagen 1, 2 und des Verfahrens können einzeln oder in allen möglichen Kombinationen Verwendung finden. Insbesondere können alle Merkmale und/oder Funktionen der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele oder deren Modifikationen beliebig kombiniert werden. Zusätzlich sind insbesondere folgende Modifikationen denkbar.
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Die in den Figuren dargestellten Teile sind schematisch dargestellt und können in der genauen Ausgestaltung von den in den Figuren gezeigten Formen abweichen, solange deren zuvor beschriebenen Funktionen gewährleistet sind.
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Anstelle des beschriebenen Schraubwerkzeugs als Werkzeug 20, 200 kann die zuvor beschriebene Erfindung auch bei einem beliebigen anderen Werkzeug zum Einsatz kommen, wie beispielsweise bei einem Bohrwerkzeug oder Fräswerkzeug oder Schneidwerkzeug oder Toxwerkzeug oder Stanzwerkzeug.
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Ist das Werkzeug 20, 200 als Schraubwerkzeug mit elektrischem Antrieb ausgeführt, kann das Schraubwerkzeug als Winkelkopfschraubwerkzeug oder Flachschlüsselschraubwerkzeug ausgeführt.
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Die Kommunikationsverbindungen 15, 16, 17, 18 müssen nicht als drahtgebundene Kommunikationsverbindungen ausgestaltet sein. Die Kommunikationsverbindungen 15, 16, 17, 18 sind zumindest teilweise als drahtlose Kommunikationsverbindungen ausgestaltbar.
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In den industriellen Anlagen 1, 2 sind je nach Anwendungsfall beliebige Werkstoffe in beliebiger Kombination für die Bauteile 4, 5 einsetzbar, wie beispielsweise Metall, Kunststoff, usw.. Zudem kann in einer derartigen Anlage ein Arbeitsverfahren ausgeführt werden, wie Transportieren der Bauteile 7, 8 zu dem Werkzeug 20 in den industriellen Anlagen 1, 2 und/oder weg von dem Werkzeug 20 und/oder Stapeln der Bauteile 7, 8 usw.
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Wie zuvor beschrieben, ist es möglich, dass das Werkzeug 20 für einen Betrieb mit Batterie, insbesondere wiederaufladbarer Batterie, ausgestaltet ist. Alternativ oder zusätzlich ist jedoch ein drahtgebundener Anschluss an ein Stromversorgungsnetz möglich. In diesem Fall ist das Werkzeug 20 ein kabelgebundenes Werkzeug.
