DE102018106791A1 - Montageverfahren zum Setzen eines Stopfens an einer Aufnahmestelle eines Werkstücks mittels eines Stopfensetzwerkzeug umfassend eine Setz- und Haltehülse - Google Patents

Montageverfahren zum Setzen eines Stopfens an einer Aufnahmestelle eines Werkstücks mittels eines Stopfensetzwerkzeug umfassend eine Setz- und Haltehülse Download PDF

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Simon Hartkens
Hans Martens
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein automatisiertes Stopfensetzwerkzeug (10) zum automatischen Setzen von Stopfen (1) an einer Setzstelle (K1) eines Werkstücks (K), welches eine Setz- und Haltehülse (10-3; 10-3') und eine automatisierte Hubeinheit (10-1, 10-11) umfasst, die mittelbar oder unmittelbar in Verbindung stehen, wobei die Setz- und Haltehülse (10-3; 10-3') eine Stopfen-Aufnahmeöffnung (10-31) zum Aufnehmen des Stopfens (1) und zum anschließenden Ansetzen und Setzen des Stopfens (1) an der Setzstelle (K1) des Werkstücks (K) aufweist.Es ist vorgesehen, dass sich an die Stopfen-Aufnahmeöffnung (10-31) der Setz- und Haltehülse (10-3; 10-3') ein Stopfen-Aufnahmebereich (10-32B) anschließt, der ein Aufnahme- und Halteelement (1A-1) des Stopfens (1) reibschlüssig aufnimmt, wobei zumindest der Stopfen-Aufnahmebereich (10-32B) nach dem reibschlüssigen Aufnehmen des Stopfens (1) mit einer zum Stopfensetzwerkzeug (10) gehörenden Vakuum erzeugenden Vorrichtung beaufschlagt wird, sodass der Stopfen (1) im Stopfen-Aufnahmebereich (10-32B) der Setz- und Haltehülse (10-3; 10-3') sicher gehalten wird, da er im Aufnahmebereich (10-32) sowohl reibschlüssig als auch gemäß dem erzeugten Vakuum mit einem negativen Betriebsdruck beaufschlagt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft die Montage eines Stopfens mit einem automatisierten Stopfensetzwerkzeug zum automatischen Setzen von Stopfen an einer Setzstelle eines Werkstücks, welches eine Setz- und Haltehülse und eine automatisierte Hubeinheit umfasst, die mittelbar oder unmittelbar in Verbindung stehen, wobei die Setz- und Haltehülse eine Stopfen-Aufnahmeöffnung zum Aufnehmen des Stopfens und zum anschließenden Ansetzen und Setzen des Stopfens an der Setzstelle des Werkstücks aufweist.
  • Die Druckschrift DE 10 2014 210 401 A1 beschreibt, dass es in vielen industriellen Montage- und Fertigungsvorgängen notwendig ist, eine große Anzahl von gleichartigen Montagebauteilen zu setzen, wie beispielsweise Stopfen zur Abdeckung beziehungsweise zum Schließen von Öffnungen eines Bauteils. Karosserien weisen herstellungsbedingt eine Vielzahl von Hohlräumen auf, die mit Montagestopfen, die allgemein als Stopfen bezeichnet werden, verschlossen werden müssen. Offenbar ist ein Setzwerkzeug zum automatisierten Setzen von Montagestopfen in Karosserieöffnungen eines Fahrzeugs, welches einen Antriebsrahmen, eine Steuerhülse, ein Magazin zur Bereitstellung einer Mehrzahl von zu setzenden Bauteilen, welches Magazin unbeweglich in Relation zur Steuerhülse eingerichtet ist, aufweist. Dabei ist der Antriebsrahmen linear beweglich an der Steuerhülse angeordnet und relativ zu der Steuerhülse zwischen einer Ausgangsposition und einer Setzposition bewegbar, in der ein Montagestopfen gesetzt wird, wobei das Setzwerkzeug weiter Vereinzelungsmittel zur Entnahme der Montagestopfen aus dem Magazin aufweist, die eingerichtet sind, um betätigt zu werden, wenn der Antriebsrahmen von der Ausgangsposition zu der Setzposition bewegt wird. Das Setzwerkzeug ist komplex und aufwändig ausgebildet, wobei das Setzen im Sinne eines Andrückens beziehungsweise Einpressens des Montagestopfens in eine Öffnung in verschiedenen Ausführungsformen generell durch ein Stempelelement bewirkt wird.
  • Die Druckschrift DE 20 2015 105 472 U1 offenbart ebenfalls bereits ein robotergeführtes Werkzeug zum automatischen Setzen von Stopfen an einer Aufnahmestelle eines Karosserieteils, wobei das Stopfensetzwerkzeug ein Gestell mit einem Anschluss für einen Industrieroboter, eine Stopfenaufnahme und eine Vorschubeinheit zum Ansetzen des Stopfens in oder an der Aufnahmestelle aufweist, wobei an der magazinartigen Stopfenaufnahme eine steuerbare und bewegliche Halteeinrichtung angeordnet ist, die den Stopfen beim Setzvorgang gesteuert hält und freigibt. Offenbart ist ein Kolben, der in einem Aufnahmebehälter beweglich ist, und eine im Aufnahmebehälter befindliche Stopfenreihe in Setzrichtung vorschiebt und den an der Aufnahmestelle vordersten Stopfen zum Fertigsetzen an der Aufnahmestelle austreibt. Auch dieses Stopfensetzwerkzeug ist relativ aufwändig ausgebildet.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein vereinfachtes Montageverfahren eines Stopfens mit einem automatisierten und weniger aufwändigen Stopfensetzwerkzeug zum automatischen Setzen von Stopfen an einer Setzstelle eines Werkstücks zu schaffen.
  • Ausgangspunkt der Erfindung ist ein automatisiertes Stopfensetzwerkzeug zum automatischen Setzen von Stopfen an einer Setzstelle eines Werkstücks, welches eine Setz- und Haltehülse und eine automatisierte Hubeinheit umfasst, die mittelbar oder unmittelbar in Verbindung stehen, wobei die Setz- und Haltehülse eine Stopfen-Aufnahmeöffnung zum Aufnehmen des Stopfens und zum anschließenden Ansetzen und Setzen des Stopfens an der Setzstelle des Werkstücks aufweist.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass sich an die Stopfen-Aufnahmeöffnung der Setz- und Haltehülse ein Stopfen-Aufnahmebereich anschließt, der ein Aufnahme- und Halteelement des Stopfens reibschlüssig aufnimmt, wobei zumindest der Stopfen-Aufnahmebereich nach dem reibschlüssigen Aufnehmen des Stopfens mit einer zum Stopfensetzwerkzeug gehörenden Vakuum erzeugenden Vorrichtung beaufschlagt wird, sodass der Stopfen im Stopfen-Aufnahmebereich der Setz- und Haltehülse stets sicher gehalten wird, da er im Aufnahmebereich sowohl reibschlüssig als auch gemäß dem erzeugten Vakuum mit einem negativen Betriebsdruck beaufschlagt ist. Der Vorteil besteht insbesondere in der Kombination der Haltekräfte, wie in der Beschreibung näher erläutert ist.
  • In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist der Innendurchmesser des Stopfen-Aufnahmebereichs der Setz- und Haltehülse nur geringfügig kleiner ist als der Außendurchmesser des Aufnahme- und Halteelementes des Stopfens ist, wodurch in vorteilhafter Weise eine einfache Lösung gefunden wurde, um den Reibschluss herzustellen.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Setz- und Haltehülse als zylindrische Hülse mit einer Durchgangsbohrung ausgebildet ist, wobei die Durchgangsbohrung einen Kolben-Aufnahmebereich für eine Kolbenstange eines Kolbens zum Verbinden der Setz- und Haltehülse mit der Hubeinheit und den Stopfen-Aufnahmebereich zur Aufnahme des Stopfens aufweist, wie in der Beschreibung näher erläutert ist.
  • Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass diejenige Setz- und Haltehülse mit dem Stopfen-Aufnahmebereich eine weitere Hülse als Niederhalterhülse aufweist und eine Setz- und Haltehülse mit Umklappschutz bildet, wobei die weitere Hülse auf der Setz- und Haltehülse beweglich angeordnet ist, und die weitere Hülse gegenüber derjenigen Setz- und Haltehülse mit dem Stopfen-Aufnahmebereich unter Überwindung einer auf der Setz- und Haltehülse angeordneten Federkraft eines Federelementes beweglich angeordnet ist, wobei das Federelement auf der Setz- und Haltehülse mit dem Stopfen-Aufnahmebereich angeordnet ist, und die weitere Hülse in einer vorgebbaren Ausgangsposition unter Vorspannung auf der Setz- und Haltehülse hält, wobei sich die Ausgangsposition automatisch einstellt, wenn keine äußere Kraft auf die weitere Hülse einwirkt, wie in der Beschreibung detailliert erläutert ist.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Montageverfahren, welches mittels dem automatisierten Stopfensetzwerkzeug zum automatischen Setzen von Stopfen an einer Setzstelle eines Werkstücks durchgeführt wird. Es zeichnet sich dadurch aus, dass der Stopfen gemäß einem
    • • Schritt a) automatisiert in einem Stopfen-Aufnahmebereich einer Setz- und Haltehülse der sich an eine Stopfen-Aufnahmeöffnung der Setz- und Haltehülse anschließt, unter Bildung eines Reibschlusses und durch automatisierte Beaufschlagung des Stopfen-Aufnahmebereichs mit einem negativen Betriebsdruck innerhalb der Setz- und Haltehülse aufgenommen wird, und gemäß einem
    • • Schritt b) automatisiert an der Setzstelle mittels einem Setzhub gesetzt wird und gemäß einem
    • • Schritt c) automatisiert von dem Stopfen-Aufnahmebereich der Setz- und Haltehülse durch Abblasen mit Druckluft, bei gleichzeitiger automatisierter Rücknahme der Beaufschlagung des Stopfen-Aufnahmebereich mit dem negativen Betriebsdruck und Überwindung des vorhandenen Reibschlusses, gelöst wird.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass mindestens ein Stopfen vor der Aufnahme nach Schritt a) in einer Bereitstellungsvorrichtung angeordnet ist, und somit zur Aufnahme des Stopfens nach Schritt a) vorgehalten und von der Bereitstellungsvorrichtung aufgenommen wird.
  • Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass in vorteilhafter Weise zur Positionskontrolle des Stopfens an der Setz- und Haltehülse der negative Betriebsdruck innerhalb des Stopfen-Aufnahmebereichs der Setz- und Haltehülse nach der Beaufschlagung des Stopfen-Aufnahmebereichs mit dem negativen Betriebsdruck bis zum automatisierten Abblasen nach gemäß Schritt c) überwacht wird.
  • Weiter ist bevorzugt vorgesehen, dass in vorteilhafter Weise ebenfalls zur Positionskontrolle des Stopfens in einer Öffnung der Setzstelle der Hubweg der Hubeinheit beim Setzen des Stopfens gemäß dem Schritt b) überwacht wird.
  • Zudem ist in vorteilhafter Weise zur weiteren Kontrolle innerhalb des Montageverfahrens vorgesehen, dass innerhalb des Schrittes b) nach dem erfolgten Hub der Hubeinheit beim Setzen des Stopfens gemäß dem Schritt zur Positionskontrolle des Stopfens in der Öffnung der Setzstelle ein Hub in entgegengesetzter Richtung ausgeführt wird, der innerhalb des Schrittes b) hinsichtlich seiner an der Hubeinheit gemessenen Hublänge entgegengesetzt der Setzrichtung in Abhängigkeit einer Zeit überwacht wird.
  • Die Erfindung offenbart eine Setz- und Haltehülse gemäß einer in vorteilhafter Weise einfach ausgeführten Basis-Ausführungsform mit einer Stopfen-Aufnahmeöffnung zum Aufnehmen eines Stopfens an die sich ein Stopfen-Aufnahmebereich anschließt, der ein Aufnahme- und Halteelement des Stopfens reibschlüssig aufnimmt, sodass der Stopfen im Stopfen-Aufnahmebereich der Setz- und Haltehülse gehalten wird, da ein Innendurchmesser des Stopfen-Aufnahmebereichs der Setz- und Haltehülse nur geringfügig kleiner ist als der Außendurchmesser des Aufnahme- und Halteelementes des Stopfens.
  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung der Setz- und Haltehülse auf einem Stopfen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Aufnahme- und Halteelement des Stopfens, insbesondere ein Pfropfen ist, dessen Außenkontur der Innenkontur des Stopfen-Aufnahmebereichs entspricht, wobei der Stopfen-Aufnahmebereich der Setz- und Haltehülse beim Ansetzen und Setzen des Stopfens an der Setz- und Haltehülse mit seinem Stopfen-Aufnahmebereich das Aufnahme- und Halteelement, insbesondere den Pfropfen, umgreift.
  • In einer erweiterten Ausführungsform der Basis-Ausführungsform der Setz- und Haltehülse wird die Setz- und Haltehülse mit Umklappschutz versehen, der dadurch gekennzeichnet ist, dass diejenige Setz- und Haltehülse mit dem Stopfen-Aufnahmebereich eine weitere Hülse als Niederhalterhülse aufweist, wobei die weitere Hülse auf der Setz- und Haltehülse beweglich angeordnet ist, und die weitere Hülse gegenüber derjenigen Setz- und Haltehülse mit dem Stopfen-Aufnahmebereich unter Überwindung einer auf der Setz- und Haltehülse angeordneten Federkraft eines Federelementes beweglich angeordnet ist, wobei das Federelement auf derjenigen Setz- und Haltehülse mit dem Stopfen-Aufnahmebereich angeordnet ist, und die weitere Hülse in einer vorgebbaren Ausgangsposition unter Vorspannung auf der Setz- und Haltehülse hält, wobei sich die Ausgangsposition automatisch einstellt, wenn keine äußere Kraft auf die weitere Hülse einwirkt.
  • Unter Verwendung dieser Setz- und Haltehülse mit Umklappschutz ergibt sich eine Anordnung auf einem Stopfen, die sich dadurch auszeichnet, dass das Aufnahme- und Halteelement des Stopfens, insbesondere ein Pfropfen ist, dessen Außenkontur der Innenkontur des Stopfen-Aufnahmebereichs entspricht, wobei der Stopfen-Aufnahmebereich der Setz- und Haltehülse beim Ansetzen und Setzen des Stopfens an der Setz- und Haltehülse mit seinem Stopfen-Aufnahmebereich das Aufnahme- und Halteelement, insbesondere den Pfropfen umgreift und die sich zusätzlich dadurch auszeichnet, dass die weitere Hülse als Niederhalterhülse gleichzeitig auf ein Randelement des Stopfens in vorteilhafter Weise niederhaltend einwirkt, welches das Aufnahme- und Halteelement insbesondere den Pfropfen des Stopfens umgibt, wobei das Randelement in Setzposition des Stopfens gemäß dem Schritt b) mit seiner werkstückseitigen, insbesondere karosserieseitigen Anlagefläche an dem Werkstück, insbesondere der Karosserie anliegt.
  • Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
  • Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine perspektivische Darstellung eines Stopfensetzwerkzeugs vor dem Aufnehmen eines Stopfens, der sich in einer Bereitstellungsposition einer Bereitstellungsvorrichtung befindet;
    • 2 eine perspektivische Darstellung des Stopfensetzwerkzeugs während der Aufnahme des Stopfens aus der Bereitstellungsposition in der Bereitstellungsvorrichtung;
    • 3 eine Schnittdarstellung einer Setz- und Haltehülse in einer ersten Ausführungsform als Teil des Stopfensetzwerkzeugs;
    • 4 eine Draufsicht auf eine Stirnseite der Setz- und Haltehülse gemäß der ersten Ausführungsform nach 3 als Teil des Stopfensetzwerkzeugs;
    • 5 eine perspektivische Darstellung des Stopfensetzwerkzeugs und des Stopfens in einer Position vor dem Setzen des Stopfens in dem Werkstück;
    • 6 eine perspektivische Darstellung des Stopfensetzwerkzeugs und des Stopfens in einer Position nach dem Setzen des Stopfens in dem Werkstück von einer A-Seite des Stopfens;
    • 7 eine perspektivische Darstellung des Stopfensetzwerkzeugs und des Stopfens in einer Position nach dem Setzen des Stopfens in dem Werkstück von einer B-Seite des Stopfens;
    • 8 eine perspektivische Darstellung des Stopfensetzwerkzeugs und des Stopfens in einer Position nach dem Setzen des Stopfens in dem Werkstück von einer A-Seite des Stopfens nach einem dem Setzhub entgegengesetzten Hub;
    • 9 eine perspektivische Darstellung des Stopfensetzwerkzeugs und des Stopfens in einer Position nach dem Setzen des Stopfens in dem Werkstück von einer B-Seite des Stopfens nach einem dem Setzhub entgegengesetzten Hub;
    • 10 eine perspektivische Dartstellung des Stopfens in einer Position nach dem Setzen des Stopfens in dem Werkstück von einer A-Seite des Stopfens mit einem unerwünschten Aufklappen eines Randes des Stopfens in einer von dem Werkstück abgewandten Richtung;
    • 11 eine perspektivische schematische Darstellung einer Setz- und Haltehülse mit Umklappschutz in einer zweiten Ausführungsform im Zusammenbauzustand als Teil des Stopfensetzwerkzeugs;
    • 12 perspektivische Darstellungen der Einzelkomponenten der Setz- und Haltehülse mit Umklappschutz gemäß der zweiten Ausführungsform nach 11; und
    • 13 eine Draufsicht auf eine Stirnseite der Setz- und Haltehülse gemäß der zweiten Ausführungsform nach 11 als Teil des Stopfensetzwerkzeugs.
  • 1 zeigt ein robotergeführtes Stopfensetzwerkzeug 10 eines nicht näher dargestellten automatisierten Systems, insbesondere ein Robotersystem zum automatischen Setzen von Stopfen 1 an Werkstücken, insbesondere Karosseriebauteilen K (vergleiche vorab die 3 ff.). Der Stopfen 1 wird dabei in oder an einer Setzstelle K1 beziehungsweise Aufnahmestelle, in eine bereits vorhandene Öffnung innerhalb des Werkstücks, insbesondere innerhalb eines Karosseriebauteils K gesetzt.
  • In 1 ist der Stopfen 1 in einer Bereitstellungsposition - vor I - dargestellt, wobei in 1 nur eine A-Seite -A- des Stopfens 1 sichtbar ist. Die A-Seite -A- des Stopfens 1 weist einen sogenannten Dom 1A auf. An den Dom 1A schließt sich ein Schaft 1C (vgl. 7) an, der in 1 in einer Öffnung einer Bereitstellungsvorrichtung 20 liegt, sodass der Außendurchmesser des äußeren Rands 1A-3 des Doms 1A den Durchmesser der Öffnung in der Bereitstellungsvorrichtung 20 überragt.
  • Der Dom 1A umfasst einen im Mittelpunkt des Stopfens 1 angeordnetes Aufnahme- und Halteelement, insbesondere einen kreisförmigen Pfropfen 1A-1, der gegenüber einer im Wesentlichen ebenen Vertiefung 1A-2 des Doms 1A um eine vorgebbare Länge heraussteht, wobei die Vertiefungsfläche der Vertiefung 1A-2 des Doms 1A an ihrer inneren Begrenzung an dem Pfropfen 1A-1 und an ihrer äußeren Begrenzung an dem umlaufenden Randelement 1A-3 des Doms 1A angrenzt, wobei sich das umlaufende Randelement 1A-3 seinerseits wiederum gegenüber der Vertiefungsfläche der Vertiefung 1A-2 in die gleiche Richtung wie der Pfropfen erhebt.
  • Gemäß der gezeigten Ausführungsform des Setzstopfens 1 ist das umlaufende Randelement 1A-3 als gegenüber der Anlagefläche der Bereitstellungsvorrichtung 20 gebildete konvexe Wulst ausgebildet. Diese Ausgestaltung erhöht die Stabilität des Randelementes 1A-3 und erzeugt eine zu der Anlagefläche der Bereitstellungsvorrichtung 20 gerichtete sichere Anlage des umlaufenden Randelementes 1A-3 und zu der späteren Anlagefläche der Karosserie K beziehungsweise des Karosseriebauteils, sobald der Stopfen 1 gesetzt worden ist.
  • Auf der zu der späteren karosserieseitigen Anlagefläche liegenden Seite des umlaufenden Randelementes 1A-3 ist bevorzugt eine Schmelzmittelschicht 1A-S angeordnet, die bei bestimmten Temperaturen schmilzt und eine Verklebung zwischen dem als Wulst ausgebildeten Randelement 1A-3 und der Fläche der Karosserie K bewirkt, worauf noch näher eingegangen wird.
  • Zumindest der Dom 1A des Stopfens 1 ist als Vorprodukt aus einem thermoplastischen Elastomer ausgebildet und somit elastisch. Im Ausführungsbeispiel ist der gesamte Stopfen 1, mithin der Dom 1A, der Schaft 1C sowie ein Dom 1B (vgl. 7 und 9) an der gegenüberliegenden B-Seite -B- des Stopfens 1 aus dem thermoplastischen Elastomer ausgebildet. Somit ist auch der Pfropfen 1A-1 aus dem thermoplastischen Elastomer ausgebildet. Auf den Dom 1B an der gegenüberliegenden B-Seite -B- wird später noch näher eingegangen.
  • Das in 1 gezeigte Stopfensetzwerkzeug 10 umfasst als Hubeinheit einen Pneumatikzylinder 10-1 mit einem beweglichen Kolben 10-11 sowie Befestigungselemente 10-21, 10-22 (vgl. 5 und 12) zwischen dem Kolben 10-11 und einer Setz- und Haltehülse 10-3 gemäß einer ersten Ausführungsform, die in den 1, 2, 3, 5, 6 und 8 dargestellt ist, und einer Setz- und Haltehülse 10-3' gemäß einer zweiten Ausführungsform, die in den 11, 12 und 13 dargestellt ist.
  • Die Setz- und Haltehülse 10-3 gemäß der ersten Ausführungsform ist in 3 in einer Schnittdarstellung gezeigt, wobei 4 eine schematische Ansicht auf die Setz- und Haltehülse 10-3 von der Stopfenaufnahmeseite zeigt.
  • Die Setz- und Haltehülse 10-3 ist als kreisrunde zylindrische Hülse mit einer angefasten Öffnung 10-31 ausgebildet. Innerhalb der zylindrischen Hülse ist eine mehrere Funktionen übernehmende Durchgangsbohrung ausgebildet, wobei die Durchgangsbohrung einen Aufnahmebereich 10-32A für das Außengewinde einer Kolbenstange des Kolbens 10-11 und einen Stopfen-Aufnahmebereich 10-32B zur Aufnahme des Stopfens 1 aufweist.
  • Der Kolben-Aufnahmebereich 10-32A umfasst ein Innengewinde, in welchem eine Kolbenstange des beweglichen Kolbens 10-11 mit ihrem korrespondierenden Außengewinde eingeschraubt werden kann, sodass das Stopfensetzwerkzeug 10 nach dem Zusammenbau aus dem Pneumatikzylinder 10-1 mit dem beweglichen Kolben 10-11 und der nachfolgend erläuterten Setz- und Haltehülse 10-3 ausgebildet ist.
  • Der Stopfen-Aufnahmebereich 10-32B weist eine Innenkontur auf, die mit der Außenkontur des Pfropfens 1A-1 übereinstimmt. Dabei stimmen die Konturen überein, und es ist ferner vorgesehen, dass der Innendurchmesser des Stopfen-Aufnahmebereichs 10-32B der Setz- und Haltehülse 10-3 nur geringfügig kleiner ist als der Außendurchmesser des Pfropfens 1A-1 des Stopfens 1.
  • Dadurch entsteht der Effekt, dass zwischen der Innenfläche des Stopfen-Aufnahmebereichs 10-32B der Setz- und Haltehülse 10-3 und der Außenfläche des Pfropfens 1A-1 des Stopfens 1 ein Reibschluss entsteht, sobald die Stirnseite 10-33 (vgl. 4) der Setz- und Haltehülse 10-3 auf Vertiefung 1A-2 des Doms 1A des Pfropfens 1A-1 des Stopfens 1 aufsetzt, wie in 2 gezeigt ist.
  • Der Reibschluss erzeugt in vorteilhafter Weise eine Haltekraft der Setz- und Haltehülse 10-3 gegenüber dem Pfropfen 1A-1 des Stopfens 1, die insbesondere erhöht ist, da der Pfropfen 1A-1 aus einem thermoplastischen Elastomer ausgebildet ist, weil die Oberfläche des Pfropfens 1A-1 eine Rauigkeit aufweist, die im Vergleich zu eingesetzten metallischen Materialien erhöht ist. Mit anderen Worten, der Reibschluss zwischen der Anlagefläche der aus einem Metall hergestellten Setz- und Haltehülse 10-3 und der aus dem thermoplastischen Elastomer bestehenden Anlagefläche des Pfropfens 1A-1 ist höher als der Reibschluss zwischen zwei metallischen Anlageflächen. Auf die Bedeutung der Haltekraft wird im Nachfolgenden noch näher eingegangen.
  • Ausgangspunkt der Montage des Stopfens 1 ist die bereits erwähnte Bereitstellungsposition - vor I - des Stopfens 1 gemäß 1.
  • Anschließend wird, wie in 2 gezeigt ist, die Setz- und Haltehülse 10-3 mit ihrer Stirnseite 10-33 (vgl. 3) auf die Vertiefung 1A-2 des Doms 1A des Pfropfens 1A-1 des Stopfens 1 aufgesetzt, wodurch eine sogenannte Aufnahme- beziehungsweise Entnahmeposition -I- des Stopfens 1 erreicht ist.
  • Durch den geringfügig kleineren Innendurchmesser des Stopfen-Aufnahmebereichs 10-32B der Setz- und Haltehülse 10-3 entsteht der beschriebene Reibschluss und der Stopfen 1 wird somit stark gehalten. Zusätzlich wird noch dafür gesorgt, dass innerhalb des Stopfens 1 ein Vakuum mit einem gegenüber einem atmosphärischen Druck als Bezugsdruck negativen Betriebsdruck aufgebaut wird, sodass innerhalb der Setz- und Haltehülse 10-3 ein negativer Betriebsdruck zum Halten des Stopfens 1 erzeugt wird.
  • Dazu dient die bereits beschriebene Durchgangsbohrung 10-32A, 10-32B, über die mittels dem ebenfalls eine Durchgangsbohrung (nicht gezeigt) aufweisenden Kolben 10-11 in der Setz- und Haltehülse 10-3 ein Vakuum hergestellt wird, der von einer entsprechenden Vorrichtung (nicht gezeigt) innerhalb oder außerhalb des Robotersystems erzeugt wird.
  • Mit anderen Worten, innerhalb der Setz- und Haltehülse 10-3 wird ein Vakuum erzeugt, der den Stopfen 1 an die Setz- und Haltehülse 10-3 ansaugt.
  • Zur Sicherstellung des Vakuums innerhalb der Setz- und Haltehülse 10-3 ist auf der Seite des Kolbens 10-11 stirnseitig der Setz- und Haltehülse 10-3 eine Dichtung 10-4 (vgl. 2) vorgesehen, welche die Durchgangsbohrung 10-32A, 10-32B auf der dem Stopfen 1 gegenüberliegenden Seite abdichtet.
  • Die Dichtung 10-4 wird mittels einem Befestigungselement, insbesondere einer mit Innengewinde versehenen Mutter 10-21 (vgl. 5) auf der roboterseitigen Stirnseite der Setz- und Haltehülse 10-3 zur Anlage gebracht, wobei die Dichtung 10-4 mittels der Mutter 10-21, die auf das Außengewinde des Kolbens aufgeschraubt ist, an der Setz- und Haltehülse 10-3 dichtend angedrückt wird.
  • Die Dichtung 10-4 liegt somit zwischen der roboterseitigen Stirnseite der Setz- und Haltehülse 10-3 und der auf dem Außengewinde des beweglichen Kolbens 10-11 befestigten Mutter 10-21. Die Dichtung 10-4 wird durch diese Mutter 10-21 dichtend an die Setz- und Haltehülse 10-3 angedrückt.
  • In vorteilhafter Weise wird somit der Stopfen 1 durch die durch den Reibschluss erzeugte erste Haltekraft und durch den in der Setz- und Haltehülse 10-3 erzeugten Vakuum als zweite Haltekraft in der Aufnahme- beziehungsweise Entnahmeposition -I- des Stopfens 1 in/an der Setz- und Haltehülse 10-3 gehalten.
  • Durch die Kombination der Haltekräfte besteht nun die Möglichkeit, den Stopfen 1 unter Zuhilfenahme der relativ einfach ausgebildeten Setz- und Haltehülse 10-3 mit einer ausreichend großen Gesamthaltekraft, die aus den beiden Haltekräften gebildet wird, aus der Bereitstellungsvorrichtung 20 zu entnehmen.
  • Ein Halten ausschließlich mit der durch den Vakuum erzeugten zweiten Haltekraft reicht regelmäßig nicht aus, um die Prüfung der Montage mittels einem Rückhub durchzuführen, da die Wirkfläche für die durch das Vakuum erzeugte Kraft zu klein ist, da die relevante Wirkfläche nur die geringe Stirnfläche 10-33 (vgl. 3) der Setz- und Haltehülse 10-3 ist.
  • Mit der beschriebenen Lösung ist es jedoch durch die Kombination der Haltkräfte möglich, die bisherige manuelle Stopfenmontage zu automatisieren, wie nachfolgend weiter erläutert wird.
  • Durch die Bildung des Vakuums innerhalb der Setz- und Haltehülse 10-3 wird ein weiterer Effekt erzeugt, der darin besteht, dass durch eine Abfrage des Vakuums überwacht werden kann, ob der Stopfen 1 an der Setz- und Haltehülse 10-3 angeordnet ist.
  • Mit anderen Worten, verändert sich ein vorher ermitteltes Vakuum nach der entsprechenden Aufnahme des Stopfens 1 während der Montage nicht, befindet sich der Stopfen 1 in der entsprechenden gewünschten Position an der Setz- und Haltehülse 10-3.
  • Nach der Aufnahme des Stopfens 1 wird der Stopfen 1 mittels einem beweglichen Arm (nicht gezeigt) des Robotersystems aus der Bereitstellungsvorrichtung 20 entnommen und wie in 6 gezeigt ist, in eine Öffnung K1 der Karosserie K eingeführt, wobei der Stopfen 1 zunächst gemäß 5 über der Öffnung K1 der Karosserie K positioniert wird.
  • Durch eine translatorische Bewegung des Kolbens 10-11 des Pneumatikzylinders 10-1 wird der Stopfen 1 gesetzt, das heißt in die Öffnung K1 gedrückt und nimmt die Setzposition -II- ein.
  • Wie bereits erwähnt, umfasst der Stopfen 1 den Dom 1B (vgl. 7 und 9) an der gegenüberliegenden B-Seite -B- des Stopfens 1, der ebenfalls aus dem thermoplastischen Elastomer ausgebildet ist. Beim Setzen des Stopfens 1 wird dieser ebenfalls elastische Dom 1B unter leichter Verformung durch die Öffnung K1 hindurchgedrückt.
  • Gemäß der gezeigten Ausführungsform des Stopfens 1 weist der Dom 1B ebenfalls ein umlaufendes äußere Randelement 1B-3 auf, welches mit seiner karosserieseitigen Anlagefläche an der Anlagefläche der Karosserie K anliegt, sobald sich der Stopfen 1 im vollständig gesetzten Zustand -II- befindet. Das umlaufende äußere Randelement 1B-3 geht bezogen auf die karosserieseitige Anlagefläche ebenfalls in eine konvex ausgebildete Wulst über. Diese Ausgestaltung erhöht analog zu der Wulst am gegenüberliegenden Dom 1A wiederum die Stabilität des Randelementes 1B-3, wodurch eine zu der Anlagefläche der Karosserie K gerichtete sichere Anlage des umlaufenden Randelementes 1A-3 auch auf der B-Seite -B- des Stopfens 1 bewirkt wird.
  • Vorgesehen ist, dass die translatorische Bewegung des Kolbens 10-11 beziehungsweise der Kolbenstange des Pneumatikzylinders 10-1 beim Setzen des Stopfens 1 in die Öffnung K1 überwacht wird. Durch die Positionskontrolle der Kolbenstange des Kolbens 10-11 des Pneumatikzylinders 10-1 wird sichergestellt, dass die Öffnung K1 in der Karosserie K richtig getroffen ist, oder dass der Stopfen 1 beispielsweise nicht vollständig oder beispielsweise gar nicht in die Öffnung K1 der Karosserie K eingedrückt worden ist. Dabei ist vorgesehen, dass eine bestimmte Weglänge der Bewegung der Kolbenstange des Kolbens 10-11 beim Setzen überwacht wird, sodass bei Einhaltung eines vorgegebenen Wegs, von beispielsweise vier Millimeter, eine Richtigmontage erkannt wird. Ist die erfasste Weglänge kürzer oder länger als die vorgegebene Weglänge, so liegt ein erkennbarer Montagefehler vor.
  • Gemäß 7 wird verdeutlicht, dass der Schaft 1C des Stopfens 1 nach dem beschriebenen Eindrücken gegenüber der späteren Anlagefläche der Karosserie K um einen bestimmten Betrag heraussteht.
  • Der umlaufende Rand 1B-3 des Doms 1B liegt somit beim Setzen zunächst noch nicht an der Fläche der Karosserie K an. Beim Eindrücken des Stopfens 1 verformt sich der um den Pfropfen 1A-1 liegende Bereich der Vertiefung 1A-2 des gegenüberliegenden Doms 1A-1 auf der A-Seite -A- in Richtung der Karosserie K, wie insbesondere in 6 deutlich wird.
  • Hierdurch wird der Schaft 1C und der umlaufende äußere Rand 1B-3 des Doms 1B auf der B-seite -B- um den in 7 sichtbaren Betrag aus der Karosserie K herausgedrückt.
  • Gleichzeitig wird die Wulst 1A-3 auf der A-Seite -A- des Doms 1A (vgl. 6) gestreckt und verliert vorübergehend ihre konvexe Form.
  • Wie oben bereits erläutert, besteht durch die Kombination der Haltekräfte jetzt die Möglichkeit, den Stopfen 1 unter Zuhilfenahme der relativ einfach ausgebildeten Setz- und Haltehülse 10-3 mit einer ausreichend großen Gesamthaltekraft, die aus den beiden Haltekräfte in gebildet wird, für eine vordefinierte Zeit mit einer vordefinierten Kraft entgegengesetzt der bisher beschriebenen Montagerichtung aus der Öffnung K1 der Karosserie K herauszuziehen, wie gemäß dem Pfeil P in 8 gezeigt ist.
  • Dadurch wird in vorteilhafter Weise eine weitere Überprüfung und Signalisierung der Richtigmontage erreicht, die darin besteht, dass der Stopfen 1 bei einer Hubzugprobe, die entgegengesetzt der Montagerichtung gemäß dem Pfeil P in 8 erfolgt, die richtige Montage erkannt wird, wenn der Stopfen 1 unter Berücksichtigung der vordefinierten Kraft in einer bestimmten Zeit nicht über eine vorgebbare Weglänge hinaus, aus der Öffnung K1 der Karosserie herausgezogen wird.
  • Bei der Montage wird somit beim Setzen des Stopfens 1 durch die Überwachung des Hubes der Kolbenstange des Kolbens 10-11 und abschließend bei der Überwachung des Hubzuges der Kolbenstange des Kolbens 10-11 bei dem Herausziehens des Stopfens 1 und durch Überwachung des Vakuums innerhalb der Setz- und Haltehülse 10-3 eine dreifache Montagekontrolle auf Richtigkeit durchgeführt.
  • Mit anderen Worten, es wird eine Sicherstellung der Produktionssicherheit bei automatisierter Stopfenmontage durch Überwachung des Weges beim Setzen (= Setzweg oder Eindrückweg), durch Überwachung des Weges bei der Zugprobe (= Zugweg oder Ausrückweg) und durch Überwachung des Vakuums innerhalb der Setz- und Haltehülse 10-3 (= Vorhandensein des Stopfens 1 an der Setz- und Haltehülse 10-3) erreicht.
  • In der vergrößerten Darstellung gemäß 8 wird sichtbar, dass die Wulst 1A-3 des Doms 1A auf der A-Seite -A- des Stopfens 1 - bei Rücknahme der einwirkenden Setzkraft - in ihre konvexe Kontur zurückkehrt, die beim Setzen des Stopfens 1 vorübergehend, wie in 6 gezeigt ist, in einen im Wesentlichen geraden umlaufenden Rand 1A-3 unter Einwirkung der beim Setzen des Stopfens 1 auf den Stopfen wirkenden Kraft elastisch verformt worden ist.
  • Im Ergebnis wird, wie in 9 gezeigt ist, der Schaft 1C und der umlaufende äußere Rand 1B-3 des Doms 1B des Stopfens 1, durch die entgegengesetzt der Montagerichtung beim Setzen des Stopfens 1 durchgeführte Ziehbewegung des Stopfens 1 während der Zugprobe, in die endgültige Position gebracht. Der Dom 1B auf der B-Seite -B- des Stopfens 1 liegt jetzt mit seinem umlaufenden Randelement 1B-3 an der karosserieseitigen Anlagefläche der Karosserie K im vollständig gesetzten Zustand II an.
  • Der Stopfen 1 wird schließlich in einem letzten Schritt c) (nicht gezeigt) durch Abblasen von Druckluft über die Durchgangsbohrung 10-32A, 10-32B der Setz- und Haltehülse 10-3 von der Setz- und Haltehülse 10-3 gelöst.
  • Eine Zusammenfassung der Schritte des Montageverfahrens:
    • vor a) Vorhaltung der Stopfen 1 in einer Bereitstellungsvorrichtung 20.
      1. a) Aufnahme des Stopfens 1 durch die Setz- und Haltehülse 10-3 und Bildung des Reibschlusses und Vakuum innerhalb der Setz- und Haltehülse 10-3 und
      2. b) Setzen des Stopfens mittels der Setz- und Haltehülse 10-3.
      3. c) Lösen des Stopfens von der Setz- und Haltehülse 10-3 durch Abblasen mit Druckluft.
  • Überwachung des Vorhandenseins des Stopfens 1 durch Prüfen der Beibehaltung des erzeugten Vakuums bei den Schritten a) und b).
  • Überwachung des Eindrückweges des Stopfens 1 bei der Montage des Stopfens 1 bei Schritt b).
  • Die Überwachung des Eindrückweges des Stopfens 1 erfolgt bei der Montage durch einen Sensor, welcher die Position der Kolbenstange des Zylinders 10-1 misst. Ein richtig montierter Stopfen 1 kann gegenüber einem falsch montierten Stopfen 1 im Ausführungsbeispiel um den überwachten Setzweg oder Eindrückweg von beispielsweise vier mm in die Öffnung K1 eingedrückt werden.
  • Überwachung der richtigen Montage des Stopfens 1 durch Zugprobe im Schritt b).
  • Diese Überwachung stellt eine bevorzugte Ausgestaltung dar und muss nicht zwingend durchgeführt werden. Die zusätzliche Überwachung der richtigen Montage des Stopfens durch Zugprobe wird innerhalb des Setzschrittes b) durchgeführt. Der Stopfen 1 wird mit einer vordefinierten Kraft für vordefinierte Zeit gezogen und der Zugweg beziehungsweise der Ausrückweg wird überwacht.
  • Die Überwachung des Ausrückweges des Stopfens 1 erfolgt bei der Hubzugprüfung durch den Sensor, der auch die Position der Kolbenstange des Zylinders 10-1 bei der Überwachung des Eindrückweges des Stopfens 1 misst. Überschreitet die Kolbenstange des Kolbens 10-11 des Zylinders 10-1 in dieser Zeit eine vordefinierte Ausrückweglänge [6 mm], ist der Stopfen 1 nicht richtig montiert.
  • Nach der richtigen Montage des Stopfen 1 wird der Stopfen 1 im Schritt c) von der Setz- und Haltehülse 10-3 gelöst.
  • Bei dem beschriebenen Stopfen 1 handelt es sich in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung um einen Schmelzstopfen, der auf der Anlagefläche des umlaufenden Randelementes 1A-3 die bereits erläuterte Schmelzmittelschicht 1A-S aufweist, die bei bestimmten Temperaturen schmilzt und eine Verklebung zwischen dem als Wulst ausgebildeten umlaufenden Randelement 1A-3 und der Fläche der Karosserie K bewirkt. Die Anordnung der Schmelzmittelschicht 1A-S wird in 8 durch das Bezugszeichen 1A-S verdeutlicht. Die Schmelzmittelschicht 1A-S ist in allen Figuren dargestellt, jedoch aus Übersichtlichkeitsgründen nicht mit einem Bezugszeichen versehen.
  • Eine solche Schmelzmittelschicht 1B-S ist auch auf dem umlaufenden Randelement 1B-3 des Doms 1B der B-Seite -B- ausgebildet. Die Schmelzmittelschicht 1B-S auf der Seite des umlaufenden Randelementes 1B-3 aufgetragen, die im gesetzten Endzustand des Stopfens 1 in der Öffnung K1 an der Karosserie K anliegt. Bei einer hervorgerufenen Temperaturerhöhung der Umgebungstemperatur des Schmelzstopfens schmelzen die Schmelzmittelschichten 1A-S und 1B-S, wodurch die Öffnung K1 in vorteilhafter Weise zusätzlich abgedichtet wird. Die Anordnung der Schmelzmittelschicht 1B-S wird in 9 durch das Bezugszeichen 1B-S verdeutlicht. Die Schmelzmittelschicht 1B-S ist in allen Figuren dargestellt, jedoch aus Übersichtlichkeitsgründen nicht mit einem Bezugszeichen versehen.
  • Abschließend wird eine besondere zweite Ausführungsform der Setz- und Haltehülse 10-3 erläutert, die gemäß 11 zur Unterscheidung gegenüber der bisher erläuterten Setz- und Haltehülse 10-3 mit dem Bezugszeichen 10-3' bezeichnet wird.
  • Gemäß der 10 in Verbindung mit 6 wurde bereits erläutert, dass die Wulst 1A-3 des Doms 1A auf der A-Seite -A- des Stopfens 1 - bei Rücknahme der einwirkenden Setzkraft - in ihre konvexe Kontur zurückkehrt, die beim Setzen des Stopfens 1 vorübergehend, wie in 6 gezeigt ist, in einen im Wesentlichen geraden umlaufenden Rand 1A-3 unter Einwirkung der beim Setzen des Stopfens 1 auf den Stopfen 1 wirkenden Kraft elastisch verformt worden ist.
  • Bei einigen Stopfen 1, insbesondere bei Stopfen 1 mit kleineren Durchmessern kann es dazu kommen, dass die Wulst 1A-3 - bei Rücknahme der einwirkenden Setzkraft - nicht wie gewünscht an die Anlagefläche der Karosserie K klappt, welche die Öffnung K1 umgibt, wie in 10 dargestellt ist.
  • Die Wulst 1A-3 des Doms 1A auf der A-Seite -A- des Stopfens 1 hat sich somit in ungewollter Weise durch die einwirkende Setzkraft in die entgegengesetzte Richtung umklappt.
  • Wünschenswert ist somit ein Umklappschutz, der erfindungsgemäß durch die nachfolgend erläuterte Setz- und Haltehülse 10-3' gemäß einer zweiten Ausführungsform gewährleistet wird.
  • Die nachfolgend erläuterte zweite Ausführungsform der Setz- und Haltehülse 10-3' mit Umklappschutz stellt somit eine bevorzugte Ausführungsform dar, die den beschriebenen unerwünschten Effekt verhindert.
  • Die Setz- und Haltehülse 10-3' ist in 11 in einem Zusammenbauzustand, in 12 in Einzelteilen und in 13 in einer Ansicht auf die stopfenseitige Stirnseite der Setz- und Haltehülse 10-3' dargestellt.
  • Die Figuren werden in einer Zusammenschau beschrieben.
  • Die Besonderheit der Setz- und Haltehülse 10-3' besteht in der Anordnung einer weiteren Hülse 10-5 mit einem Hohlraum 10-52, insbesondere einem zylindrischen Hohlraum, die nachfolgend als Umklappschutzhülse oder Niederhalterhülse bezeichnet wird, da sie den Stopfen 1 vor dem Umklappen schützt oder anders gesagt den Stopfen 1 niederhält, sodass er gar nicht erst in die unerwünschte Richtung umklappt.
  • Die Setz- und Haltehülse 10-3 der ersten Ausführungsform erhält zusätzlich einen fest auf der Setz- und Haltehülse 10-3 angeordneten Bund 10-6, auf dem die topfförmige Umklappschutzhülse 10-5 im Zusammenbauzustand aufgesetzt ist.
  • Es versteht sich, dass die Umklappschutzhülse 10-5 im Boden eine Öffnung mit einem Durchmesser aufweist, der dem Außendurchmesser der Setz- und Haltehülse 10-3 der ersten Ausführungsform entspricht.
  • Ferner weist die Umklappschutzhülse 10-5 selber einen Durchmesser auf, der im Wesentlichen dem Durchmesser der Wulst 1A-3 des Doms 1A auf der A-Seite -A- des Stopfens 1 entspricht, wobei insbesondere die stopfenseitige Stirnfläche 10-51 der Umklappschutzhülse 10-5 als Wirkfläche dieses Kriterium der übereinstimmenden Durchmesser der Stirnfläche 10-51 der Umklappschutzhülse 10-5 und der Wulst 1A-3 erfüllen muss.
  • Zwischen einem weiteren als Mutter ausgeführten Befestigungselement 10-22 und der Setz- und Haltehülse 10-3' wird gemäß der zweiten Ausführungsform ein Stützelement 10-23 mit entsprechendem Innengewinde auf ein mit einem korrespondierenden Außengewinde versehenen Endelement 10-24 aufgeschraubt, welches das dargestellte Federelement 10-7 einendseitig abstützt.
  • Das Endelement 10-24 weist ein Innengewinde auf, welches mit dem Außengewinde der Kolbenstange des Kolbens 10-11 korrespondiert.
  • An der Stirnseite des Endelementes 10-24 und der auf dem Augengewinde der Kolbenstange 10-11 des Pneumatikzylinders befestigen bereits erläuterten Mutter 10-21 ist in dieser Ausführungsform die Dichtung 10-4 (nicht dargestellt) angeordnet, welche im Einsatz weiterhin die Abdichtung des in der Setz- und Haltehülse 10-3' erzeugtes Vakuums gewährleistet. Mit anderen Worten, die Kolbenstange des Kolbens 10-11 wird in das Innengewinde des Endstückes 10-24 eingeschraubt die Setz- und Haltehülse 10-3' montiert. Die Mutter 10-21 gemäß den 5 und 6 wird auf dem Außengewinde der Kolbenstange des Kolbens 10-11 auf die Stirnseite des Endelementes 10-24 gedreht, bis die dazwischen angeordnete Dichtung 10-4 die Setz- und Haltehülse 10-3' abdichtet.
  • Das Federelement 10-7 stützt sich mit seinem anderen Ende an dem Boden der Umklappschutzhülse 10-5 ab, wie in 11 im Zusammenbauzustand zu erkennen ist.
  • Durch die Auswahl des Federelementes 10-7 kann die benötigte Federkraft gewährleistet werden, um den Rand, insbesondere die Wulst 1A-3 des Doms 1A im Einsatz niederzuhalten.
  • Die Umklappschutzhülse 10-5 ist gegenüber der Setz- und Haltehülse 10-3, die den Stopfen-Aufnahmebereich 10-32B aufweist, unter Überwindung einer auf der Setz- und Haltehülse 10-3 angeordneten Federkraft eines Federelementes 10-7 beweglich angeordnet, wobei das Federelement 10-7 auf derjenigen Setz- und Haltehülse 10-3 mit dem Stopfen-Aufnahmebereich 10-32B angeordnet ist, wobei das Federelement 10-7 die Umklappschutzhülse 10-5 in einer vorgebbaren Ausgangsposition unter Vorspannung auf der Setz- und Haltehülse 10-3 hält, wobei sich die Ausgangsposition automatisch einstellt, wenn keine äußere Kraft auf die weitere Hülse 10-5 einwirkt.
  • Die Umklappschutzhülse 10-5 ist mit anderen Worten gegen die Kraft des Federelementes 10-7 beweglich auf der Setz- und Haltehülse 10-3' angeordnet, sodass der benötigte Hub der Setz- und Haltehülse 10-3 zum Setzen des Stopfens 1 in der Öffnung K1 ausgeführt werden kann, während die Umklappschutzhülse 10-5 mit ihrer Stirnseite auf der Vertiefung 1A-2 nahe dem Rand 1A-3 oder dem Rand 1A-3 des Doms 1A selbst aufsetzt, sodass in jedem Fall eine äußere Gegenkraft auf die Umklappschutzhülse 10-5 ausgeübt wird, wodurch sich die Umklappschutzhülse 10-5 jetzt relativ zu der Setz- und Haltehülse 10-3 bewegt, jedoch stets den Rand 1A-3 des Stopfens 1 niederhält.
  • Die 13 verdeutlicht mit einem Blick in die Hohlräume der Setz- und Haltehülse 10-3 mit Umklappschutz die Durchgangsbohrung, wobei die Hohlräume 10-32A und 10-32B im Einsatz den erläuterten Vakuum aufweisen, während der Hohlraum 10-52 im Einsatz weiterhin den Umgebungsdruck der Setz- und Haltehülse 10-3' aufweist. Die Umklappschutzhülse 10-5 muss somit nicht abgedichtet werden.
  • Die beschriebene Setz- und Haltehülse 10-3 gemäß der ersten Ausführungsform und die Setz- und Haltehülse 10-3' mit Umklappschutz können wahlweise zum Einsatz kommen, wobei festgestellt wurde, dass die Stopfen 1 mit kleiner werdenden Durchmessern eher zum Umklappen neigen, sodass in Abhängigkeit des durchmesserabhängig auftretenden Umklappeffektes der Stopfen 1 die Auswahl einer der Setz- und Haltehülsen 10-3, 10-3' erfolgt. Vorgeschlagen wird, dass das Robotersystem eine Ankopplungsvorrichtung aufweist, welche in Abhängigkeit des Durchmessers der zu setzenden Stopfen 1 die automatisierte Ankopplung der einen oder anderen Setz- und Haltehülse 10-3, 10-3' ermöglicht.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Stopfensetzwerkzeug
    10-1
    Pneumatikzylinder
    10-11
    Kolben
    1
    Stopfen
    - A -
    A-Seite
    1A-1
    Aufnahme- und Halteelement, Pfropfen
    1A-2
    Vertiefung
    1A-3
    Randelement
    1A
    Dom (A-Seite)
    1A-S
    Schmelzmittelschicht
    - B -
    B-Seite
    1B
    Dom (B-Seite)
    1B-3
    Randelement
    1B-S
    Schmelzmittelschicht
    10-3
    Setz- und Haltehülse (erste Ausführungsform)
    10-3'
    Setz- und Haltehülse mit Umklappschutz (zweite Ausführungsform)
    10-21
    Befestigungselement (erste und zweite Ausführungsform)
    10-22
    Befestigungselement (nur zweite Ausführungsform)
    10-23
    Stützelement (nur zweite Ausführungsform)
    10-24
    Endelement (nur zweite Ausführungsform)
    10-31
    Öffnung
    10-32A
    Durchgangsbohrung; Kolben-Aufnahmebereich
    10-32B
    Durchgangsbohrung; Stopfen-Aufnahmebereich
    10-33
    Stirnseite
    10-4
    Dichtung
    10-5
    Umklappschutzhülse (nur zweite Ausführungsform)
    10-51
    Stirnfläche (nur zweite Ausführungsform)
    10-52
    Hohlraum (nur zweite Ausführungsform)
    10-6
    Bund (nur zweite Ausführungsform)
    10-7
    Federelement (nur zweite Ausführungsform)
    -vor I-
    Bereitstellungsposition
    -I-
    Aufnahme- beziehungsweise Entnahmeposition
    -II-
    Setzposition
    -III-
    Löseposition
    a)
    Montageschritt
    b)
    Montageschritt
    c)
    Montageschritt
    K1
    Setzstelle, Öffnung in K
    K
    Werkstück; Karosserie; Karosseriebauteil
    P
    Pfeil, entgegen der Montagerichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102014210401 A1 [0002]
    • DE 202015105472 U1 [0003]

Claims (13)

  1. Automatisiertes Stopfensetzwerkzeug (10) zum automatischen Setzen von Stopfen (1) an einer Setzstelle (K1) eines Werkstücks (K), welches eine Setz- und Haltehülse (10-3; 10-3') und eine automatisierte Hubeinheit (10-1, 10-11) umfasst, die mittelbar oder unmittelbar in Verbindung stehen, wobei die Setz- und Haltehülse (10-3; 10-3') eine Stopfen-Aufnahmeöffnung (10-31) zum Aufnehmen des Stopfens (1) und zum anschließenden Ansetzen und Setzen des Stopfens (1) an der Setzstelle (K1) des Werkstücks (K) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass sich an die Stopfen-Aufnahmeöffnung (10-31) der Setz- und Haltehülse (10-3; 10-3') ein Stopfen-Aufnahmebereich (10-32B) anschließt, der ein Aufnahme- und Halteelement (1A-1) des Stopfens (1) reibschlüssig aufnimmt, wobei zumindest der Stopfen-Aufnahmebereich (10-32B) nach dem reibschlüssigen Aufnehmen des Stopfens (1) mit einer zum Stopfensetzwerkzeug (10) gehörenden Vakuum erzeugenden Vorrichtung beaufschlagt wird, sodass der Stopfen (1) im Stopfen-Aufnahmebereich (10-32B) der Setz- und Haltehülse (10-3; 10-3') sicher gehalten wird, da er im Aufnahmebereich (10-32) sowohl reibschlüssig als auch gemäß dem erzeugten Vakuum mit einem negativen Betriebsdruck beaufschlagt ist.
  2. Stopfensetzwerkzeug (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Innendurchmesser des Stopfen-Aufnahmebereichs (10-32B) der Setz- und Haltehülse (10-3; 10-3') nur geringfügig kleiner ist als der Außendurchmesser des Aufnahme- und Halteelementes (1A-1) des Stopfens (1).
  3. Stopfensetzwerkzeug (10) nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Setz- und Haltehülse (10-3; 10-3') als zylindrische Hülse mit einer Durchgangsbohrung (10-32A, 10-32B) ausgebildet ist.
  4. Stopfensetzwerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diejenige Setz- und Haltehülse (10-3) mit dem Stopfen-Aufnahmebereich (10-32B) eine weitere Hülse (10-5) als Niederhalterhülse aufweist, und eine Setz- und Haltehülse (10-3') mit Umklappschutz bildet, wobei die weitere Hülse (10-5) auf der Setz- und Haltehülse (10-3) beweglich angeordnet ist, und die weitere Hülse (10-5) gegenüber derjenigen Setz- und Haltehülse (10-3) mit dem Stopfen-Aufnahmebereich (10-32B) unter Überwindung einer auf der Setz- und Haltehülse (10-3) angeordneten Federkraft eines Federelementes (10-7) beweglich angeordnet ist, und das Federelement (10-7) auf derjenigen Setz- und Haltehülse (10-3) mit dem Stopfen-Aufnahmebereich (10-32B) angeordnet ist, und die weitere Hülse (10-5) in einer vorgebbaren Ausgangsposition unter Vorspannung auf der Setz- und Haltehülse (10-3) hält, wobei sich die Ausgangsposition automatisch einstellt, wenn keine äußere Kraft auf die weitere Hülse (10-5) einwirkt.
  5. Montageverfahren mittels dem automatisierten Stopfensetzwerkzeug (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, zum automatischen Setzen von Stopfen (1) an einer Setzstelle (K1) eines Werkstücks (K), dadurch gekennzeichnet, dass der Stopfen gemäß einem • Schritt a) automatisiert in einem Stopfen-Aufnahmebereich (10-32B) einer Setz- und Haltehülse (10-3, 10-3'), der sich an eine Stopfen-Aufnahmeöffnung (10-31) der Setz- und Haltehülse (10-3; 10-3') anschließt, unter Bildung eines Reibschlusses und durch automatisierte Beaufschlagung des Stopfen-Aufnahmebereichs (10-32B) mit einem negativen Betriebsdruck innerhalb der Setz- und Haltehülse (10-3; 10-3') aufgenommen wird, und gemäß einem • Schritt b) automatisiert an der Setzstelle (K1) mittels einem Setzhub gesetzt wird, und gemäß einem • Schritt c) automatisiert von dem Stopfen-Aufnahmebereich (10-32B) der Setz- und Haltehülse (10-3; 10-3') durch Abblasen mit Druckluft, bei gleichzeitiger automatisierter Rücknahme der Beaufschlagung des Stopfen-Aufnahmebereichs (10-32B) mit dem negativen Betriebsdruck und Überwindung des vorhandenen Reibschlusses, gelöst wird.
  6. Montageverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Stopfen (1) vor der Aufnahme nach dem Schritt a) in einer Bereitstellungsvorrichtung (20) angeordnet ist und somit zur Aufnahme nach Schritt a) vorgehalten und von der Bereitstellungsvorrichtung (20) aufgenommen wird.
  7. Montageverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Positionskontrolle des Stopfens (1) an der Setz- und Haltehülse (10-3; 10-3') der negative Betriebsdruck innerhalb des Stopfen-Aufnahmebereichs (10-32B) der Setz- und Haltehülse (10-3; 10-3') nach der Beaufschlagung des Stopfen-Aufnahmebereichs (10-32B) mit dem negativen Betriebsdruck bis zum automatisierten Abblasen gemäß Schritt c) überwacht wird.
  8. Montageverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Positionskontrolle des Stopfens (1) in einer Öffnung (K1) der Setzstelle der Hubweg der Hubeinheit (10-1, 10-11) beim Setzen des Stopfens (1) gemäß dem Schritt b) überwacht wird.
  9. Montageverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Schrittes b) nach dem erfolgten Hub der Hubeinheit (10-1, 10-11) beim Setzen des Stopfens (1) gemäß dem Schritt b) zur Positionskontrolle des Stopfens (1) in der Öffnung (K1) der Setzstelle ein Hub in entgegengesetzter Richtung ausgeführt wird, der innerhalb des Schrittes b) hinsichtlich seiner an der Hubeinheit (10-1, 10-11) gemessenen Hublänge in Abhängigkeit einer Zeit überwacht wird.
  10. Setz- und Haltehülse (10-3; 10-3') mit einer Stopfen-Aufnahmeöffnung (10-31) zum Aufnehmen eines Stopfens (1), an die sich ein Stopfen-Aufnahmebereich (10-32B) anschließt, der ein Aufnahme- und Halteelement (1A-1) des Stopfens (1) reibschlüssig aufnimmt, sodass der Stopfen (1) im Stopfen-Aufnahmebereich (10-32B) der Setz- und Haltehülse (10-3; 10-3') gehalten wird, da ein Innendurchmesser des Stopfen-Aufnahmebereichs (10-32B) der Setz- und Haltehülse (10-3; 10-3') nur geringfügig kleiner ist als der Außendurchmesser des Aufnahme- und Halteelementes (1A-1) des Stopfens (1).
  11. Anordnung der Setz- und Haltehülse (10-3; 10-3') nach Anspruch 10 auf einem Stopfen (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahme- und Halteelement (1A-1) des Stopfens (1) insbesondere ein Pfropfen ist, dessen Außenkontur der Innenkontur des Stopfen-Aufnahmebereichs (10-32B) entspricht, wobei der Stopfen-Aufnahmebereich (10-32B) der Setz- und Haltehülse (10-3; 10-3') beim Ansetzen und Setzen des Stopfens (1) an der Setz- und Haltehülse (10-33; 10-3') mit seinem Stopfen-Aufnahmebereich (10-32B) das Aufnahme- und Halteelement (1A-1), insbesondere den Pfropfen (1A-3), umgreift.
  12. Setz- und Haltehülse (10-3') mit Umklappschutz nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass diejenige Setz- und Haltehülse (10-3) mit dem Stopfen-Aufnahmebereich (10-32B) eine weitere Hülse (10-5) als Niederhalterhülse aufweist, wobei die weitere Hülse (10-5) auf der Setz- und Haltehülse (10-3) beweglich angeordnet ist, und die weitere Hülse (10-5) gegenüber derjenigen Setz- und Haltehülse (10-3) mit dem Stopfen-Aufnahmebereich (10-32B) unter Überwindung einer auf der Setz- und Haltehülse (10-3) angeordneten Federkraft eines Federelementes (10-7) beweglich angeordnet ist, wobei das Federelement (10-7) auf der Setz- und Haltehülse (10-3) mit dem Stopfen-Aufnahmebereich (10-32B) angeordnet ist, und das Federelement (10-7) die weitere Hülse (10-5) in einer vorgebbaren Ausgangsposition unter Vorspannung auf der Setz- und Haltehülse (10-3) hält, wobei sich die Ausgangsposition automatisch einstellt, wenn keine äußere Kraft auf die weitere Hülse (10-5) einwirkt.
  13. Anordnung der Setz- und Haltehülse (10-3') mit Umklappschutz nach Anspruch 12 auf einem Stopfen (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahme- und Halteelement (1A-1) des Stopfens (1) insbesondere ein Pfropfen ist, dessen Außenkontur der Innenkontur des Stopfen-Aufnahmebereichs (10-32B) entspricht, wobei der Stopfen-Aufnahmebereich (10-32B) der Setz- und Haltehülse (10-3; 10-3') beim Ansetzen und Setzen des Stopfens (1) an der Setz- und Haltehülse (10-33; 10-3') mit seinem Stopfen-Aufnahmebereich (10-32B) das Aufnahme- und Halteelement (1A-1) insbesondere den Pfropfen (1A-3) umgreift und die weitere Hülse (10-5) als Niederhalterhülse gleichzeitig auf ein Randelement (1A-3) des Stopfens (1) niederhaltend einwirkt, welches das Aufnahme- und Halteelement (1A-1), insbesondere den Pfropfen des Stopfens (1), umgibt, wobei das Randelement (1A-3) in Setzposition (-II-) des Stopfens (1) in dem Schritt b) mit seiner werkstückseitigen, insbesondere karosserieseitigen Anlagefläche an dem Werkstück (K), insbesondere der Karosserie, anliegt.
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