DE102018123215A1 - Verbindungsmodul mit Fügevorrichtung und Elementzufuhrsystem - Google Patents

Verbindungsmodul mit Fügevorrichtung und Elementzufuhrsystem Download PDF

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Abstract

Vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindungsmodul V mit einem Elementzufuhrsystem, welches die folgenden Merkmale aufweist: die Verbindungsmodul umfasst eine Fügevorrichtung 10, insbesondere ein Setzgerät, ein Schraubgerät oder ein Nagelgerät, die an einer Haltestruktur 20, insbesondere ein C-Rahmen oder ein Roboter, befestigt ist, einen Elementspeicher 30, in dem Fügeelemente F, insbesondere Schrauben, Nägel, Niete, als ungeordnetes Schüttgut 32 aufgenommen sind, eine Aufnahmeeinheit 40, die an der Verbindungsmodul V angeordnet ist und mit der Fügeelemente F aus dem Elementspeicher 30 aufnehmbar sind, ohne dass die Aufnahmeeinheit 40 und der Elementspeicher 30 über eine Elementzufuhrleitung permanent oder koppelbar verbunden sind, eine Ausrichteinheit 50, die mit der Aufnahmeeinheit 40 verbunden ist und mit der aus der Aufnahmeeinheit 40 zugeführte Fügeelemente F automatisch in eine definierte Orientierung ausrichtbar sind, und eine Vereinzelungseinheit 60, mit der aus der Aufnahmeeinheit 40 zugeführte Fügeelemente F vereinzelbar sind, sodass sie der Fügevorrichtung 10 einzeln zuführbar sind.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbindungsmodul mit einer Fügevorrichtung und einem zumindest zweistufigen automatischen Elementzufuhrsystem, von dem eine erste Stufe des Elementzufuhrsystems von einer Fügevorrichtung mechanisch entkoppelt und eine zweite Stufe des Elementzufuhrsystems benachbart zu und gekoppelt mit der Fügevorrichtung angeordnet ist, um Fügeelemente der Fügevorrichtung zuzuführen. Zudem betrifft vorliegende Erfindung ein Zufuhrverfahren von Fügeelementen in einem derartigen Verbindungsmodul.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Im Stand der Technik sind Fügevorrichtungen für Fügeelemente, wie beispielsweise Stanznieten oder Setzbolzen, bekannt. Um ein Fügen von Fügeelementen in einer bestimmten Zeiteinheit zu gewährleisten, wird eine Mehrzahl von Fügeelementen in einem Magazin gespeichert. Dieses Magazin führt dann die Fügeelemente einzeln dem Setzgerät zu, so dass nicht für jedes neue Fügeelement ein aufwendiges Nachladen des Setzgeräts erfolgen muss. Nachteilig dabei ist das aufwendige Füllen der Magazine, deren Ankoppeln an die Fügevorrichtung sowie das abschließende Entfernen von der Fügevorrichtung.
  • In der WO 00/07751 werden Stanznieten in Röhren unterschiedlicher Querschnittsform vormagaziniert. Diese Röhren weisen beispielsweise einen T-förmigen Querschnitt auf. Des Weiteren sind mehrere Röhren miteinander verbunden, so dass beispielsweise in Form einer aufgewickelten Matte diese Röhren ein Vormagazin für Fügeelemente bilden. Des Weiteren erfolgt über Schläuche und Druckluft der Transport der Fügeelemente zum Setzgerät. Dort werden sie einem Magazin in Form eines weiteren Schlauchs aneinanderliegend zugeführt. Neben diesem Schlauch befindet sich ein weiterer Schlauch der ebenfalls als Magazin dient. Auf diese Weise werden Fügeelemente aus dem ersten Schlauch gefügt, während der zweite Schlauch zum Nachladen weiterer Fügeelemente genutzt wird. Die langen Zufuhrschläuche, die die Fügevorrichtung mit der Umgebung - also einer externen Elementzufuhr - verbinden, behindern den Produktionsbetrieb. Zudem schränken sie die Bewegungsfreiheit von einem Roboter ein, an dem eine Fügevorrichtung befestigt ist.
  • US 1,767,926 beschreibt das Befestigen von Nägeln an einem Band, das innerhalb eines Trommelmagazins aufgewickelt ist. Während der Zufuhr der Nägel werden diese einzeln gegriffen und aus dem Band herausgelöst. Da diese Nägel alle über das Band miteinander verbunden sind, gewährleistet dieses Band den Vorschub aller im Trommelmagazin befindlichen Nägel. Während die Verarbeitung dieser Nägel vorteilhaft ist, müssen zunächst über aufwendige Prozesse die Nagelstreifen hergestellt werden. Auch ist der Wechsel eines Nagelstreifens mit einem Stillstand der Fügerichtung verbunden.
  • WO 2007/031701 beschreibt ein durch Druckluft betriebenes Zufuhrsystem für Stanznieten eines Setzgeräts. Es besteht aus einer Ladestation, einem Zwischenmagazin und einem Zufuhrschlauch zum Setzgerät. Die Transportwege innerhalb dieses Systems weisen ein T-förmiges Profil auf, so dass sich der Nietkopf der Stanznieten auf den Schultern dieses Profils abstützt, um in dieser Lage bewegt zu werden. Die Stanznieten werden in eine Schiene mit T-förmigem Querschnitt eingeblasen, die ein Zwischenmagazin bildet. Aus diesem Zwischenmagazin werden dann die Stanznieten dem Setzgerät über einen Schlauch zugeführt. Auch hier treten die bereits oben beschriebenen Nachteile der Zufuhrschläuche und der permanenten Schlauchverbindung zwischen Fügevorrichtung und Umgebung auf.
  • DE 145 24 856 beschreibt ein Streifenmagazin und ein revolverähnliches Rotationsmagazin. Beide Magazinarten werden schrittweise derart bewegt, dass sich nach einem Schritt jeweils ein neues Fügeelement unter dem Stempel des Setzgeräts befindet. Das Streifenmagazin umfasst einen starr ausgebildeten Streifen mit einer festen Anzahl an Haltepositionen für Fügeelemente. Das Rotationsmagazin umfasst eine feste Anzahl an Kammern, in denen jeweils ein Fügeelement angeordnet ist. Die einzelnen Haltepositionen bzw. Kammern werden in eine Zuführposition unterhalb des Stempels des Setzgeräts bewegt, so dass sich der Stempel beim Fügevorgang jeweils durch eine Halteposition hindurch bewegt. Durch das begrenzte Fassungsvermögen dieser Magazine ist ein häufiger und damit zeitintensiver Wechsel der Magazine unvermeidbar.
  • EP 2 337 644 B1 beschreibt ein spiralförmiges Magazin für ein Setzgerät, welches über eine Art Bahnhof mit vorsortierten Fügeelementen befüllt werden kann. Das Spiralmagazin besitzt eine spiralförmige Nut, in die eine Mehrzahl an Fügeelementen, beispielsweise Bolzen mit Kopf oder Stanzniete, eingeschoben wird. Zu diesem Zweck werden während des Betriebs der Fügevorrichtung mit Spiralmagazin in einer Schiene des Bahnhofs neue zu verarbeitende Fügeelemente vorsortiert. Sollte das Spiralmagazin leer oder annähernd leer sein, koppelt der Roboter, der die Fügevorrichtung mit Spiralmagazin trägt, an dem Bahnhof an. Aus dem Bahnhof und der dort befindlichen Schiene werden dann die vorsortierten Fügeelemente in die spiralförmige Nut des Magazins eingeschoben. Danach löst sich der Roboter wieder von dem Bahnhof und setzt das Fügen von Fügeelementen fort. Zwar eröffnet diese Kombination des Bahnhofs mit dem wiederbefüllbaren Spiralmagazin die Möglichkeit verschiedene Fügeelemente zu verarbeiten, doch sind die häufigen Ankoppelvorgänge mit nachteiligen Verschleißerscheinungen verbunden. Zudem erfordert diese Konstruktion einen hohen Steuerungsaufwand, um die Genauigkeit bei der Übergabe von Fügeelementen in das Spiralmagazin zu gewährleisten.
  • US 4,592,136 beschreibt ein Elementzufuhrsystem für Blindnietstifte. Mithilfe einer sich drehenden Trommel werden Blindnietstifte aus einer ungeordneten Menge vereinzelt und einer Rutsche zugeführt. Die Rutsche dient der Ausrichtung der Blindnietstifte, sodass sie in einem Nest lagerichtig orientiert zur Ruhe kommen. Der Setzkopf eines Setzgeräts koppelt benachbart zum Nest mechanisch an das Elementzuführsystem an. Nachfolgend schiebt ein elektromagnetisches Stellglied den Blindnietstift in den Setzkopf der Fügevorrichtung. Nach dieser einzelnen Übergabe löst sich das Setzgerät vom Elementzuführsystem und verfährt für einen Setzvorgangs zur Fügestelle. Danach wiederholt sich dieser Vorgang zur Vorbereitung eines neuen Fügevorgangs. Aufgrund des sich wiederholenden An- und Abkoppelns der Fügevorrichtung zur Übergabe des Blindnietstifts ist die Elementzufuhr zeitaufwendig und verschleißanfällig. Zudem kosten gerade die Verfahrwege der Fügevorrichtungen zwischen Elementzufuhrsystem und Fügestelle Taktzeit, weil das Elementzufuhrsystem getrennt von der Fügevorrichtungen und nur in der entfernteren Umgebung zu Fügestelle angeordnet ist.
  • US 169,661 beschreibt ein Elementzufuhrsystem für Nägel einer Nagelmaschine. Aus einer Trommel mit Nägeln als Schüttgut werden die Nägel in eine Rutsche überführt. In der Rutsche sind die Nägel Kopf geführt und damit ausgerichtet. Am Ende der Rutsche werden die in Reihe anstehenden Nägel über eine Spindelanordnung vereinzelt und unter einen Stempel der Nagelvorrichtung transportiert. Die starre Konstruktion von Elementzufuhrvorrichtung und Nagelvorrichtung erfordert eine nahezu uneingeschränkte Bewegbarkeit und Orientierungsmöglichkeit der miteinander zu verbinden Bauteile. Andernfalls lässt sich die fehlende Flexibilität der Elementzufuhrvorrichtung und der Fügevorrichtungen nicht ausgleichen. Bei größeren und komplexeren Bauteilen ist dies aber nicht ohne weiteres möglich.
  • Verglichen mit dem oben beschriebenen Stand der Technik ist es daher die Aufgabe vorliegender Erfindung, ein Verbindungsmodul mit einem Elementzufuhrsystem bereitzustellen, welches sowohl mit einem geringeren konstruktiven wie auch mit einem geringeren Steuerungsaufwand den Betrieb einer Fügevorrichtung gewährleistet. Zudem ist es Aufgabe vorliegender Erfindung, ein entsprechendes Elementzufuhrverfahren für den Betrieb einer Fügevorrichtung mit einem derartigen Elementzufuhrsystem bereitzustellen.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die obige Aufgabe wird durch ein Verbindungsmodul mit einem Elementzufuhrsystem gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst. Des Weiteren löst obige Aufgabe ein Elementzufuhrverfahren gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 16. Mit diesem Elementzufuhrverfahren sind einzelne Fügeelemente aus einer ungeordneten Menge an Fügeelementen, insbesondere Schrauben, Nägel, Niete, Einpresselemente, Einnietelemente, wie Muttern und Bolzen, Schweißbolzen, Schweißhilfsfügeteile und dgl., einer Fügevorrichtung einer Verbindungseinheit zuführbar. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen vorliegender Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung, den begleitenden Zeichnungen und den anhängenden Patentansprüchen hervor.
  • Das erfindungsgemäße Verbindungsmodul mit einem zumindest zweistufigen automatischen Elementzufuhrsystem, von dem eine erste Stufe des Elementzufuhrsystems von einer Fügevorrichtung mechanisch entkoppelt und eine zweite Stufe des Elementzufuhrsystems benachbart zu und gekoppelt mit der Fügevorrichtung angeordnet ist, um Fügeelemente der Fügevorrichtung zuzuführen, wobei das Verbindungsmodul die folgenden Merkmale aufweist: eine Verbindungseinheit mit einer automatisch bewegbaren Fügevorrichtung, insbesondere ein Setzgerät, ein Schraubgerät oder ein Nagelgerät, die an einer die Fügevorrichtung bewegenden Haltestruktur, insbesondere eine Schwenk- oder Verfahrkonstruktion oder ein Roboter, befestigt ist, so dass die Fügevorrichtung im Raum zu einer Mehrzahl von Betriebspositionen, insbesondere Fügestellen und/oder Nachfüll- und/oder Wartungspositionen, bewegbar ist, einen Elementspeicher als eine erste Stufe des Elementzufuhrsystems, in dem Fügeelemente, insbesondere Schrauben, Nägel, Niete, als ungeordnetes Schüttgut aufnehmbar und aus diesem abgebbar sind, der örtlich und mechanisch getrennt von der Verbindungseinheit angeordnet ist und der relativ zu einer Aufnahmeeinheit der Verbindungseinheit bewegbar oder an einer konstanten Position im Raum angeordnet ist, wobei die Aufnahmeeinheit als zweite Stufe des Elementzufuhrsystems an der Verbindungseinheit angeordnet und mit der Fügevorrichtung mechanisch gekoppelt ist, mit der Fügeelemente als Schüttgut aus dem Elementspeicher aufnehmbar sind, ohne dass die Aufnahmeeinheit und der Elementspeicher über einen Elementzufuhrpfad permanent oder lösbar mechanisch miteinander verbunden sind, insbesondere sind ein Elementpfad des Elementspeichers und ein Elementpfad der Aufnahmeeinheit nicht fluchtend miteinander verbunden, eine Ausrichteinheit, die mit der Aufnahmeeinheit und der Verbindungseinheit verbunden ist und mit der aus der Aufnahmeeinheit zugeführte Fügeelemente automatisch in eine definierte Orientierung ausrichtbar sind, und eine Vereinzelungseinheit, mit der aus der Aufnahmeeinheit zugeführte Fügeelemente vereinzelbar sind, sodass sie der Fügevorrichtung einzeln zuführbar und dort verarbeitbar sind.
  • Das erfindungsgemäß bevorzugte Verbindungsmodul kombiniert ein mehrstufiges Elementzufuhrsystem mit einer automatisch bewegten, insbesondere robotergeführten, Fügevorrichtung. Die zumindest zwei Stufen des Elementzufuhrsystems realisieren eine mechanische Entkopplung zwischen der automatisch bewegten Fügevorrichtung und der Versorgung der Fügevorrichtung mit verarbeitbaren Fügeelementen. Dadurch wird bevorzugt die Verfügbarkeit sowie die Bewegungsfreiheit der Fügevorrichtung im Raum erhöht. Denn eine Zufuhr von Fügelementen zur Fügevorrichtung erfolgt ohne permanente oder temporär mechanisch gekoppelte Zufuhrleitungen, wie Schläuche, Kopplungsstellen zwischen nachfüllbaren Magazinen und Speicherreservoirs für Fügeelemente, zwischen einem Elementspeicher und der Fügevorrichtung. Zudem wird die Betriebseffektivität der Fügevorrichtung und somit des Verbindungsmoduls gesteigert. Denn die Fügevorrichtung muss nicht zur Übernahme ausgerichteter und/oder vereinzelter Fügeelemente eine Docking- und Beladestation präzise ansteuern, um versorgt zu werden. Vielmehr wird ein Reservoir an Fügeelementen in der Aufnahmeeinheit der Verbindungseinheit gebildet oder angelegt, indem die Fügeelemente ungeordnet als Schüttgut von dem Elementspeicher an die Aufnahmeeinheit übergeben werden. Die Aufnahmeeinheit in Zusammenarbeit mit der Ausrichteinheit und der Vereinzelungseinheit bereiten dann die ungeordneten Fügeelemente für den Fügevorgang durch die Fügevorrichtung automatisch und selbständig und direkt an der Fügevorrichtung vor. Entsprechend sind weder Zufuhrschläuche noch Sortier- und Ausrichtkonstruktionen für Fügelemente entfernt von der bewegten Fügevorrichtung erforderlich. Auf diese Weise wird bevorzugt die Ausstattung einer Roboterzelle vereinfacht und zusätzlich werden Bewegungsräume für bevorzugt einen Roboter und/oder eine Fügevorrichtung bereitgestellt.
  • Um Fügeelemente als Schüttgut aus dem Elementspeicher in die Aufnahmeeinheit zu überführen, ist es bevorzugt, dass durch eine Relativbewegung zwischen Elementspeicher und Aufnahmeeinheit beide derart zueinander positioniert werden, das aus dem Elementspeicher die Fügeelemente in die Aufnahmeeinheit überführt oder geschüttet werden können. Diese Relativbewegung wird bevorzugt auf unterschiedliche Weise realisiert. Gemäß einer Ausführungsform ist der Elementspeicher bewegbar im Raum angeordnet. Er wird durch einen Roboter oder eine andere Bewegungsvorrichtung zur Aufnahmeeinheit bewegt, um Fügeelemente zu übergeben. Dabei steht die Aufnahmeeinheit fest im Raum. Es ist ebenfalls bevorzugt, dass die Aufnahmeeinheit über den Roboter oder eine Bewegungsanordnung der Verbindungseinheit in Richtung Elementspeicher bewegt wird, um die Überführung von Fügeelementen zu unterstützen. Entsprechend sind bevorzugt der Elementspeicher und die Aufnahmeeinheit bewegbar angeordnet. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Elementspeicher an einer festen Position im Raum angeordnet. Entsprechend wird bei dem bevorzugten mehrstufigen Elementzufuhrsystem und - verfahren die Aufnahmeeinheit zum Elementspeicher bewegt, um vom Elementspeicher Fügeelemente aufnehmen zu können.
  • Vorliegende Erfindung hat den Vorteil, dass die Fügeelemente als Schüttgut aus dem Elementspeicher der Aufnahmeeinheit zugeführt werden. Dabei bewegen sich die Fügeelemente entlang eines Elementpfads des Elementspeichers aus dem Elementspeicher heraus.
  • In bekannten Systemen wäre der Elementpfad ein Profilschlauch mit T-Profil oder rundem Querschnitt oder eine Schiene mit Schaftführung oder dgl., so dass die Fügeelemente in einer definierten Orientierung und Anordnung entlang des Elementpfads transportiert werden. An einer empfangenden Einheit, bspw. ein Setzgerät, würden die ausgerichteten Fügeelemente in dieser Ausrichtung durch einen Elementpfad der empfangenden Einheit übernommen werden. Zu diesem Zweck müssten die Elementpfade von Elementspeicher und empfangenden Gerät fluchtend zueinander verbunden sein, sodass trotz Übergabe der Fügeelemente zwischen den Elementpfaden die Ausrichtung der Fügeelemente erhalten bleibt. Dies wird durch formschlüssige Verbindungen bspw. mit Hilfe eines Dorns und einer Öffnung oder durch ein Ineinanderstecken von Enden der Elementpfade bspw. bei Rundschläuchen realisiert.
  • Durch die Übergabe als Schüttgut bewegen sich die Fügeelemente entlang des Elementpfads des Elementspeichers in freier Ausrichtung. Der Elementpfad der Aufnahmeeinheit übernimmt die Fügeelemente ebenfalls in freier Ausrichtung. Dadurch ist bevorzugt gewährleistet, dass auch ohne eine fluchtende Verbindung der Elementpfade von Elementspeicher und Aufnahmeeinheit die Übergabe von Fügeelementen vom Elementspeicher an die Aufnahmeeinheit gewährleistet ist.
  • Das bevorzugte mehrstufige Elementzufuhrsystem ist nach der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform zweistufig ausgebildet. Darin bildet der Elementspeicher die erste Stufe und die mit der Verbindungseinheit verbundene Aufnahmeeinheit die zweite Stufe. Vorzugsweise sind beide Stufen, also Elementspeicher und Aufnahmeeinheit, relativ zueinander bewegbar angeordnet. Das bedeutet, dass sich beide Stufen bewegen oder dass eine Stufe feststehend und die andere Stufe bewegbar angeordnet ist. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung ist das erfindungsgemäße Elementzufuhrsystem dreistufig oder mehr als dreistufig aufgebaut. Dieser Fall ist beispielsweise von Bedeutung, wenn die kombinierte Reichweite und/oder Bewegungsmöglichkeit von Elementspeicher und Verbindungseinheit nicht ausreichend groß ist, um Fügeelemente aus dem Elementspeicher in die Aufnahmeeinheit zu überführen. So hat gemäß einer möglichen Ausgestaltung vorliegender Erfindung ein die Fügevorrichtung bewegender Roboter in einer Roboterzelle nicht die Reichweite, um einen am Rand der Roboterzelle fest oder bewegbar positionierten Elementspeicher zu erreichen. In diesem Fall wäre keine Übergabe von Fügeelementen an die Aufnahmeeinheit der Fügevorrichtung möglich. Daher wird bevorzugt eine weitere Stufe im Elementzufuhrsystem zwischen Elementspeicher und Aufnahmeeinheit zwischengeschaltet. Diese weitere Stufe ist vorzugsweise ein Roboter oder eine Übergabevorrichtung, die vom Elementspeicher erhaltene Fügeelemente an die Aufnahmeeinheit der Verbindungseinheit übergibt. Daher ist es bevorzugt, dass die zwischengeschaltete dritte Stufe zum Elementspeicher und/oder zur Aufnahmeeinheit der Verbindungseinheit bewegbar ist, um Fügeelemente zu übernehmen und zu übergeben.
  • Entsprechend erfolgt die Vorbereitung der Fügeelemente zum Herstellen einer Verbindung direkt an der bewegbaren Fügevorrichtung oder zumindest in ihrer unmittelbaren Umgebung. Die unmittelbare Umgebung wird durch einen C-Rahmen oder eine Roboter-Aufnahme gebildet, mit dem/der die Fügevorrichtung verbunden ist. Das hat zur Folge, dass die sonst in dem Umgebungsbereich einer Fügevorrichtung stattfindenden Prozesse zur Vorbereitung der Fügeelemente zum Fügen direkt auf die Verbindungseinheit bzw. an die Verbindungseinheit verlagert werden. Auf diese Weise wird die Komplexität der Fügeelementvorbereitung in der Umgebung, also entfernt von der Fügevorrichtung, sowie des Transports der Fügeelemente zur Fügevorrichtung aus der Umgebung vereinfacht und kostengünstiger gestaltet.
  • Denn die Fügeelemente werden zunächst der Verbindungseinheit als ungeordnete Menge in Form von Schüttgut übergeben. Dazu wird gerade auf eine permanente Verbindung zwischen der Verbindungseinheit und einem Elementspeicher verzichtet. Es ist ebenfalls nicht erforderlich, dass eine mechanisch koppelbare Verbindung zwischen dem Elementspeicher und der Verbindungseinheit hergestellt wird. Somit bietet vorliegende Erfindung ein System an, welches die Elementzufuhr gerade nicht durch lange Zufuhrschläuche aus der Umgebung des Setzgeräts bzw. der Fügevorrichtung realisiert. Vielmehr dient ein relativ zur Verbindungseinheit, also bevorzugt zur bewegbaren Fügevorrichtung, bewegbarer Elementspeicher dazu, die Fügeelemente als Schüttgut an die Aufnahmeeinheit der Verbindungseinheit zu übergeben. In diesem Zusammenhang sind unterschiedliche Konfigurationen der bewegbaren Fügevorrichtung und des Elementspeichers bevorzugt. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung bewegt sich die bewegbare Fügevorrichtung, bevorzugt die Fügevorrichtung befestigt an einem Roboter, zum Elementspeicher zur Übergabe der ungeordneten Fügeelemente. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird der Elementspeicher mit einem eigenen Roboter oder über eine geeignete Bewegungskonstruktion zur Fügevorrichtung bewegt, um Fügeelemente zu übergeben. Zudem sind bevorzugt auch Kombinationen der beiden Ausführungsformen möglich.
  • Aufgrund der kompakten Funktionalität von Aufnahmeeinheit und Ausrichteinheit an der Verbindungseinheit, also bevorzugt der Kombination aus Roboter und Fügevorrichtung, ist es möglich, diese ungeordneten Fügeelemente in Vorbereitung des Verbindungsvorgangs bzw. des Fügevorgangs auszurichten und mithilfe einer geeigneten Vereinzelungseinheit für den Fügevorgang zu vereinzeln.
  • Aufgrund der freien Nachlieferung von Fügeelementen über den Elementspeicher zur Aufnahmeeinheit der Verbindungseinheit ist das System flexibel an unterschiedliche Zahlen von herzustellenden Fügeverbindungen anpassbar. Des Weiteren weist das System eine geringe Störkontur auf, da es nicht mit Ausricht- und Zufuhrkonstruktionen für Fügeelemente aus der Peripherie der Verbindungseinheit verbunden ist bzw. mit diesen eine Verbindung herstellen muss. Durch die damit verbundene Vermeidung von Zufuhrschläuchen für Fügeelemente wird die Mobilität eines Roboters unterstützt. Auch werden Verschleiß und Wartungsaufwand von komplexen Zufuhrsystemen für Fügeelemente reduziert. Denn es sind keine Übergabestationen für Fügeelemente zum Nachfüllen eines Magazins, beispielsweise mithilfe von Dockingstationen, nötig. Zudem lässt sich das hier vorgestellte System auch mit unterschiedlichen Typen von Fügeelementen realisieren. Das bedeutet, dass vorzugsweise zumindest zwei unterschiedliche Elementspeicher mit jeweils einem Typ eines Fügeelements vorgesehen werden. Der jeweilige Elementspeicher belegt eine ihm zugeordnete Aufnahmeeinheit mit dem entsprechenden Typ des Fügeelements. Somit wird die Verbindungseinheit nicht nur mit beispielsweise zwei Elementspeichern betrieben, sondern ebenfalls mit zwei getrennten Kombinationen aus Aufnahmeeinheit, Ausrichteinheit und Vereinzelungseinheit. Diese stellen dann in direkter Nähe der Fügevorrichtung beispielsweise zwei unterschiedliche Typen von Fügeelementen in vereinzelter Form bereit, um entsprechende Fügeaufgaben vornehmen zu können.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung umfasst die Verbindungseinheit eine Speichereinheit, in der ausgerichtete oder ausgerichtete und vereinzelte Fügeelemente aufgenommen sind und aus welcher sie der Fügevorrichtung zuführbar sind.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist es bevorzugt, dass die aus dem Elementspeicher ungeordnet zugeführten Fügeelemente zunächst in der Aufnahmeeinheit aufgenommen und in der Ausrichteinheit für einen Fügevorgang ausgerichtet werden. Danach erfolgt dann bevorzugt die direkte Weiterleitung des vereinzelten Fügeelements an die Fügevorrichtung, um einen Fügevorgang durchzuführen. Die Speichereinheit eröffnet die bevorzugte Möglichkeit, dass die ausgerichteten Fügeelemente nicht sofort nach der Vereinzelung auch verarbeitet werden müssen. Vielmehr kann die Aufnahmeeinheit in Kombination mit der Ausrichteinheit zunächst eine Menge an Fügeelementen in der Speichereinheit vorbereiten bzw. ansammeln. Mit dieser in der Speichereinheit vorbereiteten Menge an ausgerichteten Fügeelementen ist dann in entsprechend kürzerer Zeit die Herstellung von einer entsprechenden Anzahl an Fügeverbindungen realisierbar. Vorzugsweise eignet sich eine Staustrecke oder ein Profilschlauch zwischen der Ausrichteinheit und der Fügevorrichtung für eine entsprechende Speichereinheit.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung sind die Ausrichteinheit und die Vereinzelungseinheit in einem Verbindungsvorbereitungsmodul integriert, welches bevorzugt auch die Speichereinheit für die ausgerichteten und vereinzelten Fügeelemente bildet.
  • Das Verbindungsvorbereitungsmodul besteht vorzugsweise aus einem bekannten Mehrkammermagazin, welches an der Fügevorrichtung oder an dessen Haltestruktur befestigt ist. Die einzelnen Kammern werden mithilfe der Aufnahmeeinheit und der Ausrichteinheit mit ausgerichteten Fügeelementen beladen. Diese ausgerichteten Fügeelemente in den Kammern, beispielsweise eines Mehrkammermagazins, stehen dann für die zukünftigen Fügevorgänge zur Verfügung. Ist beispielsweise ein derartig beladbares Mehrkammermagazin oder eine andere Konstruktion zur Ausrichtung von ungeordneten Fügeelementen am C-Rahmen der Fügevorrichtung befestigt, findet in direkter Umgebung der Fügevorrichtung die Ausrichtung und Speicherung der Fügeelemente statt. Während die ausgerichteten Fügeelemente in unterschiedlichen Kammern eines Mehrkammermagazins positioniert werden können, lassen sich diese auch in einen Profilschlauch überführen. Endet dieser Profilschlauch beispielsweise an der Fügevorrichtung, dann stehen diese Fügeelemente in dem Profilschlauch für den Fügevorgang bereit. Die entsprechende Vereinzelungseinheit, die gemäß einer Ausgestaltung an einer Fügevorrichtung angeordnet ist, übergibt vorzugsweise immer nur ein Fügeelement aus dem Profilschlauch der Fügevorrichtung zum Durchführen eines Fügevorgangs.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung ist die Speichereinheit eine runde Scheibe mit umfänglich angeordneten Kammern für Fügeelemente, eine Stapelstrecke oder eine Staustrecke für Fügeelemente und/oder ein Umlaufmagazin, insbesondere ein Zahnriemenmagazin, mit mehreren Kammern. Aus dieser Beschreibung folgt, dass für eine Speichereinheit in Kombination mit der Verbindungseinheit auf bekannte Konstruktionen zurückgegriffen werden kann. Dabei ist entscheidend, dass ein von der Verbindungseinheit losgelöster Elementspeicher die Fügeelemente als ungeordnetes Schüttgut an die Aufnahmeeinheit übergibt. Der Betrieb der Aufnahmeeinheit in Kombination mit der Ausrichteinheit bestückt dann die bevorzugten Ausgestaltungen der Speichereinheit mit ausgerichteten Fügeelementen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Verbindungseinheit bildet ein Profil- oder Verbindungsschlauch oder eine Schiene zwischen der Fügevorrichtung und der Ausrichteinheit die Speichereinheit der Fügeelemente. Dies wurde bereits oben kurz beschrieben.
  • Weiterhin bevorzugt ist die Vereinzelungseinheit angrenzend an die Fügevorrichtung angeordnet, um die Fügeelemente aus dem Profil- oder Verbindungsschlauch oder aus der Schiene einzeln an die Fügevorrichtung freizugeben. Vorzugsweise wird die Funktion der Vereinzelungseinheit durch ein Sperrelement am Ende eines Profilschlauches und angrenzend an die Fügevorrichtung realisiert. Dazu wird während oder am Ende eines Transportwegs von Fügeelementen der Transportweg durch das Sperrelement gezielt blockiert und selektiv immer nur für ein Fügeelement freigegeben. Derartige Konstruktionen sind bekannt, die eine gezielte Freigabe nur eines Fügeelements an die Fügevorrichtung gewährleisten.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindungseinheit sind die Fügeelemente in dem Profil- oder Verbindungsschlauch oder in einer Schiene in eine Transportrichtung zu der Fügevorrichtung kraftvorgespannt, insbesondere mittels Luftdruck druckvorgespannt oder durch ein mechanisch, elektrisch, elektromagnetisch und/oder hydraulisch arbeitendes Stellglied.
  • Aufgrund der funktionellen Kombination von Aufnahmeeinheit, Ausrichteinheit und Speichereinheit ist es möglich, ein Reservoir an ausgerichteten Fügeelementen in dem Profil- oder Verbindungsschlauch oder einer Schiene anzusammeln. Diese Fügeelemente werden in Richtung Fügevorrichtung vorgespannt. Das bedeutet, dass beispielsweise ein Luftdruck oder ein anderes Kraft aufbringendes Stellglied die hintereinander im Profilschlauch angeordneten ausgerichteten Fügeelemente in Richtung Fügevorrichtung drückt. Dadurch ist gewährleistet, dass die Vereinzelungseinheit angrenzend an die Fügevorrichtung oder als Bestandteil der Fügevorrichtung in allen Raumlagen - also unabhängig von der wirkenden Schwerkraft - durch Freigeben des Zufuhrwegs zur Fügevorrichtung auf einfache Weise ein weiteres Fügeelement der Fügevorrichtung zuführen kann.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung weist die Aufnahmeeinheit eine Einlassöffnung in einen Aufnahmehohlraum auf, in dem die ungeordneten Fügeelemente aufnehmbar sind. Zudem umfasst der Aufnahmehohlraum einen Auslassbereich, durch den Fügeelemente zur Fügevorrichtung weitergeleitet werden können. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung ist ein Einlassbereich der Aufnahmeeinheit angrenzend an die Einlassöffnung trichterförmig ausgebildet.
  • Die Aufnahmeeinheit bildet die Schnittstelle zur Übernahme von ungeordneten Fügeelementen aus dem Elementspeicher. Der Elementspeicher übergibt vorzugsweise die Fügeelemente als ungeordnetes Schüttgut durch die Einlassöffnung in den Aufnahmehohlraum der Aufnahmeeinheit. Es versteht sich, dass bei diesem Übergabevorgang eine bevorzugte trichterförmige Gestaltung der Einlassöffnung die Übergabe von losen, gruppierten Fügeelementen erleichtert. In diesem Zusammenhang ist es ebenfalls bevorzugt, dass die Aufnahmeeinheit differenzierte Einlassöffnungen für unterschiedliche Aufnahmehohlräume aufweisen kann, die mit voneinander getrennten Bereichen des Aufnahmehohlraums oder mit unterschiedlichen Aufnahmehohlräumen verbunden sind. Auf diese Weise wird die Grundlage dafür geschaffen, unterschiedliche Typen von Fügeelementen der Aufnahmeeinheit zuzuführen. Diese können dann mithilfe der Ausrichteinheit für den Betrieb der Fügevorrichtung vorbereitet werden. Entsprechend stehen dann unterschiedliche Typen von Fügeelementen vorzugsweise in unterschiedlichen Speichereinheiten der Fügevorrichtung zur Verfügung. Um die Fügeelemente gezielt an die Fügevorrichtung weiterleiten zu können, ist der Auslassbereich der Aufnahmeeinheit vorgesehen. Je nach Konstruktion der Aufnahmeeinheit besteht der Auslassbereich aus einer offenen oder gezielt verschließbaren Öffnung, einem Überleitungskanal oder einer Überleitungspassage für Fügeelemente zur Ausrichteinheit oder der Auslassbereich bildet bevorzugt einen Einlassbereich der Ausrichteinheit.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung weist die Aufnahmeeinheit einen Verschlussmechanismus auf, mit dem die Aufnahmeeinheit nach außen derart verschließbar ist, dass trotz beliebiger Bewegungen der Aufnahmeeinheit im Raum die gespeicherten Fügeelemente unverlierbar gehalten sind.
  • Die Ausrichteinheit ist mit der Verbindungseinheit, also der Fügevorrichtung oder der die Fügevorrichtung bewegenden Haltestruktur oder Kombinationen davon verbunden. Betrachtet man dies am Beispiel eines Setzgeräts, führt ein Roboter mit einem an der Roboterhand befestigten Setzgerät und einer damit verbundenen Aufnahmeeinheit auch Setzvorgänge im Überkopfbetrieb durch. Für diese beliebige Bewegung der Fügevorrichtungen und der Verbindungseinheit in allen Raumlagen muss gewährleistet sein, dass Fügeelemente nicht aus der Aufnahmeeinheit heraus fallen können. Gleichzeitig muss aber ebenfalls gewährleistet sein, dass die Aufnahmeeinheit in Kommunikation mit der Ausrichteinheit und vorzugsweise der Speichereinheit weitere Fügeelemente für die nächsten Fügevorgänge vereinzelt, speichert und somit vorbereitet. Daher ist in der Aufnahmeeinheit ein Verschlussmechanismus vorgesehen, der den Aufnahmehohlraum oder zumindest die Einlassöffnung der Aufnahmeeinheit verschließt, sobald ein Herausfallen von Fügeelementen wahrscheinlich wird. In diesem Zusammenhang ist es ebenfalls bevorzugt, dass die Einlassöffnung lediglich für ein Nachfüllen von Fügeelementen aus dem Elementspeicher freigegeben werden könnte. Sofern ein derartiges Nachfüllen vom Elementspeicher nicht stattfindet, bleibt die Aufnahmeeinheit verschlossen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung ist der Elementspeicher mit einer Transportfläche, vorzugsweise eine Schütte, ausgestattet, sodass eine Menge ungeordneter und bevorzugt ungezählter Fügeelemente als Schüttgut der Aufnahmeeinheit zuführbar ist.
  • Weiterhin bevorzugt ist der Elementspeicher mit einer den Elementspeicher bewegenden Haltestruktur verbunden, so dass der Elementspeicher im Raum zu mindestens einer Nachfüllposition der Aufnahmeeinheit oder einer Nachfüllposition des Elementspeichers bewegbar ist.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung vorliegender Erfindung ist neben der Fügevorrichtung des Verbindungsmoduls auch der Elementspeicher im Raum bewegbar angeordnet. Diese Konfiguration des Verbindungsmoduls ermöglicht einen effektiveren Ablauf von Nachfüllprozessen der Fügevorrichtung. Mit Hilfe der bewegenden Haltestruktur lässt sich der Elementspeicher gezielt an Positionen im Raum verfahren. In diesem Zusammenhang ist eine bewegende Haltestruktur gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ein Roboter, an dessen Roboterhand der Elementspeicher befestigt ist. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die bewegende Haltestruktur eine Schwenk- und/oder Verfahrkonstruktion geringerer Komplexität als ein Industrieroboter.
  • Die den Elementspeicher bewegende Haltestruktur bewegt bevorzugt den Elementspeicher direkt zur oder in die Nähe der Fügevorrichtung mit Aufnahmebereich. Dadurch werden die Verfahrwege der Fügevorrichtung verkürzt, da ein Teil der Verfahrwege durch den Elementspeicher mit bewegender Haltestruktur zurückgelegt wird. Zudem ist es aufgrund dieser Konstruktion möglich, dass noch während des Fügens durch die Fügevorrichtung der Elementspeicher zu einer Nachfüllposition für die Fügevorrichtung verfahren wird, um dort Fügeelemente nach Abschluss des Fügevorgangs in die Aufnahmeeinheit nachfüllen zu können. Entsprechend braucht die robotergeführte Fügevorrichtung nur kurze Wege zurücklegen, was Zeit spart. In einer alternativen bevorzugten Ausgestaltung wird zwischen Fügevorgängen der Elementspeicher parallel zur oder mit der Aufnahmeeinheit der Fügevorrichtung bewegt. Diese gemeinsame Bewegung von Aufnahmeeinheit und Elementspeicher ermöglicht eine Elementzufuhr vom Elementspeicher in die Aufnahmeeinheit während oder zumindest während eines Teils der gemeinsamen Bewegung von Aufnahmeeinheit und Elementspeicher. Dabei ist es auch bevorzugt, dass am Ende der gemeinsamen Bewegung von Aufnahmeeinheit an der robotergeführten Fügevorrichtung und dem bewegten Elementspeicher beide benachbart zueinander verharren, um einen Nachfüllvorgang von Fügelemente vom Elementspeicher in die Aufnahmeeinheit abschließen zu können.
  • Vorliegende Erfindung umfasst zudem ein Elementzufuhrverfahren, mit dem einzelne Fügeelemente aus einer ungeordneten Menge an Fügeelementen, insbesondere Schrauben, Nägel, Niete, einer Fügevorrichtung einer Verbindungseinheit zuführbar sind. Dieses Elementzufuhrverfahren weist die folgenden Schritte auf: Bereitstellen der ungeordneten Menge an Fügeelementen als Schüttgut in einem Elementspeicher, relatives Bewegen des Elementspeichers zu der Fügevorrichtung, so dass der Elementspeicher und die Fügevorrichtung in einer Nachfüllposition für Fügeelemente benachbart zueinander positioniert sind, Zuführen einer ungeordneten Menge an Fügeelementen aus dem Elementspeicher in eine Aufnahmeeinheit des Verbindungsmoduls, wobei der Elementspeicher und die Aufnahmeeinheit nicht über eine Fügeelementleitung weder starr noch beweglich miteinander verbunden sind, Ausrichten der Fügeelemente aus der ungeordneten Menge an Fügeelementen aus der Aufnahmeeinheit in eine Ausrichteinheit in eine definierte Orientierung, Vereinzeln mindestens eines der ausgerichteten Fügeelemente derart, dass das einzelne ausgerichtete Fügeelement an einer Fügestelle gefügt werden kann, und Fügen des einzelnen ausgerichteten Fügeelements in mindestens ein Bauteil an einer Fügestelle.
  • Die bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verbindungseinheit zeichnen sich durch ein Elementzufuhrverfahren aus, welches losgelöst von der Umgebung der Verbindungseinheit eine Vorbereitung und Verarbeitung einer ungeordneten Menge an Fügeelementen direkt an der Fügevorrichtung oder ihrer Haltestruktur ermöglicht. Denn der Elementspeicher versorgt ähnlich einem Satelliten nur kurzzeitig die Verbindungseinheit mit einer ungeordneten Menge an Fügeelementen. Dabei ist es nicht erforderlich, dass der Elementspeicher und die Fügevorrichtung oder deren Aufnahmeeinheit eine starre oder bewegliche gekoppelte mechanische Verbindung miteinander eingehen. Zudem arbeitet die Verbindungseinheit mit dem erfindungsgemäß bevorzugten Elementzufuhrverfahren autark und bereitet die ungeordneten Fügeelemente für ein Verbinden von Bauteilen vor. Zu diesem Zweck realisiert die Aufnahmeeinheit eine Weitergabe der ungeordneten Fügeelemente an die Ausrichteinheit, um diese dort gezielt auszurichten bzw. in eine definierte Orientierung zu überführen. Darauf aufbauend stellt die Vereinzelungseinheit ein Vereinzeln der ausgerichteten Fügeelemente vor Durchführung eines Fügevorgangs durch die Verbindungseinheit sicher. Für diese Vorgänge ist weder eine Verbindung zur Umgebung der Verbindungseinheit erforderlich. Das bedeutet, dass keinerlei Zufuhrschläuche für Fügeelemente aus der Umgebung mit der Verbindungseinheit verbunden sind. Zudem ist es auch nicht erforderlich, dass ein mechanisches Ankoppeln zwischen Fügeeinheit und peripherer Fügeelementvorbereitung erfolgt. Denn die später verarbeiteten Fügeelemente werden als ungeordnetes Schüttgut ohne jegliche Vorbereitung an die Verbindungseinheit übergeben. Somit besteht keine fluchtende Verbindung zwischen dem Elementpfad des Elementspeichers und dem Elementpfad der Aufnahmeeinheit, wie es oben erläutert worden ist. Entsprechend erfolgt dann nach dem Ausrichten und Vereinzeln das Fügen des selbsttätig durch die Verbindungseinheit vorbereiteten Fügeelements und somit das Herstellen einer Verbindung mithilfe der Verbindungseinheit.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Elementzufuhrverfahrens erfolgt ein Bewegen der Fügevorrichtung mit einem Roboter zu mindestens einer Nachfüllposition und/oder ein Bewegen des Elementspeichers mit einem Roboter und/oder einer Schwenk- oder Verfahrkonstruktion zu mindestens einer Nachfüllposition, so dass an der Nachfüllposition der Elementspeicher und die Aufnahmeeinheit derart benachbart zueinander angeordnet sind, dass die Fügeelemente aus dem Elementspeicher an die Aufnahmeeinheit übergeben werden können.
  • Um den Ablauf des Elementzufuhrverfahrens effektiver zu gestalten, werden der Elementspeicher und die Aufnahmeeinheit der Verbindungseinheit relativ zueinander durch entsprechende Konstruktionen, wie Industrieroboter und/oder Schwenk- und/oder Bewegungskonstruktionen bewegt. Diese Bewegungen gewährleisten eine bessere Ausnutzung der für das Fügen und/oder das Nachfüllen von Fügeelementen zur Verfügung stehenden Zeit. Gemäß unterschiedlicher bevorzugter Ausgestaltungen des Elementzufuhrverfahrens werden: a) die Verbindungseinheit mit einem Roboter oder einer bewegenden Haltestruktur zum Elementspeicher bewegt, während dieser an seiner Position verharrt, b) die Verbindungseinheit mit einem Roboter oder einer bewegenden Haltestruktur zum Elementspeicher bewegt, während dieser mit einem Roboter oder einer bewegenden Haltestruktur zur Verbindungseinheit verfahren wird, c) der Elementspeicher mit einem Roboter oder einer bewegenden Haltestruktur zur Verbindungseinheit bewegt, während diese an ihrer Position verharrt, oder d) der Elementspeicher und die Verbindungseinheit werden zunächst in eine Position benachbart zueinander bewegt und dann gemeinsam weiter bewegt, um Fügeelemente nachzufüllen. Die relative Bewegbarkeit des Elementspeichers gemäß obiger bevorzugter Ausgestaltungen unterstützt eine Verkürzung von Taktzeiten. Zudem sind vorzugsweise die Reichweite und/oder Verfahrgeschwindigkeit des Roboters der Fügevorrichtung reduzierbar, da der ebenfalls bewegbare Elementspeicher bevorzugt einen Teil der Verfahrwege mit einer einstellbaren Reichweite und/oder Verfahrgeschwindgkeit übernimmt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Elementzufuhrverfahrens erfolgt in einem weiteren Schritt das Schütten oder Fördern der ungeordneten Menge an Fügeelementen aus einem Speicherraum mit einer Ausgabeöffnung in die Aufnahmeeinheit. Entsprechend dieser bevorzugten Verfahrensführung ist es nicht erforderlich, eine Gruppe von Fügeelementen in einer externen Übergabestation, also getrennt von der Verbindungseinheit zu ordnen, vorzukonfektionieren oder in anderer Weise auf den Fügevorgang vorzubereiten. Stattdessen wird lediglich eine ungeordnete Menge an Fügeelementen in Form von Schüttgut an eine Aufnahmeeinheit übergeben. Entsprechend ist es bevorzugt, einen Elementspeicher in seiner Größe derart auszulegen, dass er einmal oder mehrfach die Aufnahmeeinheit der Verbindungseinheit mit ungeordneten Fügeelementen versorgen kann.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Elementzufuhrverfahrens erfolgt ein Öffnen einer Verschlussklappe der Aufnahmeeinheit automatisch oder durch eine Öffnungskonstruktion des Elementspeichers, die benachbart zur Ausgabeöffnung angeordnet ist, um nachfolgend die ungeordnete Menge an Fügeelementen in die Aufnahmeeinheit zu schütten oder zu fördern.
  • Bei der Übergabe der ungeordneten Menge an Fügeelementen vom Elementspeicher in die Aufnahmeeinheit muss bevorzugt gewährleistet sein, dass die ungeordneten Fügeelemente vollständig die Aufnahmeeinheit erreichen. Andernfalls besteht die Möglichkeit, dass herunterfallende Fügeelemente in einem Arbeitsbereich für Verunreinigung oder Blockade anderer Maschinen oder Teile sorgen.
  • Bereits oben wurde beschrieben, dass vorzugsweise die Aufnahmeeinheit durch eine Verschlussklappe oder einen Verschlussmechanismus verschlossen ist. Dieser soll sicherstellen, dass während des Betriebs der Verbindungseinheit, beispielsweise einem Überkopfbetrieb der Fügevorrichtung, keine Fügeelemente aus der Aufnahmeeinheit herausfallen können. Bei der Übergabe von ungeordneten Fügeelementen ist daher ein Öffnen der Aufnahmeeinheit, vorzugsweise eine Verschlussklappe, erforderlich. Zu diesem Zweck ist vorzugsweise eine Gleitebene, eine Schütte oder eine anders geartete Öffnungskonstruktion am Elementspeicher vorgesehen. Nähert sich der Elementspeicher mit dieser Konstruktion der Verschlussklappe der Aufnahmeeinheit, wird diese bevorzugt durch die Konstruktion des Elementspeichers aufgedrückt. Nachfolgend können dann die ungeordneten Fügeelemente an die Aufnahmeeinheit abgegeben werden.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Elementzufuhrverfahrens sind folgende Schritte vorgesehen: Aufnehmen der ungeordneten Fügeelemente in einem Aufnahmeraum der Aufnahmeeinheit, Drehen des Aufnahmeraums und/oder Drehen einer Konstruktion im Aufnahmeraum oder Vibrieren des Aufnahmeraums oder Schwenken des Aufnahmeraums oder Kombinationen davon, sodass eine Mehrzahl von Fügeelementen im Aufnahmeraum orientiert wird, und Abgeben des mindestens einen Fügeelements in orientiertem Zustand von der Ausrichteinheit.
  • Um eine möglichst kleine Bauform der Aufnahmeeinheit, der Ausrichteinheit und vorzugsweise auch der Speichereinheit zu realisieren, werden diese Einheiten vorzugsweise miteinander kombiniert. In diesem Zusammenhang umfasst eine Ausführungsform der Aufnahmeeinheit einen Aufnahmeraum, der drehbar angeordnet ist. Im Rahmen der Drehung des Aufnahmeraums sorgen bevorzugte Schikanen und Hindernisse im Inneren des Aufnahmeraums dafür, dass sich Fügeelemente aufgrund ihrer Geometrie vor einer Öffnung ausrichten und diese nur passieren können, wenn sie in einer entsprechenden Fügeelement-Ausrichtung vorliegen. Somit bildet aufgrund dieser Konstruktion der Aufnahmeraum bevorzugt ebenfalls zumindest einen Teil der Ausrichteinheit. Auf Grundlage dieser Kombination von Aufnahmeeinheit und Ausrichteinheit sorgt eine Drehung des Aufnahmeraums für eine gezielte Orientierung der zuvor ungeordnet eingeführten Fügeelemente. In gleicher Weise ist es bevorzugt, innerhalb des Aufnahmeraums eine drehend oder bewegt angeordnete Konstruktion zu verwenden. Diese bewegt sich durch die Menge an ungeordnet aufgenommenen Fügeelementen. Vorzugsweise umfasst die drehbar oder schwenkbar angeordnete Konstruktion Schikanen und/oder Orientierungshindernisse. Diese verändern die Orientierung der Fügeelemente im Aufnahmeraum. An einer Austrittsöffnung aus dem Aufnahmeraum werden die ausgerichteten Fügeelemente in einen bevorzugten Profilschlauch, eine Staustrecke oder eine Schiene überführt. Auf diese Weise bleibt die erzielte Orientierung der zuvor ungeordneten Fügeelemente erhalten und kann für den weiteren Verbindungsprozess bzw. das Elementzufuhrverfahren genutzt werden.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung bildet der Aufnahmeraum den Verarbeitungsraum eines Vibrationswendelförderers. An der inneren Wand ist eine Wendelbahn vorgesehen, entlang derer die ungeordneten Fügeelemente in kleinen Wurfbewegungen in Förderrichtung fortbewegt werden. Dieses Prinzip der Schwingförderer sowie deren allgemeine Konstruktion sind im Stand der Technik bekannt. Die Wendelbahn ist in ihrem Verlauf unterschiedlich ausgestaltet, so dass gezielt Fügelemente nur einer bestimmten Ausrichtung fortbewegt werden. Die anderen Fügelemente fallen in den Aufnahmeraum zurück. An einer Austrittsöffnung aus dem Aufnahmeraum werden die ausgerichteten Fügeelemente in einen bevorzugten Profilschlauch, eine Staustrecke oder eine Schiene überführt. Auf diese Weise bleibt die erzielte Orientierung der zuvor ungeordneten Fügeelemente erhalten und kann für den weiteren Verbindungsprozess bzw. das Elementzufuhrverfahren genutzt werden.
  • Anknüpfend an die obige Beschreibung ist es daher bevorzugt, dass der drehend oder schwenkend oder vibrierend angeordnete Aufnahmeraum an einer Innenwand mindestens eine Orientierungsschikane umfasst, mit der zumindest ein Teil der Fügeelemente ausrichtbar ist.
  • Im Rahmen des bevorzugten Elementzufuhrverfahrens findet der folgende weitere Schritt statt: Aufnehmen der orientierten Fügeelemente in einer Reihenanordnung in einer Staustrecke, vorzugsweise ein Profilschlauch oder eine Schiene, aus der die Fügeelemente einzeln oder gruppenweise der Fügevorrichtung zuführbar sind. Zu diesem Zweck ist es ebenfalls bevorzugt, dass ein Vorspannen der Fügeelemente in der Staustrecke in Richtung Fügevorrichtung mittels steuerbaren Luftdrucks, einem elektrischen oder elektromagnetischen oder einem mechanischen Stellglied erfolgt. Dieses Vorspannen stellt sicher, dass eine Reihe, also eine Mehrzahl, orientierter Fügeelemente an der Fügevorrichtung oder in deren unmittelbarer Nähe ansteht bzw. vorgesehen ist. Ein dann bevorzugtes Vereinzeln der Fügeelemente durch Freigeben von jeweils nur einem Fügeelement aus der Staustrecke angrenzend an die Fügevorrichtung stellt sicher, dass die Fügevorrichtung einen Fügevorgang durchführen kann. Steht beispielsweise eine Gruppe von Fügeelementen vorgespannt am Fügekanal eines Setzgeräts an, dann gibt vorzugsweise eine Klinkenanordnung nur ein Fügeelement für die Zufuhr unter den Stempel des Setzgeräts frei. Da die Klinke immer nur ein Fügeelement freigibt, wirkt sie in diesem Zusammenhang als Vereinzelungsvorrichtung.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Elementzufuhrverfahrens ist der weitere Schritt vorgesehen: Zuführen des einzelnen aus dem Aufnahmeraum abgegebenen Fügeelements zur Fügevorrichtung zum Vereinzeln und Auslösen des Fügens. Bei dieser bevorzugten Ausgestaltung des Elementzufuhrverfahrens findet keine Zwischenspeicherung von ausgerichteten Fügeelementen in einer Staustrecke oder in einer anderen Speichermöglichkeit statt. Stattdessen wird direkt nach der Ausrichtung des Fügeelements dieses Fügeelement in die Fügevorrichtung bewegt. Vorzugsweise findet ein Vereinzeln in diesem Zusammenhang durch einen gezielten Luftstoß statt, der beispielsweise ein ausgerichtetes Fügeelement über einen Profilschlauch der Fügevorrichtung zuführt. Es ist ebenfalls bevorzugt, ein einzelnes ausgerichtetes Fügeelement mithilfe eines mechanischen Stellglieds an die Fügevorrichtung zu übergeben. Es versteht sich, dass in diesem Zusammenhang ebenfalls auch andere bekannte Stellglieder genutzt werden können. Zu diesen zählen beispielsweise pneumatische, hydraulische, elektromagnetische oder elektrische Stellglieder.
  • Das erfindungsgemäße Elementzufuhrverfahren sieht gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform vor, dass nach vorhergegangenem Ausrichten der Fügeelemente ein Überführen der Fügeelemente in eine Mehrkammerstruktur erfolgt, wobei in jeder Kammer nur ein ausgerichtetes Fügeelement aufgenommen wird. Zudem ist es in diesem Zusammenhang bevorzugt, dass die Mehrkammerstruktur scheibenähnlich aufgebaut ist und eine Mehrzahl umfänglich angeordneter Kammern aufweist, aus denen die Fügeelemente einzeln zur Fügevorrichtung abgeführt werden.
  • Derartige Mehrkammerstrukturen sind beispielsweise als Magazine für Setzgeräte oder Bolzenschussgeräte bekannt. Sie weisen umfänglich angeordnete Kammern auf, in denen einzelne Fügeelemente in einer definierten Ausrichtung gespeichert werden können. Bei geeigneten Steuerungsroutinen können vorzugsweise gezielt einzelne Kammern ausgewählt werden, um das darin enthaltene Fügeelement der Fügevorrichtung zuzuführen. Somit stellt vorzugsweise die Mehrkammerstruktur eine Speichereinheit für eine Mehrzahl von Fügeelementen sowie eine Vereinzelungseinheit für die einzelne Zufuhr von Fügeelementen zur Fügevorrichtung dar.
  • Es ist ebenfalls bevorzugt, im Rahmen des Elementzufuhrverfahrens einen bewegten Zahnriemen als die Mehrkammerstruktur einzusetzen, dessen Zahnzwischenräume eine Mehrzahl von Kammern zur Aufnahme jeweils nur eines Fügeelements bilden, aus dem die Fügeelemente einzeln zur Fügevorrichtung abgeführt werden.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Elementzufuhrverfahrens sind folgende Schritte vorgesehen: Aufnehmen der ungeordneten Fügeelemente in einem Aufnahmeraum eines Vibrationsförderers, in dem die Aufnahmeeinheit und die Ausrichteinheit kombiniert sind, und Vibrieren des Vibrationsförderers und Ausrichten von mindestens einem Fügeelement durch den Vibrationsförderer.
  • Bekannte Vibrationsförderer (siehe oben) sind ähnlich einem Topf mit einem inneren Aufnahmeraum ausgebildet. Ein derartiger Aufnahmeraum ist ohne weiteres gemäß der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform durch eine Klappe oder eine andere Verschlusskonstruktion verschließbar. Während ein derartiger Vibrationsförderer vibriert, sorgt die Strukturierung seiner Innenwand dafür, dass die im Vibrationsförderer enthaltenen Fügeelemente gezielt ausgerichtet und aus dem Vibrationsförderer heraus befördert werden. Diese ausgerichteten Fügeelemente aus dem Vibrationsförderer werden vorzugsweise gezielt von der Speichereinheit übernommen oder an die Fügevorrichtung weiter bewegt. Es ist ebenfalls bevorzugt, die durch die Vibrationsförderer ausgerichteten Fügeelemente in einer Staustrecke, einem Profilschlauch oder einer anderen Speichereinheit zu speichern. Eine Vereinzelungseinheit sorgt dann wiederum dafür, dass jeweils nur ein Fügeelement der Fügevorrichtung zugeführt wird.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Elementzufuhrverfahrens in Kombination mit dem oben beschriebenen Vibrationsförderer weist die weiteren Schritte auf: Zuführen von einem einzelnen ausgerichteten Fügeelement zur Fügevorrichtung oder Zuführen der ausgerichteten Fügeelemente zu einer Staustrecke benachbart zur Fügevorrichtung.
  • Das Elementzufuhrverfahren umfasst zudem den weiteren bevorzugten Schritt: mechanisches, elektrisches, elektromechanisches oder mittels Luftdruck Vorspannen der Fügeelemente der Staustrecke für das Zuführen einzelner Fügeelemente zur Fügevorrichtung. Bezugnehmend auf die bereits oben beschriebene Gestaltung einer Staustrecke oder allgemein einer Speichereinheit der Verbindungseinheit ist es ebenfalls bevorzugt, die durch den Vibrationsförderer ausgerichteten Elemente in einer derartigen Speichereinheit mechanisch vorzuspannen. Dazu werden die gleichen Elemente eingesetzt, wie sie oben bereits beschrieben worden sind.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Elementzufuhrverfahrens weist dieses den zusätzlichen Schritt auf: Vereinzeln der Fügeelemente der Staustrecke angrenzend an die Fügevorrichtung und Fügen der vereinzelten Fügeelemente durch die Fügevorrichtung.
  • Im Hinblick auf die erfindungsgemäß bevorzugte Verbindungseinheit und das erfindungsgemäß bevorzugte Elementzufuhrverfahren ist zumindest ein erster Sensor in der Aufnahmeeinheit oder der Ausrichteinheit vorgesehen, um eine aufgenommene Masse an Fügeelementen oder eine Anzahl ausgerichteter Fügeelemente zu erfassen. Diese Sensordaten ermöglichen eine Abstimmung der Vorbereitung der ungeordneten Fügeelemente auf die geplanten Fügevorgänge. Denn sobald der zumindest eine Sensor einen Verbrauch der Fügeelemente erfasst, kann eine angeschlossene Steuereinheit für einen entsprechenden Nachschub an ungeordneten Fügeelementen in der Aufnahmeeinheit sorgen. In diesem Zusammenhang ist es ebenfalls bevorzugt, noch weitere Sensoren vorzusehen. Ein Sensor könnte beispielsweise die in einer Staustrecke oder in einer Speichereinheit angeordneten orientierten Fügeelemente überwachen. Sobald hier eine ausreichende Anzahl gespeichert ist, könnte man den Betrieb der Ausrichteinheit und Speichereinheit unterbrechen. In gleicher Weise ist es bevorzugt, dass ein mit der Speichereinheit kombinierter Sensor erfasst, wenn diese keine Fügeelemente mehr enthält oder eine bestimmte Anzahl an gespeicherten Fügeelementen unterschritten hat. Dies erfordert dann eine weitere Lieferung an ausgerichteten Fügeelementen, um den Betrieb der Verbindungseinheit sicherstellen zu können.
  • Figurenliste
  • Die bevorzugten Ausführungsformen vorliegender Erfindung werden unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung der Verbindungseinheit gemäß einer bevorzugten Ausführungsform,
    • 2 eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindungseinheit,
    • 3 eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindungseinheit,
    • 4 eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindungseinheit,
    • 5 eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindungseinheit,
    • 6 eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindungseinheit mit mehreren Fügevorrichtungen,
    • 7 eine bevorzugte Ausführungsform einer Speichereinheit in Form eines Zahnriemenmagazins,
    • 8 eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindungseinheit mit einem Elementspeicher sowie einem Linearförderer als Ausrichteinheit in Kombination mit einer an einem C-Rahmen befestigten Fügevorrichtung,
    • 9 eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindungseinheit,
    • 10 eine Darstellung der bevorzugten Verbindungseinheit gemäß 10 im Überkopfbetrieb und
    • 11 ein Flussdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform des Elementzufuhrverfahrens vorliegender Erfindung.
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung des Verbindungsmoduls M. Das Verbindungsmodul M wird durch die Verbindungseinheit V sowie den Elementspeicher 30 gebildet. Die Verbindungseinheit V umfasst als Kernelement eine Fügevorrichtung 10, die an einer bewegbaren Haltestruktur 20 oder einem Roboter RF befestigt ist. Aufgrund der unterschiedlichen Ausgestaltungsmöglichkeiten ist die Verbindungseinheit V schematisch mit einer gestrichelten Linie in 1 gezeigt. Die Fügevorrichtung 10 wird vorzugsweise durch ein Setzgerät für Stanzniete in Kombination mit einem C-Rahmen gebildet, wie es die 2 bis 4 zeigen. Zudem umfasst die Fügevorrichtung 10 gemäß weiterer bevorzugter Ausführungsformen eine Nagelvorrichtung, eine Schraubvorrichtung zum automatischen Verarbeiten von Schrauben oder einer Schweißzange oder -vorrichtung zur automatischen Verarbeitung von Schweißhilfsfügeteilen, wie Schweißbolzen. Des Weiteren umfasst der Begriff Fügevorrichtung Geräte zum Fügen von Einpresselementen, wie Muttern und Bolzen.
  • Die Fügevorrichtung 10 als Teil der Verbindungseinheit ist im Raum bewegbar angeordnet. Zu diesem Zweck ist die Fügevorrichtung 10 an der bewegbaren Haltestruktur 20 oder an dem Roboter RF befestigt. Gemäß einer Ausgestaltung umfasst die bewegbare Haltestruktur 20 einen C-Rahmen 22. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform bildet ein Roboter RF die bewegbare Haltestruktur 20, wobei die Fügevorrichtung 10 an einer Roboterhand befestigt ist. Mit Hilfe der bewegbare Haltestruktur 20 und des Roboters RF ist die Fügevorrichtung bevorzugt zu unterschiedlichen Positionen im Raum frei bewegbar. Zu diesen Positionen gehören gemäß unterschiedlicher bevorzugter Ausgestaltungen vorliegender Erfindung eine Mehrzahl von Fügepositionen und/oder eine Nachfüllposition für Fügeelemente.
  • Zudem umfasst die Verbindungseinheit V einen Elementspeicher 30 für eine Menge von ungeordneten Fügeelementen F (Schritt I). Vorzugsweise sind die ungeordneten Fügeelemente F als Schüttgut im Elementspeicher 30 aufgenommen. Es ist ebenfalls bevorzugt, die Fügeelemente F in Form eines Pakets, Magazins oder in ähnlich geordneter Form im Elementspeicher 30 zu speichern.
  • In den begleitenden 1 bis 10 ist die Fügevorrichtung 10 bewegbar schematisch dargestellt. Dazu dient entweder der Roboter RF oder die bewegbare Haltestruktur 20. Die durchgängig in den Figuren dazu genutzten einheitlichen Bezugszeichen unterstreichen, dass die beschriebenen technischen Details auch für die dargestellten Ausgestaltungen Gültigkeit haben, selbst wenn sie nicht noch einmal beschrieben worden sind.
  • Der Elementspeicher 30 ist in den Figuren in Kombination mit der bewegbaren oder starren Haltestruktur 25 und/oder mit dem Roboter RE gezeigt. Dadurch wird unterstrichen, dass der Elementspeicher 30 gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung an einer festen Position im Raum angeordnet ist. Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung ist der Elementspeicher 30 über die Haltestruktur 25 und/oder den Roboter RE bewegbar im Raum angeordnet. Je nach Anwendungsfall ist die mobile oder die starre Anordnung des Elementspeichers 30 nutzbar.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der bewegbare Elementspeicher oberhalb einer Roboterzelle angeordnet. Entsprechend blockiert er keine Arbeitswege der Verbindungseinheit auf Ebene der Roboterzelle. Zudem kann der Elementspeicher über die Bewegung seiner Verfahrkonstruktion oder seines Roboters Nachfüllpositionen in der Roboterzelle erreichen, um der Aufnahmeeinheit Fügeelemente zuzuführen.
  • Gemäß einer mehr als zweistufigen Ausgestaltung des Elementzufuhrsystems ist vorzugsweise eine Übermittlungseinheit zwischengeschaltet zwischen Elementspeicher und Aufnahmeeinheit. Diese Übermittlungseinheit übernimmt Fügeelemente als Schüttgut vom Elementspeicher und übergibt die Fügeelemente als Schüttgut an die Aufnahmeeinheit. Damit werden durch die Übermittlungseinheit bevorzugt Transportwege der Fügeelemente zwischen dem Elementspeicher und der Aufnahmeeinheit realisiert.
  • Zur Übertragung der Fügeelemente F vom Elementspeicher 30 zur Fügevorrichtung 10 ist der Elementspeicher weder permanent noch zeitweise über eine Zufuhrleitung, einen Zufuhrkanal oder ähnliche Konstruktionen für den Transport von Fügeelementen F mit der Verbindungseinheit V verbunden oder an diese lösbar gekoppelt. Stattdessen werden die Fügeelemente F als Schüttgut 32 - also als eine ungeordnete und bevorzugt ungezählte Menge an Fügeelementen - vom Elementspeicher 30 an eine Aufnahmeeinheit 40 der Verbindungseinheit V übertragen (Schritt III, IV). Entsprechend werden die Fügeelemente F vor der Übertragung zur Aufnahmeeinheit 40 weder geordnet noch ausgerichtet. Dies erleichtert vorzugsweise die Bereitstellung von Fügeelementen F im Elementspeicher 30. Denn die Fügeelemente F müssen nur als Schüttgut 32 im Elementspeicher 30 nachgefüllt werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung ist der Elementspeicher 30 fest in einer Roboterzelle oder benachbart zu einer Fügevorrichtung 10 positioniert, um die Versorgung mit Fügeelementen F sicherzustellen (siehe oben). Es ist ebenfalls bevorzugt, eine Mehrzahl von Elementspeichern 30 bereitzustellen, in denen unterschiedliche Typen oder Größen von Fügeelementen gespeichert sind. Um Fügeelemente F aus dem Elementspeicher 30 in die Aufnahmeeinheit 40 zu fördern, bewegt die Haltestruktur 20 oder der Roboter RF die Fügevorrichtung 10 in eine Nachfüllposition benachbart zum Elementspeicher 30 bzw. zum jeweiligen Elementspeicher 30. Auf diese Weise wird auch der Elementspeicher 30 relativ zur Fügevorrichtung bewegt.
  • Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung ist der Elementspeicher 30 im Raum bewegbar angeordnet, vorzugsweise an einem Roboter RE oder an einer bewegbaren Haltestruktur 25 befestigt (siehe oben). Basierend auf dieser Anordnung wird der Elementspeicher 30 zur Verbindungseinheit V bzw. zur Fügevorrichtung F bewegt. Andernfalls bewegt vorzugsweise der Roboter RF die Fügevorrichtung 10 mit Aufnahmeeinheit 40 zum Elementspeicher 30, um dann eine ungeordnete Menge an Fügeelementen F vom Elementspeicher 30 in die Aufnahmeeinheit 40 der Verbindungseinheit V aufzunehmen. Es ist ebenfalls bevorzugt, dass die Fügevorrichtung 10 und der Elementspeicher 30 gleichzeitig oder abgestimmt aufeinander über ihre angeschlossenen bewegbaren Haltestrukturen 20; 25 oder Roboter RF ; RE bewegt werden. Durch eine abgestimmte Bewegung der Fügevorrichtung und des Elementspeichers 30 werden Zustellwege vorzugsweise zu einer Nachfüllposition verkürzt, im Vergleich zu dem Fall, in dem nur eine Komponente des Zustellwegs zurücklegen müsste. Zudem können Zustellzeiten verringert werden, wenn die Fügevorrichtung 10 und der Elementspeicher 30 mit der jeweiligen Geschwindigkeit die gewünschte Position gemeinsam anfahren.
  • Die Aufnahmeeinheit 40 weist vorzugsweise eine Einlassöffnung 42 auf, durch die die Menge an ungeordneten Fügeelementen F in einen Aufnahmehohlraum 44 der Aufnahmeeinheit 40 aufgenommen wird. Der Aufnahmehohlraum 44 weist eine Übergabebereich 46 auf, um Fügeelemente F in Richtung Fügevorrichtung 10 weiterzuleiten.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung werden die ungeordneten Fügeelemente F vom Elementspeicher 30 in die Aufnahmeeinheit 40 geschüttet oder gefördert. Vorzugsweise weist der Elementspeicher 30 dazu eine Schütte oder allgemein eine Transport- bzw. Übertragungsfläche 34 für die Fügeelemente F auf (siehe 1). Die Fügeelemente F gleiten die Übertragungsfläche 34 entlang und fallen dann durch die Einlassöffnung 42 in die Aufnahmeeinheit 40. Zu diesem Zweck umfasst der Elementspeicher 30 vorzugsweise einen Schließmechanismus. Der Schließmechanismus gibt das Schüttgut 32 im Elementspeicher 30 gezielt frei, sodass die Fügeelemente in die Aufnahmeeinheit 40 gleiten können. Zur Unterstützung der Übertragung der ungeordneten Fügeelemente F ist bevorzugt eine Rolle oder Walze 36 am Ausgang des Elementspeichers 30 vorgesehen. Durch Drehen der Walze 36 ist die Anzahl ungeordneter Fügeelemente F beeinflussbar, die in einer bestimmten Zeiteinheit die Übertragungsfläche 34 erreichen und an die Aufnahmeeinheit 40 weitergeleitet werden.
  • Um die Aufnahme der Fügeelemente F aus dem Elementspeicher 30 zu unterstützen, ist die Aufnahmeeinheit 40 angrenzend an die Einlassöffnung 42 trichterförmig ausgebildet. Dies unterstützt die Aufnahme des Schüttguts 32 aus dem Elementspeicher 30.
  • Die Aufnahmeeinheit 40 ist mit der Haltestruktur 20, vorzugsweise einem C-Rahmen oder einem Roboter RF , verbunden. Aufgrund des mobilen Einsatzes der Fügevorrichtung 10 im Raum, bevorzugt in einer Roboterzelle, würde die Haltestruktur 20 und damit auch die Aufnahmeeinheit 40 frei im Raum bewegt werden. Entsprechend muss verhindert sein, dass bei dieser Bewegung Fügeelemente F aus der Aufnahmeeinheit 40 heraus fallen und den Betrieb der Verbindungseinheit V beeinträchtigen. Daher ist vorzugsweise die Einlassöffnung 42 der Aufnahmeeinheit 40 verschließbar. Gemäß einer Ausführungsform ist dazu eine federvorgespannte Klappe vorgesehen (nicht gezeigt). Diese Klappe schwenkt in den Aufnahmehohlraum 44 hinein, um die Einlassöffnung 42 freizugeben. Die Federvorspannung bewegt die Klappe zurück in eine Ausgangsposition, wenn das Einfüllen von Fügeelementen F beendet ist.
  • Diese Klappe oder ein ähnlicher Schließmechanismus wird vorzugsweise durch eine Steuerung der Verbindungseinheit V ausgelöst. Weiterhin bevorzugt wird die federvorgespannte Klappe durch ein freies Ende der Transportfläche 34 oder eine ähnliche Konstruktion am Elementspeicher 30 in den Aufnahmehohlraum 44 verschwenkt (Schritt II). Nach dem Übertragen der Fügeelemente F aus dem Elementspeicher 30 entfernt sich der Elementspeicher 30 wieder von der Aufnahmeeinheit 40. Entsprechend verschließt die Klappe oder der Verschlussmechanismus die Aufnahmeeinheit 40. Dadurch ist ein Herausfallen von Fügeelementen F aus der Aufnahmeeinheit 40 verhindert.
  • Wie die 1 bis 6 zeigen, ist die Aufnahmeeinheit 40 an der Fügevorrichtung 10 oder an der Haltestruktur 20 befestigt. Dies gewährleistet eine platzsparende und kompakte Anordnung mit geringer Störkontur.
  • Die Aufnahmeeinheit 40 ist mit einer Ausrichteinheit 50 verbunden oder bildet mit der Ausrichteinheit 50 ein kombiniertes Modul. Die Ausrichteinheit 50 hat die Funktion, die als Schüttgut ungeordnet vorliegenden Fügeelemente F in eine definierte Orientierung zu bringen. Für diese Funktion sind rotierende Systeme sowie linear bewegte Systeme bekannt. In den rotierenden Systemen dreht sich vorzugsweise ein drehbar angeordneter Körper, der einen inneren Aufnahmeraum für die ungeordneten Fügeelemente definiert. Der drehbare Körper ist bevorzugt ähnlich einer Trommel oder ähnlich einem Hohlteller aufgebaut. Wird der Körper gedreht, erzeugen im Inneren des Körpers angeordnete Schikanen eine gezielte Umorientierung der Fügeelemente. Diese gezielte Umorientierung ordnet die Fügeelemente derart um, dass sie über eine Auslassöffnung bei gewünschter Ausrichtung den inneren Aufnahmeraum ausgerichtet verlassen können. Eine derartige Konstruktion ist beispielsweise in DE 200 15 094 U1 beschrieben, die im Hinblick auf die Konstruktion zum Ausrichten der Elemente durch Bezugnahme aufgenommen ist.
  • Somit werden vorzugsweise die ungeordneten Fügeelemente F in den Aufnahmehohlraum 44 der Aufnahmeeinheit 40 aufgenommen (Schritt V). Sollte die Aufnahmeeinheit 40 als kombiniertes Modul mit der Ausrichteinheit 50 vorliegen, wird vorzugsweise der Aufnahmehohlraum 44 gedreht (Schritt VI). Im Inneren des Aufnahmehohlraums 44 angeordnete Schikanen erzeugen die gewünschte Ausrichtung der Fügeelemente F. Nachfolgend werden die Fügeelemente F in ausgerichtetem Zustand von der Ausrichteinheit 50 oder dem gemeinsamen Modul aus Aufnahmeeinheit 40 und Ausrichteinheit 50 abgegeben (Schritt VII).
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung werden die Fügeelemente F nach ihrer Zufuhr aus dem Elementspeicher 30 durch lineares Bewegen ausgerichtet (Schritt XII). Zu diesem Zweck werden die ungeordneten Fügeelemente F auf einen Rücklauflinearförderer 50' geschüttet oder gefördert. Somit dient der Rücklauflinearförderer 50' als Modul aus Aufnahme- und Ausrichteinheit. Während der Bewegung der ungeordneten Fügeelemente F entlang des Rücklauflinearförderers 50' sorgen verschiedene Schikanen für ein Umorientieren oder Aussortieren der Fügeelemente F. Aussortierte Fügeelemente F werden dem Anfang des Rücklauflinearförderers 50' wieder zugeführt. Umorientierte Fügeelemente F werden weiter bewegt, bis sie am Ende des Rücklauflinearförderers 50' in der gewünschten Orientierung abgegeben werden.
  • Ein derartiger Rücklauflinearförderer 50' ist beispielsweise in EP 2 660 169 , DE 20 2004 018 020 oder in WO 88/07015 beschrieben, deren Konstruktionsbeschreibungen zur Umorientierung von Elementen hierin durch Bezugnahme aufgenommen sind.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung, die in den 10 und 11 gezeigt ist, übergibt der Elementspeicher 30 die ungeordneten Fügeelemente F an einen Vibrationsförderer als Aufnahme- 40' und Ausrichteinheit 50" (Schritt XIV). Vibrationsförderer 40', 50" sind ebenfalls im Stand der Technik bekannt.
  • Ein Vibrationsförderer 40', 50" umfasst einen schalenähnlichen Hohlraum 44' zum Aufnehmen der als Schüttgut bereitgestellten Fügeelemente F. Über ein Vibrieren (Schritt XV) des Vibrationsförderers 40', 50" und entsprechende Schikanen im schalenähnlichen Hohlraum werden die einzelnen Fügeelemente F aus dem Hohlraum 44' bewegt und dabei passend ausgerichtet.
  • In gleicher Weise wie bei den obigen Ausführungsformen der Ausrichteinheiten 40, verlassen die Fügeelemente F in der gewünschten Orientierung den Vibrationsförderer 40', 50".
  • Da der Vibrationsförderer 40', 50" aufgrund seiner Anordnung bevorzugt den Bewegungen der Fügevorrichtung 10 im Raum folgt, besteht die Gefahr, dass Fügeelemente F aus dem Vibrationsförderer 40', 50" heraus fallen können. Daher wird gemäß einer Ausgestaltung der Vibrationsförderer 40', 50" durch einen Deckel verschlossen, nachdem die Fügeelemente F zugeführt worden sind. Es versteht sich, dass der Deckel zunächst manuell oder automatisch geöffnet werden muss, bevor weitere Fügeelemente F eingefüllt werden können.
  • Unabhängig von den oben beschriebenen Aufnahme- und Ausrichtmöglichkeiten ergeben sich verschiedene mögliche Verfahrensschritte bis zum abschließenden Fügen eines Fügeelements F durch die Fügevorrichtung 10. Da die Fügeelemente F die jeweilige Ausrichteinheit 50, 50' nacheinander in passender Orientierung verlassen, wird das einzelne ausgerichtete Fügeelement F direkt der Fügevorrichtung 10 zugeführt und dort gefügt. Um einen Transport von zwei Fügeelementen F gleichzeitig zur Fügevorrichtung 10 zu verhindern, sorgt vorzugsweise ein Sperrelement für eine Vereinzelung der Fügeelemente F und eine einzelne Übertragung zur Fügevorrichtung 10 (Schritt XI).
  • Es ist zudem bevorzugt, passend orientierte Fügeelemente F einer Speichereinheit 70 zuzuführen. Diese Speichereinheit 70 weist vorzugsweise unterschiedliche Konfigurationen auf. Generell werden Fügeelemente F aus der Speichereinheit 70 vereinzelt und dann einzeln durch die Fügevorrichtung 10 gefügt. Entsprechend stellt die Speichereinheit 70 einen Speicherraum bereit, in dem ausgerichtete oder ausgerichtete und vereinzelte Fügeelemente F aufgenommen werden können. Sind die Fügeelemente F nur ausgerichtet gespeichert, sorgt eine Vereinzelungseinheit 60 in Kombination mit der Speichereinheit 70 für die Zufuhr einzelner Fügeelemente F zur Fügevorrichtung 10. Sind die Fügeelemente F ausgerichtet und einzeln gespeichert, werden die Fügeelemente F direkt aus der Speichereinheit 70 einzeln der Fügevorrichtung 10 zum Fügen zugeführt.
  • Eine erste bevorzugte Ausführungsform der Speichereinheit 70 ist in Form einer Staustrecke in 1 gezeigt. Nach der Ausrichteinheit 50 wurden die Fügeelemente F in einen Profilschlauch 70 überführt. Dort stehen mehrere Fügeelemente F in passender Orientierung an der Vereinzelungseinheit 60, vorzugsweise ein Sperrelement, an (Schritt VIII). Die Bewegung des Sperrelements 60 stellt sicher, dass immer nur ein Fügeelement F der Fügevorrichtung 10 zugeführt wird.
  • Eine ähnliche Staustrecke 70 ist in der Ausführungsform der 4, 9 und 10 erkennbar.
  • Um die Position der Fügeelemente F in der Staustrecke 70 sicherzustellen, sind die oder das Fügeelement F in der Staustrecke 70 in Richtung Fügevorrichtung 10 vorgespannt. Das bedeutet, dass eine Kraft die Fügeelemente F innerhalb der Staustrecke in Richtung Fügevorrichtung 10 drückt (Schritt IX). Die Vorspannung in der Staustrecke wird vorzugsweise mechanisch, elektrisch, elektromechanisch, elektromagnetisch oder mittels Luftdruck erzeugt.
  • Zum Erzeugen der Vorspannung greift gemäß einer Ausführungsform ein Vorspannungselement 72 am Ende der Reihe an Fügeelementen F in der Staustrecke an (siehe 10 und 11). Das Element 72 ist bewegbar angeordnet. Es drückt gegen die Fügeelemente F in Richtung Fügevorrichtung 10. Die dafür nötige Kraft wird mittels Luftdruck oder durch elektrische oder elektromagnetische oder elektromechanische o. ä. Stellglieder erzeugt.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Speichereinheit 70' werden ausgerichtete Fügeelemente F in einem geschwungenen Profilschlauch zwischengespeichert (siehe 3). So eignet sich vorzugsweise ein Talbereich eines Zufuhrschlauchs zwischen der Ausrichtereinheit 50 und der Vereinzelungseinheit 60 an der Fügevorrichtung 10 für eine Zwischenspeicherung von ausgerichteten Fügeelementen F.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Speichereinheit 70 ist ein Mehrkammermagazin 70" vorgesehen (2). Das Mehrkammermagazin umfasst umfänglich angeordnete Kammern, in denen jeweils ein Fügeelement F ausgerichtet angeordnet ist. Vorzugsweise sind mit der Vereinzelungseinheit 60 die einzelnen Kammern gezielt freigebbar, um das enthaltene Fügeelement F der Fügevorrichtung 10 zuzuführen. Entsprechend müssen im Vorfeld die Kammern jeweils mit einem ausgerichteten Fügeelement F befüllt werden (Schritt XIII).
  • Eine derartige Magazinkonstruktion mit einzeln befüllbaren Kammern ist in DE 10 2015 115 483 beschrieben. Die Beschreibung des scheibenförmigen Magazins mit umfänglich angeordneten Kammern ist hierin durch Bezugnahme aufgenommen.
  • Weiter bezugnehmend auf die Ausgestaltung gemäß 3 lässt sich somit ein Mehrkammermagazin 70" mit einem Profilschlauch 70' als Speichereinheit oder Zwischenspeichereinheit kombinieren.
  • Gemäß einer anderen Ausgestaltung, wie sie in 2 zu sehen ist, werden die einzelnen Fügeelemente F der Kammern direkt der Fügevorrichtung 10 mittels Luft zugeschossen. Damit bildet das Mehrkammermagazin 70" allein die Speichereinheit und der Schlauch 74 dient als Transportstrecke der Fügeelemente zur Fügevorrichtung 10.
  • Eine weitere bevorzugte Magazinlösung für die Speichereinheit 70"' zeigt 7. Hier werden Zwischenräume 76 eines Zahnriemens 78 als Kammern verwendet, um Fügeelemente zu speichern. Diese Konstruktion ist ausführlich in DE 10 2009 040 764 beschrieben, die durch Bezugnahme aufgenommen ist. Die vom Zahnriemenmagazin 70'" einzeln abgegebenen Fügeelemente F werden über den Schlauch 74 an die Fügevorrichtung 10 überführt.
  • Eine ähnliche Stau- oder Stapelstrecke von Fügeelementen F, wie sie in den 10 und 11 gezeigt ist, ist ergänzend oder alternativ auch in den Systemen der 1 bis 7 einsetzbar.
  • Um die Beladung des Elementspeichers 30 und/oder der Aufnahmeeinheit 40 und/oder die Beladung der Speichereinheit 70 überwachen zu können, werden vorzugsweise mindestens zwei Sensoren eingesetzt. Diese Sensoren 80, 82, 84, 86 lassen sich geeignet in der Speichereinheit 70 und/oder in der Aufnahmeeinheit 40 und/oder im Elementspeicher 30 anordnen. Dies ist exemplarisch in den 1, 2, 3, 9, 11 dargestellt. Entsprechend erfassen die Sensoren 80, 82, 84, 86 bevorzugt die aufgenommene Masse an Fügeelementen im Elementspeicher 30 und/oder eine Anzahl ausgerichteter Fügeelemente F in der Aufnahmeeinheit 40 und/oder in der Speichereinheit 70. Diese Daten werden dann an eine Steuereinheit für die vorliegende Verbindungseinheit weitergeleitet, um gezielt auf die Steuerung und Beladung der Verbindungseinheit Einfluss zu nehmen.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Fügevorrichtung
    20
    bewegbare Haltestruktur mit und ohne C-Rahmen an der Fügevorrichtung
    22
    C-Rahmen
    25
    bewegbare Haltestruktur am Elementspeicher
    30
    Elementspeicher
    32
    Schüttgut
    34
    Übertragungsfläche
    36
    Rolle/Walze
    40
    Aufnahmeeinheit
    42
    Einlassöffnung
    44
    Aufnahmehohlraum
    46
    Auslassöffnung
    50
    Ausrichteinheit
    60
    Vereinzelungseinheit
    70
    Speichereinheit
    72
    Stellglied
    74
    Schlauch
    76
    Zwischenräume
    78
    Zähne
    80, 82, 84, 86
    Sensoren
    V
    Verbindungseinheit
    M
    Verbindungsmodul aus Verbindungseinheit und Elementspeicher
    F
    Fügeelement
    B
    Bauteil
    RE
    Roboter am und zur Bewegung des Elementspeichers
    RF
    Roboter an und zur Bewegung der Fügevorrichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 0007751 [0003]
    • US 1767926 [0004]
    • WO 2007/031701 [0005]
    • DE 14524856 [0006]
    • EP 2337644 B1 [0007]
    • US 4592136 [0008]
    • US 169661 [0009]
    • DE 20015094 U1 [0080]
    • EP 2660169 [0083]
    • DE 202004018020 [0083]
    • WO 8807015 [0083]
    • DE 102015115483 [0096]
    • DE 102009040764 [0099]

Claims (32)

  1. Ein Verbindungsmodul (M) mit einem zumindest zweistufigen automatischen Elementzufuhrsystem, von dem eine erste Stufe des Elementzufuhrsystems von einer Fügevorrichtung mechanisch entkoppelt und eine zweite Stufe des Elementzufuhrsystems benachbart zu und gekoppelt mit der Fügevorrichtung angeordnet ist, um gemeinsam Fügeelemente der Fügevorrichtung zuzuführen, wobei das Verbindungsmodul die folgenden Merkmale aufweist: a. eine Verbindungseinheit umfasst eine automatisch bewegbare Fügevorrichtung (10), insbesondere ein Setzgerät, ein Schraubgerät oder ein Nagelgerät, die an einer die Fügevorrichtung bewegenden Haltestruktur (20), insbesondere eine Schwenk- oder Verfahrkonstruktion oder ein Roboter, befestigt ist, so dass die Fügevorrichtung im Raum zu einer Mehrzahl von Betriebspositionen, insbesondere Fügestellen und/oder Nachfüll- und/oder Wartungspositionen, bewegbar ist, b. einen Elementspeicher (30) als eine erste Stufe des Elementzufuhrsystems, in dem Fügeelemente (F), insbesondere Schrauben, Nägel, Niete, als ungeordnetes Schüttgut (32) aufnehmbar und aus diesem abgebbar sind, der örtlich und mechanisch getrennt von der Verbindungseinheit angeordnet ist und der relativ zu einer Aufnahmeeinheit der Verbindungseinheit bewegbar oder an einer konstanten Position im Raum angeordnet ist, wobei c. die Aufnahmeeinheit (40) als zweite Stufe des Elementzufuhrsystems an der Verbindungseinheit (V) angeordnet und mit der Fügevorrichtung mechanisch gekoppelt ist, mit der Fügeelemente (F) als Schüttgut aus dem Elementspeicher (30) aufnehmbar sind, ohne dass die Aufnahmeeinheit (40) und der Elementspeicher (30) über einen Elementzufuhrpfad permanent oder lösbar mechanisch miteinander verbunden sind, d. eine Ausrichteinheit (50), die mit der Aufnahmeeinheit (40) und der Verbindungseinheit verbunden ist und mit der aus der Aufnahmeeinheit (40) zugeführte Fügeelemente (F) automatisch in eine definierte Orientierung ausrichtbar sind, und e. eine Vereinzelungseinheit (60), mit der aus der Aufnahmeeinheit (40) zugeführte Fügeelemente (F) vereinzelbar sind, sodass sie der Fügevorrichtung (10) einzeln zuführbar und dort verarbeitbar sind.
  2. Verbindungsmodul (M) gemäß Patentanspruch 1, das eine Speichereinheit (70) umfasst, in der ausgerichtete oder ausgerichtete und vereinzelte Fügeelemente (F) aufgenommen sind und aus welcher sie der Fügevorrichtung (10) zuführbar sind.
  3. Verbindungsmodul (M) gemäß Patentanspruch 2, in dem die Ausrichteinheit (50) und die Vereinzelungseinheit (60) in ein Verbindungsvorbereitungsmodul integriert sind, welches bevorzugt auch die Speichereinheit (70) für die ausgerichteten und vereinzelten Fügeelemente (F) bildet.
  4. Verbindungsmodul (M) gemäß Patentanspruch 2 oder 3, in dem die Speichereinheit (70) eine runde Scheibe mit umfänglich angeordneten Kammern für Fügeelemente (F), eine Stapelstrecke oder eine Staustrecke für Fügeelemente (F) und/oder ein Umlaufmagazin, insbesondere ein Zahnriemenmagazin, mit mehreren Kammern umfasst.
  5. Verbindungsmodul (M) gemäß Patentanspruch 2, in dem ein Profil- oder Verbindungsschlauch (74) oder eine Schiene zwischen der Fügevorrichtung (10) und der Ausrichteinheit (50) die Speichereinheit (70) der Fügeelemente bildet.
  6. Verbindungsmodul (M) gemäß Patentanspruch 5, in dem die Vereinzelungseinheit (60) angrenzend an die Fügevorrichtung (10) angeordnet ist, um die Fügeelemente (F) aus dem Profil- oder Verbindungsschlauch (74) einzeln an die Fügevorrichtung (10) freizugeben.
  7. Verbindungsmodul (M) gemäß Patentanspruch 6, in dem Fügeelemente (F) in dem Profil- oder Verbindungsschlauch (74) oder einer Schiene in eine Transportrichtung zu der Fügevorrichtung (10) kraftvorgespannt sind, insbesondere mittels Luftdruck druckvorgespannt oder durch ein mechanisch, elektrisch, elektromagnetisch und/oder hydraulisch arbeitendes Stellglied (72).
  8. Verbindungsmodul (M) gemäß Patentanspruch 3, in dem aus dem Verbindungsvorbereitungsmodul mit der Ausricht- (50) und Vereinzelungseinheit (60) die Fügeelemente (F) gezielt einzeln freigebbar und über einen Profil- oder Verbindungsschlauch (74) oder einen Verbindungskanal oder eine Führungsschiene der Fügevorrichtung (10) zuführbar sind.
  9. Verbindungsmodul (M) gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, in dem die Aufnahmeeinheit (40) eine Einlassöffnung (42) in einen Aufnahmehohlraum (44) aufweist, in dem die ungeordneten Fügeelemente (F) aufnehmbar sind, und der Aufnahmehohlraum (44) einen Auslassbereich (46) umfasst, durch den die Fügeelemente (F) zu der Fügevorrichtung (10) weitergeleitet werden können.
  10. Verbindungsmodul (M) gemäß Patentanspruch 9, in dem ein Einlassbereich der Aufnahmeeinheit (40) angrenzend an die Einlassöffnung (42) trichterförmig ausgebildet ist.
  11. Verbindungsmodul (M) gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, in dem die Aufnahmeeinheit (40) einen Verschlussmechanismus aufweist, mit dem die Aufnahmeeinheit (40) nach außen derart verschließbar ist, dass trotz beliebiger Bewegungen der Aufnahmeeinheit (40) im Raum die gespeicherten Fügeelemente (F) unverlierbar gehalten sind.
  12. Verbindungsmodul (M) gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, das bei nur einer Fügevorrichtung (10) mindestens zwei Aufnahmeeinheiten (40) in Kombination mit jeweils einer Ausrichteinheit (50), einer Vereinzelungseinheit (60) und einer Speichereinheit (70) aufweist.
  13. Verbindungsmodul (M) gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, in dem der Elementspeicher (30) mit einer Transportfläche (34), vorzugsweise eine Schütte, ausgestattet ist, sodass eine Menge ungeordneter und bevorzugt ungezählter Fügeelemente (F) als Schüttgut (32) der Aufnahmeeinheit (40) zuführbar ist.
  14. Verbindungsmodul (M) gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, in dem der Elementspeicher mit einer den Elementspeicher bewegenden Haltestruktur verbunden ist, so dass der Elementspeicher im Raum zu mindestens einer Nachfüllposition der Aufnahmeeinheit oder einer Nachfüllposition des Elementspeichers bewegbar ist.
  15. Elementzufuhrverfahren, insbesondere für ein Verbindungsmodul gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit dem einzelne Fügeelemente (F) aus einer ungeordneten Menge an Fügeelementen (F), insbesondere Schrauben, Nägel, Niete, einer automatisch bewegbaren Fügevorrichtung (10) einer Verbindungseinheit (V) zuführbar sind, in der die Fügevorrichtung (10) an einer die Fügevorrichtung bewegenden Haltestruktur befestigt ist, wobei das Elementzufuhrverfahren die folgenden Schritte aufweist: a. Bereitstellen (I) der ungeordneten Menge an Fügeelementen (F) als Schüttgut (32) in einem Elementspeicher (30), b. relatives Bewegen des Elementspeichers zu der Fügevorrichtung (10), so dass der Elementspeicher (30) und die Fügevorrichtung (10) in einer Nachfüllposition für Fügeelemente (F) benachbart zueinander positioniert sind, wobei der Elementspeicher relativ zu einer Aufnahmeeinheit der Verbindungseinheit bewegt wird oder wobei der Elementspeicher an einer konstanten Position im Raum angeordnet ist und die Fügevorrichtung zum Elementspeicher bewegt wird, c. Zuführen (III, IV) einer ungeordneten Menge an Fügeelementen (F) aus dem Elementspeicher (30) in eine Aufnahmeeinheit (40) des Verbindungsmoduls (M), wobei der Elementspeicher (30) und die Aufnahmeeinheit (40) nicht über eine Fügeelementleitung weder starr noch beweglich miteinander verbunden sind, d. Ausrichten der Fügeelemente (F) aus der ungeordneten Menge an Fügeelementen (F) aus der Aufnahmeeinheit (40) in einer Ausrichteinheit (50) in eine definierte Orientierung, e. Vereinzeln (X) mindestens eines der ausgerichteten Fügeelemente (F) derart, dass das einzelne ausgerichtete Fügeelement (F) an einer Fügestelle gefügt werden kann, und f. Fügen (XVI) des einzelnen ausgerichteten Fügeelements (F) in mindestens ein Bauteil (B) an einer Fügestelle.
  16. Elementzufuhrverfahren gemäß Patentanspruch 15, mit dem weiteren Schritt: Bewegen der Fügevorrichtung mit einem Roboter zu mindestens einer Nachfüllposition und/oder Bewegen des Elementspeichers mit einem Roboter und/oder einer Schwenk- oder Verfahrkonstruktion zu mindestens einer Nachfüllposition, so dass an der Nachfüllposition der Elementspeicher und die Aufnahmeeinheit derart benachbart zueinander angeordnet sind, dass die Fügeelemente aus dem Elementspeicher an die Aufnahmeeinheit übergeben werden können.
  17. Elementzufuhrverfahren gemäß Patentanspruch 15 oder 16, mit dem weiteren Schritt: Schütten (III) oder Fördern (IV) der ungeordneten Menge an Fügeelementen (F) aus einem Speicherraum mit einer Ausgabeöffnung in die Aufnahmeeinheit (40).
  18. Elementzufuhrverfahren gemäß Patentanspruch 17, mit dem weiteren Schritt: Öffnen (II) einer Verschlussklappe der Aufnahmeeinheit (40) automatisch oder durch eine Öffnungskonstruktion des Elementspeichers (30), die benachbart zur Ausgabeöffnung angeordnet ist, um nachfolgend die ungeordnete Menge an Fügeelementen (F) in die Aufnahmeeinheit (40) zu schütten oder zu fördern.
  19. Elementzufuhrverfahren gemäß einem der Patentansprüche 15 bis 18, mit dem weiteren Schritt: Aufnehmen (V) der ungeordneten Fügeelemente (F) in einem Aufnahmeraum (44) der Aufnahmeeinheit (40), Drehen (VI) des Aufnahmeraums und/oder Drehen einer Konstruktion im Aufnahmeraum oder Vibrieren des Aufnahmeraums oder Schwenken des Aufnahmeraums oder Kombinationen davon, sodass eine Mehrzahl von Fügeelementen (F) im Aufnahmeraum (44) orientiert wird, und Abgeben (VII) des mindestens einen Fügeelements (F) in orientiertem Zustand von der Ausrichteinheit (50).
  20. Elementzufuhrverfahren gemäß Patentanspruch 19, in dem der drehend angeordnete Aufnahmeraum (44) an einer Innenwand mindestens eine Orientierungsschikane umfasst, mit der zumindest ein Teil der Fügeelemente (F) ausrichtbar ist.
  21. Elementzufuhrverfahren gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche 15 bis 20, mit dem weiteren Schritt: Aufnehmen (VIII) der orientierten Fügeelemente (F) in einer Reihenanordnung in einer Staustrecke, vorzugsweise ein Profilschlauch (74) oder eine Schiene, aus der die Fügeelemente (F) einzeln oder gruppenweise der Fügevorrichtung (10) zuführbar sind.
  22. Elementzufuhrverfahren gemäß Patentanspruch 21, mit dem weiteren Schritt: Vorspannen (IX) der Fügeelemente (F) in der Staustrecke in Richtung Fügevorrichtung (10) mittels steuerbaren Luftdrucks, einem elektrischen oder elektromagnetischen oder einem mechanischen Stellglied (72).
  23. Elementzufuhrverfahren gemäß Patentanspruch 22, mit dem weiteren Schritt: Vereinzeln (X) der Fügeelemente (F) durch Freigeben von jeweils nur einem Fügeelement (F) aus der Staustrecke angrenzend an die Fügevorrichtung (10).
  24. Elementzufuhrverfahren gemäß Patentanspruch 19, mit dem weiteren Schritt: Zuführen (XI) des einzelnen aus dem Aufnahmeraum (44) abgegebenen Fügeelements (F) zur Fügevorrichtung (10) zum Vereinzeln und Auslösen des Fügens.
  25. Elementzufuhrverfahren gemäß einem der Patentansprüche 15 bis 18, aufweisend: nach vorhergegangenem Ausrichten der Fügeelemente (F) Überführen (XIII) der Fügeelemente (F) in eine Mehrkammerstruktur, in der jede Kammer nur ein ausgerichtetes Fügeelement (F) aufnimmt.
  26. Elementzufuhrverfahren gemäß Patentanspruch 25, in dem die Mehrkammerstruktur scheibenähnlich aufgebaut ist und eine Mehrzahl umfänglich angeordneter Kammern aufweist, aus denen die Fügeelemente (F) einzeln zur Fügevorrichtung (10) abgeführt werden.
  27. Elementzufuhrverfahren gemäß Patentanspruch 25, in dem die Mehrkammerstruktur ein bewegter Zahnriemen (70'") ist, dessen Zahnzwischenräume (76) eine Mehrzahl von Kammern zur Aufnahme jeweils nur eines Fügeelements (F) bilden, aus dem die Fügeelemente (F) einzeln zur Fügevorrichtung (10) abgeführt werden.
  28. Elementzufuhrverfahren gemäß einem der Patentansprüche 15 bis 18, mit dem weiteren Schritt: Aufnehmen (XIV) der ungeordneten Fügeelemente (F) in einem Aufnahmeraum (44) eines Vibrationsförderers, in dem die Aufnahmeeinheit (40) und die Ausrichteinheit (50) kombiniert sind, Vibrieren (XV) des Vibrationsförderers und Ausrichten von mindestens einem Fügeelement (F) durch den Vibrationsförderer.
  29. Elementzufuhrverfahren gemäß Patentanspruch 28, mit dem weiteren Schritt: Zuführen (XI) von einem einzelnen ausgerichteten Fügeelement (F) zur Fügevorrichtung (10) oder Zuführen (VIII) der ausgerichteten Fügeelemente (F) zu einer Staustrecke benachbart zur Fügevorrichtung (10).
  30. Elementzufuhrverfahren gemäß Patentanspruch 29, mit dem weiteren Schritt: mechanisch, elektrisch, elektromechanisch oder mittels Luftdruck Vorspannen (IX) der Fügeelemente (F) der Staustrecke für das Zuführen einzelner Fügeelemente (F) zur Fügevorrichtung (10).
  31. Elementzufuhrverfahren gemäß Patentanspruch 30, mit dem weiteren Schritt: Vereinzeln (X) der Fügeelemente (F) der Staustrecke angrenzend an die Fügevorrichtung (10) und Fügen (XVI) der vereinzelten Fügeelemente (F) durch die Fügevorrichtung (10).
  32. Elementzufuhrverfahren gemäß einem der Patentansprüche 15 bis 31, mit dem weiteren Schritt: Vorsehen zumindest eines ersten Sensors (80, 82, 84, 86) in der Aufnahmeeinheit (40) oder der Ausrichteinheit (50) und Erfassen einer aufgenommenen Masse an Fügeelementen (F) oder einer Anzahl ausgerichteter Fügeelemente (F).
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