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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Halten eines Montageteils, beispielsweise einer Schraube, in einem Fügewerkzeug.
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Bei Montageaufgaben in Großserienproduktionen besteht ein prinzipielles Bedürfnis nach Automatisierung, insbesondere für Fügeverbindungen. Um qualitativen Anforderungen zu entsprechen, werden die hergestellten Fügeverbindungen kontrolliert. Hierfür wurde beispielsweise die EC-Schraubtechnik entwickelt, bei der elektronisch kommutierte Elektromotoren eingesetzt werden. Die Steuerungsgrößen Drehwinkel und Drehmoment werden dabei während des Schraubvorgangs direkt über Sensoren oder indirekt aus anderen Parametern, beispielsweise der Stromaufnahme des Motors, ermittelt und zur Bewertung des Schraubvorgangs herangezogen. Mittels einer Steuer- und Auswerteelektronik kann der Schraubvorgang überwacht und dokumentiert werden.
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Auch bei Montageaufgaben an schwer erreichbaren Positionen ist eine Halterung des Montageteils im Fügewerkzeug wünschenswert. Nach Beendigung des Fügeprozesses muss die Halterung zudem einfach lösbar sein.
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Beispielsweise in der
DE 10 2012 108 476 A1 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Befestigung von Schrauben vorgeschlagen. Dabei wird die Position der Schraube vor und nach dem Befestigen gemessen und ausgewertet, um zu bestimmen, ob der Schraubenkopf fest auf der Setzoberfläche sitzt. Während der Befestigung wird die Schraube dabei mittels eines drehbar gelagerten Einsatzes gehalten, nachdem sie diesem von einer Schraubenzuführeinrichtung übergeben wurde. Nachteilig ist der hohe technische Aufwand für die Schraubenhalterung und die durch die Komplexität gegebene Fehleranfälligkeit.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Halten eines Montageteils in einem Fügewerkzeug vorzuschlagen, das eine sichere Halterung eines Montageteils gewährleistet, kostengünstig ist und eine geringe Anfälligkeit für Fehlfunktionen aufweist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft das Halten eines metallischen Montageteils in einem Fügewerkzeug. Das Fügewerkzeug hat dabei einen Aufnahmebereich zum Halten des Montageteils. Beispielsweise kann dieser Aufnahmebereich ein Bit eines Schraubwerkzeugs zur Aufnahme einer Schraube oder auch der Niethalter eines Nietwerkzeuges sein.
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In einem ersten Schritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Bereitstellung des Montageteils. Das Montageteil wird dabei dem Aufnahmebereich des Fügewerkzeuges zugeführt. Beispielsweise kann dies im einfachsten Fall per Hand durch Aufsetzen einer Schraube auf ein am Schraubwerkzeug befindliches Bit erfolgen. Für vollautomatische Lösungen kann auch eine automatische Zuführung des Montageteils vorgesehen sein.
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In einem Schritt b) erfolgt die Aktivierung eines Elektromagneten in unmittelbarer Nähe des Aufnahmebereiches des Fügewerkzeuges. In unmittelbarer Nähe bedeutet hier, dass das Magnetfeld des Elektromagneten in der Lage sein muss, eine Anziehungskraft auf ein im Aufnahmebereich befindliches Montageteil auszuüben. Durch den Elektromagneten wird das Montageteil mit dem Fügewerkzeug verbunden und auch in diesem gehaltert. Bei entsprechenden Montageteilen, wie beispielsweise Kreuzschlitzschrauben, erfolgt zudem vorteilhaft eine Zentrierung des Montageteiles im Fügewerkzeug.
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In einem letzten Schritt c) erfolgt nach Beendigung des Fügevorganges eine Deaktivierung des Elektromagneten. Durch die Deaktivierung ist es möglich, ohne Kraftaufwand das Werkzeug vom Montageteil zu lösen. Im einfachsten Fall wird beispielsweise durch das Ausschalten eines Schraubwerkzeugs der Elektromagnet mit deaktiviert.
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Bevorzugt erfolgt die Aktivierung des Elektromagneten gleichzeitig mit dem Beginn des Fügeprozesses, beispielsweise bei einem Schraubvorgang mit dem Start der Rotation. Bei einem manuell gestarteten Schraubvorgang kann vorteilhaft einfach der Elektromagnet durch den Schalter für den Schraubvorgang mit aktiviert werden. Diese gleichzeitige Aktivierung von Fügeprozess und Elektromagnet ist vorteilhaft besonders einfach in der Handhabung.
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Vorteilhaft wird das Montageteil magnetisch im Aufnahmebereich des Fügewerkzeuges gehalten, ein nach dem Stand der Technik bekannter Halter ist nicht notwendig. Weiterhin vorteilhaft ist das System kostengünstig, verschleißfrei und daher sehr wartungsarm.
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In einer bevorzugten Ausführungsform erkennt das Fügewerkzeug anhand geeigneter Parameter, ob der Fügeprozess erfolgreich beendet wurde. Beispielsweise bei einem Schraubvorgang könnten die Parameter das gewünschte Anzugsdrehmoment beziehungsweise der gewünschte Drehwinkel sein. Beim Nieten könnte ein Parameter die aufgebrachte Zugkraft sein. Werden die Parameter nicht erreicht, erfolgt keine Deaktivierung des Elektromagneten, wodurch das Fügewerkzeug nur mit größerem Kraftaufwand vom Montageteil lösbar ist. So kann auf einfache Art und Weise ein Fehler der Fügeverbindung erkannt werden. Bei einer vollautomatischen Anlage muss die Deaktivierung des Elektromagneten manuell durch einen Benutzer erfolgen, beispielsweise durch einen Schalter. Die fehlerhafte Fügeverbindung kann dann sofort nachgearbeitet werden oder für eine spätere Korrektur dokumentiert werden. Vorteilhaft kann eine fehlerhafte Fügeverbindung auf diese Art sehr einfach erkannt werden und das Verfahren kann auch in vollautomatisierten Prozessen eingesetzt werden.
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In einer bevorzugten Ausführung wird bei fehlender Erkennung der Beendigung des Fügevorganges ein Warnsignal abgegeben. Das Warnsignal kann dabei beispielsweise akustisch, optisch mittels einer Lampe oder eines Monitors generiert werden. Vorteilhaft wird so der Benutzer auf die fehlerhafte Fügeverbindung hingewiesen.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist das Fügewerkzeug ein Schraubwerkzeug mit einem Bit als Werkzeugaufsatz. Im Schritt a) wird dabei eine Schraube als Montageteil dem Bit zugeführt. Vorteilhaft ist eine Halterung der Schraube während des Schraubvorganges nicht notwendig. Bei Kreuzschlitzschrauben erfolgt zudem eine Zentrierung der Schraube in der Aufnahme.
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Weiterhin bevorzugt für die Ausgestaltung mit einem Schraubwerkzeug als Fügewerkzeug erfolgt im Schritt c) die Feststellung der Beendigung des Schraubvorganges durch Auswertung von Drehwinkel und/oder des Anzugsdrehmomentes. Vorteilhaft ist die Erfindung so in vollautomatisierten Prozessen einsetzbar.
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Das erfindungsgemäße Fügewerkzeug hat in unmittelbarer Nähe der Aufnahme des Montageteils einen Elektromagneten, wobei das Magnetfeld des Elektromagneten eine Kraft auf das Montageteil ausüben kann. Diese Kraft verbindet Montageteil und Werkzeug. Die Kraft kann vorteilhaft den Fügeprozess erleichtern, beispielsweise bei einer Verschraubung durch eine festere Verbindung Bit/Schraube, wodurch weniger Andruckkraft notwendig ist.
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Für die Erfindung ist es dabei unerheblich, ob die Energiezufuhr des Fügewerkzeuges mittels Elektrizität oder Druckluft oder einer anderen Energiequelle erfolgt. Falls das Fügewerkzeug elektrisch betrieben wird, beispielsweise ein Akkuschrauber, kann der Elektromagnet vorteilhaft über die gleiche Stromquelle mit betrieben werden. Sonst ist die Zuführung von Elektrizität notwendig, entweder über Kabel oder einen Akkumulator.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist das Montageteil eine Schraube und das Fügewerkzeug ein Schraubwerkzeug. Der Elektromagnet ist bevorzugt im nichtrotierenden beziehungsweise feststehenden Bereich des Schraubers angeordnet. Beispielsweise kann dies durch eine Umhausung des rotierenden Bereiches bis zum Bit erfolgen. Vorteilhaft wird so der Anschluss des Elektromagneten vereinfacht.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das Fügewerkzeug ein Nietwerkzeug.
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Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
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Die verschiedenen, in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 ein erfindungsgemäßes Schraubwerkzeug und
- 2 die Bitaufnahme des Schraubwerkzeugs.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes Schraubwerkzeug 1 mit elektrischem Antrieb zum Befestigen von Schrauben 2. Die Energiezufuhr des Schraubwerkzeugs 1 erfolgt über einen Akku. Das Schraubwerkzeug 1 hat einen Schalter 11 zum Starten und Beenden des Schraubvorganges. Zu Aufnahme einer Schraube 2 ist ein Bit 16 vorgesehen, das in einer Bitaufnahme 13 angeordnet ist. Die Bitaufnahme 13 befindet sich am Ende eines rotierenden Werkzeugteils 12, das bis zum Bereich der Bitaufnahme 13 von einem feststehenden Werkzeugteil 14 umgeben ist. Im Bereich des Bits 16 ist am feststehenden Werkzeugteil 14 ein Elektromagnet 15 in Form einer Spule angeordnet. Das Schraubwerkzeug 1 hat ein Steuergerät mit Sensorik, die es ermöglicht, das erzeugte Nenndrehmoment zu messen und die geleisteten Umdrehungen zur zählen.
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2 zeigt eine nähere Darstellung der Bitaufnahme 13 des Schraubwerkzeugs 1. Dabei ist der Schalter 11 betätigt, so dass der Elektromagnet 15 ein Magnetfeld 3 erzeugt. Das durch den Elektromagneten 15 erzeugte Magnetfeld 3 übt eine Anziehungskraft F auf eine im Bit 16 befindliche Schraube 2 aus.
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Bei Betätigung des Tasters 11 wird der Elektromotor des Schraubwerkzeugs 1 und der Elektromagnet 15 mit dem Akku des Schraubwerkzeugs 1 elektrisch verbunden. Während des Schraubvorgangs erfasst das Schraubwerkzeug 1 das aktuelle Drehmoment und zählt die Umdrehungen. Nach dem Einschrauben von sechs vollen Umdrehungen und dem Erreichen eines Nenndrehmomentes von 10 nm wird der Elektromagnet 15 deaktiviert und das Schraubwerkzeug 1 kann von der Schraube 2 gelöst werden.
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Erkennt das Schraubwerkzeug 1, dass das Nenndrehmoment nicht oder bereits nach fünf Umdrehungen erreicht wird (beispielsweise durch ein defektes Gewinde), wird der Elektromagnet 15 nicht deaktiviert. Der Benutzer erkennt daran die fehlerhafte Verschraubung, da ein Lösen des Schraubwerkzeugs 1 aus der Schraube 2 mit geringem Kraftaufwand nicht möglich ist. Der Elektromagnet 15 muss manuell durch einen weiteren Schalter deaktiviert werden. Anschließend kann die fehlerhafte Schraubverbindung nachgearbeitet oder auch dokumentiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schraubwerkzeug
- 11
- Schalter / Taster
- 12
- rotierender Werkzeugteil
- 13
- Bitaufnahme
- 14
- feststehender Werkzeugteil
- 15
- Elektromagnet
- 16
- Bit
- 2
- Schraube
- 3
- Magnetfeld
- F
- Anziehungskraft
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012108476 A1 [0004]
