EP1698411A2 - Verfahren und Vorrichtung zum Steuern/Regeln der Zustellbewegung eines Fügewerkzeuges - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Steuern/Regeln der Zustellbewegung eines Fügewerkzeuges Download PDF

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EP1698411A2
EP1698411A2 EP06003858A EP06003858A EP1698411A2 EP 1698411 A2 EP1698411 A2 EP 1698411A2 EP 06003858 A EP06003858 A EP 06003858A EP 06003858 A EP06003858 A EP 06003858A EP 1698411 A2 EP1698411 A2 EP 1698411A2
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EP
European Patent Office
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joining tool
robot
die
distance
joining
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06003858A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Jörg Lang
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Boellhoff Verbindungstechnik GmbH
Original Assignee
Boellhoff Verbindungstechnik GmbH
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J15/00—Riveting
    • B21J15/10—Riveting machines
    • B21J15/28—Control devices specially adapted to riveting machines not restricted to one of the preceding subgroups
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D39/00—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
    • B21D39/03—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of sheet metal otherwise than by folding
    • B21D39/031—Joining superposed plates by locally deforming without slitting or piercing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J15/00—Riveting
    • B21J15/02—Riveting procedures
    • B21J15/025—Setting self-piercing rivets

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for controlling / regulating the feed movement of a joining tool fastened to a robot, in particular a punch riveting tool or clinching tool (clinching tool).
  • Such joining tools are widely used in the automotive industry, for example, to connect body parts together.
  • body parts workpieces to be joined (body parts) in the production line certain position tolerances (for example, in the order of ⁇ 2mm) are subjected. It is therefore not easy for the positioning of the robot to move the joining tool precisely in the working position, in which the die of the joining tool rests against the workpieces to be joined.
  • a relatively complicated compensation slide between the joining tool and the workpiece which compensates for positional tolerances of the workpieces by a compensatory movement in the axial direction of the joining tool.
  • compensation slide are structurally complex, cumbersome to handle and expensive to manufacture. Despite everything, they do not always lead to the desired success of a gentle and shock-free application of the die of the joining tool to the workpieces to be joined.
  • the present invention has for its object to provide a method and apparatus for controlling / adjusting the feed movement of a fixed to a robot arm joining tool from a starting position to a working position in a structurally simple way a largely shock-free application of the die of the joining tool to the allow joining workpieces.
  • the joining tool fastened to the robot is moved by means of the positioning device of the robot from a starting position to a pre-position in which the die of the joining tool has a distance to the workpiece so that no collision between the joining tool and the workpieces can occur.
  • the distance between the die and the workpieces to be joined is then detected by means of a distance detection device in order to generate a corresponding distance signal.
  • the positioning device of the robot can then with the aid of the distance signal, the joining tool smoothly and smoothly in the working position, i. in contact with the workpieces, move.
  • the distance detection device is in particular a displacement measuring device, which preferably operates mechanically or opto-electronically, although resistive, capacitive or inductive working displacement measuring devices can also be used.
  • the movement of the joining tool from the pre-position to the working position can be controlled or regulated.
  • Attached to robots joining tools such as punch riveting and clinching tools usually have a C-frame, the upper leg carries an actuator with a plunger and the lower leg of a die.
  • the lower leg of the C-frame fastening means for attaching the joining tool has on the robot, which are arranged on the lower leg so that they allow a connection to the robot in the greatest possible proximity to the die. This ensures that the location of the Matrices relative to the workpieces when joining not or only slightly changed when the C-frame bends under the action of the joining forces, so that the lower and upper legs of the C-frame are pressed apart.
  • the punch riveting tool 2 shown schematically in FIG. 1 has in the usual way a C-frame 4 with an intermediate section 6, an upper arm 8 and a lower arm 10. On the upper arm 8 an actuating device 12 with a linearly displaceable joining punch 14 is provided.
  • the lower arm 10 carries a die 16 which lies on the same axis as the joining punch 14.
  • the joining tool 2 has fastening means 18, by means of which it can be fastened to a robot (not shown).
  • the configuration of the fastening means 18 will be explained in more detail below, in particular in connection with FIG. 6.
  • the joining tool 2 is used for joining at least one workpiece and in particular two or more workpieces W by means of punch rivets (not shown).
  • the workpieces W are by means of a clamping device fixed (not shown).
  • the workpieces W are body parts of a vehicle which are to be connected to one another in a production line.
  • the joining tool 2 is therefore provided with a device for controlling the feed movement of the joining tool fixed to the robot from an initial position to a working position in which the joining tool 2 can perform the joining operation on the workpieces W, i. in which the workpieces W rest against the die 16.
  • This device consists essentially of a distance detecting device 28 which is mounted on the C-frame 4 so that it can detect a distance a between the die 16 and the workpieces W to produce a distance signal in dependence on this distance a. This distance signal can then be used by the positioning device of the robot (not shown) to control the feed movement of the joining tool 2, as will be explained in more detail below.
  • the joining tool 2 attached to the robot is moved from a home position to a pre-position by means of the positioning device (not shown) of the robot, in which the joining tool 2 has a distance a from the workpieces W. in which, despite the positional tolerances of the workpieces W, no collision can occur between the joining tool 4 and the workpieces W (FIGS. 1 and 2).
  • the distance detecting device 28 detects the distance a between the top of the die 16 and the bottom of the workpieces W to produce a corresponding (electrical or electronic) distance signal. This distance signal is supplied to the positioning device (not shown) of the robot.
  • This positioning device is a conventional multi-axis position control or regulation of the robot, which permits precise positioning of the joining tool 2 and the like. in the direction of the common axis of the punch 14 and die 16 allows. Since such robotic attitude controls or regulations are known, this will not be discussed further.
  • the positioning device of the robot now moves the joining tool 2 as a function of the distance signal from the preliminary position (shown in FIGS. 1 and 2) into the working position in which the underside of the workpieces W abuts against the upper side of the die 16 (see FIG ).
  • This movement of the joining tool 2 can be controlled (open loop control) or regulated (closed loop control). In any case, there is a gentle and virtually shock-free application of the die 16 to the workpieces W, so that there is no risk of damage or deformation of the workpieces W.
  • the joining tool 2 can now perform a joining process in a conventional manner, by which the workpieces W are connected to each other.
  • the distance detection device 28 is designed as an optoelectronic path measuring device.
  • this is a laser displacement measuring device operating according to the triangulation method which directs a laser beam 30 at the workpieces W, receives a reflected beam which measures the time between sending and receiving the laser beam and deduces therefrom a distance signal corresponding to the distance a.
  • the distance detection device 28 is designed as a mechanical measuring device or scanning device. It comprises a probe element 32 in the form of a stylus, which is biased by a spring 34 in a scanning position.
  • the scanning element 32 is associated with a displacement sensor 36 which detects the position of the sensing element 32.
  • the scanning element 32 abuts against the workpieces (FIG. 4).
  • a distance signal can be generated, which is supplied to the positioning of the robot.
  • the positioning device of the robot then moves the joining tool into the working position in which the die 16 bears against the workpieces W (FIG. 5).
  • the distance detection device can also be designed differently, provided that it allows a sufficiently accurate detection of the distance a and can be integrated into the joining tool 2 in a structurally suitable manner.
  • the joining forces which are exerted on the die 16 by the joining die 14 via the workpieces W during the joining operation can lead to a bending of the C-frame, in which the upper leg 8 and the lower leg 10 of the C-frame 4 pressed apart and thus removed from each other. This would result in a change in position of the die 16 and the dot-dash line indicated Matrizenebene M, in which the workpieces W are, unless special measures to prevent a change in position of the die 16 and thus the workpieces W would be taken.
  • the fastening means 18 are attached to the lower leg 10 of the C-frame 4 so that the C-frame 4 is fixed to the robot in the greatest possible proximity to the die 16.
  • the fastening means 18 in the illustrated embodiment of FIG. 6 comprise a fastening arm 20 which can be fastened at its (in FIG. 6) right end to the robot (not shown) and whose left end is fixed to the lower leg 10 below the die 16.
  • the mounting arm 20 is fixed at its left end by a bearing pin 22 on the lower leg 10, while the mounting arm 20 in a central region by means of a bearing pin 24 and a slot 26 of the mounting arm 20 on the lower leg 10 to compensate for distance tolerances between the both pins 22 and 24 is mounted.
  • This type of attachment of the joining tool 2 to the robot in close proximity to the die 16 ensures that the position of the die 16 and thus the position of the die plane M and the workpieces W during the joining operation remain virtually unchanged and by the bending of the C-frame 4 are not or only slightly affected.
  • connection shown in Fig. 6 of the joining tool 2 on the robot is only an example and that there are numerous other ways to set the joining tool 2 as close to the matrizennah the robot.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Automatic Assembly (AREA)

Abstract

Bei dem Verfahren und der Vorrichtung zum Steuern/Regeln der Zustellbewegung eines Fügewerkzeuges wird das an einem Roboter befestigte Fügewerkzeug (2) aus einer Ausgangsposition in eine Vorposition bewegt, in der die Matrize (16) des Fügewerkzeugs (2) zu den zu fügenden Werkstücken (W) einen Abstand (a) hat. Der Abstand (a) wird dann mit Hilfe einer Abstandserfassungseinrichtung erfasst, um ein entsprechendes Abstandssignal zu erzeugen. Das Fügewerkzeug wird dann in Abhängigkeit von dem Abstandssignal durch die Positioniereinrichtung des Roboters präzise in die Arbeitsposition bewegt, in der die Matrize an dem Werkstück anliegt. Lagetoleranzen des stationär angeordneten Werkstückes können auf diese Weise ausgeglichen werden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern/Regeln der Zustellbewegung eines an einem Roboter befestigten Fügewerkzeuges, insbesondere eines Stanznietwerkzeuges oder Durchsetzfügewerkzeuges (Clinch-Werkzeuges).
  • Derartige Fügewerkzeuge werden vielfach in der Kraftfahrzeugindustrie eingesetzt, um beispielsweise Karosserieteile miteinander zu verbinden. Hierbei ist es unvermeidlich, dass die zu fügenden Werkstücke (Karosserieteile) in der Fertigungsstraße gewissen Lagetoleranzen (beispielsweise in der Größenordnung von ±2mm) unterworfen sind. Es ist daher für die Positioniereinrichtung des Roboters nicht einfach, das Fügewerkzeug präzise in die Arbeitsposition zu bewegen, in der die Matrize des Fügewerkzeuges an den zu fügenden Werkstücken anliegt.
  • Um ein möglichst stoßfreies Anlegen der Matrize des Fügewerkzeuges an den zu fügenden Werkstücken zu erreichen, wird beispielsweise ein relativ komplizierter Ausgleichsschlitten zwischen Fügewerkzeug und Werkstück vorgesehen, der durch eine Ausgleichsbewegung in Achsrichtung des Fügewerkzeuges Lagetoleranzen der Werkstücke ausgleicht. Derartige Ausgleichsschlitten sind jedoch konstruktiv aufwendig, umständlich in der Handhabung und teuer in der Herstellung. Trotz allem führen sie nicht immer zu dem gewünschten Erfolg eines sanften und stoßfreien Anlegens der Matrize des Fügewerkzeuges an den zu fügenden Werkstücken.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern/Regeln der Zustellbewegung eines an einem Roboterarm befestigten Fügewerkzeuges aus einer Ausgangsposition in eine Arbeitsposition anzugeben, die in konstruktiv möglichst einfacher Weise ein weitgehend stoßfreies Anlegen der Matrize des Fügewerkzeuges an den zu fügenden Werkstücken ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 definierte Verfahren und die in Anspruch 5 definierte Vorrichtung gelöst.
  • Erfindungsgemäß wird das am Roboter befestigte Fügewerkzeug mit Hilfe der Positioniereinrichtung des Roboters aus einer Ausgangsposition in eine Vorposition bewegt, in der die Matrize des Fügewerkzeuges zu dem Werkstück einen Abstand hat, so dass es zu keiner Kollision zwischen dem Fügewerkzeug und den Werkstücken kommen kann. Der Abstand zwischen der Matrize und den zu fügenden Werkstücken wird dann mittels einer Abstandserfassungseinrichtung erfasst, um ein entsprechendes Abstandssignal zu erzeugen. Die Positioniereinrichtung des Roboters kann dann mit Hilfe des Abstandssignals das Fügewerkzeug sanft und stoßfrei in die Arbeitsposition, d.h. in Anlage mit den Werkstücken, bewegen.
  • Dies ermöglicht einen Ausgleich von Lagetoleranzen der zu fügenden Werkstücke, ohne dass aufwendige Ausgleichsvorrichtungen wie z.B. Ausgleichsschlitten erforderlich sind. Da relativ große Lagetoleranzen der Werkstücke ausgeglichen werden können, ist eine extrem genaue Positionierung der Werkstücke nicht erforderlich; die Spannvorrichtungen für die Werkstücke können daher wesentlich vereinfacht werden.
  • Die Abstandserfassungseinrichtung ist insbesondere eine Wegmesseinrichtung, die vorzugsweise mechanisch oder opto-elektronisch arbeitet, wenngleich auch resistiv, kapazitiv oder induktiv arbeitende Wegmesseinrichtungen verwendet werden können. Die Bewegung des Fügewerkzeuges aus der Vorposition in die Arbeitsposition kann gesteuert oder auch geregelt erfolgen.
  • An Robotern befestigte Fügewerkzeuge wie Stanzniet- und Durchsetzfügewerkzeuge haben üblicherweise einen C-Rahmen, dessen oberer Schenkel eine Betätigungseinrichtung mit einem Fügestempel und dessen unterer Schenkel eine Matrize trägt. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der untere Schenkel des C-Rahmens Befestigungsmittel zum Befestigen des Fügewerkzeuges am Roboter aufweist, die am unteren Schenkel so angeordnet sind, dass sie eine Anbindung am Roboter in größtmöglicher Nähe zu der Matrize ermöglichen. Hierdurch wird erreicht, dass sich die Lage der Matrize relativ zu den Werkstücken beim Fügen nicht oder nur unwesentlich verändert, wenn sich der C-Rahmen unter der Wirkung der Fügekräfte aufbiegt, so dass der untere und obere Schenkel des C-Rahmens auseinandergedrückt werden.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
  • Anhand der Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine schematische Ansicht eines an einem Roboter befestigbaren Fügewerkzeuges in Form eines Stanznietwerkzeuges;
    • Fign. 2, 3 Detailansichten des Fügewerkzeuges in Fig. 1 in unterschiedlichen Betriebszuständen;
    • Fign. 4, 5 den Figuren 2, 3 entsprechende Ansichten eines abgewandelten Ausführungsbeispiels;
    • Fig. 6 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht des Fügewerkzeuges während eines Fügevorgangs.
  • Das in Fig. 1 schematisch dargestellte Stanznietwerkzeug 2 hat in üblicher Weise einen C-Rahmen 4 mit einem Zwischenabschnitt 6, einem oberen Arm 8 und einem unteren Arm 10. Am oberen Arm 8 ist eine Betätigungseinrichtung 12 mit einem linear verschiebbaren Fügestempel 14 vorgesehen. Der untere Arm 10 trägt eine Matrize 16, die auf derselben Achse wie der Fügestempel 14 liegt.
  • Da Aufbau und Funktionsweise derartiger Fügewerkzeuge grundsätzlich bekannt ist, wird hierauf nicht weiter eingegangen.
  • Das Fügewerkzeug 2 weist Befestigungsmittel 18 auf, durch die er an einem Roboter (nicht gezeigt) befestigbar ist. Die Ausgestaltung der Befestigungsmittel 18 wird weiter unten, insbesondere in Verbindung mit Fig. 6, genauer erläutert.
  • Das Fügewerkzeug 2 dient zum Fügen von mindestens einem Werkstück und insbesondere von zwei oder mehr Werkstücken W mittels Stanznieten (nicht gezeigt). Die Werkstücke W sind mittels einer Spannvorrichtung (nicht gezeigt) stationär festgelegt. Beispielsweise handelt es sich bei den Werkstücken W um Karosserieteile eines Fahrzeuges, die in einer Fertigungsstraße miteinander zu verbinden sind.
  • Beim Spannen und Festlegen der Werkstücke W variiert die Position der Werkstücke innerhalb gewisser Lagetoleranzen (beispielsweise ±2mm). Das Fügewerkzeug 2 ist daher mit einer Vorrichtung zum Steuern/Regeln der Zustellbewegung des am Roboter befestigten Fügewerkzeuges aus einer Ausgangsposition in eine Arbeitsposition versehen, in der das Fügewerkzeug 2 den Fügevorgang an den Werkstücken W ausführen kann, d.h. in der die Werkstücke W an der Matrize 16 anliegen. Diese Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Abstandserfassungseinrichtung 28, die am C-Rahmen 4 so angebracht ist, dass sie einen Abstand a zwischen der Matrize 16 und den Werkstücken W erfassen kann, um in Abhängigkeit von diesem Abstand a ein Abstandssignal zu erzeugen. Dieses Abstandssignal kann dann von der Positioniereinrichtung des Roboters (nicht gezeigt) dazu verwendet werden, die Zustellbewegung des Fügewerkzeuges 2 zu steuern bzw. zu regeln, wie im folgenden genauer erläutert wird.
  • Bei dem Verfahren zum Steuern/Regeln der Zustellbewegung des Fügewerkzeuges wird zunächst das am Roboter befestigte Fügewerkzeug 2 mit Hilfe der Positioniereinrichtung (nicht gezeigt) des Roboters aus einer Ausgangsposition in eine Vorposition bewegt, in der das Fügewerkzeug 2 zu den Werkstücken W einen Abstand a hat, bei dem es trotz der Lagetoleranzen der Werkstücke W zu keiner Kollision zwischen dem Fügewerkzeug 4 und den Werkstücken W kommen kann (Fig. 1 und 2).
  • Wenn das Fügewerkzeug 2 die Vorposition erreicht hat, erfasst die Abstandserfassungseinrichtung 28 den Abstand a zwischen der Oberseite der Matrize 16 und der Unterseite der Werkstücke W, um ein entsprechendes (elektrisches bzw. elektronisches) Abstandssignal zu erzeugen. Dieses Abstandssignal wird der Positioniereinrichtung (nicht gezeigt) des Roboters zugeführt.
  • Bei dieser Positioniereinrichtung handelt es sich um eine übliche Mehrachsen-Lagesteuerung bzw. -regelung des Roboters, welche eine präzise Positionierung des Fügewerkzeuges 2 u.a. in Richtung der gemeinsamen Achse von Fügestempel 14 und Matrize 16 ermöglicht. Da derartige Roboter-Lagesteuerungen bzw. -regelungen bekannt sind, wird hierauf nicht weiter eingegangen.
  • Die Positioniereinrichtung des Roboters bewegt nun das Fügewerkzeug 2 in Abhängigkeit von dem Abstandssignal aus der (in Fig. 1 und 2 dargestellten) Vorposition in die Arbeitsposition, in der die Unterseite der Werkstücke W an der Oberseite der Matrize 16 anliegt (s. Fig. 3). Diese Bewegung des Fügewerkzeuges 2 kann gesteuert (Open Loop Control) oder auch geregelt (Closed Loop Control) erfolgen. In jedem Fall kommt es zu einem sanften und praktisch stoßfreien Anlegen der Matrize 16 an den Werkstücken W, so dass keine Gefahr einer Beschädigung oder Verformung der Werkstücke W besteht.
  • Das Fügewerkzeug 2 kann nun in üblicher Weise einen Fügevorgang ausführen, durch den die Werkstücke W miteinander verbunden werden.
  • Bei dem in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Abstandserfassungseinrichtung 28 als opto-elektronische Wegmesseinrichtung ausgebildet. Es handelt sich hierbei insbesondere um eine nach dem Triangulationsverfahren arbeitende Laser-Wegmesseinrichtung, die einen Laserstrahl 30 auf die Werkstücke W richtet, einen reflektierten Strahl empfängt, die Zeit zwischen Abschicken und Empfangen des Laserstrahls misst und hieraus ein Abstandssignal entsprechend dem Abstand a ableitet.
  • Bei dem in den Figuren 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Abstandserfassungseinrichtung 28 als mechanische Messeinrichtung bzw. Abtasteinrichtung ausgebildet. Sie umfasst ein Tastelement 32 in Form eines Taststiftes, der von einer Feder 34 in eine Abtaststellung vorgespannt wird. Dem Abtastelement 32 ist ein Wegmesser 36 zugeordnet, der die Position des Abtastelementes 32 erfasst.
  • Wenn das Fügewerkzeug 2 seine Vorposition erreicht hat, liegt das Abtastelement 32 an den Werkstücken an (Fig. 4). Mit Hilfe des Wegmessers 36 kann ein Abstandssignal erzeugt werden, das der Positioniereinrichtung des Roboters zugeführt wird. Mit Hilfe des Abstandssignals bewegt dann die Positioniereinrichtung des Roboters das Fügewerkzeug in die Arbeitsposition, in der die Matrize 16 an den Werkstücken W anliegt (Fig. 5).
  • Es versteht sich, dass die Abstandserfassungseinrichtung auch anders ausgebildet sein kann, sofern sie eine ausreichend genaue Erfassung des Abstandes a erlaubt und in konstruktiv geeigneter Weise in das Fügewerkzeug 2 integriert werden kann.
  • Wie in Fig. 6 schematisch angedeutet ist, können die Fügekräfte, die während des Fügevorgangs vom Fügestempel 14 über die Werkstücke W auf die Matrize 16 ausgeübt werden, zu einem Aufbiegen des C-Rahmens führen, bei dem der obere Schenkel 8 und der untere Schenkel 10 des C-Rahmens 4 auseinandergedrückt und damit voneinander entfernt werden. Hierdurch käme es zu einer Lageänderung der Matrize 16 und der strichpunktiert angedeuteten Matrizenebene M, in der die Werkstücke W liegen, sofern nicht besondere Maßnahmen zum Verhindern einer Lageänderung der Matrize 16 und damit der Werkstücke W ergriffen würden.
  • Wie bereits eingangs erläutert, sind die Befestigungsmittel 18 am unteren Schenkel 10 des C-Rahmens 4 so angebracht, dass der C-Rahmen 4 am Roboter in größtmöglicher Nähe zur Matrize 16 festgelegt wird.
  • Die Befestigungsmittel 18 umfassen im dargestellten Ausführungsbeispiel der Fig. 6 einen Befestigungsarm 20, der an seinem (in Fig. 6) rechten Ende am Roboter (nicht gezeigt) befestigbar ist und dessen linkes Ende am unteren Schenkel 10 unterhalb der Matrize 16 festgelegt ist. Genauer gesagt, ist der Befestigungsarm 20 an seinem linken Ende durch einen Lagerbolzen 22 am unteren Schenkel 10 festgelegt, während der Befestigungsarm 20 in einem mittleren Bereich mittels eines Lagerbolzens 24 und eines Langlochs 26 des Befestigungsarmes 20 am unteren Schenkel 10 zum Ausgleich von Abstandstoleranzen zwischen den beiden Bolzen 22 und 24 gelagert ist.
  • Durch diese Art der Befestigung des Fügewerkzeugs 2 am Roboter in großer Nähe zur Matrize 16 wird erreicht, dass die Lage der Matrize 16 und damit die Lage der Matrizenebene M und der Werkstücke W während des Fügevorgangs praktisch unverändert bleiben und durch das Aufbiegen des C-Rahmens 4 nicht oder nur unwesentlich beeinträchtigt werden.
  • Es versteht sich, dass die in Fig. 6 dargestellte Anbindung des Fügewerkzeugs 2 am Roboter nur beispielhaft ist und dass es zahlreiche andere Möglichkeiten gibt, um das Fügewerkzeug 2 möglichst matrizennah am Roboter festzulegen.

Claims (12)

  1. Verfahren zum Steuern/Regeln der Zustellbewegung eines an einem Roboter befestigten Fügewerkzeuges aus einer Ausgangsposition in eine Arbeitsposition, in der das Fügewerkzeug einen Fügevorgang an mindestens einem stationär angeordneten Werkstück ausführt, wobei das Fügewerkzeug (2) einen Arbeitsstempel (14) und eine Matrize (16) aufweist und der Roboter mit einer Positioniereinrichtung versehen ist,
    bei welchem Verfahren
    a) das am Roboter befestigte Fügewerkzeug (2) mit Hilfe der Positioniereinrichtung des Roboters aus der Ausgangsposition in eine Vorposition bewegt wird, in der die Matrize (16) des Fügewerkzeuges (2) zu dem Werkstück (W) einen Abstand (a) hat,
    b) der Abstand (a) zwischen der Matrize und dem Werkstück mit Hilfe einer Abstandserfassungseinrichtung (28) erfasst wird, um ein entsprechendes Abstandssignal zu erzeugen, und
    c) das Fügewerkzeug (2) in Abhängigkeit von dem Abstandssignal durch die Positioniereinrichtung des Roboters in die Arbeitsposition bewegt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung des Abstandes (a) mechanisch oder opto-elektronisch erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Fügewerkzeugs (2) aus der Vorposition in die Arbeitsposition gesteuert erfolgt (Open Loop Control).
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Fügewerkzeuges (2) aus der Vorposition in die Arbeitsposition geregelt erfolgt (Closed Loop Control).
  5. Vorrichtung zum Steuern/Regeln der Zustellbewegung eines an einem Roboter befestigten Fügewerkzeuges aus einer Ausgangsposition über eine Vorposition in eine Arbeitsposition, in der das Fügewerkzeug einen Fügevorgang an mindestens einem stationär angeordneten Werkstück ausführt,
    welches Fügewerkzeug (2) einen C-Rahmen (4) mit einem Zwischenabschnitt (6), einem oberen Schenkel (8) und einem unteren Schenkel (10) aufweist, von denen der obere Schenkel (8) eine Betätigungseinrichtung (12) mit einem Fügestempel (14) und der untere Schenkel (10) eine Matrize (16) trägt,
    wobei die Vorrichtung eine Abstandserfassungseinrichtung (28) aufweist, die am C-Rahmen (4) so angebracht ist, dass sie in der Vorposition in Abhängigkeit von dem Abstand (a) zwischen der Matrize (16) und dem Werkstück (W) ein Abstandssignal erzeugt, und die mit der Positioniereinrichtung des Roboters verbindbar ist, so dass die Positioniereinrichtung des Roboters das Fügewerkzeug (2) in die Arbeitsposition bewegen kann.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandserfassungseinrichtung (28) am unteren Schenkel (10) des C-Rahmens (4) in Nähe der Matrize (16) angeordnet ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandserfassungseinrichtung (28) eine opto-elektronische Wegmesseinrichtung ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die opto-elektronische Wegmesseinrichtung eine nach der Triangulationsmethode arbeitende Laser-Wegmesseinrichtung ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandserfassungseinrichtung (28) eine mechanische Tasteinrichtung ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Tasteinrichtung ein federbelastetes Tastelement (32) zum Abtasten des Werkstücks (W) und einen Wegmesser (36) zum Erfassen der Position des Tastelementes (32) aufweist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Schenkel (10) des C-Rahmens (4) Befestigungsmittel (18) zum Befestigen des Fügewerkzeuges (2) am Roboter aufweist, welche am unteren Schenkel (10) des C-Rahmens so angeordnet sind, dass sie eine Anbindung des Fügewerkzeuges (2) am Roboter in größtmöglicher Nähe zu der Matrize (16) ermöglichen.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel (18) einen Befestigungsarm (20) aufweisen, der in Längsrichtung des unteren Schenkels (10) des C-Rahmens (4) verläuft und mit seinem vom Roboter abgewandten Ende unterhalb der Matrize (16) am unteren Schenkel (10) des C-Rahmens festgelegt ist.
EP06003858A 2005-03-02 2006-02-24 Verfahren und Vorrichtung zum Steuern/Regeln der Zustellbewegung eines Fügewerkzeuges Withdrawn EP1698411A2 (de)

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US (1) US20060200273A1 (de)
EP (1) EP1698411A2 (de)
JP (1) JP2006239856A (de)
DE (1) DE102005009526A1 (de)

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