EP3145657A1 - Verfahren zum verbinden von wenigstens zwei bauteilen sowie vorrichtung zum durchführen eines solchen verfahrens - Google Patents

Verfahren zum verbinden von wenigstens zwei bauteilen sowie vorrichtung zum durchführen eines solchen verfahrens

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EP3145657A1
EP3145657A1 EP15733620.7A EP15733620A EP3145657A1 EP 3145657 A1 EP3145657 A1 EP 3145657A1 EP 15733620 A EP15733620 A EP 15733620A EP 3145657 A1 EP3145657 A1 EP 3145657A1
Authority
EP
European Patent Office
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components
nail
industrial robot
joining element
speed
Prior art date
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Application number
EP15733620.7A
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French (fr)
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EP3145657B1 (de
Inventor
Daniel Kohl
Holger Schubert
Matthias Wagner
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Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Publication of EP3145657A1 publication Critical patent/EP3145657A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3145657B1 publication Critical patent/EP3145657B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • 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
    • 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
    • B21J15/285—Control devices specially adapted to riveting machines not restricted to one of the preceding subgroups for controlling the rivet upset cycle

Definitions

  • the invention relates to a method for connecting at least two components according to the preamble of patent claim 1 and a device for carrying out such a method according to the preamble of patent claim 5.
  • Apparatus for carrying out such a method are, for example, the
  • the at least two components are connected to one another by means of at least one joining element in the form of a nail, wherein the joining element is introduced into the components at a joint.
  • the nail is driven at a high speed into the components, the speed is between five and three hundred meters per second.
  • DE 10 2006 002 237 A1 also discloses a method for connecting a first component to at least one second component by means of at least one nail, which is introduced into the components at a joint.
  • the nail is driven at a speed in the components, the speed is between ten meters per second and one hundred meters per second.
  • DE 10 2010 006 404 A1 discloses a method for producing a nail connection between at least two non-pre-punched components in one
  • Joining area by means of a setting of a setting device substantially rotation freely introduced into the components nail known. It is provided that the nail is first driven in a first step by means of a sudden movement at high speed in the joining area only partially in the components to an intermediate position. Subsequently, the nail in a second step in the
  • CONFIRMATION COPY Components completely pressed into an end position.
  • the nail is pressed at a speed in the end position, the
  • Speed in the second process step is less than the speed in the first process step.
  • the nail may be formed as a bolt or setting bolt, wherein the known methods are also referred to as a bolt or bolt-fastening method. These methods are also known as Rivtac or Impact.
  • the known methods are also referred to as a bolt or bolt-fastening method. These methods are also known as Rivtac or Impact.
  • Object of the present invention is therefore to provide a method and an apparatus of the type mentioned, by means of which the components can be connected to each other in a particularly cost-effective and low-noise manner.
  • the joining element by means of an industrial robot at a speed of less than five meters per second is pressed into the components.
  • the invention is based on the finding that in the conventional, designed as a high-speed joining process method, the joining element with a very high
  • Speed which is also referred to as setting speed, is driven into the components, which complex and thus particularly costly systems, for example in the form of bolting systems are required.
  • the joining element designed, for example, as a nail at high speed into the components usually cost-intensive bolt guns and / or
  • Stiffness requirements for the components are particularly low.
  • the components can be particularly firmly connected to each other by means of the method according to the invention.
  • the cost of a sensor for monitoring the process compared to conventional methods can be kept low.
  • the invention also includes a device specified in the preamble of claim 5, wherein it is provided according to the invention for the realization of a low-cost and low-noise connection of the components, that the device is adapted to the joining element at a speed of less than five meters per second in to press in the components.
  • the joining element is, for example, a nail or a screw or a rivet, which is pressed into the components, so that the nail or the screw or the rivet penetrates the components.
  • the nail may be a bolt, which is also called a setting bolt.
  • the method is designed, for example, as a bolt-setting method in which the nail (bolt) is pressed into the components at a very low speed of less than five meters per second. This can be excessive
  • Vibrations and vibrations resulting from the vibrations are avoided.
  • a system by means of which the nail is pressed into the components particularly simple and thus be designed inexpensively.
  • Fig. 1 is a schematic and perspective side view of a
  • Industrial robot for carrying out a method for connecting at least two components, in which a joining element in the form of a Nail is pressed into the components by means of the robot at a speed of less than five meters per second;
  • Figure 2 is a schematic and perspective side view of an apparatus in the form of a drop tower for carrying out said method.
  • FIG. 3 in part a further schematic and perspective
  • FIG. 1 shows, in a schematic perspective side view, a device in the form of an industrial robot 10 for carrying out a method, in the context of which a first component having at least one second component, in particular one
  • the components are, for example, body components.
  • the industrial robot 10 has a base 12, via which the industrial robot 10 is fastened to a floor.
  • the base 12 via which the industrial robot 10 is fastened to a floor.
  • Industrial robots 10 include a plurality of robot arms 14, 16, 18 and 20, which are also referred to as axes or robot axes.
  • the industrial robot 10 includes a robot head 22 movably supported on the robot arm 20.
  • the robot arms 14, 16, 18, 20 and the robot head 22 are hinged to each other so as to be movable relative to each other.
  • a device not shown in Fig. 1 is arranged, so that this device can be moved by means of the industrial robot 10 in space around.
  • This makes it possible, for example, by means of the industrial robot 10, the components by means of at least one joining element in the form of a nail to each other, wherein the nail is introduced as part of the process by means of the industrial robot 10 at a joint in the components, that is pressed.
  • the components are arranged, for example, relative to each other, that the components at least in a respective
  • Overlap areas arranged so that the nail penetrates the overlapping areas.
  • the nail is pressed by means of the industrial robot 10 at a speed of less than five meters per second into the components.
  • this low speed which is also referred to as a set speed, excessive vibration of the components and resulting excessive
  • the nail is, for example, a bolt, which also as
  • the method is thus as a bolt or
  • Stud setting method is formed, in which the bolt but at a very low speed, that is driven particularly slowly into the components.
  • the industrial robot 10 represents an electric drive, by means of which the nail, which is also referred to as a tack, is pressed directly and slowly into the components.
  • a holder can be used to push the nail into the components.
  • a holder is a device for holding and separating the nail.
  • the holder has a predeterminable mass, wherein the holder and with this the nail is accelerated to a predeterminable speed of less than five meters per second. This makes it possible to drive the nail into the components, which constitute a composite component. As a result, the nail can be pressed with a particularly high energy in the components.
  • Such a holder can be arranged, for example, on the industrial robot 10, in particular on the robot head 22, so that the holder and the nail can be moved around in the space by means of the industrial robot 10. It can one of the
  • Industrial robot 10 decoupled and effected by the holding device movement of the nail can be realized.
  • the holder on a guide carriage by means of which the nail relative to the industrial robot 10 and thus at least in
  • a pneumatic or hydraulic press For driving the nail, for example, a pneumatic or hydraulic press can be used.
  • a pneumatic or hydraulic press can be used for driving the nail.
  • the use of an automated hammer, a pulse drive or a servo drive for pressing the nail is conceivable.
  • the driving of the joining element into the components can take place by means of at least two different joining devices.
  • the joining element in a first method step, can first be partially pressed into the components as far as an intermediate position by means of an automated hammer and then completely pressed into an end position in a second method step by means of an industrial robot.
  • FIG. 2 shows a device according to another embodiment, by means of which the nail can be driven into the components.
  • FIG. 2 shows one of the components which is designated by 24 in FIG. 2 in order to illustrate the driving in of the nail.
  • the device shown in Fig. 2 is designed as a drop tower 26.
  • the drop tower 26 comprises two guide elements, which in the present case are designed as guide rods 28.
  • the drop tower 26 comprises a guide carriage in the form of a
  • Guide plate 30 which has passage openings 32.
  • the guide rods 28 penetrate the corresponding passage openings 32, so that the guide plate 30 relative to the guide rods 28 translationally along the
  • Guide rods 28 is movable.
  • the joint at which the nail is pressed into the component 24 is designated 34 in FIG.
  • the nail is shown in Fig. 2 is particularly schematically and designated 36.
  • the guide plate 30 along the guide rods 28 of the component 24 moves away.
  • the guide plate 30 has a predeterminable mass.
  • the nail 36 also has a predeterminable mass.
  • the predeterminable mass of the nail 36 and the predeterminable mass of the guide plate 30 form a total mass.
  • the guide plate 30 and with this held on the guide plate 30 nail 36 are moved away from the component 24, that set a predetermined distance between the nail 36 and the component 24. This distance is adjusted such that the nail 36 a
  • the guide plate 30 is released so that the guide plate 30 and nail 36 are accelerated to the adjustable speed of less than five meters per second by gravity only.
  • gravity causes the guide plate 30 to drop with the nail 36, thereby providing the energy for the joining operation.
  • the guide plate 30 has a mass of three kilograms, wherein the specific height or the distance between the component 24 and the nail 36 is set, for example, to one meter.
  • Fig. 3 shows a further device 38 for pressing the nail 36 with a
  • a counter-holder 40 can be seen, on which the component 24 rests.
  • the counter-holder 40 is used so that the component 24 or the components can not escape the nail 36 in its driving direction, but the nail 36 can penetrate the components.
  • the nail 36 is pressed in the driving direction at a speed of less than five meters per second in the components, wherein the driving direction in Fig. 3 by a directional arrow 42nd
  • the device 38 may be formed as a pneumatic device, hydraulic device or electromechanical device.
  • the nail 36 is first on the device 38th
  • Joining element 36 can be used.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Manipulator (AREA)
  • Dovetailed Work, And Nailing Machines And Stapling Machines For Wood (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden eines ersten Bauteils (24) mit wenigstens einem zweiten Bauteil mittels zumindest eines Fügeelements (36), welches an einer Fügestelle (34) in die Bauteile (24) eingebracht wird, wobei das Fügeelement (36) mittels eines Industrieroboters (10) mit einer Geschwindigkeit von weniger als fünf Metern pro Sekunde in die Bauteile (24) eingedrückt wird.

Description

Verfahren zum Verbinden von wenigstens zwei Bauteilen sowie Vorrichtung zum
Durchführen eines solchen Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von wenigstens zwei Bauteilen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie eine Vorrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 5.
Ein solches Verfahren zum Verbinden von wenigstens zwei Bauteilen sowie eine
Vorrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens sind beispielsweise der
DE 10 2007 033 126 B4 als bekannt zu entnehmen. Bei dem Verfahren werden die wenigstens zwei Bauteile mittels zumindest eines Fügeelements in Form eines Nagels miteinander verbunden, wobei das Fügeelement an einer Fügestelle in die Bauteile eingebracht wird. Hierbei wird der Nagel mit einer hohen Geschwindigkeit in die Bauteile eingetrieben, wobei die Geschwindigkeit zwischen fünf und dreihundert Metern pro Sekunde liegt.
Auch die DE 10 2006 002 237 A1 offenbart ein Verfahren zum Verbinden eines ersten Bauteils mit wenigstens einem zweiten Bauteil mittels zumindest eines Nagels, welcher an einer Fügestelle in die Bauteile eingebracht wird. Hierbei wird der Nagel mit einer Geschwindigkeit in die Bauteile eingetrieben, wobei die Geschwindigkeit zwischen zehn Metern pro Sekunde und einhundert Metern pro Sekunde liegt.
Schließlich ist aus der DE 10 2010 006 404 A1 ein Verfahren zur Herstellung einer Nagelverbindung zwischen wenigstens zwei nicht vorgelochten Bauteilen in einem
Fügebereich mittels eines von einem Setzgerät im Wesentlichen drehungsfrei in die Bauteile eingebrachten Nagels bekannt. Dabei ist vorgesehen, dass der Nagel in einem ersten Verfahrensschritt zunächst mittels einer schlagartigen Bewegung mit hoher Geschwindigkeit im Fügebereich nur teilweise in die Bauteile bis in eine Zwischenstellung eingetrieben wird. Anschließend wird der Nagel in einem zweiten Verfahrensschritt in die
BESTÄTIGUNGSKOPIE Bauteile vollständig in eine Endstellung eingedrückt. Im zweiten Verfahrensschritt wird der Nagel mit einer Geschwindigkeit in die Endstellung eingedrückt, wobei die
Geschwindigkeit im zweiten Verfahrensschritt geringer als die Geschwindigkeit im ersten Verfahrensschritt ist.
Der Nagel kann als Bolzen oder Setzbolzen ausgebildet sein, wobei die bekannten Verfahren auch als Bolzensetzen oder als Bolzensetzverfahren bezeichnet werden. Diese Verfahren sind auch unter der Bezeichnung Rivtac oder Impact bekannt. Die
herkömmlichen Verfahren sind sehr kosten- und geräuschintensiv.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchen die Bauteile auf besonders kostengünstige und geräuscharme Weise miteinander verbunden werden können.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Um ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, mittels welchem die Bauteile auf besonders kostengünstige und geräuscharme Weise miteinander verbunden werden können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Fügeelement mittels eines Industrieroboters mit einer Geschwindigkeit von weniger als fünf Metern pro Sekunde in die Bauteile eingedrückt wird. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei den herkömmlichen, als Hochgeschwindigkeits- Fügeverfahren ausgebildeten Verfahren das Fügeelement mit einer sehr hohen
Geschwindigkeit, welche auch als Setzgeschwindigkeit bezeichnet wird, in die Bauteile eingetrieben wird, wobei hierzu komplexe und somit besonders kostenintensive Anlagen beispielsweise in Form von Bolzensetzanlagen erforderlich sind. Um das beispielsweise als Nagel ausgebildete Fügeelement mit der hohen Geschwindigkeit in die Bauteile einzutreiben, sind üblicherweise kostenintensive Bolzenschussgeräte und/oder
pulverkraftbetriebene Kartuschen erforderlich. Ferner kommt es aufgrund der hohen Geschwindigkeit üblicherweise zu Lautstärken von über 130 Dezibel. Diese hohe
Lautstärke wird durch Schwingungen erzeugt, die aus hohen Setzgeschwindigkeiten resultieren, mit denen das Fügeelement üblicherweise auf die Bauteile auftrifft. Aufgrund dieser hohen Lautstärken kommen üblicherweise kostenintensive und unflexible
Schallschutzkabinen zum Einsatz. Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Geschwindigkeit, das heißt die
Setzgeschwindigkeit des Fügeelements besonders gering ist, ist der Einsatz von kostenintensiven Anlagen und Schallschutzkabinen nicht erforderlich.
Darüber hinaus wurde herausgefunden, dass trotz des Einsatzes der nur sehr geringen Geschwindigkeit, mit der das Fügeelement in die Bauteile eingedrückt wird, die
Steifigkeitsanforderungen an die Bauteile besonders gering sind. Somit können die Bauteile mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders fest miteinander verbunden werden. Darüber hinaus kann der Aufwand einer Sensorik zum Überwachen des Verfahrens im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren geringgehalten werden.
Zur Erfindung gehört auch eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 5 angegebenen Art, wobei es zur Realisierung einer kostengünstigen und geräuscharmen Verbindung der Bauteile erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, das Fügeelement mit einer Geschwindigkeit von weniger als fünf Metern pro Sekunde in die Bauteile einzudrücken. Vorteilhafte Ausgestaltungen des
erfindungsgemäßen Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungen der
erfindungsgemäßen Vorrichtung anzusehen und umgekehrt.
Bei dem Fügeelement handelt es sich beispielsweise um einen Nagel oder um eine Schraube oder um einen Niet, welche(r) in die Bauteile eingedrückt wird, so dass der Nagel oder die Schraube oder der Niet die Bauteile durchdringt. Bei dem Nagel kann es sich um einen Bolzen handeln, welcher auch als Setzbolzen bezeichnet wird. Somit ist das Verfahren beispielsweise als ein Bolzensetzverfahren ausgebildet, bei welchem der Nagel (Bolzen) mit einer nur sehr geringen Geschwindigkeit von weniger als fünf Metern pro Sekunde in die Bauteile eingedrückt wird. Dadurch können übermäßige
Schwingungen und aus den Schwingungen resultierende Geräusche vermieden werden. Darüber hinaus kann eine Anlage, mittels welcher der Nagel in die Bauteile eingedrückt wird, besonders einfach und somit kostengünstig ausgestaltet werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
Fig. 1 eine schematische und perspektivische Seitenansicht auf einen
Industrieroboter zum Durchführen eines Verfahrens zum Verbinden von wenigstens zwei Bauteilen, bei welchem ein Fügeelement in Form eines Nagels mittels des Roboters mit einer Geschwindigkeit von weniger als fünf Metern pro Sekunde in die Bauteile eingedrückt wird;
Fig. 2 eine schematische und perspektivische Seitenansicht auf eine Vorrichtung in Form eines Fallturms zum Durchführen des genannten Verfahrens; und
Fig. 3 ausschnittsweise eine weitere schematische und perspektivische
Seitenansicht auf eine weitere Vorrichtung zum Durchführen des
Verfahrens, bei welchem das Fügeelement in Form des Nagels mit einer Geschwindigkeit von weniger als fünf Metern pro Sekunde in die Bauteile eingedrückt wird.
In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen perspektivischen Seitenansicht eine Vorrichtung in Form eines Industrieroboters 10 zum Durchführen eines Verfahrens, in dessen Rahmen ein erstes Bauteil mit wenigstens einem zweiten Bauteil, insbesondere eines
Kraftwagens, verbunden wird. Bei den Bauteilen handelt es sich beispielsweise um Karosseriebauteile. Der Industrieroboter 10 weist eine Basis 12 auf, über welche der Industrieroboter 10 an einem Boden befestigt wird. Darüber hinaus weist der
Industrieroboter 10 eine Mehrzahl von Roboterarmen 14, 16, 18 und 20 auf, welche auch als Achsen oder Roboterachsen bezeichnet werden.
Darüber hinaus umfasst der Industrieroboter 10 einen am Roboterarm 20 bewegbar gehaltenen Roboterkopf 22. Die Roboterarme 14, 16, 18, 20 und der Roboterkopf 22 sind gelenkig miteinander verbunden, so dass diese relativ zueinander bewegbar sind.
Am Roboterkopf 22 wird eine in Fig. 1 nicht dargestellte Vorrichtung angeordnet, so dass diese Vorrichtung mittels des Industrieroboters 10 im Raum umher bewegt werden kann. Dadurch ist es beispielsweise möglich, mittels des Industrieroboters 10 die Bauteile mittels wenigstens eines Fügeelements in Form eines Nagels miteinander zu verbinden, wobei der Nagel im Rahmen des Verfahrens mittels des Industrieroboters 10 an einer Fügestelle in die Bauteile eingebracht, das heißt eingedrückt wird. Vor dem Einbringen des Nagels werden die Bauteile beispielsweise derart relativ zueinander angeordnet, dass sich die Bauteile zumindest in einem jeweiligen
Überlappungsbereich gegenseitig überlappen. Dabei ist die Fügestelle in den
Überlappungsbereichen angeordnet, so dass der Nagel die Überlappungsbereiche durchdringt.
Um nun die Bauteile auf besonders kostengünstige und geräuscharme Weise
miteinander zu verbinden, ist es vorgesehen, dass der Nagel mittels des Industrieroboters 10 mit einer Geschwindigkeit von weniger als fünf Metern pro Sekunde in die Bauteile eingedrückt wird. Hierdurch können der Aufbau des Industrieroboters 10 sowie dessen Ansteuerung besonders einfach gehalten werden. Darüber hinaus können durch diese geringe Geschwindigkeit, welche auch als Setzgeschwindigkeit bezeichnet wird, übermäßige Schwingungen der Bauteile und daraus resultierende übermäßige
Geräusche vermieden werden.
Bei dem Nagel handelt es sich beispielsweise um einen Bolzen, welcher auch als
Setzbolzen bezeichnet wird. Das Verfahren ist somit als Bolzensetzen oder
Bolzensetzverfahren ausgebildet, bei welchem der Bolzen jedoch mit einer nur sehr geringen Geschwindigkeit, das heißt besonders langsam in die Bauteile eingetrieben wird. Der Industrieroboter 10 stellt dabei einen elektrischen Antrieb dar, mittels welchem der Nagel, welcher auch als Tack bezeichnet wird, direkt und langsam in die Bauteile eingedrückt wird.
Alternativ zum Industrieroboter 10 ist es denkbar, eine andere elektromechanische Vorrichtung zu verwenden, mittels welcher der Nagel in die Bauteile eingedrückt wird. Ferner ist es möglich, den Nagel (Fügeelement) mittels einer pneumatischen Vorrichtung oder einer hydraulischen Vorrichtung in die Bauteile einzudrücken oder den Nagel (Fügeelement) mittels einer beschleunigten Masse in die Bauteile einzudrücken.
Darüber hinaus kann zum Eindrücken des Nagels in die Bauteile eine Halterung verwendet werden. Bei einer solchen Halterung handelt es sich um eine Vorrichtung zum Halten und zum Vereinzeln des Nagels. Die Halterung weist eine vorgebbare Masse auf, wobei die Halterung und mit dieser der Nagel auf eine vorgebbare Geschwindigkeit von weniger als fünf Metern pro Sekunde beschleunigt wird. Dadurch ist es möglich, den Nagel in die Bauteile, welche einen Bauteilverbund darstellen, einzutreiben. Hierdurch kann der Nagel mit einer besonders hohen Energie in die Bauteile eingedrückt werden. Eine solche Halterung kann beispielsweise am Industrieroboter 10, insbesondere am Roboterkopf 22, angeordnet sein, so dass die Halterung und der Nagel mittels des Industrieroboters 10 im Raum umher bewegbar sind. Dabei kann eine vom
Industrieroboter 10 entkoppelte und durch die Haltevorrichtung bewirkbare Bewegung des Nagels realisiert werden. Beispielsweise weist die Halterung einen Führungsschlitten auf, mittels welchem der Nagel relativ zum Industrieroboter 10 und somit zumindest im
Wesentlichen unabhängig von diesem bewegt werden kann. Dadurch kann
beispielsweise realisiert werden, dass eine auf den Nagel beim Eintreiben dieses wirkende Kraft nicht auf den Industrieroboter 10 übertragen wird.
Zum Eintreiben des Nagels kann beispielsweise eine pneumatische oder hydraulische Presse verwendet werden. Darüber hinaus ist die Verwendung eines automatisierten Hammers, eines Impulsantriebs oder eines Servoantriebs zum Eindrücken des Nagels denkbar.
Das Eintreiben des Fügeelements in die Bauteile kann beispielsweise in einem
mehrstufigen Fügevorgang erfolgen. Zudem kann das Eintreiben des Fügeelements in die Bauteile mittels wenigstens zwei verschiedener Fügevorrichtungen erfolgen.
Beispielsweise kann das Fügeelement in einem ersten Verfahrensschritt zunächst mittels eines automatisierten Hammers nur teilweise in die Bauteile bis in eine Zwischenstellung eingedrückt werden und anschließend in einem zweiten Verfahrensschritt mittels eines Industrieroboters vollständig in eine Endstellung eingedrückt werden.
Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform, mittels welcher der Nagel in die Bauteile eingetrieben werden kann. In Fig. 2 ist zur Veranschaulichung des Eintreibens des Nagels eines der Bauteile dargestellt, welches in Fig. 2 mit 24 bezeichnet ist. Die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung ist als Fallturm 26 ausgebildet. Der Fallturm 26 umfasst zwei Führungselemente, welche vorliegend als Führungsstangen 28 ausgebildet sind. Ferner umfasst der Fallturm 26 einen Führungsschlitten in Form einer
Führungsplatte 30, welche Durchgangsöffnungen 32 aufweist. Dabei durchdringen die Führungsstangen 28 die korrespondierenden Durchgangsöffnungen 32, so dass die Führungsplatte 30 relativ zu den Führungsstangen 28 translatorisch entlang der
Führungsstangen 28 bewegbar ist.
Die Fügestelle, an welcher der Nagel in das Bauteil 24 eingedrückt wird, ist in Fig. 2 mit 34 bezeichnet. Darüber hinaus ist der Nagel in Fig. 2 besonders schematisch dargestellt und mit 36 bezeichnet. Um den Nagel 36 an der Fügestelle 34 in das Bauteil 24 einzudrücken, wird die
Führungsplatte 30 entlang der Führungsstangen 28 vom Bauteil 24 weg bewegt. Die Führungsplatte 30 weist eine vorgebbare Masse auf. Auch der Nagel 36 weist eine vorgebbare Masse auf. Die vorgebbare Masse des Nagels 36 und die vorgebbare Masse der Führungsplatte 30 bilden eine Gesamtmasse. Die Führungsplatte 30 und mit dieser der an der Führungsplatte 30 gehaltene Nagel 36 werden derart vom Bauteil 24 weg bewegt, dass ein vorgebbarer Abstand zwischen dem Nagel 36 und dem Bauteil 24 eingestellt. Dieser Abstand wird dabei derart eingestellt, dass der Nagel 36 eine
Geschwindigkeit von weniger als fünf Metern pro Sekunde aufweist, wenn er auf das Bauteil 24 auftrifft und dieses durchdringt.
Nachdem der Abstand eingestellt wurde, wird die Führungsplatte 30 losgelassen, so dass die Führungsplatte 30 und der Nagel 36 lediglich schwerkraftbedingt auf die einstellbare Geschwindigkeit von weniger als fünf Metern pro Sekunde beschleunigt werden. Mit anderen Worten wird bei dem Fallturm 26 über die Schwerkraft die Führungsplatte 30 mit dem Nagel 36 fallen gelassen, wodurch die Energie für den Fügevorgang bereitgestellt wird. Beispielsweise weist die Führungsplatte 30 eine Masse von drei Kilogramm auf, wobei die bestimmte Höhe beziehungsweise der Abstand zwischen dem Bauteil 24 und dem Nagel 36 beispielsweise auf einen Meter eingestellt wird.
Fig. 3 zeigt eine weitere Vorrichtung 38 zum Eindrücken des Nagels 36 mit einer
Geschwindigkeit von weniger als fünf Metern pro Sekunde. In Fig. 2 und 3 ist auch eine Gegenhalter 40 erkennbar, auf welchem das Bauteil 24 aufliegt. Der Gegenhalter 40 wird verwendet, damit das Bauteil 24 beziehungsweise die Bauteile nicht dem Nagel 36 in dessen Eintreibrichtung ausweichen können, sondern der Nagel 36 die Bauteile durchdringen kann. Mittels der Vorrichtung 38 wird der Nagel 36 in der Eintreibrichtung mit einer Geschwindigkeit von weniger als fünf Metern pro Sekunde in die Bauteile eingedrückt, wobei die Eintreibrichtung in Fig. 3 durch einen Richtungspfeil 42
veranschaulicht ist. Die Vorrichtung 38 kann als pneumatische Vorrichtung, hydraulische Vorrichtung oder elektromechanische Vorrichtung ausgebildet sein.
Im Rahmen des Verfahrens wird der Nagel 36 zunächst an der Vorrichtung 38
angeordnet und gehalten. Anschließend wird der Nagel 36 mittels der Vorrichtung 38 in der Eintreibrichtung in die Bauteile eingedrückt, wobei von den Bauteilen in Fig. 3 das mit 24 bezeichnete Bauteil erkennbar ist. Da aufgrund der geringen Setzgeschwindigkeit übermäßige Schwingungen und Geräusche vermieden werden, kann auch auf den Einsatz von kostenintensiven und unflexiblen Schallschutzwänden und Schallschutzkabinen verzichtet werden. In der Folge lässt sich auch eine besonders geringe Taktzeit realisieren, welche üblicherweise dadurch verlängert wird, dass Türen der Schallschutzkabinen geöffnet und/oder Drehtische gedreht oder Bauteilzuführungen bewegt werden müssen. Dies kann nun vermieden werden, so dass beispielsweise im Rahmen einer Massenproduktion in besonders kurzer Zeit eine besonders hohe Anzahl an Bauteilen miteinander verbunden werden können.
Neben dem in den Ausführungsbeispielen gezeigten Fügevorgang, bei dem ein erstes Bauteils 24 mit wenigstens einem zweiten Bauteil mittels zumindest eines Fügeelements 36, welches an einer Fügestelle 34 in die Bauteile 24 eingebracht wird, verbunden wird, wobei das Fügeelement 36 mittels eines Industrieroboters 10 mit einer Geschwindigkeit von weniger als fünf Metern pro Sekunde in die Bauteile 24 eingedrückt wird, können das Verfahren und die Vorrichtung 10, 26, 38 auch lediglich zum Nacharbeiten eines
Kopfüberstands bzw. eines nicht vollständig in die Bauteile 24 eingedrückten
Fügeelements 36 verwendet werden.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Verbinden eines ersten Bauteils (24) mit wenigstens einem zweiten Bauteil mittels zumindest eines Fügeelements (36), welches an einer Fügestelle (34) in die Bauteile (24) eingebracht wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Fügeelement (36) mittels eines Industrieroboters (10) mit einer Geschwindigkeit von weniger als fünf Metern pro Sekunde in die Bauteile (24) eingedrückt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Fügeelement (36) mittels des Industrieroboters (10) vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit von 0,01 Metern pro Sekunde bis 2 Metern pro Sekunde in die Bauteile (24) eingedrückt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Fügeelement (36) in einem mehrstufigen Fügevorgang in die Bauteile (24) eingedrückt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Fügeelement (36) in einem mehrstufigen Fügevorgang mittels wenigstens zwei verschiedener Fügevorrichtungen in die Bauteile (24) eingedrückt wird.
5. Industrieroboter (10) zum Verbinden eines ersten Bauteils (24) mit wenigstens einem zweiten Bauteil mittels zumindest eines Fügeelements (36), welches mittels des Industrieroboters (10) an einer Fügestelle (34) in die Bauteile (24) einbringbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Industrieroboter (10) dazu ausgebildet ist, das Fügeelement (36) mit einer Geschwindigkeit von weniger als fünf Metern pro Sekunde in die Bauteile (24) einzudrücken.
6. Industrieroboter (10) nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Industrieroboter (10) als eine pneumatische Vorrichtung oder eine hydraulische Vorrichtung oder eine elektromechanische Vorrichtung ausgeführt ist.
7. Industrieroboter (10) nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Industrieroboter (10) als ein Impulsantrieb oder ein Servoantrieb ausgeführt ist.
8. Industrieroboter (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
zum Eindrücken des Fügeelements (36) in die Bauteile (24) eine Halterung vorgesehen ist.
9. Industrieroboter (10) nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Halterung als eine Vorrichtung zum Halten und zum Vereinzeln des
Fügeelements (36) ausgeführt ist.
10. Industrieroboter (10) nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Halterung einen Führungsschlitten aufweist.
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