DE10258928A1

DE10258928A1 - Taumelfügevorrichtung

Info

Publication number: DE10258928A1
Application number: DE2002158928
Authority: DE
Inventors: Jochen Hain
Original assignee: Newfrey LLC
Current assignee: Newfrey LLC
Priority date: 2002-12-17
Filing date: 2002-12-17
Publication date: 2004-07-01
Also published as: WO2004054738A1; AU2003292220A1

Abstract

Es wird vorgeschlagen eine Vorrichtung (10; 114) zum Taumelfügen von wenigstens zwei plattenförmigen Werkstücken (52, 54), insbesondere Blechen, aneinander, mit einem Grundgestell (12; 115), einem Stempel (74), der mittels eines Axialantriebs (28, 30, 22; 118) entlang einer Fügehauptachse (56) auf die Werkstücke (52, 54) zu bzw. von diesen wegbewegbar ist und der mittels eines Taumelantriebs (28, 30, 34, 70; 110) in eine Taumelbewegung um die Fügehauptachse (56) herum versetzbar ist, und einem Gegenhalter (18) auf der dem Stempel (74) gegenüberliegenden Seite der Werkstücke (52, 54). DOLLAR A Dabei sind der Stempel (74) und wenigstens ein Taumelgetriebe (70) des Taumelantriebs (28, 30, 34, 70; 120) an einem Fügekopf (26; 116) gelagert, der an einem Ende eines ersten Armes (24) angeordnet ist, der sich quer zur Fügehauptachse (56) erstreckt, und dass der Gegenhalter (18) an einem Ende eines zweiten Armes (16) angeordnet ist, der sich quer zur Fügehauptachse (56) erstreckt, wobei der erste und der zweite Arm (24, 16) an dem Grundgestell (12; 115) gelagert sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Taumelfügen von wenigstens zwei plattenförmigen Werkstücken, insbesondere Blechen, aneinander, mit

– einem Grundgestell,
– einem Stempel, der mittels eines Axialantriebs entlang einer Fügehauptachse auf die Werkstücke zu bzw. von diesen weg bewegbar ist und der mittels eines Taumelantriebs in eine Taumelbewegung um die Fügehauptachse herum versetzbar ist, und
– einem Gegenhalter auf der dem Stempel gegenüberliegenden Seite der Werkstücke.

Eine derartige Taumelfügevorrichtung ist bekannt aus der DE 100 32 816 A1 .

Zum Fügen zweier plattenförmiger Werkstücke, insbesondere von Metallblechen, aneinander, sind diverse Verfahren bekannt.

Beispiele solcher Verfahren sind Punktschweißen, Nieten sowie das Bolzenschweißen. Im letzteren Fall wird an einem der Bleche eine Mutter aufgeschweißt und die Werkstücke werden aneinandergeschraubt.

Neben den klassischen Nietverfahren, bei denen die Werkstücke vorab mit Bohrungen zu versehen sind, ist seit einigen Jahren das sog. Stanznieten im Einsatz. Beim Stanznieten werden in der Regel Halbhohlniete, aber auch Hohlniete und Vollniete verwendet, die mittels eines Stempels in die zwei oder mehr Werkstücke hineingepresst werden, ohne dass vorher eine Bohrung gesetzt wird. Dabei biegt sich die hohlzylindrische Stirnseite des Nietelementes während des Fügevorganges auf und verbindet so die zwei Werkstücke "quasi formschlüssig". Obgleich es Stanznietelemente gibt, die durchgehend hohl ausgebildet sind (vgl. DE 100 32 816 A1 ), so werden derzeit überwiegend sog. Halbhohlnietelemente verwendet, deren Kopfseite geschlossen ist (vgl. beispielsweise DE 199 27 103 A1 ).

Ferner ist es bekannt, zwei plattenförmige Werkstücke mittels des sog. Durchsetzfügens ("Clinchen") zu verbinden. Dabei wird an dem unteren Werkstück eine Hohlmatrize als Gegenhalter ange ordnet. Von oben wird ein Stempel in die zwei Werkstücke hineingedrückt, so dass eine durch beide Werkstücke verlaufende Vertiefung darin eingepresst wird. Beispielhaft wird zu diesem Stand der Technik auf die Druckschriften DE 198 40 780 A1 , DE 199 29 778 A1 sowie DE 199 45 743 A1 verwiesen.

Schließlich ist als weitere Verbindungstechnik das sog. Taumelnietclinchen bekannt. Hierbei handelt es sich um eine Art Kombination des Taumelstanznietens und des Durchsetzfügens. Mittels eines Stempels wird dabei ein massives Vollelement in die Werkstückanordnung eingepresst, wobei an der Unterseite der Werkstückanordnung wiederum ein Gegenhalter angeordnet ist. Das Vollnietelement verbleibt in der umgeformten Werkstückanordnung als eine Art "verlorener Stempel". Hinsichtlich dieses Standes der Technik wird beispielhaft verwiesen auf die DE 101 02 712 A1 .

Die drei beschriebenen Fügeverfahren sind sämtlich quasi formschlüssige Verbindungen und gehören zu dem Gebiet der mechanischen Fügetechnik, auch umformtechnische Fügetechnologie genannt.

Die zum Herstellen der Fügeverbindung notwendigen Axialkräfte in Fügehauptrichtung sind dabei in der Regel beträchtlich. Für alle drei Verfahren sind daher Abwandlungen dieser Technologie entwickelt worden, bei denen der Stempel der Fügevorrichtung taumelartig bewegt wird. Hierdurch lassen sich die hohen Fügekräfte um ein Vielfaches reduzieren. Die oben angegebenen Dokumente arbeiten sämtlich nach dem Taumelverfahren.

Dabei ist es sowohl bekannt, den Stempel um einen Winkel in bezug auf die Fügehauptachse zu neigen und auf einer Kreisbahn um diese Achse rotieren zu lassen. Dies wird häufig auch als Taumelfügen bezeichnet. Bei einer anderen Ausführungsform beschreibt der Stempel eine Rosettenbahn (Hypozykloide), wobei als Taumelgetriebe häufig ein Planetengetriebe verwendet wird. Diese Technik wird auch als Orbitalfügen bezeichnet. Im vorliegenden Zusammenhang werden diese Arten von Bewegungen generell unter dem Begriff "Taumelfügen" zusammengefasst. Entscheidend ist dabei, dass der Stempel keine rein axiale Bewegung vollzieht, sondern sowohl eine Axialbewegung als auch eine Bewegung, bei der der Stempel bezüglich der Fügehauptachse geneigt ist.

Nichtsdestotrotz sind auch beim Taumelfügen die in Axialrichtung auftretenden Kräfte nicht unerheblich. Die bislang hergestellten Vorrichtungen sind von einer relativ massiven stationären Bauart. Zudem werden diese bekannten Taumelfügevorrichtungen in der Regel lediglich zur Verbindung von durchgehend ebenen Werkstücken verwendet. Sobald die plattenförmigen Bauelemente gebogen sind, gestaltet sich der Fügevorgang schwierig oder ist sogar unmöglich. Dies gilt insbesondere deswegen, weil die Taumelfügevorrichtungen im Bereich der Fügestelle recht voluminös aufbauen, insbesondere aufgrund des notwendigen Taumelgetriebes.

Schließlich sind die bekannten Vorrichtungen jeweils ausschließlich zum Taumelstanznieten, zum Clinchen oder zum Taumelnietclinchen ausgelegt. Der Fügevorgang selbst ist arbeitsaufwendig, da die jeweiligen Nietelemente in der Regel zunächst von Hand zu positionieren sind.

Demgegenüber ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Taumelfügevorrichtung anzugeben.

Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung durch die eingangs genannte Taumelfügevorrichtung gelöst, wobei der Stempel und wenigstens ein Taumelgetriebe des Taumelantriebs an einem Fügekopf gelagert sind, der an einem Ende eines ersten Armes angeordnet ist, der sich quer zur Fügehauptachse erstreckt, und wobei der Gegenhalter an einem Ende eines zweiten Armes angeordnet ist, der sich quer zur Fügehauptachse erstreckt, wobei der erste und der zweite Arm an dem Grundgestell gelagert sind.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Taumelfügevorrichtung ist es möglich, die Taumelfügevorrichtung universell zu verwenden.

Die obige Aufgabe wird ferner gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung durch die eingangs genannte Taumelfügevorrichtung gelöst, wobei der Stempel und wenigstens ein Taumelgetriebe des Taumelantriebs an einem Fügekopf gelagert sind, wobei der Fügekopf einen auf das obere plattenförmige Werkstück auf setzbaren Niederhalter aufweist, der mittels einer elastischen Einrichtung gegenüber dem Fügekopf in Fügehauptrichtung vorgespannt ist, und wobei das Taumelgetriebe oberhalb der elastischen Einrichtung angeordnet ist.

Mit dieser Ausführungsform ist das Taumelgetriebe an dem Fügekopf relativ weit von der Fügestelle entfernt angeordnet. Demzufolge baut der Fügekopf im Bereich der Fügestelle klein. Die Taumelfügevorrichtung kann folglich auch in Situationen verwen det werden, bei denen die plattenförmigen Werkstücke benachbart zu der Fügestelle gebogen sind.

Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die obige Aufgabe gelöst durch die eingangs genannte Taumelfügevorrichtung, wobei die Taumelfügevorrichtung zum Taumelfügen mittels Hilfsfügeelementen, wie z.B. Nietelementen, ausgebildet ist.

Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die obige Aufgabe durch die eingangs genannte Taumelfügevorrichtung gelöst, wobei der Stempel und wenigstens ein Taumelgetriebe des Taumelantriebs an einem Fügekopf gelagert sind und wobei an dem Grundgestell eine Mehrzahl unterschiedlicher Gegenstücke befestigbar ist, die für unterschiedliche Fügeverfahren ausgelegt sind, die Taumelstanznieten, Taumelclinchen und Taumelnietclinchen beinhalten.

Durch diese Maßnahme lässt sich die gleiche Grundvorrichtung für unterschiedliche Taumelfügeverfahren verwenden. Wenn der Taumelantrieb nicht gestartet wird, kann die Vorrichtung auch zum Stanznieten bzw. Clinchen verwendet werden.

Es versteht sich, dass die Erfindungen gemäß dem ersten bis vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise miteinander kombiniert werden können. Dabei sind beliebige Kombinationen von nur zwei oder auch mehr Aspekten der vorliegenden Erfindung möglich.

Bei der Taumelfügevorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es besonders bevorzugt, wenn der Axial antrieb in das Grundgestell integriert und dazu ausgelegt ist, den ersten Arm und den zweiten Arm aufeinander zu bzw. weg zu bewegen.

Durch diese Ausführungsform lässt sich die Masse und das Volumen des Fügekopfes verringern. Hierdurch lässt sich die Taumelfügevorrichtung auch an unzugänglicheren Stellen einsetzen. Durch die geringere Masse des Fügekopfes können die Arme bei gleicher Stabilität ebenfalls leichter ausgebildet werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Taumelantriebsmotor des Taumelantriebs in das Grundgestell integriert und über ein Koppelgetriebe mit dem Taumelgetriebe in dem Fügekopf gekoppelt.

Durch diese Ausführungsform wird die Masse und das Volumen des Fügekopfes noch weiter verringert, mit den sich daraus ergebenden Vorteilen.

Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn das Koppelgetriebe ein Umschlingungsgetriebe aufweist, das sich entlang des ersten Armes erstreckt.

Auf diese Weise kann die Motorleistung des Taumelantriebsmotors auf effiziente und gewichtssparende Weise zu dem Fügekopf übertragen werden.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung sind der erste Arm und der zweite Arm an dem Grundgestell starr miteinander gekoppelt.

Dabei sind der Taumelantrieb und der Axialantrieb vorzugsweise in den Fügekopf integriert.

Diese Ausführungsform ist konstruktiv günstig zu realisieren.

Insgesamt ist es bei dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung von Vorteil, wenn ein Axialantriebsmotor des Axialantriebs und ein Taumelantriebsmotor des Taumelantriebs durch denselben Motor gebildet sind.

Hierdurch kann die Taumelfügevorrichtung insgesamt ein geringeres Gewicht und geringeres Volumen erhalten. Dabei können geeignete Kupplungen und/oder Getriebe vorhanden sein, um die Leistung des Motors für den Axialantrieb und den Taumelantrieb zu verzweigen.

Von besonderem Vorzug ist es ferner, wenn ein Axialantriebsmotor des Axialantriebs ein Elektromotor ist.

Dieser lässt sich leicht ansteuern und benötigt zur Energiezufuhr lediglich ein elektrisches Versorgungsnetz.

Insgesamt ist es bei dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ferner von Vorteil, wenn das Grundgestell an einem Roboterarm eines Roboters festgelegt ist.

Hierdurch lässt sich die Taumelfügevorrichtung beispielsweise auch im industriellen Montagebereich, insbesondere bei der Kfz-Karosserieherstellung, einsetzen. Denn bei diesem Anwendungsgebiet ist es notwendig, die jeweilige Fügevorrichtung in beliebigen Raumlagen auch an unzugängliche Stellen zu versetzen.

Bei dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es von Vorteil, wenn die elastische Einrichtung ein Federpaket aufweist.

Hierdurch lässt sich die elastische Vorspannung des Niederhalters auf konstruktiv einfache Weise realisieren.

Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn der Stempel durch das Federpaket hindurchgeführt ist.

Durch diese Maßnahme ist es möglich, den Fügekopf im Bereich der Fügestelle besonders schlank auszubilden, so dass Fügeverbindungen auch an unzugänglichen Stellen realisierbar sind.

Bei dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es von Vorteil, wenn der Fügekopf eine Halteeinrichtung für ein Hilfsfügeelement aufweist.

Hierdurch ist es möglich, zunächst ein Hilfsfügeelement in dem Fügekopf mittels der Halteeinrichtung festzulegen. Das Hilfsfügeelement muss daher nicht von Hand zwischen Stempel und Werkstückanordnung positioniert werden.

Von besonderem Vorteil ist es dabei, wenn die Halteeinrichtung wenigstens zwei in Radialrichtung elastisch vorgespannte Backen aufweist, die dazu ausgelegt sind, radial an dem Hilfsfügeelement anzugreifen.

Durch die radial vorgespannten Backen ist es möglich, das Nietelement in der Halteeinrichtung zu halten, ohne dass die Halteeinrichtung motorisch zu bewegen ist.

Von besonderem Vorteil ist es dabei, wenn die Backen mittels eines elastischen Ringelementes vorgespannt sind, das an den Backen angreift, vorzugsweise von außen an den Backen.

Durch diese Maßnahme lässt sich die elastische Vorspannung der Backen auf konstruktiv einfache Weise realisieren.

Von besonderem Vorteil ist es bei dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ferner, wenn die wenigstens zwei Backen in Radialrichtung schwimmend gelagert sind.

Hierdurch wird erreicht, dass die Halteeinrichtung, und damit das Hilfsfügeelement, durch den Stempel zentriert werden kann. Ferner ermöglicht die schwimmende Lagerung, dass der durch die Halteeinrichtung, also zwischen den Backen hindurch tretende Stempel, Taumelbewegungen vollziehen kann, ohne die Halteeinrichtung zu beschädigen.

Ferner ist es von Vorteil, wenn die Backen einen Halteabschnitt für das Hilfsfügeelement aufweisen und wenn sich die Backen oberhalb des Halteabschnittes konisch aufweiten.

Hierdurch lässt sich zum einen alternativ zu der Stempelzentrierung oder zusätzlich hierzu die Halteeinrichtung zentrieren. Ferner ist das Einführen des Stempels von oben in die Halteeinrichtung hinein erleichtert.

Insgesamt ist es bei dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ferner von Vorteil, wenn der Fügekopf eine Zuführeinrichtung zum Zuführen von Hilfsfügeelementen in die Halteeinrichtung aufweist.

Durch diese Maßnahme lässt sich der Vorgang des Einsetzens eines Hilfsfügeelementes in die Halteeinrichtung automatisieren.

Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn die Zuführeinrichtung einen Kanal in den Fügekopf hinein aufweist, der oberhalb der Halteeinrichtung mündet.

Hierdurch ist es möglich, die Hilfsfügeelemente von oben in die Halteeinrichtung hinein einzuführen.

Bei der Ausführungsform mit radial vorgespannten Backen nimmt das Hilfsfügeelement dann den gleichen Weg in die Halteeinrichtung hinein wie der Stempel.

Dabei ist es ferner von Vorteil, wenn der Kanal von schräg oben auf die Halteeinrichtung zu ausgerichtet ist.

Hierdurch ist es möglich, die Hilfsfügeelemente von oben in die Halteeinrichtung in annähernd richtiger axialer Ausrichtung einzuführen. Es müssen keine Mittel vorhanden sein, um das Hilfsfügeelement innerhalb des Fügekopfes zu wenden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Zuführeinrichtung ein Zuführrohr auf, das in den Kanal einführbar ist.

Hierdurch ist es möglich, das Hilfsfügeelement lagerichtig geführt unmittelbar bis zu der Halteeinrichtung bzw. in die Halteeinrichtung hinein zu führen.

Dabei ist der Stempel entweder aus der Halteeinrichtung zurückziehbar. Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn der Stempel in einer Ruheposition des Fügekopfes von der Oberseite der Halteeinrichtung beabstandet ist, um das Hilfsfügeelement kollisionsfrei zuführen zu können. Hierbei wird der Stempel dann in die Halteeinrichtung eingeführt, indem der Niederhalter beim Aufsetzen auf die Werkstückanordnung relativ zu dem axial festgelegten Stempel versetzt wird.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Halteeinrichtung dazu ausgelegt, jeweils ein Hilfsfügeelement elastisch zu halten, wobei die Zuführeinrichtung Mittel aufweist, die dazu ausgelegt sind, jeweils ein Hilfsfügeelement stempelseitig in die Halteeinrichtung zu drücken.

Dies kann vorteilhafterweise dadurch erfolgen, dass die Mittel zum Drücken des Hilfsfügeelementes in die Halteeinrichtung als Druckluftmittel ausgebildet sind, insbesondere in Verbindung mit dem Zuführrohr.

Alternativ hierzu oder zusätzlich hierzu können die Mittel zum Drücken des Hilfsfügeelementes in die Halteeinrichtung auch einen Stößel aufweisen.

Durch einen Stößel lässt sich eine lagerichtige Einführung des Hilfsfügeelementes in die Halteeinrichtung konstruktiv einfach realisieren. Dabei kann vorzugsweise durch den dabei erfolgenden Versatzweg des Stößels auf einfache Weise erkannt werden, ob der Zuführvorganq tatsächlich erfolgreich war oder nicht.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn der Stößel in dem Zuführrohr verschieblich gelagert ist.

Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn der Stößel wenigstens abschnittsweise elastisch ausgebildet ist, insbesondere in Richtung quer zu seiner Längserstreckung.

Hierdurch ist es möglich, die Hilfsfügeelemente auch durch ein gekrümmtes Zuführrohr zuzuführen. Dabei kann der Stößel entweder insgesamt oder nur abschnittsweise elastisch ausgebildet sein, beispielsweise nur an einem vorderen Ende, an dem die Umlenkung von einem schrägen Zuführkanal auf die Fügehauptrichtung erfolgt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Stößel eine kalottenförmige Spitze auf.

Durch die kalottenförmige Spitze kann gewährleistet werden, dass die Hilfsfügeelemente bei der Umlenkung von einem schrägen Zuführkanal in die Fügehauptrichtung nicht verkanten. Mittels der kalottenförmigen Spitze kann beim Einführen in die Halteeinrichtung immer eine Axialkraft auf das Hilfsfügeelement übertragen werden, parallel zu der Fügehauptrichtung.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Taumelfügevorrichtung;
2 eine schematische Schnittansicht durch einen unteren Teil des Fügekopfes der Taumelfügevorrichtung der 1;
3 ein Detail III der 2;
3a eine der 3 entsprechende Darstellung mit einer alternativen Halteeinrichtung;
4 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Halteeinrichtung des Fügekopfes der 2;
5 eine Ansicht auf den Fügekopf der 2 von unten, bei geschlossener Halteeinrichtung;
6 eine der 5 entsprechende Ansicht, bei teilweise geöffneter Halteeinrichtung;
7 eine der 5 entsprechende Ansicht, bei geöffneter Halteeinrichtung;
8 eine schematische Schnittansicht durch ein Zuführrohr einer Zuführeinrichtung der Taumelfügevorrichtung der 1;
9 eine Seitenansicht eines alternativen Stempels für das Zuführrohr der 8;
10 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Taumelfügevorrichtung;
11 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Taumelfügevorrichtung; und
12 eine Schnittansicht der Zuführeinrichtung der Taumelfügevorrichtung der 1.
In 1 ist eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Taumelfügevorrichtung generell mit 10 bezeichnet.
Die Taumelfügevorrichtung 10 weist ein längliches Grundgestell 12 mit einem Gehäuse 14 auf.
Von dem Grundgestell 12 erstreckt sich ein erster Arm (im Folgenden zweiter Arm) 16, an dessen Ende ein Gegenhalter 18 (Matrize) festgelegt ist. Der Gegenhalter 18 ist auswechselbar, um verschiedene Taumelfügeverfahren durchführen zu können, einschließlich von Taumelnieten, Taumelclinchen, Taumelnietclinchen und Stanznieten.
An dem Grundgestell 12 ist ferner ein Verschiebeblock 20 in axialer Richtung verschieblich gelagert, und zwar mittels einer Linearführung 22. An dem Verschiebeblock 20 ist ein weiterer Arm 24 (im Folgenden erster Arm) 24 angebracht. Am Ende des ersten Armes 24 ist ein Fügekopf angeordnet, der in 1 generell mit 26 bezeichnet ist.
An dem Grundgestell 12 ist ein Motor 28, hier ein elektrischer Motor 28, angeordnet. Anstelle eines elektrischen Motors kann jedoch ein fluidischer Motor oder ähnliches vorgesehen sein.
Oberhalb des Motors 28 ist ein Getriebe 30 vorgesehen, das die Drehzahl des elektrischen Motors 28 übersetzt. Der Ausgang des Getriebes 30 ist mit dem Verschiebeblock 20 gekoppelt, so dass der Verschiebeblock 20 an der Linearführung 22 mittels des elektrischen Motors 28 versetzbar ist. Hierzu kann beispielsweise ein nicht dargestellter Spindeltrieb dienen. Axialbewegungen des Verschiebeblockes 20 führen zu Axialbewegungen 32 des Fügekopfes 26.
Die Antriebsleistung des elektrischen Motors 28 wird in dem Getriebe 30 ferner verzweigt auf einen Riemenantrieb, der einen Riemen 34 aufweist. Der Riemen 34 erstreckt sich parallel zu dem ersten Arm 24 und dient dazu, einem nachstehend noch beschriebenen Stempel des Fügekopfes 26 eine Taumelbewegung zu erteilen. Anstelle eines Riemenantriebes kann jede andere Art von Koppelgetriebe verwendet werden.
An dem Fügekopf 26 ist seitlich eine Zuführeinrichtung 36 vorgesehen. Die Zuführeinrichtung 36 weist ein schräg nach unten weisendes Zuführrohr 38 auf, das in ein Mundstück 40 des Fügekopfes 26 einführbar ist, wie es schematisch bei 39 angedeutet ist.
Die Zuführeinrichtung 36 weist ferner eine Zuführschnittstelle 42 auf, die mit einer herkömmlichen Zuführeinheit (nicht gezeigt) verbindbar ist. Die herkömmliche Zuführeinheit kann bei dem Fügevorgang zu verwendende Hilfsfügeelemente (z.B. Nietelemente) zu der Zuführeinrichtung 36 zuführen, beispielsweise mittels Druckluft.
An einer den Armen 16, 24 abgewandten Seite des Grundgestells 12 ist ferner eine Versorgungsschnittstelle 44 vorgesehen, über die die Taumelfügevorrichtung 10 mit Versorgungsleitungen und Steuerleitungen eines nicht näher dargestellten Steuersystems verbindbar ist.
Ferner ist in 1 ein Halter 46 gezeigt, an dem die Taumelfügevorrichtung 10 anbringbar ist. Der Halter 46 ist am Ende eines ein- oder mehrgliedrigen Roboterarms 50 eines Roboters 48 festgelegt, der in 1 schematisch dargestellt ist.
Mittels des Roboters 48, der über eine geeignete Steuerung verfügt, lässt sich die Taumelfügevorrichtung 10 als Montagewerkzeug verwenden, beispielsweise bei der Karosseriefertigung für Kraftfahrzeuge.
Bei 52 und 54 sind zwei plattenförmige Werkstücke in Form von Blechen gezeigt, beispielsweise zwei an einer Fahrzeugkarosserie zu verbindende Bleche aus Metall, die beispielsweise aus Stahl oder Aluminium bestehen können. Mittels des Roboters 48 wird die Taumelfügevorrichtung 10 zu einem gewünschten Fügeort 55 verfahren, so, dass der Fügekopf 26 oberhalb des oberen Werkstückes 52 und der Gegenhalter 18 unterhalb des unteren Werkstückes 54 angeordnet sind. Dabei wird die Lage der Taumel fügevorrichtung 10 mittels des Roboters 48 so gesteuert, dass eine durch den Fügekopf 26 und den Gegenhalter 18 verlaufende Fügehauptachse 56 am Fügeort 55 senkrecht auf den Werkstücken 52, 54 steht.
Der eigentliche Fügevorgang wird durchgeführt, indem der Fügekopf 26 mittels des Verschiebeblockes 20 auf den Gegenhalter 18 zu abgesenkt wird.
Gleichzeitig mit dieser Axialbewegung 32 des Fügekopfes 26 wird ein in dem Fügekopf 26 angeordneter Stempel mittels des Taumelantriebes (über Motor 28 und Riemen 34) in eine Taumelbewegung versetzt. Alternativ kann die Taumelbewegung des Stempels auch zeitversetzt erfolgen, also eine bestimmte Zeit nach dem Einleiten der Axialbewegung und/oder ab dem Überschreiten bestimmter Kraftgrenzen (die sich beispielsweise mittels des Motorstromes ermitteln lassen).
Nachstehend wird der Fügekopf 26 an Hand des Anwendungsbeispieles Taumelstanznieten erläutert. Es versteht sich jedoch, dass allein durch Austauschen des Gegenhalters 18 der Fügekopf 26 auch für andere Taumelfügeverfahren verwendbar ist, beispielsweise für Taumelclinchen oder Taumelnietclinchen.
Durch die Taumelbewegung werden, wie oben erläutert, die Axialkräfte beim Fügevorgang heruntergesetzt. Dies hat zur Folge, dass die Taumelfügevorrichtung 10 insgesamt leichter und weniger voluminös ausbildbar ist. Demzufolge kann ein Roboter 48 mit geringeren Leistungsanforderungen zum Einsatz kommen. Außerdem sind die am Fügeort auftretenden Spannungen kleiner als bei einer Standardfügeverbindung, die rein axial durchgeführt wird. Durch die geringeren Fügekräfte ist es möglich, die Arme 16, 24 weniger steif auszuführen. Demzufolge können die Arme 16, 24 mit geringerer Masse ausgebildet werden. Alternativ oder zusätzlich hierzu können die Arme 16, 24 länger ausgebildet sein, so dass sich eine größere Rachentiefe ergibt.
Die Länge der Arme kann beispielsweise im Bereich von wenigstens 40 cm, insbesondere wenigstens 50 cm liegen. Hierdurch lassen sich Fügevorgänge auch an relativ unzugänglichen Stellen, insbesondere mit einem relativ großen Abstand des Fügeortes 55 von einer Kante der Werkstücke 52, 54 durchführen.
Durch die Anordnung des Motors 28 im Bereich des Grundgestells 12 und dadurch, dass der Fügekopf 26 mittels des Verschiebeblockes 20 an dem Grundgestell 12 bewegt wird, ergibt sich eine schlanke bzw. flache Bauform des Fügekopfes 26. Auch dies trägt dazu bei, dass Fügeverbindungen an nur schwer zugänglichen Stellen durchgeführt werden können, z.B. im Automobilbau im Inneren der Karosserie.
2 zeigt das untere Ende des Fügekopfes 26 in einer Schnittdarstellung.
Der Fügekopf 26 weist einen Gehäuseabschnitt 60 von im wesentlichen hohlzylindrischer Ausgestaltung auf. An dem Gehäuseabschnitt 60 ist ein Niederhalter 62 axial verschieblich gelagert. Der Niederhalter 62 ist dazu ausgelegt, mit seiner Stirnseite 64 das obere Werkstück 52 zu kontaktieren.
Dabei ist der Niederhalter 62 mittels eines oberhalb des Niederhalters 62 im Inneren des Gehäuseabschnittes 60 angeordneten Federpaketes 66 in Fügehauptrichtung 56 auf den Gegenhalter 18 zu vorgespannt. Das Federpaket 66 kann beispielsweise ein Paket aus Tellerfedern mit mittiger Ausnehmung sein. Alternativ kann es sich um eine Schraubenfeder o.ä. handeln. Der Niederhalter kann auch durch hydraulische oder pneumatische Mittel angedrückt werden.
Wenn bei einem Axialhub des Fügekopfes 26 der Niederhalter 62 mit seiner Stirnseite 64 das obere Werkstück 52 kontaktiert, erfolgt bei fortgesetztem Hub des Fügekopfes 26 eine Ausweichbewegung des Niederhalters 62 in den Gehäuseabschnitt 60 hinein, gegen die Kraft des Federpaketes 66. Dies ist schematisch bei 68 gezeigt.
Oberhalb des Federpaketes 66 weist der Fügekopf 26 ein Taumelgetriebe 70 auf, das in herkömmlicher Weise beispielsweise als Hohlradgetriebe oder als Planetenradgetriebe ausgebildet sein kann.
Ein Abtrieb des Taumelgetriebes 70 ist mit einem sich generell axial nach unten erstreckenden Stempel 74 verbunden. Das Taumelgetriebe 70 erteilt dem Stempel 74 eine Taumelbewegung 72 um die Fügehauptachse 56 herum.
Der Stempel 74 durchsetzt das Federpaket 66, ohne dieses zu berühren. Eine Stirnseite 76 des Stempels 74 ist in einer Ausgangs- bzw. Ruhelage (in 2 gezeigt) des Niederhalters 62 von einem in dem Fügevorgang zu verwendenden Stanznietelement 78 beabstandet angeordnet. In dieser Ausgangs- bzw. Ruhelage des Niederhalters 62 ist der Stempel 74 koaxial zur Fügehauptachse angeordnet.
Hierdurch ist es möglich, das Stanznietelement 78 mittels des Zuführrohrs 38 zuzuführen, das über einen in 2 nicht näher bezeichneten Kanal in das Mundstück 40 eingeführt wird.
Der Bereich des Mundstückes 40 des Niederhalters 62 ist in 3 in größerer Genauigkeit dargestellt.
Das dort gezeigte Stanznietelement 78 ist als Halbhohlniet ausgebildet, mit einem sich nach vorne erstreckenden Hohlzylinderabschnitt 79 und einem Kopfabschnitt 80, dessen Kopffläche als geschlossene Fläche ausgebildet ist, an der die Stirnseite 76 des Stempels 74 angreifen kann.
Das Stanznietelement 78 ist in dem Mundstück 40 mittels einer Halteeinrichtung 82 gehalten.
Die Halteeinrichtung 82 (s. auch 4) weist vier annähernd in einer Kreisform angeordnete Backen 84 auf. Die Backen 84 sind in einem Hohlraum 86 des Mundstückes 40 in Radialrichtung schwimmend gelagert. Die Backenelemente 84 weisen außenumfänglich eine gemeinsame Ringnut 89 auf, in die ein elastisches Ringelement, beispielsweise ein Federring 88, eingelegt ist. Durch den Federring 88 werden die Backen 84 in radialer Richtung nach innen zusammengedrückt, lassen sich jedoch auch elastisch radial nach außen bewegen, wie es in 4 schematisch angedeutet ist.
Die Backen 84 weisen jeweils einen inneren Halteabschnitt 90 auf. Die Halteabschnitte 90 sind dazu angepasst, den Kopfabschnitt 80 des Stanznietelementes 78 zwischen sich elastisch zu halten.
Unterhalb des Halteabschnittes 90 weisen die Backen 84 jeweils einen nach innen tretenden Vorsprung auf, die gemeinsam eine Ringnase 91 bilden. Der Hohlzylinderabschnitt 79 durchsetzt die Ringnase 91 berührungsfrei; er kann aber auch an der Ringnase 91 anliegen. Die Ringnase 91 verhindert jedoch, dass ein in der Halteeinrichtung 82 gehaltenes Stanznietelement 78 nach unten durchrutscht.
Oberhalb des Halteabschnittes 90 bilden die Backen 84 gemeinsam einen sich nach oben hin konisch aufweitenden Einführabschnitt 92. Das Mundstück 40 weist an seinem den Backen 84 zugekehrten Ende einen in den Einführabschnitt 92 hineinragenden Zentrierkranz mit kegelstumpfförmiger Außenfläche auf. Die Backen 84 liegen an dem Zentrierkranz 93 an, wenn sie durch den Federring 88 in die in 5 gezeigte Position gebracht werden. Demzufolge zentrieren sich die Backen 84 an dem Zentrierkranz 93.
Zwischen dem Halteabschnitt 90 und dem Einführabschnitt 92 bilden die Backen 84 ferner einen nach innen vortretenden Ringvorsprung 94. Der Ringvorsprung 94 übergreift den Kopfabschnitt 80 des Stanznietelementes 78 und verhindert so, dass dieses aus der Halteeinrichtung 82 nach oben entweicht, beispielsweise bei auf den Kopf gestellten Fügekopf 26.
Oberhalb der Halteeinrichtung 82 weist das Mundstück 40 einen sich nach oben hin konisch aufweitenden Innenraum 96 auf. Der Innenraum 96 mündet zu der Halteeinrichtung 82 hin in einem zylindrischen Führungsabschnitt 98.
Der den Führungsabschnitt 98 bildende Gehäuseabschnitt weist axiale Vorsprünge auf, an denen sich die Halteeinrichtung 82 im Ruhezustand mit ihrem Einführabschnitt 92 von selbst zentriert.
In der dargestellten Ruheposition ist die Stirnseite 76 des Stempels 74 deutlich oberhalb des Führungsabschnittes 98 angeordnet. An dem Mundstück 40 ist ein von schräg oben in den Innenraum 96 führender Zuführkanal 100 vorgesehen, über den das Zuführrohr 38 in den Innenraum 96 einführbar ist, ohne mit dem Stempel 74 zu kollidieren.
3a zeigt eine alternative Ausführungsform eines Mundstückes 40a. Der Aufbau und die Wirkungsweise des Mundstückes 40a entsprechen der Ausführung des Mundstückes 40 der 3. Zur Lagerung von zylindrischen Hilfsfügeelementen 78a weist die Halteeinrichtung 82a geänderte Backen 84a auf. Deren Innenkontur einschließlich des Halteabschnittes 90a, des Ringvorsprunges 91a und der Ringnase 94a ist so angepasst, dass nunmehr jeweils ein zylindrisches Hilfsfügeelement 78a elastisch gehalten werden kann.
Der Vorgang des Zuführens eines Stanznietelements 78 in die Halteeinrichtung 82 wird im Folgenden an Hand der 3 und 4 sowie der 5 bis 7 erläutert.
Ausgehend von der Darstellung der 3 sei angenommen, dass sich in der Halteeinrichtung 82 kein Stanznietelement 78 befindet. Im Folgenden wird das Zuführrohr 38 von schräg oben über den Zuführkanal 100 in den Innenraum 96 eingeführt, wie es schematisch bei 101 gezeigt ist. Sobald ein in 3 gezeigtes Ende des Zuführrohres 38 über der Halteeinrichtung 82 liegt, wird ein Stanznietelement 78 über das Zuführrohr 38 zugeführt. Dabei wird zunächst dessen Hohlzylinderabschnitt 79 zwischen die Backen 84 eingeführt, ggf. zentriert durch den Einführabschnitt 92 (vgl. 5).
Sobald der Kopfabschnitt 80 an dem Einführabschnitt 92 anliegt, weiten sich die Backen 84 radial nach außen elastisch auf, wie es in 6 gezeigt ist. Durch weiteres Ausüben von Zuführdruck von oben auf das Stanznietelement 78 schnappt dieses schließlich hinter den Ringvorsprung 94. Die Backen 84 werden mittels des Federringes 88 radial nach innen zusammengedrückt und halten so den Kopfabschnitt 80 zwischen sich fest. Anschließend wird das Zuführrohr 38 wieder aus dem Zuführkanal 100 zurückgezogen, um den Weg für den Stempel 74 freizumachen.
Bei dem anschließenden Fügevorgang wird, wie bereits oben erläutert, der Fügekopf 26 auf die Werkstückanordnung 52, 54 zu bewegt, bis die Stirnseite 64 des Niederhalters 62 auf dem oberen Werkstück 52 auftrifft. Bei Fortsetzen der Axialbewegung 32 wird der Niederhalter 62 nach innen in den Gehäuseabschnitt 60 hineingedrückt, so dass die Lage des von der Halteeinrichtung 82 gehaltenen Stanznietelementes 78 in Bezug auf die Werkstückanordnung 52, 54 konstant bleibt. Durch den weiteren Axialhub wird der Stempel 74 weiter nach unten abgesenkt, bis er schließlich, geführt durch den Führungsabschnitt 98, auf den Einführabschnitt 92 der Backen 84 auftrifft. Hierbei werden die Backen 84 wiederum radial auf geweitet. Dabei gibt der Halteabschnitt 90 das Stanznietelement 78 frei, so dass dieses nach unten durch eine Öffnung 102 durchrutscht und auf dem oberen Werkstück 52 zu liegen kommt. Bei Fortsetzen der Axialbewegung berührt schließlich die Stirnseite 76 des Stempels 74 die Ober seite des Kopfabschnittes 80, wobei die Backen 84 in einem aufgeweiteten Zustand bleiben, wie es schematisch in 7 gezeigt ist.
Anschließend erfolgt der oben bereits beschriebene Fügevorgang, mit Fortsetzen der Axialbewegung und kombinierter Taumelbewegung des Stempels 74. Das Mundstück 40 weist die untere Öffnung 102 auf, so dass der Stempel 74 sich bis auf die Oberseite des oberen Werkstückes 52 bewegen kann, um das Stanznietelement 78 bündig in die Werkstückanordnung 52, 54 zu fügen. Dabei bildet der Gegenhalter 18 eine Matrize für den Fügevorgang.
Wie es insbesondere in den 3 und 4 erkennbar ist, verjüngt sich das auf das Stanznietelement 78 einwirkende Ende des Stempels 74 von der Stirnseite 76 ausgehend nach oben in Richtung hin zur Stempelmitte. Die Verjüngung ist dabei in dem Bereich des Stempels 74 ausgebildet, der in den Halteabschnitt 90 eindringt. Die Verjüngung ist dabei vorzugsweise so groß gewählt, dass der Endabschnitt des Stempels 74 während der Taumelbewegung die Backen 84 nicht oder nur geringfügig bewegt. Hierdurch werden die Backen 84 geschont und Verschleiß wird vermieden.
Nach erfolgtem Fügevorgang wird der Fügekopf 26 mittels des Motors 28 von der Werkstückanordnung 52, 54 abgehoben, wobei das Federpaket 66 den Niederhalter 62 wieder in die Ruheposition versetzt, die in 2 gezeigt ist.
8 zeigt in größerer Genauigkeit das Zuführrohr 38. Generell ist es möglich, Stanznietelemente 78 über das Zuführrohr 38 mittels Druckluft in die Halteeinrichtung 82 zu fördern.
Bei der vorgestellten Ausführungsform werden die Stanznietelemente 78 jedoch durch einen Stößel 104 in die Halteeinrichtung 82 hineingedrückt, der in dem Zuführrohr 38 verschieblich ist.
Der Stößel 104 weist an seinem vorderen Ende eine kalottenförmige Spitze 106 auf, um zu gewährleisten, dass die Stanznietelemente 78 bei dem Übergang von der schrägen Ausrichtung des Zuführrohrs 38 in die axiale Ausrichtung in der Halteeinrichtung 82 nicht verkanten.
Hierzu ist das Zuführrohr 38 an seinem vorderen Ende mit einer geeigneten Abbiegung versehen, die in 8 mit 108 bezeichnet.
9 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Stößels 104'. Der Stößel 104' weist an seinem vorderen Bereich einen in Querrichtung elastischen Abschnitt 110 auf, an dessen vorderem Ende eine kalottenförmige Spitze 106 angeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, auch stärkere Biegungen 108 eines Zuführrohrs 38 mittels des Stößels 104' zu durchfahren.
10 schließlich zeigt eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Taumelfügevorrichtung 114.
Die Taumelfügevorrichtung 114 weist ein Grundgestell 115 auf, von dem aus sich ein unterer Arm 16' (zweiter Arm) und ein oberer Arm 24' (erster Arm) starr erstrecken.
Der zweite Arm 16' ist ähnlich aufgebaut wie der Arm 16 der Taumelfügevorrichtung 10.
Der erste Arm 24 ist, wie gesagt, starr an dem Grundgestell 115 festgelegt. An dem Ende des ersten Arms 24 ist ein Fügekopf 116 angeordnet, der sowohl einen Axialantrieb 118 zum axialen Bewegen des Stempels 74 (Setzvorschub und Setzkraft) als auch einen Taumelantrieb 120 aufweist, der dazu ausgelegt ist, den Stempel 74 über einen Winkelkopf 119 in eine Taumelbewegung zu versetzen. Der Taumelantrieb 120 und der Winkelkopf 119 bewegen sich beim Fügevorgang mit.
Die Ausführungsform in 10 kann genau so wie die Taumelfügevorrichtung 10 der 1 an einem Roboter 48 montiert werden.
Der Axialantrieb 118 kann als elektrisch angetriebene Spindel ausgebildet sein.
11 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform einer Taumelfügevorrichtung 124.
Die Taumelfügevorrichtung 124 weist ein Grundgestell 126 auf, das eine untere C-Bügelhälfte 128 und eine obere C-Bügelhälfte 130 aufweist. Die Bügelhälften 128, 130 sind parallel zur Fügerichtung gegeneinander versetzbar. Hierzu dient ein Gestellmotor 132, der einen Schnellvorschub einrichten kann. Mit ihm werden die beiden Bügelhälften 128, 130 aufeinander zu und voneinander weg bewegt. Hierdurch ist es möglich, unterschiedliche Öffnungsweiten der Bügelhälften 128, 130 einzustellen. Der Gestellmotor 132 treibt einen Linearantrieb 136 an. Führungen 134 verhindern ein Verdrehen der C-Bügelhälften 128, 130. Außerdem nehmen sie die durch die Setzkraft verursachten Momente auf.
In 12 ist die Zuführeinrichtung 36 der 1 im Schnitt dargestellt.
Die Zuführeinrichtung 36 weist ein Gehäuse 140 auf, das an dem Niederhalter 62 des Fügekopfes 26 befestigt und mit Hilfe eines Lagerabschnittes 142 an dem Gehäuseabschnitt 60 gleitend gelagert ist. In dem Gehäuse 140 ist ein Empfänger 144 beweglich gelagert. An dem Empfänger 144 ist ein gebogener Zuführkanal 146 angebracht, der an seinem freien Ende die Zuführschnittstelle 42 für den Anschluss einer flexiblen Leitung zur Zuführung von Hilfsfügeelementen 78 aufweist. Der Empfänger 144 ist fest mit dem Zuführrohr 38 verbunden, das in dem Gehäuse 140 längs beweglich gelagert ist.
Auf der dem Zuführrohr 38 entgegengesetzten Seite und koaxial zu diesem ist der Empfänger 144 mit einem Zylinderrohr 148 verbunden. Das Zylinderrohr 148 enthält den Stößel bzw. Ladestift 104 und einen Kolben 150 zum Bewegen des Ladestiftes 104. Über Anschlüsse 152, 154 ist der Kolben 150 auf entgegengesetzten Seiten mit einem Antriebsfluid, z.B. Druckluft, beaufschlagbar.
In dem Gehäuse 140 ist parallel zu dem Zylinderrohr 148 eine Zylinderbohrung 156 vorgesehen. In der Zylinderbohrung 156 befindet sich ein weiterer Kolben 158 mit einer Kolbenstange 160, die in dem Gehäuse 140 geführt an dem Empfänger 144 befestigt ist. Durch Beaufschlagung mit einem Arbeitsfluid, z.B. Druckluft, das über einen Anschluss 162 zuführbar ist, ist der Kolben 158 gegen die Kraft einer Druckfeder 164 in Richtung des Empfängers 144 bewegbar.
Die Zuführung eines Hilfsfügeelementes 78 erfolgt bei der Zuführeinrichtung 36 in mehreren Stufen.
In der ersten Stufe wird das Hilfsfügeelement 78 aus Richtung des Pfeils 165 kommend mittels Druckluft durch den Zuführkanal 146 in den Empfänger 144 gefördert. In dem Empfänger 144 wird das Hilfsfügeelement 78 durch einen Anschlag 166 und ein federndes Sperrelement 168 vor dem Ende 106 des Ladestiftes 104 festgehalten.
In der nächsten Stufe wird der Kolben 158 mit Druck beaufschlagt. Hierdurch verschiebt er den Empfänger 144 und die mit diesem verbundenen Teile gegenüber dem Gehäuse 140 in Richtung des Pfeils 165. Hierdurch dringt das Zuführrohr 38 in den Kanal 100 des Mundstückes 40 ein und gelangt mit seiner Austrittsöffnung über die Halteeinrichtung 42 in dem Mundstück 40.
In der dritten Stufe wird über den Anschluss 154 der Kolben 150 mit Druck beaufschlagt, so dass dieser das Hilfsfügeelement 78 mit Hilfe des Ladestiftes 104 bis in die Halteeinrichtung 82 hineinschiebt.
In der vierten Stufe wird der Anschluss 162 mit einem drucklosen Raum verbunden und der Empfänger 144 wird durch die Feder 164 in die dargestellte Ausgangslage zurückbewegt. Ferner wird durch Druckbeaufschlagung des Anschlusses 152 und durch Verbinden des Anschlusses 154 mit einem drucklosen Raum der Kolben 150 zusammen mit dem Ladestift 104 in die dargestellte Ausgangsposition zurückgefahren.
Sobald der Ladestift 104 seine Ausgangslage erreicht hat, wird das nächste Hilfsfügeelement 78 über die Schnittstelle 42 zugeführt.
Es versteht sich, dass die Zuführeinrichtung 36 auch bei den Taumelfügevorrichtungen 114 bzw. 124 der 10 und 11 verwendet werden kann.
Es versteht sich ferner, dass die erfindungsgemäßen Taumelfügevorrichtungen 10, 114, 124 dann, wenn der Stempel 74 auch in eine mit der Fügehauptrichtung 56 ausgerichtete Position verbracht werden kann (z.B. beim Orbitalfügen), gleichermaßen dazu geeignet sind, Standardfügeverbindungen (z.B. Standardstanznietverbindungen, Standardclinchverbindungen, Standardclinchnietverbindungen) auszuführen.

Claims

Vorrichtung (10; 114) zum Taumelfügen von wenigstens zwei plattenförmigen Werkstücken (52, 54), insbesondere Blechen, aneinander, mit – einem Grundgestell (12; 115), – einem Stempel (74), der mittels eines Axialantriebs (28, 30, 22; 118) entlang einer Fügehauptachse (56) auf die Werkstücke (52, 54) zu bzw. von diesen weg bewegbar ist und der mittels eines Taumelantriebs (28, 30, 34, 70; 120) in eine Taumelbewegung um die Fügehauptachse (56) herum versetzbar ist, und – einem Gegenhalter (18) auf der dem Stempel (74) gegenüberliegenden Seite der Werkstücke (52, 54), dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (74) und wenigstens ein Taumelgetriebe (70) des Taumelantriebs (28, 30, 34, 70; 120) an einem Fügekopf (26; 116 gelagert sind, der an einem Ende eines ersten Armes (24) angeordnet ist, der sich quer zur Fügehauptachse (56) erstreckt, und dass der Gegenhalter (18) an einem Ende eines zweiten Armes (16) angeordnet ist, der sich quer zur Fügehauptachse (56) erstreckt, wobei der erste und der zweite Arm (24, 16) an dem Grundgestell (12; 115) gelagert sind.
Taumelfügevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialantrieb (28, 30, 22) in das Grundgestell (12) integriert und dazu ausgelegt ist, den ersten Arm (24) und den zweiten Arm (16) aufeinander zu bzw. voneinander weg zu bewegen.
Taumelfügevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Taumelantriebsmotor (28) des Taumelantriebs (28, 30, 34, 70) in das Grundgestell (12) integriert ist und über ein Koppelgetriebe (30, 34) mit dem Taumelgetriebe (70) in dem Fügekopf (26) gekoppelt ist.
Taumelfügevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelgetriebe (30, 34) ein Umschlingungsgetriebe (34) aufweist, das sich entlang des ersten Armes (24) erstreckt.
Taumelfügevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Arm (24') und der zweite Arm (16') an dem Grundgestell (115) starr miteinander gekoppelt sind.
Taumelfügevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Taumelantrieb (120) und der Axialantrieb (118) in den Fügekopf (116) integriert sind.
Taumelfügevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 – 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Axialantriebsmotor (28) des Axialantriebs (28, 30, 22) und ein Taumelantriebsmotor (28) des Taumelantriebs (28, 30, 34, 70) durch den selben Motor (28) gebildet sind.
Taumelfügevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 – 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Axialantriebsmotor (28) des Axialantriebs (28, 30, 22; 118) ein Elektromotor ist.
Taumelfügevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 – 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundgestell (12) an einem Roboterarm (50) eines Roboters (48) festgelegt ist.
Taumelfügevorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und insbesondere nach einem der Ansprüche 1 – 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (74) und wenigstens ein Taumelgetriebe (70) des Taumelantriebs (28, 30, 34, 70; 120) an einem Fügekopf (26; 116) gelagert sind, dass der Fügekopf (26; 116) einen auf das obere plattenförmige Werkstück (52) aufsetzbaren Niederhalter (62) aufweist, der mittels einer elastischen Einrichtung (66) gegenüber dem Fügekopf (26) in Fügehauptrichtung (56) vorgespannt ist, und dass das Taumelgetriebe (70) oberhalb der elastischen Einrichtung (66) angeordnet ist.
Taumelfügevorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Einrichtung (66) ein Federpaket (66) aufweist.
Taumelfügevorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (74) durch das Federpaket (66) hindurch geführt ist.
Taumelfügevorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und insbesondere nach einem der Ansprüche 1 – 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Taumelfügevorrichtung (10; 114) zum Taumelfügen mittels Hilfsfügeelementen, wie z.B. Nietelementen, ausgebildet ist.
Taumelfügevorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Fügekopf (26; 116) eine Halteeinrichtung (82) für ein Hilfsfügeelement (78) aufweist.
Taumelfügevorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (82) wenigstens zwei in Radialrichtung elastisch vorgespannte Backen (84) aufweist, die dazu ausgelegt sind, radial an dem Fügehilfselement (78) anzugreifen.
Taumelfügevorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Backen (84) mittels eines elastischen Ringelementes (88), das an den Backen (84) angreift, elastisch vorgespannt sind.
Taumelfügevorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Backen (84) in Radialrichtung schwimmend gelagert sind.
Taumelfügevorrichtung nach einem der Ansprüche 15 – 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Backen (84) einen Halteabschnitt (90) für das Hilfsfügeelement (78) aufweisen und dass die Backen (84) sich oberhalb des Halteabschnittes (90) konisch aufweiten.
Taumelfügevorrichtung nach einem der Ansprüche 14 – 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Fügekopf (26; 116) eine Zuführeinrichtung (36) zum Zuführen von Hilfsfügeelementen (78) in die Halteeinrichtung (82) aufweist.
Taumelfügevorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung (36) einen Kanal (100) in den Fügekopf (26) hinein aufweist, der oberhalb der Halteeinrichtung (82) mündet.
Taumelfügevorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (100) von schräg oben auf die Halteeinrichtung (82) zu ausgerichtet ist.
Taumelfügevorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung (36) ein Zuführrohr (38) aufweist, das in den Kanal (100) einführbar ist.
Taumelfügevorrichtung nach einem der Ansprüche 20 – 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (82) dazu ausgelegt ist, jeweils ein Hilfsfügeelement (78) elastisch zu halten, und dass die Zuführeinrichtung (36) Mittel (104) aufweist, die dazu ausgelegt sind, jeweils ein Hilfsfügeelement (78) stempelseitig in die Halteeinrichtung (82) zu drücken.
Taumelfügevorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Drücken des Hilfsfügeelementes in die Halteeinrichtung als Druckluftmittel ausgebildet sind.
Taumelfügevorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (104) zum Drücken des Fügehilfselementes (78) in die Halteeinrichtung (82) einen Stößel (104) aufweisen.
Taumelfügevorrichtung nach Anspruch 22 und 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (104) in dem Zuführrohr (38) verschieblich gelagert ist.
Taumelfügevorrichtung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (104') zumindest abschnittsweise elastisch ausgebildet ist.
Taumelfügevorrichtung nach einem der Ansprüche 25 – 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (104) eine kalottenförmige Spitze (106) aufweist.
Taumelfügevorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und insbesondere nach einem der Ansprüche 1 – 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (74) und wenigstens ein Taumelgetriebe (70) des Taumelantriebs (28, 30, 34, 70; 120) an einem Fügekopf (26; 116) gelagert sind und dass an dem Grundgestell (12; 115) eine Mehrzahl unterschiedlicher Gegenhalter (18) befestigbar ist, die für unterschiedliche Fügeverfahren ausgelegt sind, die Taumelstanznieten, Taumelclinchen, Taumelnietclinchen und Stanznieten beinhalten.