Anlage sowie Verfahren zur Bearbeitung von Werkstücken sowie Bearbeitungsstation für eine solche Anlage

Die Erfindung betrifft eine Anlage sowie ein Verfahren zur Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere eine Heißnietanlage zum Verbinden zweier Werkstücke. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Bearbeitungsstation für eine solche Anlage.

In vielen Bereichen, speziell in der Kraftfahrzeugtechnik, werden Werkstücke, allgemein auch als Bauteile bezeichnet, speziell Kunststoff-Bauteile mittels Heißnieten miteinander verbunden. Hierbei werden zwei Werkstücke, beispielsweise großflächige zwei- oder dreidimensionale Bauteile, mithilfe von sogenannten Heißnietstempeln miteinander verbunden. Die beiden Werkstücke werden hierzu auf ein Widerlager aufgelegt und dann zwischen typischerweise mehreren Heißnietstempeln und dem Widerlager eingeklemmt. Die Heißnietstempel werden erhitzt, sodass das Material zumindest erweicht oder teilweise anschmilzt, so dass eine beispielsweise punktförmige, stoffschlüssige Verbindung zwischen den beiden Bauteilen im Bereich des jeweiligen Heißnietstempels ausgebildet wird.

Bei den Bauteilen handelt sich oft um großflächige Bauteile, wie beispielsweise (Tür-) Innenverkleidungen in einem Kraftfahrzeug, der Mittelkonsole und auch der Instrumententafel. Typischerweise werden bei einem Heißnietstempel - Arbeitsvorgang die beiden Bauteile an einer Vielzahl von einzelnen Verbindungspunkten mittels einer Vielzahl von einzelnen Heißnietstempel gleichzeitig miteinander vernietet. Dies erfolgt mithilfe einer Werkzeugeinheit, die die einzelnen Heißnietstempel aufweist. Für unterschiedliche Bauteil-Paare der zu verbindenden Bauteile sind die Anzahl der Heißnietstempel und/oder deren Position unterschiedlich. Dies erfordert jeweils ein Umrüsten der Werkzeugeinheit, was zeitaufwendig ist.

Heißnietstempel und deren Aufbau sind beispielsweise zu entnehmen aus der DE 10 2016 101 945 B4, DE 10 2012 021 836 B4 sowie der DE 10 2014 101 750 A1.

Auch bei anderen Arbeitsvorgängen, wie beispielsweise das Umformen von Bauteilen mittels Pressen (Heißpressen, Kaltpressen) ist für unterschiedliche Werkstücke oder Bauteile ein Umrüsten erforderlich.

Speziell bei Kleinserien, bei denen nur wenige Stücke von identischen Werkstücken bearbeitet werden müssen, ist der Zeitaufwand für derartige Umrüst-Maß- nahmen hoch.

Aus der EP 2 033 735 B1 ist eine Anlage zu entnehmen, bei der die zu bearbeitenden Werkstücke automatisch gewechselt werden.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, speziell bei Kleinserien eine effiziente Bearbeitung speziell beim Wechsel zwischen unterschiedlichen zu bearbeitenden Werkstücken zu ermöglichen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Anlage sowie ein Verfahren zur Bearbeitung von Werkstücken und weiterhin durch eine Bearbeitungsstation für eine solche Anlage. Die im Hinblick auf die Anlage angeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf das Verfahren sowie die Bearbeitungsstation und umgekehrt zu übertragen.

Bei der Anlage handelt sich insbesondere - jedoch nicht ausschließlich - um eine Heißnietanlage zum Vernieten zweier Bauteile. Alternativ handelt sich bei der Anlage auch um eine Presse, mit deren Hilfe zumindest ein flächiges Werkstück mittels eines Heiß-Pressvorgangs oder auch mittels eines Kalt Pressvorgangs umgeformt wird. Weiterhin kann es sich bei der Anlage um eine Schweißanlage zum Verschweißen zweier Werkstücke, um eine Schraubanlage zum Verschrauben zweier Werkstücke etc. handeln.

Die Anlage weist ein Magazin zur Bevorratung von unterschiedlichen Werkzeugeinheiten auf, wobei jede Werkzeugeinheit zumindest ein Werkzeug zum Bearbeiten der Werkstücke aufweist. Bei diesem Werkzeug handelt es sich je nach Anlagentyp beispielsweise um einen Heißnietstempel, um ein Presselement, wie beispielsweise ein Pressstempel, um ein Schweißwerkzeug oder ein Schraubwerkzeug.

Die Anlage weist weiterhin eine Bearbeitungsstation auf, innerhalb derer mithilfe der Werkzeugeinheit die Bearbeitung der Werkstücke im Betrieb erfolgt. Weiterhin ist ein Manipulator vorgesehen, welcher im Betrieb eine ausgewählte Werkzeugeinheit vom Magazin zur Bearbeitungsstation automatisch überführt. Mithilfe des Magazins und des Manipulators ist daher ein automatischer Wechsel der Werkzeugeinheit ermöglicht. Weiterhin umfasst die Anlage eine Steuereinheit zum Steuern der einzelnen Arbeitsprozesse der Anlage, insbesondere auch zur Steuerung der nachfolgend beschriebenen Schritte zum automatischen Einbau oder Wechsel der Werkzeugeinheit.

Die Bearbeitungsstation weist einen Werkzeugträger auf, welcher mit der von dem Manipulator automatisch bereitgestellten Werkzeugeinheit koppelbar ist. Im gekoppelten Zustand bilden die Werkzeugeinheit und der Werkzeugträger quasi eine gemeinsame Werkzeugeinheit innerhalb der Bearbeitungsstation. Die Bearbeitungsstation ist dabei derart ausgebildet, dass im Betrieb die ausgewählte Werkzeugeinheit automatisch mit dem Werkzeugträger gekoppelt wird. Anschließend steht die (gemeinsame) Werkzeugeinheit für eine Bearbeitung der Werkstücke zur Verfügung steht. Nach der Kopplung erfolgt entsprechend auch die Bearbeitung der Werkstücke.

Im Betrieb wird daher mithilfe des Manipulators aus dem Magazin eine Werkzeugeinheit automatisch ausgewählt und aufgegriffen, vom Magazin zur Bearbeitungsstation automatisch verfahren und dort abgelegt. Anschließend wird die Werkzeugeinheit von dem in der Bearbeitungsstation angeordneten Werkzeugträger aufgenommen und gekoppelt, sodass sie für die Durchführung der einzelnen Bearbeitungsschritte für die Werkstückbearbeitung zur Verfügung steht. Für die Bearbeitung der Werkstücke werden diese anschließend der in der Bearbeitungsstation angeordneten Werkzeugeinheit bevorzugt automatisch zugeführt und dort bearbeitet.

Die Bearbeitungsstation ist allgemein zur Aufnahme einer ausgewählten Werkzeugeinheit ausgebildet und weist einen Werkzeugträger auf, welcher zum automatischen Koppeln mit der Werkzeugeinheit ausgebildet ist. Weiterhin ist diese Bearbeitungsstation zur automatischen Durchführung der eigentlichen Bearbeitung der Werkstücke mittels der gekoppelten Werkzeugeinheit ausgebildet.

Für die Kopplung zwischen dem Werkzeugträger und der Werkzeugeinheit weisen diese jeweils ein Koppelpaar aus zwei komplementären Koppelelementen auf.

Dies bedeutet, sowohl die Werkzeugeinheit als auch der Werkzeugträger weisen jeweils ein Koppelelement auf, über welche die gewünschte automatische Kopplung erfolgt. Diese Koppelelemente sind daher für eine automatisierte Verbindung zwischen Werkzeugträger und Werkzeugeinheit ausgebildet.

Der gesamte hier beschriebene Vorgang erfolgt vollautomatisch ohne dass ein manuelles Eingreifen von Betriebspersonal erforderlich ist.

Mittels des Manipulators erfolgt dabei insbesondere ein automatischer Wechsel der Werkzeugeinheit. Hierzu wird daher zunächst in umgekehrter Reihenfolge die in der Bearbeitungsstation befindliche Werkzeugeinheit zunächst entkoppelt und für eine Aufnahme durch den Manipulator bereitgestellt. Dieser nimmt die bereitgestellte Werkzeugeinheit auf und überführt diese von der Bearbeitungsstation automatisch zum Magazin und legt sie dort an einem vorgesehenen Aufbewahrungsplatz ab. Anschließend greift der Manipulator eine neue Werkzeugeinheit, führt diese zur Bearbeitungsstation, in der sie wiederum automatisch mit dem Werkzeugträger gekoppelt wird und anschließend für die Bearbeitung zur Verfügung steht. Mit dem hier beschriebenen Konzept der Bevorratung von komplett für die Bearbeitung vorbereiteten Werkzeugeinheiten und deren automatisierter Anordnung und Kopplung in der Bearbeitungsstation, speziell deren automatisierter Werkzeugwechsel, ist ein effizienter, Zeit und Kosten sparender Werkzeugwechsel ermöglicht.

Eine jeweilige Werkzeugeinheit ist insgesamt zur Bearbeitung eines jeweiligen Werkstücks ausgebildet, d.h. die Werkzeugeinheit ist speziell auch zur Aufnahme des zu bearbeitenden Werkstücks ausgebildet. Für die Werkzeugbearbeitung werden daher insbesondere keine zusätzlichen Werkzeuge oder Werkzeugteile zusätzlich zu den von der Werkzeugeinheit bereitgestellten Komponenten benötigt.

Bei der Werkzeugeinheit handelt es sich insofern insbesondere um eine vollständige Werkzeugstation, über die mehrere und insbesondere sämtliche für die Werkstückbearbeitung erforderlichen Komponenten (Geräte / Werkzeuge etc.) bereitgestellt sind. Hierzu zählen neben dem zumindest einen Werkzeug beispielsweise ein oder mehrere der folgenden Komponenten:

- Halterungen, Auflagen etc. für das zu bearbeitende Werkstück,

- Antriebe und / oder Führungen zum Zustellen des Werkzeugs zum Werkstück (oder umgekehrt),

- Versorgungselemente, wie z.B. Versorgungsleitungen (elektrisch, pneumatisch, hydraulisch) oder auch Magazine zur Bevorratung von Bauteilen oder Befestigungselementen, die mittels des zumindest einen Werkzeuges mit dem Werkstück verbunden werden,

-Steuer- und Kommunikationsleitungen,

- eine Steuereinheit zur Steuerung der Prozesse der Werkzeugeinheit.

Innerhalb einer jeweiligen Bearbeitungsstation ist daher vorzugsweise auch nur jeweils eine einzige dieser Werkzeugeinheiten angeordnet, d.h. die Bearbeitungsstation ist zur Aufnahme von nur einer Werkzeugeinheit ausgebildet.

D.h. mit der Werkzeugeinheit ist quasi eine komplette Werkzeugstation bereitgestellt, so dass durch Austausch von lediglich einer Werkzeugeinheit eine komplette Umrüstung der Bearbeitungsstation erfolgt. D.h. bei einem Wechsel von einem zu bearbeitenden Werkstück-Typ auf einen anderen Werkstück-Typ (z.B. Umrüsten der Bearbeitungsstation von einer Bearbeitung von Instrumententafeln hin zur Bearbeitung von Mittelkonsolen) wird insgesamt nur jeweils die für diesen Werkstück- Typ vorgesehene Werkzeugeinheit ausgewählt und in die Bearbeitungsstation eingesetzt.

Die Werkzeugeinheiten sind im gekoppelten Zustand bevorzugt für eine vollautomatische Bearbeitung der Werkstücke ausgebildet.

Bei der Bearbeitungsstation handelt sich allgemein um eine Bearbeitungsvorrichtung, die bevorzugt zur vollautomatischen Durchführung der Bearbeitung der Werkstücke mittels der angekoppelten Werkzeugeinheit ausgebildet ist. Die Bearbeitungsstation weist hierzu typischerweise ein Grundgerüst auf, innerhalb dessen der Werkzeugträger zur Aufnahme der Werkzeugeinheit angeordnet ist. Weiterhin weist die Bearbeitungsstation typischerweise eine dezentrale Steuereinheit auf, mittels der die Bearbeitungsstation konfigurierbar ist und/oder mittels der die Arbeitsvorgänge innerhalb der Bearbeitungsstation gesteuert werden können. Alternativ oder ergänzend sind insbesondere werkzeug-spezifische Parameter, die für den Einsatz des Werkzeugs und insbesondere zu dessen Steuerung herangezogen werden beispielsweise direkt am Werkzeug oder auch an der Werkzeugeinheit hinterlegt. Hierzu weist das Werkzeug oder die Werkzeugeinheit eine geeignete Speichereinheit auf. Weiterhin ist ein geeignetes Kommunikationsmittel zur Übertragung der abgespeicherten Daten z.B. zur dezentralen oder einer sonstigen Steuereinheit vorgesehen. Die Übertragung und Abspeicherung können beispielsweise über einen RFID Chip erfolgen. Auch andere Speicher oder Kommunikationskanäle, z.B. über Funk oder kabelgebunden über Datenkabel sind möglich.

Die Bearbeitungsstation verfügt vorzugsweise über eine elektrische Versorgung und/oder auch über eine Pneumatik- und/oder Hydraulikversorgung. Über die dezentrale Steuereinheit wird das zumindest eine Werkzeug der Werkzeugeinheit angesteuert und geeignet mit Energie oder sonstigen Betriebs-o der Verbrauchsmittel versorgt. Dies erfolgt über die Koppelstelle zwischen dem Werkzeugträger und der Werkzeugeinheit.

In bevorzugter Ausgestaltung weist die Bearbeitungsstation eine definierte, beispielsweise durch Positionierungselemente oder auch durch eine geeignete Steuerung des Manipulators insbesondere fest vorgegebenen Abstellposition für die Werkzeugeinheit auf.

Innerhalb der Bearbeitungsstation ist der Werkzeugträger zum automatischen Koppeln mit der Werkzeugeinheit vorzugsweise an eine Kopplungsposition verfahrbar. Speziell ist hierzu eine lineare Verstellung speziell mithilfe eines Schlitten vorgesehen. Insbesondere durch die exakte Positionierung an der Abstellposition ist der Werkzeugträger lediglich mechanisch (linear verfahrbar) geführt und bedarf keiner eigenen Positionierhilfe. Der Werkzeugträger wird innerhalb der Bearbeitungsstation vorzugsweise entlang von Schienen auf und ab gefahren. Die Werkzeugeinheit wird an der unteren Abstellposition abgestellt, anschließend verfährt der Werkzeugträger in Richtung zur Werkzeugeinheit und gekoppelt mit dieser.

Wie zuvor erwähnt, ist die jeweilige Werkzeugeinheit nach Art einer vollständigen Werkzeugstation ausgebildet. Sie weist jeweils insbesondere eine Aufnahme für das jeweils zu bearbeitende Werkstück auf. Unterschiedliche Werkzeugeinheiten weisen dabei typischerweise unterschiedliche Aufnahmen auf, die Werkstück-spezifisch ausgebildet sind, also an den Werkstück-Typ angepasst sind, für dessen Bearbeitung die jeweilige Werkzeugeinheit eingerichtet ist. Die Aufnahme weist dabei insbesondere ein Widerlager zur Ab- und Auflage des Werkstücks auf. Dieses Widerlager bildet beispielsweise insbesondere eine Matrize als Widerlager für das Werkzeug, stützt daher das Werkstück gegen Kräfte ab, die beim Bearbeitungsvorgang von dem Werkzeug ausgeübt werden. Je nach Werkzeug kann es sich bei der Matrize auch um ein Formgebungselement handeln, welches dem zu bearbeitenden Werkstück eine gewünschte Form aufprägt. Alternativ dient es nur als Widerlager, ohne dass eine Verformung des Werkstücks erfolgt. Bevorzugt weist die Werkzeugeinheit einen Träger auf, an dem das zumindest eine Werkzeug befestigt ist. Am Träger wiederum ist das zumindest eine Koppelelement zum Koppeln mit dem Werkzeugträger der Bearbeitungsstation angeordnet. Der Träger weist hierzu vorzugsweise eine Trägerplatte auf, an der das zumindest eine Koppelelement angeordnet ist.

Die Werkzeugeinheit weist weiterhin eine Basis auf welche relativ zum Träger verschiebbar und insbesondere von diesem trennbar ist. Die Anlage ist dabei derart eingerichtet, dass nach dem Koppeln der Träger gegenüber der Basis verstellt, insbesondere angehoben wird, so dass sich ein Zwischenraum zwischen Träger und Basis vergrößert, der als Aufnahmeraum für das jeweils zu bearbeitende Werkstücke dient. Träger und Basis sind dabei vorzugsweise lediglich lose miteinander verbunden, speziell derart, dass bei einem Anheben des Trägers dieser sich automatisch von der Basis entfernt oder gelöst wird. Beispielsweise sind am Träger und der Basis Führungshülsen und Führungsstifte ausgebildet, die bevorzugt lose ineinandergreifen.

Zum Austausch der Werkzeugeinheit mithilfe des Manipulators greift dieser typischerweise die gesamte Werkzeugeinheit, d. h. der Manipulator untergreift die Basis und hebt die gesamte Werkzeugeinheit an. Dadurch kann die Basis gemeinsam mit dem Träger bewegt werden, ohne dass zwingend eine Arretierung zwischen Basis und Träger ausgebildet sein muss.

In bevorzugter Ausgestaltung ist die Basis als die zuvor bereits erwähnte Aufnahme oder Auflage ausgebildet oder weist diese auf. Insbesondere weist die Basis ein oder mehrere Widerlager für die zu bearbeitenden Werkstücke auf. D.h. die Basis ist allgemein zur Aufnahme der Werkstücke ausgebildet. Die Basis weist hierzu vorzugsweise zumindest ein Wiederlager auf, auf welches das zu bearbeitende Werkstück bei der Bearbeitung aufliegt. Bei der Bearbeitung der Werkstücke ist das jeweilige zu bearbeitende Werkstück daher zwischen der Basis und dem Träger angeordnet und speziell auch eingeklemmt. Insbesondere ist das Werkstück zwischen Basis und dem zumindest einen Werkzeug eingeklemmt. Die Ausgestaltung mit der trennbaren Anordnung der Basis am Träger wird insgesamt ein zweiteiliges Verarbeitungswerkzeug ausgebildet, über welches die eigentliche Werkzeugbearbeitung vollautomatisch erfolgen kann, und welches automatisiert zur wechselbar ist.

In bevorzugter Ausgestaltung weist die Werkzeugeinheit allgemein mehrere unterschiedliche Arten von Koppelelementen auf, nämlich zumindest ein mechanisches Koppelelement sowie zumindest ein weiteres Koppelelement, welches als Versorgungsanschluss zur Versorgung der Werkzeugeinheit ausgebildet ist. Das zumindest eine weitere Koppelelement ist dabei ausgewählt aus zumindest ein oder mehreren der Koppelelemente

- elektrisches Koppelelement,

- pneumatisches Koppelelement sowie

- hydraulisches Koppelelement.

Über diese weiteren Koppelelemente erfolgt daher eine Versorgung der Werkzeugeinheit. Über das elektrische Koppelelement wird eine elektrische Leistungsversorgung und/oder eine Datenkommunikation ermöglicht. Für die Datenkommunikation kann dabei grundsätzlich auch eine optische Datenübertragung vorgesehen sein. Bei Bedarf -je nach eingesetzten Werkzeugen - sind weitere Koppelelemente, nämlich das pneumatische Koppelelement zur Versorgung der Werkzeugeinheit mit Druckluft und/oder das hydraulisches Koppelelement zur Versorgung der Werkzeugeinheit mit einem Hydraulikfluid und/oder mit einem Kühlfluid vorgesehen. Durch die unterschiedliche Arten von Koppelelementen ist eine vollständige Versorgung der Werkzeugeinheit erreicht.

Am Werkzeugträger in der Bearbeitungsstation sind entsprechend komplementäre Koppelelemente angeordnet, die jeweils zur automatischen Kopplung mit den Koppelelementen an der Werkzeugeinheit ausgebildet sind. An der Bearbeitungsstation wird daher die erforderliche elektrische, pneumatische und/oder hydraulische Versorgung der Werkzeugeinheit bereitgestellt.

Das mechanische Koppelelement ist vorzugsweise grundsätzlich vorgesehen, da die Werkzeuge bei der Bearbeitung zusammen mit dem Träger typischerweise eine gemeinsame Bewegung, z.B. eine Zustellbewegung ausführen müssen, d. h. über das mechanische Koppelelement wird gewährleistet, dass über die Bewegung des Werkzeugträgers auch die Werkzeuge bei der Werkstückbearbeitung bewegt werden und insbesondere eine Zustellbewegung ausführen. Der Bearbeitungsstation weist hierzu einen geeigneten Antrieb für die Bewegung des Werkzeugträgers auf. Speziell ist ein hydraulischer Antrieb vorgesehen. Alternativ kann auch ein elektrischer oder pneumatischer Antrieb vorgesehen sein.

Die einzelnen Koppelelemente sind vorzugsweise als Steckkupplungselemente ausgeführt. Dies erleichtert ein automatisches Koppeln zwischen Werkzeugeinheit und Werkzeugträger. Bevorzugt werden alle Koppelelemente automatisch und gleichzeitig gekoppelt, sobald der Werkzeugträgers die Kopplungsposition und damit den Träger mit den Koppelelementen erreicht. Die einzelnen Koppelelemente liegen insbesondere innerhalb einer Ebene.

In zweckdienlicher Ausgestaltung weist die Anlage mehrere, insbesondere individuell ansteuerbare Werkzeuge auf. Wie eingangs beschrieben ist speziell beim Heißnieten typischerweise vorgesehen, dass eine Vielzahl von Heißnietstempeln eingesetzt sind, um die Werkstücke miteinander an unterschiedlichen Nietpunkten zu Vernieten.

Um eine Anpassung an unterschiedliche zu verbindende Werkstücke zu ermöglichen ist die Werkzeugeinheit dabei insbesondere als eine konfigurierbare Werkzeugeinheit ausgebildet. Hierunter wird verstanden, dass die Anzahl und/oder die Position der einzelnen Werkzeuge und ggf. auch die Art der eingesetzten Werkzeuge in der Werkzeugeinheit und damit speziell am Träger konfigurierbar und damit einstellbar ist. Der Träger weist hierzu beispielsweise zumindest ein Halteelement, insbesondere eine beispielsweise als Lochplatte ausgeführte Halteplatte auf, an der die einzelnen Werkzeuge an unterschiedlichen Positionen befestigt werden können. Speziell ist die Werkzeugeinheit dabei zur Aufnahme von 5 bis 100 und insbesondere von 10 bis 60 Werkzeugen, speziell Heißnietstempel ausgebildet. Die konfigurierbare Werkzeugeinheit ist bevorzugt für eine maximale Anzahl von Werkzeugen ausgebildet. Die Koppelelemente weisen vorzugsweise für jedes dieser maximalen Anzahl an Werkzeugen einen werkzeugspezifischen Anschluss (für jede Anschlussart (elektrisch / pneumatisch / hydraulisch) jeweils zumindest ein Anschluss pro Werkzeug)) auf, d.h. pro möglichem Werkzeug ist jeweils ein (Steck-) Anschluss am zumindest einen Koppelelement vorgesehen. Je nach Konfiguration sind daher einige der Anschlüsse am Koppelelement nicht belegt und frei.

Bevorzugt weist die Werkzeugeinheit einen Verteiler auf, welcher mit eines der weiteren Koppelelemente verbunden ist, wobei von dem Verteiler aus mehrere der Werkzeuge beispielsweise mit Druckluft versorgt werden. Bei dem zumindest einen weiteren Koppelelement handelt sich dabei beispielsweise um einen Pneumatik- oder auch um einen Hydraulik-Anschluss. Durch die Anordnung des Verteilers innerhalb der Werkzeugeinheit wird daher nur ein gemeinsamer Koppel-Anschluss zur Versorgung von mehreren Werkzeugen benötigt.

In bevorzugter Ausgestaltung sind mehrere solcher Verteiler vorgesehen und die Werkzeuge sind in mehreren Gruppen angeordnet, wobei jede Gruppe einem Verteiler zugeordnet ist.

Der Träger weist vorzugsweise mehrere Trägerebenen auf, nämlich eine obere Trägerebene, an der die Koppelelemente angeordnet sind und eine untere Trägerebene, an der die Werkzeuge befestigt sind. Die untere Trägerebene weist auf die zuvor erwähnte zumindest eine Halteplatte auf oder wird durch diese gebildet. Durch die Ausgestaltung mit den zwei Trägerebenen ist die gesamten Werkzeugeinheit einfach zu konfigurieren. Speziell ist eine individuelle Verbindung des jeweiligen Werkzeugs mit einem jeweiligen Versorgungsanschluss in einfacher Weise über Versorgungsleitungen vorgesehen. Die Versorgungsleitungen werden jeweils am Werkzeug und am Koppelelement angeschlossen, beispielsweise über Steckverbinder / Steckkupplungen. So weist jedes der Werkzeuge zumindest eine Anschlussart und vorzugsweise mehrere Anschlussarten auf, nämlich besondere einen elektrischen Anschluss, und/oder einen pneumatischen bzw. hydraulischen Anschluss. Diese Anschlüsse sind mit den jeweiligen gleichartigen Koppelelementen bzw. den zuvor beschriebenen Verteiler über die Versorgungsleitungen verbunden.

Das elektrische Koppelelement ist vorzugsweise allgemein als ein Multipol-Koppelelement ausgebildet, welches für jedes der anzuschließenden Werkzeuge einen Anschlussbereich aufweist. Mit diesem werkzeugspezifischen Anschlussbereich wird die jeweilige Versorgungsleitung beispielsweise über eine Steckverbindung mit dem elektrischen Koppelelement verbunden. Hierüber wird eine Leistungsversorgung und/oder eine Datenversorgung des Werkzeugs bereitgestellt, d. h. die jeweilige Versorgungsleitung enthält Leistungsleitungen und/oder Steuer- bzw. Datenleitungen. Der Anschlussbereich weist daher insbesondere mehrere (Steck-) Anschlüsse für die verschiedenen Werkzeuge auf, wobei typischerweise nur ein Teil dieser Anschlüsse belegt ist.

Wie bereits ausgeführt ist die Bearbeitungsstation zur vollständigen und vollautomatischen Durchführung der Bearbeitungsschritte für die Werkzeugbearbeitung ausgebildet und weist hierzu insbesondere eine dezentrale Steuereinheit zur gesteuerten Versorgung der Werkzeuge über die Kopplungselemente auf. Dies bedeutet, dass über die dezentrale Steuereinheit das jeweilige Werkzeug entsprechend dem aktuellen Arbeitsprozess mit Strom oder auch mit Druckluft etc. versorgt wird. Speziell bei einer Heißnietanlage, bei der die Werkzeuge durch Heißnietstempel gebildet sind, werden diese zum Beheizen mit Strom versorgt. Typischerweise weisen derartige Heißnietstempel auch eine pneumatische Kühlung auf, die am Ende des Heißnietprozesses für eine Abkühlung sorgt. Die zeitliche Steuerung der Aufheizung und der Kühlung wird daher für jedes einzelne Werkzeug durch die dezentrale Steuereinheit gesteuert.

In bevorzugter Weiterbildung ist jedes einzelne Werkzeug über eine Justiereinheit zur Feinjustierung der Position des Werkzeugs am Träger befestigt. Speziell ist hierbei vorgesehen, dass mittels der Justiereinheit das jeweilige Werkzeug relativ zum Träger in zumindest zwei Raumrichtungen verstellbar ist. Durch diese Feinjustierung wird zusätzlich zu der Anordnung des jeweiligen Werkzeugs am Träger, über die eine erste Grobpositionierung erfolgt, eine exakte und genaue Positionierung an der gewünschten Position ermöglicht. Über die Justiereinheit ist dabei vorzugsweise eine Verschiebung des Werkzeugs parallel zur Trägerebene ermöglicht. Auch besteht durch diese Justiereinheit die Möglichkeit, nach einer erfolgten Konfiguration der Werkzeugeinheit und beispielsweise nach einem Austausch der Werkzeugeinheit zunächst die Positionierung der einzelnen Werkzeuge zu überprüfen und gegebenenfalls zu ändern.

In bevorzugter Ausgestaltung weist die Justiereinheit zumindest ein Fixierelement auf, welches am Träger ortsfest gehalten ist, sowie weiterhin einen Werkzeughalter, welcher fest mit dem Werkzeug verbunden ist. Der Werkzeughalter kann dabei über ein Justierelement, insbesondere eine Stellschraube relativ zum Fixierelement verstellt werden.

Bei dem Fixierelement handelt sich insbesondere um einen Fixierstift, welcher in den Träger eingreift. Der Werkzeughalter weist eine Aufnahme, insbesondere in Form eines Kanals auf, in die der Fixierstift eintaucht oder hindurchtritt. Innerhalb der Aufnahme, speziell innerhalb des Kanals liegt das Justierelement ein und stützt sich am Fixierstift sowie an einem insbesondere durch ein Gewinde gebildetes Gegenlager ab.

Bevorzugt wirkt auf den Fixierstift gegenüber liegend zum Justierelement eine Rückstellkraft ein, damit die Position exakt gehalten ist. Diese Rückstellkraft wird insbesondere durch ein Federelement, speziell eine Druckfeder ausgeübt, welche sich gegen ein weiteres Widerlager abstützt und welches insbesondere in der Aufnahme (Kanal) einliegt. Bevorzugt sind zumindest zwei derartiger Anordnungen bestehend aus Fixierstift, Aufnahme und Justierelement vorgesehen, die eine Verstellung in zwei unterschiedliche Raumrichtungen ermöglichen. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist die Werkzeugeinheit zumindest einen Sensor auf, welcher insbesondere zur Überprüfung des Ergebnisses der Bearbeitung des Werkstücks mit dem Werkzeug ausgebildet ist. Der Sensor ist hierzu insbesondere am Träger, speziell an der oberen Trägerplatte oder auch an der Basis angeordnet. Alternativ kann er auch direkt am Werkzeug angeordnet sein.

Speziell wird der Sensor in einer End-Of-Line- (EOL-) Prüfung eingesetzt. Er überwacht also, ob die Bearbeitung des Werkzeugs ordnungsgemäß erfolgt ist. Mit dem Sensor wird beispielsweise geprüft, ob die Qualität und / oder die Anzahl von Befestigungspunkten, speziell Schweißpunkten i.O. ist.

Alternativ oder ergänzend wird überprüft, ob sämtlich erforderlichen Anbauteile vorhanden und / oder ordnungsgemäß angebracht sind. Beispielsweise überprüft der zumindest eine Sensor, ob vorfixierte Bauteile, wie Klammem, Hülsen, Verbindungselemente (noch) vorhanden sind und weiterhin, ob diese auch korrekt angeordnet sind.

Schließlich ist in bevorzugter Ausgestaltung durch den Sensor eine optische Prüfung, z.B. eines Spaltmaßes vorgesehen.

Alternativ oder ergänzend ist zu dem zumindest einen Sensor eine Prüfeinheit angeordnet, über die eine Funktion des Werkstücks überprüft wird. Dabei handelt es sich beispielsweise um eine elektrische Prüfeinheit, um eine elektrische Funktion des Werkstücks zu überprüfen. Hierzu ist die Prüfeinheit insbesondere zum Anlegen einer Prüfspannung ausgelegt. Speziell wird beispielsweise die Funktionsfähigkeit einer am Werkstück angebrachten Ambientebeleuchtung (z.B. im Falle einer Innenverkleidung / Mittelkonsole / Armaturenträger als Werkstück) oder eines sonstigen elektrischen oder mechanischen Bauteils überprüft. Die Prüfeinheit umfasst hierbei insbesondere eine Kamera, beispielsweise zur Erfassung des Ambi- entelichtes. Die Überprüfung findet dabei vorzugsweise vor der eigentlichen Bearbeitung des Werkstücks mit dem Werkzeug statt. Dadurch kann das Werkstück im Falle der Feststellung einer mangelnden Funktionsfähigkeit aussortiert werden. D.h. es werden nur ordnungsgemäße und funktionsfähige Werkstücke bearbeitet.

In bevorzugter Ausgestaltung weist die Werkzeugeinheit weiterhin eine Markierungsvorrichtung auf, mit deren Hilfe das (bearbeitete) Werkstück markiert, bei- spielswiese automatisch mit einem Etikett oder einer sonstigen Markierung versehen wird. Diese Markierung enthält insbesondere Informationen über das Werkstück selbst, z.B. Informationen über Bauteil-Nummer, Datum der Herstellung, verwendete Komponenten, Bauteil-Bezeichnung, Ergebnis der EOL-Prüfung etc.. Diese Markierung wird beispielsweise durch einen Barcode / QR-Code umgesetzt.

In bevorzugter Ausgestaltung handelt es sich - wie bereits erwähnt - bei dem zumindest einen Werkzeug um einen Heißnietstempel. Insbesondere sind eine Vielzahl von Heißnietstempel als Werkzeuge innerhalb einer Werkzeugeinheit angeordnet. Die gesamte Anlage und damit die Bearbeitungsstation ist daher zur Durchführung eines Verfahrens zum Heißnieten ausgebildet.

Ein jeweiliger Heißnietstempel weist dabei typischerweise ein pneumatisches Kühlelement auf. Dieses weist typischerweise eine Austrittsöffnung oder Austrittsdüse auf, die in Richtung auf einen Kopfbereich des Heißnietstempels orientiert ist, sodass der Kopfbereich und/oder das Werkstück im Bereich des Kopfbereichs speziell nach Durchführung des Nietvorgangs gekühlt werden kann, indem (kühle) Druckluft auf diesen Bereich aufgeblasen wird. Dieses Kühlelement ist dabei mit dem zumindest einen weiteren Koppelelement und speziell mit dem Verteiler verbunden. Bei dem Koppelelement handelt es sich insbesondere um ein pneumatisches Koppelelement. Jedes der Werkzeuge weist daher eine Verbindung zu dem Verteiler bzw. zu dem pneumatischen Koppelelement auf.

Allgemein handelt sich bei den unterschiedlichen Werkzeugeinheiten, die im Magazin bevorratet es sind, jeweils um gleichartige Werkzeugeinheiten, die mit gleichartigen Werkzeugen zur Durchführung von gleichartigen Bearbeitungsschritten bestückt sind. Unter gleichartige Werkzeuge wird hierbei verstanden, dass es sich bei den einzelnen eingesetzten Werkzeugen sich daher um Werkzeuge des gleichen Typs handelt, also speziell Werkzeuge gleicher Bauart. Werkzeuge gleicher Bauart / gleichen Typs sind beispielsweise Schweißwerkzeuge, Nietwerkzeuge, Schraubwerkzeuge, Umformwerkzeuge. Die Werkzeuge eines gleichen Typs sind daher nach dem gleichen Prinzip aufgebaut. Sie unterschieden sich beispielsweise lediglich durch ihre Größe oder Leistung. Insbesondere handelt sich bei den Werkzeugen um identische Werkzeuge.

Innerhalb der gleichartigen Werkzeugeinheiten können dabei unterschiedliche Werkzeugtypen eingesetzt sein. Die gleichartigen Werkzeugeinheiten weisen dann die gleichen Werkzeugtypen auf. Die Werkzeuge der einzelnen Werkzeugtypen sind bei den gleichartigen Werkzeugeinheiten wiederum gleichartig.

Bevorzugt weist eine jeweilige Werkzeugeinheit jedoch genau einen Werkzeugtyp und vorzugsweise identische Werkzeuge auf. Die Werkzeuge der gleichartigen Werkzeugeinheiten sind vorzugsweise zueinander identisch.

Die einzelnen Werkzeugeinheiten unterscheiden sich vorzugsweise lediglich durch die Anzahl und/oder Positionierung der einzelnen Werkzeuge innerhalb der Werkzeugeinheit. Unterschiedlichen Werkzeugeinheiten sind bevorzugt lediglich an unterschiedliche Geometrien der zu bearbeitenden Werkstücke angepasst.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Diese zeigen in vereinfachten Darstellungen:

Fig 1 eine perspektivische Aufsicht auf eine Anlage zur Bearbeitung von Werkstücken,

Fig 2 eine Ansicht auf eine Bearbeitungsstation zur Bearbeitung von Werkstücken, Fig 3 eine vergrößerte ausschnittsweise Ansicht der Bearbeitungsstation gemäß Fig 2, bei der eine Werkzeugeinheit mit einem Werkzeugträger gekoppelt ist,

Fig 4 eine perspektivische Ansicht einer Werkzeugeinheit,

Fig 5 eine Seitenansicht der Werkzeugeinheit gemäß Figur 4,

Fig 6 eine perspektivische Ansicht von hinten auf die Werkzeugeinheit gemäß Figur 4,

Fig 7 eine perspektivische Darstellung eines Heißnietstempels,

Fig 8 eine vergrößerte Darstellung des Heißnietstempels gemäß Fig. 7 im Bereich eines Werkzeughalters sowie

Fig 9 eine teilweise transparente Aufsicht auf den Werkzeughalter.

In den Figuren sind gleichwirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Die in der Fig 1 dargestellte Anlage 2 ist als eine Heißnietanlage ausgebildet. Sie umfasst ein Magazin 4, welches mehrere Aufbewahrungsplätze für unterschiedliche, jedoch vorzugsweise gleichartige Werkzeugeinheiten 6 aufweist. Die Anlage 2 umfasst weiterhin einen Manipulator 8 sowie im Ausführungsbeispiel zwei Bearbeitungsstation 10. Der Manipulator 8 ist zum wechselseitigen Überführen von Werkzeugeinheiten 6 zwischen den Bearbeitungsstationen 10 und dem Magazin 4 ausgebildet.

Der Manipulator 8 kann hierzu zwischen Magazin 4 und den Bearbeitungsstation den 10 verfahren. Speziell ist im Ausführungsbeispiel der Manipulator 8 zwischen dem Magazin 4 und den Bearbeitungsstationen 10 beispielsweise linear oder auch entlang von z.B. vorgegebenen Bahnkurven verfahrbar. Er ist hierzu insbesondere am Boden beispielsweise auf Schienen geführt. Der Manipulator 8 ist um seine Vertikalachse drehbar. Der Manipulator 8 weist weiterhin ein Hubelement auf, welches in Vertikalrichtung entlang einer Säule des Manipulators 8 auf und ab verfahren werden kann. Das Hubelement weist beispielsweise Greiferarme, insbesondere Gabeln auf, mit denen eine jeweilige Werkzeugeinheit 6 aufgenommen und verfahren werden kann. Wie insbesondere auch aus der Fig 2 zu entnehmen ist, ist eine jeweilige Bearbeitungsstation 10 insgesamt nach Art eines Schrankes oder eines Kastens aufgebaut und weist allgemein ein Traggestell auf, welches einen Innenraum umgibt. Dieser Innenraum ist sowohl von vorne als auch von hinten, also zur Seite des Manipulators 8 hin zugänglich, beispielsweise über ein verschließbare Tür. An einer jeden Bearbeitungsstation 10 ist ein Steuerschrank als eine dezentrale Steuereinheit 12 angeordnet, welche zur Steuerung der einzelnen Arbeitsschritte innerhalb der jeweiligen Bearbeitungsstation 10 ausgebildet ist. Über eine Bedieneinheit 14 können Steuerbefehle eingegeben werden oder auch aktuelle Betriebszustände abgerufen werden.

In der Fig 2 ist eine Situation dargestellt, bei der die Werkzeugeinheit 6 von dem Manipulator 8 an einer definierten Abstellposition innerhalb der Bearbeitungsstation 10 abgestellt ist.

Die Bearbeitungsstation 10 weist weiterhin einen Werkzeugträger 16 auf. Dieser ist innerhalb der Bearbeitungsstation 10 in Vertikalrichtung beispielsweise mithilfe eines Schlittens entlang von Führungsschienen auf und ab bewegbar. Der Werkzeugträger 16 weist eine Koppelplatte auf, mit deren Hilfe der Werkzeugträger 16 mit der Werkzeugeinheit 6 koppelbar ist.

Die Werkzeugeinheit 6 weist einen Träger 20 auf, welcher insbesondere eine obere Trägerplatte 22 aufweist, die Koppelelemente aufweist, nämlich mechanische Koppelelemente 24, elektrische Koppelelemente 26 sowie pneumatische Koppelelemente 28. Am Werkzeugträger 16 sind komplementär hierzu ebenfalls Koppelelemente an korrespondierenden Positionen angeordnet. Vorzugsweise sind sämtliche Koppelelemente 24 - 28 als Steckkupplungselemente ausgebildet.

Zur Kopplung des Werkzeugträgers 16 mit der Werkzeugeinheit 6 verfährt der Werkzeugträger 16 aus der in der Figur 2 dargestellten oberen Position nach unten bis zum Werkzeugträger 16. In einer Kopplungsposition kommt Koppelplatte des Werkzeugträgers 16 zum Aufliegen auf der oberen Trägerplatte 22 des Trägers 20. In dieser Kopplungsposition erfolgt automatisch ein Ineinanderstecken der zueinander korrespondierenden Koppelelemente und damit erfolgt automatisch eine Kopplung zwischen Werkzeugträger 16 und Werkzeugeinheit 6. Über die Koppelelemente 26, 28 sind Anschlüsse zur Versorgung der Werkzeugeinheit 6 bereitgestellt, über diese wird die Werkzeugeinheit 6 daher mit Strom sowie mit Druckluft versorgt. Weiterhin erfolgt über die elektrischen Koppelelemente 26 eine Datenverbindung insbesondere mit der dezentralen Steuereinheit 12.

Die Werkzeugeinheit 6 weist insgesamt eine Vielzahl von einzelnen Werkzeugen 30 auf, die im Ausführungsbeispiel vorzugsweise identisch zueinander aufgebaut sind. Bei den Werkzeugen 30 handelt es sich im Ausführungsbespiel um an sich bekannte Heißnietstempel.

Über die dezentrale Steuereinheit 12 werden die einzelnen Werkzeuge 30 individuell angesteuert. Jedes der einzelnen Werkzeuge 30 ist dabei über eine individuelle Versorgungsleitung mit den Koppelelementen 26,28 verbunden.

Die ausschnittsweise vergrößerte Darstellung der Fig 3 zeigt eine Situation in der Kopplungsposition, bei der also der Werkzeugträger 16 mit der Werkzeugeinheit 6 gekoppelt ist.

Innerhalb der Bearbeitungsstation 10 sind die am Werkzeugträger 16 angeordneten Koppelelemente über Versorgungsleitungen mit entsprechenden Versorgungseinheiten und/oder mit der dezentralen Steuereinheit 12 verbunden. Die Versorgungsleitungen sind in den Figuren nicht dargestellt.

In gleicher Weise sind auch die einzelnen Werkzeuge 30 mit den jeweiligen Koppelelementen 26,28 über Versorgungsleitungen verbunden. Auch diese Versorgungsleitungen sind in den Figuren nicht dargestellt.

Der Ablauf für den automatischen Werkzeugwechsel ist dabei wie folgt: Ausgehend von einer in der Bearbeitungsstation 10 befindlichen, gekoppelten Werkzeugeinheit 6 verfährt der Werkzeugträger 16 mit der Werkzeugeinheit 6 in die in Fig 3 dargestellten Position, sodass sich also die Werkzeugeinheit 6 in der definierten Abstellposition befindet. In dieser Position werden die einzelnen Kop- pelelement-Paare automatisch über einen geeigneten Mechanismus getrennt. Dies kann beispielsweise durch eine aktive Steuerung von Arretierelementen der Koppel-Partner geschehen oder alternativ auch einfach durch ein mechanisches Zurückziehen des Werkzeugträgers 16, nachdem die mechanischen Koppelelemente 24 getrennt wurden. Die mechanischen Koppelelemente 24 sind im Ausführungsbeispiel nach Art von ineinandergreifenden Zapfen, sogenannte Königszapfen ausgebildet. Für diese Entkopplung kann dabei vorgesehen sein, dass der Träger 20 in der Abstellposition mechanisch entgegen der Vertikalrichtung gesichert ist, sodass beim Abheben des Werkzeugträgers 16 die Werkzeugeinheit 6 nicht mit angehoben wird.

Anschließend wird die entkoppelte Werkzeugeinheit 6 von dem Manipulator 8 aufgenommen. Hierzu untergreift dieser vorzugsweise mit den Gaben seiner Hubeinheit die Werkzeugeinheit 6 und verfährt diese zu einem vorgesehenen Aufbewahrungsplatz im Magazin 4. Der Manipulator 8 greift eine neue Werkzeugeinheit 6 und setzt diese an der Abstellposition innerhalb der Bearbeitungsstation 10 ab. Diese Position ist in Fig 2 dargestellt.

Ausgehend hiervon verfährt der Werkzeugträger 16 nach unten bis in die Koppelposition, wo die einzelnen Koppelelemente 24-28 automatisch miteinander koppeln. Dadurch ist dann eine mechanische, elektrische und pneumatische Ankopplung und Verbindung zwischen Werkzeugträger 16 und Werkzeugeinheit 6 ausgebildet und die eigentliche Werkzeugbearbeitung kann erfolgen.

Zur Steuerung dieses automatischen Werkzeugwechsels ist allgemein eine hier nicht näher dargestellte Steuereinheit vorgesehen. Wie insbesondere aus der Fig 4 hervorgeht, ist eine jeweilige Werkzeugeinheit 6 mehrteilig, insbesondere zweiteilig ausgebildet und weist neben dem (oberen) Träger 20 noch eine Basis 32 auf. Diese ist wiederum plattenförmig ausgebildet, sodass insgesamt die Werkzeugeinheit 6 in etwa quaderförmig ausgebildet ist. Der Träger 20 und die Basis 32 sind, miteinander über lösbare Verbindungsmittel 34 verbunden. Im Ausführungsbeispiel sind diese durch Führungshülsen und Führungsstifte gebildet, die teleskopartig ineinandergreifen. Eine Arretierung zwischen Führungshülsen und Führungsstifte ist vorzugsweise nicht vorgesehen. Vielmehr sind daher die Verbindungsmittel lediglich lose zueinander angeordnet.

Die Basis 32 ist allgemein als eine Auflage für die zu bearbeitenden, hier nicht näher dargestellten Werkstücke ausgebildet.

Aus der in der Figur 3 dargestellten Kopplungsposition hebt nach dem Koppeln der Werkzeugträger 16 den Träger 20 nach oben an, sodass dieser von der Basis 32 angehoben und ggf. gelöst wird. Dabei wird ein Zwischenraum zwischen dem Träger 20 und der Basis 32 durch die teleskopierbaren Verbindungsmittel 34 vergrößert. In den dadurch freigegebenen Zwischenraum zwischen Träger 20 und Basis 32 wird das jeweilige zu bearbeitende Werkstück(paar) eingelegt. Speziell ist vorgesehen, dass die Basis 32 speziell geformte Widerlager 36 aufweist. Auf diesen kommt das Werkstück zum Aufliegen. Anschließend verfährt der Träger 20 wieder ein Stück weit nach unten, sodass das Werkstück zwischen den einzelnen Werkzeugen 30 und den Wiederlagern 36 eingeklemmt ist. In dieser Position erfolgt die eigentliche Bearbeitung der Werkstücke. Im Ausführungsbeispiel erfolgte ein Heißnieten, d. h. ein Vernieten der beiden eingelegten Werkstücke miteinander.

Der genauere Aufbau der Werkzeugeinheit 6 wird insbesondere im Zusammenhang mit den Fig 4-6 näher erläutert:

Der Träger 20 weist neben der bereits erwähnten oberen Trägerplatte 22 noch weitere Halteplatten 38 auf, welche unterhalb der oberen Trägerplatte 22 und damit innerhalb einer zweiten Trägerebene angeordnet sind. Die Halteplatten 38 sind quasi von der oberen Trägerplatte 22 abgehängt. An diesen Halteplatten 38 sind die Werkzeuge 30 mechanisch befestigt. Im Ausführungsbeispiel sind genau zwei Halteplatten 38 vorgesehen, die jeweils eine Gruppe von Werkzeugen 30 tragen. Die Halteplatten 38 sind beispielsweise als Lochplatten ausgebildet, die jeweils eine Mehrzahl an unterschiedlichen Befestigungspositionen für die Werkzeuge 30 bereitstellen. Insgesamt stellt die Werkzeugeinheit 6 eine vorgegebene maximale Anzahl an Werkzeugpositionen bereit, an denen jeweils ein Werkzeug 30 angeordnet werden kann. Je nach den zu bearbeitenden Werkstücken werden die Anzahl und die Position der Werkzeuge 30 geeignet gewählt. Insofern ist daher eine jeweilige Werkzeugeinheit 6 durch die Wahl der Position und der Anzahl der Werkzeuge 30 konfigurierbar. Die unterschiedlichen im Magazin 4 angeordneten Werkzeugeinheiten 6 sind gleichartig ausgebildet und unterscheiden sich vorzugsweise lediglich im Hinblick auf Anzahl und Positionierung der Werkzeuge 30. Die Werkzeuge sind vorzugsweise jeweils identisch zueinander ausgebildet.

Die mechanischen Koppelelemente 24 sind nach Art von Kupplungszapfen an der Oberseite der oberen Trägerplatte 22 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel sind zwei Kupplungszapfen vorgesehen.

Die weiteren Kopplungselemente 26,28 sind an der Rückseite und damit seitlich an der oberen Trägerplatte 22 angeordnet. Wie beispielsweise aus der Seitenansicht der Fig 5 zu erkennen ist, sind diese weiteren Kopplungselemente 26, 28 an einem Befestigungsflansch befestigt. Die elektrischen Kopplungselemente 26 sind jeweils durch einen Multipol-Stecker bereitgestellt. Pro Werkzeuggruppe und damit pro Leiterplatte 38 sind im Ausführungsbeispiel zwei derartige Anschlussstecker (elektrisches Koppelelement 26) vorgesehen.

Weiterhin ist ein gemeinsames, zentrales pneumatisches Koppelelement 28 in der Mitte zwischen den elektrischen Koppelelementen 26 angeordnet. Für jede Gruppe von Werkzeugen 30 ist für die Druckluftversorgung, welche über das pneumatische Koppelelement 28 bereitgestellt ist, ein Verteiler 40 vorgesehen. Dieser ist im Ausführungsbeispiel an der Unterseite der oberen Trägerplatte 22 angeordnet, wie dies anhand der Figur 6 zu entnehmen ist. Von diesem Verteiler 40 führt eine jeweilige pneumatische Leitung jeweils zu einem der Werkzeuge 30. In gleicher Weise führt von jedem Werkzeug 30 jeweils eine elektrische Versorgungsleitung zu einer der Steckereinheiten. Jede der Steckereinheit (elektrisches Koppelelement 26) weist dabei insbesondere mehrere Steckbuchsen auf, wobei jede Steckbuchse zum Anschluss einer individuellen elektrischen Versorgungsleitung eines jeweiligen Werkzeugs 30 ausgebildet ist.

Insgesamt ist daher jedes Werkzeug 30 einzeln über eine individuelle pneumatische sowie elektrische Versorgungsleitung über die Koppelelemente 26,28 angeschlossen. Grundsätzlich besteht daher die Möglichkeit, jedes einzelne Werkzeug 30 individuell sowohl elektrisch als auch pneumatische anzusteuern. Weiterhin besteht zwischen jedem Werkzeug 30 und der dezentralen Steuereinheit 12 eine Kommunikationsverbindung, über die Steuerbefehle und/oder Sensorsignale ausgetauscht werden.

In der Figur 5 (nur in der Fig. 5, nicht in Fig. 4 und 6) sind beispielhaft und stark vereinfacht durch gestrichelte Symbole weitere Funktionseinheiten der Werkzeugeinheit 6 dargestellt. Diese sind am Träger 20 und / oder an der Basis 32 angeordnet. So weist die Werkzeugeinheit 6 vorzugsweise zumindest einen Sensor 41a, beispielsweise einen optischen oder auch elektrischen Sensor auf. Mit diesem wird beispielsweise überprüft, ob die Durchführung der Bearbeitung mit dem Werkzeug 30 i.O. war, z.B. ob die Bearbeitungszeit und andere Bearbeitungsparameter (z.B. Schweißzeit, Druck, Drehmoment, Fügekraft ) i.O. waren. Auch kann das Ergebnis, z.B. Spaltmaße usw. der Bearbeitung mittels des Sensors 41 a überprüft werden.

Die Sensordaten werden an eine Auswerteeinheit, z.B. die dezentrale Steuereinheit 12 oder eine sonstige Steuereinheit weitergeleitet und dort verarbeitet.

Weiterhin ist eine Prüfeinheit 41 b dargestellt. Diese dient insbesondere zur Prüfung einer beispielsweise elektrischen oder mechanischen Funktionsfähigkeit des Werkstücks (vor oder nach der Bearbeitung). Beispielsweise wird die Funktionsfähigkeit einer Beleuchtung (ja/nein; Helligkeit; unterschiedliche Beleuchtungsmodi... ) überprüft.

Hierzu wird eine aktive Prüfmaßnahme, insbesondere das Anlegen einer elektrischen Spannung (automatisch) durchgeführt und die Funktionsfähigkeit (Beleuchtung) wird z.B. mittels eines Sensors 41 a, beispielsweise eine Kamera, erfasst.

Zur Prüfung der Funktionsfähigkeit wird z.B. ein elektrischer Prüfstecker der Werkzeugeinheit 6 an einen Kontaktstecker des Werkstücks angeschlossen. Auch die Prüfeinheit 41 b steht mit einer Auswerteeinheit in Verbindung.

Weiterhin weist die Werkzeugeinheit 6 optional eine Markierungsvorrichtung 41 c auf. Mit deren Hilfe wird am Ende des Bearbeitungsvorgangs ein Markierungselement, insbesondere ein Label (elektronisch oder nicht elektronisch) aufgebracht, beispielsweise in Form eines QR-Codes oder eines Barcodes mit Informationen über das Werkstück.

Bevorzugt sind allgemein mehrere unterschiedliche Werkzeuge 30 angeordnet. So sind beispielsweise auch Setzwerkzeuge angeordnet, mit deren Hilfe Befestigungselemente (Nieten, Klammern, Schrauben...) am Werkstück angebracht werden.

Die einzelnen Werkzeuge 30 lassen sich am Träger 20 und insbesondere an den Halteplatten 38 im Hinblick auf ihre Position feinjustieren. Hierzu ist eine Justiereinheit 42 an jedem Werkzeug 30 vorgesehen, welche im Zusammenhang mit den Fig 7-9 näher erläutert wird:

Zunächst zeigt Fig 7 den typischen Aufbau eines Heißnietstempels, welcher typischerweise ein lang gestrecktes und in etwa zylindrischen Grundkörper 43 aufweist. An seinem vorderen Ende weist dieser einen beheizbaren Nietkopf 44 auf. Zum Heißnieten wird dieser beheizt und das zu bearbeitende Werkstück ist zwischen diesem Nietkopf 44 und dem Widerlager 30 eingeklemmt. Je nach Material und Materialdicke der zu verbindenden Werkstücke wird der Nietkopf 44 auf eine geeignete Temperatur und gemäß einem vorgegebenen Heizprofil (zeitlicher Verlauf der Heiztemperatur) beheizt.

Jedem Werkzeug 30 ist noch ein Kühlelement 46 zugeordnet, welches über Druckluft versorgt wird. Dieses ist beispielsweise als ein seitlich neben dem Grundkörper 43 angeordnetes Rohr ausgebildet. Es weist endseitig eine Luftdüse 48 auf, deren Austrittsöffnung in Richtung auf den Nietkopf 44 gerichtet ist. Der Kühlluftstrom wird wiederum in Abhängigkeit des Heizprofils gesteuert. Speziell werden am Ende des eigentlichen Heißniet-Vorgangs der Nietkopf 44 und/oder die Werkstücke gekühlt, insbesondere bevor der Nietkopf 44 wieder abgehoben wird.

Die einzelnen Werkzeuge 30, speziell der lang gestreckte Grundkörper 43 ist mittels eines Werkzeughalters 50 mit dem Träger 20 verbunden. Der Werkzeughalter 50 ist dabei in einem oberen Bereich des Grundkörpers 43 fest fixiert und klemmt diesen beispielsweise. Der Werkzeughalter 50 weist ein plattenartiges Element auf, welches vorliegend als Justierplatte 52 bezeichnet wird. Speziell sind zwei derartige Justierplatten 52 vorgesehen. Jede dieser Justierplatten 52 ist im Ausführungsbeispiel durch jeweils einen Kanal 54 durchdrungen, wobei die beiden Kanäle 54 senkrecht zueinander orientiert sind.

Die Justiereinheit 42 weist weiterhin Fixierelemente 56 auf, die in Form von Fixierstiften ausgebildet sind. Diese stehen über die obere Justierplatte 52 über und greifen in entsprechende Ausnahmen an den Halteplatten 38 ein und sind an dieser ortsfest befestigt. Die Befestigung an den Halteplatten 38 erfolgt über eine Schraube 58. Zur Feinjustierung ist diese leicht gelöst, sodass eine relative Verstellung des Werkzeugs 30 relativ zum Träger 20 ermöglicht ist. Zur Verstellung in die beiden Raumrichtungen innerhalb einer zur oberen Trägerplatte 22 parallelen Ebene sind Justierelemente 60 vorgesehen, die im Ausführungsbeispiel in Form von Stellschrauben, speziell von Madenschrauben ausgebildet sind. Diese sind jeweils in einem Gewinde innerhalb des jeweiligen Kanals 54 einschraubbar und gegen ein jeweiliges Fixierelement 56 verspannbar, welches in den jeweiligen Kanal 54 eindringt. Gegenüberliegend zu diesem Justierelement 60 ist eine Druckfeder 52 im Kanal angeordnet, die sich im Ausführungsbeispiel an einer gegenüberliegenden Schraube, ebenfalls vorzugsweise eine Madenschraube, abstützt. Durch Verstellen des Justierelements 60 lässt sich die Position relativ zum Träger 20 verstellen. Durch die Druckfeder 62 wird gewährleistet, dass der Fixierstift am Justie- relement 30 anliegt, sodass kein Spiel zugelassen ist.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlas- sen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.

Bezugszeichenliste

2 Anlage

4 Magazin

6 Werkzeugeinheit

8 Manipulator

10 Bearbeitungsstation

12 dezentrale Steuereinheit

14 Bedieneinheit

16 Werkzeugträger

20 Träger

22 obere Trägerplatte

24 mechanisches Koppelelement

26 elektrisches Koppelelement

28 pneumatisches Koppelelement

30 Werkzeug

32 Basis

34 Verbindungsmittel

36 Widerlager

38 Halteplatte

40 Verteiler

41a Sensor

41 b Prüfeinheit

41c Markierungsvorrichtung

42 Justiereinheit

43 Grundkörper

44 Nietkopf

46 Kühlelement

48 Luftdüse

50 Werkzeughalter

52 Justierplatte

54 Kanal

56 Fixierelement Schraube Justierelement Druckfeder