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Title:
DEVICE FOR INTERLOCKING AND/OR FRICTIONAL CONNECTION, AND METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/104354
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device (V) for interlockingly and/or frictionally connecting at least one workpiece (W) to at least one connection element, comprising at least one robot (1) for positioning the workpiece (W), at least one spindle (2) for connecting the connection element (S) to the workpiece (W), at least one support (31, 32, 33) for stabilising the workpiece (W) while the connection element (S) is connected to the workpiece (W), a contact region of the support (W), which is in contact with the workpiece (W) while the connection element is connected to the workpiece (W), being substantially in alignment with the spindle longitudinal axis (SA1), and the contact region being smaller than 0.01 m², in particular smaller than 0.0001 m². The invention also relates to a method for interlockingly and/or frictionally connecting at least one workpiece (W) to at least one connection element (S) by means of a device (V) of this kind.

Inventors:
BRUCKSCH MICHAEL (DE)
Application Number:
PCT/EP2019/081601
Publication Date:
May 28, 2020
Filing Date:
November 18, 2019
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
B25J9/00; B23P19/06; B25J11/00
Domestic Patent References:
WO2017188127A12017-11-02
WO2017145349A12017-08-31
Foreign References:
DE102013227147A12015-06-25
US4773156A1988-09-27
US20110048649A12011-03-03
US20160031051A12016-02-04
DE102015210255A12016-12-08
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Claims:
Patentansprüche

1. Vorrichtung (V) zur form- und/oder kraftschlüssigen Ver bindung wenigstens eines Werkstücks (W) mit wenigstens einem Verbindungselement, aufweisend

- wenigstens einen Roboter (1) zur Positionierung des Werk stücks (W) ,

- wenigstens eine Spindel (2) zum Verbinden des Verbindungs elements (S) mit dem Werkstück (W) ,

- wenigstens ein Auflager (31,32,33) zur Stabilisierung des Werkstücks (W) während der Verbindung des Verbindungselements (S) mit dem Werkstück (W) ,

wobei ein Kontaktbereich des Auflagers (33) , welcher während der Verbindung des Verbindungselements mit dem Werkstück (W) mit dem Werkstück (W) in Kontakt steht, im Wesentlichen in der Flucht der Spindellängsachse (SA1) liegt und der Kontakt bereich kleiner als 0,01 m2 , insbesondere kleiner als 0,0001 m2 , ist .

2. Vorrichtung (V) nach Anspruch 1, wobei das Auflager (33) und/oder wenigstens ein Auflagerelement (35) des Auflagers, welches den Kontaktbereich umfasst, entlang einer Auflager längsachse verfahrbar ausgebildet ist.

3. Vorrichtung (V) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend eine erste Steuereinheit (121) und eine zweite Steuereinheit (120), wobei die erste Steuereinheit (121) zur Steuerung des Roboters (1) vorgesehen ist und die zweite Steuereinheit (120) zur Steuerung des Auflagers (33), der Spindel (2) und der ersten Steuereinheit (121) vorgesehen ist .

4. Vorrichtung (V) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Roboter (1) ein Leichtbauroboter ist.

5. Vorrichtung (V) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Roboter (1) jeweils eine Armteillänge von weniger als 1 m, insbesondere weniger als 50 cm, aufweist.

6. Vorrichtung (V) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Roboter (1) an wenigstens einem Effektor wenigstens eine Werkstückaufnahmeeinheit (11) aufweist.

7. Vorrichtung (V) nach Anspruch 6, wobei die Werkstückauf nahmeeinheit (11) wenigstens einen Saugnapf (12) zur Aufnahme des Werkstücks (W) umfasst.

8. Vorrichtung (V) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei die Werkstückaufnahmeeinheit (11) wenigstens ein Gegenlager (13) zur Stabilisierung des Werkstücks (W) umfasst.

9. Vorrichtung (V) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spindel (2) starr ist.

10. Vorrichtung (V) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Endglied (23) der Spindel (2) entlang der Spindel längsachse (SA1) verfahrbar ist.

11. Vorrichtung (V) nach Anspruch 10, wobei das Endglied (23) der Spindel (2) um die Spindellängsachse (SA1) rotierbar ist.

12. Vorrichtung (V) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spindel (2) eine Zuführungseinheit (21) zur automa tischen Zuführung von Verbindungselementen (S) aufweist.

13. Vorrichtung (V) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend wenigstens ein zweites Auflager (31, 32) zur Stabi lisierung des Werkstücks (W) während einer Verbindung des Verbindungselements (S) mit dem Werkstück (W) .

14. Vorrichtung (V) nach Anspruch 13, wobei eine Auflageflä che des Auflagers (33) im Zustand der Auflagerung des Werk stücks (W) in einer bezüglich einer wenigstens im Wesentli chen orthogonalen Achse zur Spindellängsachse (SA1) in einer anderen Ebene liegt als eine Auflagefläche des zweiten Aufla gers (31,32) .

15. Vorrichtung (V) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend wenigstens eine Kamera und/oder wenigstens einen visuellen Sensor.

16. Verfahren zum form- und/oder kraftschlüssigen Verbinden wenigstens eines Werkstücks (W) mit wenigstens einem Verbin dungselement (S) mit einer Vorrichtung (V) nach einem der An sprüche 1 bis 15 mit folgenden Schritten:

- Aufnahme des Werkstücks (W) durch die Werkstückaufnahmeein heit (11),

- Positionierung des Werkstücks (W) durch den Roboter (1),

- Kontaktierung des Kontaktbereichs des Auflagers (33) mit dem Werkstück (W) ,

- Verfahren des Endglieds (23) der Spindel (2) in Richtung der Spindellängsachse (SA1),

- Verbinden des Verbindungselements (S) mit dem Werkstück (W) durch eine Rotationsbewegung der Spindel (2) .

Description:
Beschreibung

Vorrichtung zur form- und/oder kraftschlüssigen Verbindung und Verfahren

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur form- und/oder kraftschlüssigen Verbindung wenigstens eines Werkstücks mit wenigstens einem Verbindungselement sowie ein Verfahren.

Aus dem Stand der Technik sind Roboter bekannt, die an ihrem Effektor eine Schraubvorrichtung aufweisen. Diese können Schrauben in ein auf einem Tisch liegendes Werkstück eindre hen .

Jedoch können auf diese Weise nicht alle Seiten des Werk stücks bearbeitet werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich tung zu schaffen, die ein Eindrehen von Schrauben auf allen Werkstückseiten ermöglicht.

Die Lösung der Aufgabe gelingt durch Anspruch 1, d. h. eine Vorrichtung zur form- und/oder kraftschlüssigen Verbindung wenigstens eines Werkstücks mit wenigstens einem Verbindungs element, aufweisend wenigstens einen Roboter zur Positionie rung des Werkstücks, wenigstens eine Spindel zum Verbinden des Verbindungselements mit dem Werkstück, wenigstens ein Auflager zur Stabilisierung des Werkstücks während der Ver bindung des Verbindungselements mit dem Werkstück, wobei ein Kontaktbereich des Auflagers, welcher während der Verbindung des Verbindungselements mit dem Werkstück mit dem Werkstück in Kontakt steht, im Wesentlichen in der Flucht der Spindel längsachse liegt und der Kontaktbereich kleiner als 0,01 m 2 , insbesondere kleiner als 0, 0001 m 2 , ist.

Vorzugsweise ist die Spindel eine Schraubspindel. Das Verbin dungsmittel ist vorzugsweise eine Schraube. Jedoch ist die Vorrichtung auch für andere Verbindungselemen te wie Nägel und Nieten geeignet.

Mit der Definition, wonach der Kontaktbereich des Auflagers im Wesentlichen in der Flucht der Spindellängsachse liegt, sind insbesondere ebenso die Szenarien umfasst, bei denen der Kontaktbereich des Auflagers mit einem fiktiven Kugelkörper überlappt, welcher einen Radius von 5 cm aufweist und als Zentrum den Schnittpunkt der Spindellängsachse mit der Werk stückseitenfläche, die im Kontakt mit dem Auflager steht, aufweist .

Die räumliche Zuordnung des Kontaktbereichs zur Spindellängs achse bzw. zum Kugelkörper liegt insbesondere in dem Moment der Kontaktierung des Kontaktbereichs mit dem Werkstück vor.

Das Auflager ist insbesondere gegenüber seiner Umgebung erha ben .

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Auflager eine Auflagerlängsachse auf. Die Auflagerlängs achse schneidet vorzugsweise den Kugelkörper.

Vorzugsweise entspricht die Auflagerlängsachse des Auflagers im Wesentlichen der Spindellängsachse der Spindel.

Während der Verbindung von Werkstück und Verbindungselement steht das Auflager und/oder das Auflagerelement vorzugsweise in Kontakt mit dem Werkstück.

Das Werkstück liegt während der Verbindung, vorzugsweise mit seiner Unterseite, auf dem Kontaktbereich des Auflagers und/oder Auflagerelements auf.

Da vorzugsweise die Auflagerlängsachse des Auflagers im We sentlichen der Spindellängsachse der Spindel entspricht, wird das Werkstück an der Stelle gestützt, an welcher die Schraube eingedreht wird. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Auflager und/oder wenigstens ein Auflagerelement des Aufla gers, welches den Kontaktbereich umfasst, entlang einer Auf lagerlängsachse verfahrbar ausgebildet ist.

Das Auflagerelement umfasst den Kontaktbereich des Auflagers, welcher während der Verbindung des Verbindungselements mit dem Werkstück mit dem Werkstück in Kontakt steht.

Vorzugsweise ist das Auflager und/oder Auflagerelement mit tels Pneumatik verfahrbar.

Ein Verfahren des Auflagers bzw. Auflagerelements mittels Pneumatik ist vorteilhaft, da Luft in beliebiger Menge zur Verfügung steht und entstehende Abluft ins Freie entweichen kann, weshalb keine Rückleitung nötig ist wie beispielsweise bei hydraulischen oder elektrischen Systemen (die aber ebenso angewendet werden können) .

Druckluft ist zudem gut speicherbar. Pneumatische Systeme, insbesondere Hubsysteme, sind zudem besonders leicht.

Das Auflager und/oder Auflagerelement ist vorzugsweise zy lindrisch ausgebildet.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung eine erste Steuereinheit und eine zwei te Steuereinheit auf, wobei die erste Steuereinheit zur Steu erung des Roboters vorgesehen ist und die zweite Steuerein heit zur Steuerung des Auflagers, der Spindel und der ersten Steuereinheit vorgesehen ist.

Vorzugsweise steuert die erste Steuereinheit alle Bewegungen und Aktionen des Roboters. Vorzugsweise ist die erste Steuer einheit in den Roboter integriert. Vorzugsweise die zweite Steuereinheit kennt die Position des Werkstücks und/oder gibt beispielsweise vor, wie weit das Auflager und/oder Auflagerelement verfahren werden soll, um das Werkstück optimal zu stützen.

Diese beschriebene Ausführungsform ist besonders preiswert.

In einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform der Er findung weist die Vorrichtung wenigstens eine übergeordnete Steuereinheit auf.

Vorzugsweise weist der Roboter wenigstens eine Roboter- Steuereinheit auf.

Vorzugsweise weist die Spindel wenigstens eine Spindel- Steuereinheit auf.

Vorzugsweise weist das Auflager wenigstens eine Auflager- Steuereinheit auf.

Die Roboter-Steuereinheit, Spindel-Steuereinheit und Aufla ger-Steuereinheit sind in der alternativen Ausführungsform vorzugsweise mit der übergeordneten Steuereinheit verbunden.

Diese Ausführungsform ermöglicht einen leichten Austausch einzelner Komponenten, da Spindel, Roboter und Auflager über eine eigene Steuereinheit verfügen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Roboter ein Leichtbauroboter.

Leichtbauroboter sind meist so leicht, dass sie von einer Person getragen werden können. Zudem kann der Leichtbaurobo ter Positionieraufgaben mittels eines „Teach-In"-Verfahrens auf einfache Weise lernen.

Der Leichtbauroboter umfasst vorzugsweise Sensoren, die eine Kollision erkennen. Der Leichtbauroboter stoppt selbststän- dig. Dieser Kollisionsschutz ermöglicht eine Mensch-Roboter- Kollaboration ohne Schutzkäfig.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Roboter jeweils eine Armteillänge von weniger als 1 m, insbesondere weniger als 50 cm, auf.

Armteillänge bedeutet hierbei die Länge von einem Gelenk zum benachbarten Gelenk.

Vorzugsweise ist die Armteillänge jeweils länger als 20 cm.

Der Roboter ist dadurch sehr kompakt. Anlagen und erfindungs gemäße Vorrichtungen sind somit ebenso kompakt und klein aus führbar .

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Roboter an wenigstens einem Effektor wenigstens ei ne Werkstückaufnahmeeinheit auf.

Der Effektor ist bekanntlich das letzte Armglied eines Robo ters. Die Werkstückaufnahmeeinheit dient einer Aufnahme des Werkstücks .

Beispielsweise ist das Werkstück auf einem Tisch abgelegt.

Die Werkstückaufnahmeeinheit kann das Werkstück aufnehmen, damit es durch den Roboter richtig positioniert werden kann.

Der Effektor ist vorzugsweise entlang von wenigstens fünf Be wegungsachsen zur freien Bewegung des Werkstücks im Raum be wegbar. Auf diese Weise ist jeder Raumpunkt anfahrbar.

Vorzugsweise sind wenigstens drei Bewegungsachsen des Effek tors Rotationsachsen.

Bevorzugt sind jedoch alle Bewegungsachsen des Effektors Ro tationsachsen. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Werkstückaufnahmeeinheit wenigstens einen Saug napf zur Aufnahme des Werkstücks.

Der Saugnapf weist vorzugsweise elastisches Material auf.

Der Saugnapf wird vorzugsweise auf das Werkstück gepresst.

Der Saugnapf eignet sich besonders gut zur temporären Befes tigung des Werkstücks, da durch seine Saugkraft ein hohes Ge wicht getragen werden kann.

Vorzugsweise weist die Werkstückaufnahmeeinheit eine Mehrzahl an Saugnäpfen auf.

Vorzugsweise weist die Werkstückaufnahmeeinheit wenigstens zwei Saugnäpfe auf.

Vorzugsweise weist die Werkstückaufnahmeeinheit, insbesondere eine Werkstückaufnahmeeinheit, die hohe Lasten sicher und zu verlässig tragen soll, wenigstens vier Saugnäpfe auf.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Werkstückaufnahmeeinheit wenigstens ein Gegenla ger zur Stabilisierung des Werkstücks.

Auf diese Weise kann das aufgenommene Werkstück besonders gut stabilisiert werden.

Das Gegenlager ist vorzugsweise zylindrisch ausgebildet.

Das Gegenlager ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass bei einem durch den wenigstens einen Saugnapf aufgenommenen Werk stück das Gegenlager in Kontakt mit dem Werkstück steht.

Vorzugsweise weist die Werkstückaufnahmeeinheit eine Mehrzahl an Gegenlagern auf. Vorzugsweise weist die Werkstückaufnahmeeinheit wenigstens zwei Gegenlager auf.

Vorzugsweise weist die Werkstückaufnahmeeinheit, insbesondere eine Werkstückaufnahmeeinheit, die ein Kippen des aufgenomme nen Werkstücks während der Verbindung mit dem Verbindungsele ment zuverlässig verhindern soll, wenigstens vier Saugnäpfe auf .

Das wenigstens eine Gegenlager eignet sich besonders gut als Stütze .

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Spindel starr.

Starr bedeutet hierbei, dass die Spindel nicht beweglich und fest an einem Punkt im Raum angeordnet ist.

Eine derartige Spindel ist weniger fehleranfällig, da sie we niger mechanische Teile aufweist. Zudem kann eine derartige Spindel kostengünstig realisiert werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein Endglied der Spindel entlang der Spindellängsachse verfahrbar .

Das Spindelendglied trägt vorzugsweise das Verbindungsele ment, insbesondere die Schraube.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Endglied der Spindel um die Spindellängsachse rotier bar .

Das Eindrehen der Schraube gelingt besonders gut, bei Rotati on des Spindelendglieds um die Spindellängsachse und einem gleichzeitigen Vorschub entlang der Spindellängsachse in Richtung des Werkstücks. Das Spindelendglied rotiert vorzugsweise in einem Drehzahlbe reich von 10 bis 500 Umdrehungen pro Minute.

Diese Ausführungsform ermöglicht ein effizientes Eindrehen der Schraube in das Werkstück.

Eine Eindrehgeschwindigkeit ist vorzugsweise abhängig von ei ner Geometrie des Verbindungsmittels, insbesondere Schraube. Eine Schraube mit Gewinde M4 wird beispielsweise zwischen 0,6 mm und 0,8 mm, insbesondere 0,7 mm, pro Umdrehung in das Werkstück eingedreht.

Eine Schraube mit Gewinde M6 wird beispielsweise zwischen 0,9 mm und 1,1 mm, insbesondere 1,0 mm, pro Umdrehung eingedreht.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Spindel eine Zuführungseinheit zur automatischen Zuführung von Verbindungselementen auf.

Dies ist beispielsweise ein Trichter oder ein anderes Vor ratsbehältnis gefüllt mit Schrauben und/oder anderen Verbin dungselementen sowie eine Zuführungsleitung zum Spindelend glied .

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung wenigstens ein zweites Auflager zur Stabilisierung des Werkstücks während einer Verbindung des Verbindungselements mit dem Werkstück auf.

Das zweite Auflager ist vorzugsweise starr.

Mittels des Roboters kann auf diese Weise das Werkstück der art positioniert werden, dass bei dem Schritt der Verbindung des Verbindungselements mit dem Werkstück das Werkstück zur Stabilisierung auf dem ersten oder dem zweiten Auflager auf liegt . Das zweite Auflager liegt insbesondere nicht in der Längsach se des ersten Auflagers.

Hierdurch kann in Abhängigkeit der Geometrie des Werkstücks in Bezug zur Position der Öffnung für das Verbindungselement am Werkstück das erste oder zweite Auflager gewählt werden.

Folglich kann bei einer Verbindung des Verbindungselements mit dem Werkstück ebenso ein Gegenlager durch das zweite Auf lager realisiert werden, wenn in der Flucht der Spindelachse an der zum Auflager gerichteten Seitenfläche des Werkstücks ein sensibler Baukörper vorliegt, welcher nur einer geringen mechanischen Belastung standhält.

Vorzugsweise ist das zweite Auflager parallel zum Auflager ausgebildet und hat eine Stützfunktion.

Vorzugsweise weist die Vorrichtung ein gleich ausgebildetes drittes Auflager auf.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung liegt eine Auflagefläche des Auflagers im Zustand der Aufla gerung des Werkstücks in einer bezüglich einer wenigstens im Wesentlichen orthogonalen Achse zur Spindellängsachse in ei ner anderen Ebene als eine Auflagefläche des zweiten Aufla gers .

Vorzugsweise liegt die Auflagefläche des Auflagers im Zustand der Auflagerung des Werkstücks in einer bezüglich einer we nigstens im Wesentlichen orthogonalen Achse zur Spindellängs achse in einer anderen Ebene als eine Auflagefläche des drit ten Auflagers.

Vorzugsweise liegt die Auflagefläche des zweiten Auflagers im Zustand der Auflagerung des Werkstücks in einer bezüglich ei ner wenigstens im Wesentlichen orthogonalen Achse zur Spin dellängsachse in der gleichen Ebene wie die Auflagefläche des dritten Auflagers. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung wenigstens eine Kamera und/oder wenigs tens einen visuellen Sensor auf.

Beispielsweise kann damit dokumentiert werden, mit welchen Werten die Schrauben in das Werkstück eingedreht wurden. Es werden insbesondere ein Anzugsmoment, ein Anzugswinkel und eine Tiefe erfasst.

Das bereits beschriebene Gegenlager hilft bei der genauen Er mittlung der Tiefe. Ohne Gegenlager würde der Roboter abwei chen und Messwerte verfälscht.

Erfasste Daten werden vorzugsweise in einer Datenbank gespei chert, insbesondere für Traceability und Optimierungen an der Vorrichtung .

Die Vorrichtung ist zur Verbindung eines Werkstücks mit einem Verbindungselement, insbesondere Schraube, geeignet.

Die Vorrichtung ist ebenso geeignet, zwei Werkstücke durch das Verbindungselement miteinander zu verbinden.

Die Lösung der o. g. Aufgabe gelingt ferner durch Anspruch 16, d. h. ein Verfahren zum form- und/oder kraftschlüssigen Verbinden wenigstens eines Werkstücks mit wenigstens einem Verbindungselement mit einer derartigen Vorrichtung mit fol genden Schritten:

- Aufnahme des Werkstücks durch die Werkstückaufnahmeeinheit,

- Positionierung des Werkstücks durch den Roboter,

- Kontaktierung des Kontaktbereichs des Auflagers mit dem Werkstück,

- Verfahren des Endglieds der Spindel in Richtung der Spin dellängsachse,

- Verbinden des Verbindungselements mit dem Werkstück durch eine Rotationsbewegung der Spindel. Die erstmalige Kontaktierung des Kontaktbereichs des Aufla gers mit dem Werkstück erfolgt vorzugsweise nach der Aufnahme des Werkstücks durch die Werkstückaufnahmeeinheit. Bei einem verfahrbaren Auflager erfolgt die erstmalige Kontaktierung des Kontaktbereichs des Auflagers mit dem Werkstück vorzugs weise nach der der Positionierung des Werkstücks durch den Roboter .

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird das Auflager und/oder das Auflagerelement in Richtung der Aufla gerlängsachse bis zum Kontakt des Kontaktbereichs des Aufla gers/Auflagerelements mit dem Werkstück verfahren.

Das Werkstück wird vorzugsweise frei im Raum positioniert und das Auflager und/oder Auflagerelement wird bis zum Kontakt mit dem Werkstück entlang der Auflagerlängsachse, die der Spindellängsachse entspricht, verfahren.

Das Werkstück wird hierbei punktuell gestützt.

Das Verfahren schafft durch axialen Vorschub und Rotation auf effiziente Weise eine Verbindung von Werkstück und Verbin dungselement. Zudem wird das Werkstück gestützt, weshalb das Verbindungelement punktgenau eingebracht wird.

Vorzugsweise wird das Werkstück derart positioniert, dass ei ne Längsachse eines Verbindungskanals am Werkstück der Spin dellängsachse entspricht.

Vorzugsweise ist der Verbindungskanal bereits vorhanden, ins besondere durch eine bereits getätigte Bohrung. Vorzugsweise weist das Werkstück bereits ein Gewinde im Verbindungskanal auf .

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird das Werkstück auf dem zweiten und/oder dritten Auflager abgelegt . Das zweite und dritte Auflager sind vorzugsweise starr. Diese Ausführungsform ist besonders gut für große und/oder schwere Werkstücke geeignet.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbespiele näher beschreiben und er läutert. Es zeigen:

FIG 1 eine mögliche Ausführung der erfindungsgemäßen Vor richtung zum form- und/oder kraftschlüssigen Ver binden wenigstens eines Werkstückes mit wenigstens einem Verbindungselement,

FIG 2 einen möglichen Ablauf des erfindungsgemäßen Ver fahrens zum form- und/oder kraftschlüssigen Verbin den wenigstens eines Werkstücks mit wenigstens ei ¬ nem Verbindungselement mit einer derartigen Vor richtung,

FIG 3 eine weitere mögliche Ausführung der erfindungsge ¬ mäßen Vorrichtung zum form- und/oder kraftschlüssi gen Verbinden wenigstens eines Werkstückes mit we ¬ nigstens einem Verbindungselement.

FIG 1 zeigt eine mögliche Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung V zur form- und/oder kraftschlüssigen Verbindung wenigstens eines Werkstückes W mit wenigstens einem Verbin ¬ dungselement S, aufweisend einen Roboter 1 zur Positionierung des Werkstücks, eine Spindel 2 zum Verbinden der Verbindungs ¬ elements S mit dem Werkstück W und zwei verschiedene Arten von Auflagern 31, 32, 33 zur Stabilisierung des Werkstücks W während der Verbindung des Verbindungselements S mit dem Werkstück .

Die Figur zeigt einen Roboter 1, insbesondere einen Leicht ¬ bauroboter. Der Roboter weist fünf Bewegungsachsen RAI...5 auf. Diese Bewegungsachsen RAI...5 sind Rotationsachsen. Diese Bewe gungsachsen ermöglichen, dass ein Werkstück W, welches der Roboter 1 mit einer Werkstückaufnahmeeinheit 11 an seinem Ef ¬ fektor aufgenommen hat, jeden Raumpunkt erreichen kann. Die Werkstückaufnahmeeinheit 11 weist in der Figur 3 Saugnäp fe 12 sowie Gegenlager 13 auf. Das Gegenlager 13 dient einer Stabilisierung des aufgenommenen Werkstücks W.

Die Figur zeigt, dass der Roboter auf einer Fläche 5, die vorzugsweise parallel zur Erdoberfläche ausgerichtet ist, fi xiert ist.

Zudem sind auch die Auflager 31, 32 und 33 auf dieser Fläche 5 fixiert.

Die Figur zeigt, dass die beiden Auflager 31 und 32 starre Auflager sind. Sie sind nicht verfahrbar.

Der Auflager 33 ist ein verfahrbarer Auflager mit einem star ren Auflagerelement 34 und einem verfahrbaren Auflagerelement 35. Die Figur zeigt, dass das verfahrbare Auflagerelement 35 schmal und zylindrisch ist. Vorteilhaft wird das Auflagerele ment 35 mittels Pneumatik verfahren. Jedoch kann die mechani sche Arbeit zum Verfahren des Auflagerelements 35 auch mit tels Hydraulik oder einem elektrischen Antrieb verrichtet werden .

Die Spindel 2 ist, wie in der Figur gezeigt, starr, das heißt, sie ist nicht beweglich und fest an einem Punkt im Raum angeordnet.

Die Spindel 2 weist eine Zuführung für Verbindungselemente 21, insbesondere für Schrauben, auf. Die Zuführung 21 ist an einem Ende mit einer Vorratsvorrichtung 22 für Verbindungs mittel verbunden. Dies ist in der Figur ein Trichter. Die Verbindungsmittel im Trichter werden durch die Zuführung 21 zum Spindelendglied 23 geführt.

Das Spindelendglied 23 ist entlang einer Spindellängsachse SA1 verfahrbar. Dies ist nötig, damit das Verbindungsmittel in der Werkstück W eingebracht werden kann. Dies ist insbe- sondere nötig bei Schrauben wie auch bei beispielsweise Nä geln. Um eine Schraube durch die Spindel 2 und das Spindel endglied 23 in das Werkstück W drehen zu können, führt die Spindel eine Rotation um die Spindellängsachse FA1 aus.

Das Spindelendglied 23 liegt, wie in der Figur gezeigt, in direkter Verlängerung des verfahrbaren Teils des verfahrbaren Auflagerelements 35, das heißt, die Spindellängsachse ent spricht einer Längsachse des Auflagerelements 35 (auch Aufla gerlängsachse) . Dies ist vorteilhaft, da beispielsweise beim Eindrehen einer Schraube in das Werkstück W eine punktuelle Stabilisierung nötig ist, welche das Auflagerelement 35 ge währleistet .

Die Spindel 2 ist an einer Schiene 4 fixiert und kann nicht verfahren werden. Die Spindel 2 ist starr. Lediglich das Spindelendglied 23 ist, wie bereits erläutert, entlang der Spindellängsachse verfahrbar sowie rund um die Spindellängs achse rotierbar.

Die Schiene 4 wird durch die beiden Seitenstützen 6 gestützt.

Die Figur zeigt zudem eine übergeordnete Steuereinheit 100 mit einem HMI 110. Zudem zeigt die Figur, dass der Roboter 1 über eine Steuereinheit 101 angesteuert wird, dass die Spin del 2 über eine Steuereinheit 102 angesteuert wird und dass der verfahrbare Auflager 33 über eine Steuereinheit 103 ange steuert wird.

Die Anordnung, Aufteilung und Anzeige der Steuereinheiten 101, 102, 103 sowie die übergeordnete Steuereinheit 100 sind optional. Es ist auch möglich, dass eine Steuereinheit alle Steuerfunktionen für Roboter, Spindel und Auflager bewerk stelligt .

Die beschriebene Vorrichtung kann in einer Kabine angeordnet sein, beispielsweise in einer Kabine mit Glasscheibe. Dies dient dem Schutz eines Bedieners. Die Vorrichtung kann jedoch auch ohne Kabine ausgeführt sein, insbesondere dann, wenn die technischen Apparaturen insbeson dere Roboter, Spindel und verfahrbarer Auflager berührungs sensitiv sind und somit keine Gefährdung des Bedieners be steht .

FIG 2 zeigt einen möglichen Ablauf des erfindungsgemäßen Ver fahrens zum form- und/oder kraftschlüssigen Verbinden wenigs tens eines Werkstücks mit wenigstens einem Verbindungselement mit einer derartigen Vorrichtung.

In einem Verfahrensschritt S1 wird das Werkstück durch die Werkstückaufnahmeeinheit aufgenommen .

Vorzugsweise wird das Werkstück durch die Saugnäpfe aufgenom men und gehalten.

In einem Verfahrensschritt S2 wird das Werkstück durch den Roboter positioniert.

Vorzugsweise wird das Werkstück derart positioniert, dass ei ne Längsachse eines Verbindungskanals am Werkstück der Spin dellängsachse entspricht.

In einem Verfahrensschritt S3 wird das Auflager und/oder das Auflagerelement in Richtung der Auflagerlängsachse bis zum Kontakt mit dem Werkstück verfahren.

In einem Verfahrensschritt S4 wird das Endglied der Spindel in Richtung der Spindellängsachse verfahren.

In einem Verfahrensschritt S5 wird das Verbindungselement mit dem Werkstück durch eine Rotationsbewegung der Spindel ver bunden .

Die Verfahrensschritte S3, S4 und S5 finden bevorzugt zur gleichen Zeit statt. Nach erfolgter Verbindung wird vorzugsweise das Spindelend glied zurück, bevorzugt in seine Ausgangsposition, gefahren. Vorzugsweise wird auch das Auflager und/oder das Auflagerele ment zurück, bevorzugt in seine Ausgangsposition, gefahren. Dies erfolgt vorzugsweise in einem Verfahrensschritt S6.

Das Werkstück kann neu positioniert werden (S2), um ein wei teres Verbindungsmittel einzubringen, insbesondere eine wei tere Schraube einzudrehen.

FIG 3 zeigt eine weitere mögliche Ausführung der erfindungs gemäßen Vorrichtung V zum form- und/oder kraftschlüssigen Verbinden wenigstens eines Werkstückes W mit wenigstens einem Verbindungselement S.

Die gezeigte Ausführung ähnelt der in FIG 1 beschriebenen Ausführung. Jedoch unterscheidet sie sich bezüglich einer An steuerung der Komponenten.

Die Figur zeigt eine erste Steuereinheit 121, welche den Ro boter 1 steuert. Vorzugsweise ist die erste Steuereinheit 121 in den Roboter integriert.

Eine zweite Steuereinheit 120 mit einem HMI 110 ist zur Steu erung des Auflagers (33), der Spindel (2) und der ersten Steuereinheit (121) vorgesehen.