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Die vorliegende Erfindung eine Magazinanordnung zur temporären Aufnahme von Fügeelementen, mit einem eine Längsachse definierenden Gehäuse, innerhalb dessen eine Mehrzahl von Fügeelementen axial hintereinander aufnehmbar sind, und mit einer Fördereinrichtung, die dazu ausgebildet ist, Fügeelemente von einem ersten axialen Ende des Gehäuses zu einem entgegengesetzten zweiten axialen Ende des Gehäuses zu fördern.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Fördern von Fügeelementen innerhalb einer Magazinanordnung, wobei die Fügeelemente in einem Gehäuse der Magazinanordnung hintereinander angeordnet sind.
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Auf dem Gebiet der Fügetechnik ist es bekannt, Fügeelemente zum Herstellen von Fügeverbindungen zu nutzen. Fügeelemente können bspw. Niete sein, insbesondere Stanzniete, die dazu dienen, zwei Werkstücke miteinander zu verbinden. Fügeelemente können jedoch auch solche Bauteile sein, die an ein Werkstück gefügt werden, bspw. im Wege des sogenannten Bolzenschweißens oder Bolzenklebens.
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Derartige Fügeprozesse werden im Karosseriebau für Kraftfahrzeuge in weitem Umfange verwendet. Stanzniete dienen bspw. zum Verbinden von Karosserieblechen. Bolzen aus Kunststoff oder aus Metall werden auf Karosserieabschnitte gefügt (geschweißt oder geklebt, etc.), wobei diese Fügeelemente anschließend als Anker für weitere Befestigungsaufgaben dienen. Beispielsweise können an gegenüber einem Blech vorstehenden Bolzen Kunststoffclips angebracht werden, die wiederum zum Festlegen von Leitungen oder Kabelsträngen an der Karosserie verwendet werden.
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Zum Durchführen derartiger Fügeprozesse werden Fügevorrichtungen verwendet, die im Karosseriebau häufig an Robotern montiert sind. Zur Durchführung von Fügeprozessen mit einer hohen Taktrate werden die bei den Fügeprozessen verwendeten Fügeelemente bevorzugt automatisiert zu der Fügevorrichtung zugeführt. Klassisch erfolgt dies bspw. dadurch, dass eine stationäre Zuführeinrichtung die Fügeelemente vereinzelt und dann mittels Druckluft über einen Zuführschlauch hin zu einem Fügekopf der Fügevorrichtung fördert. In dem Fügekopf wird das Fügeelement dann in der Regel in einer Halteeinrichtung geladen und für den Fügeprozess geeignet gehalten.
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Die Verwendung eines derartigen flexiblen Zuführschlauches an einem Roboter-geführten Fügekopf ist jedoch in mancher Hinsicht problematisch. Insbesondere kann sich hierdurch eine eingeschränkte Beweglichkeit des Roboters ergeben. Die Störkontur kann vergrößert werden. Bei ungünstiger Verlegung kann es zu einem Abknicken des Zuführschlauches kommen, wodurch der Fördervorgang gestört werden kann. Bei den in der Regel notwendigen Biegeradien des Zuführschlauches kann es zu einem vergrößerten Verschleiß kommen. Zudem ergibt sich beim Zuführen der Befestigungselemente ein hoher Luftverbrauch und eine lange Zuführzeit.
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Zur Vermeidung dieses Problems ist es auch bekannt, an einem Roboter-geführten Fügekopf ein Magazin festzulegen. Das Magazin ist dazu ausgebildet, eine Mehrzahl von Fügeelementen aufzunehmen, so dass eine entsprechende Mehrzahl von Fügeprozessen nacheinander durchgeführt werden kann. Nachdem das Magazin entleert ist, kann der Fügekopf mittels des Roboters zu einer Ladestation verfahren werden, bei der das Magazin erneut befüllt wird.
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In derartigen Magazinen werden die darin aufgenommenen Fügeelemente in der Regel axial unmittelbar benachbart zueinander aufgenommen. Insbesondere bei Fügeelementen, die ein relativ großes Verhältnis von einem Flanschdurchmesser zu einem Schaftdurchmesser haben (insbesondere sog. Großflanschbolzen) ist eine derartige Magazinlösung jedoch häufig nicht möglich, da die Fügeelemente in dem Magazin verkippen und verkanten können.
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Aus dem Dokument
JP 2014/213380 A ist es bekannt, die in einem Magazinrohr unmittelbar benachbart hintereinander aufgenommenen Fügeelemente mittels einer mechanischen Ventilstruktur in einen Führungsdurchgang zu übernehmen. Die mechanische Ventilstruktur kann durch eine konisch zulaufende Zangenstruktur gebildet sein oder durch ein quer zu einer Magazinachse verschieblich gelagertes Sperrelement.
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Vor dem obigen Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Magazinanordnung zur temporären Aufnahme von Fügeelementen sowie ein verbessertes Verfahren zum Fördern von Fügeelementen innerhalb einer Magazinanordnung anzugeben.
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Die obige Aufgabe wird bei der eingangs genannten Magazinanordnung dadurch gelöst, dass innerhalb des Gehäuses eine Mehrzahl von Gehäusenester ausgebildet ist, die entlang der Längsachse hintereinander angeordnet sind und die jeweils zur Aufnahme eines Fügeelementes ausgebildet sind, wobei die Fördereinrichtung dazu ausgebildet ist, Fügeelemente, also bspw. ein einzelnes Fügeelement oder mehrere Fügeelemente, taktweise von einem Zuführgehäusenest an dem ersten axialen Ende des Gehäuses zu einem Abgabegehäusenest an dem entgegengesetzten zweiten axialen Ende des Gehäuses zu fördern.
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Ferner wird die obige Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Fördern von Fügeelementen innerhalb einer Magazinanordnung, insbesondere innerhalb einer Magazinanordnung der erfindungsgemäßen Art, wobei die Fügeelemente in axial hintereinander angeordneten Gehäusenestern eines Gehäuses der Magazinanordnung axial beabstandet zueinander aufgenommen sind, wobei die Fügeelemente synchron und unter Beibehaltung ihres axialen Abstandes taktweise von einem ersten axialen Ende des Gehäuses in Richtung hin zu einem entgegengesetzten zweiten axialen Ende des Gehäuses gefördert werden.
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Die erfindungsgemäße Magazinanordnung hat zum einem die Vorteile eines an einem Fügekopf anbringbaren Magazins. Dazu gehören, dass zu dem Fügekopf kein Zuführschlauch zu verlegen ist, so dass sich ggf. auch eine kleinere Störkontur für den Fügekopf ergibt. Ferner werden Bewegungen des Roboters in einer fünften und einer sechsten Achse nicht durch einen Zuführschlauch eingeschränkt. Dieser kann auch nicht abknicken, so dass Zuführstörungen vermieden werden können. Ferner ist weniger Blasluft zum Zuführen des Fügeelementes notwendig, und die Zuführzeit eines Fügeelementes kann verkürzt werden, da die Magazinanordnung an einem Fügekopf befestigbar ist. Hierdurch können kürzere Zykluszeiten realisiert werden.
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Generell ist es auch denkbar, zwei oder mehrere derartiger Magazinanordnungen an einem Fügekopf festzulegen, bspw. zum Aufnehmen unterschiedlicher Fügeelemente. Derartige Magazinanordnungen können auch nach der Art eines Revolvers angeordnet werden.
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Zudem eignet sich die erfindungsgemäße Magazinanordnung ggf. auch für Fügeelemente mit einem großen Durchmesser und/oder für Fügeelemente, bei denen ein Verhältnis von einem Flanschdurchmesser zu einem Schaftdurchmesser groß ist. Durch die Maßnahme, in dem Gehäuse eine Mehrzahl von Gehäusenestern aufzubilden, die jeweils zur Aufnahme eines Fügeelementes ausgebildet sind, können die Fügeelemente hinsichtlich ihrer Lage stabil gehalten werden, insbesondere bei der taktweisen bzw. nestweisen Förderung.
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Die Gehäusenester sind dabei insbesondere gehäusefest angeordnet. Vorzugsweise sind die Fügeelemente innerhalb des Gehäuses in den Gehäusenestern so gehalten, dass sie von einer rohrförmigen Gehäusewand beabstandet sind. Die Gehäusenester können axial hintereinander innerhalb eines rohrförmigen bzw. zylindrischen Gehäuses angeordnet sein.
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Die Gehäusenester sind jeweils vorzugsweise so ausgebildet, dass ein darin gehaltenes Fügeelement weiter in Förderrichtung gefördert werden kann, jedoch nicht entgegen der Förderrichtung zurückbewegbar ist. Dieses Grundprinzip kann dazu verwendet werden, um eine taktweise arbeitende Fördereinrichtung so zu realisieren.
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Hierdurch ist es vorzugsweise auch möglich, nur ein einzelnes Fügeelement oder eine beliebige Anzahl von Fügeelementen, ggf. auch mit leeren Nestern dazwischen, taktweise durch die Magazinanordnung hindurch zu fördern. Mit anderen Worten ist die Fördereinrichtung so realisiert, dass mit jedem Takt ein Fügeelement von einem Gehäusenest zu einem in Förderrichtung folgenden Gehäusenest übergeben wird. Dies erfolgt vorzugsweise für sämtliche Gehäusenester bzw. Fügeelemente in den Gehäusenestern synchron, so dass es unerheblich ist, ob ein Fügeelement durch die Magazinanordnung hindurch gefördert wird, oder eine Mehrzahl von Fügeelementen. Die Fügeelemente werden während der taktweisen Förderung jeweils unabhängig voneinander geführt und gehalten.
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Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Gehäusenester so ausgebildet, dass Fügeelemente in axial benachbarten Gehäusenestern voneinander beabstandet sind.
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Mit anderen Worten sind die Fügeelemente innerhalb der Magazinanordnung so angeordnet, dass sie sich nicht wechselseitig berühren. Vorzugsweise berühren die Fügeelemente sich auch nicht während der taktweisen Förderung von Fügeelementen hin zu einem Abgabegehäusenest.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, die in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine eigene Erfindung darstellt, weist die Fördereinrichtung eine Mehrzahl von Fördernestern auf, die entlang der Längsachse hintereinander angeordnet sind, die jeweils zur Aufnahme eines Fügeelementes ausgebildet sind und die gemeinsam in Längsrichtung zwischen einer ersten Axialposition und einer zweiten Axialposition verschiebbar sind, wobei die Fördernester in der ersten Axialposition mit einer ersten Gruppe von Gehäusenestern axial ausgerichtet sind und wobei die Fördernester in der zweiten Axialposition mit einer zweiten Gruppe von Gehäusenestern axial ausgerichtet sind, die um eine axiale Gehäusenestlänge gegenüber der ersten Gruppe versetzt ist.
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Die Fördernester sind folglich vorzugsweise relativ zu dem Gehäusenestern axial zwischen der ersten und der zweiten Axialposition verschieblich. Die erste Gruppe von Gehäusenestern und die zweite Gruppe Gehäusenestern ist vorzugsweise bis auf jeweilige End-Gehäusenester identisch.
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Vorzugsweise sind die Fördernester in einer ersten Axialposition mit einer ersten Gruppe von Gehäusenestern axial ausgerichtet. In der zweiten Axialposition sind die Fördernester in Bezug auf die Gehäusenester vorzugsweise um eine Gehäusenestlänge in die zweite Axialposition verschoben.
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Die Gehäusenester und die Fördernester sind, wenn sie axial miteinander ausgerichtet sind, vorzugsweise in Umfangsrichtung verschachtelt ausgebildet.
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Vorzugsweise sind die Fördernester ferner so ausgebildet, dass sie ein darin gehaltenes Fügeelement lagestabil halten können. Ferner sind die Fördernester vorzugsweise jeweils so ausgebildet, dass ein darin aufgenommenes Fügeelement zwar in Förderrichtung weiter bewegbar ist, eine Bewegung des Fügeelementes aus dem Fördernest entgegen der Förderrichtung jedoch nicht möglich ist.
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Die Gehäusenester und die Fördernester sind vorzugsweise jeweils als mechanische Ventile bzw. mechanische Rückschlagventile für die Fügeelemente realisiert.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, die in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine eigene Erfindung darstellt, weisen die Gehäusenester und/oder eine Mehrzahl von Fördernestern jeweils eine Anzahl von über den Umfang des Gehäuses verteilt angeordneten Nestsegmenten auf.
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Die Nestsegmente der Gehäusenester sind vorzugsweise in Umfangsrichtung voneinander beabstandet.
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Vorzugsweise sind die Nestsegmente in Umfangsrichtung um einen Winkel größer 30° voneinander beabstandet, vorzugsweise um einen Winkel größer 45° und insbesondere um einen Winkel gleich 60°.
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Sofern die Gehäusenester und die Fördernester in Umfangsrichtung verschachtelt sind, ist die bevorzugte Ausgestaltung so, dass in Umfangsrichtung ein Nestsegment eines Gehäusenestes einem Nestsegment eines Fördernestes folgt, dem Nestsegment des Fördernestes wiederum ein Nestsegment eines Gehäusenestes, usw.
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Bevorzugt ist es, wenn jedes Gehäusenest und/oder jedes Fördernest genau drei Nestsegmente aufweist, die in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sind und die zusammen einen Winkel von 360° bilden.
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Dabei ist es von besonderem Vorzug, wenn die Nestsegmente der Gehäusenester und die Nestsegmente der Fördernester Gleichteile sind.
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Durch diese Maßnahme kann die Magazinanordnung kostengünstig realisiert werden.
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Bevorzugt ist es hierbei jedoch, wenn das Abgabegehäusenest als Ausnahme hiervon so realisiert ist, dass eine Axialbewegung in Förderrichtung aus dem Abgabenest heraus mit geringem Energieaufwand möglich ist, bspw. durch Blasluft.
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Demzufolge können die Nestsegmente des in der Regel gehäusefesten Abgabegehäusenestes anders ausgebildet sein als die Nestsegmente der übrigen Nester in der Magazinanordnung.
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Gemäß einer weiteren insgesamt bevorzugten Ausführungsform sind die die Nestsegmente der Fördernester axial gekoppelt und mittels eines Förderantriebs gemeinsam zwischen der ersten Axialpositon und der zweiten Axialposition versetzbar.
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Bei jedem Takt werden die Nestsegmente der Fördernester folglich jeweils vorzugsweise um eine axiale Nestlänge zwischen der ersten Axialposition und der zweiten Axialposition versetzt. Dadurch, dass auch die Fördernester vorzugsweise als mechanische Ventile wirken, bleibt ein in einem ersten Gehäusenest gehaltenes Fügeelement in diesem ersten Gehäusenest, auch wenn ein zuvor axial hiermit ausgerichtetes Fördernest entgegen der Förderrichtung zurück bewegt wird, um dieses Fördernest nunmehr mit einem zweiten Gehäusenest axial auszurichten, das in Förderrichtung stromauf liegt. In dem anschließenden Förderschritt in Förderrichtung wird das gleiche Fördernest wieder in die entgegengesetzte Richtung, d. h. in Förderrichtung bewegt, bis es mit dem ersten Gehäusenest wieder axial ausgerichtet ist, mit dem es ursprünglich ausgerichtet war. Hierbei wird ein aus dem stromaufliegenden zweiten Gehäusenest mitgenommenes Fügeelement dann in dem diesbezüglich stromabliegenden ersten Gehäusenest aufgenommen. Das vorher in dem ersten Gehäusenest befindliche Fügeelement wird in diesem Förderschritt in ein stromabliegendes drittes Gehäusenest gefördert. Dies erfolgt für alle Gehäusenester gleichzeitig, so dass entweder ein einzelnes Fügeelement oder mehrere Fügeelemente taktweise von einem Zuführgehäusenest zu einem Abgabegehäusenest förderbar sind.
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Ferner ist es insgesamt vorteilhaft, wenn die Gehäusenester und/oder eine Mehrzahl von Fördernestern jeweils so ausgebildet sind, dass ein Fügeelement darin verkippsicher gehalten ist.
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Mit anderen Worten sind die Gehäusenester so realisiert, dass die Fügeelemente darin jeweils lagestabil und axial gesichert gegen eine Bewegung entgegen der Förderrichtung gehalten sind. Insbesondere bei Fügeelementen mit einem großen Durchmesser oder mit einem großen Verhältnis von Flanschdurchmesser zu Schaftdurchmesser (Großflanschbolzen) kann hierdurch erreicht werden, dass die Fügeelemente bei dem Förderprozess nicht verkippen, so dass das Magazin nicht blockiert wird.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, die in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine eigene Erfindung darstellt, weisen die Fügeelemente einen Flanschabschnitt auf, wobei die Gehäusenester und/oder eine Mehrzahl von Fördernestern jeweils eine an dem Flanschabschnitt radial elastisch angreifende Klemmeinrichtung und/oder eine an einer Oberseite des Flanschabschnittes angreifende Stützeinrichtung aufweisen.
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Die Klemmeinrichtungen greifen vorzugsweise jeweils an einem Außenumfang des Flanschabschnittes an und sind dazu ausgelegt, ein Fügeelement durch radiales Klemmen axial zu halten.
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Die Stützeinrichtungen sind vorzugsweise so realisiert, dass sie ein in einem Nest gehaltenes Fügeelement in axialer Richtung (entgegen der Förderrichtung) formschlüssig halten, so dass das in einem Nest gehaltene Fügeelement durch die Stützeinrichtung verkippsicher gelagert werden kann. Zudem kann hierdurch eine Axialsicherung gegenüber einem Zurückziehen realisiert werden. Bei den Fördernestern dienen die Stützeinrichtungen ferner dazu, ein in einem stromaufgelegenen Gehäusenest gehaltenes Fügeelement in axialer Richtung bei dem Takt-Förderschritt in Richtung hin zu dem stromabliegenden Gehäusenest zu drücken, um auf diese Weise für die taktweise Förderung zwischen Gehäusenestern zu sorgen.
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Die Klemmeinrichtung kann ggf. mit einer Halteeinrichtung ausgebildet sein, die an einer Unterseite des Flanschabschnittes angreift.
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Die Klemmeinrichtungen und/oder die Stützeinrichtungen sind jeweils vorzugsweise durch die jeweiligen Nestsegmente realisiert. Bei der bevorzugten Ausgestaltung, bei der die Gehäusenester und die Fördernester jeweils genau drei Nestsegmente aufweisen, kann hierdurch eine definierte Lage der Fügeelemente realisiert werden (Dreipunktlagerung).
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ein Förderantrieb dazu ausgebildet, eine Mehrzahl von Fördernestern relativ zu einer Mehrzahl von Gehäusenestern zu bewegen.
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Hierdurch kann, wie beschrieben, eine taktweise Förderung realisiert werden.
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Hierbei ist es bevorzugt, wenn ein Hub zwischen der ersten Axialposition und der zweiten Axialposition größer ist als eine axiale Länge eines Fügeelementes.
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Hierdurch kann gewährleistet werden, dass die Fügeelemente innerhalb der Magazinanordnung axial voneinander beabstandet sind. Der axiale Abstand entspricht dabei einer Differenz zwischen dem Hub und der Axiallänge eines Fügeelementes.
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Ferner ist es insgesamt vorteilhaft, wenn die Gehäusenester und/oder eine Mehrzahl von Fördernestern jeweils eine Mehrzahl von über den Umfang verteilt angeordneten und sich im Wesentlichen axial erstreckenden Radialklemmzungen aufweisen.
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Dabei ist es bevorzugt, wenn jedes Nestsegment eine entsprechende Radialklemmzunge aufweist. Ferner ist es bevorzugt, wenn die Radialklemmzungen sich ausgehend von einer Segmentbasis in axialer Richtung in ein axial stromab benachbartes Nest hinein erstrecken.
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In entsprechender Weise ist es bevorzugt, wenn die Gehäusenester und/oder eine Mehrzahl von Fördernestern jeweils eine Mehrzahl von über den Umfang verteilt angeordneten und sich im Wesentlichen axial erstreckenden Stützstäben aufweisen.
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Die Stützstäbe sind vorzugsweise ebenfalls radial nach außen auslenkbar, um ein Fügeelement axial durch ein Nest hindurchtreten zu lassen.
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Die Stützstäbe ragen jedoch in einem elastisch entspannten Zustand radial weiter nach innen. Bei einer Aufnahme eines Fügeelementes in einem Nest federn sie nach einer radialen Auslenkung nach außen wieder radial nach innen, bis sie an einer Oberseite eines Flanschabschnittes angreifen können.
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Die Stützstäbe sind vorzugsweise jeweils an jedem Nestsegment vorgesehen. Vorzugsweise erstrecken sich die Stützstäbe in axialer Richtung ausgehend von einer Segmentbasis eines Nestsegmentes in axialer Richtung in ein stromab benachbartes Nest hinein.
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Von besonderem Vorzug ist es, wenn die Radialklemmzungen in Längsrichtung geschlitzt sind, wobei die Stützstäbe jeweils in einem Längsschlitz einer Radialklemmzunge angeordnet sind.
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Hierdurch kann eine kompakte Bauweise realisiert werden.
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Gemäß einer weiteren insgesamt bevorzugten Ausführungsform weisen zumindest einige der Radialklemmzungen der Gehäusenester und/oder der Fördernester an ihren axialen Enden radial nach innen vorstehende Haltenasen auf.
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Bei Aufnahme eines Fügeelementes in einem Nest werden die Radialklemmzungen radial nach außen bewegt bis bspw. ein Flanschabschnitt in axialer Richtung an derartigen Haltezungen anschlägt. In dieser Position sind bspw. die Stützstäbe wieder radial elastisch zurückgefedert und liegen dann auf einer Oberseite eines Flanschabschnittes eines Fügeelementes an. Sofern anschließend ein Fördernest axial bewegt wird, drückt es das Fügeelement aus einem Gehäusenest in Förderrichtung weiter, wobei die Radialklemmzungen radial aufgeweitet werden und der Flanschabschnitt an den Haltenasen vorbei bewegt wird, bis er an den Haltenasen eines stromabgelegenen Gehäusenestes anschlägt.
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In gleicher Weise können sich die Haltenasen von den Fördernestern radial nach außen bewegen, wenn ein Fördernest entgegen der Förderrichtung bewegt wird.
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Die Fördernester und die Gehäusenester sind, wie gesagt, vorzugsweise in Umfangsrichtung verschachtelt angeordnet und sind vorzugsweise jeweils durch Gleichteile (Nestsegmente) realisiert. Eine Ausnahme hiervon bildet das Abgabegehäusenest, das vorzugsweise ebenfalls mit Radialklemmzungen ausgestattet ist, an deren Enden jedoch keine Haltenasen vorgesehen sind.
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Hierdurch kann ein in das Abgabegehäusenest überführtes Fügeelement auf einfache Art und Weise weiter transportiert werden, bspw. durch Blasluft.
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Demzufolge ist es bevorzugt, wenn das Abgabegehäusenest mit einem Druckluftanschluss verbunden ist.
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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.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Fügekopfes mit einer daran festgelegten ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Magazinanordnung;
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2 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Magazinanordnung;
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3 eine Längsschnittansicht der Magazinanordnung der 2;
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4 eine Draufsicht auf die Magazinanordnung der 2;
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5 eine der 2 vergleichbare Ansicht der Magazinanordnung ohne rohrförmiges Gehäuse, wobei einige Nestsegmente zur Darstellung des Inneren der Magazinanordnung weggelassen sind;
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6 eine Detailansicht VI der 5;
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7 eine vergrößerte Längsschnittansicht durch die Magazinanordnung der 2;
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8 eine perspektivische Darstellung eines Nestsegmentes für Gehäusenester und für Fördernester; und
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9 eine Darstellung eines unteren Endes der Magazinanordnung der 2 bei abgenommenem Gehäuseendstück.
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In 1 ist in schematischer Form eine Fügevorrichtung dargestellt und generell mit 10 bezeichnet.
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Die Fügevorrichtung 10 weist einen Fügekopf 12 auf, der an einem schematisch angedeuteten Roboterarm 14 festgelegt ist. Über flexible Kabel ist der Fügekopf 12 mit einer Energieversorgung 16 verbunden. An dem Fügekopf 12 ist ein Schlitten 18 axial verschieblich gelagert. An dem Schlitten 18 ist eine Halteeinrichtung 20 zum Halten eines Fügeelementes 22 ausgebildet. Die Fügevorrichtung 10 dient dazu, ein in der Halteeinrichtung 20 gehaltenes Fügeelement 22 auf ein Bauteil 24, wie bspw. ein Karosserieblech zu fügen. Das Fügen erfolgt entlang einer Fügeachse 26, die parallel zu einer Verschieberichtung des Schlittens 18 ist und die koaxial zu einer Längsachse des Fügeelementes 22 ausgerichtet ist.
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Das Fügeelement 22, das in der Halteeinrichtung 20 gehalten wird, wird vorzugsweise mittels eines Fügeprozesses wie eines Bolzenschweißprozesses oder eines Bolzenklebeprozesses auf das Bauteil 24 gefügt. Das Fügeelement 22 weist vorzugsweise einen Flanschabschnitt mit einem größeren Durchmesser und einen Schaftabschnitt mit einem geringeren Durchmesser auf.
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An dem Fügekopf 12 ist eine Magazinanordnung 30 festgelegt. Die Magazinanordnung 30 weist ein längliches Gehäuse 32 auf, das eine Längsachse 34 definiert. Das Gehäuse 32 weist ein erstes axiales Ende 36 und ein zweites axiales Ende 38 auf. Das erste axiale Ende 36 ist mit einer Zuführeinrichtung 40 verbunden. Die Zuführeinrichtung 40 ist vorzugsweise eine stationäre Einrichtung, zu der der Fügekopf 12 mittels des Roboters verfahren wird, um an der Zuführeinrichtung 40 die Magazinanordnung 30 mit einer Mehrzahl von Fügeelementen 22 zu befüllen. Generell ist es jedoch auch denkbar, das erste axiale Ende 36 des Gehäuses 32 mit einem Zuführschlauch 42 zu verbinden, wie es in 1 schematisch angedeutet ist.
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Das zweite axiale Ende 38 des Gehäuses 32 ist mit einer Übergabeeinrichtung 44 verbunden, die dazu ausgebildet ist, jeweils ein Fügeelement 22 aus der Magazinanordnung 30 in die Halteeinrichtung 20 zu überführen.
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In der Magazinanordnung 30 ist eine Mehrzahl von Gehäusenestern 46 ausgebildet, in denen jeweils ein Fügeelement 22 aufgenommen ist. Die Gehäusenester sind entlang der Längsachse 34 hintereinander angeordnet. Die Gehäusenester 46 sind so ausgebildet, dass Fügeelemente 22 in benachbarten Gehäusenestern 46 voneinander beabstandet sind. Die Gehäusenester 46 sind ferner ausgebildet, dass die Fügeelemente 22 darin jeweils lagestabil bzw. verkippsicher gehalten sind.
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Die Gehäusenester 46 beinhalten ein Zuführgehäusenest 48, das dem ersten axialen Ende 36 benachbart ist, sowie ein Abgabegehäusenest 50. Das Abgabegehäusenest 50 ist dem zweiten axialen Ende 38 zugeordnet. Ein Fügeelement 22, das in dem Abgabegehäusenest 50 aufgenommen ist, kann durch einen Übergabeschritt in die Übergabeeinrichtung 44 übergeben werden, um dieses Fügeelement 22 dann in der Halteeinrichtung 20 für einen darauffolgenden Fügeprozess zu halten.
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Die Magazinanordnung 30 ist so ausgebildet, dass in den Gehäusenestern 46 enthaltene Fügeelemente taktweise in einer Förderrichtung 52 von dem Zuführgehäusenest 48 hin zu dem Abgabegehäusenest 50 gefördert werden. Zu diesem Zweck ist eine hierzu geeignete Fördereinrichtung 54 vorgesehen.
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Das Abgabegehäusenest 50 ist vorliegend mit einem Druckluftanschluss 56 ausgestattet. über den Druckluftanschluss 56 kann ein Druckluftschlauch 58 angeschlossen werden, mittels dessen Druckluft bereitgestellt wird, um ein in dem Abgabegehäusenest 50 enthaltenes Fügeelement 22 in Richtung der Halteeinrichtung 20 zu überführen.
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Im Betrieb wird die Magazinanordnung 30 durch eine Zuführeinrichtung 40 mit Fügeelementen befüllt. Anschließend kann ein Roboter den Fügekopf 12 nacheinander von einer Fügeposition zur nächsten fahren, wo dann jeweils ein Fügeelement auf eine Fügeposition gefügt wird. Nach jedem derartigen Fügeprozess wird die Magazinanordnung 30 so angesteuert, dass die darin enthaltenen Fügeelemente um einen Takt bzw. um ein Gehäusenest weiter in Richtung der Förderrichtung 52 gefördert werden, so dass wiederum ein Fügeelement 22 in das Abgabegehäusenest 50 gelangt, um es dann für einen darauffolgenden Fügeprozess in die Halteeinrichtung 20 zu laden. Wenn die Magazinanordnung 30 nahezu oder vollständig entleert ist, kann der Fügekopf 12 wiederum zu einer stationären Zuführeinrichtung 40 überführt werden, wo die Magazinanordnung 30 erneut befüllt wird. Alternativ hierzu kann dies auch während des laufenden Betriebs über einen Zuführschlauch 42 erfolgen. Das Verwenden eines Zuführschlauches ist jedoch weniger bevorzugt, da das Vorsehen der Magazinanordnung 30 an dem Fügekopf 12 gerade eine Unabhängigkeit von einem Zuführschlauch 42 hervorrufen soll.
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Die Magazinanordnung 30 hat jedoch auch den Vorteil, dass an der nahe der Halteeinrichtung 20 in dem Abgabegehäusenest 50 bereitgestellte Fügeelemente 22 jeweils lagestabil bereitgestellt werden, so dass es bei der Übergabe zu der Halteeinrichtung 20 nicht zu Verklemmungen oder dergleichen kommen kann. Dies gilt insbesondere dann, wenn Fügeelemente gefügt werden, die ein großes Verhältnis von Durchmesser eines Flanschabschnittes zu Durchmesser eines Schaftabschnittes haben.
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In den 2 bis 9 ist eine bevorzugte Ausführungsform einer Magazinanordnung 30 für eine Fügevorrichtung 10 gezeigt.
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Die Magazinanordnung 30 der 2 bis 9 entspricht hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell der Magazinanordnung 30 der 1. Gleiche Elemente sind mit daher durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
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Wie es in 2 dargestellt ist, weisen die Fügeelemente 22 beispielhaft jeweils einen Fügeelementschaft 62 mit einem relativ kleinen Durchmesser und einen Fügeelementflansch 64 mit einem relativ gesehen größeren Durchmesser auf.
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Ferner ist in 2 zu erkennen, dass die Magazinanordnung 30 eine Fördereinrichtung 54 aufweist, die einen Förderantrieb 66 beinhaltet. Der Förderantrieb 66 kann bspw. als Pneumatikzylinder ausgebildet sein, dessen Längsachse parallel versetzt zu der Längsachse 34 des Gehäuses 32 angeordnet ist.
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Eine Antriebsstange 68, die mittels des Förderantriebes 66 parallel zur Längsachse 34 versetzbar ist, ist mit einem Antriebshebel 70 verbunden, der sich in radialer Richtung von der Antriebsstange 68 in Richtung über das erste axiale Ende 36 des Gehäuses 32 erstreckt.
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In 1 ist ferner angedeutet, dass das Gehäuse 32 an dem zweiten axialen Ende 38 ein Gehäuseendstück 51 aufweist, an dem der Druckluftanschluss 56 ausgebildet ist.
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Die Magazinanordnung 30 weist neben der Mehrzahl von Gehäusenestern 46 eine Mehrzahl von Fördernestern 74 auf, die mittels des Förderantriebs 66 in axialer Richtung relativ zu der Mehrzahl von Gehäusenestern 46 bewegbar sind.
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Die Fördernester 74 sind dabei in Längsrichtung zwischen einer ersten Axialposition AP1 und einer zweiten Axialposition AP2 bewegbar. Durch die Axialpositionen AP1, AP2 wird ein Hub H des Förderantriebs 66 definiert. Der Hub H ist kleiner als eine Länge L eines Fügeelementes 22.
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Zur Durchführung eines Fördertaktes werden die Fördernester 74 in axialer Richtung in die Axialposition AP1 versetzt. In diesem Zustand kann bspw. ein Fügeelement 22 in das Zuführgehäusenest 48 übergeben werden. Anschließend wird die Mehrzahl von Fördernestern 74 in Richtung der zweiten Axialposition AP2 in Förderrichtung 52 versetzt. Hierbei werden sämtliche in der Magazinanordnung 30 enthaltenen Fügeelemente, die in jeweiligen Gehäusenestern 46 aufgenommen sind, in ein in Förderrichtung 52 stromab benachbartes Gehäusenest 46 übergeben. Hierbei kann bspw. ein Fügeelement, das in einem Gehäusenest stromauf benachbart zu dem Abgabegehäusenest 50 angeordnet war, nun in das Abgabegehäusenest 50 gefördert werden, von wo aus das Fügeelement dann hin zu der Halteeinrichtung übergeben bzw. geladen werden kann.
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Wie es in 2 und den weiteren Figuren angedeutet ist, weist jedes Fördernest 74 eine Mehrzahl von Fördernestsegmenten 76 auf, die jeweils eine Fördernestsegmentbasis 78 beinhalten. Die Fördernestsegmente 76 erstrecken sich in Umfangsrichtung jeweils über 60° und sind jeweils voneinander um 60° beabstandet, wie es insbesondere aus 4 hervorgeht. Aus 4 und 3 geht auch hervor, dass jedes Gehäusenest 46 durch eine Mehrzahl von Gehäusenestsegmenten 80 gebildet ist, die jeweils eine Gehäusenestsegmentbasis 82 aufweisen.
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Die Gehäusenestsegmentbasen erstrecken sich jeweils über 60° und sind jeweils um 60° voneinander beabstandet (4). Dabei sind zwischen den Gehäusenestsegmentbasen 82 jeweils Fördernestsegmentbasen 78 angeordnet. Die Gehäusenestsegmentbasen 82 und die Fördernestsegmentbasen 78 bilden zusammen eine Ringform über 360° innerhalb des hohlzylindrischen Gehäuses 32.
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Die Gehäusenestsegmente 80 weisen jeweils eine Radialklemmzunge 84 auf (siehe insbesondere 3, 5, 6, 7 und 8). Die Radialklemmzungen 84 erstrecken sich jeweils ausgehend von einem Innenumfang der Gehäusenestsegmentbasis 82 in axialer Richtung in den Innenraum eines axial stromab benachbarten Gehäusenestes 46 hinein. Die Radialklemmzungen 84 sind jeweils mit einem Längsschlitz ausgestattet. Ein Stützstab 86 ist jeweils mit einer Gehäusenestsegmentbasis 82 verbunden und ist im Wesentlichen innerhalb des Längsschlitzes angeordnet, erstreckt sich jedoch in radialer Richtung weiter nach innen, wie es insbesondere in 8 und 7 zu erkennen ist.
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Insbesondere den 5, 6 und 7 ist zu entnehmen, dass ein Fügeelement 22 in einem Gehäusenest gehalten wird, indem die Radialklemmzungen 84 der Gehäusenestsegmente 80 im Wesentlichen radial außen gegen den Fügeelementflansch 64 drücken. Ferner liegen die Stützstäbe 86 dieses Gehäusenestes 46 auf der Oberseite des Fügeelementflansches 64 auf. Hierdurch wird die Lage des Fügeelementes 22 stabilisiert und dieses wird verkippsicher in dem jeweiligen Gehäusenest gehalten.
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Wie es insbesondere in den 2, 3, 4 zu erkennen ist, liegen die Gehäusenestsegmentbasen 82 von axial benachbarten Gehäusenestern axial aneinander an. Ferner sind die axial übereinander liegenden Gehäusenestsegmentbasen 82 jeweils durch Gehäusesegmentverschraubungen 90 miteinander verschraubt und folglich gehäusefest innerhalb des Gehäuses 32 aufgenommen.
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In entsprechender Weise sind axial übereinander liegende Fördernestsegmentbasen 78 der Fördernester 74 in axialer Richtung miteinander verschraubt, und zwar mittels jeweiliger Fördersegmentverschraubungen 88, wie es insbesondere in den 2, 3, 4 zu entnehmen ist.
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Durch die Fördersegmentverschraubungen 88 können die Fördernester sämtlich in Längsrichtung relativ zu den Gehäusenestern 46 bewegt werden.
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Wie es insbesondere den 7 und 8 zu entnehmen ist, beinhaltet jedes Fördernestsegment 76 ebenfalls eine Radialklemmzunge 92, die sich in axialer Richtung von der jeweiligen Fördernestsegmentbasis 78 erstreckt. Die Radialklemmzungen 92 der Fördernestsegmente 76 weisen ebenfalls jeweils einen Längsschlitz auf, innerhalb dessen ein Stützstab 94 angeordnet ist, der sich an seinem freien Ende radial weiter nach innen erstreckt als die Radialklemmzunge 92.
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Tatsächlich sind die Fördernestsegmente 76 und die Gehäusenestsegmente 80 vorliegend als Gleichteile ausgebildet, so dass die Magazinanordnung 30 kostengünstig realisierbar ist.
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In 9 ist ferner zu erkennen, dass das Abgabegehäusenest 50 ebenfalls eine Mehrzahl von Gehäusenestsegmentbasen 82' aufweist, von denen sich jeweils Radialklemmzungen 84' und Stützstäbe 86' erstrecken. Die Radialklemmzungen 84' weisen an ihren freien Enden keine radial nach innen vorspringenden Haltenasen auf, wie sie bei den anderen Nestsegmenten vorgesehen sind (siehe 8).
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In allen Nestsegmenten wird ein Fügeelement hinsichtlich seiner Lage ferner dadurch stabilisiert, dass solche Haltenasen 98 von unten kraftschlüssig an dem Fügeelementflansch 64 angreifen (siehe auch 7). Bei der Axialbewegung der Fördernester 74 werden die Fügeelementflansche 64 in axialer Richtung aus den Radialklemmzungen herausgedrückt, und zwar mittels der jeweiligen Stützstäbe.
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Bei dem Abgabegehäusenest 50 wird ein Fügeelement zwar auch radial an einem Außenumfang des Fügeelementflansches 64 mittels der Radialklemmzungen 84' geklemmt. Diese Klemmung ist jedoch in axialer Richtung deutlich leichter zu überwinden, bspw. durch einen Druckluftstoß, der über den Druckluftanschluss 56 an das in 9 aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellte Gehäuseendstück 51 angelegt wird.
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Sofern im Betrieb gemäß 5 ein Fügeelement in das Zuführgehäusenest 48 eingesetzt ist, erfolgt ausgehend von 5 der anschließende Förderschritt in Förderrichtung 52, bei dem die Fördernester 74 in Förderrichtung um den Axialhub H in die zweite Axialposition AP2 bewegt werden (siehe 2).
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Hierbei drücken die Stützstäbe 94 der Fördernester 74 das Fügeelement aus dem Zuführgehäusenest 48 in das axial benachbarte Gehäusenester 46, (siehe 3). Hier wird das Förderelement dann in axialer Richtung von den Stützstäben 86 des Gehäusenestes 46 I gehalten. In einem anschließenden Förderschritt werden die Fördernester 74 entgegen der Förderrichtung 52 wieder in Richtung der Axialposition AP1 bewegt. Hierbei wird das in dem Gehäusenest 46 I gehaltene Fügeelement axial mittels der Stützstäbe 86 gehalten. Anschließend kann wiederum ein Fügeelement in das Zuführgehäusenest 48 überführt werden.
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In einem darauffolgenden Förderschritt werden dann das in dem Zuführgehäusenest 48 und das in dem darunterliegenden Gehäusenest 46 I gehaltenen Fügeelemente in Förderrichtung 52 in die jeweils stromab nächsten Gehäusenester 46 bewegt.
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Die Fügeelemente werden dabei mittels der Stützstäbe 94 der beteiligten Fördernester aus dem Zuführgehäusenest 48 und dem darunterliegenden Gehäusenest 46 I in das Gehäusenest 46 I bzw. das darunterliegende Gehäusenest 46 II bewegt. Sämtliche weiteren Förderschritte erfolgen ebenfalls taktweise und können zur Aufnahme weiterer Förderelemente dienen. Es ist jedoch auch möglich, nur ein einzelnes Förderelement taktweise durch die Magazinanordnung 30 hindurch zu takten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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