CN102686328B - 安装机具和用于连接至少两个构件的接合方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于连接至少两个构件的安装机具，该安装机具具有：一个带有一个第一工作端部的第一杠杆臂和一个带有一个第二工作端部的第二杠杆臂，第一杠杆臂和第二杠杆臂钳状地可枢转地相连接；一个与第一和第二杠杆臂连接的直线驱动器，使得经由直线驱动器的长度改变，第一和第二工作端部能相对彼此运动；和一个设置在第一工作端部上的冲头，冲头与与一个压紧模块连接；冲头设置在一个空心圆柱形的压紧装置内部，压紧装置相对于冲头能直线运动，压紧装置与第二直线驱动器连接，使得至少两个构件在压紧装置的预紧位置中能机械预紧在压紧装置与第二工作端部之间，压紧装置包括复位弹簧，压紧装置能通过该复位弹簧从预紧位置复位到初始位置中。

Description

安装机具和用于连接至少两个构件的接合方法

技术领域

本发明涉及一种用于连接至少两个构件、特别是用于冲压铆接的安装机具和一种用于借助安装机具连接所述至少两个构件的接合方法。

背景技术

在现有技术中已知这样的安装机具，其由C形弓架构成，在该C形弓架的一个端部设置有一个液压的安装缸。这样的构造由于其伸出的尺寸而具有大的干扰轮廓。为了克服这个缺点，在现有技术中人们过渡到钳状工作的安装机具。一个相应的实例在EP0550705B1中公开。在那里两个杠杆类似于钳地经由一个回转点相互连接。借助手工的操纵或经由直线调节机构的操纵使杠杆这样运动，使得相应位于杠杆端部的各工作端部相向运动。通过这种方式能够通过杠杆的各工作端部实现接合过程。

根据应用场合和要实现的接合方法，这种安装机具具有不同的结构形式。相应的实例可以从WO02/078892、DE102004002974和DE102007020167中得到。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种相对于现有技术优化的安装机具。该安装机具不仅应具有小的干扰轮廓，而且应保证有效的运行。

上述目的通过一种如下所述的安装机具以及通过一种如下所述的接合方法来达到。本发明有利的构造以及扩展从说明书和附图中得出。所述用于连接至少两个构件、特别是用于冲压铆接的安装机具，该安装机具具有以下的特征：a.一个带有一个第一工作端部的第一杠杆臂和一个带有一个第二工作端部的第二杠杆臂，该第一杠杆臂和第二杠杆臂钳状地可枢转地相互连接；b.一个与第一杠杆臂和第二杠杆臂连接的第一直线驱动器，使得经由直线驱动器的长度改变，第一工作端部和第二工作端部能相对彼此运动；和c.一个设置在第一工作端部上的冲头，该冲头与一个压紧模块连接，其中，该安装机具的冲头设置在一个空心圆柱形的压紧装置内部，该压紧装置相对于冲头能直线运动，并且压紧装置与一个第二直线驱动器连接，使得所述至少两个构件在压紧装置的预紧位置中能机械地预紧在压紧装置与第二工作端部之间，压紧装置包括复位弹簧，通过该复位弹簧，压紧装置能从预紧位置复位到初始位置中。

通过按照本发明的安装机具，至少两个构件可彼此连接。该连接例如通过冲压铆接、咬合连接或类似的接合方法建立。按本发明的安装机具具有以下的特征：一个带有一个第一工作端部的第一杠杆臂和一个带有一个第二工作端部的第二杠杆臂，该第一杠杆臂和第二杠杆臂钳状地可枢转地相互连接；一个与第一杠杆臂和第二杠杆臂连接的第一直线驱动器，使得经由直线驱动器的长度改变，第一工作端部和第二工作端部能相对彼此运动；一个和设置在第一工作端部上的冲头，该冲头与一个用于接合元件的供应模块和/或与一个压紧模块连接。

按本发明的安装机具由包括两个杠杆臂的钳状结构构成。这两个杠杆臂可转动地这样彼此连接，使得第一杠杆臂和第二杠杆臂的各一个端部彼此对置地设置。各杠杆臂的这些端部称为工作端部。第一杠杆臂和第二杠杆臂的工作端部优选用来固定阴模和冲头，以便由此实现冲压铆接过程。因此，根据待实现的接合方法，这两个彼此对置的工作端部配备有相应的工具和配合工具。基于这种构造，通过本安装机具优选也可以实施咬合连接过程。

这两个可枢转地彼此连接的杠杆臂借助直线驱动器围绕共同的回转点枢转。这种直线驱动器优选由液压式活塞－缸驱动器、气动式活塞－缸驱动器或电动的直线驱动器如E－螺杆传动器构成。

按照本发明的一种替代方案，与安装机具的冲头邻接地在第一杠杆臂的第一工作端部上设置有用于接合元件的供应模块。该供应模块给接合通道供应单个的接合元件、如例如半空心冲铆件，使得保证安装机具的顺利的运行。该供应模块因此降低安装机具的停止时间并且利用安装机具的行程时间(Verfahrzeit)来补充提供新的接合元件。按照另一替代方案，第一工作端部上的冲头与压紧模块相组合地使用。该压紧模块用于机械地预紧或固定待彼此连接的构件。通过这种方式同样保证有效的安装方法。

按照本发明的一种优选实施形式，冲头和/或设置在第二工作端部上的阴模能通过直线驱动器沿着圆形轨迹运动，以便在所述至少两个构件之间建立连接。可枢转的杠杆臂的构造是这样选择的，即，基于工具和配合工具沿着圆形轨迹的运动，来实现所述至少两个构件的接合或一般说是连接。因为工具例如冲头和配合工具例如阴模在同一圆形轨迹上运动，所以通过它们的配合作用可建立可靠的连接。

在与压紧模块相组合地利用安装机具时，冲头优选设置在一个空心圆柱形的压紧装置内部，该压紧装置相对于冲头能直线运动。按照该实施形式，压紧装置与一个直线驱动器连接，使得所述至少两个构件在压紧装置的预紧位置中可被机械地预紧到压紧装置与第二工作端部、特别是阴模之间。

为了相互连接两个构件，例如半空心冲铆件单独通过直线驱动器被安置于第一杠杆臂和第二杠杆臂之间。为了即使在这种构造中也实现待连接构件的机械预紧，在第一杠杆臂的第一工作端部上优选设置有一个带有一自己的直线驱动器的压紧装置。该压紧装置由于其空心圆柱形形状与第一杠杆臂的第一工作端部上的冲头无关地借助第二直线驱动器能运动。在第一杠杆臂的第一工作端部上的冲头建立这两个构件之间的连接之前，这能够实现待连接构件的机械预紧。此外优选的是，压紧装置设有复位弹簧，通过该复位弹簧，压紧装置能从预紧位置复位到初始位置中。

按照本发明的第二替代方案，供应模块包括一个相对于冲头能直线移位的空心圆柱形的接合通道，冲头能运动通过该接合通道。接合通道优选具有一个侧面的开口，该开口与供应通道连接，借助该供应通道，各接合元件能单个地在冲头下方供应给接合通道。

安装机具的冲头优选在一个空心圆柱形的接合通道中运动。该接合通道实现接合元件的压紧功能和/或供应功能以便准备连接。为此目的，经由接合通道中的侧面的开口供应接合元件。按照一种替代方案，以成型的软管、通道或类似物形式的供应通道用来供应接合元件。为了能够把接合元件在冲头下方单个地供应给接合通道，接合通道沿着安装方向能直线移位，使得通过冲头释放用于供应接合元件的侧面的开口。为此目的，安装机具优选具有一第三直线驱动器，通过该第三直线驱动器，接合通道与供应通道相关联地可移位到供应位置和接合位置中。在供应位置中，冲头释放供应通道中的侧面的开口，使得接合元件可被供应给接合通道。在接合位置中，冲头阻塞接合通道中的侧面的开口，使得没有其他的接合元件能供应给接合通道并且可以进行安装过程。

优选地，接合通道包含制动段，接合元件通过该制动段能被制动和/或能在冲头下方定位在接合通道中。

此外优选的是，安装机具与机械手连接。为此目的，机械手与第一杠杆臂或第二杠杆臂连接，使得保证安装机具在空间中的最优化的运动。

此外，本发明包括安装机具的一种供应模块，该供应模块具有以下特征：一个空心圆柱形的接合通道，该接合通道具有一个侧面的开口；一个用于接合元件的供应通道，该供应通道与接合通道的侧面的开口连接；和一个直线驱动器，接合通道借助该直线驱动器能在基本位置与供应位置之间直线移位。

按本发明的用于借助上述安装机具来连接所述至少两个构件的接合方法具有如下步骤：借助第一直线驱动器把第一工作端部和第二工作端部彼此移开；借助供应模块把接合元件供应到接合通道中；把至少两个构件定位在第一工作端部和第二工作端部之间并且使各工作端部相向运动；以及借助第一直线驱动器把接合元件接合到所述至少两个构件中。

附图说明

参考附图进一步阐述本发明。在附图中：

图1示出按本发明的安装机具的一种优选实施形式的侧视图；

图2示出图1中的实施形式处于打开状态的侧视图；

图3示出按本发明的安装机具的另一实施形式的透视图；

图4示出图3中的安装头的放大局部视图；

图5示出本发明安装头的一种优选实施形式处于初始位置的剖视图；

图6示出图5中的安装头处于供应位置；

图7示出图5中的包括供入的铆钉的安装头；

图8示出图5中的安装头处于构件上的压紧位置；

图9示出图5中的安装头处于接合位置；和

图10示出按照本发明的接合方法的一种优选实施形式的流程图；和

图11A-C示出按本发明的安装机具的一种优选实施例，包括曲柄-肘节杆传动机构与电动机相组合。

具体实施方式

在图1中示出按本发明的安装机具1的一种优选实施方式。为了实现安装机具1的小的干扰轮廓，安装机具的否则常见的C形框架在这里实施为两部分的。它包括一个第一杠杆臂10和一个第二杠杆臂20。所述杠杆臂10、20可枢转地在回转点X中相互连接。由于这种构造，它们形成一种钳状的布置结构，该布置结构经由一个直线驱动器30操纵。该直线驱动器30施加接合力，以便例如将至少两个构件B相互连接。直线驱动器30优选是液压式或气动式活塞－缸驱动器，或者电动式调节机构、如电螺杆传动机构。其他的实现自动长度改变的驱动系统同样是优选的。

此外优选的是，使用曲柄-肘节杆传动机构11、21、13、17与电动机M相组合作为直线驱动器，用于安装机具1的杠杆臂10、20。例如，在图11A至C中示出安装机具1的这种优选的实施形式。

图11A示出安装机具的经由回转点X可转动地彼此连接的这两个杠杆10、20。杠杆10、20经由上述的曲柄-肘节杆传动机构11、21、13、17能运动。该肘节杆传动机构包括臂11、21，而臂11与杠杆10连接并且臂21与杠杆20连接。臂11、21形成肘节杆传动机构的肘节杆。

连杆13在一个端部分别与臂11、12的端部可运动地连接。连杆13的另一个端部偏心地设置在一可转动的圆盘17上，从而它们共同形成一个曲柄。该圆盘17经由电动机M转动。连杆13沿着由圆盘17预定的圆形轨迹的运动使臂11、12之间的角度加大或减小。由此使安装机具1的杠杆10、20相应地运动，以便执行接合过程或打开安装机具以取出或置入构件。为了形象地说明，图11B示出打开的安装机具1。经由电动机M和由此圆盘17的转动，使连杆13这样运动，使得各臂11、21形成一个比在安装机具1闭合时或比在安装机具1的接合过程期间较小的角度。如果电动机M和由此圆盘17转动，则连杆13朝向各臂11、21运动。通过这种运动，由各臂11、21形成的角度加大。同时随着该运动，安装机具的杠杆10、20闭合，以便例如执行接合过程。

临近接合过程结束时，肘节杆11、21几乎伸直。对于连杆13与圆盘17也是同样，该连杆相对于圆盘17的圆周处于接近垂直的取向(参见附图11C)。尽管电动机M的转矩低，肘节杆11、21和连杆13/圆盘17的这种几何布置结构经由曲柄-肘节杆传动机构的杠杆作用仍产生安装机具1的高的接合力。

替代于由连杆13和圆盘17构成的组合同样优选的是，通过直线驱动器展开肘节杆11、21，该直线驱动器代替连杆13作用于各臂11、21之间的连接部位(未示出)。

按照另一实施形式，杠杆臂10、20通过型材结构件(Profil-strukturen)构成，以便与坚固的实心材料构造相比实现重量减轻。此外，第一杠杆臂10的长度被最小化。由此，同样降低安装机具的重量和减小其干扰轮廓。为此目的，与第二杠杆臂20的转动连接设置在第一杠杆臂10的一个端部16上。带有安装头40、50的第一工作端部12(见下面)位于第一杠杆臂10的另一个端部上。直线驱动器30在杠杆臂10上固定在第一工作端部12与所述端部16之间。这同样减小安装机具1的干扰轮廓，因为直线驱动器30部分地平行于第一杠杆臂10延伸。此外，第一杠杆臂10的形状与现有技术相比负责安装机具1的紧凑构造。

第二杠杆臂20包括一个第二工作端部22，在该第二工作端部上优选设置有一个阴模60。同样可设想，在第二工作端部22上固定另一配合工具，该配合工具与在第一工作端部12上的工具例如冲头70配合作用。

第二杠杆臂20的端部28延伸超出转动连接部X。直线驱动器30与该端部28连接，使得经由其长度改变来操纵安装机具1。如果直线驱动器30的长度减小(步骤A，图10)，则安装机具1的杠杆臂10、20的钳状布置结构打开。在图2中示出该状态。在安装机具1打开期间，第一工作端部12和第二工作端部22彼此移开。如果直线驱动器30伸长(步骤D，图10)，各工作端部12、22以及与其连接的工具40、50和配合工具60沿着一圆形轨迹相向运动。由于该运动，同样发生安装机具1沿着一圆形轨迹的接合过程。由此在第一工作端部12或第二工作端部22上不需要接合的驱动器，如例如安装缸。

优选地，安装机具1借助机械手(未示出)朝向接合部位运动。该机械手在第二杠杆臂20的固定部位26处与安装机具1连接。由于按照图1的直线驱动器30的布置结构，安装机具1的重心接近位于固定部位26的高度上。与安装机具1朝向工作端部12、22的重心移位相比，这使得安装机具1的操作和可运动性变容易。

图3示出安装机具1的另一优选的实施形式。与图1的安装机具1相比，功能类似的组成部件用相同的附图标记表示。可以看出，第一杠杆臂10延伸超出连接的回转点X。在其端部16上，直线驱动器30固定在部位14处。

图4示出工作端部12、22的放大视图。在第二工作端部22上优选设置有阴模60作为配合工具。带有冲头70作为工具的安装头40、50位于第一工作端部12上。安装头包括一压紧模块40和/或一供应模块50，如下面进一步阐述的那样。压紧模块40用来在接合之前、期间或之后机械地预紧构件B。供应模块50实现供应各单个接合元件90例如半空心冲铆件、实心冲铆件和类似已知的接合元件到安装机具1的一接合通道52中。

图5示出优选的安装头40、50处于初始位置的放大剖视图。安装机具1(未示出)处于打开的状态中，如在图2中所示。如上面已经阐述的那样，安装头包括压紧模块40和/或供应模块50。

为了建立两个构件B的连接(参见图8)，冲头70与第一工作端部12连接。冲头70在空心圆柱形的接合通道52内部运动。如果安装机具1包括压紧模块40，则空心圆柱形的接合通道52优选支撑在空心圆柱形的压紧装置42上。该压紧装置42连同接合通道52共同地相对于冲头可直线移动。在图5中示出压紧装置42处于初始位置，而该压紧装置在图9中处于接合位置。

压紧装置42借助直线驱动器46、48平行于冲头70的纵轴线运动。该直线驱动器46、48优选基于与第一直线驱动器30(参见上面)相同的驱动原理。按照在图5中示出的优选实施形式，压紧装置42构成为空心圆柱形的活塞。经由腔室46和接头48，压紧装置42被气动或液压式地操纵。经由腔室46，压紧装置42被施加以确定的压力和由此被施加以确定的压紧力。一旦接合通道52贴靠在构件B上，来自腔室46的压紧力就经由压紧装置42和接合通道52传输到构件B上。如果通过闭合安装机具1使构件B上的压紧力被超过，则压紧装置42转移到腔室46中，以便维持预定的压紧力。这可通过确定地控制腔室46中的介质或通过直线驱动器46、48的力控制来实现。

此外，为了使压紧装置42从接合位置或预紧位置移回到其初始位置，该压紧装置优选包括复位弹簧44。该复位弹簧44包围压紧装置42并且与其同轴地设置。如果压紧装置42运动到腔室46中，则复位弹簧44被加载拉力。在压紧装置42卸载以后，复位弹簧负责使压紧装置42返回到其初始位置中。

按照另一替代方案，本发明包括供应模块50。同样在图5中示出供应模块50的一种优选实施形式。该供应模块50包括接合通道52，该接合通道构成为从压紧装置42可松脱的。此外，接合通道52与一直线驱动器80连接。该直线驱动器80使接合通道52沿着冲头70的纵向方向移位，以便给接合通道52供应各单个的接合元件90。直线驱动器80按类似的、结合直线驱动器30已提及的驱动替代方案工作。

接合通道52还包括一个侧面的开口58，一供应通道56经由该开口与接合通道52连接。经由供应通道56，接合元件90被供应给接合通道52。为此，供应通道56在其通入接合通道52中的出口处优选包括一可控制的止动爪57。该止动爪57有针对性地释放开口58，使得接合元件90可以被输送到接合通道52中。这种控制优选经由连接到安装机具1上的控制单元来进行。

此外，接合通道52优选包括一制动段54。当接合元件90已供应给接合通道52时，该制动段54制动接合元件90和/或将其定位在冲头70下方。制动段54包括径向伸入接合通道52中的制动板条或制动瓦或者制动蹄壳。

在安装机具1运行期间，首先使安装机具1打开(步骤A，图10)，如其在图2中所示的那样。为此，各工作端部12、22借助直线驱动器30被最大地彼此移开。压紧装置42和供应模块50位于在图5中所示的初始位置。

随后，按照图6使直线驱动器80伸长。由此，接合通道52与供应通道56沿着冲头70的接合方向移位到这种程度，即，使得冲头70释放开口58。供应通道56优选由成型的通道构成，在该通道中多个接合元件90(未示出)等候在止动爪57处。该止动爪57受控地释放一个接合元件90，使得该接合元件90通过开口58进入接合通道52中(步骤B)。在接合通道52内部，接合元件90通过制动段54被保持住，使得该接合元件不会首先离开接合通道52。

在接合元件90已经供应给接合通道52之后，直线驱动器80重新被缩短。由此，供应模块50按照图7返回到其初始位置。现在接合元件90在接合通道52的敞开端部的附近定位在冲头70的底侧上。

安装机具1现在向接合部位运动。例如，与安装机具1连接的机械手实现该运动。在接合部位处安装机具1被闭合，如其在图1和8中所示的那样。使各工作端部12、22相向运动，直到阴模60和接合通道52贴靠在构件B上(步骤C)。

在直线驱动器30进一步伸长和安装机具1进一步闭合期间，构件B经由接合通道52和压紧装置42以确定的压紧力被预紧。直线驱动器46、48预定压紧力(参见上面)。

为了使该接合元件90接合，直线驱动器30进一步伸长。在此，冲头70把接合元件90压入到构件B中(步骤D)。为了在冲头70朝向构件的安装运动期间压紧力不增高或压紧装置42断开，压紧装置42与接合通道52逆着接合方向偏移。在此，压紧装置42按照图9中的优选实施形式运动进入腔室46中。直线驱动器46、48由此受力控地预定缩短，使得压紧力保持恒定、减小或断开。按照相同的方式可以经由对直线驱动器46、48的控制在安装过程期间实现提高压紧力。

在接合元件90已经安装好之后，安装机具1打开并且压紧装置42与接合通道52返回到其按照图5的初始位置中。

Claims (11)

1.用于连接至少两个构件的安装机具(1)，该安装机具具有以下的特征：

a.一个带有一个第一工作端部(12)的第一杠杆臂(10)和一个带有一个第二工作端部(22)的第二杠杆臂(20)，该第一杠杆臂和第二杠杆臂钳状地可枢转地相互连接；

b.一个与第一杠杆臂(10)和第二杠杆臂(20)连接的第一直线驱动器(30)，使得经由第一直线驱动器(30)的长度改变，第一工作端部(12)和第二工作端部(22)能相对彼此运动；和

c.一个设置在第一工作端部(12)上的冲头(70)，该冲头与一个压紧模块(40)连接，其中，

该安装机具的冲头(70)设置在一个空心圆柱形的压紧装置(42)内部，该压紧装置相对于冲头(70)能直线运动，并且

压紧装置(42)与一个第二直线驱动器(46、48)连接，使得所述至少两个构件(B)在压紧装置(42)的预紧位置中能机械地预紧在压紧装置(42)与第二工作端部之间，

压紧装置(42)包括复位弹簧(44)，通过该复位弹簧，压紧装置(42)能从预紧位置复位到初始位置中。

2.按照权利要求1所述的安装机具(1)，其特征在于，该安装机具的冲头(70)和/或一个设置在第二工作端部(22)上的阴模(60)能通过第一直线驱动器(30)沿着圆形轨迹运动，以便在所述至少两个构件(B)之间建立连接。

3.按照权利要求1所述的安装机具(1)，其特征在于，供应模块(50)具有一个相对冲头(70)能直线移位的空心圆柱形的接合通道(52)，冲头(70)能运动通过该接合通道。

4.按照权利要求3所述的安装机具(1)，其特征在于，该安装机具的接合通道(52)包括一个侧面的开口(58)，该开口与一个供应通道(56)连接，借助该供应通道，各接合元件(90)能单个地在冲头(70)下方供应给接合通道(52)。

5.按照权利要求1所述的安装机具(1)，其特征在于，该安装机具的第一直线驱动器由曲柄-肘节杆传动机构(11、21、13、17)与电动机(M)相组合地构成。

6.按照权利要求4所述的安装机具(1)，其特征在于，该安装机具的接合通道(52)与供应通道(56)经由一个第三直线驱动器(80)能这样移位到供应位置和接合位置中，使得：

a.在供应位置中，冲头(70)释放接合通道(52)中的侧面的开口(58)，从而接合元件(90)能供应给接合通道(52)；和

b.在接合位置中，冲头(70)阻塞接合通道(52)中的侧面的开口(58)，从而接合元件(90)不能供应给接合通道(52)。

7.按照权利要求3至4之一所述的安装机具(1)，其特征在于，接合通道(52)具有制动段(54)，通过该制动段，接合元件(90)能被制动和/或能在冲头(70)下方定位在接合通道(52)中。

8.按照权利要求3所述的安装机具(1)，其特征在于，该安装机具的接合通道(52)形成空心圆柱形的压紧装置(42)的能松脱的部分，冲头(70)设置在该压紧装置中。

9.按照权利要求1所述的安装机具(1)，其特征在于，该安装机具的第一杠杆臂(10)或第二杠杆臂(20)与机械手连接。

10.按照权利要求1所述的安装机具(1)，其特征在于，所述安装机具(1)用于冲压铆接。

11.用于借助按权利要求1所述的安装机具(1)来连接至少两个构件(B)的接合方法，该接合方法具有如下步骤：

a.借助第一直线驱动器(30)把第一工作端部(12)和第二工作端部(22)彼此移开；

b.借助供应模块(50)把接合元件(90)供应到接合通道(52)中；

c.把至少两个构件(B)定位在第一工作端部(12)和第二工作端部(22)之间并且使第一和第二工作端部(12、22)相向运动；以及

d.借助第一直线驱动器(30)把接合元件(90)接合到所述至少两个构件(B)中。