CN106862463B - 冲铆装置和利用辅助冲制力的振动进行冲压铆接的冲铆方法 - Google Patents

Abstract

提供了用于利用辅助冲制力（F）的振动（S）进行冲压铆接的冲铆装置（2）和冲铆方法。所述冲铆装置（2）包括：振动发生设备（21），以便产生辅助冲制力（F）的振动，以用于将冲铆（5）设置到至少一个构件中（6、7）中；用于在设置所述冲铆（5）时承受冲制力（F）和承受辅助所述冲制力（F）的振动（S）的模具（10）；以及检查设备（15），以便利用由振动发生设备（21）所产生的检查振动（P）来检查利用所述冲铆（5）所产生的铆连接部的机械的品质。

Description

冲铆装置和利用辅助冲制力的振动进行冲压铆接的冲铆方法

技术领域

本发明关于冲铆装置和用于利用辅助冲制力的振动来冲压铆接的冲铆方法，该振动尤其是超声波振动。

背景技术

冲铆装置用于将至少一个构件与冲铆相连。在此，构件的两个端部借助于一个冲铆或多个冲铆彼此贴靠地紧固。作为备选方案，能够利用冲铆也将两个或者更多个构件彼此贴靠地紧固。

分别按照所述一个或多个构件的材料，在冲压铆接时施加很高的过程力，以便正确地设置所述冲铆。这点带来了对有待使用的设备的高的要求。此外，从中得到了在所述设备运行时的较高的能量需求，这对于设备的运行者造成高的运行费用。

为了在冲压铆接时降低必要的过程力，在若干情况中与此同时在冲压铆接时使用超声波辅助。从中得到许多优点。例如，通过超声波辅助，使得在冲压铆接时更加轻易地和更好地能够接近所述冲铆装置。此外，导致切割过程的改善、在冲压铆接时的纤维复合材料的层离的减少并且能够扩展能够铆接的材料种类。此外，得到了成本优势，例如对于冲铆装置的运行者利用超声波辅助进行的较小的能耗成本。

因此，在许多制造工艺中需要使用带有超声波辅助的冲压铆接。

在实践中，对于发明人示出的是，为了记录经实施的冲铆连接的品质，在需要时设置检查机制。这样的检查机制却应该花费时间少和由此在花费上有利、在很大程度上能够再现、在操作中和在实践中可靠以及简单。在此，应该最大程度地避免不被希望的和高花费的设备静止状态。

发明内容

因而本发明的任务是，提供冲铆装置和用于利用辅助冲制力的振动来冲压铆接的冲铆方法，利用它们能够解决先前所提到的问题。尤其，应该提供这样的冲铆装置和用于利用辅助冲制力的振动来冲压铆接的冲铆方法，在其中，实现了花费时间少的和由此在花费上有利的在很大程度上能够再现的、在操作中和在实践中有待实施的可靠的以及简单的检查机制。

该任务通过按照本发明所述的用于利用辅助冲制力的振动来冲压铆接的冲铆装置。所述冲铆装置具有：振动发生设备，以便产生辅助冲制力的振动，以用于将冲铆设置到至少一个构件中；用于在设置所述冲铆时承受冲制力和辅助所述冲制力的振动的模具；以及检查设备，以便利用由振动发生设备所产生的检查振动来检查利用所述冲铆所产生的铆连接部的机械的品质。

在冲铆装置中，利用所述检查设备保证的是，本来就存在的设备能够用于在冲压铆接时产生振动，也额外地还用于无损的检查。由此，基于所述检查不产生明显的硬件附加成本。

利用所述冲铆装置，在利用振动所辅助的、尤其经超声波辅助的冲压铆接时，在遵守到目前为止的冲压频率的情况下，在花费上有利、在很大程度上能够再现、在操作中和在实践中可靠以及简单地实施地检查利用冲铆所实施的铆连接部的品质。由此，能够很有利地满足对快速地实施所述铆连接部的要求以及对所实施的铆连接部的品质的记录的要求。

在优选实施例和其它实施例中说明所述冲铆装置的有利的其它的设计方案。

按照一个实施变体方案，检查设备能够被构造用于：检查利用所述冲铆所产生的铆连接部，在被设置到构件中的冲铆从所述振动发生设备和所述模具中解除之前。

按照另一个实施变体方案，检查设备能够被构造用于：

直接在设置所述冲铆后利用检查振动来加载利用所述冲铆所产生的铆连接部。按照另一个实施变体方案，所述检查设备能够被构造用于：把被产生用于设置所述冲铆的振动用作检查振动。

在一个有利的设计方案中，所述振动发生设备布置在冲制头处，该冲制头构造用于产生冲制力。作为备选方案或附加方案，所述检查设备能够具有测定单元，该测定单元布置在模具中以便测定所述检查振动。作为备选方案或附加方案，所述检查设备能够具有比较单元，该比较单元被构造用于：将检查结果振动与基准振动进行比较，该检查结果振动在利用所述检查振动进行的利用所述冲铆所产生的铆连接部的检查时被测定。

同样可行的是，所述检查设备还构造了评估单元，以便评估所述比较单元的关于所述至少一个构件的改变的比较结果，所述冲铆被设置到该构件中。

优选地，辅助冲制力的振动是超声波振动。作为备选方案或附加方案，能够如此地布置所述冲铆装置，即冲铆装置的位置在空间中可变。作为备选方案或附加方案，为了进行手动运行，所述冲铆装置也能够构造有电池组。

有利地，所述冲铆装置还具有存储设备，以便对于每个冲铆和/或至少一个基准振动来存储检查结果振动，该检查结果振动在利用检查振动进行的利用所述冲铆所产生的铆连接部的检查时被测定。 由此，对于每个铆连接部能够记录振动走势。

之前所描述的冲铆装置能够是设备的一部分，该设备被设置用于加工对象。在此，所述冲铆装置能够被设置用于至少一个构件的冲压铆接，其被设置用于加工所述对象中的至少之一。

可能地，所述设备被构造用于制造作为对象的车辆车身或电的器件。

该任务还通过按照本发明所述的用于利用辅助冲制力的振动来冲压铆接的冲铆方法来解决。冲铆方法具有步骤：利用振动发生设备产生辅助冲制力的振动，以用于将冲铆设置到至少一个构件中；利用模具在设置所述冲铆时承受冲制力和辅助所述冲制力的振动；以及利用检查设备，借助由振动发生设备所产生的检查振动来检查利用所述冲铆所产生的铆连接部的机械的品质。

所述冲铆方法获得与之前在所述冲铆装置方面所提到的相同的优点。

在优选实施例和其它实施例中说明了冲铆方法的有利的另外的构造方案。

在利用检查设备进行的检查时，能够直接在设置所述冲铆后利用所述检查振动来加载利用所述冲铆所产生的铆连接部。作为备选方案或附加方案，在利用检查设备进行的检查时，能够把为设置所述冲铆所产生的振动用作检查振动。

同样可行的是，利用所述冲铆所产生的铆连接部的品质检查的结果被连接特定地和/或构件特定地借助于数据库存储在存储设备中。

本发明的其它可能的施行方案也包括对此前或此后关于所述实施例描述的特征或实施方式的隐含的结合。在此，本领域技术人员也将单个方面作为对本发明的相应的基本形式的改进方案或者补充方案而进行附加。

附图说明

接下来，参照所附的附图并且借助于实施例来具体地描述本发明。图示：

图1至图4分别是在利用按照第一实施例的冲铆装置执行冲铆方法时的在设备中的不同的过程状态的示意图；

图5是示意的框图，以便表明按照第一实施例的铆连接部的机械的品质的检查；

图6是流程图，以便表明利用按照第一实施例的冲铆方法进行的铆连接部的品质的检查；

图7至图10分别是在利用按照第二实施例的冲铆装置执行冲铆方法时的在设备中的不同的过程状态的示意图；以及

图11是示意的框图，以便表明按照第二实施例的铆连接部的机械的品质的检查。

具体实施方式

在所述附图中，只要没有另外说明，相同的或者功能相同的元件就配有同样的附图标记。

图1很示意示出了带有冲铆装置2的设备1。设备1能够例如是用于对象4、例如车辆、家具、电动器件等的制造设备。

冲铆装置2用于将冲铆5设置到相叠地支托在模具10上的第一构件6中和第二构件7中。因为所述第二构件7支托在第一构件6上，则所述第一构件6也被称为基础构件，并且第二构件7被称为盖构件。在将所述冲铆5设置到第一和第二构件6、7中后，所述冲铆5将第一和第二构件6、7相连。所述冲铆5产生了第一和第二构件6、7的铆连接部。第一和第二构件6、7能够是所述对象4的构件。正如之前所描述的那样，当然也能够利用至少一个冲铆5仅将相同的构件6的两个边缘彼此相连。

在模具10中设置了检查设备15，该检查设备被构造用于检查利用所述冲铆5所产生的铆连接部。检查设备15在下文更加准确地参照图5被说明。

在图1中，为了将所述冲铆5设置到第一和第二构件6、7中，设置了带有振动发生设备21的冲制头20。冲制头20导引在压紧装置30中。冲制头20借助驱动设备40驱动，从而冲制力F作用至冲制头20，该冲制力尤其是冲制压力。此外，设置了转换器50，该转换器初始化辅助所述冲制力F的振动S。振动S借助于冲制头20的振动发生设备21被提供给冲铆5和由此构件6、7。振动发生设备21能够例如是超声波发生器（Sonotrode），该超声波发生器产生超声波作为辅助所述冲制力F的振动。

在图1中示出了由冲铆装置2所实施的冲铆方法的状态，在该状态中，所述冲铆5布置在所述冲制头20和第二构件7之间。接下来，利用冲制头20能够将冲制力F向着冲铆5的方向并且利用振动发生设备21将辅助所述冲制力F的振动S在例如15 kHz至20 kHz的范围中和在例如5至50 μm的幅值中施加到冲铆5上。振动S在构件6、7中具有压缩空气锤效果，通过该效果使得构件6、7的材料软化。

因此，冲铆5首先切割到或冲压到构件7、6中，正如在图2中表明的那样。在继续持续的冲制力F和辅助所述冲制力F的振动S中，所述冲铆5在构件6、7中通过模具10的反压而鼓胀，正如在图3中所示那样。此外，在冲铆5处，从构件6、7中造形出余料8。

在当前的实施例中，当冲铆5被设置到构件6、7中时（正如在图4中所示那样），才关断所述冲制力F和辅助所述冲制力F的振动S。此后直接地，接通检查振动P，该检查振动能够被检查设备15测定和评估，正如在图4中示意地表明和参照图5更加准确地说明那样。

所述冲铆装置2于是能够再次移动到用于冲压铆接的初始位置中，在图1中示出了该初始位置。此后，能够将接下来的冲铆5设置到构件6、7中或其它的构件中。

正如在图5中所示那样，所述检查设备15具有用于测定检查振动P的测定单元151、比较单元152和评估单元153。所述测定单元151布置在模具10处，而比较单元152和评估单元153独立于所述模具10布置，即在此实施例中，作为示例布置在所述铆接装置2的控制设备55中。

检查设备15与存储设备60相连，在该存储设备中存储有基准振动61和/或检查结果振动62、63和/或评估结果64、65。基准振动61是在检查利用冲铆5所产生的铆连接部时所测定到的振动或振动走势，该铆连接部具有无瑕疵的机械的品质。能够为使用者在铆接装置2的显示设备70上显示所述评估结果64、65。对于基准振动61，能够在存储设备60中也包括公差带，以便估计所述实时的铆连接部的品质。

按照图6，在由铆接装置2实施的冲铆方法中，在所述方法开始后，示出步骤S1。

在步骤S1中（正如在图1至图3中所示那样），利用振动发生设备20产生振动S，该振动辅助所述冲制力F，以便将所述冲铆5设置到构件6、7中。之后，所述流程进一步到步骤S2。

在步骤S2中，所述冲制力F和辅助所述冲制力F的振动S利用模具10在设置所述冲铆5时被承受，直到设置了所述冲铆5，正如在图4中所示那样。之后，所述流程进一步到步骤S3。

在步骤S3中，在在图4中所示的状态中、也即在将冲铆5设置到构件6、7中后，利用检查设备15来检查所述利用冲铆5所产生的铆连接部的机械的品质。为此，由振动发生设备21所产生的检查振动P被施加到冲铆5上，并且从中得到的检查结果振动62存储在存储设备60中。由此，在将冲铆5装进所述构件6、7中后，将检查振动P发送至冲铆5，该检查振动穿过经完成的铆连接部，其中，实现所述经完成的铆连接部的波传播（Durchschallung）。检查振动P由在模具10中的测定单元151承接或接收。之后，所述流程进一步到步骤S4。

在步骤S4中，比较单元152把在步骤S3中存储在存储设备60中的检查结果振动62和存储在存储设备60中的基准振动61进行比较。之后，所述流程进一步到步骤S5。

在步骤S5中，评估单元153评估的是，是否在步骤S4中所实施的比较得到的是，利用所述冲铆5所产生的铆连接部具有好的品质或差的品质。在这里，“好的”品质表示：铆连接部等同于所述基准振动61或者仅在公差带的范围中偏离于所述基准振动61。据此，“差的”品质表示：所述铆连接部不等同于基准振动61或位于所述基准振动61的公差带的范围的外部。从所述评估中得到的评估结果64、利用所述冲铆5所产生的铆连接部的品质检查的结果被同样存储在存储设备60中。优选地，所述评估结果64连接特定地（例如铝/钢板、冲铆的大小等）和/或构件特定地（例如车辆部件、车辆种类等）存放在存储设备60的数据库中。以这种方式，随时能够补充检查的是，是否利用所述冲铆5所产生的铆连接部在品质上可以，或者所述铆连接部位于所述公差带内的何处等。这点尤其在车辆制造中、例如汽车制造、飞机制造中等是很有利的功能，以便能够也在责任问题方面始终地和简单地证实所设立的高的品质要求。之后，所述流程进一步到步骤S6。

在步骤S6中，利用显示设备70为使用者例如光学地和/或声学地显示评估结果64。此后，用于设置冲铆5的冲铆方法结束。

所述冲铆方法能够此后再度启动被用于设置另外的冲铆5。在这里，在此所获取的检查结果振动63和对于到目前为止所存储的检查结果振动62和从属的评估结果64的从属的评估结果65能够添加在存储设备60中。

由此，冲铆装置2设有冲制头20和作为对向保持件的模具10，以便将冲铆5借助于冲制头20压进至少一个构件6、7中，办法是：冲制头20借助于振动发生设备21能够被置入振动中，从而冲铆5借助于压进振动能够压进所述至少一个构件6、7中。在这里设置的是，检查利用所述冲铆5所产生的铆连接部的机械的品质，办法是：在振动S后，检查振动P借助振动发生设备21产生并且被机械地测定，其中，利用此检查振动P加载所述铆连接部。

由此，在冲铆装置2中设置了经集成的无损的检查。在这里，模具10具有测定单元151，该测定单元例如构造为超声波接收器或超声波反射器，其评估作为检查振动P的被用于冲压的超声波，以便实现借助于尤其相同的信号所建立的铆连接部的无损的检查。

也就是说，检查振动P在当前的实施例的特别的构造方案中也能够是与振动S相同的信号。

图7至图10示出了带有按照第二实施例的铆接装置3的设备1。铆接装置3在广泛的部分中以与参照前述的实施例所说明的相同的方式实施。

正如在图7至图10中所示那样，不同于前述的实施例，所述检查振动P却已经连同振动S被施加，该振动被设置用于在设置所述冲铆5时辅助所述冲制力F。

据此，在按照当前的实施例的冲铆方法中，所述检查振动P在步骤S1中就已经作为对振动S的附加的振动进行施加并且在步骤S3中才被施加，正如在前述的实施例中所述那样。由此，共同地测定和评估所述检查振动P和振动S。

除此以外，按照当前的实施例的冲铆装置3以与按照前述的实施例的冲铆装置2的相同的方式进行构建。

按照第三实施例，不同于先前的实施例，仅施加所述振动S（该振动被设置用于在设置所述冲铆5时辅助所述冲制力F）作为压进振动，以用于将所述冲铆5压进到构件6、7中并且用于利用检查设备15实施品质检查。

据此，在按照当前的实施例的冲铆方法中，不施加单独的检查振动P。所述振动S由此被用于两个不同的目的。因此，在这里，利用测定单元151测定并且在检查设备15中评估所述振动S。

除此以外，按照当前的实施例的冲铆装置以与按照第一实施例的冲铆装置2的相同的方式进行构建。

按照利用图11所表明的第四实施例，在所述冲铆装置2中，不仅检查设备15的测定单元151布置在模具10中，作为其取代方案，在当前的实施例中，比较单元152和评估单元153也布置在所述模具10中。由此，获得了尤其紧凑的检查设备15。但是在该情况中确保的是，所述比较单元152和评估单元153不被在模具10中的振动S和检查振动P损伤。必要时，当关断了在模具10中的振动S和检查振动P时，也才实施所述比较单元152的和评估单元153的功能。

除此以外，按照所述当前的实施例的冲铆装置2以与按照第一实施例的冲铆装置2的相同的方式进行构建。

按照第五实施例，所述显示设备70是能够被保持在使用者的手中的设备，该设备也能够称为手持式装置。在利用先前所说明的冲铆装置2、3之一实施所述冲铆方法时，把能够被保持在手中的显示设备70设定用于：能够挑选所述至少一个有待铆接的构件6、7和/或冲铆5以用于建立铆连接部。作为附加方案，所述显示设备70能够从存储设备60、尤其从被存储在存储设备60中的数据库调出所述铆连接部的经记录的品质。为此，所述显示设备70能够例如无线地经过WLAN、无线电、蓝牙等例如调出尤其在冲铆方法中所求取的对于铆连接部的品质的测量曲线的图形展示。

据此，在构件6、7中的至少一个处也能够设置代码、例如矩阵码、条形码、QR码等，该代码被能够被保持在手中的显示设备70扫描。所述代码识别所述构件6、7，并且能够被保持在手中的显示设备70全自动地接触数据库并且调取优选地包括品质数据在内的构件特定的数据作为基准数据61，该基准数据对于利用所述代码所识别的构件6、7被记录并且存储在存储设备60中。

所有的之前所描述的设备1、冲铆装置2、3、检查设备15和冲铆方法的设计方案能够单个地或者在所有可能的组合方案中进行应用。尤其，之前所描述的实施例的所有特征和/或功能能够任意地组合。作为附加方案，能够尤其设想下述的变型方案。

在图中示出的部件被示意性地示出且可以在准确的设计方案中不同于在图中示出的形式，只要其之前所说明的功能得到确保。

检查设备15的结构方面的实施方案能够任意地被变型，只要总共实现了所述铆连接部的机械的品质的检查的功能，正如之前所描述的那样。

同样可行的是，仅振动S、也即压进振动被用于将冲铆5压进所述至少一个构件6、7中。

也能够考虑的是，在图2的或图3的状态中才接通所述检查振动。

所述测定单元151能够构造作为振动接收器。作为附加方案或备选方案，所述测定单元151也能够作为用于振动S和/或检查振动P的反射器。据此，所述检查设备15作为测定单元151能够用于发送和/或接收所述振动S、P的发送器/接收单元。在该情况中，所述振动发生设备21的朝向所述冲铆5的面能够在将所述冲铆5设置到所述至少一个构件6、7中后和由此建立所述铆连接部后用作用于由模具10输出的检查信号P的反射面，该检查信号再次被在模具10中的接收器接收。

结合比较单元152和评估单元153所实施的检查设备15的功能能够作为软件被实施。

所有实施例的冲铆装置2、3也能够是带有悬置部的冲铆装置，该悬置部能够由使用者操作，以便尤其能够按照需要改变所述冲铆装置2、3的水平的位置。所述悬置部也能够竖直地或在高度中能够调节所有实施例的冲铆装置2、3。非常一般地，能够在空间中改变所有实施例的冲铆装置2、3的位置。

在一个有利的变型方案中，使用者能够在能够被保持在手中的显示设备70处借助于关于铆连接部的表征的特性的滤波器标准，利用滤波器特定的特性，针对性地求取特定的连接部，并且借助于能够被保持在手中的显示设备70来将该连接部可视化。例如，粗的滤波器可以、不可以，精的滤波器对于铆连接部的表征的特性可行。在这里，能够考虑由使用者能够预先设定的公差范围等。

此外可行的是，为了手动运行，所有实施例的冲铆装置2、3构造有电池组、尤其能够重复充电的电池组。

Claims (12)

1.用于利用辅助冲制力（F）的振动（S）进行冲压铆接的冲铆装置（2；3），所述冲铆装置具有：振动发生设备（21），以便产生辅助冲制力（F）的振动，以用于将冲铆（5）设置到至少一个构件（6、7）中；用于在设置所述冲铆（5）时承受冲制力（F）和承受辅助所述冲制力（F）的振动（S）的模具（10）；以及检查设备（15），以便利用由振动发生设备（21）所产生的检查振动（P）来检查利用所述冲铆（5）所产生的铆连接部的机械的品质，其中，所述检查设备（15）具有测定单元（151），该测定单元布置在模具（10）中以便测定所述检查振动（P），所述检查振动（P）作为对振动（S）的附加的振动进行施加。

2.按照权利要求1所述的冲铆装置（2；3），其中，能够构造这样的检查设备（15），在被设置到构件（6、7）中的冲铆（5）从所述振动发生设备（21）和所述模具（10）中解除之前，该检查设备检查利用所述冲铆（5）所产生的铆连接部。

3.按照权利要求1或2所述的冲铆装置（2；3），其中，检查设备（15）构造用于：直接在设置所述冲铆（5）后利用检查振动（P）来加载利用所述冲铆（5）所产生的铆连接部。

4.按照权利要求1或2所述的冲铆装置（2；3），

其中，所述振动发生设备（21）布置在冲制头（20）处，该冲制头构造用于产生冲制力（F），和/或其中，所述检查设备（15）具有比较单元（152），该比较单元被构造用于：将检查结果振动（62；63）与基准振动（61）进行比较，该检查结果振动在利用所述检查振动（P）进行的对利用所述冲铆（5）所产生的铆连接部的检查时被测定。

5.按照权利要求4所述的冲铆装置（2；3），其中，所述检查设备（15）还被构造为评估单元（153），以便评估所述比较单元（152）的关于所述至少一个构件（6、7）的改变的比较结果，所述冲铆（5）被设置到该构件中。

6.按权利要求1或2所述的冲铆装置（2；3），其中，辅助冲制力（F）的振动是超声波振动，和/或其中，能够如此地布置所述冲铆装置（2；3），即冲铆装置（2；3）的位置在空间中可变，和/或其中，冲铆装置（2；3）构造有电池组，以用于手动运行。

7.按权利要求1或2所述的冲铆装置（2；3），所述冲铆装置还具有存储设备（60），以便对于每个冲铆（5）和/或至少一个基准振动（61）存储所述检查结果振动（62； 63），该检查结果振动在利用检查振动（P）进行的对利用所述冲铆（5）所产生的铆连接部的检查时被测定。

8.用于利用按前述权利要求中任一项所述的冲铆装置（2；3）来加工对象（4）的设备（1），其中，所述冲铆装置（2；3）被设置用于至少一个构件（6、7）的冲压铆接，其被设置用于加工所述对象（4）中的至少之一。

9.按照权利要求8所述的设备（1），其中，所述设备（1）被构造用于制造作为对象的车辆车身或电的器件。

10.用于利用辅助冲制力（F）的振动（S）进行冲压铆接的冲铆方法，该冲铆方法具有步骤：（S1）利用振动发生设备（21）产生辅助所述冲制力（F）的振动，以用于将冲铆（5）设置到至少一个构件（6、7）中；（S2）利用模具（10）在设置所述冲铆（5）时承受冲制力（F）和承受辅助所述冲制力（F）的振动（S）；（S3）利用检查设备（15），借助由振动发生设备（21）所产生的检查振动（P）来检查利用所述冲铆（5）所产生的铆连接部的机械的品质，其中，所述检查设备（15）具有测定单元（151），该测定单元布置在模具（10）中以便测定所述检查振动（P），所述检查振动（P）作为对振动（S）的附加的振动进行施加。

11.按照权利要求10所述的冲铆方法，其中，在利用检查设备（15）进行的检查时，直接在设置所述冲铆（5）后利用所述检查振动（P）来加载利用所述冲铆（5）所产生的铆连接部。

12.按照权利要求10或11所述的冲铆方法，其中，利用所述冲铆（5）所产生的铆连接部的品质检查的结果被连接特定地和/或构件特定地借助于数据库存储在存储设备（60）中。

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