CN109909435B - 用于冲压铆接装置的安置单元、冲压铆接装置和用于连接构件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于冲压铆接装置（10）的安置单元（70），铆钉（20）能够引入到所述安置单元（70）中，所述冲压铆接装置有振动系统（39），所述振动系统包括振动转换器（30）和超声震荡器（15）并且具有冲头（80），借助于所述冲头能够向所述铆钉（20）加载力（F）并且能够在铆接过程期间将所述铆钉引入到至少两个构件（11、12）中。

Description

用于冲压铆接装置的安置单元、冲压铆接装置和用于连接构 件的方法

技术领域

本发明涉及一种用于冲压铆接装置的安置单元、一种具有这种安置单元的冲压铆接装置以及一种借助于铆钉用于连接构件的方法。

背景技术

诸如铆接方法的接合方法用于连接至少两个在连接区域中特别是平坦地构造的构件（接合配对件）。冲压铆接方法的特征例如在于，不需要预先冲孔彼此待连接在一起的构件。更确切地说，铆钉作为接合元件借助于包括冲头的接合工具或安置单元而压入到至少两个构件压入中，其中可以通过相应成形的、例如呈模具的形式的与接合工具共同作用的配对保持件来确保，铆钉或构件以特定的方式和方法变形，以便在构件之间产生力锁合的或形状锁合的连接。

此外，例如从EP 2 318 161 B1中已知一种所谓的超声波-冲压铆接方法，其中使用振动产生器、诸如超声波生成器，以用于在连接构件时使一个或多个组件置于振动中。通过这种振动，例如减小了待采用的用于压入铆钉的力。

例如从DE 10 2014 224 596 A1中已知一种具有振动支撑的冲压铆接装置，其被构造为呈所谓的X形钳或所谓的X构造形式。

发明内容

根据本发明，提出了具有独立权利要求的特征的一种安置单元、冲压铆接装置和用于连接构件的方法。有利的设计方案是从属权利要求以及接下来的说明的主题。

本发明基于一种用于冲压铆接装置的安置单元，铆钉可以引入到该安置单元中，并且所述冲压铆接装置具有振动系统，该振动系统包括可以与振动产生器连接的振动转换器和超声震荡器以及冲头，借助于该冲头（通常在使用合适的驱动器的情况下）可以向铆钉加载力并且可以在铆接过程期间将其引入到至少两个构件中。

在这样的安置单元或它们在冲压铆接装置中的使用中，振动系统除了可以包括振动转换器（例如以压电转换器的形式）和超声震荡器之外，也可以优选地还包括增压器（振幅放大器）（在振动转换器和超声震荡器之间），可以通过该振动系统产生振动并且通过冲头而耦入到铆钉中。为此目的，振动转换器与振动产生器、例如超声波生成器连接。以这种方式，不仅减小了用于压入铆钉所需的力，而且通过振动也可以使得铆钉连接本身得到改善，例如通过改善的形状锁合或底切，这引起改善的接合点形成。

在这种安置单元的情况下，现在迄今为止通常将超声震荡器直接用作冲头（或作为接合工具或其一部分），也就是说，超声震荡器的自由的端部用于将力和振动也直接传递到铆钉上。由于这种超声震荡器的特殊设计使得针对在超声震荡器的自由的端部上的振动实现尽可能大的振幅，现在仅保留具有小直径的相对短的部件，如其在用于冲头的传统冲压铆接装置中通常的那样。因此，对于待连接的构件的可接近性有时受到相当大的限制，例如在窄或薄的法兰的情况下。特别地，对此也有助于铆钉必须在超声震荡器的自由的端部和构件之间进行输送。然而，超声震荡器的剩余部分具有显著更大的直径，这主要是通过自谐振的设计和输出振幅的必要的平移或放大引起。

根据本发明现在规定，冲头构造为与超声震荡器分开的组件并且如此布置在安置单元中，使得该冲头与超声震荡器处于作用连接或者可以被带入到作用连接中。这种作用连接尤其应理解为，冲头可以至少在铆钉的压入期间-然后有利地也仅仅暂时地-与超声震荡器接触，从而可以传递振动。以这种方式，可接近性显著增加，因为通过单独的冲头，具有小的直径的区域-冲头头部在此可以优选地具有与其自由的端部上的超声震荡器相同的直径-显著地得到延长。然而特别地，冲头杆的直径可以或应该小于铆钉的直径，从而可以有序地引导铆接元件。这尤其使得也可以将铆钉进一步输送远离构件，如接下来将借助于附图会更详细地说明的那样。

这种单独的冲头的另一个优点是，通过振动的超声震荡器以及虽然与超声震荡器处于作用连接、然而仍然松开的冲头可以向该冲头以及由此铆钉产生一种锤击的作用，由此还可以进一步减小总共用于压入铆钉所施加的力。

优选地，安置单元还具有引导件，冲头布置在该引导件中并且可在其中得到引导。这种引导件优选地也可以用作压紧件，借助于该压紧件在铆接过程期间使得构件-与配对保持件一起-即在将铆钉压入到构件期间可以得到保持。

在此特别优选的是，引导件具有用于冲头的引导衬套，冲头可以在该引导衬套中或借助于该引导衬套置中。由此尤其可以确保对称的接合点形成。

有利地，安置单元还具有保持机构，该保持机构被设置用于施加保持力，借助于该保持力可以使得冲头与超声震荡器保持和/或带入到接触中。因此，一方面，可以实现例如冲头和超声震荡器之间的必要的作用连接，另一方面，冲头然而尤其也简单地与超声震荡器一起在压入铆钉之后从构件远离移动、即提升或拉回。有利地，保持机构被设置用于借助于负压和/或磁力和/或借助于形状锁合和/或借助于机械耦接施加保持力。因此，保持机构可以具有例如负压源、一个或多个磁体（例如，永磁体或电磁体）或适当成形的组件，以便至少部分地包围冲头。作为机械的耦接器，考虑例如压力弹簧或拉伸弹簧。也可以考虑所提及的可能性中的多种组合。此外，这种保持机构也可以与引导件形成组合，即这两个组件可以是更大组件的一部分。同样可以考虑的是，保持机构本身-或仅其一部分-布置在冲头上或冲头中。例如，可以在冲头上或冲头中布置有磁体。

通过保持机构中的形状锁合或形状锁合的容纳部，特别是与提到的引导衬套一起，冲头能够在接合过程期间与振动的超声震荡器处于作用连接中并且在过程结束时再次返回到起始位置中，以便能够输送用于下一个接合过程的新的铆接元件。为此目的有利的是，冲头在上部的、即面向超声震荡器的端部或端部区域上具有凸缘。对此仍然参考以下实施方式。然而，在实际的接合过程期间，用于形状锁合地容纳冲头的保持机构通常不与冲头的凸缘接触，从而在该部位上防止磨损和冷焊。

优选地，冲头关于纵向轴线旋转对称地构造并且特别是至少部分地具有圆柱形状。也有利的是纯粹或完全的圆柱形状，即具有连续保持相同的直径。这具有的优点是，冲头于是没有几何上的缺口，并且因此在振动或超声波的叠加或耦合中没有增加的破损风险。然后，在安置铆钉之后冲头的返回行程不能借助于形状锁合来完成，而是例如通过负压和/或磁化。

特别优选的是，在包括面向超声震荡器的端部区域的第一区域中，冲头具有大于至少一个第二区域中第二直径的第一直径，该第二区域包括至少一个背向超声震荡器的端部区域。在此有利的构造是，冲头（沿纵向方向观察）总的来说仅具有该第一区域和邻接到其上的第二区域。换句话说，冲头的形状然后对应于具有不同直径的两个圆柱体的形状，其中第一区域和最近的第二区域之间的过渡部以平滑或渐变或阶梯状的方式构造。因此，冲头在上部的端部上或冲头头部上由此具有额外的凸缘，其实现冲头通过形状锁合的返回行程。

第一区域在上部的端部上-不仅在特定的设计中而且通常-有利地仅具有小的长度范围，该长度范围例如在冲头的总长度的5％到10％之间。由此使得可以特别简单地产生形状锁合，如上所述。第一直径有利地对应于冲头上的面向超声震荡器的端部上的直径，从而能够实现振动的最佳可能的传递。

有利地，所述至少一个第二区域还包括在第一区域和背向超声震荡器的端部区域之间的中间区域（因此存在至少两个第二区域），其中，中间区域和背向超声震荡器的端部区域之间的冲头具有第三区域，该第三区域具有小于第二直径的第三直径。因此在下部的冲头区域中有额外的收缩部。减小的第三直径的优选功能由此产生：即，在接合过程期间，铆接元件通常通过两个预张紧的半壳（其可以形成上述引导件或其一部分）进行引导，以便在压紧件回弹期间防止铆钉的倾斜或旋转。然而，现在可以通过冲头的第三或减小的直径来实现，在接合过程期间在利用振动或超声波激励的冲头和半壳之间没有直接接触。否则，这会在接合过程期间也就是导致磨损增加或不希望的冷焊，并且由此影响冲头和/或半壳的工具寿命。

在此有利的是，从中间区域到第三区域的过渡部平滑地、特别是锥形地构造。特别地，在冲头的纵向方向上看第三区域在此可以仅具有小的长度，而从第二直径到第三直径的过渡部具有更大的长度。

作为第一区域和最近的第二区域之间的阶梯状的过渡部的替代方案，该过渡部也可以优选地平滑地、特别是锥形地构造或具有切向的过渡部。一种快速且简便的使得第一和第二冲头区域之间的过渡部尽可能无应力地得到设计的可行方案形成所谓的拉伸三角形（Zugdreiecke）方法。因此，可以降低针对缺口裂缝的灵敏度或敏感性，然而仍然可以实现形状锁合的容纳部。

与冲头的剩余形状无关，也特别优选的是，冲头在背向超声震荡器的端部区域上具有朝背向超声震荡器（或朝向下部的作用面）的端部的倒角。因此，在接触构件时，磨损可以保持尽可能低。

优选地，冲头具有在50 mm到200 mm之间、优选地在80 mm到150 mm之间的长度、特别优选地130 mm的长度。纵向模式（纵向本征模式（Eigenmode））的激励频率在此应等于或优选低于典型的振动产生器或生成器的激励器频率。在生成器的激励器频率为20 kHz的情况下，冲头的纵向模式例如也应该是20 kHz或优选地低于该值（例如为19 kHz）。因此，冲头长度尤其由系统的振动技术的设计而得到。

有利的是，冲头作为材料而具有钢和/或陶瓷和/或硬质金属。然而通常，不同的材料也可以得到考虑，其具有足够的强度和硬度以及刚度，以用于在通常作用到冲头上的高达50 kN的力的情况下不会塑性变形。这些可以是例如不同的冷加工钢、诸如1.2379型，或者也可以是高性能陶瓷、诸如氧化锆。还可以考虑诸如碳化钨的硬质金属材料。

也有利的是，冲头至少部分地具有特别是由硬质金属和/或陶瓷制成的涂层。这代表了用于减少磨损的另一种可能性。尤其在此可以考虑摩擦的磨损保护层，冲头可以涂覆有所述摩擦的磨损保护层，其具有高的硬度和低的摩擦系数或低的粘附倾向（例如在径向的接触部位和/或引导部位上）。在此，作为可能的涂层特别是考虑硬质金属-层系统或陶瓷涂层。此外，也可以在结合冲头的材料的化学表面改性、诸如通过氮化、科尔斯特林技术（Kolsterisieren）、碳氮共渗(Karbonitrieren)、硼化（Borieren）等的情况下进行热处理，特别是在材料是钢的情况下。

也特别有利的是，冲头具有至少部分抛光的、特别是再融化抛光的表面。这可以通过基于激光或电子束的表面抛光来完成，必要时也额外地针对磨损保护层（例如DLC涂层、诸如C2层或C3层或薄的陶瓷或类似陶瓷的涂层、诸如通过溶胶-凝胶-方法（Sol-Gel-Verfahren）的氧化锆层（Zirkonium-Oxidschicht））。

通过借助于激光或电子束来再熔化薄的边缘层（特别是厚度高达100μm）实现由于界面应力而导致的表面的平滑化。因此，相对于常用的切屑去除（spanabtragenden）工艺（例如研磨和抛光工艺），激光或电子束抛光基于不同的作用原理（即，再融化，其中没有材料被去除）。尤其再融化过程导致在先前的铣削、旋转或磨削过程（例如，车削深度的平滑化处理中）产生的表面结构得到平滑化。在此，表面由熔体无裂缝且无孔隙地凝固，由此在表面上没有保留锋利棱边的结构，并且减少了接触配对件的机械磨损。

作为激光或电子束抛光的替代方案，可以考虑对冲头表面的机械抛光或研磨。

优选地，安置单元还具有输送单元，铆钉可以通过该输送单元被引入到安置单元中。这种输送单元例如可以布置在提到的引导件上，在那里特别是布置在尽可能远离引导件或整个安置单元的面向构件的端部的区域中。然后，本发明的优点在于特别是有利于增加可接近性。输送单元可以例如在引导件中包括一种凹部或者布置在这种凹部中，其中，例如可以通过型材软管等沿所期望的方向输送铆钉。

本发明的主题还有一种用于借助于铆钉连接至少两个构件的冲压铆接装置，其中根据本发明的安置单元和配对保持件被布置成使得在铆钉的压入期间可以借助于安置单元在安置单元、在那里特别是冲头和配对保持件之间布置至少两个构件，并且所述冲压铆接装置还具有驱动器，可以借助于该驱动器使得冲头被加载力并且通过冲头所述铆钉被加载力。

优选的是，冲压铆接装置具有框架，安置单元和配对保持件对置地布置在该框架上，其中驱动器尤其直接连接在振动系统上。为此，驱动器可以固定在框架上，然后将振动系统固定在驱动器上。框架本身可以对此适当地以所谓的C形框架或C形支架的形式存在。

替代性地优选的是，冲压铆接装置构造为X形钳，其中，安置单元和配对保持件布置在X形钳的两个对置的支腿上，并且其中驱动器尤其布置在X形钳的两个另外的支腿之间。换句话说，于是因此一方面安置单元和配对保持件并且另一方面驱动器布置在X形钳的铰接件的两个不同侧上。

根据冲压铆接装置的期望用途，一种或另一种变型、即（C形）框架或X形钳例如在几何尺寸方面可以具有优势。

本发明的主题还有一种用于借助于铆钉连接至少两个构件的方法，其中至少两个构件布置在冲头和配对保持件之间，并且其中用于压入到所述至少两个构件中的铆钉被加载力。此外，在使用包括振动转换器和超声震荡器的振动系统的情况下在压入铆钉时使得冲头被置于振动中。此外，与超声震荡器分开地构造的并且与超声震荡器至少在压入期间作用连接的组件现在用作冲头。

有利地，在此使用根据本发明的安置单元或根据本发明的冲压铆接装置。

关于冲压铆接装置以及方法的优点和进一步的设计，此处为了避免重复参考上述关于安置单元的实施方式，这些实施方式在此相应地适用。

附图说明

本发明的其它优点和设计可由说明书和附图得到。

当然，前面提到的以及接下来还要阐释的特征不仅能使用在相应给出的组合中，也能使用在其它的组合中或单独使用，而不会脱离本发明的框架。

将借助于附图所示的实施例示意性地阐释本发明，并且接下来参照附图进行详细描述。

图1示意性地示出了在一种优选的实施方式中的根据本发明的冲压铆接装置；

图2示意性地示出了在另一种优选的实施方式中的根据本发明的冲压铆接装置；

图3示意性地示出了具有根据本发明的冲压铆接装置的生产设备；

图4a和4b示意性地相比于不是根据本发明的安置单元示出了在一种优选的实施方式中的根据本发明的安置单元；

图5a至5e示意性地示出了在不同的优选的实施方式中的根据本发明的安置单元的冲头（Stempel）；

图6示意性地示出了在另一种优选的实施方式中的根据本发明的安置单元的一部分；

图7示意性地示出了在另一种优选的实施方式中的根据本发明的安置单元的一部分。具体实施方式

图1示意性地示出了在一种优选的实施方式中的根据本发明的冲压铆接装置10、在此作为超声波冲压铆接装置，其也可以用于根据本发明的方法。冲压铆接装置10具有框架60，该框架优选地以C形框架或C形支架的形式存在，冲压铆接装置中的单个组件可以布置在所述框架上，以便能够相对于彼此占据期望的位置。

关于框架60，可以将冲压铆接装置10例如固定在臂上以在空间中移动。为此目的，在框架60上示例性地示出了三个可能的法兰部位（Anflanschsteilen）61，并且具体地在框架的上部，在右上方以及在下部的区域右侧的一侧上。不言而喻的是，这些法兰部位中的一个法兰部位就足够了，但也可能会存在有多个，使得在安装（Anbringen）时可以选择所期望的法兰部位。

冲压铆接装置10具有安置单元70（或接合工具），该安置单元又具有振动系统（Schwingsystem）39。振动系统39在此包括超声震荡器15，该超声震荡器通过振幅放大器31（所谓的增强器）31与机电的振动转换器30作用连接，振动转换器30又连接到振动产生器32、在此超声波生成器（在信号生成器的意义上）上，使得振动系统39可以被激励以进行振动。然而，超声震荡器15也可以设计成使得可以省去（附加的）增强器。振动系统39布置成可在纵向方向上移动。通过保持部35使得振动系统39固定在驱动器50上并且通过驱动器固定在框架60上。

特别地，在此产生这样的超声波振动，其具有（振动的最大正的和负的振幅之间的距离）在10 µm到130 µm之间、优选地在10 µm到110 µm之间（对应于5 µm到55 或65 µm的振幅）的振动宽度并且具有15 kHz到35 kHz之间的或必要时也更高的频率。作为振动产生器的超声波生成器32可以连接到运算单元95上并由其操纵。

此外，安置单元70包括冲头80示例性地以及也包括在其自由的端部上（在附图中下部）具有圆形横截面的超声震荡器。冲头80构造为与超声震荡器15分开的组件，即冲头在此不与超声震荡器15一体地连接。冲头80本身是可松开的组件并且能够在这里也用作压紧件（Niederhalter）的引导件16内得到引导。引导件或压紧件16在此借助于弹簧元件17固定在保持部35上，使得其可以压靠到构件11、12上。

本身虽然松开的冲头80在保持力的作用下与超声震荡器15接触，该保持力借助于保持机构81施加。举例来说，保持机构81在此包括磁体并且布置在冲头80中。相应地，超声震荡器应该具有磁性材料。以这种方式，可以在超声震荡器15和冲头80之间形成作用连接，使得振动可以传递到冲头80并且通过冲头传递（übertragen）到铆钉20上。

此外，冲头80可以以这种方式与超声震荡器15或者振动系统39一起向上或远离构件11、12移动。为此目的，驱动器50与振动系统39耦接，其中驱动器不仅用于施加将铆钉20压入到两个构件11、12中所需的力F，而且还用于将振动系统39再次移开。例如，可以借助于运算单元95控制驱动器50。

驱动器50可以是例如带有滚珠、滚子或行星螺纹驱动器（Planetengewindetrieb）等的驱动器，其适于施加力F以将铆钉20作为接合元件压入到构件11、12中。

应该注意的是，保持机构81或磁体也可以相应地安装在超声震荡器上或者必要时也可以安装在引导件16上。同样，如已经提到的那样，可以考虑其他类型的保持机构。

在两个构件11、12的与冲头80或安置单元70对置的一侧上，配对保持件18以模具（Matrize）的形式布置。冲头80或安置单元70布置成可在竖直方向上移动并可相对于模具18移动。安置单元或压紧件16（或引导件）和模具18用于在由冲头80处理期间在安置单元70和模具18之间夹紧或压缩两个构件11、12。

铆钉20（在此例如是半空心铆钉）至少在铆钉杆的区域中优选地由相对于两个构件11、12的材料更硬的材料形成。铆钉的背向构件11的、平坦的上侧布置成与冲头80作用连接，该冲头面状地贴靠在铆钉20的上侧上。

此外，具有型材软管的输送单元90安装在安置单元70上，该输送单元用于输送铆钉。如果安置单元不贴靠在构件上，则所述铆钉可以通过型材软管单个地引入到安置单元70中，从而针对每个新的铆接过程都提供新的铆钉以供使用。

图2中示意性地示出了在另一种优选的实施方式中的根据本发明的冲压铆接装置10´，在此同样作为超声波冲压铆接装置，其也可以用于根据本发明的方法。与根据图1的实施方式不同，冲压铆钉装置10´不具有框架，而是被构造为所谓的X形钳或X构造形式。为此目的，设置有钳（Zange）60´，单个组件可以布置在该钳上，以便能够相对于彼此占据期望的位置。

钳60´在此具有四条支腿62´、63´、64´和65´，其中相应两个（63´和64´或62´和65´）是臂的一部分。这些臂中的两个臂相应地通过铰接件61´可旋转地彼此连接。安置单元70，其本身可以如参照图1所描述的那样构造（保持机构和输送单元在这里为了清楚起见未示出），现在布置在（附图中）左上方的支腿62´上，而配对保持件18布置在左下方的支腿63´上。

除了必要时的几何尺寸之外，同样可以如参照图1已经描述的那样构造的驱动器50´相应地布置在两个（附图中）右侧的支腿64´和65´之间，从而通过支腿以一种剪切运动将力F施加到安置单元70上并且通过安置单元施加到铆钉20上。

此外，为了解释冲压铆接装置10´的作用方式，也可以参考关于根据图1的冲压铆接装置10的实施方式。

图3中简化和示意性地示出了在一种优选的实施方式中的具有冲压铆接装置10的生产设备100作为用于冲压铆接装置的应用的示例。生产设备可以例如是例如用于汽车车身制造的工业机器人。

在此，生产设备100具有布置在底部上的支撑结构3和布置在其上的彼此连接并可移动的两个臂4和5。在臂5的端部上有超声波-冲压铆接装置10，如其例如在图1中更详细地所示那样。不言而喻，根据图2的冲压铆接装置10´也可以在这里使用。

图4a中现在示意性地示出了不是根据本发明的安置单元，而图4b中示意性地示出了在一种优选的实施方式中的与之相比较的根据本发明的安置单元70。

如图4a中所示，超声震荡器15或其自由的（图中的下部的）端部通常用于将振动和力传递到铆钉20上。如左图所示，铆钉20本身在此首先通过输送单元90引入（einbringen）到引导件或压紧件16中，并且然后借助于超声震荡器15压入到构件11、12中。

由于超声震荡器的几何形状-其必须呈这种形式，以便能够相应地产生振动-可接近性显著地受到限制，如这里所示，其表现为引导件16或者输送单元90到引导件16的下部的端部的距离非常小，因为否则超声震荡器15由于上部的区域中的较大直径而将不再适配于引导件。引导件的扩宽不是或者只是难以实现，因为铆钉而后不再能够有序地得到引导。另一方面，这同样会对可接近性产生不利影响。

与之相对，在图4b中现在设置有冲头80，该冲头布置在超声震荡器15的下部的端部上并且与其作用连接，如已经说明的那样。现在可以在此将引导件16或输送单元90到引导件16的下部的端部的距离设计得显著更大，因为引导件16中的薄的冲头可以沿其得到引导。

以这种方式，因此存在明显更小的干扰轮廓，从而利用这种安置单元可以显著地增大用于安置单元或冲压铆接装置的应用领域。例如，正好在汽车车身制造中出现狭窄的情况，其利用所提出的解决方案能够更好地接近。

图5a至5e中示意性地示出了在不同的优选的实施方式中的根据本发明的安置单元的冲头，如其例如可以在上面更详细说明的安置单元中所使用的那样。为简单起见，冲头始终设有附图标记80。

图5a中示出了简单的冲头几何形状，其中具有长度L的冲头关于其纵向轴线A旋转对称，也就是说具有圆形横截面并连续地具有圆柱形状（即，恒定的横截面）。这种具有保持不变的直径的几何形状具有的优点是，它没有几何上的缺口（Kerbe），并且由此在超声波的叠加或耦合中没有增加的破损风险（Bruchgefahr）。

用附图标记82表示这样的倒角（Anfasung），该倒角在背向超声震荡器（在附图中下部的）的端部区域上朝背向超声震荡器的端部、即冲头的下侧设置。尤其在整个圆周上延伸的这种倒角用于尽可能低地保持与接触的构件的磨损，因为接触面积得到减小。这种倒角也可以在下面仍将要解释的冲头的几何形状中设置，即使它不再明确指定。

图5b中示出了冲头几何形状，其在冲头头部上具有额外的凸缘（Bund）。换句话说，存在第一区域B₁，其包括冲头的面向超声震荡器的（即上部的）具有第一直径d₁的端部区域，该第一直径大于第二区域B₂的第二直径d₂，该第二区域在此包括冲头80的其余部分。在此阶梯状地构造第一区域B₁和第二区域B₂之间的过渡部。由此可以通过形状锁合（在使用合适的冲头容纳部的情况下）完成冲头的返回行程。

与图5b中的几何形状相比，图5c中所示的冲头几何形状在下部的冲头区域中具有额外的收缩部，即位于两个第二区域B₂₁和B₂₂之间的并且具有小于直径d₂的第三直径d₃的第三区域B₃。减小的直径d₃的功能将在下面参考图6更详细地得到解释。

第三区域B₃在冲头的纵向方向上的长度可以例如处于冲头的总长度的20％到50％之间，其中下部的第二区域B₂₂尤其可以具有在冲头的纵向方向上的长度，例如处于冲头的总长度的5％到30％之间、特别是在10％到20％之间。上部的第二区域B₂₂（或中间区域）和第三区域B₃之间的以及第三区域B₃和下部的第二区域B₂₂之间的过渡部在此可以阶梯状地或略微平滑地构造。

如图5d中所示，与根据图5c的几何形状相比，冲头几何形状额外地在第一区域B₁和上部的第二区域B₂₁或它们各自的直径之间具有平滑的或锥形的过渡部。由此可以降低过渡部B₁₂中的缺口裂缝灵敏度（Kerbrissempfindlichkeit）。过渡部B₁₂的长度可以例如在冲头的总长度的5％到15％之间。应该理解，根据图5b的实施方式也可以具有这样的平滑的过渡部。

图5e中所示的冲头几何形状在区域B₂₁和区域B₃之间具有明显的过渡部区域B₂₃，其中过渡部由从上部的第二区域B₂₁中的直径d₂到第三区域B₃中的直径d₃的收缩部形成。该收缩部尤其也可以是锥形地实施。过渡部区域B₂₃的长度可以例如在冲头的总长度的5％到15％之间。

图6中示意性地示出了在另一种优选的实施方式中的根据本发明的安置单元的一部分，更确切地说，即引导件16的下部的面向所述构件11、12的区域。在此可以看到，在引导件16中（或作为其一部分）尤其设置有半壳84，该半壳借助于O形环85预张紧以将铆钉保持就位，该铆钉同样在冲头旁在引导件16中得到引导。

通过该O形环，半壳84被略微向内按压，使得不会出现图5c至5e中所示的收缩部或第三区域，必要时冲头和半壳之间的接触，所述冲头在引导件内并且在半壳内沿其移动。为了避免在过程中振动的冲头80和半壳84之间的接触，如果有必要，可以使用如图5c至5e中所示的冲头几何形状。

图7中示意性地示出了在另一种优选的实施方式中的根据本发明的安置单元的另一部分，更确切地说，即引导件16的上部的面向驱动器或超声震荡器15的区域。应当注意，引导件16例如在关于弹簧元件17方面与图1中所示的那样略有不同地进行构造。在此应该注意，在引导件16中（或作为其一部分）尤其设置有引导衬套87，借助于该引导衬套可以使冲头80置中并得到引导。

此外，设置有保持机构86，借助于该保持机构可以以形状锁合的方式保持冲头80，该冲头在此在上部的端部上具有凸缘。

Claims (23)

1.一种用于冲压铆接装置（10、10´）的安置单元（70），铆钉（20）能够引入到所述安置单元（70）中，所述冲压铆接装置有振动系统（39），所述振动系统包括振动转换器（30）和超声震荡器（15）并且具有冲头（80），借助于所述冲头能够向所述铆钉（20）加载力（F）并且能够在铆接过程期间将所述铆钉引入到至少两个构件（11、12）中，其中，所述振动转换器能够与振动产生器（32）连接，

其特征在于，所述冲头（80）构造为与所述超声震荡器（15）分开的组件，并且如此布置在所述安置单元（70）中，使得所述冲头能够处于或能够被带入到与所述超声震荡器（15）的作用连接中，

其中，所述安置单元（70）还具有保持机构（81、86），所述保持机构被设置用于施加保持力，借助于所述保持力使所述冲头（80）能够保持和/或能够被带入到与所述超声震荡器（15）接触中。

2.根据权利要求1所述的安置单元（70），其还具有引导件（16），所述冲头（80）布置在所述引导件中并且能够在其中得到引导。

3.根据权利要求2所述的安置单元（70），其中，所述引导件（16）具有引导衬套（87），所述冲头（80）能够借助于所述引导衬套置中。

4.根据权利要求1所述的安置单元（70），其中，所述保持机构（81、86）被设置用于借助于负压和/或磁力和/或借助于形状锁合来施加所述保持力。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的安置单元（70），其中，所述冲头（80）关于纵向轴线（A）旋转对称地构造，并且至少部分地具有圆柱形状。

6.根据权利要求5所述的安置单元（70），其中，所述冲头（80）在包括面向所述超声震荡器（15）的端部区域的第一区域（B₁）中具有第一直径（d₁），所述第一直径大于至少一个第二区域（B₂、B₂₁、B₂₂）中的第二直径（d₂），所述至少一个第二区域包括背向所述超声震荡器（15）的至少一个端部区域。

7.根据权利要求6所述的安置单元（70），其中，所述至少一个第二区域（B₂、B₂₁、B₂₂）包括在所述第一区域（B₁）和背向所述超声震荡器（15）的端部区域（B₂₂）之间的中间区域（B₂₁），并且其中，在所述中间区域（B₂₁）和背向所述超声震荡器（15）的端部区域（B₂₂）之间的冲头具有第三区域（B₃），所述第三区域具有小于所述第二直径（d₂）的第三直径（d₃）。

8.根据权利要求7所述的安置单元（70），其中，从所述中间区域（B₂₁）向所述第三区域（B₃）的过渡部（B₂₃）平滑地构造。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的安置单元（70），其中，所述第一区域（B₁）与最近的第二区域（B₂、B₂₁）之间的过渡部（B₁₂）是阶梯状或平滑的。

10.根据权利要求6至8中任一项所述的安置单元（70），其中，所述冲头（80）在背向所述超声震荡器（15）的端部区域（B₂₂）上具有朝背向所述超声震荡器（15）的端部的倒角（82）。

11.根据权利要求1至4中任一项所述的安置单元（70），其中，所述冲头（80）具有在50mm到200 mm之间的长度和/或作为材料而具有钢和/或陶瓷和/或硬质金属。

12.根据权利要求1至4中任一项所述的安置单元（70），其中，所述冲头（80）至少部分地具有由硬质金属和/或陶瓷制成的涂层和/或具有至少部分抛光的表面。

13.根据权利要求1至4中任一项所述的安置单元（70），其还具有输送单元（90），所述铆钉能够通过所述输送单元而引入到所述安置单元中。

14.根据权利要求1所述的安置单元（70），其中，所述保持机构（81、86）被设置用于借助于机械耦接来施加所述保持力。

15.根据权利要求7所述的安置单元（70），其中，从所述中间区域（B₂₁）向所述第三区域（B₃）的过渡部（B₂₃）锥形地构造。

16.根据权利要求6至8中任一项所述的安置单元（70），其中，所述第一区域（B₁）与最近的第二区域（B₂、B₂₁）之间的过渡部（B₁₂）是锥形的或者构造为具有切向的过渡部。

17.根据权利要求1至4中任一项所述的安置单元（70），其中，所述冲头（80）具有在80mm到150 mm之间的长度。

18.根据权利要求1至4中任一项所述的安置单元（70），其中，所述冲头（80）具有130 mm的长度。

19.根据权利要求1至4中任一项所述的安置单元（70），其中，所述冲头（80）具有再融化抛光的表面。

20.一种冲压铆接装置（10、10´），其用于借助于铆钉（20）连接至少两个构件（11、12），其中根据权利要求1至19中任一项所述的安置单元（70）和配对保持件（18）布置成使得所述至少两个构件（11、12）能够在所述铆钉（20）的压入期间借助于所述安置单元（70）在所述安置单元（70）和所述配对保持件（18）之间布置，并且所述冲压铆接装置具有驱动器（50、50´），借助于所述驱动器能够对所述冲头（80）施加力（F）以及通过所述冲头对所述铆钉（20）施加力。

21.根据权利要求20所述的冲压铆接装置（10），其还具有框架（60），所述安置单元（70）和所述配对保持件（18）对置地布置在所述框架上，其中，所述驱动器（50）直接地连接在所述振动系统（39）上。

22.根据权利要求21所述的冲压铆接装置（10´），其设计为X形钳，其中所述安置单元（70）和所述配对保持件（18）布置在所述X形钳的两个对置的支腿（62´、63´）上，并且其中在所述X形钳的两个另外的支腿（64´、65´）之间布置有所述驱动器（50´）。

23.一种用于借助于铆钉（20）连接至少两个构件（11、12）的方法，其中在冲头（80）和配对保持件（18）之间布置有至少两个构件（11、12），并且其中所述铆钉（20）被加载力（F）用于压入到所述至少两个构件（11、12）中，其中在使用包括振动转换器（30）和超声震荡器（15）的振动系统（39）的情况下在压入所述铆钉（20）时使得所述冲头（80）被置于振动中，

其特征在于，使用与所述超声震荡器（15）分开构造的并且与所述超声震荡器（15）至少在压入期间处于作用连接的组件作为冲头（80），

其中使用根据权利要求1至19中任一项所述的安置单元（70）和/或根据权利要求20至22中任一项所述的冲压铆接装置（10、10´）。

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