DE10021781A1

DE10021781A1 - Tool for joining two workpieces has frame in two parts fixed in position but removable

Info

Publication number: DE10021781A1
Application number: DE2000121781
Authority: DE
Inventors: Hans Joerg Lang
Original assignee: Boellhoff GmbH
Current assignee: Boellhoff GmbH
Priority date: 2000-05-04
Filing date: 2000-05-04
Publication date: 2001-11-29
Anticipated expiration: 2020-05-05
Also published as: DE10021781B4

Abstract

The tool mechanically joins two workpieces of ductile material. It has a frame (2), a die (12), a joining stamp (8), a holding-down device (10) and a drive (4, 6) for the stamp and holding-down device. The frame consists of an upper part (2a) and a lower part (2b), fixed to each other in a cutting plane (S) perpendicular to the main axis (A) but removable. The upper part is in the form of a casing open at one side, the lower part is C-shaped.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Werkzeug zum mechanischen Fügen mindestens zweier Werkstücke aus duktilem Material, insbesondere zum Stanznie ten oder Durchsetzfügen (Clinchen).The present invention relates to a tool for mechanical joining at least two workpieces made of ductile material, especially for punching or clinching.

Derartige Werkzeuge bestehen üblicherweise aus einem C-förmigen Rah men, an dessen unterem Schenkel die Matrize zum Abstützen der zu fügenden Werkstücke angeordnet ist und dessen oberer Schenkel den Fügestempel, den Nie derhalter und einen Antrieb für den Fügestempel und den Niederhalter trägt. Als Antrieb für den Fügestempel kommen beispielsweise Hydraulikzylinder oder elektromechanische Spindeltriebe in Frage, die am oberen Schenkel des C-Rahmens koaxial zum Fügestempel angeordnet sind. Es ist auch bereits bekannt geworden, einen pulsierend arbeitenden Antrieb zu verwenden, um das aufzubringende Kraft niveau zu verringern. Derartige Werkzeuge sind relativ platzraubend und aufwen dig, da der koaxial zum Fügestempel angeordnete Antrieb wie auch der C-förmige Rahmen vergleichsweise viel Platz einnehmen. Da die Schenkel des C-Rahmens notwendigerweise einen relativ großen Abstand voneinander haben, ist die Steifig keit des Werkzeugs nicht allzu hoch, worunter die Genauigkeit des Fügevorgangs leidet. Die Verwendung eines hydraulischen Antriebes bedingt im übrigen relativ lange Fügezeiten und einen vergleichsweise großen Steuerungsaufwand. Die Hydraulikschläuche und elektrischen Versorgungsleitungen von hydraulischen Antrieben sind relativ steif, was sehr hinderlich sein kann, wenn diese Werkzeuge, wie üblich, manuell oder mit Robotern bewegt werden.Such tools usually consist of a C-shaped frame men, on the lower leg, the matrix to support the to be joined Workpieces is arranged and the upper leg of the die, the never the holder and a drive for the die and the hold-down. As Hydraulic cylinders or come, for example, to drive the joining stamp Electromechanical spindle drives in question, those on the upper leg of the C-frame are arranged coaxially to the die. It has also become known to use a pulsating drive to apply the force decrease level. Such tools are relatively bulky and expensive dig, since the drive arranged coaxially to the die as well as the C-shaped one Comparatively take up space in the frame. Because the legs of the C-frame is necessarily a relatively large distance from each other, is the stiff not too high, including the accuracy of the joining process suffers. The use of a hydraulic drive is relatively relative long joining times and a comparatively large control effort. The Hydraulic hoses and electrical supply lines from hydraulic Drives are relatively stiff, which can be a hindrance if these tools, as usual, be moved manually or with robots.

Der Antrieb des Niederhalters besteht üblicherweise ebenfalls aus einem Hydraulikzylinder, was die oben geschilderten Schwierigkeiten noch verschärft. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Niederhalter über eine Niederhalterfeder durch den Antrieb für den Fügestempel zu betätigen. Da jedoch die Niederhalterfe der während des Fügevorgangs fortschreitend komprimiert wird, läßt sich mit dieser Lösung keine konstante Niederhaltekraft erzeugen.The drive for the hold-down device usually also consists of a Hydraulic cylinder, which exacerbates the difficulties described above. Another option is to hold the hold-down device down with a hold-down spring to be actuated by the drive for the die. However, since the Niederhalterfe which is progressively compressed during the joining process, can be used with this Solution do not generate a constant hold-down force.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug zum mechanischen Fügen mindestens zweier Werkstücke aus duktilem Material zu schaffen, das sich durch kompakte und platzsparende Bauweise sowie durch eine hohe Steifigkeit auszeichnet.The present invention has for its object a tool for mechanical joining of at least two workpieces made of ductile material create that by compact and space-saving design as well as by a high rigidity.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Erfin dung gelöst.This object is achieved by the inven characterized in claim 1 solved.

Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Werkzeug besteht der Rahmen aus einem oberen Rahmenteil und einem unteren Rahmenteil, die in einer senkrecht zur Werkzeug-Hauptachse verlaufenden Ebene aneinander befestigt sind. Das obere Rahmenteil ist als an einer Seite offenes Gehäuse und das andere Rahmenteil C-för mig ausgebildet. Der Antrieb besteht aus einem im Inneren des oberen Rahmenteils angeordneten, quer zur Hauptachse verlaufenden Stellzylinder und einem zwischen dem Stellzylinder und dem Fügestempel wirksamen Kraftübertragungsmechanismus.In the tool designed according to the invention, the frame consists of an upper frame part and a lower frame part, which are in a perpendicular to the Tool main axis extending plane are attached to each other. The top Frame part is as open housing on one side and the other frame part C-för mig trained. The drive consists of an inside of the upper frame part arranged, extending transversely to the main axis and an actuator between the positioning cylinder and the die effective Power transmission mechanism.

Durch diese Ausgestaltung des Rahmens und des Antriebes ist eine kom pakte, platzsparende Bauweise des Werkzeuges möglich. Die Befestigung der bei den Rahmenteile in einer quer zur Hauptachse verlaufenden, in einem mittleren Be reich des Rahmens liegenden Schnittstellenebene verleiht dem Rahmen eine hohe Steifigkeit.This configuration of the frame and the drive is a com compact, space-saving design of the tool possible. The attachment of the at the frame parts in a transverse to the main axis, in a central loading Richly lying interface level gives the frame a high Stiffness.

Die spezielle Anordnung des Stellzylinders quer zur Hauptachse und die Verwendung eines Kraftübertragungsmechanismus erlauben es, den Stellzylinder als pneumatisch wirkenden Stellzylinder auszubilden, während der Kraftübertra gungsmechanismus ein Kniehebelgestänge sein kann. Ein hydraulischer Stellzylin der mit den damit verbundenen Nachteilen wird auf diese Weise vermieden. Hier durch ergeben sich insbesondere kurze Fügezeiten, eine einfache Steuerung, gerin ges Gewicht, geringe Abmessungen sowie eine einfache Steuerung. Außerdem können dünne, hochflexible Pneumatikschläuche verwendet werden, die beim Bewegen der Werkzeuge praktisch nicht hinderlich sind.The special arrangement of the actuating cylinder transverse to the main axis and the Using a power transmission mechanism allow the actuator cylinder to train as a pneumatic actuator, during the power transmission supply mechanism can be a toggle linkage. A hydraulic cylinder the associated disadvantages are avoided in this way. Here this results, in particular, in short joining times and simple control light weight, small dimensions and simple control. Moreover thin, highly flexible pneumatic hoses can be used Moving the tools are practically not a hindrance.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran sprüchen definiert.Further advantageous embodiments of the invention are in the Unteran sayings defined.

Anhand der Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung nä her erläutert. Es zeigt:An embodiment of the invention is shown in the drawings ago explained. It shows:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Fügewerkzeuges; Figure 1 is a sectional view of a joining tool.

Fig. 2 einen Teil des Fügewerkzeuges in Fig. 1 in vergrößertem Maß stab. Fig. 2 bar part of the joining tool in Fig. 1 in an enlarged scale.

Das in Fig. 1 dargestellte Werkzeug dient zum mechanischen Fügen zweier oder mehrerer plattenförmiger Werkstücke durch Stanznieten. Die Erfindung kann jedoch auch bei anderen Fügewerkzeugen wie z. B. bei Werkzeugen zum Durchsetzfügen (Clinchen) eingesetzt werden.The tool shown in Fig. 1 is used for mechanical joining of two or more plate-shaped workpieces by punch rivets. However, the invention can also be used with other joining tools such. B. for tools for clinching.

Das Werkzeug besteht im Prinzip aus einem Rahmen 2, einem Antrieb in Form eines Stellzylinders 4 und eines Kraftübertragungsmechanismus 6, einem Fü gestempel 8, einem Niederhalter 10 und einer Matrize 12. Bei dem Fügevorgang treibt der von dem Antrieb 4, 6 betätigte Fügestempel 8 einen Stanzniet (nicht ge zeigt) durch die auf der Matrize 12 aufliegenden Werkstücke (nicht gezeigt), welche von dem Niederhalter 10 gegen die Matrize angedrückt werden. Das Werkzeug hat eine Hauptachse A, auf der die Mitten des Fügestempels 8, des Niederhalters 10 und der Matrize 12 liegen.The tool consists in principle of a frame 2 , a drive in the form of an actuating cylinder 4 and a power transmission mechanism 6 , a die 8 , a hold-down device 10 and a die 12 . During the joining process, the joining punch 8 actuated by the drive 4 , 6 drives a punch rivet (not shown) through the workpieces (not shown) lying on the die 12 , which are pressed against the die by the holding-down device 10 . The tool has a main axis A, on which the centers of the die 8 , the hold-down device 10 and the die 12 lie.

Der Rahmen 2 besteht aus einem oberen Rahmenteil 2a und einem unteren Rahmenteil 2b. Das obere Rahmenteil 2a ist als topfförmiges Gehäuse ausgebildet, das an seinem (in Fig. 1) linken Ende offen und im übrigen geschlossen ist. Das untere Rahmenteil 2b ist C-förmig ausgebildet. Der untere Schenkel des unteren Rahmenteils 2b trägt die Matrize 12. Der obere Schenkel des unteren Rahmenteils 2b ist in einer Ausnehmung 16 der unteren Gehäusewand des oberen Rahmenteils 2a eingesetzt. Der obere Schenkel des unteren Rahmenteils 2b und die untere Ge häusewand des oberen Rahmenteils 2a sind hierbei in einer Schnittstellenebene S, die senkrecht zu der Hauptachse A des Werkzeuges verläuft, unbeweglich mitein ander verbunden, und zwar im dargestellten Ausführungsbeispiel durch zwei quer zur Hauptachse A verlaufende Paßstifte 14, deren Achsen in der Schnittstellenebene S liegen. Damit ist eine definierte Schnittstelle zwischen den beiden Rahmenteilen 2a, 2b in einem mittleren Bereich des Rahmens 2 gegeben, wobei der obere Schen kel des unteren Rahmenteils 2b und die untere Gehäusewand des oberen Rahmen teils 2a dem Rahmen 2 in diesem Bereich eine große Steifigkeit verleihen.The frame 2 consists of an upper frame part 2 a and a lower frame part 2 b. The upper frame part 2 a is designed as a pot-shaped housing, which is open at its left end (in FIG. 1) and otherwise closed. The lower frame part 2 b is C-shaped. The lower leg of the lower frame part 2 b carries the die 12 . The upper leg of the lower frame part 2 b is inserted into a recess 16 of the lower housing wall of the upper frame part 2 a. The upper leg of the lower frame part 2 b and the lower Ge housing wall of the upper frame part 2 a are immovably connected to each other in an interface plane S which is perpendicular to the main axis A of the tool, in the illustrated embodiment by two transverse to the main axis A extending dowel pins 14 , the axes of which lie in the interface plane S. This provides a defined interface between the two frame parts 2 a, 2 b in a central region of the frame 2 , the upper angle of the lower frame part 2 b and the lower housing wall of the upper frame part 2 a of the frame 2 in this area give great rigidity.

Wie bereits erwähnt, setzt sich der Antrieb aus einem Stellzylinder 4 und einem Kraftübertragungsmechanismus 6 zusammen, von denen der Stellzylinder 4 als doppeltwirkender Pneumatikzylinder ausgebildet ist, während der Kraftübertragungsmechanismus 6 aus einem Kniehebelmechanismus besteht. Der Stellzylin der 4 und der Kraftübertragungsmechanismus 6 sind im Inneren des topfförmigen oberen Rahmenteils 2a angeordnet, wobei die Längsachsen des Stellzylinders 4 und des Kraftübertragungsmechanismus 6 auf einer (in Fig. 1 strichpunktiert angedeute ten) Achse B liegen, welche quer zur Hauptachse A verläuft.As already mentioned, the drive is composed of an actuating cylinder 4 and a power transmission mechanism 6 , of which the actuating cylinder 4 is designed as a double-acting pneumatic cylinder, while the power transmission mechanism 6 consists of a toggle lever mechanism. The Stellzylin of 4 and the power transmission mechanism 6 are arranged inside the pot-shaped upper frame part 2 a, the longitudinal axes of the actuating cylinder 4 and the power transmission mechanism 6 lying on an axis B (indicated by dash-dotted lines in FIG. 1), which runs transverse to the main axis A. .

Der Stellzylinder 4 ist über ein Gelenk 18 mit dem Boden bzw. der Rück seite des oberen Rahmenteils 2a verbunden, während die Kolbenstange 20 des Stellzylinders 4 über ein Kniehebelgelenk 22 mit dem oberen Hebel 24 und dem unteren Hebel 26 des Kniehebelmechanismus verbunden ist. Der obere Hebel 24 ist über ein auf der Hauptachse A liegendes Gelenk 28 an einer oberen Abstützstelle an der oberen Gehäusewand des oberen Rahmenteils 2 abgestützt. Diese obere Ab stützstelle ist als Schraubmechanismus 30 ausgebildet, der über ein Betätigungsteil 32 manuell oder motorisch betätigbar ist, um das Gelenk 28 und damit die obere Abstützstelle des Kniehebelmechanismus längs der Hauptachse A verstellen zu können. Hierdurch kann das Werkzeug auf unterschiedliche Dicken der zu fügenden Werkstücke optimal eingestellt werden, und zwar durch eine Justierung der unteren "Totpunktlage" des Fügestempels 8, wie noch genauer erläutert wird.The actuating cylinder 4 is connected via a joint 18 to the bottom or the rear side of the upper frame part 2 a, while the piston rod 20 of the actuating cylinder 4 is connected via a toggle joint 22 to the upper lever 24 and the lower lever 26 of the toggle mechanism. The upper lever 24 is supported by an articulation 28 lying on the main axis A at an upper support point on the upper housing wall of the upper frame part 2 . From this upper support point is designed as a screw mechanism 30 which can be actuated manually or by a motor via an actuating part 32 in order to be able to adjust the joint 28 and thus the upper support point of the toggle lever mechanism along the main axis A. As a result, the tool can be optimally adjusted to different thicknesses of the workpieces to be joined, namely by adjusting the lower “dead center position” of the joining die 8 , as will be explained in more detail.

Es wird nun zusätzlich auf Fig. 2 Bezug genommen. Der als Lenkerpaar ausgebildete untere Hebel 26 des Kniehebelmechanismus ist mit einem hülsenför migen Gehäuseteil 34 an dessen Außenseite gelenkig verbunden. Das Gehäuseteil 34 wiederum ist mit dem Fügestempel 8 fest verbunden, der sich aus einem Stan genteil 36 und dem eigentlichen Stempelteil 38 zusammensetzt. Genauer gesagt, ist der Fügestempel 8 durch eine am oberen Ende des Gehäuseteils 34 und Stangenteils 36 vorgesehene Schraubverbindung 40 mit dem Fügestempel 8 unbeweglich, jedoch lösbar verbunden. Andererseits ist das Gehäuseteil 34 durch eine Linearführung 42 am Rahmen 2 beweglich so gelagert, daß das Gehäuseteil 34 und damit der Füge stempel 8 längs der Hauptachse A verstellt werden können. Die Linearführung 42, die als Rollenführung ausgebildet ist, weist eine Führungsschiene 44 auf, die durch Schrauben am (in Fig. 1) linksseitigen Ende der unteren Gehäusewand des oberen Rahmenteils 2 durch Schrauben befestigt ist. Die Rollenführung 42 weist ferner einen Führungsschlitten 46 auf, der mittels eines Abstützteils 47 mit dem Gehäuse teil 34 fest verbunden ist. Die Linearführung 42 ist somit in einem Bereich des Rahmens 2 hoher Steifigkeit angeordnet, was eine sehr präzise Führung der bewegli chen Werkzeugteile längs der Hauptachse A ermöglicht.Reference is now made additionally to FIG. 2. The designed as a pair of links lower lever 26 of the toggle mechanism is articulated with a hülsenför shaped housing part 34 on the outside thereof. The housing part 34 is in turn firmly connected to the die 8 , which is composed of a Stan gene part 36 and the actual stamp part 38 . To be more precise, the joining die 8 is immovably but releasably connected to the joining die 8 by a screw connection 40 provided at the upper end of the housing part 34 and rod part 36 . On the other hand, the housing part 34 is movably supported by a linear guide 42 on the frame 2 so that the housing part 34 and thus the joining stamp 8 can be adjusted along the main axis A. The linear guide 42 , which is designed as a roller guide, has a guide rail 44 which is fastened by screws to the (in FIG. 1) left-hand end of the lower housing wall of the upper frame part 2 by screws. The roller guide 42 also has a guide carriage 46 which is fixedly connected to the housing part 34 by means of a support part 47 . The linear guide 42 is thus arranged in an area of the frame 2 of high rigidity, which enables very precise guidance of the movable tool parts along the main axis A.

Der Niederhalter 10, der den Fügestempel 8 konzentrisch umgibt, wird einerseits von dem Gehäuseteil 34 und andererseits von einem Mundstückteil 50 gebildet. Das Mundstückteil 50 besteht aus dem eigentlichen Mundstück 52 und einem Hülsenteil 54, die fest miteinander verbunden sind. Das Mundstückteil 50 ist sowohl gegenüber dem Fügestempel 10 wie auch gegenüber dem Gehäuseteil 34 längsverschiebbar. Zu diesem Zweck ist das Hülsenteil 54 des Mundstückteils 50 durch eine (z. B. aus Kunststoff bestehende) Führungsbuchse 54 gegenüber dem Fü gestempel 8 und durch eine (z. B. aus Kunststoff bestehende) Führungsbuchse 58 gegenüber dem Gehäuseteil 34 gleitend verschiebbar gelagert.The hold-down device 10 , which concentrically surrounds the punch 8 , is formed on the one hand by the housing part 34 and on the other hand by a mouthpiece part 50 . The mouthpiece part 50 consists of the actual mouthpiece 52 and a sleeve part 54 , which are firmly connected to one another. The mouthpiece part 50 is longitudinally displaceable both with respect to the die 10 and with respect to the housing part 34 . To this end, the sleeve member 54 is supported of the nozzle portion 50 by a (z. B. made of plastic) guide bush 54 towards the feet Die Cut 8 and by a (. For example made of plastic) guide sleeve 58 relative to the housing part 34 slidably.

Das Mundstückteil 50 und das Gehäuseteil 34 werden durch eine Spreizfe der 60 auseinandergedrückt, die zwischen dem Boden des Gehäuseteils 34 und dem oberen Ende des Hülsenteils 54 des Mundstückteils 50 wirkt, um das Mundstückteil 50 relativ zu dem Gehäuseteil 34 in eine Ausgangslage zu drücken, in der das Hül senteil 54 an einer Schulter 61 des Fügestempels 8 anliegt.The mouthpiece part 50 and the housing part 34 are pressed apart by an expanding part 60 which acts between the bottom of the housing part 34 and the upper end of the sleeve part 54 of the mouthpiece part 50 in order to press the mouthpiece part 50 into an initial position relative to the housing part 34 the sleeve part 54 abuts a shoulder 61 of the die 8 .

Die Spreizfeder 60 wird von einer Niederhalterfeder 62 umgeben, die zwi schen der Endwand des Gehäuseteils 34 und einem Anschlagteil 64 wirksam ist. Das Anschlagteil 64, das sowohl relativ zu dem Mundstückteil 50 wie auch zu dem Gehäuseteil 34 verschieblich ist, liegt an einer Gewindehülse 66 an, die in das Ge häuseteil 34 eingeschraubt ist und auf ihrer Innenseite die Führungsbuchse 58 trägt.The spreading spring 60 is surrounded by a hold-down spring 62 which is effective between the end wall of the housing part 34 and a stop part 64 . The stop member 64, both the mouthpiece part 50 as is relatively displaceably also to the housing part 34 is located on a threaded sleeve 66, which is screwed into the Ge casing part 34 and carries on its inside the guide bushing 58th

Beide Federn 60, 62 sind als Schraubenfedern ausgebildet. Wie noch ge nauer erläutert wird, dient die Niederhalterfeder 60 zum Ausüben der Niederhalte kraft auf die Werkstücke. Sie ist daher sehr viel stärker ausgebildet als die Spreizfe der 60, die lediglich dazu dient, das Mundstückteil 50 im unbelasteten Zustand in seine Ausgangslage zu drücken. Die Niederhalterfeder 62 wird durch das an der Gewindehülse 66 anliegende Anschlagteil 64 mit einer Kraft vorgespannt, die im wesentlichen der auf die Werkstücke auszuübenden Niederhaltekraft entspricht. Die Vorspannung der Niederhalterfeder 62 läßt sich hierbei durch Verstellen der Ge windehülse 66 einstellen.Both springs 60 , 62 are designed as coil springs. As will be explained in more detail below, the hold-down spring 60 serves to exert the hold-down force on the workpieces. It is therefore designed much stronger than the Spreizfe 60 , which only serves to press the mouthpiece part 50 into its initial position in the unloaded state. The hold-down spring 62 is pretensioned by the stop part 64 abutting the threaded sleeve 66 with a force which essentially corresponds to the hold-down force to be exerted on the workpieces. The bias of the hold-down spring 62 can be adjusted by adjusting the Ge threaded sleeve 66 .

Das Anschlagteil 64 hat einen vorgegebenen axialen Abstand von einer Anlagefläche 68 des Mundstückteils 50, so daß die Kraft der Niederhalterfeder 62 erst nach einer entsprechenden Relativverschiebung zwischen dem Gehäuseteil 34 und dem Mundstückteil 50 auf das Mundstück 52 übertragen werden kann, wie im folgenden noch genauer erläutert wird.The stop part 64 has a predetermined axial distance from a contact surface 68 of the mouthpiece part 50 , so that the force of the hold-down spring 62 can only be transmitted to the mouthpiece 52 after a corresponding relative displacement between the housing part 34 and the mouthpiece part 50 , as will be explained in more detail below becomes.

Der Fügestempel 8 ist über eine Drehsicherung 70 mit dem Mundstückteil 50 drehfest verbunden, während das Mundstückteil 50 relativ zu dem Gehäuseteil 34 nicht nur längsverschiebbar, sondern auch drehbar ist. Durch Lösen der Schraub verbindung 40 kann daher der Fügestempel 8 zusammen mit dem Mundstückteil 50 relativ zu dem Gehäuseteil 34 gedreht werden. Dadurch läßt sich eine im Mund stück 52 vorgesehene Zuführung 72 für die Stanzniete (nicht gezeigt) in unter schiedliche Winkellagen drehen.The assembly die 8 is rotatably connected via a rotary fuse 70 with the mouthpiece portion 50, while the mouthpiece portion 50 to the housing part 34 is relatively not only longitudinally displaceable but also rotatable. By loosening the screw connection 40 , the die 8 can be rotated together with the mouthpiece part 50 relative to the housing part 34 . This allows a in the mouth piece 52 provided feed 72 for the punch rivet (not shown) in different angular positions.

Die Funktionsweise des insoweit beschriebenen Werkzeuges ist wie folgt:The function of the tool described so far is as follows:

Zum Durchführen eines Stanznietvorganges liegen die zu fügenden Werk stücke (nicht gezeigt) auf der Matrize 12, während ein über die Zuführung 72 zuge führter Stanzniet vor der Unterseite des Stempelteils 38 des Fügestempels 8 liegt. Bei einer Betätigung des pneumatisch wirkenden Stellzylinders 4 im Sinne einer Ausführbewegung überträgt dieser seine Antriebskraft auf den Kraftübertragungs mechanismus 6. Der als Kniehebelmechanismus ausgebildete Kraftübertragungs mechanismus 6 ist einerseits über den oberen Hebel 24 an der oberen Abstützstelle am Rahmen 2 abgestützt und wirkt andererseits über den unteren Hebel 26 auf das Gehäuseteil 34. Hierdurch werden der Fügestempel 8 zusammen mit dem gesamten Niederhalter 10 über die Linearführung 42 längs der Hauptachse A nach unten be wegt, bis sich das Mundstück 52 des Mundstückteils 50 an die Werkstücke anlegt. Das Mundstückteil 50 kann sich daher nicht weiter nach unten bewegen, so daß bei einer weiteren Ausfahrbewegung des Stellzylinders 4 das Gehäuseteil 34 wie auch der Fügestempel 8 relativ zu dem Mundstückteil 50 verschoben werden. Hierbei wird die Spreizfeder 60 entsprechend zusammengedrückt. Die Vorspannung der Niederhalterfeder 62 bleibt jedoch während dieses Teils der Abwärtsbewegung des Gehäuseteils 34 unverändert, da das an der Gewindehülse 66 abgestützte Anschlag teil 64 einen axialen Abstand von der Anlagefläche 68 des Mundstückteils 50 hat und sich daher relativ zu dem Mundstückteil 50 ungehindert bewegen kann.To carry out a punch riveting process, the work pieces to be joined (not shown) lie on the die 12 , while a punch rivet fed via the feed 72 lies in front of the underside of the punch part 38 of the punch 8 . When the pneumatically acting actuating cylinder 4 is actuated in the sense of an executing movement, this transmits its driving force to the force transmission mechanism 6 . The trained as a toggle mechanism power transmission mechanism 6 is supported on the one hand on the upper lever 24 at the upper support point on the frame 2 and on the other hand acts via the lower lever 26 on the housing part 34th As a result, the die 8 are moved together with the entire hold-down 10 via the linear guide 42 along the main axis A downward until the mouthpiece 52 of the mouthpiece part 50 bears against the workpieces. The mouthpiece part 50 can therefore not move further downward, so that when the actuating cylinder 4 is extended further, the housing part 34 and also the die 8 are displaced relative to the mouthpiece part 50 . Here, the spreading spring 60 is compressed accordingly. The bias of the hold-down spring 62 remains unchanged during this part of the downward movement of the housing part 34 , since the stop part 64 supported on the threaded sleeve 66 has an axial distance from the contact surface 68 of the mouthpiece part 50 and can therefore move unhindered relative to the mouthpiece part 50 .

Kurz bevor der von dem Fügestempel 8 nach unten bewegte Stanzniet (nicht gezeigt) in die Werkstücke eingetrieben wird, legt sich das Anschlagteil 64 an die Anlagefläche 68 an, so daß sich bei einer weiteren Abwärtsbewegung des Ge häuseteils 34 die Gewindehülse 66 von dem Anschlagteil 64 löst. Das Mundstück 52 wird dann mit der gesamten Vorspannkraft der Niederhalterfeder 62 gegen die an der Matrize 12 abgestützten Werkstücke angedrückt. Bei dem sich hieran an schließenden Stanznietvorgang werden das Gehäuseteil 34 und der Fügestempel 8 weiter nach unten getrieben, bis der Stanzniet gesetzt ist. Während des Stanzniet vorganges wird die Niederhalterfeder 62 weiter zusammengedrückt, so daß sich die Niederhaltekraft noch etwas erhöht. Aufgrund der Vorspannung der Niederhalterfe der 62 ist diese Erhöhung der Niederhaltekraft jedoch vergleichsweise gering, so daß die Niederhaltekraft als während des Fügevorgangs im wesentlichen konstant angesehen werden kann.Shortly before the punch rivet (not shown) which is moved downward by the punch 8 is driven into the workpieces, the stop part 64 bears against the contact surface 68 , so that with a further downward movement of the housing part 34, the threaded sleeve 66 extends from the stop part 64 solves. The mouthpiece 52 is then pressed with the entire biasing force of the hold-down spring 62 against the workpieces supported on the die 12 . In the subsequent punch riveting process, the housing part 34 and the punch 8 are driven further down until the punch rivet is set. During the punch rivet process, the hold-down spring 62 is compressed further, so that the hold-down force increases somewhat. Due to the preload of the Niederhalterfe 62 , this increase in hold-down force is comparatively small, so that the hold-down force can be regarded as essentially constant during the joining process.

Die Rückstellung des Werkzeuges erfolgt durch eine gegensinnige Beauf schlagung des Stellzylinders 4. Hierbei nimmt der untere Hebel 26 des Kniehebel mechanismus den Niederhalter 10 und den Fügestempel 8 in ihre obere Stellung mit, wobei die Spreizfeder 60 das Mundstückteil 50 in seine Ausgangslage relativ zu dem Gehäuseteil 34 und dem Fügestempel 8 drückt.The resetting of the tool is carried out by applying the actuating cylinder 4 in opposite directions. Here, the lower lever 26 of the toggle mechanism takes the hold-down device 10 and the die 8 into its upper position, the spreading spring 60 pushing the mouthpiece part 50 into its starting position relative to the housing part 34 and the die 8 .

Wie aus den Figuren und der obigen Beschreibung ersichtlich, sind außer der Matrize 12 sämtliche Bestandteile des Werkzeuges wie Stellmechanismus 4, Kraftübertragungsmechanismus 6, obere Abstützstelle, Fügestempel 8, Niederhalter 10 und Linearführung 42 einschließlich ihrer Anlenkpunkte in das obere Rahmen teil 2a integriert. Dies bietet die Möglichkeit, untere Rahmenteile 2b unterschiedli cher Bauart am oberen Rahmenteil 2a anzubringen. Erwähnenswert ist ferner, daß nicht nur die Achsen des Fügestempels 8 und des Niederhalters 10, sondern auch die Mitten der unteren und oberen Abstützstelle am Rahmen 2 auf der gemeinsamen Hauptachse A liegen. Bei einem Wegfedern der oberen Abstützstelle unter Last kommt es daher zu keinem Achsversatz. Da überdies der Rahmen 2 im Bereich der Linearführung 42 eine hohe Steifigkeit hat, ergibt sich eine hohe Setzgenauigkeit, was noch durch die kompakte Bauweise des Werkzeuges begünstigt wird. Außer dem zeichnet sich das Werkzeug aufgrund der Verwendung eines Pneumatikzylin ders und eines Kniehebelmechanismus durch extrem kurze Nietsetzzeiten und durch eine sehr einfache Steuerung aus. As can be seen from the figures and the above description, except the die 12, all components of the tool, such mechanism 4, transmission mechanism 6, upper support point, joining punch 8, hold-down device 10 and linear guide 42 are including their hinge points in the upper frame part 2 integrates a. This offers the possibility of attaching lower frame parts 2 b of different types to the upper frame part 2 a. It is also worth mentioning that not only the axes of the die 8 and the hold-down device 10 , but also the centers of the lower and upper support points on the frame 2 lie on the common main axis A. If the upper support point springs under load, there is therefore no axis offset. Furthermore, since the frame 2 has a high degree of rigidity in the area of the linear guide 42 , there is a high setting accuracy, which is further favored by the compact design of the tool. In addition, the tool is characterized by extremely short rivet setting times and a very simple control system due to the use of a pneumatic cylinder and a toggle lever mechanism.

Die Linearführung 42 läßt sich in einfacher Weise mit einem herkömmli chen Wegmeßaufnehmer (nicht gezeigt) versehen. Zur Kraftmessung kann ein Kraftmeßdübel 74 (Fig. 1) im oberen Rahmenteil 2a oder ein Kraftmeßring (nicht gezeigt) an der oberen Abstützstelle, d. h. im Schraubmechanismus 30 vorgesehen werden.The linear guide 42 can be provided in a simple manner with a position sensor Chen (not shown). For force measurement, a force measuring plug 74 ( FIG. 1) can be provided in the upper frame part 2 a or a force measuring ring (not shown) at the upper support point, ie in the screw mechanism 30 .

Claims

1. Tool for mechanical joining of at least two workpieces made of ductile material, with
a frame ( 2 ),
a die ( 12 ) for supporting the workpieces during the joining process,
a punch ( 8 ) for carrying out the joining process,
a hold-down device ( 10 ) for pressing the workpieces onto the die ( 2 ) during the joining process, and
a drive ( 4 , 6 ) for actuating the die ( 8 ) and the hold-down device ( 10 ),
wherein the centers of the die ( 12 ), the die ( 8 ) and the hold-down ( 10 ) lie on a common main axis (A),
the frame ( 2 ) consists of an upper frame part ( 2 a) and a lower frame part ( 2 b), which are immovable but releasably attached to one another in a perpendicular to the main axis (A) interface plane (S) and of which the upper Frame part ( 2 a) as a housing open on one side and the lower frame part ( 2 b) is C-shaped,
and the drive ( 4 , 6 ) from an inside of the upper frame part ( 2 ) arranged, transverse to the main axis (A) extending actuating cylinder ( 4 ) and an effective force transmission mechanism ( 6 ) between the actuating cylinder and the die.

2. Tool according to claim 1, characterized in that the drive ( 4 , 6 ), the joining punch ( 8 ) and the hold-down device ( 10 ) are all integrated into the upper frame element part ( 2 a).

3. Tool according to claim 1 or 2, characterized in that the two frame parts ( 2 a, 2 b) are fastened to one another by two dowel pins ( 14 ) which are spaced apart in the interface plane (S) and perpendicular to the main axis (A ) are arranged.

4. Tool according to one of the preceding claims, characterized in that the force transmission mechanism ( 6 ) on the upper frame part ( 2 a) is supported at an upper support point, the center of which lies on the main axis (A).

5. Tool according to claim 4, characterized in that the upper Support point to compensate for different thicknesses of the workpieces in the direction the main axis (A) is adjustable.

6. Tool according to one of the preceding claims, characterized in that the actuating cylinder ( 4 ) is a pneumatically actuated actuating cylinder.

7. Tool according to one of the preceding claims, characterized in that the force transmission mechanism ( 6 ) is a toggle linkage.

8. Tool according to one of the preceding claims, characterized in that the holding-down device ( 10 ) has a mouthpiece part ( 50 ) which engages on the workpieces and a sleeve-shaped housing part ( 34 ) which on the one hand has the force transmission mechanism ( 6 ) and on the other hand has the joining punch ( 8 ) is connected to transmit power.

9. Tool according to claim 8, characterized in that the hous seteil ( 34 ) of the hold-down ( 10 ) by means of a linear guide ( 42 ) on the upper frame ment part ( 2 a) is mounted for longitudinal displacement.

10. Tool according to claim 8 or 9, characterized in that the mouthpiece part ( 50 ) relative to the housing part ( 34 ) is displaceable so that after a predetermined relative displacement between these parts, the housing part ( 34 ) via a hold-down spring ( 62 ) with the on the work piece engaging mouthpiece part ( 50 ) is connected to transmit power.

11. Tool according to claim 10, characterized in that the hold-down spring ( 62 ) by an inside of the housing part ( 34 ) on one side abge supported stop part ( 64 ) for exerting a predetermined hold-down force is biased.

12. Tool according to claim 11, characterized in that the impact part ( 64 ) by a screwed into the housing part ( 34 ) threaded sleeve ( 66 ) for adjusting the bias of the hold-down spring ( 62 ) is adjustable.

13. Tool according to one of claims 10 to 12, characterized in that the mouthpiece part ( 50 ) and the housing part ( 34 ) by a concentric in the hold-down spring ( 62 ) arranged spreading spring ( 60 ) are pressed away from each other into an initial position in which the mouthpiece part ( 50 ) is axially supported on the die ( 8 ).