DE10131343A1

DE10131343A1 - A punch riveting

Info

Publication number: DE10131343A1
Application number: DE2001131343
Authority: DE
Inventors: Klaus Sammer; Franz Heilmeier; Franz Grobmeier
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2001-06-28
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2003-01-23
Also published as: EP1270113A1; ES2275771T3; EP1270113B1; DE50209053D1

Abstract

Bei einem Stanznietkopf (1) zum Vernieten von Befestigungselementen (3) an Blech- und insbesondere Rohkarosserieteilen (4, 5), mit einem an einem Gehäuse (6) verschieblich geführten, in Richtung einer anschlagbegrenzten Ausfahrposition federbelasteten Blechhalter (8), einem gehäusefesten, in einen zentralen Nietkanal (10) des Blechhalters eingreifenden Nietstempel (11) und einem Zufuhrmechanismus mit einem seitlich in den Nietkanal mündenden Zufuhrkanal (14) zur taktweisen Zuführung der Befestigungselemente sowie mit einer Halterung (15, 16) zur Fixierung eines dem Nietkanal zugeführten Befestigungselements bis zum Ausschieben und Vernieten durch den Nietstempel, werden erfindungsgemäß die Stillstandseiten bei einem Auswechseln oder Nachjustieren einzelner Nietkopfkomponenten dadurch wesentlich verkürzt, dass der Stanznietkopf durch Lösen der Hubbegrenzung (7) des Blechhalters zerlegbar ist, wobei der Nietstempel in der Weise am Gehäuse fixiert ist, dass die auf den Blechhalter wirkende Federkraft gehäuseseitig unter Zwischenschaltung des Nietstempels abgestützt ist.In the case of a punch rivet head (1) for riveting fastening elements (3) to sheet metal and, in particular, body shell parts (4, 5), with a sheet metal holder (8) which is displaceably guided on a housing (6) and is spring-loaded in the direction of a stop-limited extension position, a housing-fixed, into a central rivet channel (10) of the sheet metal holder engaging rivet ram (11) and a feed mechanism with a feed channel (14) opening laterally into the rivet channel for intermittent feeding of the fastening elements and with a holder (15, 16) for fixing a fastener fed to the rivet channel for pushing out and riveting by the rivet punch, the downtime sides according to the invention when replacing or readjusting individual rivet head components are significantly shortened in that the punch rivet head can be dismantled by loosening the stroke limiter (7) of the sheet metal holder, the rivet punch being fixed to the housing in such a way that the on the Blechhal ter acting spring force is supported on the housing side with the interposition of the rivet punch.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stanznietkopf zum Vernieten von Befestigungselementen an Blech- und insbesondere Rohkarosserieteilen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to a punch rivet head for riveting Fastening elements on sheet metal and in particular body shell parts, according to Preamble of claim 1.

Bekannte Stanznietköpfe dieser Art mit einer automatischen Zufuhr der Befestigungselemente, wie sie etwa in der Automobilindustrie zum gegenseitigen Vernieten oder zum Bestücken von Rohkarosserieteilen mit Stanzmuttern oder Stanzbolzen zur Anwendung kommen, arbeiten mit hohen Taktraten und müssen dennoch eine sichere und exakte Fixierung der Befestigungselemente im Nietkanal des Blechhalters bis zum Ausschieben und Vernieten durch den Nietstempel gewährleisten. Dabei sind die einzelnen Aktivelemente des Stanznietkopfes, also vor allem der Nietstempel und der Zufuhr- und Haltemechanismus im Blechhalter hohen Belastungen ausgesetzt und dementsprechend verschleiß- und bruchgefährdet. Ein Auswechseln oder eine Nachjustierung dieser Aktivelemente ist bei den bekannten Konstruktionen jedoch mit einem hohen Zeitaufwand und demzufolge einem höchst unerwünschten Maschinenstillstand und Produktionsausfall verbunden. Known punch rivet heads of this type with an automatic feed of the Fastening elements such as those used in the automotive industry mutual riveting or to equip body parts with Punching nuts or punching bolts are used, work with high Clock rates and still need a secure and exact fixation of the Fastening elements in the rivet channel of the sheet metal holder until they are pushed out and Ensure riveting with the rivet punch. Here are the individual Active elements of the punch rivet head, i.e. above all the rivet punch and the feed and holding mechanism in the sheet holder exposed to high loads and accordingly, risk of wear and breakage. A replacement or one Readjustment of these active elements is in the known constructions but with a high expenditure of time and consequently a maximum undesired machine downtime and loss of production.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Stanznietkopf der eingangs genannten Art so auszubilden, dass die störungs- und wartungsbedingten Stillstandzeiten signifikant verkürzt werden. The object of the invention is so the punch rivet head of the type mentioned to train that downtimes caused by faults and maintenance can be significantly shortened.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den im Patentanspruch 1 angegebenen Stanznietkopf gelöst. This object is achieved by the in claim 1 specified rivet head released.

Erfindungsgemäß lassen sich allein durch Lösen der Hubbegrenzung des Blechhalters sämtliche Aktivelemente des Stanznietkopfes, also nicht nur der Blechhalter einschließlich des Haltemechanismus für die Befestigungselemente, sondern auch die den Blechhalter beaufschlagende Druckfeder und der Nietstempel dadurch ausbauen, dass dieser gehäuseseitig durch die Stützkraft der Blechhalterfeder fixiert und nach dem Ausbau von Blechhalter und Feder frei aus dem Gehäuse zu entnehmen ist. Aufgrund der einfachen Zerlegbarkeit des erfindungsgemäßen Stanznietkopfes wird der Zeitaufwand für ein Auswechseln, Nachjustieren oder eine Wartung der Aktivelemente wesentlich reduziert, mit der Folge deutlich geringerer Stillstandzeiten und einer entsprechend erhöhten Produktionsrate. According to the invention, simply by loosening the stroke limitation of the Sheet metal holder all active elements of the punch rivet head, not just the one Sheet holder including the holding mechanism for the Fasteners, but also the compression spring acting on the sheet metal holder and the Remove the rivet punch by using the support force on the housing side the plate holder spring fixed and after removing the plate holder and spring can be freely removed from the housing. Because of the easy disassembly the punch rivet head according to the invention is the time required for a Replacement, readjustment or maintenance of the active elements is essential reduced, resulting in significantly shorter downtimes and one correspondingly increased production rate.

Der Ein- und Ausbau der Nietkopfkomponenten wird dadurch weiter vereinfacht, dass die Hubbegrenzung des Blechhalters vorzugsweise aus mit dem Gehäuse verschraubten Anschlagbolzen besteht. This continues the installation and removal of the rivet head components simplified that the stroke limitation of the sheet metal holder is preferably made with the Housing bolted stop bolts there.

Ein weiterer, unter dem Gesichtspunkt verkürzter Stillstandzeiten besonders bevorzugter Aspekt der Erfindung betrifft die Ausgestaltung des im Nietkanal angeordneten Haltemechanismus. Während die bekannten Nietstanzköpfe zur Rückprallsicherung und Fixierung der seitlich zugeführten Befestigungselemente einen baulich komplizierten Klinkenmechanismus besitzen, ist zu diesem Zweck erfindungsgemäß vorzugsweise ein Haltemagnet in Form eines Permanentmagneten im Bereich des Nietkanals an der Mündungsstelle des Zufuhrkanals angeordnet, durch den auf mechanisch einfache Weise eine exakte Fixierung der Befestigungselemente garantiert und das Risiko eines Funktionsausfalls des Haltemechanismus deutlich verringert wird. Aus Gründen eines verbesserten Rückprallschutzes ist der Haltemagnet in Zufuhrrichtung der Befestigungselemente zweckmäßigerweise federelastisch abgestützt. Eine weitere konstruktive Verbesserung zur Erhöhung der Funktionssicherheit besteht schließlich darin, dass im Bereich des Haltemechanismus ein Abstandssensor vorgesehen ist, der den Nietvorgang nur bei einer ordnungsgemäßen Positionierung eines Befestigungselements im Nietkanal freigibt. Another, from the point of view shortened downtimes especially A preferred aspect of the invention relates to the configuration of the in the rivet channel arranged holding mechanism. While the well-known riveting heads for Rebound protection and fixation of the laterally fed Fasteners have a structurally complicated ratchet mechanism is to this Purpose according to the invention preferably a holding magnet in the form of a Permanent magnets in the area of the rivet channel at the mouth of the Supply channel arranged through which an exact in a mechanically simple manner Fixing the fasteners guaranteed and the risk of Failure of the holding mechanism is significantly reduced. For reasons An improved rebound protection is the holding magnet in the feed direction the fasteners are expediently supported in a resilient manner. A further constructive improvement to increase functional safety is finally that in the area of the holding mechanism Distance sensor is provided, the riveting process only at one proper positioning of a fastener in the rivet channel releases.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen in stark schematisierter Darstellung: The invention will now be described with reference to one in the drawing Embodiment explained in more detail. It show in a highly schematic Presentation:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Stanznietkopfes nach der Erfindung mit zugehöriger Nietmatrize nach Beendigung des Nietvorgangs; und Fig. 1 is a longitudinal section of a Stanznietkopfes according to the invention with associated riveting die after completion of the riveting; and

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1. Fig. 2 shows a section along the line II-II in FIG. 1.

Der in den Figur gezeigte Stanznietkopf 1 dient im Zusammenwirken mit einer Nietmatrize 2 zum Vernieten von Befestigungselementen, etwa - wie gezeigt - Stanznieten 3 zur Verbindung von Blech- und insbesondere Rohkarosserieteilen 4, 5 oder auch Stanzmuttern, Stanzbolzen, und besitzt als Hauptbestandteile einen in einem Gehäuse 6 verschieblich geführten, durch gehäusefeste Anschlagbolzen 7 hubbegrenzten Blechhalter 8, welcher durch eine Druckfeder 9 in Ausfahrrichtung beaufschlagt ist, sowie einen in einen zentralen Nietkanal 10 des Blechhalters 8 eingreifenden Nietstempel 11, welcher die gehäuseseitige Abstützung der Druckfeder 9 übernimmt und durch diese in Anlage am Gehäuseboden gehalten wird. The punch rivet head 1 shown in the figure, in cooperation with a rivet die 2, serves for riveting fastening elements, for example punch rivets 3 , as shown, for connecting sheet metal and in particular body shell parts 4 , 5 or also punch nuts, punch bolts, and has one in one as main components Housing 6 slidably guided, by housing-fixed stop pin 7 stroke-limited sheet metal holder 8 , which is acted upon by a compression spring 9 in the extension direction, and a rivet punch 11 engaging in a central rivet channel 10 of the sheet metal holder 8 , which takes over the housing-side support of the compression spring 9 and by this in plant is held on the case bottom.

In den Blechhalter 8 integriert ist ein insgesamt mit 12 bezeichneter Zufuhr- und Haltemechanismus. Dieser enthält einen seitlich in den Nietkanal 10 mündenden, an einen Zufuhrschlauch 13 angeschlossenen Zufuhrkanal 14, einen diametral zur Mündungsstelle des Zufuhrkanals 14 federelastisch am Blechhalter 8 abgestützten Permanentmagneten 15 und zwei seitlich federnd aufschwenkbare Halteklauen 16 (Fig. 2), welche einen zwischen den Klauenenden befindlichen Stanzniet 3 flächenkonform erfassen. Zusätzlich kann im Mündungsbereich des Nietkanals 10 noch eine Rücksprungsperre in Form einer federbelasteten Sperrklinke 17 angeordnet sein. Integrated in the sheet metal holder 8 is a feed and holding mechanism, designated overall by 12. This contains an opening laterally into the rivet channel 10, connected to a supply hose 13 supply channel 14, a diametrically resiliently supported to the opening point of the feed channel 14 to the sheet metal holder 8 permanent magnets 15 and two laterally resiliently swing-retaining pawls 16 (Fig. 2) which is a between the jaw ends Grasp the punch rivet 3 in a surface-conforming manner. In addition, a recess lock in the form of a spring-loaded pawl 17 can be arranged in the mouth region of the rivet channel 10 .

Zu Beginn des Nietprozesses werden der Stanznietkopf 1 und die Nietmatrize 2 auseinandergefahren, so dass der Blechhalter 8 unter der Wirkung der Druckfeder 9 im Gehäuse 6 angehoben und in die obere, durch die Anschläge 7 begrenzte Hubposition gelangt, in der sich das obere Nietstempelende in der - in Fig. 1 gestrichelt gezeigten - Rückzuglage befindet, woraufhin ein einzelner Stanzniet 3 über den Zufuhrschlauch 13 und vorbei an der Sperrklinke 17 luftstromgefördert in den Nietkanal 10 eingeschleust wird. Durch die Anzugskraft und die federnde Abstützung des Magneten 15 wird ein Rückprall des Stanzniets 3 verhindert und dieser sicher und exakt zwischen den Halteklauen 16 im Nietkanal 10 positioniert, wobei die Klinke 17 eine Notsperre für den Fall bildet, dass die Rückprallenergie des Stanzniets 3 die Haltekraft des Magneten 15 und die Dämpfungswirkung der Magnetfeder übersteigt. Auch in diesem Fall aber wird der Stanzniet 3 durch den Permanentmagneten 15 wieder von der Sperrklinke 17 fort- und in die ordnungsgemäße Nietposition im Nietkanal 10 zurückgezogen. Sobald diese Nietposition erreicht ist, spricht ein in den Permanentmagneten 15 einbezogener Abstandssensor 18 an und gibt den Hubantrieb (nicht gezeigt) frei, so dass das Gehäuse 6 in Richtung der Nietmatrize 2 verfahren wird. Dabei werden zunächst die Blechteile 4, 5 vom Blechhalter 8 an die Nietmatrize 2 angedrückt und bei der weiteren Hubbewegung wird das Gehäuse 6 entgegen der Kraft der Druckfeder 9 zunehmend auf den Blechhalter 8 auf- und der Nietstempel 11 mehr und mehr in den Nietkanal 10 eingeschoben, so dass der zuvor im Nietkanal 10 positionierte Stanzniet 3 durch den Nietstempel 11 aus der federelastischen Halterung gelöst, an den Nietbremsteilen 19 vorbei über das Auslassende des Nietkanals 10 ausgeschoben und im Zusammenwirken mit der Nietmatrize 2 mit den Blechteilen 4, 5 vernietet wird, woraufhin der Hubantrieb umgesteuert wird und der Stanznietkopf 1 erneut in die Ausgangslage gelangt. At the beginning of the riveting process, the punch rivet head 1 and the rivet die 2 are moved apart, so that the sheet metal holder 8 is raised under the action of the compression spring 9 in the housing 6 and reaches the upper stroke position, limited by the stops 7 , in which the upper end of the rivet punch is in the - Is shown in dashed lines in Fig. 1 - retraction position, whereupon a single punch rivet 3 is fed into the rivet channel 10 via the supply hose 13 and past the pawl 17, conveyed by air flow. A rebound of the punch rivet 3 is prevented by the tightening force and the resilient support of the magnet 15 and this is positioned securely and exactly between the holding claws 16 in the rivet channel 10 , the pawl 17 forming an emergency lock in the event that the rebound energy of the punch rivet 3 holds the holding force of the magnet 15 and the damping effect of the magnetic spring exceeds. In this case too, however, the punch rivet 3 is again removed from the pawl 17 by the permanent magnet 15 and withdrawn into the correct rivet position in the rivet channel 10 . As soon as this riveting position is reached, a distance sensor 18 included in the permanent magnet 15 responds and releases the lifting drive (not shown), so that the housing 6 is moved in the direction of the riveting die 2 . First, the sheet metal parts 4 , 5 are pressed by the sheet metal holder 8 onto the rivet die 2, and during the further stroke movement, the housing 6 is increasingly pushed onto the sheet metal holder 8 against the force of the compression spring 9 and the rivet punch 11 is pushed more and more into the rivet channel 10 , so that the punch rivet 3 previously positioned in the rivet channel 10 is released from the resilient holder by the rivet punch 11 , pushed past the rivet brake parts 19 over the outlet end of the rivet channel 10 and riveted in cooperation with the rivet die 2 to the sheet metal parts 4 , 5 , whereupon the stroke drive is reversed and the punch rivet head 1 returns to the starting position.

Um den Stanznietkopf 1 zu zerlegen, müssen lediglich die Anschlagbolzen 7 losgeschraubt werden, woraufhin der Blechhalter 8, die Druckfeder 9 und anschließend auch der Nietstempel 11 frei aus dem Gehäuse 6 entnommen werden können. Dies bringt eine erhebliche Arbeitsersparnis und eine entsprechende Verkürzung der Stillstandzeiten, wenn einzelne Nietkopfkomponenten bei einem Bruch oder Verschleiß ausgewechselt werden oder der Nietstempel 11 durch Beilage von Distanzstücken 20 zwischen dem unteren Stempelende und dem Gehäuseboden neujustiert oder der Stanznietkopf 1 gewartet werden muss. In order to disassemble the punch rivet head 1 , only the stop bolts 7 have to be unscrewed, whereupon the sheet metal holder 8 , the compression spring 9 and then also the rivet punch 11 can be freely removed from the housing 6 . This results in considerable labor savings and a corresponding reduction in downtimes if individual rivet head components are replaced in the event of breakage or wear or the rivet punch 11 has to be readjusted by the addition of spacers 20 between the lower punch end and the housing base or the punch rivet head 1 has to be serviced.

Claims

1.Punching rivet head for riveting fastening elements to sheet metal, in particular body-in-white, parts with a sheet metal holder which is guided on a housing and is spring-loaded in the direction of a stop-limited extension position, a housing-fixed riveting punch which engages in a central rivet channel of the sheet metal holder and a feed mechanism with a side in the rivet channel opening feed channel for the cyclical feeding of the fastening elements and with a holder for fixing a fastening element supplied to the rivet channel until it is pushed out and riveted by the rivet punch, characterized in that the punch rivet head ( 1 ) can be dismantled by loosening the stroke limitation ( 7 ) of the sheet metal holder ( 8 ) , wherein the rivet punch ( 11 ) is fixed to the housing ( 6 ) in that the spring force acting on the sheet metal holder is supported on the housing side with the rivet punch interposed.

2. Self-piercing rivet head according to claim 1, characterized in that the stroke limitation ( 7 ) of the sheet metal holder ( 8 ) consists of stop bolts screwed to the housing ( 6 ).

3. Self-piercing rivet head according to claim 1 or 2, characterized in that a holding magnet ( 15 ) arranged in the region of the mouth of the feed channel ( 14 ) is provided for fixing the fastening elements ( 3 ) in the rivet channel ( 10 ).

4. self-piercing rivet head according to claim 3, characterized in that the holding magnet ( 15 ) of the mouth of the feed channel ( 14 ) is arranged diametrically opposite and is spring-elastically supported in the feed direction of the fastening elements ( 3 ).

5. punch rivet head according to claim 3 or 4, characterized in that the holding magnet ( 15 ) is a permanent magnet.

6. Self-piercing rivet head according to one of the preceding claims, characterized in that a distance sensor ( 18 ) monitoring the positioning of the fastening element ( 3 ) in the rivet channel ( 10 ) is provided for releasing the riveting process.