DE102013010493A1

DE102013010493A1 - Device and method for the automated formation of a joint connection

Info

Publication number: DE102013010493A1
Application number: DE201310010493
Authority: DE
Inventors: Hinrich Dohrmann; Uwe Sonnenmoser; Friedbert Spöttle
Original assignee: Tox Pressotechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Tox Pressotechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2013-06-25
Filing date: 2013-06-25
Publication date: 2015-01-08

Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatisierten Ausbildung einer Fügeverbindung zwischen einem Einpresselement und einem vorgelochten Bauteilabschnitt (6) eines Bauteils vorgeschlagen, umfassend eine Kontrolleinheit, eine Abstützeinheit und eine gegenüberliegende Setzeinheit mit einem entlang einer Fügeachse bewegbaren Setzelement (17). Erfindungsgemäß umfasst die Abstützeinheit ein entlang der Fügeachse versetzbares Positionierelement (8), wobei die Kontrolleinheit derart ausgebildet ist, das Positionierelement (8) mit einem Vorwärtshub in eine an der Abstützeinheit vorstehende Position zu versetzen, so dass das Bauteil vor dem Fügevorgang positionsrichtig relativ zur Abstützeinheit bringbar ist, wobei das vorstehende Positionierelement (8) in die Öffnung des vorgelochten Bauteilabschnitts (6) eingreift.The invention relates to a method and a device for the automated formation of a joining connection between a press-in element and a pre-punched component section (6) of a component, comprising a control unit, a support unit and an opposite set unit with a setting element (17) which can be moved along a joining axis. According to the invention, the support unit comprises a positioning element (8) displaceable along the joint axis, the control unit being designed to offset the positioning element (8) with a forward stroke into a position projecting on the support unit so that the component is positioned correctly relative to the support unit prior to the joining operation can be brought, wherein the projecting positioning element (8) engages in the opening of the pre-punched component portion (6).

Description

Stand der TechnikState of the art

Vorrichtungen zum automatisierten Ausbilden einer Fügeverbindung zwischen einem Einpresselement und einem vorgelochten Bauteilabschnitt eines Bauteils sind bekannt. Dabei wird ein Einpresselement an einer Öffnung des Bauteils eingepresst bzw. verstemmt, so dass das Einpresselement mit dem Bauteil fest verbunden ist.Devices for the automated formation of a joint connection between a press-in element and a pre-punched component section of a component are known. In this case, a press-in element is pressed or caulked at an opening of the component, so that the press-in element is firmly connected to the component.

Um hohe Taktraten auch bei vergleichsweise eingeschränktem Platzangebot zu ermöglichen, müssen ggf. darauf gezielt abgestimmte Arbeitsschritte und damit entsprechend ausgebildete Fügevorrichtungen konzipiert werden. Des Weiteren erfordern unterschiedliche Arten von Einpresselementen darauf angepasste Maßnahmen, womit insgesamt für die Ausbildung von Fügeverbindungen mit Einpresselementen bislang nicht unerhebliche Anstrengungen notwendig sind oder ggf. Abstriche von idealen Zielgrößen hingenommen werden müssen.In order to enable high clock rates even with comparatively limited space, it may be necessary to design specifically coordinated work steps and correspondingly designed joining devices. Furthermore, different types of press-fit require appropriate measures, making a total of the formation of joint connections with press-in elements so far not inconsiderable efforts are necessary or possibly reductions of ideal targets must be accepted.

Aufgabe und Vorteile der ErfindungPurpose and advantages of the invention

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Fügeverbindung mit einem Einpresselement, welches spezifische Arbeitsbedingungen nötig macht, die mit bisherigen Vorrichtungen nicht praxistauglich zu erfüllen sind, vorteilhaft zu erstellen. Insbesondere soll hierfür eine effektive Vorgehensweise bzw. eine zuverlässige und kompakte Fügevorrichtung für den Einsatz im automatisierten Serienbetrieb bereitgestellt werden.Object of the present invention is to provide a joint connection with a press-in, which makes specific working conditions necessary, which are not practical to meet with previous devices to create advantageous. In particular, an effective procedure or a reliable and compact joining device for use in automated series operation should be provided for this purpose.

Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst.This object is solved by the independent claims.

Die abhängigen Ansprüche thematisieren vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims thematize advantageous developments of the invention.

Die Erfindung geht zunächst aus von einer Vorrichtung zur automatisierten Ausbildung einer Fügeverbindung zwischen einem Einpresselement und einem vorgelochten Bauteilabschnitt eines Bauteils, umfassend eine Kontrolleinheit zum Betrieb der Vorrichtung, eine Abstützeinheit zur Abstützung des Bauteils und eine gegenüberliegende Setzeinheit mit einem entlang einer Fügeachse bewegbaren Setzelement, mit welchem für einen Fügevorgang das Einpresselement an eine Öffnung des vorgelochten Bauteilabschnitts heranführbar ist. Die Vorrichtung ist insbesondere als Fügevorrichtung ausgebildet. Das Setzelement ist beispielsweise ein entlang der Fügeachse hin- und herbewegbarer Setzstift oder Stempel, welcher hydraulisch, pneumatisch, hydropneumatisch und/oder elektromotorisch antreibbar ist. Beispielsweise sind die Abstützeinheit und die Setzeinheit in einem C-bügelförmigen Vorrichtungsabschnitt der Fügevorrichtung vorhanden, mit gegenüberliegenden freien C-Bügelenden, durch welche sich die Fügeachse erstreckt, zwischen denen das Bauteil beim Verbindevorgang mit dem Einpresselement positioniert ist.The invention is initially based on a device for automated formation of a joint connection between a press-in element and a pre-punched component section of a component, comprising a control unit for operating the device, a support unit for supporting the component and an opposite set unit with a positioning element movable along a joint axis which for a joining operation, the press-in element can be moved to an opening of the pre-punched component section. The device is designed in particular as a joining device. The setting element is, for example, a setting pin or punch which can be moved back and forth along the joining axis and which can be driven hydraulically, pneumatically, hydropneumatically and / or by electric motor. For example, the support unit and the setting unit are provided in a C-bracket-shaped device portion of the joining apparatus, with opposite free C-bracket ends through which the joining axis extends, between which the component is positioned in the connection process with the press-in element.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. deren Kontrolleinheit muss nicht nur selbst für ein automatisiertes Arbeiten abgestimmt sein, sondern muss ausgelegt sein, mit einer Anordnung zum Heranführen und Wegbewegen bzw. zum vollautomatisierten Bewegen des Bauteils relativ zum feststehenden Aufstellort der Vorrichtung zusammenzuwirken zum Beispiel gemäß eines übergeordneten Produktionsprozesses mit einer rechnergestützten Roboteranordnung. Die Arbeit der Fügevorrichtung stellt dabei in der Regel lediglich zumindest einen Einzelschritt in einer Bearbeitungskette des betreffenden Bauteils dar.The device or its control unit according to the invention must not only be tuned for automated work, but must be designed to cooperate with a device for guiding and moving away or for fully automated movement of the component relative to the fixed location of the device, for example according to a higher-level production process with a computer-aided robot arrangement. As a rule, the work of the joining device merely represents at least one individual step in a processing chain of the relevant component.

Der wesentliche Aspekt der Erfindung liegt darin, dass die Abstützeinheit ein entlang der Fügeachse versetzbares Positionierelement umfasst, wobei die Kontrolleinheit derart ausgebildet ist, das Positionierelement mit einem Vorwärtshub in eine an der Abstützeinheit vorstehende Position zu versetzen, so dass das Bauteil vor dem eigentlichen Umformbzw. Fügevorgang positionsrichtig relativ zur Abstützeinheit bringbar ist, wobei das vorstehende Positionierelement in die Öffnung des vorgelochten Bauteilabschnitts eingreift. Damit wird über das z. B. stiftartig an der Abstützeinheit in Richtung der Setzeinheit bzw. entlang der Fügeachse vorstehende Positionierelement vorgebbar und reproduzierbar eine hoch exakte Positionierung des Bauteils an der Vorrichtung im Zusammenwirken mit der Anordnung zum Heranführen des Bauteils erreicht. Die gegenüberliegend zur Setzeinheit vorhandenen an das Positionierelement angrenzenden Abschnitte der Abstützeinheit bilden z. B. eine flache ebene Abstützfläche für eine im Verarbeitungszustand heranbewegten abstützseitige flächige Seite des Bauteilabschnitts. Der zur Abstützfläche überstehende Teil des herausgefahrenen Positionierelements weist in seiner Außengestalt insbesondere eine Form bzw. Größe auf, welche auf die Durchgangsöffnung im Bauteilabschnitt abgestimmt ist. Zum Positionieren des Bauteils lässt sich damit das Bauteil auf das Positionierelement aufstecken bzw. daran aufschieben.The essential aspect of the invention is that the support unit comprises a displaceable positioning along the joining axis, wherein the control unit is designed such that the positioning with a forward stroke in a projecting position on the support unit, so that the component before the actual Umformbzw. Joining operation can be brought positionally correct relative to the support unit, wherein the protruding positioning engages in the opening of the pre-punched component portion. This is about the z. B. pin-like on the support unit in the direction of the setting unit or along the joining axis projecting positioning predetermined and reproducibly achieved a highly accurate positioning of the component on the device in cooperation with the arrangement for bringing the component. The opposing to the set unit existing adjacent to the positioning of the support unit form z. B. a flat planar support surface for a zoom in the processing state support side flat side of the component portion. The projecting to the support surface part of the retracted positioning has in its outer shape in particular a shape or size, which is tuned to the passage opening in the component section. In order to position the component, the component can thus be attached to the positioning element or pushed onto it.

Beispielsweise ist das Positionierelement außen zylindrisch für ein entsprechend kreisrundes Loch im Bauteil.For example, the positioning is outside cylindrical for a correspondingly circular hole in the component.

Wenn das Bauteil von der z. B. Robotereinheit nicht exakt mit dem Loch fluchtend zum freien Ende des ausgefahrenen Positionierelements heranbewegt wird, was beispielsweise durch Toleranzen am Bauteil und/oder einer in der Praxis zu beachteten Positionierungenauigkeit der Roboterbewegung liegen kann, so dass ein Anstoßen des Bauteilabschnitts bzw. eines an die Öffnung heranreichenden Bauteilabschnitts an dem Positionierelement erfolgt, können Ausgleichmittel an einer zum Halten des Bauteils vorgesehenen Aufnahme der Robotereinheit ausgebildet sein, welche eine geringe laterale oder andere Ausweichbewegung des Bauteils relativ zur Aufnahme erlaubt, womit in aller Regel die Öffnung des vorgelochten Bauteilabschnitts exakt auf das Positionierelement umschließend aufgeschoben werden kann, ohne dass ein blockieren oder eine Klemm- oder Biegewirkung auf das Positionierelement ausgeübt wird, was vorteilhaft ist. Die Ausgleichmittel können zum Beispiel in der Art einer schwimmenden Lagerung der Aufnahme der Robotereinheit, welche am Bauteil für dessen Bewegung angreift, ausgebildet sein.If the component of the z. B. robot unit is not exactly moved with the hole in alignment with the free end of the extended positioning, which, for example, by tolerances on the component and / or observed in practice Positionungsauigkeit the Robot movement can be, so that an abutment of the component portion or an approaching to the opening component portion is carried on the positioning, balancing means may be formed on a provided for holding the component receiving the robot unit, which a small lateral or other evasive movement of the component relative to the recording allows, which usually the opening of the pre-punched component portion can be pushed exactly surrounding the positioning, without blocking or a clamping or bending action is exerted on the positioning, which is advantageous. The compensating means may, for example, be designed in the manner of a floating mounting of the receptacle of the robot unit which acts on the component for its movement.

Zwar ist es mit einem Zusatzaufwand verbunden, das mittig um die Fügeachse herum angeordnete Positionierelement entlang der Fügeachse mittels der Kontrolleinheit angetrieben hin und her zu versetzen, gegenüber bislang bekannten Abstützeinheiten ohne ein z. B. mittiges jederzeit angetrieben gezielt vorgebbar versetzbares Element, die erfindungsgemäß erreichbaren Vorteile überwiegen jedoch.Although it is associated with an additional effort, the center around the joining axis arranged around positioning along the joining axis driven by the control unit to move back and forth, compared with previously known support units without a z. B. central driven at any time specifically predeterminable displaceable element, the inventively achievable advantages outweigh, however.

Insbesondere bei solchen Einpresselementen, welche zwingend vor dem Verformen bzw. eigentlichen Fügen exakt an der Öffnung des vorgelochten Bauteilabschnitts angesetzt werden müssen und in dieser Position bis zum Ende des Fügens verharren müssen, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhaft.In particular, in such press-in elements, which must be applied before the deformation or actual joining exactly at the opening of the pre-punched component section and must remain in this position until the end of joining, the device according to the invention is advantageous.

Bislang sind solche Einpresselemente nicht befriedigend sicher verarbeitbar, da bei bekannten Fügevorrichtungen das an einem bewegbaren Stempel zum Verformen von Abschnitten des Einpresselements aufgenommene Einpresselement mit genau einem Hub an die Öffnung herangeführt und am Ende des Hubs bzw. nachdem das Einpresselement am Rand der Öffnung im Bauteilabschnitt aufgesetzt ist, vom Stempel auch verformt wird. Diese einhubige Vorgehensweise erlaubt keine exakte und fixierte Position des Einpresselements an der Öffnung vor der Verformung am Bauteilabschnitt.So far, such press-in elements are not satisfactorily safe to process, since in known joining devices recorded on a movable punch for deforming portions of the press-in Einpresselement introduced with exactly one stroke to the opening and at the end of the stroke or after the press-in at the edge of the opening in the component section is set, is also deformed by the stamp. This one-stroke procedure does not allow an exact and fixed position of the press-in element at the opening before deformation on the component section.

Dazu trägt auch der Umstand bei, dass mit einem robotergeführt heranbewegten Bauteil es nicht möglich ist, eine für das Fügen des Einpresselements notwendige vorherige exakte Positionierung des Bauteils praxistauglich vorzunehmen, mit einer Positionsabweichung von einer idealen Position im Bereich von maximal ein bis zwei Zehntel eines Millimeters.This is also helped by the fact that it is not possible with a robotically guided component to carry out a prior exact positioning of the component which is necessary for joining the press-in element, with a positional deviation from an ideal position within a maximum of one to two tenths of a millimeter ,

Das Positionierelement dient demgegenüber erfindungsgemäß zunächst als sichere kompakte Positionierhilfe, übernimmt aber im Weiteren auch Fügeaufgaben.In contrast, the positioning element according to the invention initially serves as a secure compact positioning aid, but also takes over joining tasks.

Das überstehende Positionierelement kann für die Positionierung des Bauteils entweder in die Öffnung am Bauteil bzw. nur entsprechend der Dicke des Bauteilabschnitts eingreifen oder das Positionierelement reicht durch die Öffnung durch und steht etwas auf der gegenüberliegenden Seite des Bauteilabschnitts über. In beiden Szenarien ist das Bauteil mit der Öffnung exakt vorpositioniert an der Vorrichtung bzw. zur Fügeachse, so dass sich die durch die Aufstellposition der Vorrichtung bestimmte Fügeachse exakt mit der zentrischen Öffnungsachse der Bauteilabschnittsöffnung deckt.The protruding positioning can engage for the positioning of the component either in the opening on the component or only in accordance with the thickness of the component portion or the positioning passes through the opening and is slightly above on the opposite side of the component section. In both scenarios, the component with the opening is exactly prepositioned on the device or on the joining axis, so that the joining axis determined by the installation position of the device coincides exactly with the central opening axis of the component section opening.

Aufgrund des erfindungsgemäßen Positionierelements werden auf vorteilhafte Weise grundlegende Voraussetzungen für ein erfolgreiches Verstemmen beziehungsweise Einpressen von entsprechenden bezüglich der exakten und reproduzierbaren Positionierung sensiblen Einpresselementen am Bauteil geschaffen.Due to the positioning according to the invention basic conditions for a successful caulking or pressing of corresponding with respect to the exact and reproducible positioning sensitive press-in elements on the component are provided in an advantageous manner.

Vorteilhafterweise ist eine Außenabmessung des in die Bauteilöffnung eingreifenden Teil des Positionierelements nur geringfügig kleiner als ein Öffnungsmaß der Öffnung im vorgelochten Bauteilabschnitt.Advantageously, an outer dimension of the part of the positioning element engaging in the component opening is only slightly smaller than an opening dimension of the opening in the pre-punched component section.

Die Kontrolleinheit kann insbesondere als Regel- und/oder Steuereinheit ausgebildet sein, welche vorteilhaft eine z. B. kontinuierliche Steuerung des Betriebs und Prozessüberwachung bereitstellt.The control unit may be designed in particular as a control and / or control unit, which advantageously has a z. B. provides continuous control of the operation and process monitoring.

Vorteilhafterweise sind Spannmittel vorgesehen, um das positionsrichtig an der Abstützeinheit vorhandene Bauteil zwischen der Setzeinheit und der Abstützeinheit zu fixieren, wobei das Positionierelement bei mit den Spannmitteln fixiertem Bauteil in eine die Öffnung des Bauteils freigebende Position zurückversetzbar ist. Die Fixierung erfolgt insbesondere durch Einklemmen des Bauteils zwischen Abschnitten der Abstützeinheit und der Setzeinheit. Der Fixiervorgang des Bauteils kann eine vergleichsweise geringe Verschiebung des Bauteils in Richtung auf die Abstützeinheit zu umfassen, wobei das Bauteil beim Verschieben immer exakt positioniert am Positionierelement verbleibt. Dabei kann ein die Öffnung begrenzender Öffnungsrand im Bauteilabschnitt entlang der Außenseite des vorstehenden Positionierelements so weit verschoben werden, bis eine abstützseitige Seite des Bauteilabschnitts auf der Auflagefläche der Abstützeinheit zur Anlage kommt. Die Spannmittel können hierfür auf eine setzeinheitseitige Seite drückend einwirken.Advantageously, clamping means are provided in order to fix the component present in the correct position on the support unit between the setting unit and the support unit, wherein the positioning element can be moved back into a position releasing the opening of the component when the component is fixed with the clamping means. The fixation is effected in particular by clamping the component between sections of the support unit and the setting unit. The fixing operation of the component can comprise a comparatively small displacement of the component in the direction of the support unit, wherein the component always remains exactly positioned on the positioning element during displacement. In this case, an opening edge delimiting the opening in the component section can be displaced so far along the outside of the protruding positioning element until a support-side side of the component section comes into contact with the support surface of the support unit. For this purpose, the clamping means can act on a side of the set unit side.

In der Regel ist die Abstützeinheit der Vorrichtung bzw. ein C-Bügelbereich im Arbeitsbereich der Vorrichtung mit einem das Positionierelement umgebenden Teil der Abstützeinheit positionsfest, wobei nur das Positionierelement entlang der Fügeachse versetzbar ist. Die Setzeinheit ist im Arbeitsbereich der Vorrichtung demgegenüber regelmäßig komplett entlang der Fügeachse hin und her bewegbar.In general, the support unit of the device or a C-bracket area in the working area of the device with a positioning element surrounding part of the support unit fixed in position, wherein only the positioning element along the joining axis is displaceable. In contrast, the setting unit is regularly movable back and forth along the joining axis in the working area of the device.

Sobald das Bauteil in der exakten Position fixiert ist, wobei das Positionierelement die Position radial zur Fügeachse definiert und in axialer Richtung zur Fügeachse der das Positionierelement umgebende Teil der Abstützeinheit, kann unter Beibehaltung des fixierten bzw. gespannten Zustands das Positionierelement aus der vorstehenden Position versetzt werden. Beispielsweise zieht sich das Positionierelement nach innen in die Abstützeinheit etwas zurück. Insbesondere wird das Positionierelement so weit zurückversetzt, bis das vordere Ende des Positionierelements komplett aus der Öffnung im Bauteilabschnitt herausgenommen ist bzw. bündig oder innerhalb der Auflagefläche der Abstützeinheit.Once the component is fixed in the exact position, wherein the positioning element defines the position radially to the joining axis and in the axial direction to the joining axis of the positioning surrounding the part of the support unit, the positioning can be offset from the projected position while maintaining the fixed or tensioned state , For example, the positioning element retracts slightly inwardly into the support unit. In particular, the positioning element is set back so far until the front end of the positioning element is completely removed from the opening in the component section or flush or within the bearing surface of the support unit.

Es ist aber alternativ nicht ausgeschlossen, dass im fixierten Zustand des Bauteilabschnitts das Positionierelement noch nicht ganz aus der Bauteilöffnung herausgezogen wird, sondern etwas bzw. über einen vergleichsweise geringen Teil der gesamten Tiefe der Öffnung im Bauteilabschnitt bzw. über einen geringen Teil der Materialdicke des Bauteilabschnitts in die Öffnung hineinragt.However, it is alternatively not excluded that in the fixed state of the component portion, the positioning element is not fully withdrawn from the component opening, but something or over a comparatively small part of the entire depth of the opening in the component portion or over a small part of the material thickness of the component portion protrudes into the opening.

Weiter ist es vorteilhaft, dass die Spannmittel einen Niederhalter an der Setzeinheit aufweisen, der mit dem an der Abstützeinheit positionsrichtig angeordneten Bauteil in Kontakt bringbar ist, so dass das Bauteil zwischen dem Niederhalter und der Abstützeinheit einklemmbar ist. Insbesondere ist das Bauteil zwischen einem das Positionierelement umgebenden positionsfesten Festanschlag und dem Niederhalter einklemmbar. Ein Niederhalter kann kompakt beispielsweise hülsenartig um einen innerhalb vorhanden Teil des Setzelements vorhanden sein. Im zwischen der Setzeinheit und der Abstützeinheit eingeklemmten Zustand des Bauteils umschließt der Niederhalter einen Arbeitsbereich der Fügevorrichtung von der Seite der Setzeinheit aus. Im umschlossenen Arbeitsbereich findet das Verformen des an der Öffnung im Bauteilabschnitt positionierten Einpresselements statt.Further, it is advantageous that the clamping means comprise a holding-down device on the setting unit, which can be brought into contact with the component positioned correctly on the supporting unit, so that the component can be clamped between the holding-down device and the supporting unit. In particular, the component can be clamped between a positionally fixed fixed stop surrounding the positioning element and the hold-down device. A hold-down may be compact, for example, sleeve-like present within an existing part of the setting element. In the state of the component clamped between the setting unit and the support unit, the hold-down device encloses a working area of the joining device from the side of the setting unit. In the enclosed working area, the deformation of the press-fit element positioned at the opening in the component section takes place.

Der Niederhalter ist bevorzugt über Federmittel gefedert entlang der Fügeachse vor und zurück relativ zum Setzelement bzw. bevorzugt an diesem über Führungsabschnitte geführt bewegbar. Ein vorderer der Abstützeinheit zugewandter stirnseitiger Rand des Niederhalters, welcher zum Fixieren auf das Bauteil einwirkt, ist im nicht an dem Bauteil anliegenden Zustand näher an der Abstützeinheit positioniert, unter der Wirkung der Federmittel, als ein freies Ende des Setzelements, an welchem das Einpresselement aufnehmbar ist. Dabei ist der axiale Abstand des stirnseitigen Rands zu einer Stirnseite am freien Ende des Setzelements größer als eine axiale Länge des zu verarbeitenden Einpresselements.The hold-down device is preferably spring-loaded along the joining axis in front and back relative to the setting element or, preferably, guided on the latter via guide sections. A front of the support unit facing the front edge of the blank holder, which acts to fixate on the component is positioned in the not adjacent to the component state closer to the support unit, under the action of the spring means, as a free end of the jig, to which the press-in element receivable is. In this case, the axial distance of the frontal edge to an end face at the free end of the setting element is greater than an axial length of the press-in element to be processed.

Zudem ist der Niederhalter am Setzelement aufgenommen und gemeinsam mit diesem entlang der Fügeachse bewegbar.In addition, the holding-down device is accommodated on the setting element and can be moved along with it along the joining axis.

Damit kommt im Arbeitsmodus der Fügevorrichtung bei einer Bewegung des Setzelements mit dem daran aufgesetzten Einpresselement in Richtung der Abstützeinheit der stirnseitige Rand des Niederhalters zuerst in Kontakt mit der betreffenden Seite des Bauteilabschnitts. Das vorne am Setzelement aufgenommene Einpresselement bleibt zunächst von der Seite des Bauteilabschnitts beabstandet ist. Die Federmittel drücken den Bauteilabschnitt gegen die Auflagefläche der Abstützeinheit. Erst mit einem weiteren Bewegen des Setzelements in Richtung der Abstützeinheit unter einem Zusammendrücken der Federmittel wird das Einpresselement an die Öffnung positionsgenau angesetzt. Zwischenzeitlich ist die Öffnung im Bauteilabschnitt von der anderen Seite her vom Positionierelement freigegeben.Thus comes in the working mode of the joining device in a movement of the setting element with the press-fitted thereon in the direction of the support unit, the front edge of the blank holder first in contact with the relevant side of the component portion. The press-in element accommodated on the front of the setting element initially remains at a distance from the side of the component section. The spring means press the component portion against the support surface of the support unit. Only with a further movement of the setting element in the direction of the support unit under a compression of the spring means, the press-in element is attached to the exact position of the opening. In the meantime, the opening in the component section is released from the other side by the positioning element.

Weiter ist es vorteilhaft, dass die Kontrolleinheit ausgestaltet ist, das am Setzelement aufgenommene Einpresselement mit dem Setzelement an die Öffnung. bis zum Erreichen einer Fügeposition des Einpresselements am Bauteil zu bewegen, wobei das Setzelement in Anlage an dem Einpresselement verbleibt. Das Setzelement bleibt dabei stützend bzw. haltend mit dem Einpresselement in Kontakt. Demgemäß verharrt das Setzelement in der erreichten Stillstandstellung bzw. in der Fügeposition des Einpresselements. Das Einsetzen des Einpresselements erfolgt in die freie Bauteilöffnung, also insbesondere ohne darin eingreifendes Positionierelement.Further, it is advantageous that the control unit is configured, the press-in element received on the setting element with the setting element to the opening. to move until reaching a joining position of the press-in element on the component, wherein the setting element remains in abutment with the press-in element. The setting element remains supporting or holding with the press-in element in contact. Accordingly, the setting element remains in the achieved standstill position or in the joining position of the press-in element. The insertion of the press-in element takes place in the free component opening, that is to say in particular without a positioning element engaging therein.

Dabei ist die Setzeinehit derart ausgebildet, dass das von einer Vorlageeinheit an die Setzeinheit zugeführte Einpresselement in einer exakt vorgebbaren Position und Ausrichtung am Setzelement verarbeitungsrichtig gehalten ist. Die entsprechende zentrische Körperachse des Einpresselements fällt dabei zusammen mit der Fügeachse. Die Fügevorrichtung ist ausgestaltet, dass die Fügeachse längs durch das Setzelement und das Positionierelement verläuft. Das Einpresselement erreicht durch das Hinbewegen des Setzelements in Richtung zur Abstützeinheit die exakte Position an der Öffnung im Bauteilabschnitt.In this case, the setting line is designed in such a way that the press-in element supplied by a feed unit to the setting unit is held in the correct manner in a precisely definable position and orientation on the setting element. The corresponding central body axis of the press-in element coincides with the joining axis. The joining device is configured such that the joining axis extends longitudinally through the setting element and the positioning element. By moving the setting element in the direction of the support unit, the press-in element reaches the exact position at the opening in the component section.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Kontrolleinheit abgestimmt ist, das zurückgesetzte Positionierelement in Richtung der Öffnung derart zu versetzen, dass das Positionierelement in Kontakt mit dem an der Öffnung angesetzten Einpresselement gelangt und das vom Setzelement abgestützte Einpresselement verformt. Das Positionierelement weist demgemäß vorteilhaft eine Doppelfunktion auf, was das Vorpositionieren des Bauteilabschnitts und das Einpressen bzw. Verformen des Einpresselements betrifft.An advantageous embodiment of the device according to the invention is characterized in that the control unit is tuned to move the reset positioning in the direction of the opening so that the positioning element comes into contact with the press-fitting element attached to the opening and the setting element supported pressing element deformed. The positioning element accordingly advantageously has a double function with regard to the pre-positioning of the component section and the pressing or deformation of the press-in element.

Zwischen der vorstehend versetzten Positionierstellung des Positionierelements und der Stellung zum Verformen von Abschnitten des Einpresselements muss das Positionierelement lediglich einen vergleichsweise kurzen Rückhub ausführen. Dies ist nicht zeitkritisch, da nach dem Vorpositionieren ohnehin das Setzelement mit dem Niederhalter bewegt werden muss, was ein Zeitfenster bereitstellt, das den Rückhub ohne zeitliche Verlängerung des Gesamtvorgangs ermöglicht. Mit dem Verformen des Einpresselements, allein durch das Einwirken des Positionierelements wird das Einpresselement in einen Verbindungszustand mit dem Bauteil gebracht. Insbesondere ist das Einpresselement axial fixiert am Bauteil und zudem drehsicher um eine durch die Öffnung bzw. das Einpresselement reichende Achse.Between the staggered positioning position of the positioning and the position for deforming portions of the press-in element, the positioning element only has to perform a comparatively short return stroke. This is not time-critical, since after positioning the setting element must be moved with the hold-down anyway, which provides a time window that allows the return stroke without a time extension of the overall process. With the deformation of the press-in element, solely by the action of the positioning element, the press-in element is brought into a connection state with the component. In particular, the press-in element is axially fixed on the component and, in addition, is non-rotatable about an axis extending through the opening or the press-in element.

Weiter ist es vorteilhaft, dass die Setzeinheit ausgebildet ist, das an die freigegebene Öffnung heranbewegte Einpresselement während des Fügevorgangs, bei welchem das Positionierelement auf das Einpresselement einwirkt, abzustützen. Die Abstützung erfolgt auf der dem Positionierelement gegenüberliegenden Seite bzw. setzeinheitseitig. Damit wird eine Gegenkraft beim Verformen des Einpresselements durch das Positionierelement bereitgestellt. Das Einpresselement ist dabei selbst positionsfest gehalten abgestützt.Furthermore, it is advantageous that the setting unit is designed to support the press-in element moved toward the released opening during the joining operation, in which the positioning element acts on the press-in element. The support takes place on the opposite side of the positioning or setzeinheitseitig. This provides a counterforce during the deformation of the press-in element by the positioning element. The press-in element is supported even in a positionally stable manner.

Auch ist es vorteilhaft, dass das Setzelement Aufnahmemittel aufweist, mit denen ein einzelnes Einpresselement positionsrichtig am Setzelement aufnehmbar ist. Die Aufnahmemittel sind insbesondere derart gestaltet, dass das Einpresselement an der der Abstützeinheit zugewandten Stirnseite des Setzelements in einer für den Fügevorgang richtigen Verarbeitungsposition am Setzelement klemmend gehalten ist. Das Einpresselement sitzt dabei z. B. mit einer axialen Seite auf der Stirnseite auf. Eine zentrale Körperachse zum Beispiel die Längsachse des Einpresselements fällt dabei mit der Fügeachse zusammen.It is also advantageous that the setting element has receiving means with which a single press-in element can be received in the correct position on the setting element. The receiving means are in particular designed such that the press-in element is clamped on the support unit facing end face of the setting element in a correct for the joining process processing position on the setting element. The press-in element sits z. B. with an axial side on the front side. A central body axis, for example, the longitudinal axis of the press-in element coincides with the joining axis.

Die Aufnahmemittel umfassen beispielsweise zwei außen benachbart zum Setzelement vorhandene gegenüberliegende bzw. mehrere zur Fügeachse umfänglich versetzte Klemmteile, welche zur Fügeachse radial bzw. seitlich federnd ausgestaltet sind. Wird ein Einpresselement für einen Fügevorgang an die Setzeinheit zur vorderen Stirnseite des Setzelement herangefördert, können die Klemmteile so gestaltet sein, dass sie von dem Einpresselement etwas nach außen elastisch weggedrängt werden, gegen die Klemmkraft der Klemmteile. Wenn anschließend das Einpresselement die exakte Verarbeitungsposition am Setzelement erreicht hat, bleibt das Einpresselement zwischen den Klemmteilen klemmend fixiert gehalten. Die Klemmteile drücken dabei gegen dazugehörige Außenabschnitte des Einpresselements.The receiving means comprise, for example, two clamping elements which are located on the outside adjacent to the setting element and which are circumferentially offset in relation to the joining axis and which are designed to be radially or laterally resilient with respect to the joining axis. If a press-in element for a joining process is conveyed to the setting unit for the front end face of the setting element, the clamping parts can be designed such that they are pushed away elastically by the press-in element to the outside against the clamping force of the clamping parts. If subsequently the press-in element has reached the exact processing position on the setting element, the press-in element remains clamped between the clamping parts. The clamping parts press against corresponding outer sections of the press-in.

Nach dem Fügevorgang können die Klemmteile außen am Einpresselement anliegend wegrutschen, so dass sich die Klemmteile bei dem von der Fügestelle wegbewegenden Setzelement ohne Weiteres vom eingepressten Einpresselement trennen.After the joining operation, the clamping parts can slipping outwardly on the press-in element, so that the clamping parts readily separate from the pressed-in press-in element when the setting element moves away from the joint.

Bevorzugt ist ein Endanschlag derart an der Setzeinheit ausgebildet, dass das positionsrichtig heranbewegte Einpresselement am Setzelement in der Verarbeitungsposition an dem Endanschlag ansteht bzw. gegen ein Weiterbewegen zumindest in der Bewegungsrichtung beim Heranfördern des Einpresselements gesichert ist.Preferably, an end stop is formed on the setting unit in such a way that the press-in element moved in the correct position abuts the setting stop on the setting stop or is secured against further movement at least in the direction of movement when the pressing-in element is conveyed.

Es ist überdies vorteilhaft, dass das Setzelement in seiner Position entlang der Fügeachse mit Arretiermitteln arretierbar ist. Die Arretierung erfolgt insbesondere in einer Stillstandsposition des Setzelements mit dem an der Öffnung im Bauteil angesetzten Einpresselement zumindest während des Verformens des Einpresselements. Damit kann das Einpresselement gegen das auf das Einpresselement verformend einwirkende Positionierelement fixiert werden.It is also advantageous that the setting element can be locked in its position along the joining axis with locking means. The locking takes place in particular in a stationary position of the setting element with the attached to the opening in the component press-in element at least during the deformation of the press-in element. Thus, the press-in element can be fixed against the deforming acting on the press-in positioning.

Die Arretiermittel umfassen bevorzugt mechanische und/oder hydraulische Mittel. So kann ein Gegendruck zur Arbeitskraft beim Fügen durch das Positionierelement bereitgestellt werden.The locking means preferably comprise mechanical and / or hydraulic means. Thus, a counter-pressure to the worker when joining can be provided by the positioning.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung weisen die Spannmittel eine an der Setzeinheit entlang der Fügeachse verschiebliche und außen das freie Ende des Setzelements zumindest im Wesentlichen umschließende Hülse mit einer Stirnseite zum Einwirken auf das Bauteil auf. Die Hülse ist insbesondere als Niederhalter ausgestaltet bzw. ggf. mit Federmitteln versetzbar an dem Setzelement aufgenommen. Damit kann das für einen Fügevorgang zwischen der Setzeinheit und der Abstützeinheit vorhandene Bauteil mit dem hülsenartigen Niederhalter gegen die Abstützeinheit in eine Arbeitsposition gebracht und dabei bzw. während der nachfolgenden Arbeitsschritten festgehalten werden. Die Hülse umschließt setzeinheitseitig den vorgelochten Bauteilabschnitt bzw. den Arbeitsraum. Innerhalb eines von der Hülse umschlossenen Freiraums ist ein vorderer Teil des Setzelements untergebracht.According to an advantageous embodiment of the invention, the clamping means on the setting unit along the joining axis slidable and outside the free end of the setting element at least substantially enclosing sleeve having an end face for acting on the component. The sleeve is designed in particular as a hold-down or optionally accommodated with spring means displaceable on the setting element. Thus, the existing for a joining operation between the setting unit and the support unit component can be brought with the sleeve-like hold-down against the support unit in a working position and thereby or held during the subsequent steps. The sleeve encloses setzeinheitseitig the pre-punched component portion or the working space. Within a space enclosed by the sleeve, a front part of the setting element is housed.

Vorteilhafterweise weist die Hülse eine flache oder profilierte Stirnseite auf, mit welcher die Hülse in Kontakt mit einer Seite des Bauteils gelangt und dieses gegen die Abstützeinheit drückt. Die profilierte Stirnseite kann z. B. spitz vorstehende Erhebungen aufweisen, mit welchen die Anpress- bzw. Andrückwirkung auf das Bauteil verbessert werden kann, beispielsweise indem die Erhebungen sich in die Oberfläche des Bauteils etwas eindrücken.Advantageously, the sleeve has a flat or profiled end face, with which the sleeve comes into contact with one side of the component and presses it against the support unit. The profiled Front side can z. B. have pointed protrusions, with which the pressing or pressing action can be improved on the component, for example by the elevations are pressed into the surface of the component something.

Es ist außerdem vorteilhaft, dass die Hülse eine Freilassung aufweist, durch welche ein Einpresselement an das Setzelement insbesondere automatisiert zuführbar ist. Die Freilassung kann beispielsweise eine Öffnung mit einem Umriss sein, welcher etwas größer ist, als eine Umrisskontur eines bezüglich der Außenabmessungen maximal von der Vorrichtung verarbeitbaren Einpresselements.It is also advantageous that the sleeve has a release, through which a press-in element can be fed to the setting element in particular automatically. The release may be, for example, an opening with an outline which is somewhat larger than an outline contour of a press-fit element which can be processed by the device to a maximum extent with respect to the outside dimensions.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum automatisierten Ausbilden einer Fügeverbindung zwischen einem Einpresselement und einem vorgelochten Bauteilabschnitt eines Bauteils, wobei das Bauteil an einer Abstützeinheit zur Abstützung des Bauteils abgestützt wird und mit einem entlang einer Fügeachse bewegbaren Setzelement einer zur Abstützeinheit gegenüberliegenden Setzeinheit das Einpresselement an eine Öffnung des vorgelochten Bauteilabschnitts herangeführt wird. Dabei liegt der Kerngedanke darin, dass ein entlang der Fügeachse versetzbares Positionierelement der Abstützeinheit mit einem Vorwärtshub in eine an der Abstützeinheit vorstehende Position versetzt wird und das Bauteil automatisiert positionsrichtig relativ zur Abstützeinheit gebracht wird, indem das vorstehende Positionierelement in die Öffnung des vorgelochten Bauteilabschnitts eingreift.The invention also relates to a method for the automated formation of a joint connection between a press-in element and a pre-punched component section of a component, wherein the component is supported on a support unit for supporting the component and with a movable along a jointing setting element of a support unit opposite the setting unit, the press-in to a Opening the pre-punched component section is introduced. The central idea is that a displaceable along the joining axis positioning of the support unit is offset with a forward stroke in a projecting position on the support unit and the component is automatically placed in the correct position relative to the support unit by the protruding positioning engages in the opening of the pre-punched component portion.

Insbesondere ist es vorteilhaft, dass nach einem Fixieren des Bauteils zwischen der Abstützeinheit und der Setzeinheit, das Positionierelement zurückgefahren wird und das Einpresselement mit Hilfe des Setzelements an die freigegebene Öffnung angeordnet wird, wobei in einem weiteren Vorwärtshub des Positionierelements das Einpresselement von dem Positionierelement verformt und mit dem Bauteil fest verbunden wird.In particular, it is advantageous that after fixing the component between the support unit and the setting unit, the positioning is moved back and the press-in element is arranged by means of the setting element to the released opening, wherein in a further forward stroke of the positioning deformed the press-in of the positioning and is firmly connected to the component.

Damit wird eine Vorgehensweise bereitgestellt, mit der sich die oben beschriebenen Vorteile erzielen lassen. Diese Vorteile sind insbesondere bei Verwendung eines Einpresselements relevant, welches vor dem Fügevorgang exakt bzw. mit einer maximal tolerierbaren Abweichung im Bereich weniger Zehntelmillimeter in die freie Öffnung eingesetzt werden muss. Das Einpresselement muss also vor dem Fügen die Endlage an der freien Öffnung des Bauteilabschnitts definiert einnehmen.This provides a procedure that achieves the benefits described above. These advantages are particularly relevant when using a press-in, which must be used in the free opening exactly or with a maximum tolerable deviation in the range of a few tenths of a millimeter before the joining process. The press-in element must therefore assume the end position at the free opening of the component section before joining.

Figurenbeschreibungfigure description

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind anhand eines schematisiert dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung näher erläutert.Further features and advantages of the invention are explained in more detail with reference to a schematically illustrated embodiment of the invention.

Im Einzelnen zeigt:In detail shows:

1 eine teilweise geschnittene Ansicht durch einen Teil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung samt einem Einpresselement mit einem teilweise dargestellten Bauteil mit einer Vorlochung, 1 a partially sectioned view through a part of a device according to the invention, including a press-in element with a partially illustrated component with a pre-perforation,

1a ein vergrößertes Detail gemäß des umrandeten Bereichs A in 1, 1a an enlarged detail according to the bordered area A in 1 .

2 bis 7 weitere Betriebszustände der Anordnung gemäß 1 bis zum Zustand nach einem Einpressvorgang des Einpresselements in das vorgelochte Bauteil und 2 to 7 further operating states of the arrangement according to 1 to the state after a press-fitting of the press-in element in the pre-punched component and

7a ein vergrößertes Detail gemäß des umrandeten Bereichs B in 7. 7a an enlarged detail according to the bordered area B in FIG 7 ,

Die Figuren zeigen eine erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. ein Einpresswerkzeug 1 zur automatisierten Ausbildung einer Fügeverbindung zwischen einem Einpresselement und einem mit einem Rundloch 7 versehenen bzw. vorgelochten Bauteilabschnitt 6 eines als Blech ausgebildeten Bauteils 2.The figures show a device according to the invention or a press-fit tool 1 for the automated formation of a joint connection between a press-in element and one with a round hole 7 provided or pre-punched component section 6 a formed as a sheet metal component 2 ,

Das Einpresswerkzeug 1 ist mit einer nicht gezeigten vollautomatischen Zuführung und orientierungsrichtigen Vereinzelung von Einpresselementen ausgebildet. Als Einpresselement wird eine Einpressmutter 3 verwendet, welche ein Innengewinde 4 und eine Durchgangsöffnung 5 aufweist, deren Öffnungsachse im gemäß 7 verbundene Zustand der Einpressmutter 3 mit dem Bauteil 2 mit der Öffnungsachse des Rundlochs 7 übereinstimmt. Das Bauteil 2, von dem lediglich der Bauteilabschnitt 6 dargestellt ist, wird über eine nicht dargestellte Roboteranordnung zum Einpresswerkzeug 1 hin- und nach dem Verpressen der Einpressmutter 3 wieder von dem Einpresswerkzeug 1 wegbewegt.The press tool 1 is formed with a not shown fully automatic feed and orientation correct singling of pressfit. The press-in element is a press-fit nut 3 which uses an internal thread 4 and a through hole 5 has, the opening axis in accordance with 7 Connected state of the press nut 3 with the component 2 with the opening axis of the round hole 7 matches. The component 2 of which only the component section 6 is shown, via a not shown robot assembly for press-fitting 1 back and after pressing the press-fit nut 3 again from the press tool 1 moved away.

1 zeigt den Ausgangszustand mit geöffnetem Einpresswerkzeug 1 bzw. auseinander gefahrenen Werkzeugteilen und dem von der Roboteranordnung herangeführten Bauteil 2, dessen Rundloch 7 mit einer Fügeachse F des Einpresswerkzeugs 1 fluchtet. 1 shows the initial state with the press-in tool open 1 or apart driven tool parts and the brought up by the robot assembly component 2 , whose round hole 7 with a joining axis F of the press-in tool 1 flees.

Das Einpresswerkzeug 1 umfasst eine in den Figuren oben dargestellte Abstützeinheit mit einem feststehenden Festanschlag 9 und einem als außen zylindrischer Positionierstift 8 ausgebildeten Zentrier- und Einpressdorn, welcher gemäß des Doppelpfeils P1 relativ zum Festanschlag 9 am Einpresswerkzeug 1 versetzbar ist. Der Positionierstift 8 kann hydraulisch, pneumatisch, hydropneumatisch und/oder elektromotorisch bewegt werden.The press tool 1 comprises a support unit shown in the figures above with a fixed fixed stop 9 and an outer cylindrical positioning pin 8th trained centering and Einpressdorn, which according to the double arrow P1 relative to the fixed stop 9 at the press tool 1 is displaceable. The positioning pin 8th can be moved hydraulically, pneumatically, hydro-pneumatically and / or electric motor.

Der in den Figuren unten ersichtliche Teil des Einpresswerkzeugs 1 bildet eine Setzeinheit 10 mit einem Setzstift 17, welcher drei über Absätze getrennte unterschiedliche Außendurchmesserabschnitte aufweist, umfassend einen durchmessergrößten Bereich 11, an welchen ein durchmessergeringerer Bereich 12 oberhalb anschließt, an dem wiederum oberhalb ein Endbereich 13 mit zum Bereich 12 verringertem Durchmesser anschließt.The apparent in the figures below part of the press tool 1 forms a setting unit 10 with a setting pin 17 which three over Paragraphs has separate different outer diameter sections, comprising a diameter-largest range 11 , to which a smaller diameter range 12 connects above, at the turn above an end 13 with to the area 12 reduced diameter connects.

Der Setzstift 17 ist an dem Einpresswerkzeugs 1 relativ zum Festanschlag 9 gemäß dem Doppelpfeils P2 entlang der Fügeachse F versetzbar, ebenfalls beispielsweise hydraulisch, pneumatisch, hydropneumatisch und/oder elektromotorisch.The setting pin 17 is on the pressfit tool 1 relative to the hard stop 9 according to the double arrow P2 along the joining axis F displaceable, also, for example, hydraulic, pneumatic, hydropneumatic and / or electric motor.

Auf einer freien stirnseitigen Fläche des Endbereichs 13 stützt sich die Einpressmutter 3 in einer exakten vorgegebenen Verarbeitungsposition aufliegend ab. Dabei fällt die zentrische Achse durch die Durchgangsöffnung 5 zusammen mit der Fügeachse F.On a free frontal surface of the end area 13 the press-in nut is supported 3 abutting in an exact predetermined processing position. The centric axis falls through the passage opening 5 together with the joining axis F.

Für das Halten der Einpressmutter 3 ist eine Klammeranordnung mit einer Klammer 14 vorgesehen, welche die Einpressmutter 3 in der dargestellten Verarbeitungsposition an dem Setzstift 17 fixiert. Die Klammer 14 weist gegenüberliegende, seitlich bzw. senkrecht zur Zeichenebene elastisch ausweichende Backen 15 auf, von denen in den 1 bis 6 durch die Schnittdarstellung bzw. durch das den Setzstift 17 lediglich ein oberer Teil mit einer größtenteils durch die Einpressmutter 3 verdeckte (1 bis 6) hintere Backe sichtbar ist. Die mit der Einpressmutter 3 in Kontakt kommende Oberfläche der jeweiligen Backe 15 kann zur Erhöhung der Haftwirkung geriffelt oder anderweitig haftverstärkend ausgebildet sein.For holding the press-fit nut 3 is a clip assembly with a clamp 14 provided, which the press nut 3 in the illustrated processing position on the setting pin 17 fixed. The clip 14 has opposite, laterally or perpendicular to the plane of elastically evasive jaws 15 of which in the 1 to 6 through the sectional view or through the setting pin 17 only an upper part with a mostly by the press nut 3 covert ( 1 to 6 ) back cheek is visible. The with the press nut 3 coming into contact surface of the respective jaw 15 may be fluted to increase the adhesive effect or otherwise formed enhancing adhesion.

Die Klammer 14 weist außerdem zwischen den diametral zur Fügeachse F gegenüberliegenden Backen 15 einen positionsfesten Anschlag 16 auf. In der gemäß der 1 bis 6 am Setzstift 17 gezeigten Position der Einpressmutter 3 steht diese an dem in den Figuren links ausgebildeten Anschlag 16 an. Der Anschlag 16 reicht etwas über das flache stirnseitige Ende des Endbereichs 13 über, so dass die Einpressmutter 3 durch das Heranführen von einer Seite gemäß des Pfeils P3 an dem Setzstift 17 bzw. der Stirnseite des Endbereichs 13 wie gezeigt positionierbar ist und dabei am Anschlag 16 anstößt. Die betreffende Anschlagfläche 16a des Anschlags 16 ist ggf. einstellbar radial so weit von der Außenseite des Setzstiftes 17 beabstandet, dass die Einpressmutter 3 mit ihrer zentralen Achse durch die Durchgangsöffnung 5 mit der Fügeachse F zusammenfällt.The clip 14 also points between the diametrically opposed to the joining axis F jaws 15 a fixed position stop 16 on. In accordance with the 1 to 6 at the setting pin 17 shown position of the press nut 3 this stands on the left in the figures formed stop 16 at. The stop 16 extends slightly over the flat frontal end of the end portion 13 over, leaving the press nut 3 by bringing one side according to the arrow P3 on the setting pin 17 or the front side of the end region 13 as shown can be positioned while the stop 16 abuts. The relevant stop surface 16a of the stop 16 is optionally adjustable radially so far from the outside of the setting pin 17 spaced that the press-fit nut 3 with its central axis through the passage opening 5 coincides with the joining axis F.

1a zeigt vergrößert die verarbeitungsrichtig positionierte Einpressmutter 3 am Setzstift 17 stirnseitig oben am Endbereich 13, in welchem die Einpressmutter 3 von den gegenüberliegenden Backen 15 geklemmt gehalten ist und am Anschlag 16 bzw. der Anschlagfläche 16a ansteht. 1a shows enlarged the processing correctly positioned press nut 3 at the setting pin 17 frontally at the top of the end area 13 in which the press-in nut 3 from the opposite cheeks 15 is held clamped and at the stop 16 or the stop surface 16a pending.

Zur Setzeinheit 10 gehört eine gefederte Hülse, welche als gefederter hohler Niederhalter 18 ausgebildet ist. Der Niederhalter 18 ist entlang der Fügeachse F verschiedlich geführt außen am Bereich 12 und über eine Spiralfeder 19 gemäß des Doppelpfeils P4 relativ zum Setzstift 17 versetzbar. Die den Bereich 12 umschlingende Spiralfeder 19 ist einerseits an einem Absatz zwischen den Bereichen 11 und 12 und andererseits an einer stirnseitigen Rückseite des Niederhalters 18 eingespannt.To the setting unit 10 includes a spring-loaded sleeve, which serves as a spring-loaded hollow hold-down 18 is trained. The hold down 18 is guided along the joining axis F different outside on the area 12 and a coil spring 19 according to the double arrow P4 relative to the setting pin 17 movable. The the area 12 wraparound spiral spring 19 is on the one hand at a paragraph between the areas 11 and 12 and on the other hand at a front-side back of the blank holder 18 clamped.

Die in den Figuren dargestellten Betriebsschritte und sämtliche dazwischen liegende Vorgänge werden über eine nicht ersichtliche übergeordnete Kontrolleinheit des Einpresswerkzeugs 1 kraft- und wegüberwacht. Damit ist vorteilhafterweise eine hundertprozentige Qualitätskontrolle möglich.The operating steps shown in the figures and all intervening operations are over an unseen superior control unit of the press tool 1 Force and monitored. This is advantageously a hundred percent quality control possible.

Die gezeigte Einpressmutter 3 macht es erforderlich, diese an das Bauteil 2 im freien Loch 7 zuzustellen. Zuvor muss das Bauteil 2 exakt positioniert zum Einpresswerkzeug 1 gespannt bzw. fixiert werden.The press-in nut shown 3 makes it necessary to attach this to the component 2 in the free hole 7 to send. Previously, the component must 2 exactly positioned to the press tool 1 be stretched or fixed.

Nicht gezeigt ist der Teil eines Roboters, der das Bauteil 2 hält und gemäß 2 an das Einpresswerkzeug 1 bzw. die Abstützeinheit so heranführt, dass das Loch 7 exakt von dem vorderen Endabschnitt des Positionierstifts 8 durchgriffen wird, wobei der Positionierstift 8 etwas überstehend durch das Loch 7 greift. Dabei ist eine räumlich feststehende durchgehend dargestellte Ebene E, welche in der Ebene einer stirnseitig vorne liegenden ebenen Auflageseite 9a des Festanschlags 9 ausgebildet ist, parallel zu einer abstützseitigen Seite des Bauteilabschnitts 6.Not shown is the part of a robot that is the component 2 stops and according 2 to the press tool 1 or the support unit in such a way that the hole 7 exactly from the front end portion of the positioning pin 8th is penetrated, the positioning pin 8th slightly overhanging the hole 7 attacks. In this case, a spatially fixed continuously represented plane E, which in the plane of a front side lying flat support side 9a of the hard stop 9 is formed, parallel to a support side of the component portion 6 ,

Da die Positioniergenauigkeit eines bekannten beispielsweise Industrieroboters grundsätzlich nicht ausreichend ist, um das Bauteil 2 für den Fügeprozess exakt zum Einpresswerkzeug 1 zu positionieren, ist es unerlässlich, einen mechanischen Anschlag beziehungsweise eine Positionierung mechanischer Art zur exakten Positionierung des Bauteils 2 zum Einpresswerkzeug 1 bereitzustellen. Eine derartige Positionierhilfe wird durch den überstehenden Positionierstift 8 gebildet, der eine Kombination eines Zentrierstiftes und eines Verstemmwerkzeugs darstellt, was weiter unten noch erläutert ist. Dabei geht es um eine Genauigkeit von wenigen Zehntelmillimetern, wobei gegenüber dem positionsfest vorstehenden Positionierstift 8 das Bauteil mit dem Loch 7 an das freie Ende des Positionierstifts 8 heranbewegt wird. Bei nicht exakter Ausrichtung zwischen dem Loch 7 und dem Positionierstift 8 kann durch Ausgleichmittel, z. B. eine schwimmende Lagerung des Bauteils 2 an der Robotereinheit, das Bauteil 2 mit einem selbsttätigen Versetzmechanismus die exakte Position zum Positionierstift 8 einnehmen. Damit ist der Bauteilabschnitt 6 mit seinen Flächenseiten exakt parallel ausgerichtet zur Ebene E, wie es der nachfolgende Prozess erfordert. Den erreichten Zustand zeigt 2, wobei eine Seite des Bauteilabschnitts 6 zum Festanschlag 9 gemäß 2 noch zur Auflageseite 9a beabstandet ist.Since the positioning accuracy of a known, for example, industrial robot basically is not sufficient to the component 2 for the joining process exactly to the press-in tool 1 To position, it is essential to mechanical stop or a mechanical type positioning for the exact positioning of the component 2 to the press tool 1 provide. Such a positioning aid is provided by the protruding positioning pin 8th formed, which represents a combination of a centering pin and a caulking, which is explained below. It is about an accuracy of a few tenths of a millimeter, with respect to the positionally projecting positioning pin 8th the component with the hole 7 to the free end of the positioning pin 8th is moved up. If not aligned between the hole 7 and the positioning pin 8th can by compensating means, for. B. a floating mounting of the component 2 at the robot unit, the component 2 with an automatic displacement mechanism the exact position to the positioning pin 8th taking. This is the component section 6 with its surface sides exactly aligned parallel to the plane E, as required by the subsequent process. The reached state shows 2 wherein one side of the component portion 6 to the hard stop 9 according to 2 still to the edition side 9a is spaced.

Nun muss der Bauteilabschnitt 6 in die exakte Anlageposition am Festanschlag 9 gebracht und fixiert werden. Hierfür fährt der Setzstift 17 samt dem durch die Spiralfeder 19 ausgefahrenen Niederhalter 18 in Richtung P (s. 3) auf die Abstützeinheit 8, 9 zu, bis das vordere freie Ende des Niederhalter 18 stirnseitig gegen den Bauteilabschnitt 6 drückt. Dabei wird die Niederhalterkraft erhöht, indem mit einer weiteren Bewegung des Setzstiftes 17 in Richtung P die Spiralfeder 19 zusammengedrückt wird, wobei der Bauteilabschnitt 6 bis zur Anlage an der Auflageseite 9a versetzt wird. In dieser Situation gemäß 3 ist der Bauteilabschnitt 6 beziehungsweise das Bauteil 2 fest verspannt zwischen dem Niederhalter 18 und dem Festanschlag 9. Die Einpressmutter 3 ist geringfügig beabstandet zur freien Stirnseite des weiterhin vorstehenden Positionierstifts 8. Das Bauteil 2 ist exakt ausgerichtet positioniert und fixiert am Einpresswerkzeug 1 vorhanden. Dieser Zustand bleibt auch bis zum Abschluss des Einpressvorgangs erhalten.Now the component section has to be 6 in the exact position on the fixed stop 9 brought and fixed. For this the setting pin moves 17 together with the spiral spring 19 extended hold down 18 towards P (s. 3 ) on the support unit 8th . 9 to, until the front free end of the hold-down 18 frontally against the component section 6 suppressed. The hold-down force is increased by a further movement of the setting pin 17 in direction P the spiral spring 19 is compressed, wherein the component section 6 to the plant on the support side 9a is offset. In this situation according to 3 is the component section 6 or the component 2 firmly clamped between the hold-down 18 and the hard stop 9 , The press-in nut 3 is slightly spaced from the free end face of the further projecting positioning pin 8th , The component 2 is positioned exactly aligned and fixed on the press tool 1 available. This condition is retained until the completion of the press-fitting process.

Die Kontaktierung des Niederhalters 18 mit dem Bauteil 2 erfolgt mit einer ringförmigen Stirnseite 20 am freien Ende des Niederhalters 18. Mit dem Hochfahren des Setzstiftes 17 gemäß P wird die Spiralfeder 19 derart komprimiert, dass eine vergleichsweise hohe Kraft von dieser über den Niederhalter 18 auf das Bauteil 2 übertragen wird, so dass dieses an die Auflageseite 9a mit einer entsprechenden hohen Kraft sicher angepresst wird.The contacting of the hold-down 18 with the component 2 takes place with an annular end face 20 at the free end of the hold-down 18 , With the raising of the setting pin 17 P becomes the spiral spring 19 compressed such that a comparatively high force of this on the hold-down 18 on the component 2 is transferred so that this to the bearing side 9a is pressed securely with a corresponding high force.

Im nächsten Arbeitsschritt fährt der Positionierstift 8 gemäß 4 nach oben in Richtung P5, so dass das Loch 7 im Bauteilabschnitt 6 komplett frei ist vom Positionierstift 8.In the next step, the positioning pin moves 8th according to 4 up towards P5, leaving the hole 7 in the component section 6 completely free from the positioning pin 8th ,

Da die Einpressmutter 3 vor dem Verstemmen beziehungsweise Einpressen exakt in eine Endlage im Bauteilabschnitt 6 im Bereich des Lochs 7 positioniert sein muss, wird die Einpressmutter 3 an das Loch 7 heranbewegt und dort zugestellt, was mit einer Bewegung des Setzstiftes 17 nach oben in Richtung P6 erfolgt. Erst wenn dies sicher gestellt ist, kann eine formschlüssige Verbindung zwischen der Einpressmutter 3 und dem Bauteilabschnitt 6 realisiert werden.Because the press-in nut 3 before caulking or pressing exactly in an end position in the component section 6 in the area of the hole 7 must be positioned, the press nut 3 to the hole 7 moved up and delivered there, what with a movement of the setting pin 17 upwards in the direction of P6. Only when this is ensured, can a positive connection between the press nut 3 and the component section 6 will be realized.

Die am Rundloch 7 positionierte Einpressmutter 3 gemäß 5 ragt mit einem überstehenden Rundsteg 3a in das Rundloch 7 hinein (s. 5). Der überstehenden Rundsteg 3a ist um die Durchgangsöffnung 5 herum ausgebildet, wobei ein anschließender durchmessergrößerer Bereich der Einpressmutter 3 unterseitig am Bauteilabschnitt 6 flächig anliegt.The at the round hole 7 positioned press-in nut 3 according to 5 protrudes with a protruding round dock 3a in the round hole 7 into it (s. 5 ). The protruding round dock 3a is around the passage opening 5 formed around, with a subsequent larger diameter portion of the press-in nut 3 on the underside of the component section 6 lies flat.

Nun fährt der Positionierstift 8 in einem weitern Hub nach unten gemäß Pfeil P7, so dass die Einpressmutter 3 verpresst beziehungsweise der Rundsteg 3a so verformt wird (6), dass die fertige Einpressverbindung zwischen der Einpressmutter 3 und dem Bauteilabschnitt 6 im Bereich des Lochs 7 ausgebildet ist.Now the positioning pin moves 8th in a further stroke down according to arrow P7, so that the press-in nut 3 pressed or the round bar 3a is deformed ( 6 ), that the finished press-in connection between the press-fit nut 3 and the component section 6 in the area of the hole 7 is trained.

Nach erstellter Fügeverbindung fährt der Setzstift 17 samt Niederhalter 18 gemäß Pfeil P8 nach unten, so dass das Bauteil 2 freigegeben ist und daraufhin die Roboteranordnung das Bauteil 2 vom Festanschlag 9 wegbewegt (s. 7).After establishing the joint connection, the setting pin moves 17 together with hold-down 18 down arrow P8 so that the component 2 is released and then the robot assembly the component 2 from the hard stop 9 moved away (s. 7 ).

Schließlich nimmt der Positionierstift 8 wieder seine am Festanschlag 9 überstehende Position ein, in dem dieser gemäß Pfeil P9 etwas nach unten versetzt wird, wobei sich wieder die Ausgangstellung des Einpresswerkzeugs 1 gemäß 1, jedoch noch ohne vorgelegter neuer Einpressmutter 3 darstellt.Finally, the positioning pin takes 8th again his on the hard stop 9 projecting position in which this is slightly offset according to arrow P9, which again the starting position of the press tool 1 according to 1 , but still without a new new Einpressmutter 3 represents.

In diesem Zustand erfolgt ein Zuführen einer nächsten an einem anderen Bauteilabschnitt einzupressenden Einpressmutter, wofür ein Fenster 21 in einer Seitenwand des Niederhalters 18 vorgesehen ist, so dass über das Fenster 21 die Einpressmutter zuführbar ist. Das Fenster 21 liegt auf einer Seite, welche gegenüberliegend des Anschlags 16 vorhanden ist.In this state, a feed of a next to another component section to be pressed Einpressmutter, what a window 21 in a side wall of the hold-down 18 is provided so that over the window 21 the press-in nut can be fed. The window 21 lies on one side, which is opposite of the stop 16 is available.

Zur Erhöhung einer Anpresswirkung der Stirnseite 20 des Niederhalters 18 auf die entsprechende flächige Seite des Bauteilabschnitts 6 kann auf der Stirnseite 20 eine Profilierung beispielsweise mit nach oben spitz vorstehenden Zähnen 22 vorhanden sein, welches sich durch Andrücken geringfügig in die flächige Seite des Bauteilabschnitts 6 eindrücken beziehungsweise eingraben können.To increase a contact pressure of the front side 20 the hold-down 18 on the corresponding surface side of the component section 6 can on the front page 20 a profiling, for example, with upwardly pointed teeth 22 be present, which by pressing slightly into the surface side of the component section 6 can impress or dig.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Einpresswerkzeugpress tool
22: Bauteilcomponent
33: EinpressmutterEinpressmutter
3a3a: Rundsteground bar
44: Innengewindeinner thread
55: DurchgangsöffnungThrough opening
66: Bauteilabschnittcomponent section
77: Rundlochround hole
88th: Positionierstiftpositioning
99: Festanschlagfixed stop
9a9a: Auflageseitesupport side
1010: Setzeinheitsetting unit
1111: BereichArea
1212: BereichArea
1313: Endbereichend
1414: Klammerclip
1515: Backejaw
1616: Anschlagattack
16a16a: Anschlagflächestop surface
1717: Setzstiftplanting pin
1818: NiederhalterStripper plate
1919: Spiralfederspiral spring
2020: Stirnseitefront
2121: Fensterwindow
2222: Zahntooth

Claims

Device for the automated formation of a joint connection between a press-in element ( 3 ) and a pre-punched component section ( 6 ) of a component ( 2 ), comprising a control unit for operating the device, a support unit for supporting the component ( 2 ) and an opposite set unit ( 10 ) with a movable along a joining axis setting element ( 17 ), with which for a joining process the press-in element ( 3 ) to an opening ( 7 ) of the pre-punched component section ( 6 ), characterized in that the support unit can be displaced along the joint axis positioning element ( 8th ), wherein the control unit is designed in such a way, the positioning element ( 8th ) with a forward stroke in a projecting position on the support unit, so that the component ( 2 ) can be brought in the correct position relative to the support unit before the joining operation, wherein the protruding positioning element ( 8th ) in the opening ( 7 ) of the pre-punched component section ( 6 ) intervenes.

Apparatus according to claim 1, characterized in that clamping means are provided to the positionally correct on the support unit component ( 2 ) between the setting unit ( 10 ) and the support unit, wherein the positioning element ( 8th ) when fixed with the clamping means component ( 2 ) into an opening ( 7 ) of the component ( 2 ) releasing position is zurückversetzbar.

Apparatus according to claim 1 or claim 2, characterized in that the clamping means a hold-down ( 18 ) on the setting unit ( 10 ), which with the correct position on the support unit arranged component ( 2 ) is brought into contact, so that the component ( 2 ) between the hold-down ( 18 ) and the support unit can be clamped.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit is designed, which at the setting element ( 17 ) received pressing element ( 3 ) with the setting element ( 17 ) to the opening ( 7 ) until reaching a joining position of the press-in element ( 3 ) on the component ( 2 ), wherein the setting element ( 17 ) in contact with the press-in element ( 3 ) remains.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit is tuned, the reset positioning ( 8th ) in the direction of the opening ( 7 ) such that the positioning element ( 8th ) in contact with the at the opening ( 7 ) ( 3 ) and that of the setting element ( 17 ) supported pressing element ( 3 ) deformed.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the setting unit ( 10 ) which is connected to the released opening ( 7 ) moved in pressing element ( 3 ) during the joining process, in which the positioning element ( 8th ) on the press-in element ( 3 ) acts to support.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the setting element ( 17 ) Receiving means ( 14 ), with which a single press-in element ( 3 ) in the correct position on the setting element ( 17 ) is receivable.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the setting element ( 17 ) can be locked in its position along the joining axis with locking means.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the locking means comprise mechanical and / or hydraulic means.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the clamping means a on the setting unit ( 10 ) along the joint axis displaceable and outside the free end of the setting element at least substantially enclosing sleeve having an end face for acting on the component ( 2 ) having.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the sleeve is a release ( 21 ), through which a press-in element ( 3 ) to the setting element ( 17 ) can be fed.

Method for automatically forming a joint connection between a press-in element ( 3 ) and a pre-punched component section ( 6 ) of a component ( 2 ), wherein the component ( 2 ) on a support unit for supporting the component ( 2 ) is supported and with a movable along a joining axis setting element ( 17 ) of a support unit opposite the set unit ( 10 ) the press-in element ( 3 ) to an opening ( 7 ) of the pre-punched component section ( 6 ), characterized in that a positioning element displaceable along the joining axis ( 8th ) of the support unit with a forward stroke in one of the Support unit projecting position and the component ( 2 ) is brought in the correct position relative to the support unit by the projecting positioning element ( 8th ) in the opening ( 7 ) of the pre-punched component section ( 6 ) intervenes.

A method according to claim 12, characterized in that after fixing of the component ( 2 ) between the support unit and the setting unit ( 10 ), the positioning element ( 8th ) and the press-in element ( 3 ) by means of the setting element ( 17 ) to the released opening ( 7 ) is arranged, wherein in a further forward stroke of the positioning ( 8th ) the press-in element ( 3 ) of the positioning element ( 8th ) and with the component ( 2 ) is firmly connected.