DE102014019211A1 - Method and device for producing a joint connection - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Fügeverbindung (16), bei welchem mittels eines Roboters (12), an welchem ein Werkzeug (14) angeordnet ist, die Fügeverbindung (16) durch Umformen hergestellt wird, wobei die zum Herstellen der Fügeverbindung (16) erforderliche Kraft hauptsächlich mittels des Roboters (12) aufgebracht und unter alleiniger Verwendung des Werkzeugs (14) hergestellt wird. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Vorrichtung (10) zum Herstellen einer Fügeverbindung (16).The invention relates to a method for producing a joint (16), in which by means of a robot (12), on which a tool (14) is arranged, the joint (16) is produced by forming, wherein the for the production of the joint connection (16 ) force is applied mainly by means of the robot (12) and manufactured using only the tool (14). The invention further relates to a device (10) for producing a joint connection (16).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen einer Fügeverbindung der in den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche angegebenen Art.The invention relates to a method and an apparatus for producing a joint connection specified in the preamble of the independent claims.

Die DE 10 2004 038 208 B4 zeigt ein gattungsgemäßes Verfahren sowie eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen einer Fügeverbindung. Bei dem dort gezeigten Verfahren wird mittels eines Roboters, an welchem ein Werkzeug angeordnet ist, die Fügeverbindung durch Umformen hergestellt. Die Vorrichtung zum Herstellen der Fügeverbindung umfasst somit einen Roboter und ein an dem Roboter anordnenbares Werkzeug, mittels welchem die Fügeverbindung durch Umformen herstellbar ist. Das Werkzeug kann mittels des Roboters in verschiedne Raumrichtungen bewegt werden, um das Werkzeug an entsprechend miteinander zu fügenden Bauteilen zu positionieren. Die eigentliche, zur umformenden Herstellung der Fügeverbindung erforderliche Kraft wird dabei durch das robotergeführte Werkzeug aufgebracht. Das Werkzeug ist in Form einer Umformzange ausgebildet, wobei ein entsprechender Antrieb zum Aufbringen der Umformkraft in die Umformzange integriert ist.The DE 10 2004 038 208 B4 shows a generic method and a generic device for producing a joint connection. In the method shown there, the joint is produced by forming by means of a robot, on which a tool is arranged. The device for producing the joint connection thus comprises a robot and a tool that can be arranged on the robot, by means of which the joint connection can be produced by forming. The tool can be moved by the robot in different spatial directions to position the tool on corresponding components to be joined together. The actual force required for reshaping the joining connection is applied by the robot-guided tool. The tool is designed in the form of a forming tool, with a corresponding drive for applying the forming force is integrated into the Umformzange.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, mittels welchen auf vereinfachte Weise eine Fügeverbindung durch Umformen herstellbar ist.It is the object of the present invention to provide a method and a device of the type mentioned, by means of which a joint connection can be produced by forming in a simplified manner.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren sowie durch eine Vorrichtung zum Herstellen einer Fügeverbindung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a method and by a device for producing a joint connection with the features of the independent claims. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the dependent claims.

Um auf vereinfachte Weise eine Fügeverbindung durch Umformen herstellen zu können, ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass die zum Herstellen der Fügeverbindung erforderliche Kraft hauptsächlich mittels des Roboters aufgebracht und unter alleiniger Verwendung des Werkzeugs hergestellt wird. Erfindungsgemäß wird also vorgeschlagen, die Fügeverbindung mittels eines passiven Werkzeugs, das an dem Roboter, vorzugsweise an einem Industrieroboter, angebracht wird, herzustellen. Mit anderen Worten wird erfindungsgemäß also die für den Umformprozess notwendige Kraft direkt von dem Roboter bereitgestellt und nicht von dem Werkzeug. Das Werkzeug erzeugt also lediglich geometrisch die Fügeverbindung. Ein Roboter, der ohnehin bereitgestellt werden muss, unter anderem um das Werkzeug zu halten, wird erfindungsgemäß nun auch zur Kraftaufbringung bei der Fügeverbindung verwendet.In order to be able to produce a joint connection by forming in a simplified manner, it is provided in the method according to the invention that the force required for producing the joint connection is applied mainly by means of the robot and produced using the tool alone. According to the invention, it is therefore proposed to produce the joint connection by means of a passive tool which is attached to the robot, preferably to an industrial robot. In other words, according to the invention, therefore, the force required for the forming process is provided directly by the robot and not by the tool. Thus, the tool generates only geometrically the joint connection. A robot, which must be provided anyway, inter alia, to hold the tool, is now used according to the invention for force application in the joint connection.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ergibt sich insgesamt eine besonders kostengünstige und wartungsfreundliche Anlagentechnik, da insgesamt weniger und simplere Teile eingesetzt werden können. Denn das Werkzeug selbst benötigt keine aufwendige Aktuatorik mehr, weil nahezu die gesamte, zum umformenden Fügen benötigte Kraft durch den Roboter bereitgestellt wird.The method according to the invention results overall in a particularly cost-effective and easy-to-maintain system technology, since overall fewer and simpler parts can be used. Because the tool itself requires no expensive actuator more, because almost all the force required for the reshaping joining force is provided by the robot.

Darüber hinaus kann die Prozesszeit beim Herstellen der Fügeverbindung verkürzt werden, da beispielsweise ein entsprechendes Eintreiben zum Umformen beim Herstellen der Fügeverbindung direkt mittels des Roboters erfolgen kann, indem der Roboter sowohl für einen Anfahrvorgang als auch für einen Eindrückvorgang verwendet wird. Darüber hinaus kann das Verfahren besonders flexibel eingesetzt werden.In addition, the process time in making the joint connection can be shortened, since, for example, a corresponding driving for forming during the manufacture of the joint connection can be done directly by means of the robot by the robot is used for both a start-up process and for a Eindrückvorgang. In addition, the method can be used very flexibly.

Ferner ergeben sich geringere Störkonturen, da das Werkzeug als solches insgesamt kompakter ausgebildet werden kann, da aufgrund der fehlenden gesonderte Aktuatorik zur Kraftaufbringung am Werkzeug dieses kleinere Abmaße aufweisen kann als ein Werkzeug mit einer integrierten Aktuatorik. Darüber hinaus können unterschiedliche Umformgeschwindigkeiten besonders variabel direkt am Roboter eingestellt werden.Furthermore, there are less interference contours, since the tool as such can be made more compact overall, since due to the lack of separate actuator for force application to the tool this may have smaller dimensions than a tool with an integrated actuator. In addition, different forming speeds can be set particularly variable directly on the robot.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass beim Herstellen der Fügeverbindung wenigstens zwei Bauteile partiell umgeformt und miteinander gefügt werden. Darüber hinaus ist es aber auch denkbar, dass mehr als zwei Teile partiell umgeformt und beim Herstellen der Fügeverbindung miteinander gefügt werden.In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that at least two components are partially reshaped and joined together when producing the joint connection. In addition, it is also conceivable that more than two parts are partially reshaped and joined together during the production of the joint connection.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Fügeverbindung mittels Durchsetzfügen hergestellt wird. Das Durchsetzfügen ist auch unter dem Begriff Clinchen bekannt, wobei beim Durchsetzfügen die Herstellung einer Fügeverbindung ohne ein Hilfsfügeelement wie beispielsweise einen Setzbolzen erfolgt. An dem Werkzeug kann beispielsweise eine entsprechende Matrize mit einem diesem zugeordneten festen Gesenk vorgesehen sein, wobei mittels des Roboters eine Relativbewegung zwischen der Matrize und dem festen Gesenk bewirkt werden kann, um die Fügeverbindung durch Umformen herzustellen. Es kann aber auch jegliche andere Art von Fügeverbindung durch Umformen mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt werden, unabhängig davon, ob eine zweiseitige Zugänglichkeit, wie beim konventionellen Clinchen, oder auch nur eine einseitige Zugänglichkeit zur Fügeverbindung erforderlich sein sollte.In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the joint connection is produced by means of clinching. The clinching is also known by the term clinching, wherein during the clinching the production of a joint without an auxiliary joining element such as a setting bolt takes place. On the tool, for example, a corresponding die may be provided with a fixed die associated therewith, wherein by means of the robot, a relative movement between the die and the fixed die can be effected to produce the joint by forming. But it can also be any other type of joint by forming by means of the method according to the invention are produced, regardless of whether a two-sided accessibility, as in conventional clinching, or even a one-sided accessibility to the joint connection should be required.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen einer Fügeverbindung umfasst einen Roboter und ein an dem Roboter anordnenbares Werkzeug, mittels welchem die Fügeverbindung durch Umformen herstellbar ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dabei dadurch aus, mittels des Roboter die nahezu gesamte zum Herstellen der Fügeverbindung erforderliche Kraft bereitstellbar und unter alleiniger Verwendung des Werkzeugs die Fügeverbindung herstellbar ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung anzusehen, wobei die Vorrichtung insbesondere Mittel zur Durchführung der Verfahrensschritte aufweist. The device according to the invention for producing a joint connection comprises a robot and a tool which can be arranged on the robot, by means of which the joint connection can be produced by forming. In this case, the device according to the invention is characterized by the fact that almost all of the force required for producing the joint connection can be provided by means of the robot and the joint connection can be produced with the sole use of the tool. Advantageous embodiments of the method according to the invention are to be regarded as advantageous embodiments of the device according to the invention, wherein the device has in particular means for carrying out the method steps.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.

Die Zeichnung zeigt in:The drawing shows in:

1 eine Seitenansicht eines Roboter, an welchem ein Werkzeug zum Herstellen einer Fügeverbindung angeordnet ist; und in 1 a side view of a robot, on which a tool for producing a joint connection is arranged; and in

2 eine schematische Seitenansicht einer mittels des Roboters unter Zuhilfenahme des Werkzeugs hergestellten Fügeverbindung. 2 a schematic side view of a joint connection produced by means of the robot with the aid of the tool.

Eine Vorrichtung 10 zum Herstellen einer Fügeverbindung umfasst einen Roboter 12 und ein an dem Roboter 12 anordnenbares Werkzeug 14. Bei dem Werkzeug 14 handelt es sich im vorliegenden Fall um ein sogenanntes Clinch-Werkzeug, mittels welchem eine Fügeverbindung zwischen zwei Bauteilen durch Clinchen hergestellt werden kann. Clinchen wird üblicherweise auch als Durchsetzfügen bezeichnet, bei welchem eine Fügeverbindung ohne Hilfsfügeelement durch Umformen entsprechender Bauteile hergestellt werden kann. Im Wesentlichen können beliebige Werkzeuge 14 an dem Roboter 12 angeordnet werden, welche zum Herstellen einer Fügeverbindung durch Umformen geeignet sind.A device 10 for making a joint connection comprises a robot 12 and one on the robot 12 arrangeable tool 14 , At the tool 14 In the present case, this is a so-called clinching tool, by means of which a joint connection between two components can be produced by clinching. Clinching is usually also referred to as push-through joining, in which a joint connection without an auxiliary joining element can be produced by forming corresponding components. In essence, you can use any tools 14 on the robot 12 can be arranged, which are suitable for producing a joint connection by forming.

In 2 ist eine Fügeverbindung 16 in einer schematischen Seitenansicht gezeigt, welche mittels des Roboters 12 und des Werkzeugs 14 hergestellt worden ist. Die Fügeverbindung 16 umfasst zwei Bauteile 18, 20, welche partiell umgeformt und miteinander gefügt worden sind. Zum Herstellen der Fügeverbindung 16 wird nahezu die gesamte zum Herstellen der Fügeverbindung erforderliche Kraft mittels des Roboters 12 aufgebracht und unter alleiniger Verwendung des Werkzeugs 14 hergestellt.In 2 is a joint connection 16 shown in a schematic side view, which by means of the robot 12 and the tool 14 has been produced. The joint connection 16 includes two components 18 . 20 which have been partially reshaped and joined together. For making the joint connection 16 Nearly all of the force required to make the joint connection is achieved by means of the robot 12 applied and using the tool alone 14 produced.

Die für den Umformvorgang notwendige Kraft wird also direkt und nahezu alleine von dem Roboter 12 aufgebracht. Das Werkzeug 14, welches an dem Roboter 12 angebracht ist, ist also lediglich nur geometrisch an die entsprechende Geometrie der hergestellten beziehungsweise herzustellenden Fügeverbindung 16 angepasst. Ein nicht näher bezeichneter Stempel und eine nicht näher bezeichneter Matrize des Werkzeugs 14 sind beispielsweise an die entsprechende Geometrie der herzustellenden Fügeverbindung 16 angepasst. Der Roboter 12 beaufschlagt das Werkzeug 14 zum Beispiel mit einer derartigen Kraft, dass der Stempel in Richtung der Matrize bewegt und die beiden Bauteile 18, 20 derart plastisch verformt werden, dass die in 2 gezeigte Fügeverbindung 16 hergestellt wird. Im Falle eines derartigen Durchsetzfügens ist das Werkzeug 14 derart ausgebildet, dass der Stempel zum Beispiel an dem Bauteil 18 und die Matrize an dem Bauteil 20 in Anlage gebracht werden kann.The force required for the forming process is thus directly and almost alone by the robot 12 applied. The tool 14 which is on the robot 12 is attached, so only only geometrically to the corresponding geometry of the manufactured or produced joint connection 16 customized. An unspecified stamp and an unspecified die of the tool 14 are, for example, to the corresponding geometry of the joint to be produced 16 customized. The robot 12 impinges on the tool 14 For example, with such a force that the punch moves in the direction of the die and the two components 18 . 20 be plastically deformed so that the in 2 shown joint connection 16 will be produced. In case of such clinching, the tool is 14 formed such that the stamp, for example, on the component 18 and the die on the component 20 can be planted.

Der Roboter 12, der ohnehin zum Halten des Werkzeugs 14 erforderlich ist, wird also auch für die Kraftaufbringung beim Herstellen der Fügeverbindung 16 verwendet. Eine Steuerungstechnik kann dadurch wesentlich einfacher gestaltet werden, da lediglich noch der Roboter 12 zum Herstellen der Fügeverbindung 16 angesteuert werden muss, weil das Werkzeug 14 selbst passiv ist und keine aktive Bewegung bzw. fast keine aktive Bewegung und auch keine aktive Kraftaufbringung bzw. fast keine aktive Kraftaufbringung vollführt. Folglich muss das Werkzeug 14 auch keinerlei Aktuatorik aufweisen, da die Bewegung des Werkzeugs 14 und die Kraftaufbringung am Werkzeug 14 nahezu alleine oder ganz alleine durch den Roboter 12 erfolgen.The robot 12 anyway, to hold the tool 14 is required, so is also for the force application in producing the joint connection 16 used. A control technology can be made much simpler, since only the robot 12 for making the joint connection 16 must be controlled, because the tool 14 is passive and does not perform any active movement or movement, or active force application or active force application. Consequently, the tool needs 14 also have no actuator, since the movement of the tool 14 and the force applied to the tool 14 Alone or alone by the robot 12 respectively.

Entgegen der in 2 dargestellten Fügeverbindung 16, welche mittels Clinchen, also mittels Durchsetzfügen hergestellt worden ist, können durch Verwendung eines anderen Werkzeugs in analoger Weise auch andere im Wesentlichen beliebige Fügeverbindungen durch Umformen hergestellt werden. Dabei ist es unerheblich, ob eine zweiseitige Zugänglichkeit zur Fügeverbindung 16 – wie beim konventionellen Clinchen – erforderlich ist oder eine einseitige Zugänglichkeit zur Fügeverbindung 16 ausreichend ist.Contrary to in 2 shown joint connection 16 , which has been produced by means of clinching, that is, by means of clinching, by using another tool in an analogous manner, other substantially any joint can be made by forming. It is irrelevant whether a two-sided accessibility to the joint connection 16 - As in conventional clinching - is required or a one-sided accessibility to the joint connection 16 is sufficient.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102004038208 B4 [0002] DE 102004038208 B4 [0002]

Claims (4)

Verfahren zum Herstellen einer Fügeverbindung (16), bei welchem mittels eines Roboters (12), an welchem ein Werkzeug (14) angeordnet ist, die Fügeverbindung (16) durch Umformen hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Herstellen der Fügeverbindung (16) erforderliche Kraft hauptsächlich mittels des Roboters (12) aufgebracht und unter alleiniger Verwendung des Werkzeugs (14) hergestellt wird.Method for producing a joint connection ( 16 ), in which by means of a robot ( 12 ) on which a tool ( 14 ), the joint connection ( 16 ) is produced by forming, characterized in that the for the production of the joint connection ( 16 ) required force mainly by means of the robot ( 12 ) and using only the tool ( 14 ) will be produced. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Herstellen der Fügeverbindung (16) wenigstens zwei Bauteile (18, 20) partiell umgeformt und miteinander gefügt werden.A method according to claim 1, characterized in that during the production of the joint connection ( 16 ) at least two components ( 18 . 20 ) are partially reshaped and joined together. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügeverbindung (16) mittels Durchsetzfügen hergestellt wird.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the joint connection ( 16 ) is produced by clinching. Vorrichtung zum Herstellen einer Fügeverbindung (16), mit einem Roboter (12) und einem an dem Roboter (12) anordnenbaren Werkzeug (14), mittels welchem die Fügeverbindung (16) durch Umformen herstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Roboter (12) die zum Herstellen der Fügeverbindung (16) erforderliche Kraft bereitstellbar und unter alleiniger Verwendung des Werkzeugs (14) die Fügeverbindung (16) herstellbar ist.Device for producing a joint connection ( 16 ), with a robot ( 12 ) and one on the robot ( 12 ) disposable tool ( 14 ), by means of which the joint connection ( 16 ) can be produced by forming, characterized in that by means of the robot ( 12 ) for producing the joint connection ( 16 ) required force and using only the tool ( 14 ) the joint connection ( 16 ) can be produced.
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