DE102014101750A1 - Method for joining objects by plastic hot riveting and a device for hot riveting - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbinden von Gegenständen durch Kunststoffheißvernietung. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass die Heißnietköpfe mit einer ersten Geschwindigkeit in Richtung der kongruenten Oberflächen der Nietdome bis zum Erreichen einer definierten Startposition unter Beachtung vorgegebener oder voreingestellter definierter Koordinaten mindestens eines Heißnietkopfes verfahren und sodann mit einer geringeren Geschwindigkeit bis zum Berühren der Oberfläche mindestens eines Nietdomes vorgeschoben werden, dass die Heißnietköpfe während des Rücklaufes und/oder während des Vorschubs bis zur Anlage des Heißnietkopfes an dem Nietdom oder nach dem Vorschub bis zum Nietdom auf eine Solltemperatur aufgeheizt werden und dass die Heißnietköpfe mit einer weiteren Vorschubbewegung unter Aufbringung einer geregelten, konstanten oder einer progressiv ansteigenden Druckkraft die Verformung der Nietdome bis zum Anschlag oder bis zum Erreichen eines definierten Verformungsgrades mindestens eines Nietdomes vornehmen.The invention relates to a method and apparatus for joining objects by plastic hot riveting. It is characterized in that the hot rivet heads move at a first speed in the direction of the congruent surfaces of the rivet domes until reaching a defined starting position observing predetermined or preset defined coordinates of at least one Heißnietkopfes and then at a slower speed to touch the surface of at least one Nietdomes be advanced that the Heißnietköpfe be heated to a desired temperature during the return and / or during the feed to the plant of the Heißnietkopfes on the rivet or after the feed to the rivet dome and that the Heißnietköpfe with a further feed movement with application of a controlled, constant or a progressively increasing compressive force to make the deformation of the rivet dome until it stops or until reaching a defined degree of deformation of at least one Nietdomes.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von Gegenständen durch Kunststoffheißvernietung mittels Umformung erwärmter thermoplastischer Nietdome mittels einer Vorrichtung mit einer definierten Anzahl von Heißnietköpfen, die nach dem Einlegen der Gegenstände in die Vorrichtung und der Nieten in kongruente Durchbrüche in den Gegenständen oder nach Durchstecken der an einem Gegenstand fixierten Nietdome durch Durchbrüche in den weiteren Gegenständen zunächst bis zum Berühren der Oberfläche mindestens eines Nietdomes verfahren werden und sodann wegabhängig die Verformung jedes Nietdomes durch die aufgeheizten Heißnietköpfe bewirken. The invention relates to a method for joining objects by Kunststoffheißvernietung by forming heated thermoplastic rivet by means of a device with a defined number of Heißnietköpfen after insertion of the objects in the device and the rivets in congruent openings in the objects or after passing through the at Subject fixed rivet domes are first moved through openings in the other objects to touch the surface of at least one Nietdomes and then path-dependent effect the deformation of each rivet dome by the heated Heißnietköpfe.

Aus der DE 10 2010 061 164 A1 ist ein Verfahren zur Durchführung einer Kunststoff-Heißvernietung bekannt, wobei ein überstehender Nietabschnitt erwärmt und mittels eines Heißnietkopfes zu einem Nietkopf umgeformt wird. Der Heißnietkopf wird kraftgesteuert verfahren und ein sich nach Berühren des Nietabschnittes ergebender Haltezeitraum als Weg-Ausgangspunkt erfasst. Ein sich im Zuge des Aufschmelzens des Nietabschnittes ergebender Verfahrweg des Heißnietkopfes bis zum Erreichen eines Anschlags wird mit einem vorgegebenen Mindestverfahrweg zur Überprüfung einer vollständigen Vernietung verglichen. Der Heißnietkopf wird in einer vollständigen Ausführung bis zum Berühren des Nietabschnittes kalt verfahren, d. h. ohne hierbei aktiv beheizt zu werden. Durch den kalten Zustand des Heißnietkopfes bzw. einer die Schmelztemperatur des Nietes nicht erreichenden Niedertemperatur, wird eine exakte Ermittlung des Wegausgangspunktes ermöglicht. Die Erfassung des Wegausgangspunktes und der sich daraus ergebende Verfahrweg bis zum Erreichen eines Anschlags wird mittels eines analogen Sensors (analoger Initiator, Potentiometer, Laser, Lichtschranke usw.) ermittelt. Die Signale des Sensors werden bevorzugt mittels eines Mikrocontrollers ausgewertet, wobei mithilfe eines Algorithmus das Aufsetzen des Heißnietkopfes auf den Nietabschnitt erkannt und hiernach das Umformen des Nietabschnittes als Wegstrecke erfasst wird. Zum Aufheizen des Heiznietkopfes wird nach dem Erreichen des Wegausgangspunktes während eines definierten Zeitabschnittes der Heißnietkopf aufgeheizt. Mit Erreichen der gewünschten Temperatur wird der Heißnietkopf für den Nietprozess verfahren. Über die einzelnen Geschwindigkeiten sind keine Aussagen enthalten. From the DE 10 2010 061 164 A1 is a method for performing a plastic hot riveting known, wherein a protruding rivet section is heated and formed by means of a Heißnietkopfes to a rivet head. The Heißnietkopf is moved force controlled and recorded after touching the rivet section resulting holding period as a way-starting point. A path of movement of the hot-rivet head resulting in the course of the melting of the rivet section until reaching a stop is compared with a predetermined minimum travel distance for checking a complete riveting. The Heißnietkopf is cold in a complete execution until touching the Nietabschnittes, ie without being actively heated in this case. Due to the cold state of the hot rivet head or a low temperature which does not reach the melting temperature of the rivet, an exact determination of the path starting point is made possible. The detection of the path starting point and the resulting path to reach a stop is determined by means of an analog sensor (analog initiator, potentiometer, laser, light barrier, etc.). The signals of the sensor are preferably evaluated by means of a microcontroller, whereby the placement of the hot rivet head on the rivet section is detected by means of an algorithm and thereafter the forming of the rivet section is detected as a path. To heat the Heiznietkopfes is heated after reaching the path starting point during a defined period of Heißnietkopf. When the desired temperature is reached, the hot rivet head is moved for the riveting process. About the individual speeds, no statements are included.

Ausgehend vom dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, den Nietprozess zu beschleunigen und die Effizienz der Vorrichtung bei der Vernietung zu erhöhen. Starting from the illustrated prior art, the invention is based on the object to speed up the riveting process and to increase the efficiency of the device during riveting.

Die Aufgabe löst die Erfindung durch Ausgestaltung des Verfahrens durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegebenen Verfahrensschritte sowie durch eine Vorrichtung, wie sie in Anspruch 5 angegeben ist. The object is achieved by the invention by embodiment of the method by the method steps indicated in the characterizing part of claim 1 and by an apparatus as indicated in claim 5.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind in den abhängigen Unteransprüchen 2 bis 4 und vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung in den Ansprüchen 6 bis 11 angegeben. Advantageous developments of the method are specified in the dependent subclaims 2 to 4 and advantageous embodiments of the device in claims 6 to 11.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Heißnietköpfe mit einer ersten Geschwindigkeit in Richtung der kongruenten Oberflächen der Nietdome bis zum Erreichen einer definierten Startposition unter Beachtung vorgegebener oder voreingestellter definierter Koordinaten mindestens eines Heißnietkopfes verfahren und sodann mit einer geringeren Geschwindigkeit bis zum Berühren der Oberfläche mindestens eines Nietdomes vorgeschoben werden, dass die Heißnietköpfe während des Rücklaufes und/oder während des Vorschubs bis zur Anlage des Heißnietkopfes an dem Nietdom oder nach dem Vorschub bis zum Nietdom auf eine Solltemperatur aufgeheizt werden und dass die Heißnietköpfe mit einer weiteren Vorschubbewegung unter Aufbringung einer geregelten, konstanten oder einer progressiv ansteigenden Druckkraft die Verformung der Nietdome bis zum Anschlag oder bis zum Erreichen eines definierten Verformungsgrades mindestens eines Nietdomes vornehmen. According to the invention, the hot rivet heads are moved at a first speed in the direction of the congruent surfaces of the rivet domes until reaching a defined starting position, observing predetermined or preset defined coordinates of at least one hot rivet head and then advanced at a slower speed until touching the surface of at least one rivet dome be heated to a target temperature during the return and / or during the feed until the hot rivet head on the rivet or after the feed to the rivet dome and that the Heißnietköpfe with a further feed movement applying a controlled, constant or a Progressively increasing compressive force to make the deformation of the rivet dome until it stops or until reaching a defined degree of deformation of at least one rivet dome.

Durch die stufenweise Änderung der Verfahrgeschwindigkeit wird erreicht, dass der Heißnietkopf sehr schnell den Ausgangspunkt erreicht, da seine Koordinaten vorgegeben oder beim Einrichten im ersten Maschinendurchgang durch einen Sensor erfasst werden können. Auch ist eine zeitliche Zuordnung im Ablauf möglich, so dass auch der Zeitpunkt, zu welchen der Vorschub unterbrochen werden soll, festgelegt sein kann. Ab diesem Zeitpunkt kann ein langsameres Verfahren einsetzen und/oder auch ein Aufheizen oder ein Fortführen der Aufheizung des Heißnietkopfes oder der Heißnietköpfe, die im Vorrichtungsoberteil angeordnet sind, z. B. in einer Druckplatte. Die Verfahrgeschwindigkeit zwischen der Ausgangsposition und dem Anschlag des Heiznietkopfes auf der Oberfläche eines Hohl- oder Vollnietes aus Kunststoff oder der Endposition nach Abschluss der Verformung erfolgt gegenüber dem ersten Vorschub langsamer. The stepwise change of the travel speed ensures that the hot rivet head reaches the starting point very quickly, since its coordinates can be predetermined or detected by a sensor during setup in the first machine pass. A temporal assignment in the process is also possible, so that the time at which the feed is to be interrupted, can be set. From this point on, a slower process can be used and / or also a heating up or a continuation of the heating of the hot-riveting head or of the hot-rivet heads arranged in the upper part of the device, e.g. B. in a printing plate. The travel speed between the starting position and the stop of the Heiznietkopfes on the surface of a hollow or rivet made of plastic or the final position after completion of the deformation takes place more slowly compared to the first feed.

Mit dem Anliegen des Heiznietkopfes an dem Nietdom wird über die Steuerung veranlasst, dass der Servomotor mit einer progressiven oder mittels einer geregelten gleichbleibenden Druckkraft den Nietdom in gewünschter Weise durch den Heiznietkopf vorgegeben verformt. Schlussendlich kann der umgeformte Kopf auf der Oberfläche des Oberteils des Gegenstandes aufsetzen oder steuerungsgemäß vorher enden, wodurch die Vernietung abgeschlossen ist. Die Oberfläche bildet dabei den Anschlag, so dass mit Erreichen des Anschlags der Nietprozess beendet ist und die Steuerung veranlasst, den Motor in entgegengesetzter Richtung zu drehen, damit die Druckplatte mit dem Nietkopf oder den Nietköpfen wieder von der Oberfläche der zu verbindenden Teile bzw. von den verformten Nietdornen abhebt. With the concern of the Heiznietkopfes on the rivet dome is caused by the control that the servo motor with a progressive or by means of a regulated constant compressive force the rivet mandrel deformed predetermined by the Heiznietkopf. Finally, the reshaped head may touch the surface of the top of the article or be pre-set according to control ends, whereby the riveting is completed. The surface forms the stop, so that when reaching the stop of the riveting process is completed and causes the controller to rotate the motor in the opposite direction, so that the pressure plate with the rivet head or rivet heads again from the surface of the parts to be joined or lifts off the deformed rivet mandrels.

Es hat sich gezeigt, dass bei Verwendung einer ansteigenden Beschleunigungskurve bei der Vernietung der Nietprozess im Vergleich zu einer Nietung mit konstanter Verformzeit zeitlich wesentlich verkürzt werden kann, ebenso wenn mit gleichbleibender Druckkraft auf den Nietkopf gedrückt wird. Dennoch sind die Verfahren geeignet, hier in befriedigender Weise nicht nur eine optimale Vernietung zu erreichen, sondern sie ermöglichen durch den schnellen Rückhub zum Erreichen der Ausgangsposition auch eine zeitliche Verkürzung des Nietprozesses, so dass wesentlich mehr Nietvorgänge in einer Zeiteinheit gegenüber dem Stand der Technik realisiert werden können. It has been found that when using a rising acceleration curve in the riveting of the riveting process can be significantly reduced in time compared to a rivet with a constant deformation time, as well as when pressed with constant compressive force on the rivet head. Nevertheless, the methods are suitable here to satisfactorily achieve not only optimum riveting, but they also allow the riveting process to shorten the initial position by means of the fast return stroke so that substantially more riveting operations are implemented in a unit of time than the prior art can be.

Um den Nietprozess weiter zu beschleunigen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass bereits während der ersten beiden Bewegungsabschnitte der Heißnietkopf bzw. jeder der vorhandenen Heißnietköpfe aufgeheizt oder auf Solltemperatur nachgeheizt wird, während die Aufheizung schon während der Rückführphase der Druckplatte nach der Verformung erfolgt. In order to further accelerate the riveting process, it has proved to be advantageous for the hot rivet head or each of the existing hot rivet heads to be heated or reheated to desired temperature during the first two movement sections, while the heating takes place during the return phase of the pressure plate after the deformation.

Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, den kraftgesteuerten Antrieb für die Heißnietköpfe mittels eines elektronisch gesteuerten Servomotors zu realisieren, wobei beim Berühren des Nietdomes durch den Heißnietkopf ein Stoppsignal in Abhängigkeit von der Stromaufnahme generiert wird. Erst mit Erreichen der Verformungstemperatur am Heißnietkopf setzt der Vorschub für die Verformung ein. Der Servomotor kann dabei entweder progressiv beschleunigt und gleichzeitig der Druck erhöht werden oder aber auch mit kontinuierlichem Druck die Verformung vorgenommen werden, bis die gewünschte Vernietung sichergestellt ist. Sobald der Heißnietkopf den Nietvorgang abgeschlossen hat, bewirkt die Steuerung eine Drehrichtungsumkehr des Servomotors, um ein Abheben der Nietköpfe von den verformten Domen sicherzustellen. It has also proved to be advantageous to realize the force-controlled drive for the hot rivet heads by means of an electronically controlled servomotor, wherein upon contact with the rivet dome by the Heißnietkopf a stop signal is generated in dependence on the power consumption. Only when the deformation temperature at the hot rivet head reaches the feed rate for the deformation begins. The servo motor can either be accelerated progressively and at the same time the pressure can be increased or else the deformation can be carried out with continuous pressure until the desired riveting is ensured. Once the hot rivet head has completed the riveting operation, the controller effects a reversal of the direction of rotation of the servomotor to ensure lift-off of the rivet heads from the deformed domes.

Die Verwendung eines Servomotors hat den Vorteil, dass dieser die Kontrolle der Winkelposition seiner Motorwelle sowie der Drehgeschwindigkeit und der Beschleunigung erlaubt. Dazu ist der Elektromotor zusätzlich mit einem Sensor zur Positionsbestimmung ausgestattet, so dass beim Verfahren auf die Positionsmarken gesetzt werden kann und der Motor stets auf diese Positionen zufährt. Die vom Sensor ermittelten Drehpositionen der Motorwelle werden kontinuierlich an die Regelelektronik übermittelt, mit der mehrere einstellbare Stellgrößen in den Regelkreis eingegeben werden können. Es ist also eine direkte Steuerung des Servomotors möglich, wobei eine optimale Regelung durch den Regelkreis des Motors selbst gegeben ist, so dass alle Motorsteuerungen in Abhängigkeit beispielsweise der erfassten Temperatur der Aufsetzpunkte oder der gewünschten verformten Domhöhe einstellbar und vorgebbar sind. Dadurch ist eine sehr schnelle Heißvernietung der Dome möglich, ohne dass aufwändige Messtechnik zusätzlich zur Anwendung kommen muss. The use of a servomotor has the advantage that it allows the control of the angular position of its motor shaft and the rotational speed and acceleration. For this purpose, the electric motor is additionally equipped with a sensor for position determination, so that can be set during the procedure on the position marks and the motor always moves to these positions. The rotational positions of the motor shaft determined by the sensor are transmitted continuously to the control electronics, with which several adjustable control variables can be entered into the control loop. Thus, a direct control of the servo motor is possible, wherein an optimal control is given by the control circuit of the motor itself, so that all motor controls depending on, for example, the detected temperature of the attachment points or the desired deformed dome height are adjustable and can be specified. As a result, a very fast hot riveting of the dome is possible without the need for time-consuming measurement technology.

Die Erfindung lässt aber auch einen Spindelantrieb mit einem einfachen Motor zu, der die Druckplatte in gewünschter Weise verfährt, wobei durch entsprechende Sensoren oder auch Stellvorgaben die gewünschte Verformung der Dome sichergestellt ist. Das Verfahren ist aber auch in Verbindung mit einem hydraulischen oder pneumatischen Antrieb grundsätzlich realisierbar. Dazu müssen allerdings die entsprechenden Ventilsteuerungen und eine entsprechend angepasste Steuerung vorgesehen sein, um die Abläufe hydraulisch oder pneumatisch sicherzustellen. However, the invention also allows for a spindle drive with a simple motor, which moves the pressure plate in the desired manner, whereby the desired deformation of the dome is ensured by appropriate sensors or also by default settings. However, the method is basically feasible in connection with a hydraulic or pneumatic drive. For this purpose, however, the corresponding valve controls and a correspondingly adapted control must be provided to ensure the processes hydraulically or pneumatically.

Die Erfindung umfasst aber auch eine Vorrichtung zum Verbinden von Gegenständen durch Kunststoffheißvernietung mittels Umformung erwärmter thermoplastischer Nietdome mittels einer Vorrichtung mit einer definierten Anzahl von Heißnietköpfen unterschiedlicher Höhe und Querschnittsform, die nach dem Einlegen der Gegenstände in die Vorrichtung und der Nieten in kongruente Durchbrüche in den Gegenständen oder nach Durchstecken der an einem Gegenstand fixierten Nietdome durch Durchbrüche in den weiteren Gegenständen zunächst bis zum Berühren der Oberfläche mindestens eines Nietdomes verfahren werden und sodann wegabhängig bis zum Erreichen des Anschlages den Verformungsprozess jedes Nietdomes durch die aufgeheizten Heißnietköpfe bewirken. Diese Vorrichtung ist gekennzeichnet durch:

  • – ein Vorrichtungsoberteil mit einer Druckplatte mit eingesetzten beheizten Heißnietköpfen,
  • – eine Grundplatte, auf der die zu verbindenden Gegenstände aufgelegt sind, die über aus der Oberfläche hervorstehende Nietdome miteinander verbindbar sind,
  • – eine Höhenverstelleinrichtung zum relativen Verfahren der Druckplatte gegenüber der Grundplatte,
  • – einen Antrieb für die Höhenverstelleinrichtung mit einem elektronisch steuerbaren Servomotor,
  • – eine Ansteuerschaltung für den Servomotor zum schnellen Verfahren des Werkzeugoberteils mit den Heißnietköpfen mit einer ersten Geschwindigkeit in Richtung der Oberflächen der Nietdome bis zum Erreichen einer definierten Startposition mindestens eines Heißnietkopfes gegenüber der Oberfläche des zugehörigen Nietdomes unter Beachtung von vorgegebenen definierten Koordinaten,
  • – eine direkte oder indirekt arbeitende Druckmesseinrichtung, die beim Berühren eines Nietdomes durch den Heißnietkopf die Vorschubbewegung für die Domverformung durch den Heißnietkopf und die Regelung des Servomotors zur Aufbringung einer konstanten oder progressiven Druckkraft einleitet und die Rückführung des Vorrichtungsoberteils mit den Heißnietköpfen in die Ausgangsposition nach Beendigen der Verformung bewirkt.
However, the invention also encompasses a device for joining articles by plastic hot riveting by means of forming heated thermoplastic rivet domes by means of a device having a defined number of hot rivet heads of different height and cross-sectional shape, which after insertion of the articles into the device and the rivets into congruent openings in the articles or after passing through the rivet dome fixed to an object through openings in the further objects, first to contact the surface of at least one rivet dome, and then, depending on the distance, until reaching the stop, effecting the deformation process of each rivet dome by the heated hot rivet heads. This device is characterized by:
  • A device top with a pressure plate with heated hot-rivet heads inserted,
  • A base plate on which the objects to be connected are placed, which can be connected to one another via rivet domes projecting from the surface,
  • A height adjustment device for relative movement of the pressure plate relative to the base plate,
  • A drive for the height adjustment device with an electronically controllable servomotor,
  • A drive circuit for the servomotor for rapid movement of the tool upper part with the hot rivet heads at a first speed in the direction of the surfaces of the rivet dome until reaching a defined starting position at least one Heißnietkopfes against the surface of the associated rivet dome in accordance with predetermined defined coordinates,
  • A direct or indirect pressure gauge which, upon contact of a rivet dome by the hot rivet head, initiates the advancing motion for dome deformation by the hot rivet head and control of the servomotor to apply a constant or progressive compressive force and terminates the return of the device top with the hot rivet heads to the home position the deformation causes.

Durch Erfassen des Aufnahmestromes des Servomotors kann auf eine gesondert vorgesehene Druckmesseinrichtung verzichtet werden. Durch die Stromaufnahme beim Aufsetzen des Heißnietkopfs auf einen Dom wird detektiert, dass die Anlage erreicht ist. Davon abhängig kann dann eine Folgesteuerung in gewünschter Weise erfolgen. Dasselbe ist auch möglich, wenn durch die Verformung ein definierter Druckwert erreicht ist, der der gewünschten Verformung entspricht, so dass auch dann der Vorschub beendet wird und eine Rückführung der Druckplatte mit den Heißkopfnieten eingeleitet wird. By detecting the receiving current of the servo motor can be dispensed with a separately provided pressure measuring device. The power consumption when placing the Heißnietkopfs on a dome is detected that the system is reached. Depending on this, a sequence control can then take place in the desired manner. The same is also possible if the deformation reaches a defined pressure value which corresponds to the desired deformation, so that the feed is terminated and a return of the pressure plate with the hot-head rivets is initiated.

Die Steuerung kann auch so ausgelegt werden, dass die Hubbewegung winkelgesteuert erfolgen kann, das heißt, dass die Verfahrpunkte beim Einrichten definiert werden und die jeweiligen Positionssignale von der Steuereinrichtung registriert werden, so dass eine reine positionsabhängige Steuerung ermöglicht wird. The control can also be designed so that the lifting movement can be angle-controlled, that is, the traversing points are defined during setup and the respective position signals are registered by the control device, so that a pure position-dependent control is possible.

In weiterer Ausgestaltung ist eine Heizsteuerung vorgesehen, die während des Verfahrens der Druckplatte bis zum Startpunkt oder bis zur Auflage mindestens eines Heißnietkopfes auf einem Nietdom oder nach Abschluss des Verfahrens bis zu diesen Ausgangspunkten und/oder während der Rückführung der Druckplatte in die Ausgangsposition die Heißnietköpfe auf eine Solltemperatur aufheizt. Weiterhin ist eine Temperaturerfassungseinheit vorgesehen, die mit Erreichen der Solltemperatur die Steuerung des Servomotors veranlasst, unter Aufbringung einer geregelten konstanten oder einer progressiven Druckkraft die Heißnietköpfe zur Verformung der Nietdome auf diese zu drücken, bis die Heißnietköpfe an der Oberseite der Oberfläche der miteinander zu verbindenden Gegenstände anschlagen oder in einer definierten Höhe zur Oberfläche enden. In a further embodiment, a heating control is provided, which during the process of the printing plate to the starting point or to the support of at least one Heißnietkopfes on a Nietdom or after completion of the process up to these starting points and / or during the return of the printing plate in the starting position, the Heißnietköpfe heats up a set temperature. Furthermore, a temperature detecting unit is provided which, upon reaching the target temperature, causes the control of the servomotor to press the hot rivet heads to deform the rivet domes while applying a controlled constant or progressive compressive force until the hot rivet heads are at the top of the surface of the articles to be joined strike or end at a defined height to the surface.

Die Koordinaten zur Festlegung der Verfahrhöhe können direkt in die Steuerung eingegeben werden oder aber auch beim Einrichten der Vorrichtung detektiert werden. Ebenso ist es auch möglich, mittels eines Lasermessgerätes die Höhenpositionen beim Einrichten festzuhalten und diese in auswertbare Daten umzusetzen, die die Messeinrichtung verarbeiten kann, um den Servomotor ansteuern zu können. The coordinates for determining the travel height can be entered directly into the controller or can also be detected when setting up the device. Likewise, it is also possible to hold the height positions during setup by means of a laser measuring device and to convert them into evaluatable data which the measuring device can process in order to be able to control the servomotor.

Auch hat es sich als vorteilhaft erwiesen, mit der Verformung erst dann zu beginnen, wenn die Temperaturen aller Heißnietköpfe ihre Solltemperatur erreicht haben, da die unterschiedlichen Größen der Nietstempel unterschiedliche Aufheizperioden benötigen. Die Heißnietköpfe können in bekannter Weise hohl ausgebildet sein und mit entsprechenden Heizpatronen zum aufheizen besetzt sein. Die Temperatur wird in den Heißnietköpfen direkt gemessen, so dass hierüber auch eine individuelle Steuerung und Regelung der Heizung jeder einzelnen Heizpatrone ermöglicht wird. Auch diese Steuerung ist mit der Servomotorsteuerung kombinierbar. Eine Beheizung ist mittels eingesetzter elektrischer Heizpatronen individuell möglich. Also, it has proven to be advantageous to start with the deformation only when the temperatures of all Heißnietköpfe have reached their target temperature, since the different sizes of riveting need different heating periods. The Heißnietköpfe can be hollow in a known manner and be occupied with corresponding heating cartridges for heating. The temperature is measured directly in the Heißnietköpfen, so that this also an individual control and regulation of the heating of each heating cartridge is possible. This control can also be combined with the servomotor control. Heating is individually possible by means of inserted electric heating cartridges.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102010061164 A1 [0002] DE 102010061164 A1 [0002]

Claims (11)

Verfahren zum Verbinden von Gegenständen durch Kunststoffheißvernietung mittels Umformung erwärmter thermoplastischer Nietdome mittels einer Vorrichtung mit einer definierten Anzahl von Heißnietköpfen, die nach dem Einlegen der Gegenstände in die Vorrichtung und der Nieten in kongruente Durchbrüche in den Gegenständen oder nach Durchstecken der an einem Gegenstand fixierten Nietdome durch Durchbrüche in den weiteren Gegenständen zunächst bis zum Berühren der Oberfläche mindestens eines Nietdomes verfahren werden und sodann wegabhängig die Verformung jedes Nietdomes durch die aufgeheizten Heißnietköpfe bewirken, dadurch gekennzeichnet, dass die Heißnietköpfe mit einer ersten Geschwindigkeit in Richtung der kongruenten Oberflächen der Nietdome bis zum Erreichen einer definierten Startposition unter Beachtung vorgegebener oder voreingestellter definierter Koordinaten mindestens eines Heißnietkopfes verfahren und sodann mit einer geringeren Geschwindigkeit bis zum Berühren der Oberfläche mindestens eines Nietdomes vorgeschoben werden, dass die Heißnietköpfe während des Rücklaufes und/oder während des Vorschubs bis zur Anlage des Heißnietkopfes an dem Nietdom oder nach dem Vorschub bis zum Nietdom auf eine Solltemperatur aufgeheizt werden und dass die Heißnietköpfe mit einer weiteren Vorschubbewegung unter Aufbringung einer geregelten, konstanten oder einer progressiv ansteigenden Druckkraft die Verformung der Nietdome bis zum Anschlag oder bis zum Erreichen eines definierten Verformungsgrades mindestens eines Nietdomes vornehmen. A method of joining articles by plastic hot riveting by means of forming heated thermoplastic rivet domes by means of a device having a defined number of hot rivet heads which, upon insertion of the articles into the device and the rivets, pass into congruent apertures in the articles or after passing through the rivet domes fixed to an article Breakthroughs in the other objects are first moved to touch the surface of at least one Nietdomes and then cause path-dependent deformation of each rivet by the heated Heißnietköpfe, characterized in that the Heißnietköpfe at a first speed in the direction of the congruent surfaces of the rivet domes until reaching a defined starting position under consideration of predetermined or preset defined coordinates of at least one Heißnietkopfes proceed and then at a lower speed to Berü be pushed to the surface of at least one Nietdomes that the Heißnietköpfe be heated to a desired temperature during the return and / or during the feed to the system of the Heißnietkopfes on the rivet or after the feed to the rivet dome and that the Heißnietköpfe with a further feed movement under Application of a controlled, constant or a progressively increasing compressive force to make the deformation of the rivet dome until it stops or to reach a defined degree of deformation of at least one Nietdomes. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit Erreichen der Solltemperatur aller Heißnietköpfe die weitere Vorschubbewegung der Druckplatte für die Verformung einsetzt. A method according to claim 1, characterized in that upon reaching the target temperature of all Heißnietköpfe the further advancing movement of the pressure plate for the deformation begins. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der kraftgesteuerte Antrieb für die Heißnietköpfe mindestens einen elektronisch gesteuerten Servomotor umfasst und dass beim Berühren des mindestens einen Nietdomes durch den zugeordneten Heißnietkopf in Abhängigkeit von der Stromaufnahme des Servomotors die Kraftregelung und der weitere Vorschub einsetzen und dass der Servomotor in Abhängigkeit von der Detektion der Stromaufnahme beim Verfahren mindestens eines Heißnietkopfes gegen einen Anschlag oder mit Erreichen eines definierten Verformungshubes den Vorschub beendet und die Heißnietköpfe in die Ausgangsposition zurückgefahren werden. A method according to claim 1, characterized in that the force-controlled drive for the Heißnietköpfe comprises at least one electronically controlled servo motor and that when touching the at least one Nietdomes by the associated Heißnietkopf depending on the current consumption of the servomotor, the force control and the further feed and use that Servomotor in response to the detection of power consumption in the process of at least one Heißnietkopfes against a stop or when reaching a defined Verformungshubes completed the feed and the Heißnietköpfe be moved back to the starting position. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der kraftgesteuerte Antrieb für die Heißnietköpfe mindestens einen elektronisch gesteuerten Servomotor umfasst und dass beim Berühren des mindestens einen Nietdomes durch den zugeordneten Heißnietkopf in Abhängigkeit von der Stromaufnahme ein Stoppsignal generiert wird und dass erst mit Erreichen der Verformungstemperatur am Heißnietkopf der weitere Vorschub für die Verformung einsetzt und der mindestens eine Servomotor durch Detektion der Stromaufnahme den Vorschub beendet, wenn die Heißnietköpfe nach der Verformung der Dome auf die umgebende Fläche aufsetzen oder einen definierten Verformungsgrad erreicht haben, und dass die Heißnietköpfe danach in die Ausgangsposition zurückgefahren werden. A method according to claim 1, characterized in that the force-controlled drive for the Heißnietköpfe comprises at least one electronically controlled servo motor and that when touching the at least one Nietdomes by the associated Heißnietkopf depending on the power consumption, a stop signal is generated and that only when reaching the deformation temperature on Heißnietkopf the further feed for the deformation sets in and the at least one servomotor by detecting the power consumption stops the feed when the Heißnietköpfe sit after the deformation of the dome on the surrounding area or have reached a defined degree of deformation, and that the Heißnietköpfe then moved back to the starting position become. Vorrichtung zum Verbinden von Gegenständen durch Kunststoffheißvernietung mittels Umformung erwärmter thermoplastischer Nietdome mittels einer Vorrichtung mit einer definierten Anzahl von Heißnietköpfen, die nach dem Einlegen der Gegenstände in die Vorrichtung und der Nieten in kongruente Durchbrüche in den Gegenständen oder nach Durchstecken der an einem Gegenstand fixierten Nietdome durch Durchbrüche in den weiteren Gegenständen zunächst bis zum Berühren der Oberfläche mindestens eines Nietdomes verfahren werden und sodann wegabhängig bis zum Erreichen des Anschlages den Verformungsprozess jedes Nietdomes durch die aufgeheizten Heißnietköpfe bewirken, gekennzeichnet durch: – ein Vorrichtungsoberteil mit einer Druckplatte mit eingesetzten beheizten Heißnietköpfen, – eine Grundplatte, auf der die zu verbindenden Gegenstände aufgelegt sind, die über aus der Oberfläche hervorstehende Nietdome miteinander verbindbar sind, – eine Höhenverstelleinrichtung zum relativen Verfahren der Druckplatte gegenüber der Grundplatte – einen Antrieb für die Höhenverstelleinrichtung mit einem elektronisch steuerbaren Servomotor, – eine Ansteuerschaltung für den Servomotor zum schnellen Verfahren des Werkzeugoberteils mit den Heißnietköpfen mit einer ersten Geschwindigkeit in Richtung der Oberflächen der Nietdome bis zum Erreichen einer definierten Startposition mindestens eines Heißnietkopfes gegenüber der Oberfläche des zugehörigen Nietdomes unter Beachtung von vorgegebenen definierten Koordinaten, – eine direkte oder indirekt arbeitende Druckmesseinrichtung, die beim Berühren eines Nietdomes durch den Heißnietkopf die Vorschubbewegung für die Domverformung durch den Heißnietkopf und die Regelung des Servomotors zur Aufbringung einer konstanten oder progressiven Druckkraft einleitet und die Rückführung der Druckplatte mit den Heißnietköpfen in die Ausgangsposition nach Beendigen der Verformung bewirkt. Device for joining articles by plastic hot riveting by means of forming heated thermoplastic rivet domes by means of a device with a defined number of Heißnietköpfen, after inserting the objects into the device and the rivets in congruent breakthroughs in the objects or after passing through the fixed to an object rivet through Breakthroughs in the other objects are first moved to touch the surface of at least one Nietdomes and then cause path-dependent until reaching the stop the deformation process of each Nietdomes by the heated Heißnietköpfe, marked by: A device top with a pressure plate with heated hot-rivet heads inserted, A base plate on which the objects to be connected are placed, which can be connected to one another via rivet domes projecting from the surface, - A height adjustment device for relative movement of the pressure plate relative to the base plate A drive for the height adjustment device with an electronically controllable servomotor, A drive circuit for the servomotor for rapid movement of the tool upper part with the hot rivet heads at a first speed in the direction of the surfaces of the rivet domes until a defined starting position of at least one hot rivet head with respect to the surface of the associated rivet dome takes into account predetermined defined coordinates, A direct or indirect pressure measuring device which, when a rivet dome is contacted by the hot rivet head, initiates the advancing movement for mandrel deformation by the hot rivet head and control of the servomotor to apply a constant or progressive compressive force and terminates the return of the pressure plate with the hot rivet heads to the home position the deformation causes. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch – eine Heizungssteuerung, die während des Verfahrens der Druckplatte bis zum Startzeitpunkt oder bis zur Auflage mindestens eines Heißnietkopfes auf einem Nietdom oder nach Abschluss des Verfahrens bis zu diesen Ausgangspunkten und/oder während der Rückführung der Druckplatte in die Ausgangsposition die Heißnietköpfe auf eine Solltemperatur aufheizt, – eine Temperaturerfassungseinheit, die mit Erreichen der Solltemperatur die Steuerung des Servomotors veranlasst, unter Aufbringung einer geregelten konstanten oder einer progressiven Druckkraft die Heißnietköpfe zur Verformung der Nietdome auf diese zu drücken, bis die Heißnietköpfe an der Oberseite der Oberfläche der miteinander zu verbindenden Gegenstände anschlagen oder in einer definierten Höhe zur Oberfläche enden. Apparatus according to claim 5, characterized by - a heating control, during the process of the printing plate until the start time or to the support of at least one Heißnietkopfes on a rivet dome or after completion of the process up to these starting points and / or during the return of the pressure plate in the starting position heats the Heißnietköpfe to a target temperature, - a temperature sensing unit that causes the control of the servomotor upon reaching the target temperature, applying a controlled constant or Press the hot rivet heads to deform the rivet dome on them until the hot rivet heads touch the top of the surface of the objects to be joined or end at a defined height to the surface. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Koordinatenerfassungseinheit beim Verfahren der Druckplatte die Höhenpositionen der Druckplatte in den verschiedenen Vorfahrzuständen erfasst und abhängig von den durch Verfahren ermittelten Koordinaten die Steuerung des Servomotors erfolgt. Apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that a coordinate detection unit detects in the process of the printing plate, the height positions of the printing plate in the different Vorfahrzuständen and depending on the coordinates determined by the method, the control of the servomotor. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhenposition mittels eines Lasermessgerätes erfasst wird und die Höhenposition der Heißkopfniete der Steuerung als digital codiertes Signal zuführbar ist. Apparatus according to claim 7, characterized in that the height position is detected by means of a laser measuring device and the height position of the Heißkopfniete the controller as a digitally coded signal can be fed. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhenposition durch Auswertung der Stromaufnahme des Servomotors oder durch Feststellung der Drehzahl und Winkelstellung von der Steuervorrichtung während des Einrichtens der Vorrichtung ermittelbar ist. Apparatus according to claim 7, characterized in that the height position can be determined by evaluating the power consumption of the servomotor or by determining the speed and angular position of the control device during the establishment of the device. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nietdome Hohlnietdome oder Vollnietdome mit gleichen oder unterschiedlichen Querschnittsformen sind und der jeweilige zugeordnete Heißnietkopf eine entsprechend angepasste Nietform an der Unterseite und eine zugeordnete Höhenlage aufweist. Apparatus according to claim 5, characterized in that the rivets are Hohlnietdome or Vollnietdome with the same or different cross-sectional shapes and the respective associated Heißnietkopf has a correspondingly adapted rivet shape at the bottom and an associated altitude. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Heißnietköpfe obenseitig hohl sind und in diese elektrische Heizpatronen zum Beheizen eingesetzt sind. Apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that the Heißnietköpfe are hollow on top and are used in this electric heating cartridges for heating.
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