DE102017000814A1

DE102017000814A1 - Joining device for connecting at least two joining parts

Info

Publication number: DE102017000814A1
Application number: DE102017000814.0A
Authority: DE
Inventors: Ingo Seitz
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2017-01-28
Filing date: 2017-01-28
Publication date: 2017-07-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fügevorrichtung (1) zum Verbinden von zumindest zwei Fügeteilen mit – einer Matrizeneinheit (2), umfassend einen ortsfesten Matrizengrundträger (2.2) und mindestens eine Matrize (2.1), und – einem Stempel (3), welcher relativ zur Matrizeneinheit (2) in eine Fügerichtung (s) translatorisch bewegbar ist. Erfindungsgemäß umfasst die Matrizeneinheit (2) zusätzlich einen weiteren Matrizengrundträger (2.3), welcher mit dem ortsfesten Matrizengrundträger (2.2) verbunden und mittels einer eine Linearführung umfassenden Antriebseinheit (2.4) relativ zum ortsfesten Matrizengrundträger (2.2) senkrecht zur Fügerichtung (s) bewegbar ist, wobei – auf einer dem Stempel (3) zugewandten Oberfläche des weiteren Matrizengrundträgers (2.3) eine Mehrzahl von Matrizen (2.1) angeordnet ist und – mittels der Antriebseinheit (2.4) jeweils eine in Abhängigkeit der Fügeteile bestimmte Matrize (2.1) in eine dem Stempel (3) gegenüberliegende Position anordenbar ist.The invention relates to a joining device (1) for joining at least two joining parts with - a die unit (2) comprising a stationary die base support (2.2) and at least one die (2.1), and - a die (3) which is movable relative to the die unit ( 2) is translationally movable in a joining direction (s). According to the invention, the die unit (2) additionally comprises a further matrix basic support (2.3), which is connected to the stationary matrix base support (2.2) and movable relative to the stationary matrix base support (2.2) perpendicular to the joining direction (s) by means of a drive unit (2.4) comprising a linear guide, wherein - on a the stamp (3) facing surface of the further Matrizengrundträgers (2.3) is arranged a plurality of matrices (2.1) and - by means of the drive unit (2.4) in each case a depending on the joining parts die (2.1) in a stamp ( 3) opposite position can be arranged.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fügevorrichtung zum Verbinden von zumindest zwei Fügeteilen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a joining device for connecting at least two joining parts according to the preamble of claim 1.

Fügevorrichtungen zum Verbinden von zumindest zwei Fügeteilen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise ist aus der DE 10 2011 122 093 A1 ein bewegbares Fertigungswerkzeug zum Zusammenfügen von Bauteilen, insbesondere durch Clinchen, Nieten oder Einpressfügen, bekannt. Dabei umfasst das bewegbare Fertigungswerkzeug einen Rahmen sowie mindestens zwei auswechselbare Werkzeugkomponenten, die dazu vorgesehen sind, zur Ausbildung einer Fügeverbindung zusammenzuwirken. Die Werkzeugkomponenten sind insbesondere beliebig oft auswechselbar. Am Rahmen sind zwei Kupplungsabschnitte derart ausgebildet, dass an jedem Kupplungsabschnitt zumindest eine der Werkzeugkomponenten mit einer passenden Komponentenkupplung lösbar fixiert werden kann.Joining devices for joining at least two joining parts are known from the prior art. For example, is from the DE 10 2011 122 093 A1 a movable production tool for joining components, in particular by clinching, riveting or press-fitting, known. In this case, the movable production tool comprises a frame and at least two interchangeable tool components, which are intended to cooperate to form a joint connection. The tool components are in particular interchangeable as often as desired. On the frame two coupling portions are formed such that at each coupling portion at least one of the tool components can be releasably fixed with a suitable component coupling.

Des Weiteren ist aus der EP 1 467 836 B1 eine Stanznietsetzvorrichtung bekannt, umfassend einen Stempel und eine Matrize zum Eintreiben eines Stanzniets in mehrere Werkstücke einschließlich eines aufnahmeseitigen Werkstücks, welches an die Matrize angrenzt. Die Matrize umfasst ein erstes Matrizenglied und ein zweites Matrizenglied. Das erste Matrizenglied kann in einer dem Stempel gegenüberliegenden Position angeordnet werden, bis das Bein des Stanzniets in einer geraden Richtung in die Werkstücke eingetrieben ist und beginnt, das an das erste Matrizenglied angrenzende, aufnahmeseitige Werkstück zu durchstanzen. Das zweite Matrizenglied kann anstelle des ersten Matrizenglieds in der dem Stempel gegenüberliegenden Position angeordnet werden, sodass das Bein des Stanzniets, das das aufnahmeseitige Werkstück durchstanzt, aufgeweitet und in seiner radialen Richtung nach außen verformt werden kann, wenn das Bein des Stanzniets beginnt, das aufnahmeseitige Werkstück zu durchstanzen.Furthermore, from the EP 1 467 836 B1 a punch rivet setting apparatus comprising a punch and a die for driving a punch rivet into a plurality of workpieces including a take-up side workpiece adjacent to the die. The die comprises a first die member and a second die member. The first die member may be positioned at a position opposite the die until the leg of the punch rivet is driven into the workpieces in a straight direction and begins to pierce the receiving-side workpiece adjacent to the first die member. The second die member may be disposed instead of the first die member in the position opposite to the punch, so that the leg of the punch rivet piercing the receiving-side workpiece can be expanded and deformed outwardly in its radial direction when the leg of the punch rivet starts the receiving-side Punch workpiece.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Fügevorrichtung zum Verbinden von zumindest zwei Fügeteilen anzugeben.The invention is based on the object of specifying a comparison with the prior art improved joining device for connecting at least two parts to be joined.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.The object is achieved with the features specified in claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Eine Fügevorrichtung zum Verbinden von zumindest zwei Fügeteilen weist eine Matrizeneinheit und einen Stempel auf. Die Matrizeneinheit umfasst einen ortsfesten Matrizengrundträger, welcher beispielsweise in einer Matrizenaufnahme aufgenommen und fixiert ist, und mindestens eine Matrize, die ein Gegenwerkzeug zum Stempel bildet. Der Stempel ist relativ zur Matrizeneinheit in eine Fügerichtung translatorisch bewegbar. Insbesondere sind hierbei zumindest sich überlappende Teilbereiche der Fügeteile zwischen der mindestens einen Matrize und dem Stempel anordenbar und mittels Bewegung des Stempels relativ zur Matrizeneinheit in die Ausnehmung einformbar.A joining device for connecting at least two joining parts has a die unit and a punch. The die unit comprises a stationary die base support, which is received and fixed, for example, in a die receptacle, and at least one die, which forms a counter-tool to the punch. The punch is translationally movable relative to the die unit in a joining direction. In particular, in this case at least overlapping partial regions of the parts to be joined can be arranged between the at least one die and the stamp and can be shaped into the recess by movement of the stamp relative to the die unit.

Erfindungsgemäß umfasst die Matrizeneinheit einen weiteren Matrizengrundträger, welcher mit dem ortsfesten Matrizengrundträger verbunden, z. B. formschlüssig, und mittels einer eine Linearführung umfassenden Antriebseinheit relativ zum fixierten Matrizengrundträger senkrecht zur Fügerichtung bewegbar ist, wobei auf einer dem Stempel zugewandten Oberfläche des weiteren Matrizengrundträgers eine Mehrzahl von Matrizen angeordnet ist und wobei mittels der Antriebseinheit jeweils eine in Abhängigkeit der Fügeteile bestimmte Matrize in eine dem Stempel gegenüberliegende Position anordenbar ist.According to the invention, the die unit comprises a further die base support which is connected to the stationary die base support, e.g. B. positively, and by means of a linear guide comprising a drive unit is movable relative to the fixed Matrizengrundträger perpendicular to joining direction, wherein on a die facing surface of the further Matrizengrundträgers a plurality of matrices is arranged and wherein by means of the drive unit in each case one depending on the joining parts die can be arranged in a position opposite the stamp.

Bei der derart ausgebildeten Fügevorrichtung sind die Matrizen direkt innerhalb der Fügevorrichtung angeordnet, so dass ein Matrizenwechsel möglichst taktzeitneutral möglich ist und eine Prozesszeit der Fügevorrichtung gegenüber konventionellen Fügevorrichtungen verringert ist. Zudem ist die Fügevorrichtung flexibel einsetzbar.In the case of the joining device formed in this way, the matrices are arranged directly inside the joining device, so that a die change is possible as neutral as possible in terms of tact time and a process time of the joining device is reduced compared to conventional joining devices. In addition, the joining device is flexible.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:Showing:

1 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Fügevorrichtung mit einem Stempel und einer Matrizeneinheit, 1 1 schematically an embodiment of a joining device with a punch and a die unit,

2 schematisch eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels der Matrizeneinheit mit einer als ein Pneumatikzylinder ausgebildeten Antriebseinheit, 2 1 is a schematic sectional view of an embodiment of the die unit with a drive unit designed as a pneumatic cylinder,

3 schematisch einen Schaltplan der Matrizeneinheit gemäß 2, 3 schematically a circuit diagram of the matrix unit according to 2 .

4 schematisch eine Schnittdarstellung des Pneumatikzylinders und eines Abschnitts eines Matrizengrundträgers und 4 schematically a sectional view of the pneumatic cylinder and a portion of Matrizengrundträgers and

5 schematisch eine als ein Zahnradgetriebe ausgebildete Antriebseinheit der Matrizeneinheit. 5 schematically a trained as a gear transmission drive unit of the die unit.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Fügevorrichtung 1 zum Verbinden von zumindest zwei nicht dargestellten Fügeteilen in vereinfachter Darstellung. Die Fügeteile sind beispielsweise Bauteile, welche zum Herstellen wenigstens eines Kraftfahrzeugs verwendet werden. 1 shows an embodiment of a joining device 1 for connecting at least two joining parts, not shown, in a simplified representation. The parts to be joined are, for example, components which are used to produce at least one motor vehicle.

Die Fügevorrichtung 1 umfasst eine Matrizeneinheit 2, die in 2 näher beschrieben wird, und einen Stempel 3, welcher in eine Fügerichtung s relativ zur Matrizeneinheit 2 translatorisch bewegbar ist. Die Matrizeneinheit 2 ist an einem im Wesentlichen C-förmigen Rahmen 4 angeordnet. Die Matrizeneinheit 2 umfasst mindestens eine Matrize 2.1, welche zum Fügen der Fügeteile in eine dem Stempel 3 gegenüberliegende Position angeordnet ist. Die Matrize 2.1 weist beispielsweise eine Ausnehmung auf, in die sich überlappende Teilbereiche der Fügeteile mittels Bewegung des Stempels 3 relativ zur Matrizeneinheit 2 in die Ausnehmung einformbar sind.The joining device 1 includes a die unit 2 , in the 2 is described in more detail, and a stamp 3 which is in a joining direction s relative to the die unit 2 is translationally movable. The matrix unit 2 is on a substantially C-shaped frame 4 arranged. The matrix unit 2 includes at least one die 2.1 , which for joining the parts to be joined in a stamp 3 opposite position is arranged. The matrix 2.1 has, for example, a recess into which overlapping portions of the parts to be joined by means of movement of the punch 3 relative to the die unit 2 can be formed in the recess.

Um die Fügeteile miteinander zu verbinden, wird somit der Stempel 3 relativ zur Matrizeneinheit 2 translatorisch in die Fügerichtung s bewegt. Mittels dieser Bewegung des Stempels 3 werden Teilbereiche der Fügeteile in die Ausnehmung der Matrize 2.1 mittels des Stempels 3 eingeformt, wodurch die Fügeteile miteinander verbunden werden.To connect the parts to each other, thus the stamp 3 relative to the die unit 2 moved translationally in the joining direction s. By means of this movement of the stamp 3 Parts of the parts to be joined in the recess of the die 2.1 by means of the stamp 3 molded, whereby the joining parts are interconnected.

Mittels dieses Einformens der Teilbereiche werden die Fügeteile in den Teilbereichen umgeformt und dabei miteinander verbunden. Dies wird auch als Durchsetzfügen (Clinchen) bezeichnet. Alternativ oder zusätzlich kann mittels der Fügevorrichtung 1 auch Stanznieten, z. B. Halbhohlstanznieten, durchgeführt werden.By means of this shaping of the subregions, the joining parts are reshaped in the subregions and joined together. This is also referred to as clinching. Alternatively or additionally, by means of the joining device 1 also punch rivets, z. B. semi-hollow punching rivets, are performed.

Um mittels der Fügevorrichtung 1 Fügeteile besonders flexibel und effizient fügen zu können, ist es vorgesehen, dass eine Mehrzahl von Matrizen 2.1 in der Fügevorrichtung 1 angeordnet ist, so dass ein Wechsel der Matrizen 2.1 möglichst taktneutral und damit zeiteffizient durchführbar ist.To by means of the joining device 1 To be able to attach joining parts particularly flexibly and efficiently, it is provided that a plurality of dies 2.1 in the joining device 1 is arranged so that a change of matrices 2.1 as neutral in terms of tact and thus time-efficient feasible.

2 zeigt dazu ein Ausführungsbeispiel einer Matrizeneinheit 2 in einer Schnittdarstellung. 2 shows an embodiment of a matrix unit 2 in a sectional view.

Die Matrizeneinheit 2 umfasst einen Matrizengrundträger 2.2, welcher unlösbar oder zerstörungsfrei lösbar mit dem C-förmigen Rahmen 4 verbunden ist. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Matrizengrundträger 2.2 in einer Ausnehmung des C-förmigen Rahmens 4 verklemmend angeordnet.The matrix unit 2 comprises a matrix base support 2.2 which is insoluble or non-destructively detachable with the C-shaped frame 4 connected is. According to the present embodiment, the matrix base support 2.2 in a recess of the C-shaped frame 4 arranged clamped.

Die Matrizeneinheit 2 umfasst einen weiteren Matrizengrundträger 2.3, welcher formschlüssig in einer Ausnehmung des Matrizengrundträgers 2.2 angeordnet und in dieser Ausnehmung relativ zum Matrizengrundträger 2.2 quer zur Fügerichtung s translatorisch bewegbar ist. Dazu ist der Matrizengrundträger 2.3 mit einer Antriebseinheit 2.4 verbunden, die eine Linearführung umfasst. Die Linearführung ist gemäß den Ausführungsbeispielen der 2 und 3 als ein Pneumatikzylinder 2.4.1 ausgebildet. Insbesondere ist der Pneumatikzylinder 2.4.1 ein sogenannter doppelt wirkender Zylinder, welcher für jede Bewegungsrichtung Druckluft benötigt. Bei einem doppelt wirkenden Zylinder wird in eine Ausfahrrichtung und in eine Einfahrrichtung Kraft über die Druckluft aufgebaut. Eine Ansteuerung des Pneumatikzylinders 2.4.1 erfolgt mittels eines in 3 gezeigten Ventils 2.4.1.1, welches beispielsweise ein sogenanntes 2/4 Wegeventil ist. Das Ventil 2.4.1.1 ist mit einer Energiequelle 2.4.1.2, z. B. Druckluftquelle, verbunden.The matrix unit 2 includes another matrix base support 2.3 , which positively in a recess of the Matrizengrundträgers 2.2 arranged and in this recess relative to the Matrizengrundträger 2.2 transversely to the joining direction s is translationally movable. For this purpose, the Matrizengrundträger 2.3 with a drive unit 2.4 connected, which includes a linear guide. The linear guide is according to the embodiments of the 2 and 3 as a pneumatic cylinder 2.4.1 educated. In particular, the pneumatic cylinder 2.4.1 a so-called double-acting cylinder, which requires compressed air for each direction of movement. In the case of a double-acting cylinder, force is generated via the compressed air in an extension direction and in a retraction direction. A control of the pneumatic cylinder 2.4.1 takes place by means of an in 3 shown valve 2.4.1.1 which is, for example, a so-called 2/4 way valve. The valve 2.4.1.1 is with an energy source 2.4.1.2 , z. B. compressed air source connected.

3 zeigt schematisch eine detaillierte Schnittdarstellung der Matrizeneinheit 2 gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel. 3 schematically shows a detailed sectional view of the die unit 2 according to the in 2 illustrated embodiment.

Hierbei ist die Matrizeneinheit 2 mit dem weiteren Matrizengrundträger 2.3, zwei Matrizen 2.1, dem Pneumatikzylinder 2.4.1 und dem Ventil 2.4.1.1 gezeigt. Der Matrizengrundträger 2.2 und der C-förmige Rahmen 4 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.Here is the matrix unit 2 with the further Matrizengrundträger 2.3 , two matrices 2.1 , the pneumatic cylinder 2.4.1 and the valve 2.4.1.1 shown. The matrix base support 2.2 and the C-shaped frame 4 are not shown for reasons of clarity.

Die Matrizen 2.1 sind auf dem weiteren Matrizengrundträger 2.3 senkrecht zur Fügerichtung s nebeneinander angeordnet und werden mittels des weiteren Matrizengrundträgers 2.3 senkrecht zur Fügerichtung s bewegt, wobei diese Bewegbarkeit des weiteren Matrizengrundträgers 2.3 durch einen Doppelpfeil veranschaulicht ist. Zwischen dem weiteren Matrizengrundträger 2.3 und dem Pneumatikzylinder 2.4.1 ist ein Verbindungselement 2.4.1.3 angeordnet, welches mit einer Kolbenstange des Pneumatikzylinders 2.4.1 verbunden ist, z. B. kraftschlüssig verbunden ist, und in Betrachtungsrichtung u-förmig ausgebildet ist. Damit ist eine kompakte Anordnung der Antriebseinheit 2.4 in der Fügevorrichtung 1 möglich. Zudem ist der zusätzlich für die Anordnung der Antriebseinheit 2.4 benötigte Bauraum nicht im Bereich einer Ausladung der Fügevorrichtung 1.The matrices 2.1 are on the further Matrizengrundträger 2.3 arranged perpendicular to the joining direction s next to each other and are by means of the further Matrizengrundträgers 2.3 moved perpendicular to the joining direction s, this mobility of the other Matrizengrundträgers 2.3 is illustrated by a double arrow. Between the further matrix base support 2.3 and the pneumatic cylinder 2.4.1 is a connecting element 2.4.1.3 arranged, which with a piston rod of the pneumatic cylinder 2.4.1 is connected, for. B. is positively connected, and is formed in the viewing direction U-shaped. This is a compact arrangement of the drive unit 2.4 in the joining device 1 possible. In addition, the addition of the arrangement of the drive unit 2.4 Required space not in the region of a projection of the joining device 1 ,

4 zeigt eine Schnittdarstellung des Pneumatikzylinders 2.4.1 und einem Abschnitt des Matrizengrundträgers 2.2. 4 shows a sectional view of the pneumatic cylinder 2.4.1 and a portion of the matrix base 2.2 ,

Der Pneumatikzylinder 2.4.1 ist hierbei kraftschlüssig mittels Befestigungselementen 2.5, z. B. Schrauben, mit dem Matrizengrundträger 2.2 befestigt und somit gemeinsam mit dem C-förmigen Rahmen 4 fest gegenüber dem weiteren Matrizengrundträger 2.3.The pneumatic cylinder 2.4.1 is in this case non-positively by means of fasteners 2.5 , z. As screws, with the Matrizengrundträger 2.2 attached and thus together with the C-shaped frame 4 firmly opposite the other Matrizengrundträger 2.3 ,

5 zeigt eine alternative Ausführungsform der Antriebseinheit 2.4 in einer Draufsicht, bei der die Betrachtungsrichtung parallel zur Fügerichtung s ist. 5 shows an alternative embodiment of the drive unit 2.4 in a plan view, in which the viewing direction is parallel to the joining direction s.

Die Linearführung der Antriebseinheit 2.4 ist als ein Zahnstangengetriebe 2.4.2 ausgebildet, welches mit einem nicht dargestellten Schrittmotor und somit elektromechanisch angetrieben wird. Das Zahnstangengetriebe 2.4.2 umfasst eine Zahnstange 2.4.2.1 mit einer Reihe von Zähnen, in die ein Zahnrad 2.4.2.2 greift. In bekannter Weise bewegt sich das Zahnrad 2.4.2.2 rotatorisch relativ zur Zahnstange 2.4.2.1, wobei die Drehachse des Zahnrads 2.4.2.2 senkrecht zu einer Verschieberichtung der Zahnstange 2.4.2.1 ist. Die Verschieberichtung der Zahnstange 2.4.2.1 ist ebenfalls senkrecht zur Fügerichtung s und ist mit einem Doppelpfeil veranschaulicht.The linear guide of the drive unit 2.4 is as a rack and pinion gear 2.4.2 formed, which is driven by a stepper motor, not shown, and thus electromechanically. The rack and pinion gear 2.4.2 includes a rack 2.4.2.1 with a set of teeth, into which a gear 2.4.2.2 attacks. In known manner, the gear moves 2.4.2.2 rotatory relative to the rack 2.4.2.1 where the axis of rotation of the gear 2.4.2.2 perpendicular to a direction of displacement of the rack 2.4.2.1 is. The direction of displacement of the rack 2.4.2.1 is also perpendicular to the joining direction s and is illustrated by a double arrow.

Die Antriebseinheit 2.4 kann alternativ auch einen mechanisch gekoppelten Läufer, eine hydraulische oder elektrische Komponente aufweisen.The drive unit 2.4 Alternatively, it may also have a mechanically coupled rotor, a hydraulic or electrical component.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102011122093 A1 [0002]
EP 1467836 B1 [0003]

Claims

Joining device ( 1 ) for joining at least two joining parts with - a die unit ( 2 ), comprising a stationary matrix base support ( 2.2 ) and at least one die ( 2.1 ), and - a stamp ( 3 ), which relative to the die unit ( 2 .) Is translationally movable in a joining direction (s), characterized in that the die unit ( 2 ) another matrix basic carrier ( 2.3 ) which is connected to the stationary matrix base ( 2.2 ) and by means of a drive unit comprising a linear guide ( 2.4 ) relative to the stationary matrix base support ( 2.2 ) is movable perpendicular to the joining direction (s), wherein - on a the stamp ( 3 ) facing surface of the further Matrizengrundträgers ( 2.3 ) a plurality of matrices ( 2.1 ) is arranged and - by means of the drive unit ( 2.4 ) in each case one depending on the joining parts die ( 2.1 ) in a stamp ( 3 ) opposite position can be arranged.

Joining device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the linear guide of the drive unit ( 2.4 ) as a pneumatic cylinder ( 2.4.1 ) is trained.

Joining device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the linear guide of the drive unit ( 2.4 ) as a stepper motor driven rack gear ( 2.4.2 ) is trained.

Joining device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the matrices ( 2.1 ) on the further matrix basic carrier ( 2.3 ) are positioned side by side perpendicular to the joining direction (s).