DE102017205659A1 - PUNCHING DEVICE FOR SETTING A PUNCH WITH A VIBRATOR SUPPORTING A STAMPING POWER, AND METHOD OF PUNCHING WITH A PUNCHING PUNCH - Google Patents
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Abstract
Es ist eine Stanznietvorrichtung (2A; 2B; 2C; 2D) zum Stanznieten mit einer eine Stempelkraft (F1; F1, F2) unterstützenden Schwingung (S) und ein Verfahren zum Stanznieten mit einer solchen Stanznietvorrichtung (2A; 2B; 2C; 2D) bereitgestellt. Die Stanznietvorrichtung (2A; 2B; 2C; 2D) umfasst eine Schwingungserzeugungseinrichtung (21) zur Erzeugung der Schwingung (S), welche die Stempelkraft (F1; F1, F2) beim Setzen des Stanzniets (5) in das mindestens eine Bauteil (6; 6, 7) unterstützt, und eine Nietaufnahme (70) zum Aufnehmen des Stanzniets (5), um den Stanzniet (5) zum Stanznieten an eine Seite des mindestens einen Bauteils (6; 6, 7) zuzuführen, wobei die Schwingungserzeugungseinrichtung (21) und die Nietaufnahme (70) derart angeordnet sind, dass die Einleitung der Schwingung (S) zum Stanznieten von einer anderen Seite des mindestens einen Bauteils (6; 6, 7) her erfolgt als der Stanzniet (5) von der Nietaufnahme (70) zum Stanznieten an das mindestens eine Bauteil (6; 6, 7) zugeführt wird. There is provided a punch riveting apparatus (2A; 2B; 2C; 2D) for punch riveting with vibration (S) assisting a punch force (F1; F1, F2) and a method of punch riveting with such a punch riveting apparatus (2A; 2B; 2C; 2D) , The punch riveting apparatus (2A; 2B; 2C; 2D) comprises a vibration generating means (21) for generating the vibration (S) which controls the punching force (F1; F1, F2) when setting the punch rivet (5) into the at least one component (6; 6, 7), and a rivet receptacle (70) for receiving the punch rivet (5) for feeding the punch rivet (5) for punch riveting to one side of the at least one component (6; 6, 7), wherein the vibration generating means (21) and the rivet receptacle (70) are arranged such that the initiation of the oscillation (S) for punch riveting from another side of the at least one component (6, 6, 7) takes place from the rivet receptacle (70) to the punch rivet (5) Punch rivets to the at least one component (6, 6, 7) is supplied.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Stanznietvorrichtung zum Setzen eines Stanzniets mit einer eine Stempelkraft unterstützenden Schwingung, die insbesondere eine Ultraschallschwingung ist, und ein Verfahren zum Stanznieten mit einer solchen Stanznietvorrichtung, bei welcher eine raumsparende Zuführung eines Stanzniets zu der Stanznietvorrichtung vorgesehen ist.The present invention relates to a punch riveter for setting a punch rivet with a punch force assisting vibration, which is particularly an ultrasonic vibration, and a method of punch riveting with such a punch riveting apparatus in which a space-saving feeding of a punch rivet to the punch riveting apparatus is provided.
Eine Stanznietvorrichtung wird zum Verbinden von mindestens einem Bauteil mit einem Stanzniet verwendet. Hierbei werden entweder die beiden Enden eines Bauteils mit Hilfe eines Stanzniets oder mehrerer Stanznieten aneinander befestigt. Alternativ können mit einem Stanzniet auch zwei oder mehr Bauteile aneinander befestigt werden.A punch riveting apparatus is used for connecting at least one component with a punch rivet. Here, either the two ends of a component by means of a punch rivet or more punch rivets are attached to each other. Alternatively, two or more components can be fastened together with a punch rivet.
Je nach Material des Bauteils oder der Bauteile sind beim Stanznieten sehr hohe Prozesskräfte aufzubringen, um den Stanzniet richtig zu setzen. Zur Senkung des dadurch verursachten Energiebedarfs beim Betrieb der Anlage und zur Reduktion der Fügekräfte, kommt mittlerweile beim Stanznieten in einigen Fällen eine Ultraschallunterstützung zum Einsatz. Als Ergebnis davon wird die Stanznietvorrichtung kleiner, schlanker und leichter, was wiederum eine bessere Zugänglichkeit zu einem zu bearbeitenden Bauteilflansch oder einer Fügestelle zur Folge hat. Außerdem kommt es zu einer Verbesserung eines Einschneid-/Trennprozesses, einer Reduktion von Delaminationen beim Stanznieten, konkret beim Durchtrennen, von Faserverbundwerkstoffen und es ist eine Erweiterung des nietbaren Materialspektrums möglich. Darüber hinaus ergeben sich Kostenvorteile, wie beispielsweise geringere Verbrauchskosten für den Betreiber der Stanznietvorrichtung mit Ultraschallunterstützung. Insbesondere wird ein Verbau von kostengünstigeren Hilfsfügelementen aus Edelstahl ermöglicht. Außerdem ziehen die genannten Vorteile auch geringere Anlagenkosten nach sich, da für die leichtere Stanznietvorrichtung eine Verwendung von Robotern mit geringerer Traglast, möglicherweise aus Standardrobotertraglastklassen, möglich wird.Depending on the material of the component or components, very high process forces must be applied during punch riveting in order to set the punch rivet correctly. To reduce the energy consumption caused thereby during the operation of the system and to reduce the joining forces, in the meantime punching riveting in some cases an ultrasonic support is used. As a result, the punch riveting apparatus becomes smaller, slimmer, and lighter, which in turn results in better accessibility to a component flange or joint to be machined. In addition, there is an improvement of a Einschneid- / separation process, a reduction of delamination in the punch riveting, concretely in the cutting, of fiber composites and it is an extension of the rivetable material spectrum possible. In addition, there are cost advantages, such as lower consumption costs for the operator of the punch riveter with ultrasonic support. In particular, a shoring of cheaper stainless steel auxiliary feet is made possible. In addition, the advantages mentioned also entail lower equipment costs, since it is possible for the lighter punch riveting apparatus to use robots with a lower payload, possibly from standard robotic load classes.
Ein Fügen von Bauteilen wird jedoch oft auch an Stellen gefordert, die für Fügewerkzeuge schwer zugänglich sind, wie beispielsweise das Innere eines Gehäuses. Trotz aller zuvor genannten Vorteile des Stanznietens mit Ultraschallunterstützung sind je nach Anwendungsfall für derartige schwer zugängliche Stellen oder Positionen bisher keine Lösungen verfügbar.However, joining of components is often also required at locations which are difficult to access for joining tools, such as the interior of a housing. Despite all the above-mentioned advantages of the punch rivet with ultrasound support, depending on the application, no solutions are available for such hard-to-reach areas or positions.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Stanznietvorrichtung zum Setzen eines Stanzniets mit einer eine Stempelkraft unterstützenden Schwingung und ein Verfahren zum Stanznieten mit einer solchen Stanznietvorrichtung bereitzustellen, mit welchen die zuvor genannten Probleme gelöst werden können. Insbesondere sollen eine Stanznietvorrichtung und ein Verfahren zum Stanznieten bereitgestellt werden, bei welchen sich auch an räumlich schwer zugänglichen Stellen an einem Bauteil und für Fügeverbindungen zwischen Leichtbauwerkstoffen aus unterschiedlichen Materialien qualitativ hochwertige Fügeverbindungen herstellen lassen.Therefore, it is an object of the present invention to provide a punch riveter for setting a punch rivet with a punch force assisting vibration and a method of punch riveting with such a punch riveting apparatus with which the above-mentioned problems can be solved. In particular, a punch riveting and a method for punch rivets are to be provided in which can be produced at different locations difficult to access locations on a component and for joints between lightweight materials made of different materials high-quality joint connections.
Diese Aufgabe wird durch eine Stanznietvorrichtung zum Setzen eines Stanzniets mit einer eine Stempelkraft unterstützenden Schwingung nach Patentanspruch 1 gelöst. Die Stanznietvorrichtung hat eine Schwingungserzeugungseinrichtung zur Erzeugung der Schwingung, welche die Stempelkraft beim Setzen des Stanzniets in das mindestens eine Bauteil unterstützt, und eine Nietaufnahme zum Aufnehmen des Stanzniets, um den Stanzniet zum Stanznieten an eine Seite des mindestens einen Bauteils zuzuführen, wobei die Schwingungserzeugungseinrichtung und die Nietaufnahme derart angeordnet sind, dass die Einleitung der Schwingung zum Stanznieten von einer anderen Seite des mindestens einen Bauteils her erfolgt als der Stanzniet von der Nietaufnahme zum Stanznieten an das mindestens eine Bauteil zugeführt wird.This object is achieved by a punch riveter for setting a punch rivet with a vibration supporting a punch force according to
Die beschriebene Stanznietvorrichtung ist derart ausgestaltet, dass eine sehr raumsparende Zuführung der Stanznieten zu der Stanznietvorrichtung vorgesehen ist. Dadurch baut die Stanznietvorrichtung noch kleiner, kompakter oder schlanker als bisher. Dadurch entsteht der große Vorteil, dass Stanznieten nicht nur an sehr schwer zugänglichen Positionen an einem Bauteil setzbar sind sondern sogar von innen nach außen, auch wenn das Werkzeug nur von außen an die Fügestelle ansetzbar ist.The described punch riveting apparatus is designed such that a very space-saving supply of the punch rivets to the punch riveting apparatus is provided. As a result, the punch riveting device builds even smaller, more compact or slimmer than before. This results in the great advantage that punch rivets can be placed not only in very difficult to access positions on a component but even from the inside out, even if the tool can only be attached from the outside to the joint.
Noch ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Stanznietvorrichtung derart aufgebaut ist, dass Kraftzuführungssystem und Ultraschall-Erzeuger getrennt sind und sich dadurch beim Stanznietsetzen nicht gegenseitig stören oder behindern oder beeinflussen können. Dadurch können Schäden von beispielsweise den Ultraschallschwingungen auf das Antriebssystem vermieden werden. Dadurch wird die Lebensdauer der Komponenten der Stanznietvorrichtung erhöht.Yet another advantage is that the punch riveting apparatus is constructed such that the power supply system and ultrasound generator are separated and thus can not interfere or interfere with each other during punch riveting. As a result, damage to, for example, the ultrasonic vibrations to the drive system can be avoided. This increases the life of the components of the punch riveting device.
Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Stanznietvorrichtung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.Advantageous further embodiments of the punch riveting apparatus are specified in the dependent claims.
Gemäß einer Ausführungsvariante hat die Stanznietvorrichtung zudem einen ersten Stempel zum Aufbringen einer ersten Stempelkraft beim Setzen des Stanzniets in das mindestens eine Bauteil beim Stanznieten, wobei die Schwingungserzeugungseinrichtung derart angeordnet ist, dass die Einleitung der Schwingung zum Stanznieten von der gleichen Seite des mindestens einen Bauteils her erfolgt wie die Einleitung der ersten Stempelkraft mit dem ersten Stempel.According to one embodiment, the punch riveting device also has a first punch for applying a first punching force when setting the punch rivet in the at least one component during punch riveting, wherein the vibration generating device is arranged such that the Initiation of the oscillation for punch riveting from the same side of the at least one component forth as the initiation of the first punch force with the first punch.
Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante ist die Nietaufnahme als zweiter Stempel ausgeführt, über welchen beim Stanznieten einer Stempelkraft in den Stanzniet eingeleitet wird.According to a further embodiment variant, the rivet receptacle is designed as a second punch, over which a ram force is introduced into the punch rivet during punch riveting.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Halteeinrichtung vorgesehen zum Halten der Nietaufnahme in einem vorbestimmten Abstand von dem ersten Stempel derart, dass das mindestens eine Bauteil zwischen die Nietaufnahme und den ersten Stempel aufnehmbar ist, und wobei die Halteeinrichtung ausgestaltet ist, die Nietaufnahme und den ersten Stempel beim Stanznieten relativ zueinander zu bewegen. Hierbei kann die Halteeinrichtung zum Bewegen von Nietaufnahme und erstem Stempel beim Stanznieten relativ zueinander teleskopartig verfahrbar sein.In an advantageous embodiment, a holding device is provided for holding the rivet receptacle at a predetermined distance from the first punch such that the at least one component can be received between the rivet receptacle and the first punch, and wherein the holding device is configured, the rivet receptacle and the first punch to move relative to each other during punch riveting. Here, the holding device for moving Nietaufnahme and first punch during punch riveting relative to each other can be moved telescopically.
Die Stanznietvorrichtung ist zudem mit einer Matrize ausstattbar, die ausgestaltet ist, beim Stanznieten den Stanzniet in dem mindestens einen Bauteil aufzuspreizen und derart angeordnet ist, dass die Einleitung der Schwingung zum Stanznieten von der gleichen Seite des mindestens einen Bauteils her erfolgt wie die Matrize an das mindestens eine Bauteil angesetzt wird.The punch riveting apparatus is also equipped with a die which is designed to spread the punch rivet in the at least one component during punch riveting and is arranged such that the initiation of the oscillation for punch riveting takes place from the same side of the at least one component as the female die at least one component is attached.
Die zuvor beschriebene Stanznietvorrichtung kann Teil einer Anlage zur Behandlung von Gegenständen sein wobei die Stanznietvorrichtung zum Stanznieten von mindestens einem Bauteil vorgesehen ist, das zur Bildung von mindestens einem der Gegenstände vorgesehen ist.The punch riveting apparatus described above may be part of an apparatus for treating objects, wherein the punch riveting apparatus is provided for the punch riveting of at least one component which is provided for the formation of at least one of the objects.
Möglicherweise ist die Anlage zur Fertigung von Fahrzeugrohkarossen oder elektrischen Geräten als Gegenstände ausgestaltet ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Stanznietvorrichtung zur Verbindung eines Bauteils, das in mindestens einem Bereich aus einem faserverstärkten Kunststoff gefertigt ist, mit einem Bauteil vorgesehen ist, das in mindestens einem Bereich aus einem Metall gefertigt ist.Possibly, the system is designed for the production of vehicle bodies or electrical equipment as objects. Alternatively or additionally, the punch riveting device for connecting a component, which is made in at least one region made of a fiber-reinforced plastic, is provided with a component which is made in at least one region of a metal.
Die Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zum Stanznieten mit einer Stanznietvorrichtung nach Patentanspruch 9 gelöst. Die Stanznietvorrichtung hat eine Schwingungserzeugungseinrichtung zur Erzeugung einer Schwingung aufweist, welche die Stempelkraft beim Setzen des Stanzniets in das mindestens eine Bauteil unterstützt, und eine Nietaufnahme zum Aufnehmen des Stanzniets aufweist. Das Verfahren hat den Schritt: Zuführen, mit der Nietaufnahme, des Stanzniets zum Stanznieten an eine Seite des mindestens einen Bauteils, und Einleiten, mit der Schwingungserzeugungseinrichtung, der Schwingung zum Stanznieten von einer anderen Seite des mindestens einen Bauteils her als der Stanzniet von der Nietaufnahme zum Stanznieten an das mindestens eine Bauteil zugeführt ist.The object is also achieved by a method for punch riveting with a punch riveting apparatus according to claim 9. The punch riveting apparatus has a vibration generating means for generating a vibration which assists the punching force in setting the punch rivet in the at least one member, and has a rivet receiving means for receiving the punch rivet. The method includes the step of feeding, with the rivet receiving, the punch rivet for punch riveting to one side of the at least one component, and introducing, with the vibrator, the oscillation for punch riveting from another side of the at least one component than the rivet of the rivet receptacle for punching rivets is supplied to the at least one component.
Das Verfahren erzielt die gleichen Vorteile, wie sie zuvor in Bezug auf die Stanznietvorrichtung genannt sind. Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.The method achieves the same advantages as previously mentioned with respect to the punch riveting apparatus. Advantageous further embodiments are specified in the dependent claims.
Gemäß speziellen Ausgestaltungen kann bei dem Schritt des Einleitens der Schwingung zudem eine erste Stempelkraft von der gleichen Seite des mindestens einen Bauteils her erfolgen wie die Einleitung der Schwingung zum Stanznieten und/oder eine zweite Stempelkraft von der anderen Seite des mindestens einen Bauteils her erfolgen als die Einleitung der Schwingung zum Stanznieten.According to specific embodiments, in the step of introducing the oscillation, a first stamping force may also be produced from the same side of the at least one component as the initiation of the oscillation for punch riveting and / or a second stamping force from the other side of the at least one component Initiation of the oscillation for punch riveting.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.Further possible implementations of the invention also include not explicitly mentioned combinations of features or embodiments described above or below with regard to the exemplary embodiments. The skilled person will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the invention.
Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
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1 bis4 jeweils eine schematische Ansicht von verschiedenen Prozesszuständen in einer Anlage beim Durchführen eines Stanznietverfahrens mit einer Stanznietvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; -
5 eine vereinfachte Schnittansicht einer umgebauten Stanznietvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel; -
6 eine vereinfachte Schnittansicht einer Stanznietvorrichtung gemäß einer Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels; -
7 eine vereinfachte Schnittansicht einer Stanznietvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und -
8 eine vereinfachte Schnittansicht einer Stanznietvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
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1 to4 in each case a schematic view of different process states in a system when performing a punch riveting method with a punch riveting apparatus according to a first embodiment; -
5 a simplified sectional view of a converted punch riveting apparatus according to the first embodiment; -
6 a simplified sectional view of a punch riveting apparatus according to a modification of the first embodiment; -
7 a simplified sectional view of a punch riveting apparatus according to a second embodiment; and -
8th a simplified sectional view of a punch riveting apparatus according to a third embodiment.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals, unless stated otherwise.
Die Stanznietvorrichtung
Vorzugsweise ist mit dem ersten und zweiten Bauteil
Der Stanzniet kann bei den genannten Werkstoffen vorzugsweise aus Edelstahl oder aus V2A-Stahl oder aus V4A-Stahl gefertigt sein. Die genannten Materialien tragen mit dazu bei, dass beim Setzen der Stanzniet
In
In
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden, wenn der Stanzniet
Die Stanznietvorrichtung
Die Stanznietvorrichtung
Die zuvor beschriebene Ausgestaltung der Stanznietvorrichtung
Über den Stempel
Die Stanznietvorrichtung
Um den Stanzniet
Somit wird der Stanzniet
Im Unterschied zu der zuvor beschriebenen Ausführung ist die Stanznietvorrichtung
Ansonsten wird das Stanznietverfahren auf die gleiche Weise ausgeführt, wie zuvor in Bezug auf die Stanznietvorrichtung
Für die weiteren Merkmale der Stanznietvorrichtung
Im Unterschied zu der zuvor beschriebenen Ausführung ist bei der Stanznietvorrichtung
Hierfür sind wieder der Konverter
Für die weiteren Merkmale der Stanznietvorrichtung
Im Unterschied zu der zuvor beschriebenen Ausführung wird keine erste Stempelkraft
Hierfür sind wieder und der Konverter
Für die weiteren Merkmale der Stanznietvorrichtung
Über den Stempel
Aufgrund der zuvor beschriebenen Ausgestaltung findet eine beidseitige Kraft/Weg-Zustellung statt. Die Stanznietvorrichtung
Für die weiteren Merkmale der Stanznietvorrichtung
Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der Anlage
Die in den Figuren dargestellten Teile sind schematisch dargestellt und können in der genauen Ausgestaltung von den in den Figuren gezeigten Formen abweichen, solange deren zuvor beschriebenen Funktionen gewährleistet sind.The parts shown in the figures are shown schematically and may differ in the exact embodiment of the shapes shown in the figures, as long as their functions described above are guaranteed.
Die Stanznietvorrichtungen
Außerdem ist es möglich, dass die Stanznietvorrichtung
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