DE102017209020A1 - Joining device and method for operating a joining device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Fügevorrichtung mit einem Fügewerkzeug (70), das ein Betätigungselement (15) aufweist, mittels welchem ein Fügeelement (20), das in dem Fügewerkzeug (70) gehalten wird, in wenigstens ein Bauteil einbringbar ist, wobei das Fügewerkzeug (70) einen ersten Teil (70.1) und einen zweiten Teil (70.2) aufweist, wobei der erste Teil (70.1) das Betätigungselement (15) umfasst, wobei der zweite Teil (70.2) relativ zu dem ersten Teil (70.1) beweglich ist und in eine erste Stellung (S1) und in eine davon verschiedene, zweite Stellung relativ zu dem ersten Teil (70.1) bringbar ist, wobei in der ersten Stellung (S1) das Fügeelement (20) in den zweiten Teil (70.2) einbringbar ist, und wobei in der zweiten Stellung das in dem zweiten Teil (70.2) befindliche Fügeelement (20) mittels des Betätigungselements (15) in das wenigstens eine Bauteil einbringbar ist, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Fügevorrichtung. The invention relates to a joining device with a joining tool (70) which has an actuating element (15) by means of which a joining element (20) held in the joining tool (70) can be introduced into at least one component, wherein the joining tool (70 ) has a first part (70.1) and a second part (70.2), wherein the first part (70.1) comprises the actuating element (15), wherein the second part (70.2) is movable relative to the first part (70.1) and into one first position (S 1 ) and in a different, second position relative to the first part (70.1) can be brought, wherein in the first position (S 1 ), the joining element (20) in the second part (70.2) can be introduced, and wherein, in the second position, the joining element (20) located in the second part (70.2) can be introduced into the at least one component by means of the actuating element (15), and a method for operating such a joining device.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fügevorrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Fügevorrichtung.The present invention relates to a joining device and a method for operating a joining device.
Stand der TechnikState of the art
Fügeverfahren wie Nietverfahren dienen zum Verbinden wenigstens zweier in einem Verbindungsbereich insbesondere eben ausgebildeter Bauteile (Fügepartner). Ein Stanznietverfahren zeichnet sich beispielsweise dadurch aus, dass ein Vorlochen der miteinander zu verbindenden Bauteile nicht erforderlich ist. Vielmehr wird ein Niet als Fügeelement mittels eines Fügewerkzeugs, das einen Stempel umfasst, in die wenigstens zwei Bauteile eingedrückt, wobei durch einen entsprechend geformten Gegenhalter, bspw. in Form einer Matrize, der mit dem Fügewerkzeug zusammenwirkt, sichergestellt werden kann, dass der Niet oder die Bauteile sich in einer bestimmten Art und Weise verformen, um eine kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen den Bauteilen herzustellen.Joining methods, such as riveting methods, are used to join at least two components that are particularly flat in a connection region (joint partner). A punch riveting method is characterized, for example, by the fact that pre-punching of the components to be joined together is not required. Rather, a rivet as a joining element by means of a joining tool, which includes a stamp, pressed into the at least two components, which can be ensured by a correspondingly shaped counter-holder, for example. In the form of a die, which cooperates with the joining tool, that the rivet or the components deform in a particular manner to produce a positive and positive connection between the components.
Weiterhin ist bspw. aus der
Als weitere Fügeverfahren sind beispielsweise Schraubverfahren zu nennen, bei denen mittels eines Fügewerkzeugs, das beispielsweise eine Schraubspindel umfasst, Schrauben als Fügeelemente in ein Bauteil oder zwei oder mehr zu verbindende Bauteile eingebracht werden können.Examples of further joining methods include screwing methods in which screws can be introduced as joining elements into one component or two or more components to be connected by means of a joining tool which, for example, comprises a screw spindle.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Erfindungsgemäß werden eine Fügevorrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Fügevorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a joining device and a method for operating a joining device with the features of the independent patent claims are proposed. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims and the following description.
Eine erfindungsgemäße Fügevorrichtung weist ein Fügewerkzeug auf, welches wiederum ein Betätigungselement wie beispielsweise einen Stempel aufweist. Mittels des Betätigungselements ist dann ein Fügeelement, das in dem Fügewerkzeug gehalten wird, in wenigstens ein Bauteil einbringbar. Als Fügewerkvorrichtung kommt hierbei insbesondere eine Stanznietvorrichtung, besonders bevorzugt eine solche mit einem Schwingungserzeuger, beispielsweise einem Ultraschall-Generator, in Betracht. Denkbar sind jedoch auch andere Fügevorrichtungen, wie sie beispielsweise eingangs erwähnt wurden.A joining device according to the invention has a joining tool, which in turn has an actuating element such as a punch. By means of the actuating element, a joining element, which is held in the joining tool, can then be introduced into at least one component. In particular, a punching rivet device, particularly preferably one with a vibration generator, for example an ultrasound generator, comes into consideration as the joining device. Conceivable, however, are other joining devices, such as those mentioned in the introduction.
Dabei weist das Fügewerkzeug einen ersten Teil und einen zweiten Teil auf, wobei der erste Teil das Betätigungselement umfasst. Der erste Teil kann dabei insbesondere auch fest mit dem Rest der Fügevorrichtung (ggf. außer dem zweiten Teil) verbunden sein, insbesondere (mittelbar) mit einem Rahmen der Fügevorrichtung. Der zweite Teil hingegen muss nicht mit dem zweiten Teil bzw. dem Rest der Fügevorrichtung verbunden sein, jedoch kann dies in bevorzugten Fällen so sein, wie noch näher erläutert wird. Der zweite Teil ist relativ zu dem ersten Teil beweglich und ist in eine erste Stellung und in eine davon verschiedene, zweite Stellung relativ zu dem ersten Teil bringbar. In der ersten Stellung ist das Fügeelement in den zweiten Teil einbringbar, und in der zweiten Stellung ist das in dem zweiten Teil befindliche Fügeelement mittels des Betätigungselements in das wenigstens eine Bauteil einbringbar. Dies bedeutet also, dass das Fügewerkzeug zweiteilig ausgebildet ist, wobei, wenn sich der zweite Teil in der zweiten Stellung, bei der es sich um eine Arbeitsstellung handelt, befindet, ein regulärer Betrieb der Fügevorrichtung möglich ist, d.h. das Fügeelement kann in das oder die Bauteile eingebracht werden. Wenn sich der zweite Teil hingegen in der ersten Stellung, bei der es sich um eine Befüll- oder Ladestellung handelt, befindet, kann das Fügeelement in den zweiten Teil des Fügewerkzeugs eingebracht werden. Das Einbringen des Niets in den zweiten Teil kann auf verschiedene Arten erfolgen, welche nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung sein sollen.In this case, the joining tool has a first part and a second part, wherein the first part comprises the actuating element. The first part may in particular also be firmly connected to the rest of the joining device (possibly except the second part), in particular (indirectly) with a frame of the joining device. The second part, on the other hand, does not have to be connected to the second part or the rest of the joining device, but in preferred cases this may be the case, as will be explained in more detail. The second part is movable relative to the first part and can be brought into a first position and into a different second position relative to the first part. In the first position, the joining element can be introduced into the second part, and in the second position, the joining element located in the second part can be introduced into the at least one component by means of the actuating element. This means, therefore, that the joining tool is formed in two parts, wherein, when the second part is in the second position, which is a working position, a regular operation of the joining device is possible, i. the joining element can be introduced into the component or components. If, however, the second part is in the first position, which is a filling or loading position, the joining element can be introduced into the second part of the joining tool. The introduction of the rivet in the second part can be done in various ways, which should not be the subject of the present invention.
Dabei wird sich zu Nutze gemacht, dass bei einer Fügevorrichtung wie beispielsweise einer Stanznietvorrichtung in aller Regel zwischen dem Fügewerkzeug und einem Rahmen, an dem das Fügewerkzeug in der Regel angeordnet ist, ungenutzter Platz vorhanden ist. Im bevorzugten Fall einer Stanznietvorrichtung als Fügevorrichtung, insbesondere einer solchen mit einem Schwingungserzeuger, der dazu eingerichtet ist, wenigstens eine beim Einbringen des Fügeelements beteiligte Komponente in Schwingung in Schwingung zu versetzen, weist das Fügewerkzeug einen Niederhalter und einen Stempel als Betätigungselement auf, wobei der erste Teil des Fügewerkzeugs einen ersten Teil des Niederhalters und der zweite Teil des Fügewerkzeugs einen zweiten Teil des Niederhalters aufweist. Der zweite Teil des Niederhalters bildet dabei gleichsam ein Mundstück des Fügewerkzeugs. Durch die zweiteilige Bauweise des Fügewerkzeugs kann nun einerseits ein einfaches Einbringen des Fügeelements in das Fügewerkzeug, hier insbesondere in dessen zweiten Teil, und andererseits eine besonders gute Kraftübertragung vom Fügewerkzeug auf die zu fügenden Bauteile erreicht werden. Dies ist insbesondere für den Fall der Stanznietvorrichtung relevant, da hier mittels des Niederhalters die zu fügenden Bauteile in der Regel gegen einen Gegenhalter gedrückt werden.In this case, it is taken advantage of that in a joining device such as a punch riveting usually between the joining tool and a frame on which the joining tool is usually arranged, unused space is available. In the preferred case of a punch riveting device as a joining device, in particular one with a vibration generator, which is adapted to vibrate at least one component involved in introducing the joining element into oscillation, the joining tool has a hold-down device and a punch as an actuating element, wherein the first Part of the joining tool has a first part of the blank holder and the second part of the joining tool has a second part of the blank holder. The second part of the hold-down forms as it were a mouthpiece of the joining tool. Due to the two-part construction of the joining tool, on the one hand, a simple introduction of the joining element into the joining tool, in particular in its second part, and on the other hand a particularly good power transmission from the joining tool to the components to be joined can be achieved. This is especially true for the case the punch riveting relevant because here by means of the blank holder, the components to be joined are usually pressed against a counter-holder.
Hier müssen nun beispielsweise keine seitlichen Öffnungen im Niederhalter vorhanden sein, durch welche das Fügeelement bzw. ein Niet in den Niederhalter eingebracht werden kann. Hierzu müsste beispielsweise ein Profilschlauch oder Ähnliches an den Niederhalter angebracht werden, was zudem auch zu einer größeren Erstreckung des Fügewerkzeugs in Fügerichtung führen würde. Vielmehr kann eine Kraftübertragung auf vollem Umfang des Niederhalters erfolgen und es ist eine kleinere Bauform der Fügevorrichtung bzw. der Stanznietvorrichtung möglich. Ein weiterer Vorteil dabei ist, dass verschiedene Längen des Fügeelements verwendet werden können, wozu bei herkömmlicher, seitlicher Zuführung eine entsprechende Erstreckung der seitlichen Öffnung in dem Fügewerkzeug in Fügerichtung nötig wäre.Here now, for example, no lateral openings in the hold-down device must be present, through which the joining element or a rivet can be introduced into the hold-down device. For this purpose, for example, a profile hose or the like would have to be attached to the hold-down, which would also lead to a greater extension of the joining tool in the joining direction. Rather, a power transmission can take place to the full extent of the hold-down and it is a smaller design of the joining device or the punch riveting possible. Another advantage is that different lengths of the joining element can be used, which would be necessary in conventional, lateral feed a corresponding extent of the lateral opening in the joining tool in the joining direction.
Hinsichtlich möglicher bevorzugter Ausführungsformen, insbesondere bezüglich einer Positionierung oder Anbringung der beiden Teile des Fügewerkzeugs zueinander, sei auf die folgenden Ausführungen verwiesen.With regard to possible preferred embodiments, in particular with respect to a positioning or attachment of the two parts of the joining tool to each other, reference is made to the following statements.
Vorzugsweise ist das Fügeelement in der ersten Stellung von einer Seite des zweiten Teils, die, wenn dieser sich in der zweiten Stellung befindet, dem ersten Teil zugewandt ist, einbringbar. Damit ist einerseits eine besonders einfache Einbringung des Fügeelements möglich, da dies in Richtung der späteren Fügerichtung in Bezug auf den zweiten Teil des Fügewerkzeugs erfolgt. Hinsichtlich einer Halterung bzw. Positionierung des Fügeelements in den zweiten Teil des Fügewerkzeugs sei auf herkömmliche Möglichkeiten verwiesen, die gleichermaßen Anwendung finden können. Beispielsweise sei hierzu auch auf einige Möglichkeiten, wie sie in der Figurenbeschreibung erwähnt werden, verwiesen.Preferably, the joining element in the first position from one side of the second part, which, when it is in the second position, facing the first part, can be introduced. On the one hand a particularly simple introduction of the joining element is possible because this takes place in the direction of the subsequent joining direction with respect to the second part of the joining tool. With regard to a holder or positioning of the joining element in the second part of the joining tool reference is made to conventional options that can equally apply. For example, for this purpose, reference is also made to some possibilities, as mentioned in the description of the figures.
Vorteilhafterweise ist der zweite Teil beweglich mit dem ersten Teil verbunden. Bevorzugt ist hier beispielsweise, dass der zweite Teil derart klappbar mit dem ersten Teil verbunden ist, dass jeweilige Mittelachsen des ersten Teils und des zweiten Teils innerhalb einer gemeinsamen Ebene zueinander bewegbar sind. Insbesondere sollten die beiden Mittelachsen, wenn sich der zweite Teil in der zweiten Stellung befindet, parallel, insbesondere koaxial verlaufen, wohingegen sie einen Winkel einschließen, wenn sich der zweite Teil in der ersten Stellung befindet.Advantageously, the second part is movably connected to the first part. Here, for example, it is preferred that the second part is hingedly connected to the first part such that respective center axes of the first part and the second part are movable relative to each other within a common plane. In particular, when the second part is in the second position, the two central axes should be parallel, in particular coaxial, whereas they enclose an angle when the second part is in the first position.
Ebenso ist es jedoch bevorzugt, wenn der zweite Teil derart schwenkbar mit dem ersten Teil verbunden ist, dass jeweilige Mittelachsen des ersten Teils und des zweiten Teils parallel zueinander bewegbar sind. Insbesondere sollten die beiden Mittelachsen, wenn sich der zweite Teil in der zweiten Stellung befindet, koaxial verlaufen, wohingegen sie zwar parallel, aber nicht koaxial verlaufen, wenn sich der zweite Teil in der ersten Stellung befindet.Likewise, however, it is preferred that the second part is pivotally connected to the first part such that respective center axes of the first part and the second part are movable parallel to one another. In particular, when the second part is in the second position, the two central axes should be coaxial, whereas they are parallel, but not coaxial, when the second part is in the first position.
Beide Ausführungsformen ermöglichen eine einfache Verbringung des zweiten Teils von der ersten Stellung in die zweite Stellung und umgekehrt. Insbesondere können hierzu geeignete Scharniere oder Gelenke oder Ähnliches vorgesehen sein, sodass insbesondere auch eine sehr einfache und genaue Positionierung des zweiten Teils relativ zum ersten Teil, vor allem in der zweiten Stellung, also der Arbeitsstellung, möglich ist.Both embodiments allow easy movement of the second part from the first position to the second position and vice versa. In particular, suitable hinges or joints or the like can be provided for this, so that in particular a very simple and accurate positioning of the second part relative to the first part, especially in the second position, ie the working position, is possible.
Es ist von Vorteil, wenn der zweite Teil und der erste Teil an den Seiten, die zueinander weisen, wenn sich der zweite Teil in der zweiten Stellung befindet, jeweils zueinander passende, mechanische Kodierungen, wie etwa Nut und Feder, Loch und Zapfen und Ähnliches, aufweisen. Auf diese Weise wird die genaue Positionierung des ersten Teils und des zweiten Teils zueinander noch weiter vereinfacht. Zudem wird auf diese Weise ein etwaiger seitlicher Versatz bzw. eine Relativbewegung zueinander, insbesondere während eines Fügevorgangs, vermieden.It is advantageous if the second part and the first part at the sides facing each other, when the second part is in the second position, each mating mechanical coding, such as tongue and groove, hole and pin and the like , exhibit. In this way, the exact positioning of the first part and the second part to each other even further simplified. In addition, a possible lateral offset or a relative movement to one another, in particular during a joining operation, is avoided in this way.
Vorzugsweise weist die Fügevorrichtung weiterhin Verbindungsmittel auf, mittels welchen der zweite Teil mit dem ersten Teil in der zweiten Stellung verbindbar ist. Diese Verbindungsmittel können insbesondere einen Schraubverschluss, einen Schnappverschluss oder einen Bajonettverschluss umfassen. Auch auf diese Weise ist eine besonders stabile Verbindung, insbesondere während eines Fügevorgangs, erreichbar.Preferably, the joining device further comprises connecting means, by means of which the second part is connectable to the first part in the second position. These connecting means may in particular comprise a screw cap, a snap closure or a bayonet closure. Also in this way a particularly stable connection, in particular during a joining operation, can be achieved.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Betreiben einer Fügevorrichtung mit einem Fügewerkzeug, das ein Betätigungselement aufweist, mittels welchem ein Fügeelement, das in dem Fügewerkzeug gehalten wird, in wenigstens ein Bauteil einbringbar ist. Dabei weist das Fügewerkzeug einen ersten Teil und einen zweiten auf, wobei der erste Teil das Betätigungselement umfasst. Bei dieser Fügevorrichtung kann es sich insbesondere um eine erfindungsgemäße Fügevorrichtung, vorzugsweise auch eine Stanznietvorrichtung, handeln. Dabei wird das Fügeelement in den zweiten Teil, wenn dieser sich in einer ersten Stellung relativ zum ersten Teil befindet, eingebracht, und der zweite Teil wird, ausgehend von der ersten Stellung, relativ zu dem ersten Teil bewegt und in eine zweite Stellung relativ zum ersten Teil gebracht. Wenn sich der zweite Teil in der zweiten Stellung befindet, dann wird das Fügeelement mittels des Betätigungselements in das wenigstens eine Bauteil eingebracht. Bevorzugt wird das Fügeelement in der ersten Stellung von einer Seite des zweiten Teils, die, wenn dieser sich in der zweiten Stellung befindet, zugewandt ist, eingebracht.An inventive method is used to operate a joining device with a joining tool having an actuating element, by means of which a joining element which is held in the joining tool, in at least one component can be introduced. In this case, the joining tool has a first part and a second, wherein the first part comprises the actuating element. This joining device may in particular be a joining device according to the invention, preferably also a punch rivet device. The joining element is introduced into the second part when it is in a first position relative to the first part, and the second part is moved, starting from the first position, relative to the first part and to a second position relative to the first part Part brought. When the second part is in the second position, then the joining element is introduced by means of the actuating element in the at least one component. In the first position, the joining element is preferably introduced from one side of the second part which, when the latter is in the second position, faces.
Bezüglich weiterer Vorteile sowie Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sei zur Vermeidung von Wiederholungen auf obige Ausführungen zur erfindungsgemäßen Fügevorrichtung verwiesen. With regard to further advantages and embodiments of the method according to the invention, reference is made to the above statements on the joining device according to the invention in order to avoid repetition.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.The invention is illustrated schematically by means of exemplary embodiments in the drawing and will be described in detail below with reference to the drawing.
Figurenlistelist of figures
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1 zeigt vereinfacht und schematisch eine Fertigungseinrichtung mit einer erfindungsgemäßen Fügevorrichtung in einer bevorzugten Ausführungsform.1 shows simplified and schematically a manufacturing device with a joining device according to the invention in a preferred embodiment. -
2 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Fügevorrichtung, hier als Stanznietvorrichtung, in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform.2 schematically shows a joining device according to the invention, here as a punch riveting device, in a further preferred embodiment. -
3 bis5 zeigen Fügewerkzeuge erfindungsgemäßer Fügevorrichtungen in verschiedenen bevorzugten Ausführungsformen.3 to5 show joining tools according to the invention joining devices in various preferred embodiments. -
6 zeigt verschiedene Möglichkeiten zur Halterung eines Niets in einem Fügewerkzeug einer Stanznietvorrichtung.6 shows various possibilities for holding a rivet in a joining tool of a punch riveting device.
Detaillierte Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing
In
Die Fertigungseinrichtung
Weiterhin ist eine Recheneinheit
In
Die Stanznietvorrichtung
Wie hier bereits angedeutet, weist das Fügewerkzeug
Auf der dem Stempel
Der Niet
Der Stempel
Bei dem Antrieb
In den
In der hier gezeigten ersten Stellung
Weiterhin sind am ersten Teil
Wie beispielsweise auch anhand der
In
In
In
In
In
In
In
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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