DE102017215971A1

DE102017215971A1 - Set unit for a punch riveting apparatus, punch riveting apparatus and method for operating a punch riveting apparatus

Info

Publication number: DE102017215971A1
Application number: DE102017215971.5A
Authority: DE
Inventors: Florian Woelke; Armin Karle; Steven Maul; Joachim Appel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-09-11
Filing date: 2017-09-11
Publication date: 2019-03-14

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Setzeinheit (70) für eine Stanznietvorrichtung, in welcher Setzeinheit (70) ein Niet (20) gehalten werden kann, mit einem Stempel (15), mittels welchem der Niet (20) mit Kraft beaufschlagbar und in einem Nietvorgang in wenigstens ein Bauteil (11, 12) einbringbar ist, wobei eine Haltevorrichtung (80) mit Haltemitteln (84) und einem Betätigungselement (83) vorgesehen ist, die von einer Grund-Stellung (P), in welcher der Niet (20) in die Haltevorrichtung (80) einbringbar und darin durch die Haltemittel (84) fixierbar ist, in eine Freigabe-Stellung, in welcher der Niet (20) in der Haltevorrichtung (80) durch die Haltemittel (84) nicht fixierbar ist, durch Bewegung des Betätigungselements (83) verbringbar ist, indem die Haltemittel (84) aus einem für den Stempel (15) vorgesehenen Bewegungsbereich (B) heraus bewegt werden, sowie eine Stanznietvorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer Stanznietvorrichtung.The invention relates to a setting unit (70) for a punch riveting device, in which setting unit (70) a rivet (20) can be held, with a punch (15), by means of which the rivet (20) can be acted upon with force and in a riveting operation in at least a component (11, 12) can be introduced, wherein a holding device (80) with holding means (84) and an actuating element (83) is provided, which from a basic position (P), in which the rivet (20) in the holding device (80) insertable and therein by the holding means (84) is fixable, in a release position in which the rivet (20) in the holding device (80) by the holding means (84) is not fixed by movement of the actuating element (83 ) can be moved by the holding means (84) are moved out of a provided for the punch (15) movement range (B) out, and a punch riveting and a method for operating a punch riveting.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Setzeinheit für eine Stanznietvorrichtung, eine Stanznietvorrichtung mit einer solchen Setzeinheit sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Stanznietvorrichtung.The present invention relates to a setting unit for a punch riveting apparatus, a punch riveting apparatus with such a setting unit, and a method for operating a punch riveting apparatus.

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, serve for connecting at least two components which are in particular flat in a connecting region (joining 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 EP 2 318 161 B1 ein sog. Ultraschall-Stanznietverfahren bekannt, bei dem ein Schwingungserzeuger, wie bspw. ein Ultraschall-Generator verwendet wird, um ein oder mehrere Komponenten beim Verbinden der Bauteile in Schwingung zu versetzen. Durch diese Schwingung wird beispielsweise die aufzuwendende Kraft zum Eindrücken des Niets reduziert.Furthermore, for example, from the EP 2 318 161 B1 a so-called ultrasonic punch riveting method in which a vibration generator, such as an ultrasonic generator, is used to cause one or more components to vibrate when connecting the components. By this vibration, for example, the force to be applied for pressing the rivet is reduced.

Bei Nietverfahren ist es für einen automatisierten Betrieb in der Regel nötig, eine Zuführung der Niete, und insbesondere eine einfache Aufnahme dieser Niete in die Nietvorrichtung zu gewährleisten.In riveting, it is usually necessary for automated operation, to ensure a supply of rivets, and in particular a simple inclusion of these rivets in the riveting device.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß werden eine Setzeinheit, eine Stanznietvorrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Stanznietvorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a setting unit, a punch riveting apparatus and a method for operating a punch riveting apparatus with the features of the independent patent claims are proposed. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims and the following description.

Die Erfindung geht aus von einer Setzeinheit, die für eine Stanznietvorrichtung vorgesehen ist bzw. die zur Verwendung mit einer Stanznietvorrichtung dient. In der Setzeinheit kann dabei ein Niet gehalten werden und sie weist einen Stempel auf, mittels welchem der Niet mit Kraft beaufschlagbar und in einem Nietvorgang in wenigstens ein Bauteil, vorzugsweise wenigstens zwei Bauteile, einbringbar ist. Bei Verwendung mit einer Stanznietvorrichtung ist hierzu in aller Regel ein Gegenhalter, beispielsweise in Form einer Matrize, vorgesehen, gegen den die Bauteile dann gedrückt werden.The invention is based on a setting unit which is provided for a punch riveting device or which serves for use with a punch riveting device. In the setting unit, a rivet can be held and it has a stamp, by means of which the rivet can be acted upon by force and in a riveting operation in at least one component, preferably at least two components, can be introduced. When used with a punch rivet device for this purpose usually a counter-holder, for example in the form of a die, provided, against which the components are then pressed.

Eine Möglichkeit der Zuführung und Aufnahme im Falle von Stanznietvorrichtungen, auch bei manueller Verarbeitung, ist nun beispielsweise die Verwendung eines Gurts oder Ähnlichem, in dem mehrere Niete in einer vordefinierten Position gehalten werden und in einer Reihe angeordnet sind. Ein solcher Gurt kann dann entsprechend durch die Setzeinheit geführt werden, sodass beispielsweise nach jedem Nietvorgang ein neuer Niet vor dem Stempel platziert wird. Eine Gurtnachführung kann dabei beispielsweise mit der Bewegung der Setzeinheit gekoppelt oder auch separat vorgenommen werden.One way of feeding and receiving in the case of punch riveting devices, even with manual processing, is now, for example, the use of a belt or the like, in which a plurality of rivets are held in a predefined position and arranged in a row. Such a belt can then be guided in accordance with the setting unit, so that, for example, after each riveting a new rivet is placed in front of the stamp. A Gurtnachführung can be coupled, for example, with the movement of the setting unit or made separately.

Eine weitere Möglichkeit, insbesondere bei größeren Serien und bei automatischer Verarbeitung, ist die Zuführung der Niete über einen Profilschlauch oder Ähnlichem. In einem solchen Profilschlauch können Niete in einer vordefinierten Ausrichtung geführt werden. Der Profilschlauch kann dann an einer geeigneten Stelle in der Setzeinheit angebunden werden, sodass für einen Nietvorgang jeweils ein Niet in der gewünschten Position zugeführt bzw. in die Setzeinheit eingesetzt werden kann.Another possibility, especially for larger series and automatic processing, is the supply of rivets on a profile hose or the like. In such a profile tube rivets can be performed in a predefined orientation. The profile hose can then be connected at a suitable location in the setting unit, so that in each case a rivet can be fed into the desired position or inserted into the setting unit for a riveting operation.

Nachdem der Niet in die Setzeinheit eingebracht wurde, ist es in der Regel nötig, den Niet auch in der Setzeinheit zu halten, bis der Niet beim anschließenden Nietvorgang auf ein Bauteil aufsetzt. Die Setzeinheit bzw. das Fügewerkzeug weist hierbei neben dem Stempel in der Regel einen sog. Niederhalter auf, der den Stempel umgibt und der Führung des Niets beim Nietvorgang dient. Der Niederhalter setzt dabei in der Regel auf dem Bauteil auf, während der Stempel relativ zum Niederhalter bewegt wird, um den Niet in die Bauteile einzudrücken.After the rivet has been introduced into the setting unit, it is generally necessary to hold the rivet in the setting unit until the rivet touches a component during the subsequent riveting operation. In addition to the stamp, the setting unit or the joining tool generally has a so-called hold-down, which surrounds the stamp and serves to guide the rivet during the riveting process. The hold-down is usually on the component, while the punch is moved relative to the hold-down to press the rivet into the components.

Zum Halten des Niets können nun im Niederhalter verschiedene Vorkehrungen getroffen sein. Beispielsweise können mechanische Elemente wie überfederte Halbschalen, Druckstücke, Nietschieber, flexible Fasern, eingebettete Kugeln oder Ähnliches vorgesehen sein.To hold the rivet, various measures can now be taken in the holddown. For example, mechanical elements such as spring-loaded half-shells, pressure pieces, rivet slide, flexible fibers, embedded balls or the like may be provided.

Bei den eingangs bereits erwähnten Stanznietvorrichtungen mit Ultraschallunterstützung (bzw. mit entsprechender Schwingungseinkopplung) werden nun jedoch nicht nur der Stempel (bzw. eine entsprechende Sonotrode, von welcher ein Abschnitt als Stempel dienen kann und in welchen die Schwingungen übertragen werden) und der Niet in Schwingung versetzt, sondern auch die erwähnten, im Niederhalter angeordneten mechanischen Elemente, da diese, um den Niet zu halten und auch um die Führung des Niets zu gewährleisten, mit diesem in mechanischem Kontakt stehen, und darüber auch der Niederhalter selbst. Damit ist der Verschleiß des Niederhalters bzw. der darin angeordneten mechanischen Elemente sehr hoch und insbesondere deutlich höher als bei herkömmlichen Stanznietvorrichtungen.In the above-mentioned punch riveting with ultrasonic support (or with corresponding vibration coupling) but now not only the punch (or a corresponding sonotrode, of which a section can serve as a stamp and in which the vibrations are transmitted) and the rivet in oscillation offset, but also mentioned, in the hold-down mechanical elements, as these, in order to hold the rivet and to ensure the guidance of the rivet, are in mechanical contact with this, and about the hold-down itself Hold-down or arranged therein mechanical Elements very high and in particular significantly higher than conventional punch riveting devices.

Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, dass für die Setzeinheit eine Haltevorrichtung mit Haltemitteln und einem Betätigungselement vorgesehen wird, die von einer Grund-Stellung in eine Freigabe-Stellung verbringbar ist. Zudem ist die Haltevorrichtung derart ausgebildet ist, dass der Niet in der Grund-Stellung in die Haltevorrichtung einbringbar und darin mittels der Haltemittel fixierbar ist, und dass die Haltevorrichtung durch Bewegung des Betätigungselements von der Grund-Stellung in die Freigabe-Stellung, in welcher der Niet in der Haltevorrichtung gelöst bzw. durch die Haltemittel nicht fixierbar ist, bringbar ist, indem die Haltemittel aus einem für den Stempel vorgesehenen Bewegungsbereich heraus bewegt werden.According to the invention it is now proposed that a holding device with holding means and an actuating element is provided for the setting unit, which can be brought from a basic position to a release position. In addition, the holding device is designed such that the rivet in the basic position in the holding device can be introduced and fixed therein by means of the holding means, and that the holding device by movement of the actuating element from the basic position to the release position, in which the Rivet dissolved in the holding device or can not be fixed by the holding means can be brought by the holding means are moved out of a provided for the stamp movement range out.

Eine solche Setzeinheit ermöglicht es nun, dass der Niet in der Grund-Stellung, d.h. insbesondere wenn sich die Setzeinheit bzw. die zugehörige Stanznietvorrichtung in Ruhe befindet, eingebracht wird, beispielsweise unter Verwendung einer geeigneten Zuführeinheit wie einem Profilschlauch. Der Niet kann dann in der Setzeinheit fixiert werden. Hierzu können die Haltemittel vorzugsweise mittels Federkraft in Richtung des Stempels oder eines Bewegungsbereichs des Stempels beaufschlagt sein, beispielsweise radial nach innen. Dann können die Haltemittel während des Einbringens des Niets in die Haltevorrichtung kurzzeitig bewegt werden, beispielsweise radial nach außen, um den Nietkopf an den Haltemittel vorbei zu bewegen. Anschließend können die Haltemittel gegen den Nietschaft gedrückt werden.Such a setting unit now allows the rivet to be in the basic position, i. in particular, when the setting unit or the associated punch riveting device is at rest, is introduced, for example using a suitable feed unit such as a profile hose. The rivet can then be fixed in the setting unit. For this purpose, the holding means may preferably be acted upon by spring force in the direction of the punch or a movement range of the punch, for example radially inwardly. Then, during the insertion of the rivet into the holding device, the holding means can be briefly moved, for example radially outward, in order to move the rivet head past the holding means. Subsequently, the holding means can be pressed against the rivet shank.

Besonders zweckmäßig ist es in diesem Zusammenhang auch, wenn die Haltemittel eines oder mehrere kugelförmige und/oder rollenförmige Elemente aufweisen, die mittels der Federkraft in Richtung des Stempels oder eines Bewegungsbereichs des Stempels beaufschlagt sind. Damit können die Haltemittel einfach gegen den Niet drücken und bieten an ihrem Umfang eine große Angriffsfläche, um sie wieder unter Einsatz des Betätigungselements vom Niet zu lösen. Die Setzeinheit selbst kann daher sehr einfach mechanisch aufgebaut sein und muss während des Einbringens nicht aktiv bewegt werden.It is particularly expedient in this context also if the holding means have one or more spherical and / or roller-shaped elements which are acted upon by means of the spring force in the direction of the punch or a movement range of the punch. Thus, the holding means can simply push against the rivet and offer at its periphery a large attack surface to release them again using the actuator from the rivet. The setting unit itself can therefore be constructed very simply mechanically and must not be actively moved during insertion.

In der in der Haltevorrichtung fixierten Position kann der Niet dann zusammen mit der Setzeinheit an das wenigstens eine Bauteil heranbewegt werden. In einer Position, in welcher der Niet dann an dem wenigstens einen Bauteil anliegt oder zumindest sehr nahe daran positioniert ist, kann die Haltevorrichtung durch Bewegung des Betätigungselements von der Grund-Stellung, in welcher der Niet noch durch die Haltemittel fixiert ist, in die Freigabe-Stellung verbracht werden, in welcher der Niet dann nicht mehr durch die Haltemittel fixiert ist. Ein Herausfallen des Niets kann hierbei dadurch verhindert werden, dass die Haltevorrichtung erst dann in die Freigabestellung verbracht wird, wenn die Setzeinheit und damit der Niet nahe genug an dem wenigstens einen Bauteil positioniert sind, so dass der Niet insbesondere zwischen Stempel und Bauteil eingeklemmt ist.In the fixed position in the holding device, the rivet can then be moved up to the at least one component together with the setting unit. In a position in which the rivet then abuts against or is at least very close to the at least one component, the holding device can be released by movement of the actuating element from the basic position, in which the rivet is still fixed by the holding means -Stellung be spent, in which the rivet is then no longer fixed by the holding means. Falling out of the rivet can be prevented in this case that the holding device is only brought into the release position when the setting unit and thus the rivet are positioned close enough to the at least one component, so that the rivet is particularly clamped between the punch and component.

Besonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang auch, wenn die Haltevorrichtung derart ausgebildet ist, dass das Betätigungselement bei Andrücken der Setzeinheit an das wenigstens eine Bauteil bewegt wird, sodass die Haltevorrichtung von der Grund-Stellung in die Freigabe-Stellung gebracht wird. Damit ist einerseits gewährleistet, dass die Setzeinheit bereits nahe genug an dem wenigstens einen Bauteil positioniert ist, und andererseits wird das Verbringen der Haltevorrichtung von der Grund-Stellung in die Freigabe-Stellung alleine durch die ohnehin nötige Bewegung der Setzeinheit an das wenigstens eine Bauteil vorgenommen.In this context, it is also particularly preferred if the holding device is designed such that the actuating element is moved on pressing the setting unit to the at least one component, so that the holding device is brought from the basic position to the release position. This ensures on the one hand that the setting unit is already positioned close enough to the at least one component, and on the other hand, the movement of the holding device from the basic position to the release position is carried out solely by the already necessary movement of the setting unit to the at least one component ,

Zweckmäßig ist es dann auch, wenn das Betätigungselement mittels Federkraft in Richtung einer dem wenigstens einen Bauteil zuzuwendenden Seite der Setzeinheit beaufschlagt ist. Damit kann das Betätigungselement, nachdem die Setzeinheit nach einem Nietvorgang wieder von dem wenigstens einen Bauteil wegbewegt worden ist, wieder von selbst derart bewegt werden, dass die Haltevorrichtung automatisch in die Grund-Stellung verbracht wird, sodass wieder ein neuer Niet eingebracht und darin durch die Haltemittel fixiert wird.It is also expedient if the actuating element is acted upon by spring force in the direction of a side of the setting unit facing the at least one component. Thus, after the setting unit has been moved away from the at least one component after a riveting operation, the actuating element can again be moved by itself in such a way that the holding device is automatically moved into the basic position, so that a new rivet is inserted again and inserted therein Holding means is fixed.

Dadurch, dass beim Verbringen der Haltevorrichtung von der Grund-Stellung in die Freigabe-Stellung die Haltemittel von dem Niet gelöst werden, kann nun zudem erreicht werden, dass der Stempel, der im bevorzugten Fall einer Stanznietvorrichtung, die einen Schwingungserzeuger zur Erzeugung von Schwingungen, die auf den Stempel einkoppelbar sind (insbesondere eine Ultraschall-Stanznietvorrichtung), aufweist, nicht in Kontakt mit den Haltemitteln kommt, wenn der Stempel in Richtung der Bauteile bewegt wird. Ebenso ist es zweckmäßig, wenn auch kein anderes Bauteil der Haltevorrichtung den Stempel berührt, d.h. also sich nicht im Bewegungsbereich des Stempels befindet.The fact that, when the holding device is moved from the basic position into the release position, the holding means are released from the rivet, it can now be achieved that the punch, which in the preferred case is a punch riveting device which has a vibration generator for generating vibrations, which can be coupled to the punch (in particular an ultrasonic punch riveting apparatus), does not come into contact with the holding means when the punch is moved in the direction of the components. Likewise, it is expedient if no other component of the holding device touches the stamp, i. so it is not in the range of movement of the stamp.

Die Haltevorrichtung ist damit einem deutlich geringeren Verschleiß ausgesetzt. Ebenso wird Verschleiß an der Außenfläche des Stempels, die bislang an den erwähnten mechanischen Elementen entlang geführt wurde, vermieden. Es sei erwähnt, dass eine solche Haltevorrichtung auch bei Stanznietvorrichtungen ohne Schwingungseinkopplung eine einfache und schnelle Aufnahme und Positionierung des Niets erlaubt.The holding device is thus exposed to significantly lower wear. Likewise, wear on the outer surface of the punch, which was previously performed on the mentioned mechanical elements, avoided. It should be noted that such a holding device allows a simple and quick picking up and positioning of the rivet even with punch riveting devices without vibration coupling.

Dabei ist es auch bevorzugt, wenn das Betätigungselement hülsenförmig ausgebildet ist, koaxial mit dem Stempel angeordnet ist und einen Innendurchmesser aufweist, der größer als ein Außendurchmesser des Stempels ist. Damit kann einerseits eine gleichmäßige und einfache Betätigung erfolgen, andererseits wird ein Kontakt des Stempels mit dem Betätigungselement vermieden. It is also preferred if the actuating element is sleeve-shaped, is arranged coaxially with the punch and has an inner diameter which is larger than an outer diameter of the punch. This can be done on the one hand, a uniform and simple operation, on the other hand, a contact of the punch is avoided with the actuator.

Zudem kann vorteilhafterweise ein Niederhalter zum Andrücken des wenigstens einen Bauteils vorgesehen sein, der das Betätigungselement und/oder den Stempel wenigstens teilweise umgibt. Damit kann ein gleichmäßiges Andrücken der Bauteile an beispielsweise dem erwähnten Gegenhalter erfolgen. Der Niederhalter und die Haltevorrichtung können dabei als ein gemeinsames Bauteil (bzw. eine bauliche Einheit), das aus den entsprechenden Komponenten besteht, gebildet sein, das damit eine Art Mundstück der Setzeinheit bildet.In addition, advantageously, a hold-down for pressing the at least one component may be provided, which surrounds the actuating element and / or the stamp at least partially. This can be a uniform pressing of the components of, for example, the mentioned counter-holder. The hold-down device and the holding device can be formed as a common component (or a structural unit), which consists of the corresponding components, which thus forms a kind of mouthpiece of the setting unit.

Gegenstand der Erfindung sind weiterhin eine Stanznietvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Setzeinheit sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Stanznietvorrichtung mit einer solchen Setzeinheit.The invention furthermore relates to a punch riveting apparatus having a setting unit according to the invention and to a method for operating a punch riveting apparatus with such a setting unit.

Die Stanznietvorrichtung ist dabei bevorzugt als Ultraschall-Stanznietvorrichtung mit einem Schwingungserzeuger zur Erzeugung von Schwingungen, die auf den Stempel einkoppelbar sind, ausgebildet. Ebenso ist es vorteilhaft, wenn eine Zuführeinheit, mittels welcher Niete der Setzeinheit zuführbar sind, vorgesehen ist.The punch riveting apparatus is preferably designed as an ultrasonic punch riveting apparatus with a vibration generator for generating vibrations that can be coupled to the punch. It is likewise advantageous if a feed unit, by means of which rivets can be fed to the setting unit, is provided.

Bei dem Verfahren zum Betreiben einer Stanznietvorrichtung mit einer Setzeinheit, in welcher ein Niet gehalten werden kann, und mit einem Stempel, mittels welchem der Niet mit Kraft beaufschlagbar und während eines Nietvorgangs in wenigstens ein Bauteil einbringbar ist, wird der Niet in eine Haltevorrichtung der Setzeinheit eingebracht und darin mittels Haltemitteln fixiert. Dann wird die Setzeinheit in Richtung des wenigstens einen Bauteils bewegt und ein Betätigungselement der Setzeinheit gegen das wenigstens eine Bauteil gedrückt, sodass die Haltevorrichtung in die Freigabe-Stellung gebracht wird, indem die Haltemittel aus einem für den Stempel vorgesehenen Bewegungsbereich heraus bewegt bzw. vom Niet gelöst werden. Anschließend wird der Niet mittels des Stempels mit Kraft beaufschlagt und in das wenigstens eine Bauteil gedrückt.In the method for operating a punch riveter with a setting unit, in which a rivet can be held, and with a punch, by means of which the rivet is acted upon by force and during a riveting operation in at least one component can be introduced, the rivet in a holding device of the setting unit introduced and fixed therein by means of holding means. Then, the setting unit is moved in the direction of the at least one component and an actuating element of the setting unit pressed against the at least one component, so that the holding device is brought into the release position by the holding means moves out of a provided for the stamp movement range or from the rivet be solved. Subsequently, the rivet is acted upon by means of the punch with force and pressed into the at least one component.

Insbesondere wird bei dem vorgeschlagenen Verfahren eine erfindungsgemäße Stanznietvorrichtung verwendet, wobei dann der Niet in einer Grund-Stellung der Haltevorrichtung in diese eingebracht wird, wobei die Haltevorrichtung durch das Andrücken des Betätigungselements gegen das wenigstens eine Bauteil in die Freigabe-Stellung gebracht wird, um die Haltemittel von dem Niet zu lösen.In particular, in the proposed method, a punch riveting apparatus according to the invention is used, in which case the rivet is placed in a basic position of the holding device in this, wherein the holding device is brought by the pressing of the actuating element against the at least one component in the release position to the Release the retaining agent from the rivet.

Hinsichtlich der weiteren Ausgestaltungen und Vorteile der Stanznietvorrichtung sowie des Verfahrens sei zur Vermeidung von Wiederholungen auf obige Ausführungen zur erfindungsgemäßen Setzeinheit verwiesen.With regard to the further refinements and advantages of the punch riveting apparatus and of the method, reference is made to the above statements on the setting unit according to the invention in order to avoid repetition.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.The invention is illustrated schematically with reference to an embodiment in the drawing and will be described in detail below with reference to the drawing.

Figurenlistelist of figures

1 schematically shows a punch riveting apparatus according to the invention in a preferred embodiment.
2 shows schematically a production line with a punch riveting device according to the invention.
3a and 3b show schematically a setting unit according to the invention in a preferred embodiment.

Detaillierte Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing

In 1 ist schematisch eine erfindungsgemäße Stanznietvorrichtung 10 in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt, hier als Ultraschall-Stanznietvorrichtung, die auch für ein erfindungsgemäßes Verfahren verwendet werden kann. Die Stanznietvorrichtung 10 weist einen Rahmen 60 auf, der vorzugsweise in Form eines C-Rahmens oder C-Bügels vorliegt, an welchem die einzelnen Komponenten bei einer Stanznietvorrichtung in der Regel angeordnet sind, um die gewünschte Position zueinander einnehmen zu können.In 1 schematically is a punch riveting device according to the invention 10 shown in a preferred embodiment, here as ultrasonic punch riveting, which can also be used for a method according to the invention. The punch riveting device 10 has a frame 60 on, which is preferably in the form of a C-frame or C-bracket, on which the individual components are arranged in a punch riveting usually in order to take the desired position to each other can.

Über den Rahmen 60 kann die Stanznietvorrichtung 10 beispielsweise an einem Arm zur Bewegung im Raum befestigt sein. Hierzu sind beispielhaft drei mögliche Anflanschstellen 61 am Rahmen 60 gezeigt, und zwar oben am Rahmen, oben rechts sowie auf der Seite im unteren Bereich rechts. Es versteht sich, dass eine dieser Anflanschstellen ausreicht, es können jedoch auch mehrere davon vorhanden sein, sodass beim Anbringen eine gewünschte ausgewählt werden kann.About the frame 60 can the punch rivet device 10 for example, be attached to an arm for movement in space. For this purpose, for example, three possible Anflanschstellen 61 at the frame 60 shown at the top of the frame, top right and on the bottom right side of the page. It is understood that one of these Anflanschstellen is sufficient, but it can also be several of them, so that a desired can be selected when attaching.

Die Stanznietvorrichtung 10 weist eine Setzeinheit bzw. ein Fügewerkzeug 70 auf, die einen Stempel 15 umfasst, beispielhaft mit einem runden Querschnitt, der in Längsrichtung beweglich angeordnet ist. Der Stempel 15 dient hier auch als Sonotrode. Insbesondere ist der Stempel 15 mit einem Antrieb 50 gekoppelt, der dazu dient, eine zum Eindrücken des Niets 20 in die beiden Bauteile 11, 12 benötigte Kraft F aufzubringen. Der Antrieb 50 kann beispielsweise mittels der Recheneinheit 95 gesteuert werden.The punch riveting device 10 has a setting unit or a joining tool 70 on, a stamp 15 comprises, by way of example, a circular cross section which is arranged to be movable in the longitudinal direction. The Stamp 15 also serves as sonotrode here. In particular, the stamp 15 with a drive 50 coupled, which serves to one for pressing in the rivet 20 in the two components 11 . 12 required force F to apply. The drive 50 For example, by means of the arithmetic unit 95 to be controlled.

Bei dem Antrieb 50 kann es sich beispielsweise um einen Antrieb mit Kugel-, Rollen- oder Planetengewindetrieb oder dergleichen handeln, der dazu geeignet ist, eine Kraft F zum Eindrücken eines Niets 20 als Fügeelement in die Bauteile 11, 12 aufzubringen.At the drive 50 it may be, for example, a drive with ball, roller or planetary screw or the like, which is adapted to a force F for pressing a rivet 20 as a joining element in the components 11 . 12 applied.

Der Stempel 15 ist über einen Amplitudenverstärker (sog. Booster) 31 mit einem Schwingungskonverter 30 wirkverbunden, sodass Ultraschall-Schwingungen auf den Stempel 15 und damit den Niet 20 übertragbar sind. Insbesondere werden dabei Ultraschallschwingungen mit einer Schwingweite (Abstand zwischen maximaler positiver und negativer Amplitude einer Schwingung) zwischen 10 µm und 110 µm (entspricht einer Amplitude von 5 µm bis 55 µm) und einer Frequenz zwischen 15 kHz und 35 kHz oder ggf. auch höher erzeugt. Der Signalgenerator 32 als Schwingungserzeuger kann an die Recheneinheit 95 angebunden und von dieser angesteuert werden. Der Booster 31 und damit der Schwingungskonverter 30 sowie der Stempel bzw. die Sonotrode 15 sind über eine Halterung 35 an dem Antrieb 50 befestigt.The Stamp 15 is via an amplitude amplifier (so-called booster) 31 with a vibration converter 30 operatively connected, so that ultrasonic vibrations on the stamp 15 and with it the rivet 20 are transferable. In particular, ultrasonic vibrations with an amplitude (distance between the maximum positive and negative amplitude of a vibration) between 10 .mu.m and 110 .mu.m (corresponding to an amplitude of 5 .mu.m to 55 .mu.m) and a frequency between 15 kHz and 35 kHz or possibly higher generated , The signal generator 32 as a vibration generator can to the arithmetic unit 95 be connected and controlled by this. The booster 31 and thus the vibration converter 30 as well as the stamp or the sonotrode 15 are over a bracket 35 on the drive 50 attached.

Auf der dem Stempel 15 bzw. der Setzeinheit 70 gegenüberliegenden Seite der beiden Bauteile 11, 12 ist ein Gegenhalter in Form einer Matrize 18 angeordnet. Der Stempel 15 ist in vertikaler Richtung beweglich angeordnet und relativ zur Matrize 18 bewegbar. Die Setzeinheit, bzw. ein Teil davon im Sinne eines Niederhalters, und die Matrize 18 dienen dazu, die beiden Bauteile 11, 12 zwischen der Setzeinheit 70 und der Matrize 18 während der Bearbeitung durch den Stempel 15 einzuspannen bzw. zusammenzudrücken.On the stamp 15 or the setting unit 70 opposite side of the two components 11 . 12 is a counterholder in the form of a die 18 arranged. The Stamp 15 is arranged movable in the vertical direction and relative to the die 18 movable. The setting unit, or a part thereof in the sense of a hold-down, and the die 18 serve to the two components 11 . 12 between the set unit 70 and the matrix 18 during processing by the stamp 15 clamp or compress.

Die Setzeinheit 70 ist hierzu beispielhaft über eine Komponente 82 und mittels Federelementen 17 an der Halterung 35 befestigt, sodass ein unterer Teil der Setzeinheit, der eine Haltevorrichtung 80 umfasst und als Niederhalter dient, gegen die Bauteile gedrückt werden kann. Für eine detailliertere Beschreibung der Setzeinheit 70 sei an dieser Stelle auf 3 verwiesen.The setting unit 70 This is exemplified by a component 82 and by means of spring elements 17 on the bracket 35 attached so that a lower part of the setting unit, which is a holding device 80 includes and serves as a hold-down, can be pressed against the components. For a more detailed description of the setting unit 70 be up at this point 3 directed.

Der Niet 20, hier beispielhaft ein Halbhohlniet, besteht bevorzugt aus einem gegenüber den Werkstoffen der beiden Bauteile 11, 12 härteren Material, zumindest im Bereich eines Nietschafts. Die dem Bauteil 11 abgewandte, ebene Oberseite des Niets ist in Wirkverbindung mit dem Stempel 15 angeordnet, der an der Oberseite des Niets 20 flächig anliegt. Weiterhin ist an der Setzeinheit 70 eine Zuführeinheit 90 mit einem Profilschlauch angebracht, die der Zuführung der Niete dient. Über den Profilschlauch können Niete einzeln in das Setzeinheit 70 eingebracht werden, wenn diese nicht an den Bauteilen anliegt, sodass für jeden neuen Nietvorgang ein neuer Niet zur Verfügung steht.The rivet 20 , here by way of example a Halbhohlniet, preferably consists of a relation to the materials of the two components 11 . 12 harder material, at least in the area of a rivet shaft. The component 11 facing away, flat top of the rivet is in operative connection with the stamp 15 Arranged at the top of the rivet 20 lies flat. Furthermore, on the setting unit 70 a feeder unit 90 attached with a profile hose that serves to feed the rivets. Rivets can be placed individually in the setting unit via the profile hose 70 be brought in, if this is not applied to the components, so that for each new riveting a new rivet is available.

In 2 ist vereinfacht und schematisch eine Fertigungsanlage 100 mit einer Stanznietvorrichtung 10 in einer bevorzugten Ausführungsform als Beispiel für eine Verwendung der Stanznietvorrichtung dargestellt. Bei der Fertigungsanlage kann es sich beispielsweise um einen Industrieroboter, beispielsweise für einen automobilen Karosseriebau, handeln.In 2 is simplified and schematically a manufacturing plant 100 with a punch riveting device 10 illustrated in a preferred embodiment as an example of a use of the punch riveting apparatus. The production plant can be, for example, an industrial robot, for example for an automobile body shop.

Die Fertigungsanlage 100 weist dabei eine auf einem Boden angeordnete Trägerstruktur 3 und zwei daran angeordnete, miteinander verbundene und bewegliche Arme 4 und 5 auf. Am Ende des Armes 5 ist eine Ultraschall-Stanznietvorrichtung 10, wie sie beispielsweise in 1 detaillierter gezeigt ist, angeordnet.The manufacturing plant 100 in this case has a support structure arranged on a floor 3 and two arms connected and movable thereon 4 and 5 on. At the end of the arm 5 is an ultrasonic punch riveting device 10 as they are for example in 1 is shown in more detail.

In 3a ist nun schematisch eine erfindungsgemäße Setzeinheit 70 in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt, anhand welcher ein erfindungsgemäßes Verfahren in einer bevorzugten Ausführungsform erläutert werden soll. Die Setzeinheit 70 kann beispielsweise bei der in 1 dargestellten Stanznietvorrichtung Verwendung finden. Ebenso ist es jedoch denkbar, die Setzeinheit bei einer herkömmlichen Stanznietvorrichtung ohne Ultraschalleinkopplung zu verwenden.In 3a is now schematically a setting unit according to the invention 70 in a preferred embodiment, by means of which a method according to the invention is to be explained in a preferred embodiment. The setting unit 70 For example, at the in 1 used punching rivet find use. However, it is also conceivable to use the setting unit in a conventional punch riveting without Ultraschallalleinkopplung.

Die Setzeinheit 70 weist nun eine Haltevorrichtung 80 auf, die dazu dient, den Niet 20 in der Setzeinheit 70 zu fixieren. Hierzu ist in 3a die Haltevorrichtung in einer Grund-Stellung P_G gezeigt. Die Haltevorrichtung weist Haltemittel 84, hier in Form von Kugeln, auf, die mittels Federelementen 86 mit Federkraft beaufschlagt werden, und zwar radial nach innen bzw. in Richtung eines einzubringenden Niets 20.The setting unit 70 now has a holding device 80 on which serves the rivet 20 in the setting unit 70 to fix. This is in 3a the holding device in a basic position P _G shown. The holding device has holding means 84 , here in the form of balls, on, by means of spring elements 86 are acted upon by spring force, namely radially inward or in the direction of a rivet to be introduced 20 ,

Weiterhin ist ein hülsenförmiges Betätigungselement 83 vorgesehen, das mittels Federelementen 85 in der Haltevorrichtung 80 in Richtung nach unten (in der gezeigten Figur) und damit in Richtung einer dem wenigstens einen Bauteil zuzuwendenden Seite der Setzeinheit 70 mit einer Federkraft beaufschlagt ist.Furthermore, a sleeve-shaped actuating element 83 provided by means of spring elements 85 in the holding device 80 in the downward direction (in the figure shown) and thus in the direction of a side of the setting unit facing the at least one component 70 is acted upon by a spring force.

Das Betätigungselement 83 mit den zugehörigen Federelementen 85 sowie die Haltemittel 84 mit den zugehörigen Federelementen 86 werden im gezeigten Beispiel durch eine Komponente 81 an der Komponente 82 gehalten. Beispielsweise kann die Komponente 81 als Überwurfmutter ausgebildet sein. Die Komponente 81 dient in diesem Fall zugleich als Niederhalter. The actuator 83 with the associated spring elements 85 as well as the holding means 84 with the associated spring elements 86 be in the example shown by a component 81 at the component 82 held. For example, the component 81 be designed as a union nut. The component 81 serves in this case at the same time as hold-down.

In der hier gezeigten Grund-Stellung P_G werden die Haltemittel 84 durch das Betätigungselement 83 nicht oder nur geringfügig gegen die Federkraft der Federelemente 86 zurückgehalten, sodass sich die Haltemittel 84 nach innen in Richtung auf bzw. bis in einen Bewegungsbereich B des Stempels 15 bewegen können. Der Niet 20 kann in dieser Grund-Stellung mittels der Haltemittel 84 fixiert werden. Unter einem solchen Bewegungsbereich B ist dabei derjenige (räumliche) Bereich innerhalb der Setzeinheit zu verstehen, den der Stempel während eines Nietvorgangs, also wenn der Stempel nach unten bewegt wird, durchläuft.In the basic position shown here P _G become the holding means 84 through the actuator 83 not or only slightly against the spring force of the spring elements 86 held back so that the holding means 84 inward toward or into a range of motion B of the punch 15 can move. The rivet 20 can in this basic position by means of the holding means 84 be fixed. Such a movement region B is to be understood as meaning that (spatial) region within the setting unit which the stamp passes through during a riveting operation, that is to say when the stamp is moved downwards.

Ebenso kann der Niet 20, der durch die nur schematisch mit einem Profilschlau angedeutete Zuführeinheit 90 zugeführt werden kann, sehr einfach in die Haltevorrichtung 80 eingebracht werden, indem der Niet 20 von unten gegen die Haltemittel 84 gedrückt wird, die dann kurzzeitig gegen die Federkraft der Federelemente 86 zurückgedrückt werden. Hierzu können für die Zuführeinheit geeignete Mittel vorgesehen sein. Die Setzeinheit 70 kann dann mit darin fixiertem Niet 20 an Bauteile heranbewegt werden, wie dies in 1 gezeigt ist.Likewise, the rivet can 20 by the only schematically indicated with a profile clew feed unit 90 can be fed, very easy in the holding device 80 be introduced by the rivet 20 from below against the holding means 84 is pressed, which then briefly against the spring force of the spring elements 86 be pushed back. For this purpose, suitable means can be provided for the feed unit. The setting unit 70 can then with it fixed rivet 20 be moved to components, as in 1 is shown.

In 3b ist die Setzeinheit 70 aus 3a erneut dargestellt, jedoch in einer Freigabe-Stellung P_F der Haltevorrichtung 80. Die Haltevorrichtung 80 kann in diese Freigabe-Stellung verbracht werden, indem die Setzeinheit 70 mit dem Betätigungselement 83 gegen ein Bauteil gedrückt wird. Dabei wird das Betätigungselement 83 nach oben in Richtung der Haltemittel 84 gedrückt, und zwar gegen die Federkraft der Federelemente 85, wie durch Pfeile angedeutet ist.In 3b is the setting unit 70 out 3a shown again, but in a release position P _F the holding device 80 , The holding device 80 can be moved to this release position by the set unit 70 with the actuating element 83 is pressed against a component. In this case, the actuating element 83 upwards in the direction of the holding means 84 pressed, against the spring force of the spring elements 85 as indicated by arrows.

Dabei bewegt das Betätigungselement 83 die Haltemittel 84, hier die Kugeln, gegen die Federkraft der Federelemente 86 nach radial außen und damit aus dem Bewegungsbereich B des Stempels 15 heraus. Solange die Setzeinheit 70 an ein Bauteil gedrückt bleibt, verbleibt die Haltevorrichtung 80 in der Freigabe-Stellung P_F .The actuator moves 83 the holding means 84 , here the balls, against the spring force of the spring elements 86 radially outward and thus out of the range of movement B of the punch 15 out. As long as the setting unit 70 remains pressed to a component, the holding device remains 80 in the release position P _F ,

In dieser Freigabe-Stellung ist der Niet 20 nun nicht mehr fixiert und er kann durch eine Bewegung des Stempels 15 in die Bauteile 11, 12 eingebracht werden. Da die Haltemittel 84 aus dem Bewegungsbereich B des Stempels 15 ausgebracht und vom Niet gelöst sind, berührt der Stempel 15 dabei die Haltemittel 84 nicht, sodass weder der Stempel 15, der in Schwingung versetzt ist, noch die Haltemittel 84 erhöhtem Verschleiß unterliegen.In this release position is the rivet 20 no longer fixed and he can by a movement of the stamp 15 into the components 11 . 12 be introduced. Because the holding means 84 from the movement area B of the punch 15 applied and detached from the rivet touches the stamp 15 while the holding means 84 not, so neither the stamp 15 which is vibrated, nor the holding means 84 subject to increased wear.

Wird die Setzeinheit 70 nun wieder vom Bauteil angehoben, so wird das Betätigungselement 83 wieder durch die Federkraft der Federelemente 85 nach unten gedrückt, sodass die Haltevorrichtung 80 wieder in die Grund-Stellung P_G gemäß 3a verbracht wird, sodass ein neuer Niet eingebracht und gehalten werden kann.Will the set unit 70 Now lifted again from the component, so is the actuator 83 again by the spring force of the spring elements 85 pressed down so that the holding device 80 back to the basic position P _G according to 3a is spent so that a new rivet can be introduced and kept.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2318161 B1 [0003]

Claims

Setting unit (70) for a punch rivet device (10), in which setting unit (70) a rivet (20) can be held, with a punch (15), by means of which the rivet (20) with force (F) acted upon and during a riveting operation in at least one component (11, 12) can be introduced, characterized by a holding device (80) with holding means (84) and an actuating element (83) from a basic position (P _G ), in which the rivet (20) in the holding device (80) can be introduced and can be fixed therein by the holding means (84), into a release position (P _F ) in which the rivet (20) in the holding device (80) can not be fixed by the holding means (84), by movement of the actuating element (83) can be brought by the holding means (84) from a for the punch (15) provided for movement range (B) are moved out.

Setting unit (70) after Claim 1 , wherein the holding means (84) are acted upon by spring force in the direction of the punch (15) or a movement range (B) of the punch.

Setting unit (70) after Claim 2 wherein the holding means (84) comprise one or more spherical and / or roller-shaped elements, which are acted upon by the spring force in the direction of the punch (15) or a movement region (B) of the punch.

Setting unit (70) according to any one of the preceding claims, wherein the actuating element (83) is sleeve-shaped and arranged coaxially with the punch (15) and has an inner diameter which is larger than an outer diameter of the punch.

Setting unit (70) according to any one of the preceding claims, wherein the holding device (80) is designed such that the actuating element (83) upon pressing the setting unit (70) to the at least one component (11, 12) is moved, so that the holding device ( 80) from the basic position (P _G ) to the release position (P _F ).

Setting unit (70) according to any one of the preceding claims, wherein the actuating element (83) by means of spring force in the direction of at least one component (11, 12) facing the side of the setting unit (70) is acted upon.

A setting unit (70) according to any one of the preceding claims, further comprising a hold-down (81) for pressing the at least one component (11, 12) at least partially surrounding the actuating element (83) and / or the punch (15).

Punch riveting apparatus (10) with a setting unit (70) according to one of the preceding claims.

Punch riveting device (10) after Claim 8 formed as an ultrasonic punch riveting with a vibration generator (32) for generating vibrations which can be coupled to the punch (15) is formed.

Punch riveting device (10) after Claim 8 or 9 , with a feed unit (90), by means of which rivets of the setting unit (70) can be fed.

Method for operating a punch rivet device (10) with a setting unit (70) in which a rivet (20) can be held, and with a ram (15) by means of which the rivet (20) can be acted upon by force (F) and in one Riveting in at least one component (11, 12) can be introduced, wherein the rivet (20) is inserted into a holding device (80) of the setting unit (70) and fixed therein by means of holding means (84), wherein the setting unit (70) subsequently moves in the direction of the at least one component (11, 12) and an actuating element (83) of the setting unit (70) is pressed against the at least one component (11, 12) so that the rivet (20) engages in the holding device (80) is no longer fixed by the holding means (84) are moved out of a provided for the punch (15) movement range (B), and wherein then the rivet (20) by means of the punch (15) acted upon by force (F) and in the at least one component (11, 12) is pressed.

Method according to Claim 11 using a punch rivet device (10) according to one of Claims 8 to 10 in which the rivet (20) of a basic position (P _G ) of the holding device is introduced into the holding device (80), and wherein the holding device (80) is pressed against the at least one component (11, 12) by pressing the actuating element (83) ) is brought into the release position (P _F ) to release the rivet (20).